(57)【要約】【課題】  本発明は、エンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置及びその制御方法を実現するものである。【解決手段】  胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置及びその制御方法において、外部及び又は内部の状態を検知した後、当該検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御するようにした。【選択図】        図６
2004306251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を有するロボット装置において、
上記可動部を駆動する駆動手段と、
上記駆動手段を制御する制御手段と、
上記ロボット装置に外力が作用する作用点を検出する作用点検出手段と、
上記ロボット装置の重心を検出する重心検出手段と、
上記ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する接地予定領域算出手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記ロボット装置が外力により離床された際に、上記駆動手段を制御することにより、上記作用点及び上記重心を上記接地予定領域上の空間内に収納されるように上記可動部を制御する
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項２】
可動部を有するロボット装置の制御方法において、
上記ロボット装置に外力が作用する作用点及び上記ロボット装置の重心を検出すると共に、上記ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する第１のステップと、
上記ロボット装置が外力により離床された際に、上記作用点及び上記重心を上記接地予定領域上の空間内に収納されるように上記可動部を制御する第２のステップと
を具えることを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項３】
可動部を有するロボット装置において、
上記ロボット装置の重心を検出する重心検出手段と、
上記ロボット装置と床面との接地部位を算出する接地部位算出手段と、
上記ロボット装置の上記重心と上記接地部位との上記距離を算出する距離算出手段と
を具え、
上記ロボット装置の上記重心と上記接地部位との距離に基づいて抱上げ検出を行う
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項４】
可動部を有するロボット装置の制御方法において、
上記ロボット装置の重心を検出すると共に、上記ロボット装置と床面との接地部位を算出する第１のステップと、
上記ロボット装置の上記重心と上記接地部位との距離を算出する第２のステップと、
算出した上記距離に基づいて抱上げ検出を行う第３のステップと
を具えることを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項５】
胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、
外部及び又は内部の状態を検知するセンサ手段と、
上記センサ手段によって検知された上記外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断する状態判断手段と、
上記状態判断手段による判断結果に基づいて、各上記関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御する制御手段と
を具えることを特徴とするロボット装置。
【請求項６】
上記胴体部に設けられ、ユーザが持ち上げる際に把持する把持部と、
各上記脚部に設けられ、直立時にそれぞれ接地する足平部と
を具え、
上記センサ手段は、
上記把持部に設けられたユーザの腕によって把持されたか否かを検知する把持センサと、各上記足平部に設けられた接地状態にあるか否かを検知する足底力センサとからなる
ことを特徴とする請求項５に記載のロボット装置。
【請求項７】
胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、
ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各上記脚部の姿勢を上記腕に対して倣わせるように、各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段
を具えることを特徴とするロボット装置。
【請求項８】
上記制御手段は、
上記抱上げられた状態で上記胴体部が横向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が柔らかくなるように上記駆動系を制御する一方、上記胴体部が縦向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が硬くなるように上記駆動系を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置。
【請求項９】
上記制御手段は、
各上記関節機構の追従の度合いを設定しておき、上記抱上げられた状態に応じて各上記脚部の姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に上記追従の度合いを付加した制御量に従って上記駆動系を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置。
【請求項１０】
胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、
ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの上記胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各上記脚部に対応する各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段
を具えることを特徴とするロボット装置。
【請求項１１】
胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、
外部及び又は内部の状態を検知する第１のステップと、
検知された上記外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断する第２のステップと、
上記判断結果に基づいて、各上記関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御する第３のステップと
を具えることを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項１２】
胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、
ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各上記脚部の姿勢を上記腕に対して倣わせるように、各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項１３】
上記抱上げられた状態で上記胴体部が横向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が柔らかくなるように上記駆動系を制御する一方、上記胴体部が縦向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が硬くなるように上記駆動系を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１４】
各上記関節機構の追従の度合いを設定しておき、上記抱上げられた状態に応じて各上記脚部の姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に上記追従の度合いを付加した制御量に従って上記駆動系を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１５】
胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、
ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの上記胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各上記脚部に対応する各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボット装置及びその制御方法に関し、例えばヒューマノイド型のロボットに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、２足歩行型のヒューマノイド型のロボットが多くの企業等において開発され、商品化されている。そしてこのようなロボットの中には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやマイクロホン等の各種外部センサが搭載され、これら外部センサの出力に基づいて外部状況を認識し、認識結果に基づいて自律的に行動し得るようになされたものなどもある。
【０００３】
また最近に至っては、自律型のヒューマノイド型ロボットのうちの比較的小型のものについて、ユーザに抱き上げられたときに、その抱上げ状態を検出し、当該検出結果に応じて、自己の姿勢をユーザが抱き易いと考えられる所定姿勢（以下、これを抱上げ姿勢と呼ぶ）に移行させたり、体全体を脱力させる機能を備えたものも提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図２５（Ａ）に示すように、上述のようにロボットＲＢが自己の姿勢を所定の抱上げ姿勢に移行させたとしても、関節部分が硬い状態のままではロボットＲＢの重心の偏り等のためにユーザに抱き難さを感じさせ（図２５（Ｂ））、逆にロボットＲＢを脱力状態にして関節部分を柔らかい状態にし過ぎてもユーザの腕の中での据わりが悪いため抱き難さを感じさせる（図２５（Ｃ））問題がある。
【０００５】
またユーザは、ロボットＲＢを持ち上げて腕の中に収めた抱き上げた状態において、あたかもぬいぐるみのように、そのロボットＲＢの姿勢を自分の手で様々な姿勢に変化させたいと思うとも考えられる。そのためにはロボットＲＢを完全に脱力状態にさせる必要があるが、このようにすると各種アクチュエータに逆起電力を発生させるといったハードウェア的な弊害をもたらす問題がある。
【０００６】
そこで、各関節を若干柔らかくしながらも一定の硬さを保ち、かつユーザの抱き方に対して倣うような制御をロボットにかけるようにすれば、ロボットの抱き心地を人間の子供を抱き上げたときの抱き心地と近いものとすることができ、また各種アクチュエータに逆起電力を発生させるといったハードウェア的な弊害を有効に防止し得るものと考えられる。
【０００７】
一方、上述のような抱上げ制御機能が搭載されたロボットにおいては、ユーザに抱き上げられたこと確実に検出するための仕組みが必要となる。例えばロボットがユーザに抱き上げられた場合にこれを検知できず、床面上に置かれた状態と同様に稼働していると、関節部分にユーザの指を挟んだり、ロボットの手足がユーザにぶつかるなどして、ユーザに思わぬ怪我を負わせることにもなりかねない。
【０００８】
さらにこのようにユーザにより抱き上げられることを前提としたロボットでは、抱き上げられた状態でのロボットの姿勢や状態のみならず、床面に下ろされる際のロボットの機体の姿勢や状態についても考慮する必要がある。
【０００９】
実際上、床面に下ろされる直前や下ろされた後もかかる抱上げ姿勢や脱力状態が維持されるようでは、抱き下ろす際のロボットの取り扱いが面倒であり、またヒューマノイド型でありながら生物感のない不自然さをユーザに感じさせることにより、エンターテインメントロボットとしてのエンターテインメント性を損なう問題がある。
【００１０】
また上述のような抱上げ姿勢や脱力状態はロボットにとって不安定な姿勢や状態であることから、接地後にバランスを崩して転倒し、機体に傷が生じたり、または収納されたデバイスが破損するといった事故が生じるおそれもある。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、エンターテインメント性や安全性を格段と向上し得るロボット装置及びその制御方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するため本発明においては、可動部を有するロボット装置において、ロボット装置に外力が作用する作用点を検出する作用点検出手段と、ロボット装置の重心を検出する重心検出手段と、ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する接地予定領域算出手段とを設け、制御手段が、ロボット装置が外力により離床された際に、駆動手段を制御することにより、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御するようにした。
【００１３】
この結果このロボット装置は、接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、通常、人間が行う接地の際の身構えるかのような動作を発現することができる。
【００１４】
また本発明においては、可動部を有するロボット装置の制御方法において、ロボット装置に外力が作用する作用点及びロボット装置の重心を検出すると共に、ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する第１のステップと、ロボット装置が外力により離床された際に、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御する第２のステップとを設けるようにした。
【００１５】
この結果このロボット装置の制御方法によれば、接地後のロボット装置の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、通常、人間が行う接地の際の身構えるかのような動作をロボット装置に発現させることができる。
【００１６】
さらに本発明においては、可動部を有するロボット装置において、ロボット装置の重心を検出する重心検出手段とロボット装置と床面との接地部位を算出する接地部位算出手段と、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する距離算出手段とを設け、ロボット装置の重心と接地部位との距離に基づいて抱上げ検出を行うようにした。
【００１７】
この結果このロボット装置では、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができ、かくして持上げ状態時におけるロボット装置の稼働に起因するユーザの怪我の発生等を有効に防止して、ユーザの安全性を確保することができる。
【００１８】
さらに本発明においては、可動部を有するロボット装置の制御方法において、ロボット装置の重心を検出すると共に、ロボット装置と床面との接地部位を算出する第１のステップと、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する第２のステップと、算出した距離に基づいて抱上げ検出を行う第３のステップとを設けるようにした。
【００１９】
この結果このロボット装置の制御方法によれば、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができ、かくして持上げ状態時におけるロボット装置の稼働に起因するユーザの怪我の発生等を有効に防止して、ユーザの安全性を確保することができる。
【００２０】
さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、外部及び又は内部の状態を検知するセンサ手段と、センサ手段によって検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断する状態判断手段と、状態判断手段による判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御する制御手段とを設けるようにした。
【００２１】
この結果このロボット装置では、ユーザによって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態で、各脚部を動かすことを未然に防止することによって、ユーザの安全性を確保することができる。
【００２２】
さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢を腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けるようにした。
【００２３】
この結果このロボット装置では、ユーザによって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができる。
【００２４】
さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けるようにした。
【００２５】
この結果このロボット装置は、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができる。
【００２６】
さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、外部及び又は内部の状態を検知した後、当該検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御するようにした。
【００２７】
この結果このロボット装置の制御方法では、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態で、各脚部を動かすことを未然に防止することによって、ユーザの安全性を確保することができる。
【００２８】
さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、ユーザによって抱き上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢を腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御するようにした。
【００２９】
この結果このロボット装置の制御方法では、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができる。
【００３０】
さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御するようにした。
【００３１】
この結果このロボット装置の制御方法では、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、可動部を有するロボット装置において、ロボット装置に外力が作用する作用点を検出する作用点検出手段と、ロボット装置の重心を検出する重心検出手段と、ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する接地予定領域算出手段とを設け、制御手段が、ロボット装置が外力により離床された際に、駆動手段を制御することにより、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御するようにしたことにより、接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、あたかも人間が行うような接地の際に身を整えるかのような動作を発現することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。
【００３３】
また本発明によれば、可動部を有するロボット装置の制御方法において、ロボット装置に外力が作用する作用点及びロボット装置の重心を検出すると共に、ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する第１のステップと、ロボット装置が外力により離床された際に、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御する第２のステップとを設けるようにしたことにより、接地後のロボット装置の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、あたかも人間が行うような接地の際に身を整えるかのような動作をロボット装置に発現させることができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【００３４】
さらに本発明によれば、可動部を有するロボット装置において、ロボット装置の重心を検出する重心検出手段とロボット装置と床面との接地部位を算出する接地部位算出手段と、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する距離算出手段とを設け、ロボット装置の重心と接地部位との距離に基づいて抱上げ検出を行うようにしたことにより、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができる。かくするにつき持上げ状態時におけるロボット装置の稼働に起因するユーザの怪我の発生等を有効に防止して、ユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。
【００３５】
さらに本発明においては、可動部を有するロボット装置の制御方法において、ロボット装置の重心を検出すると共に、ロボット装置と床面との接地部位を算出する第１のステップと、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する第２のステップと、  算出した距離に基づいて抱上げ検出を行う第３のステップとを設けるようにしたことにより、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができる。かくするにつき持上げ状態時におけるロボット装置の稼働に起因するユーザの怪我の発生等を有効に防止して、ユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【００３６】
さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、外部及び又は内部の状態を検知するセンサ手段と、センサ手段によって検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断する状態判断手段と、状態判断手段による判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御する制御手段とを設けたことにより、ユーザによって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態でのユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。
【００３７】
さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢を腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けたことにより、ユーザによって抱上げられた状態にあるときに、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。
【００３８】
さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けたことにより、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。
【００３９】
さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、外部及び又は内部の状態を検知した後、当該検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御するようにしたことにより、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態でのユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【００４０】
さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、ユーザによって抱き上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢をユーザの腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御するようにしたことにより、ユーザによって抱上げられた状態にあるときに、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱き上げた時に近い反応を持たせることができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【００４１】
さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御するようにしたことにより、抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００４３】
（１）第１の実施の形態
（１−１）ロボット１の全体構成
図１及び図２において、１は全体として本実施の形態によるロボットを示し、胴体部ユニット２の上部に首部３を介して頭部ユニット４が連結されると共に、当該胴体部ユニット２の上部左右両側面にそれぞれ腕部ユニット５Ａ、５Ｂが連結され、かつ当該胴体部ユニット２の下部に一対の脚部ユニット６Ａ、６Ｂが連結されることにより構成されている。
【００４４】
この場合、首部３は、図３に示すように、首関節ピッチ軸１０回り、首関節ヨー軸１１回り及び首関節ピッチ軸１２回りの自由度を有する首関節機構部１３により保持されている。また頭部ユニット４は、この首部３の先端部に図３のように首部ロール軸１４回りの自由度をもって取り付けられている。これによりこのロボット１においては、頭部ユニット４を前後、左右及び斜めの所望方向に向かせることができるようになされている。
【００４５】
また各腕部ユニット５Ａは、図１及び図２において明らかなように、上腕部ブロック１５、前腕部ブロック１６及び手先部ブロック１７の３つのブロックから構成され、上腕部ブロック１５の上端部が図３のように肩ピッチ軸１８回り及び肩ロール軸１９回りの自由度を有する肩関節機構部２０を介して胴体部ユニット２に連結されている。
【００４６】
このとき前腕部ブロック１６は、図３のように上腕部ブロック１５に上腕ヨー軸２１回りの自由度をもって連結されている。また手先部ブロック１７は、図３のように前腕部ブロック１６に手首ヨー軸２２回りの自由度をもって連結されている。さらに前腕部ブロック１６には、肘ピッチ軸２３回りの自由度を有する肘関節機構部２４が設けられている。
【００４７】
これによりロボット１においては、これら腕部ユニット５Ａ、５Ｂを全体としてほぼ人間の腕部と同様の自由度をもって動かすことができ、かくして片手を上げた挨拶や腕部ユニット５Ａ、５Ｂを振り回すダンスなどの当該腕部ユニット５Ａ、５Ｂを用いた各種行動を行い得るようになされている。
【００４８】
さらに手先部ブロック１７の先端部には、５本の指部２５がそれぞれ屈曲及び伸長自在に取り付けられており、これによりこれら指部を使って物を摘んだり、把持することができるようになされている。
【００４９】
他方、各脚部ユニット６Ａ、６Ｂは、図１及び図２において明らかなように、大腿部ブロック３０、脛部ブロック３１及び足平部ブロック３２の３つのブロックから構成され、大腿部ブロック３０の上端部が図３のように股関節ヨー軸３３回り、股関節ロール軸３４回り及び股関節ピッチ軸３５回りの自由度を有する股関節機構部３６を介して胴体部ユニット２に連結されている。
【００５０】
このとき大腿部ブロック３０及び脛部ブロック３１は、図３のように脛ピッチ軸３７回りの自由度を有する膝関節機構部３８を介して連結されると共に、脛ブロック３１及び足平ブロック３２は、図３のように足首ピッチ軸３９回り及び足首ロール軸４０回りの自由度を有する足首関節機構部４１を介して連結されている。
【００５１】
これによりロボット１においては、これら脚部ユニット６Ａ、６Ｂを人間の脚部とほぼ同様の自由度をもって動かすことができ、かくして歩行やボールを蹴るなどの脚部ユニット６Ａ、６Ｂを用いた各種行動を行い得るようになされている。
【００５２】
さらに胴体部ユニット２の後側上部には、首部３を囲むようにグリップハンドル２Ａが設けられており、かくしてユーザがこのグリップハンドル２Ａを手掛かりとして、ロボット１全体を持ち上げることができるようになされている。
【００５３】
なおこのロボット１の場合、各股関節機構部３６は、図３のように体幹ロール軸４２回り及び体幹ピッチ軸４３回りの自由度を有する腰関節機構部４４により支持されており、これにより胴体部ユニット２を前後、左右方向に自在に傾かせることもできるようになされている。
【００５４】
ここでロボット１においては、上述のように頭部ユニット４、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂ、各脚部ユニット６Ａ、６Ｂ及び胴体部ユニット２を動かすための動力源として、図４に示すように、首関節機構部１３及び肩関節機構部２０等の各関節機構部を含む各自由度を有する部位に、それぞれその自由度数分のアクチュエータＡ１〜Ａ１７が配設されている。
【００５５】
また胴体部ユニット２には、当該ロボット１全体の動作制御を司るメイン制御部５０と、電源回路及び通信回路などの周辺回路５１と、バッテリ５２（図５）となどが収納されると共に、各構成ユニット（胴体部ユニット２、頭部ユニット４、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂ及び各脚部ユニット６Ａ、６Ｂ）内には、それぞれメイン制御部５０と電気的に接続されたサブ制御部５３Ａ〜５３Ｄが収納されている。
【００５６】
さらに頭部ユニット４には、図５に示すように、このロボット１の「目」として機能する一対のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ６０Ａ、６０Ｂ及び「耳」として機能するマイクロホン６１などの各種外部センサと、「口」として機能するスピーカ６２となどがそれぞれ所定位置に配設されている。
【００５７】
また各脚部ユニット６Ａ、６Ｂにおける足平部ブロック３２の裏面や、グリップハンドル２Ａの把持部分等の各所定部位には外部センサとしてのタッチセンサ６３が配設されている。なお、以下においては、各脚分ユニット６Ａ、６Ｂにおける足平部ブロック３２の裏面に設けられたタッチセンサ６３を足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒと呼び、グリップハンドル２Ａの把持部分に設けられたタクトスイッチでなるタッチセンサ６３をグリップスイッチ６３Ｇと呼ぶものとする。
【００５８】
さらに胴体部ユニット２内には、バッテリセンサ６４及び加速度センサ６５などの各種内部センサが配設されると共に、各構成ユニット内には、それぞれ各アクチュエータＡ１〜Ａ１７にそれぞれ対応させて、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸の回転角度を検出する内部センサとしてのポテンショメータＰ１〜Ｐ１７が設けられている。
【００５９】
そして各ＣＣＤカメラ６０Ａ、６０Ｂは、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをサブ制御部５３Ｂ（図５において図示せず）を介してメイン制御部５０に送出する一方、マイクロホン６１は、各種外部音を集音し、かくして得られた音声信号Ｓ１Ｂをサブ制御部５３Ｂを介してメイン制御部５０に送出する。また各タッチセンサ６３は、ユーザからの物理的な働きかけや、外部との物理的な接触を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとして対応するサブ制御部５３Ａ〜５３Ｄ（図５において図示せず）を介してメイン制御部５０に送出する。
【００６０】
さらにバッテリセンサ６４は、バッテリ５２のエネルギ残量を所定周期で検出し、検出結果をバッテリ残量信号Ｓ２Ａとしてメイン制御部５０に送出する一方、加速度センサ６５は、３軸（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）の加速度を所定周期で検出し、検出結果を加速度検出信号Ｓ２Ｂとしてメイン制御部５０に送出する。また各ポテンショメータＰ１〜Ｐ１７は、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸の回転角度を検出し、検出結果を所定周期で角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃ１７として対応するサブ制御部５３Ａ〜５３Ｄを介してメイン制御部５０に送出する。
【００６１】
メイン制御部５０は、ＣＣＤカメラ６０Ａ、６０Ｂ、マイクロホン６１及び各タッチセンサ６３等の各種外部センサからそれぞれ供給される画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃ等の外部センサ信号Ｓ１と、バッテリセンサ６４、加速度センサ６５及び各ポテンショメータＰ１〜Ｐ１７等の各種内部センサからそれぞれ供給されるエネルギ残量信号Ｓ２Ａ、加速度検出信号Ｓ２Ｂ及び各角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃ１７等の内部センサ信号Ｓ２とに基づいて、ロボット１の外部及び内部の状況や、ユーザの物理的な働きかけの有無等を判断する。
【００６２】
そしてメイン制御部５０は、この判断結果と、予め内部メモリ５０Ａに格納されている制御プログラムと、そのとき装填されている外部メモリ６６に格納されている各種制御パラメータとなどに基づいて続くロボット１の行動を決定し、当該決定結果に基づく制御コマンドを対応するサブ制御部５３Ａ〜５３Ｄ（図４）に送出する。
【００６３】
この結果、この制御コマンドに基づき、そのサブ制御部５３Ａ〜５３Ｄの制御のもとに、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７が駆動され、かくして頭部ユニット４を上下左右に揺動させたり、腕部ユニット５Ａ、５Ｂを上に上げたり、歩行するなどの各種行動がロボット１により発現される。
【００６４】
このようにしてこのロボット１においては、外部及び内部の状況等に基づいて自律的に行動することができるようになされている。
【００６５】
（１−２）ロボット１に搭載された抱上げ制御機能
次に、このロボット１に搭載された抱上げ制御機能について説明する。
【００６６】
このロボット１には、あたかも人間の子供を抱上げた時の反応に近い状態である最適な抱上げ状態をユーザに提供する機能（以下、これを抱上げ制御機能と呼ぶ）が搭載されている。そして、この抱上げ制御機能は、メイン制御部５０が、内部メモリ５０Ａに格納された制御プログラムに基づき、図６に示す抱上げ制御機能処理手順ＲＴ１に従って所定の制御処理を実行することによってロボット１により発揮される。
【００６７】
すなわちメイン制御部５０は、ロボット１のメイン電源が投入されると、この抱上げ制御機能処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において、各種外部センサからの外部センサ信号Ｓ１と、各種内部センサからの内部センサ信号Ｓ２とを取得する。
【００６８】
続いてメイン制御部５０は、ステップＳＰ２に進んで、これら外部センサ信号Ｓ１及び内部センサ信号Ｓ２に基づいて、現在ロボット１がユーザによって図２５（Ａ）のように抱き上げられた状態（以下、これを抱上げ状態と呼ぶ）にあるか否かを判断する。
【００６９】
ここで、このステップＳＰ２において肯定結果を得ることは、既にロボット１がユーザにより抱き上げられた抱上げ状態（又は後述する初期抱上げ姿勢）にあることを意味し、かくしてこのときメイン制御部５０は、ステップＳＰ６に進む。
【００７０】
これに対して、このステップＳＰ２において否定結果を得ることは、未だロボット１がユーザにより抱き上げられた抱上げ状態にないことを意味し、かくしてこのときメイン制御部５０は、ステップＳＰ３に進んで、抱き上げる際の前段階として、現在ロボット１がユーザにより持ち上げられている状態（以下、これを持上げ状態と呼ぶ）にあるか否かを判断する。
【００７１】
そしてメイン制御部５０は、このステップＳＰ３において否定結果を得ると、ステップＳＰ１に戻り、この後ステップＳＰ２又はステップＳＰ３において肯定結果を得るまでステップＳＰ１〜ステップＳＰ３−ステップＳＰ１のループを繰り返す。
【００７２】
さらにメイン制御部５０は、やがてロボット１がユーザに持ち上げられることによりステップＳＰ３において肯定結果が得られると、ステップＳＰ４に進んで対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７を制御することにより、現在のロボット１の動作を全て停止させる。
【００７３】
またメイン制御部５０は、その後ステップＳＰ５に進んで、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７を制御することにより、ロボット１の姿勢を予めデフォルトとして設定された所定の抱上げ姿勢（以下、これを初期抱上げ姿勢と呼ぶ）に移行させ、この後ステップＳＰ６に進む。
【００７４】
そしてメイン制御部５０は、このステップＳＰ６に進むと、現在の抱上げ状態から最適な抱上げ状態を維持するような各種の関節制御（以下、これを抱上げ制御と呼ぶ）動作を実行し、この後ステップＳＰ７に進んで、抱上げ状態が解除される（すなわちロボット１が床面上に下ろされる）のを待ち受ける。
【００７５】
そしてメイン制御部５０は、やがてロボット１が床面上に下ろされたことを外部センサ信号Ｓ１及び内部センサ信号Ｓ２に基づき検出することにより、このステップＳＰ７において肯定結果を得ると、ステップＳＰ８に進んで、各ポテンショメータＰ１〜Ｐ１７からそれぞれ供給される角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃ１７に基づいて、現在ロボット１がどのような姿勢にあるかを判断した後、必要に応じて対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７を制御することによりロボット１の姿勢を所定の立ち姿勢や寝姿勢に移行させる。
【００７６】
さらにメイン制御部５０は、この後ステップＳＰ１に戻ってこの後ステップＳＰ１〜ステップＳＰ８を同様に繰り返し、やがてロボット１のメイン電源がオフされるとこの抱上げ制御機能処理手順ＲＴ１を終了する。
【００７７】
（１−２−１）持上げ状態検出処理
ここでメイン制御部５０は、図６に示す抱上げ制御機能処理手順ＲＴ１におけるステップＳＰ１〜ＳＰ３において、図７に示すように、現在ロボット１がグリップハンドル２Ａが把持されるようにして持ち上げられている持上げ状態にあることを検出するため、現在のロボット１の状態が以下の第１〜第３の条件を全て満たすか否かを常時監視する。
【００７８】
すなわち第１の条件は、グリップスイッチ６３Ｇが圧力を検出している状態（オン状態）にあることであり、ロボット１が持ち上げられている最中にあることを明確に把握するためにグリップハンドル２Ａが把持されていることを前提条件とする。第２の条件は、両方の足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒがオフ状態（すなわちセンサ値がほぼ０）であることであり、ロボット１の両方の足平部ブロック３２が接地状態にないことも条件とする。
【００７９】
第３の条件は、加速度センサ６５の検出結果がロボット１が重力と反対方向（図７の矢印ａ方向）に加速されたことを検知したことであり、ロボット１が重力方向と逆向きの鉛直方向に持ち上げられたことも条件とする。この第３の条件は、ロボット１が床等に寝ている状態でも上述の第１及び第２の条件を満たす場合があることから、これを補完するために必要とされる条件である。
【００８０】
このようにこれら第１〜第３の条件を全て満たした場合にのみ、メイン制御部５０は現在ロボット１が持上げ状態にあると判断して、即座に後続する処理動作（すなわちステップＳＰ４）へ移行する。
【００８１】
（１−２−２）持上げ状態検出時の動作
またメイン制御部５０は、図６に示す抱上げ制御機能処理手順ＲＴ１におけるステップＳＰ４では、現在ロボット１が持上げ状態にあることを検出したときに、即座に全ての動作を停止させるように各種アクチュエータＡ１〜Ａ１７（図４）の駆動を停止させる。
【００８２】
これによりメイン制御部５０は、ロボット１が、ユーザにより持ち上げられている状態のときに手足をばたばた動かすことを未然に防止する。そしてメイン制御部５０は、その後対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７を制御することにより、ロボット１の姿勢を初期抱上げ姿勢に遷移させる（ステップＳＰ５）。
【００８３】
（１−２−３）定常抱上げ状態での関節制御
さらにメイン制御部５０は、図６に示す抱上げ制御機能処理手順ＲＴ１におけるステップＳＰ５では、デフォルトとしての初期抱上げ姿勢からユーザにとって常に最適な抱上げ状態を維持できるように抱上げ制御動作を実行する。
【００８４】
この抱上げ制御動作としては、抱上げ状態のときには、一般的にロボットが体を柔らかくして、ユーザの抱き方に倣うような制御を行った方がユーザにとっても抱き易いと考えられることから、以下に説明する３通りの抱上げ制御方法を組み合わせたものを適用する。
【００８５】
因みに、ユーザの腕と接触することが想定させる箇所全面に力センサを搭載しておき、インピーダンス制御などをかけることによって抱上げ制御動作を実現することが理想的であるが、ロボット１全体の構成が煩雑になる等の観点から現実的ではない。そこで、かかる３通りの抱上げ制御方法には、このような複数の力センサを使用しない手法が採用されている。
【００８６】
（１−２−３−１）サーボゲイン制御による抱上げ制御方法
ロボット１において、各アクチュエータＡ１〜Ａ１７（図４）のうちユーザによる抱上げ時に必要なものについてサーボゲインを比較的小さく制御することにより、ロボット１の姿勢をユーザの腕に対して倣わすことができる。
【００８７】
但し、ロボット１の各関節部分にある程度の硬さを保っていなければユーザの腕の中で据わりの悪い状態となると共に持ち易さも損ねることとなるため、各アクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力トルクや粘性を考慮して、ロボット１の各関節を若干柔らかくしながらも一定の硬さを保つように各アクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力トルクを制御する。
【００８８】
（１−２−３−２）重力に応じた関節ゲイン制御による抱上げ制御方法
ロボット１について、重力方向に対する身体の向きに合わせて、各関節ゲインの調整レベルを変化させることにより、ユーザが抱上げ状態から床等に置き易くすることができる。
【００８９】
すなわちロボット１がユーザの両手で抱きかかえられて横向き状態にあるとき、ロボット１の下半身に関する各関節が柔らかくなるように、対応する各アクチュエータＡ１〜Ａ１７のゲインを制御する。一方、ロボット１がユーザの片手で持ち上げられて縦向き状態にあるとき、ロボット１の下半身に関する各関節が硬くなるように、対応する各アクチュエータＡ１〜Ａ１７のゲインを制御する。
【００９０】
このように各アクチュエータＡ１〜Ａ１７のゲインを制御することによって、ユーザがロボット１を両手で抱いている（下半身が横向きの）状態のときは、ユーザの抱き易さを重視でき、片手でロボット１を持ち上げている（下半身が下向き）状態のときは、ロボット１を地面に置く際にロボット１の姿勢を安定させて置き易くなるといった効果を得ることができる。
【００９１】
またこのように各アクチュエータＡ１〜Ａ１７のゲインを制御することによって、ユーザが両手でロボット１を抱上げている状態からグリップハンドル２Ａのみを把持して片手で持ち上げるようにロボット１の持ち方を変えた場合に、ロボット１の下半身が下向きになったときに当該下半身に関する各関節が硬くなることから、次第にロボット１の姿勢が直立状態に戻ってゆき、再度ロボット１を地面に置くことが非常に容易になるという効果をも得ることができる。
【００９２】
（１−２−３−３）擬似コンプライアンス制御による抱上げ制御方法
ロボット１において、全身の動きをある姿勢範囲でしか動かせないように一定の拘束を加えることにより、抱上げ状態時のロボット１の姿勢もデザイン対象とすることが可能となる。
【００９３】
かかる拘束をロボット１に加えるべく、図８に示すような擬似コンプライアンス制御処理手順ＲＴ２を実行することにより、ロボット１の足先や腕先にユーザの抱き方によって偏差が生じた場合でも、当該偏差にロボット１の各リンクを追従させることができる。
【００９４】
実際には、メイン制御部５０（図４及び図５）は、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ６に進むと、図８の擬似コンプライアンス制御処理手順をステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１１において、ロボット１の各関節の目標角度と、該当する各ポテンショメータＰ１〜Ｐ１７等による実測角度とをそれぞれ用い、ダイレクトキネマティクスを適用して、ロボット１の足先や腕先等の目標位置及び計測位置を算出する。
【００９５】
続くステップＳＰ１２において、メイン制御部５０は、目標位置に対する計測位置の偏差を求めた後、当該偏差に対して所定レートを乗算したオフセット量を当該目標位置に付加するようにして参照位置を算出する。
【００９６】
そしてメイン制御部５０は、この後ステップＳＰ１３に進んで、求めた参照位置を用いてインバースキネマティスクを用いて各関節制御量を算出した後、ステップＳＰ１４に進んで、求めた関節制御量を対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７（図５）に適用し、この後ステップＳＰ１１に戻って上述と同様の処理を繰り返す。
【００９７】
これによりユーザの抱き方に倣った擬似コンプライアンス制御を実現することができ、この結果としてユーザにあたかもロボットが脱力しユーザの抱き方に倣っているように感じさせることができる。
【００９８】
具体的な例として、各脚部ユニット６Ａ、６Ｂにおいて、あたかも椅子に座った状態から脚を前方に伸ばすようにして足先を上にあげる場合について説明する。図９に示すＸＹＺ座標系において、各脚部ユニット６Ａ、６Ｂの股関節機構部３６の股関節ピッチ軸３５、膝関節機構部３８の脛ピッチ軸３７及び足首関節機構部４１の足首ピッチ軸３９をＹ軸としたＸＺ平面上に表されることとする。
【００９９】
まず初期抱上げ姿勢での各脚部ユニット６Ａ、６Ｂの足平部ブロック３２の位置（以下、これを目標足先位置と呼ぶ）Ｐｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を、股関節機構部３６の股関節ピッチ軸３５を中心とした角度（以下、これを目標角度）θｐ１、膝関節機構部３８の脛ピッチ軸３７を中心とした目標角度θｐ２、及び足首関節機構部４１の足首ピッチ軸３９を中心とした目標角度θｐ３を用いてダイレクトキネマティクスにより算出する。
【０１００】
続いてこの初期抱上げ姿勢であっても実際にユーザによって抱上げられたときに外力が加わったとき、そのときの姿勢での足平部ブロック３２の位置（以下、これを実測足先位置と呼ぶ）Ｐｍ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を、股関節機構部３６の股関節ピッチ軸３５を中心とした角度（以下、これを実測角度）θｍ１、膝関節機構部３８の脛ピッチ軸３７を中心とした実測角度θｍ２、及び足首関節機構部４１の足首ピッチ軸３９を中心とした実測角度θｍ３を用いてダイレクトキネマティクスにより算出する。
【０１０１】
このとき各脚部ユニット６Ａ、６Ｂをある姿勢範囲でしか動かせないように一定の拘束をかけたときの足平部ブロック３２の位置（以下、これを参照足先位置と呼ぶ）Ｐｒ（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）は、目標足先位置Ｐｐの各要素と、当該目標足先位置Ｐｐに対する実測足先位置Ｐｍの偏差Ｐｄ（＝Ｐｍ−Ｐｐ）の各要素にそれぞれの要素のレートＲＡＴＥ（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）分を乗算したオフセット量（＝Ｐｄ×ＲＡＴＥ）との和として求められる。
【０１０２】
このレートＲＡＴＥ（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）は、股関節機構部３６、膝関節機構部３８及び足首関節機構部４１の各回転方向のトルクを決定するためのパラメータであり、０≦ｒｘ≦１、０≦ｒｙ≦１及び０≦ｒｚ≦１の範囲で表される。ｒｘ、ｒｙ及びｒｚが１に近づくほどトルクが小さく関節部分が柔軟になる一方、０に近づくほどトルクが大きく関節部分が強固になる。例えばレートＲＡＴＥ（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）＝（0.5，0.9，0.5）とするとｙ方向には簡単に動かせるが、ｘ方向、ｚ方向には若干硬い動きとなる。
【０１０３】
この参照足先位置Ｐｒ（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）では、股関節機構部３６の股関節ピッチ軸３５を中心とした角度（以下、これを参照目的角度）θｒ１、膝関節機構部３８の脛ピッチ軸３７を中心とした参照目的角度θｒ２、及び足首関節機構部４１の足首ピッチ軸３９を中心とした参照目的角度θｒ３となる。
【０１０４】
このようにしてロボット１が例えば女性的特徴をもつようにしたとき、レートＲＡＴＥ（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）＝（１，０，１）と設定することにより、ｙ方向の動きが制限され、足を開かない（見た目が上品な）方向にのみ動く制御となる。
【０１０５】
因みにレートＲＡＴＥの成分ｒｘ、ｒｙ、ｒｚを、それぞれ加速度センサ６５の出力による関数にしておけば、ロボット１の姿勢により擬似コンプライアンス制御の度合いを制御することができる。例えば対数の関数にしておけば急激に重力方向の変化により急激に柔らかさを増したりといった制御が可能となる。
【０１０６】
またピッチ軸を中心とした回転方向のみならず、ロール軸やヨー軸を中心とした回転方向についても上述と同様な擬似コンプライアンス制御を適用することにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。加えて、目標位置を置き姿勢と同様の位置に設定しておけば、上述した抱上げ検出時の動作と同様に再度地面に置きやすいといった利点が得られる。
【０１０７】
（１−２−３−４）置き姿勢制御処理
さらに第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ７において、メイン制御部５０は、抱上げ状態が解除されたか否か（ロボット１が床面上に下ろされたか否か）の判断要因として、床面に下ろされる際に、置き姿勢制御処理を実行することにより、床面との接地時に姿勢が不安定になるのを未然に防止する。
【０１０８】
この置き姿勢制御処理は、図１０に示すように、床面ＦＬとの接地時に、グリップハンドル２Ａ、ロボット１全体の重心Ｇ、足平部ブロック３２が一直線上になるように、ロボット１の姿勢を遷移させながら、足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒに加重が加わったと判断した時点で立ち姿勢へ遷移させる制御である。
【０１０９】
ここで上述した擬似コンプライアンス制御において、目標位置を常に置き姿勢にしておき、さらに重力加速度方向にロボット１の下半身が向いた場合に、コンプライアンス制御のパラメータを増減して、ユーザがロボット１を置く向きに近づけることにより、ユーザにとってより一層置き易い姿勢を実現できる。
【０１１０】
（１−２−４）抱上げ姿勢からの復帰制御
さらに第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ８において、メイン制御部５０は、現在の姿勢を判断して、元の立ち姿勢や寝姿勢へ移行するように姿勢を復帰させる。
【０１１１】
すなわちロボット１を抱上げ姿勢から通常の立ち姿勢に復帰させるには、例えばロボット１が置き姿勢になっていると同時に足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒに加重が加わりつつあれば、今現在抱き下ろし状態であると判断することにより、ロボット１を安全に立ち姿勢に遷移させることができる。
【０１１２】
また加速度センサ６５の検知結果に基づいて、ロボット１が重力方向に対して垂直な状態になっている場合には、現在ロボット１は横向きになっていると判断することができる。併せてグリップスイッチ２Ａがオフ状態になっていることも条件に加えると現在ロボット１が床に置かれている状態だと判断することができ、ロボット１を寝姿勢に復帰させることが最善であると判断できる。
【０１１３】
なお、上述のような復帰制御を行う際には、ロボット１が姿勢を復帰する際のトリガをユーザによってロボット１の肩部分に配設されたタッチセンサ６３やその他の入力デバイスを用いて入力させるようにしておけば、ユーザがロボット１を抱上げている最中に復帰動作が表出してしまうといった誤動作を未然に回避することができる。
【０１１４】
（１−３）第１の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このロボット１は、胴体ユニット２のグリップハンドル２Ａが把持されたことをグリップスイッチ６３Ｇにより検知すると共に、ロボット１の両方の足平部ブロック３２が接地状態にないことを足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒにより検知し、さらにロボット１が反重力方向の鉛直方向に持ち上げられたことを加速度センサ６５により検知したときに、ユーザによって抱き上げ（又は持ち上げ）られた状態にあると認識する。従って、ロボット１は、床等に寝ている状態などのような姿勢であっても確実にユーザによって抱き上げ（又は持ち上げ）られたことを認識することができる。
【０１１５】
そしてロボット１は、抱上げ状態を認識したとき、即座に各種アクチュエータＡ１〜Ａ１７を駆動停止させて全ての動作を停止させた後、そのまま初期抱上げ状態に遷移する。従って、このロボット１においては、抱上げ状態で手足をばたばた動かすことを未然に防止することができ、この結果としてユーザの安全性を確保することができる。
【０１１６】
さらにロボット１は、この初期抱上げ状態からユーザにとって最適な抱上げ状態を維持するような各種の関節制御による抱上げ制御動作を実行する。従って、このロボット１は、抱上げ時に体を柔らかくしてユーザの抱き方に対して倣わせることができる。
【０１１７】
その際ロボット１は、ユーザによる抱上げ時に必要な各アクチュエータＡ１〜Ａ１７についてサーボゲインを比較的小さく制御するため、自己の姿勢をユーザの腕に対して倣わすことができる。
【０１１８】
またロボット１は、ユーザの両手で抱上げられて横向き状態にあるときには下半身に関する各関節が柔らかくなるように各関節ゲインを制御する一方、縦向き状態にあるときには下半身に関する各関節が硬くなるように各関節ゲインを制御するため、ユーザが両手で抱いている（下半身が横向きの）状態のときは、ユーザの抱き易さを重視する一方、片手で持ち上げている（下半身が下向き）状態のときは、ユーザが再度地面にロボットを置く際にロボットの姿勢が安定していて置き易くなるような、あたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができる。
【０１１９】
さらにロボット１は、擬似コンプライアンス制御を実行して、ロボット１の足先や腕先がユーザの抱き方により偏差が生じた場合でも、当該偏差にロボット１の各リンクを追従させるため、全身の動きをある姿勢範囲でしか動かせないように一定の拘束を加えることができ、この結果、ユーザによる抱上げ状態の姿勢も見た目を良くさせることができる。
【０１２０】
そしてロボット１は、かかる抱上げ制御動作を実行しながら、抱上げ状態が解除されたことを認識したときに、ロボット１が抱き下ろし状態であるときには安全な立ち姿勢に復帰し、又はロボット１が横向きになっているときには寝姿勢に復帰させるように、現在の姿勢を判断して元の立ち姿勢や寝姿勢へ移行するように姿勢を復帰することから、抱上げ状態の後の安全性の確保や見た目の自然さを表出させることができる。
【０１２１】
以上の構成によれば、ロボット１が、ユーザによって抱上げ状態にされたことを各種センサの検知結果に基づいて認識したときには、現在の動作を全て停止させて初期抱上げ状態に遷移した後、ユーザにとって最適な抱上げ状態を維持するような各種の関節制御による抱上げ制御動作を実行する一方、その後抱上げ状態が解除されたことを認識したときには、現在の姿勢に応じた立ち姿勢や寝姿勢へ遷移するような一連の制御動作を実行するようにしたことにより、あたかも人間の子供を抱上げた時の反応に近い状態である最適な抱上げ状態をユーザに提供することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボットを実現できる。
【０１２２】
（２）第２の実施の形態
（２−１）本実施の形態によるロボットの構成
図１〜図４において、７０は全体として第２の実施の形態によるロボットを示し、グリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合においても、これを検出し得るようになされた点を除いて第１の実施の形態によるロボット１と同様に構成されている。
【０１２３】
すなわち、ユーザがロボット７０を持ち上げる際に必ずグリップハンドル２Ａを把持するとは限らない。例えば図１１（Ａ）に示すように、ロボット７０を、その両肩を把持するようにして持ち上げる場合や、図１１（Ｂ）に示すように、頭部ユニット４を把持するようにして持ち上げる場合などもあり得る。
【０１２４】
この場合、例えば図１１（Ａ）のように両肩を把持するようにして持ち上げられた場合や、図１１（Ｂ）のように頭部ユニット４を把持するようにして持ち上げられた場合など、ロボット７０がグリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合には、その把持された部位と胴体部ユニット２とを連結する肩関節機構部２０、首関節機構部１３などの対応する関節機構部に、当該ロボット１の自重を支えるだけの重力と反対方向の力が作用する。
【０１２５】
従って、いずれかの関節機構部に重力と反対方向の所定レベル以上の力が作用すると共に、ロボット７０に重力と反対方向の加速度が発生し、かつ各脚部ユニット６Ａ、６Ｂの足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒのいずれもが圧力を検出していないオフ状態のときには、ロボット７０が、当該関節機構部を介して胴体部ユニット２と連結された部位を把持されて抱き上げられていると判断することができる。
【０１２６】
そこでこのロボット７０においては、図５との対応部分に同一符号を付した図１２に示すように、各アクチュエータＡ１〜Ａ１７にそれぞれ対応させて力センサＦＳ１〜ＦＳ１７が設けられ、いずれかのアクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の力が作用したときに、これを対応する力センサＦＳ１〜ＦＳ１７によって検出し得るようになされている。また各力センサＦＳ１〜ＦＳ１７は、かかる力を検出したときには、これを力検出信号Ｓ１Ｄ１〜Ｓ１Ｄ１７として、このロボット７０全体の動作制御を司るメイン制御部７１に送出するようになされている。
【０１２７】
そしてメイン制御部７１や、これら力センサＦＳ１〜ＦＳ１７からの力検出信号Ｓ１Ｄ１〜Ｓ１Ｄ１７や加速度センサ６５からの加速度検出信号Ｓ２Ｂなどに基づいてグリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられたことを検知した場合には、グリップハンドル２Ａを把持されて持ち上げられた場合と同様の制御処理を実行する一方、かかる把持された部位が構造的に弱い関節機構部を介して胴体部ユニット２と連結されている場合には、これを止めるように警告を発するようになされている。
【０１２８】
このようにこのロボット７０においては、グリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合においても、グリップハンドル２Ａを把持されて持ち上げられた場合と同様に動作することで、持上げ状態時や抱上げ状態時においてロボット７０が手足を動かすことに起因するユーザの怪我の発生を未然かつ有効に防止し、より一層のユーザの安全性を確保することができるようになされている。
【０１２９】
ここで、このような持上げ状態の検知処理は、メイン制御部７１の制御のもとに、その内部メモリ７１Ａに格納された制御プログラムに基づき、図１３に示す持上げ状態検知処理手順ＲＴ３に従って行われる。
【０１３０】
実際上、メイン制御部７１は、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ３に進むと、この持上げ状態検知処理手順ＲＴ３をステップＳＰ２０において開始し、続くステップＳＰ２１において、対応するタッチセンサ６３から供給される圧力検出信号Ｓ１Ｃと、加速度センサ６５から供給される加速度検出信号Ｓ２Ｂとに基づいて、現在のロボット７０の状態が、このステップＳＰ３について第１の実施の形態において上述した、グリップスイッチ６３Ｇがオン状態にあるという第１の条件と、両方の足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒがオフ状態にあるという第２の条件と、加速度センサ６５が重力と反対方向の加速度を検出したという第３の条件との全てを満たしているか否かを判断する。
【０１３１】
このステップＳＰ２１において肯定結果を得ることは、ロボット１がグリップハンドル２Ａを把持されて持ち上げられている状態（持上げ状態）であることを意味する。かくしてこのときメイン制御部７１は、ステップＳＰ２５に進んで、ロボット１が持上げ状態にあると判定した後、ステップＳＰ２７に進んでこの持上げ状態検知処理手順ＲＴ３を終了する。そしてメイン制御部７１は、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）に戻ってそのステップＳＰ４に進み、この後この第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ４〜ステップＳＰ８を上述のように処理する。
【０１３２】
これに対してステップＳＰ２１において否定結果を得ることは、ロボット１がグリップハンドル２Ａを把持されて持ち上げられている状態（持上げ状態）でないことを意味する。かくしてこのときメイン制御部７１は、ステップＳＰ２２に進んで、対応するタッチセンサ６３から供給される圧力検出信号Ｓ１Ｃと、加速度センサ６５から供給される加速度検出信号Ｓ２Ｂと、各力センサＦＳ１〜ＦＳ１７から与えられる力検出信号Ｓ１Ｄ１〜Ｓ１Ｄ１７とに基づいて、上述の第２及び第３の条件に加えて、いずれかのアクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の力が作用するという第４の条件の全てを満たすか否かを判断する。
【０１３３】
このステップＳＰ２２において肯定結果を得ることは、ロボット１がグリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられている状態（持上げ状態）にあることを意味する。かくしてこのときメイン制御部７１は、ステップＳＰ２３に進んで、対応する力センサＦＳ１〜ＦＳ１７から与えられる力検出信号Ｓ１Ｄ１〜Ｓ１Ｄ１７に基づいて、そのとき把持されている部位と胴体部ユニット２とを連結する関節機構部が、例えば首関節機構部１３などの構造的に負荷に弱い部位として予め定められている関節機構部であるか否かを判断する。
【０１３４】
そしてメイン制御部７１は、このステップＳＰ２３において肯定結果を得ると、対応する音声信号Ｓ３（図１２）をスピーカ６２（図１２）に送出することにより、例えば『そこを持たないで』、『降ろして』といった音声を出力させ、又は対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７を駆動させることにより所定の動作をロボット１に発現させることにより、ユーザに警告を与える。そしてメイン制御部７１は、この後ステップＳＰ２１に戻る。
【０１３５】
これに対してメイン制御部７１は、ステップＳＰ２３において否定結果を得ると、ステップＳＰ２５に進んで、ロボット１が持ち上げられている状態（持上げ状態）であると判定した後、ステップＳＰ２７に進んでこの持上げ状態検知処理手順ＲＴ３を終了する。そしてメイン制御部７１は、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）に戻ってそのステップＳＰ４に進み、この後この第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ４〜ステップＳＰ８を上述のように処理する。
【０１３６】
なお、ステップＳＰ２２において否定結果を得ることは、現在ロボット１が持ち上げられている状態（持上げ状態）でないことを意味し、このときメイン制御部７１は、ステップＳＰ２６に進んで、ロボット１が持上げ状態でないと判定した後、ステップＳＰ２７に進んでこの持上げ状態検知処理手順ＲＴ３を終了する。そしてメイン制御部７１は、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）に戻って、この後この第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ３に戻る。
【０１３７】
このようにしてメイン制御部７１は、グリップハンドル２Ａ以外の部分が把持されてロボット１が持ち上げられた場合においてもこれを確実に検知して、必要な制御処理を実行し得るようになされている。
【０１３８】
（２−２）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ロボット７０は、両方の足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒがオフ状態にあるという第２の条件と、加速度センサ６５が重力と反対方向の加速度を検出したという第３の条件と、いずれかのアクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の外力が作用するという第４の条件の全てを満たした場合に持上げ状態であると判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行する。
【０１３９】
従って、ロボット７０によれば、グリップハンドル２Ａを把持されて持ち上げられた場合のみならず、グリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にもこれを確実に検知することができ、その分リップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にあっても持上げ状態時や抱上げ状態時にロボット７０が手足を動かすことに起因するユーザの怪我の発生を未然かつ有効に防止して、より一層のユーザの安全性を確保することができる。
【０１４０】
またこのようにリップハンドル２Ａ以外の部位を把持して持ち上げた場合の持上げ状態時にも第１の実施の形態において上述した抱上げ制御動作を行い得るようにすることで、リップハンドル２Ａを把持して持ち上げたとき以外には抱上げ制御動作が発現されないとする場合と比べて、より人間の子供を抱上げたときの感覚に近い感覚をユーザに提供することができる。
【０１４１】
以上の構成によれば、両方の足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒがオフ状態にあるという第２の条件と、加速度センサ６５が重力と反対方向の加速度を検出したという第３の条件と、いずれかのアクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の外力が作用するという第４の条件の全てを満たした場合に持ち上げられたと判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行するようにしたことにより、グリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にもこれを確実に検知することができる。かくするにつきリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合の持上げ状態時や抱上げ状態時においても、より一層のユーザの安全性を確保しながら、より人間の子供を抱上げたときの感覚に近い感覚をユーザに提供することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボットを実現できる。
【０１４２】
（３）第３の実施の形態
（３−１）本実施の形態によるロボットの構成
図１〜図４において、８０は全体として第３の実施の形態によるロボットを示し、持ち上げられたことや、抱上げ状態が解除された（ロボット８０が床面上に下ろされた）ことをサーボ偏差を利用して検知するようになされた点を除いて第１の実施の形態によるロボット１（図１〜図４）と同様に構成されている。
【０１４３】
すなわち、通常、ロボット１は、姿勢ごとに各関節機構部の関節角がそれぞれ予め定められており、動作時には、各関節機構部の関節角をそれぞれそのとき目標とする姿勢（以下、これを目標姿勢と呼ぶ）について定められた角度となるように各アクチュエータＡ１〜Ａ１７をそれぞれ制御することによって、ロボット１全体としてその目標姿勢をとることができるようになされている。
【０１４４】
しかしながら、ロボット１が機体の一部を床面に接地させてその部位において自重を支えている床接地状態のときには、自重を支える各関節機構部に当該関節機構部よりも上側の機体部分の自重が負荷となって与えられる。このため、その関節機構部内の対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７がこの負荷の影響によって、出力軸の回転角度をそのときの目標姿勢（例えば図１４（Ａ）や図１５（Ａ））について予め定められた角度（以下、これを目標角度と呼ぶ）に維持することができず、当該アクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸の回転角度が目標角度よりも小さくなるというサーボ偏差が発生する。
【０１４５】
この結果図１４（Ｃ）や図１５（Ｃ）に示すように、このときロボット１の自重を支える関節機構部の関節角が目標姿勢時（図１４（Ａ）、図１５（Ａ））における関節角よりも小さくなるという現象が生じ、これにより床接地状態時には、ロボット１における床面から離れた任意の部位（例えばロボット１の重心Ｇ）から当該ロボット１におけるそのとき床面に近い任意の他の部位（例えばロボット１の足裏や手の指先）までの重力方向の距離Ｈ２が、その目標姿勢時における距離Ｈ１に比べて小さくなる。
【０１４６】
一方、ロボット１が機体の一部を把持されて持ち上げられた浮遊状態時のときには、当該ユーザに把持された部位よりも下側の各関節機構部に、その関節機構部よりもさらに下側の機体部分の重量が負荷となって与えられる。このため、その関節機構部内の対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７がこの負荷の影響によって、出力軸の回転角度をそのときの目標姿勢（図１４（Ａ）、図１５（Ａ））について予め定められた目標角度に維持することができず、当該アクチュエータＡ１〜Ａ１７の出力軸の回転角度が目標角度よりも大きくなるというサーボ偏差が発生する。
【０１４７】
この結果図１４（Ｂ）や図１５（Ｂ）に示すように、このときロボット１のユーザにより把持された部位よりも下側に位置する関節機構部の関節角が目標姿勢時における関節角よりも大きくなるという現象が生じ、これにより持ち上げられた状態のとき時には、ロボット１における床面から離れた任意の部位（例えばロボット１の重心Ｇ）から当該ロボット１におけるそのとき床面に近い任意の他の部位（例えばロボット１の足裏や手の指先）までの重力方向の距離Ｈ３が、その目標姿勢時における距離Ｈ１に比べて大きくなる。
【０１４８】
そこで、この第３の実施の形態によるロボット８０においては、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ３における持上げ状態の検知処理やステップＳＰ８における抱上げ状態の解除の検知処理を、そのときの目標姿勢時におけるロボット８０の重心Ｇからその目標姿勢のときの接地部位までの重力方向の距離（以下、これを目標重心高さと呼ぶ）と、現在のロボット８０の重心Ｇから接地部位までの重力方向の距離（以下、これを実測重心高さと呼ぶ）とを順運動学によりそれぞれ算出し、これらの大小を比較するようにして行うようになされている。
【０１４９】
ただしこの場合において、ユーザによるロボット８０の持ち上げ又は抱上げ状態の解除以外の何らかの理由によって、床面からロボット８０の実測重心高さが目標重心高さよりも小さく又は大きくなっている場合も考えられるため、誤認識を避けるための何らかの対応策が必要となる。
【０１５０】
そこで、このロボット８０においては、第１に、かかるロボット８０の実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも大きい又は小さい状態が一定時間満たされること、第２に、加速度センサ６５（図５）により検出される重力方向が静定している（すなわちロボット８０の姿勢が安定していること）、第３に、床面に近い複数の部位に関してロボット８０の実測重心高さについて同様のことが言えることの３つの条件を満たすことを要件として、上述のような持上げ状態や抱上げ状態の解除にあると判断するようになされている。
【０１５１】
ここで、このような持上げ状態や抱上げ状態の解除の検知処理は、このロボット８０全体の動作制御を司る図５に示すメイン制御部８１の制御のもとに、その内部メモリ８１Ａ（図５）に格納された制御プログラムに基づき、図１６に示す持上げ状態検知処理手順ＲＴ４又は図１６に示す抱上げ状態解除検知処理手順ＲＴ５に従って行われる。
【０１５２】
実際上、メイン制御部８１は、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ３に進むと、図１６に示す持上げ状態検知処理手順ＲＴ４をステップＳＰ３０において開始し、続くステップＳＰ３１において、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ１において取得した加速度センサ６５からの加速度検出信号Ｓ２Ｂの値に基づいてロボット８０の姿勢が安定しているか否かを判断する。
【０１５３】
そしてメイン制御部８１は、このステップＳＰ３１において否定結果を得ると、ステップＳＰ３８に進んで現在ロボット８０は持上げ状態でないと判定した後ステップＳＰ３９に進んでこの持上げ状態検知処理手順ＲＴ４を終了し、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ１に戻る。
【０１５４】
これに対してメイン制御部８１は、ステップＳＰ３１において肯定結果を得ると、ステップＳＰ３２に進んで、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ１において取得した加速度センサ６５からの加速度検出信号Ｓ２Ｂの値に基づいて重力方向を検出する。
【０１５５】
そしてメイン制御部８１は、この後ステップＳＰ３３に進んで、現在の各アクチュエータＡ１〜Ａ１７の目標角度に基づいて、そのときのロボット８０の目標姿勢と、当該目標姿勢時における目標重心高さとを順運動学に基づいて算出する。
【０１５６】
具体的に、メイン制御部８１は、目標姿勢時におけるロボット８０の重心から接地部位までの間にある各関節機構部の関節角の各目標角度をそれぞれθｒ１〜θｒｎとし、これらを利用した順運動学に基づく目標重心高さを求める演算式をＬ（θｉ）（ｉ＝１，２，……，ｎ）として、次式
【０１５７】
【数１】
2004306251.tif 000003
【０１５８】
により、目標重心高さＬｒを算出する。
【０１５９】
さらにメイン制御部８１は、続くステップＳＰ３４において、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ１において取得した各ポテンショメータＰ１〜Ｐ１７からの角度検出信号Ｓ２Ｄ１〜Ｓ２Ｄ１７に基づき得られる対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７の現在の出力軸の角度に基づいて、現在のロボット８０の姿勢と、現在の実測重心高さＬｍとを順運動学に基づいて算出する。
【０１６０】
具体的には、メイン制御部５０は、ロボットの重心から接地部位までの間にある各関節機構部の関節角の現在の実測値をそれぞれθｍ１〜θｍｎとして、次式
【０１６１】
【数２】
2004306251.tif 000004
【０１６２】
により、実測重心高さＬｍを算出する。
【０１６３】
この際メイン制御部５０は、この実測重心高さＬｍを、その姿勢においてそのとき接地している複数の部位、例えば図１４のような立脚姿勢であれば左右の足裏に関して、図１５のような四つん這い姿勢であれば両手先及び両足裏に関してそれぞれ算出する。
【０１６４】
そしてメイン制御部８１は、この後ステップＳＰ３５に進んで、ステップＳＰ４４において算出した全ての実測重心高さＬｍが目標重心高さＬｒよりも大きいか否かを判断する。
【０１６５】
ここでこのステップＳＰ３５において否定結果を得ることは、実測重心高さＬｍが目標重心高さＬｒよりも小さい、つまり図１４（Ａ）や図１５（Ａ）のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボット８０の姿勢が図１４（Ｃ）や図１５（Ｃ）のような床接地状態時の姿勢（以下、これを床接地状態姿勢と呼ぶ）にあると判断できることを意味する。
【０１６６】
かくしてこのときメイン制御部８１は、ステップＳＰ３８に進んで、現在ロボット８０は持上げ状態でないと判定した後、ステップＳＰ３９に進んでこの持上げ状態検知処理手順ＲＴ４を終了し、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ１に戻る。
【０１６７】
これに対してステップＳＰ３５において肯定結果を得ることは、実測重心高さＬｍが目標重心高さＬｒよりも大きい、つまり図１４（Ａ）や図１５（Ａ）のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボット８０の姿勢が図１４（Ｂ）や図１５（Ｂ）のような浮遊状態時の姿勢（以下、これを浮遊状態姿勢と呼ぶ）にあると判断できることを意味する。
【０１６８】
かくしてこのときメイン制御部８１は、ステップＳＰ３６に進んで実測重心高さＬｍが目標重心高さＬｒよりも大きい状態が予め定められた一定時間継続したか否かを判断し、否定結果を得るとステップＳＰ３８に進んで、現在ロボット８０は持上げ状態でないと判定する。そしてメイン制御部８１は、この後ステップＳＰ３９に進んでこの持上げ状態検知処理手順ＲＴ４を終了し、さらにこの後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ１に戻る。
【０１６９】
これに対してメイン制御部８１は、ステップＳＰ３６において肯定結果を得るとステップＳＰ３７に進んで、現在ロボット８０は持上げ状態であると判定した後、ステップＳＰ３９に進んでこの持上げ状態検知処理手順ＲＴ４を終了し、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ４に進む。
【０１７０】
一方、メイン制御部８１は、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ７に進むと、図１７に示す抱上げ状態解除検知処理手順ＲＴ５をステップＳＰ４０において開始し、続くステップＳＰ４１〜ステップＳＰ４４を持上げ状態検知処理手順ＲＴ４（図１６）のステップＳＰ３１〜ステップＳＰ３４と同様に処理する。
【０１７１】
そしてメイン制御部８１は、この後ステップＳＰ４５に進んで、ステップＳＰ４４において算出した実測重心高さＬｍが、ステップＳＰ４３において算出した目標重心高さＬｒよりも小さいか否かを判断する。
【０１７２】
ここでこのステップＳＰ４５において否定結果を得ることは、実測重心高さＬｍが目標重心高さＬｒよりも大きい、つまり図１４（Ａ）や図１５（Ａ）のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボット８０の姿勢が図１４（Ｂ）や図１４（Ｂ）のような浮遊状態姿勢にあると判断できることを意味する。
【０１７３】
かくしてこのときメイン制御部８１は、ステップＳＰ４８に進んで、現在ロボット８０は未だ抱上げ状態が解除されていないと判定した後、ステップＳＰ４９に進んでこの抱上げ状態解除検知処理手順ＲＴ５を終了し、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ７に戻る。
【０１７４】
これに対してステップＳＰ４５において肯定結果を得ることは、実測重心高さＬｍが目標重心高さＬｒよりも小さい、つまり図１４（Ａ）や図１５（Ａ）のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボットの姿勢が図１４（Ｃ）や図１５（Ｃ）のような床接地状態姿勢にあると判断できることを意味する。
【０１７５】
かくしてこのときメイン制御部８１は、ステップＳＰ４６に進んで、実測重心高さＬｍが目標重心高さＬｒよりも小さい状態が予め定められた一定時間継続したか否かを判定し、否定結果を得るとステップＳＰ４８に進んで、現在ロボット８０は抱上げ状態が解除されていないと判断する。そしてメイン制御部８１は、この後ステップＳＰ４９に進んでこの抱上げ状態解除検知処理手順ＲＴ５を終了し、さらにこの後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ７に戻る。
【０１７６】
これに対してメイン制御部８１は、ステップＳＰ４６において肯定結果を得るとステップＳＰ４７に進んで、現在ロボット８０は抱き上げられていないと判定した後、ステップＳＰ４９に進んでこの抱上げ状態解除検知処理手順ＲＴ５を終了し、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ８に進む。
【０１７７】
このようにしてこのメイン制御部８１は、持上げ状態や、抱上げ状態が解除されたことをサーボ偏差を利用して検知し得るようになされている。
【０１７８】
（３−２）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ロボット８０は、実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも大きい状態が一定時間継続され、そのときのロボット８０の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボット８０の実測重心高さについて同様のことが言える場合に、現在ロボット８０が持上げ状態にあると判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行する。
【０１７９】
またロボット８０は、実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも小さい状態が一定時間継続され、そのときのロボット８０の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボット８０の実測重心高さについて同様のことが言える場合に、抱上げ状態が解除されたと判断し、その後現在の姿勢を判断して、立ち姿勢や寝姿勢に移行する。
【０１８０】
従って、ロボット８０によれば、第２の実施の形態によるロボット７０と同様に、グリップハンドル２Ａを把持されて持ち上げられた場合のみならず、グリップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にもこれを確実に検知することができ、その分リップハンドル２Ａ以外の部位を把持されて持ち上げられた場合の抱上げ状態においても、ロボット７０が手足を動かすことに起因するユーザの怪我の発生を未然かつ有効に防止し、より一層のユーザの安全性を確保することができる。
【０１８１】
またこのロボット８０によれば、かかる持上げ状態又は抱上げ状態の解除の検知処理のための新たなセンサ等のデバイスを必要としないため、例えば第２の実施の形態によるロボット７０に比してより軽量かつ小型に構築することができる。
【０１８２】
以上の構成によれば、実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも大きい状態が一定時間継続され、そのときのロボット８０の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボット８０の実測重心高さについて同様のことが言える場合に、ロボット８０が持上げ状態であると判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行する一方、実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも小さい状態が一定時間継続され、そのときのロボット８０の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボット８０の実測重心高さについて同様のことが言える場合に、ロボット８０が抱上げ状態が解除されたと判断し、その後現在の姿勢を判断して、立ち姿勢や寝姿勢に移行するようにしたことにより、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができることに加え、さらに第２の実施の形態によるロボットに比してより軽量かつ小型に構築することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボットを実現できる。
【０１８３】
（４）第４の実施の形態
（４−１）本実施の形態によるロボットの構成
図１〜図４において、９０は全体として第４の実施の形態によるロボットを示し、抱上げ状態時、ユーザの要求に応じて自己の姿勢を所定の置き姿勢に遷移させるようになされた点を除いて第２の実施の形態によるロボット７０と同様に構成されている。
【０１８４】
すなわち、ユーザが抱き上げているロボット９０を床面上に下ろす際に、必ずグリップハンドルを把持するとは限らない。例えば図１８に示すように、横向きにして、下側の肩部及び下側の腰部を支持するようにしてロボット９０を保持する場合などもあり得る。
【０１８５】
そしてこのような場合にロボット１が何らの置き姿勢にも遷移しないとすれば、接地時におけるロボット９０の姿勢が不安定となって接地後に転がるなどの事態が発生することにより、機体に傷が生じたり、機体内部に収納された各種外部センサ及び内部センサ等の精密部品に不具合が生じるおそれがある。
【０１８６】
そこでこの第３の実施の形態によるロボット９０においては、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ７において、置き姿勢に遷移すべき旨のユーザからの意思表示があった場合に、図１８のようにロボット９０の接地部位によって挟まれ又は囲まれる床面上の領域（以下、これを接地予定領域と呼ぶ）ＡＲ内にロボット９０の重心Ｇの投影点（以下、これを重心投影点と呼ぶ）ＰＧが位置するように、接地させるべき部位を予め決定し、その部位からロボット９０が接地するように腕部ユニット５Ａ、５Ｂ及び脚部ユニット６Ａ、６Ｂなどの可動部位を動かすようになされている。
【０１８７】
この際、図１９（Ａ）に示すように、ロボット９０の構造的な制約やユーザによる拘束などから腕部ユニット５Ａ、５Ｂ及び脚部ユニット６Ａ、６Ｂによって重心投影点ＰＧを含むような接地予定領域ＡＲを形成できない場合も生ずるが、この場合には、図１９（Ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ６０Ａ、６０Ｂやマイクロホン６１などの精密なデバイスが密集している頭部ユニット４で自重を支えるのを避けて、構造上比較的頑強である例えば胴体部ユニット２等の部位を接地させるように、接地部位を選択するようになされている。
【０１８８】
ここで、このような置き姿勢制御処理は、このロボット９０全体の動作制御を司る図１２に示すメイン制御部９１の制御のもとに、その内部メモリ９１Ａ（図１２）に格納された制御プログラムに基づき、図２０に示す置き姿勢制御処理手順ＲＴ６に従って行われる。
【０１８９】
実際上、メイン制御部９１は、第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ７において、『置くよ』等の話しかけや、肩部分に配設されたタッチセンサ６３が押圧操作されるなどのユーザからの置き姿勢に遷移すべき旨の意思表示が与えられると、この置き姿勢制御処理手順ＲＴ６をステップＳＰ５０において開始し、続くステップＳＰ５１において、加速度センサ６５（図１２）から与えられる加速度検出信号Ｓ２Ｂに基づいて重力方向を検出する。
【０１９０】
続いて、メイン制御部９１は、ステップＳＰ５２に進んで、ロボット９０の機体の各部位ｉ（ｉ＝１，２，……）の質量をｍｉ、その部位の重心からのｘ方向及びｙ方向の距離をそれぞれｘｉ、ｙｉとして、次式
【０１９１】
【数３】
2004306251.tif 000005
【０１９２】
により、そのときのロボット９０の重心投影点の位置Ｇ（ｘ，ｙ）を求める。
【０１９３】
さらにメイン制御部９１は、この後ステップＳＰ５３に進んで、各ポテンショメータＰ１〜Ｐ１７（図１２）から供給される角度検出信号Ｓ２Ｄ１〜Ｓ２Ｄ１７及び加速度センサ６５（図１２）から供給される加速度検出信号Ｓ２Ｂに基づき認識されるそのときのロボット９０の姿勢と、各力センサＦＳ１〜ＦＳ１７から与えられる力検出信号Ｓ１Ｄ１〜Ｓ１Ｄ１７に基づき認識される拘束されていない部位との各認識結果に基づいて、ロボット９０における地面に最も近く、かつ拘束されていない部位を接地する際の部位の候補（以下、これを接地候補と呼ぶ）として選択する。この際、メイン制御部９１は、精密なデバイスが密集している頭部ユニット４や、その他構造的に弱い部位を除外してかかる接地候補を選択する。
【０１９４】
続いてメイン制御部９１は、ステップＳＰ５４に進んで、必要に応じて拘束されていないいずれかの関節機構部を動かすことで、ステップＳＰ５３において選択した接地部位候補によって重心投影点ＰＧを含むように接地予定領域ＡＲを形成することができるか否かを判断する。
【０１９５】
そしてメイン制御部９１は、このステップＳＰ５４において否定結果を得るとステップＳＰ５３に戻り、先行して接地候補として選択した部位の次に床面に近い部位を接地候補として選択した後ステップＳＰ５４に進み、先行して接地候補として選択した部位と今回接地候補として選択した部位とを同時に用いて重心投影点ＰＧを含むように接地予定領域ＡＲを形成することができるか否かを判断する。
【０１９６】
そしてメイン制御部９１は、このステップＳＰ５４において否定結果を得るとステップＳＰ５３に戻り、この後同様に接地候補としてなるべく床面に近い部位を順次選択しながらステップＳＰ５４において肯定結果を得るまで、ステップＳＰ５３−ＳＰ５４−ＳＰ５３のループを繰り返す。
【０１９７】
そしてメイン制御部９１は、やがて重心投影点ＰＧを内部に含む接地予定領域ＡＲを形成するための幾つかの候補（部位）を選択し終えることにより、ステップＳＰ５４において肯定結果を得ると、ステップＳＰ５５に進んで、対応する接地予定領域ＡＲを形成することができるように、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７を駆動させる。
【０１９８】
この結果、例えば接地候補として右側の腕部ユニット５Ｂと右側の脚部ユニット６Ｂとが選択された場合には、図１８に示すように、これら腕部ユニット５Ｂ及び脚部ユニット６Ｂが胴体部ユニット２に先行して接地するように、かつその接地時にこれら腕部ユニット５Ｂ及び脚部ユニット６Ｂによって形成される接地予定領域ＡＲ内に重心投影点ＰＧが位置するように、腕部ユニット５Ｂ及び脚部ユニット６Ｂ等が駆動される。
【０１９９】
また、例えば接地候補として左右の両腕部ユニット５Ａ、５Ｂと胴体部ユニット２の胸部分とが選択された場合には、図１９に示すように、これら各腕部ユニット５Ａ、５Ｂ及び胴体部ユニット２の胸部分が同時に接地するように、かつその接地時にこれら腕部ユニット５Ａ、５Ｂ及び胴体部ユニット２の胸部分によって形成される接地予定領域ＡＲ内に重心投影点ＰＧが位置するように、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂ等が駆動される。なおこの際、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂ及び胴体部ユニット２の胸部分の接地時に頭部ユニット４が接地しないように、頭部ユニット４が後ろに反らすように駆動される。
【０２００】
そしてメイン制御部９１は、この後ステップＳＰ５６に進んで、加速度センサ６５（図１２）からの加速度検出信号Ｓ２Ｂ及び対応するタッチセンサ６３（図１２）からの圧力検出信号Ｓ１Ｃ等に基づいて、ロボット９０の機体が接地したか否かを判断し、否定結果を得るとステップＳＰ５１に戻って、この後ステップＳＰ５６において肯定結果を得るまでステップＳＰ５１〜ＳＰ５６−ＳＰ５１のルールを繰り返す。
【０２０１】
そしてメイン制御部９１は、やがて加速度センサ６５からの加速度検出信号Ｓ２Ｂ及び対応するタッチセンサ６３からの圧力検出信号Ｓ１Ｃ等に基づいてロボット９０の機体が接地したことを検出すると、ステップＳＰ５７に進んでこの置き姿勢制御処理手順ＲＴ６を終了し、この後第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１（図６）のステップＳＰ８に進む。
【０２０２】
このようにしてメイン制御部９１においては、ユーザからの命令に応じてロボット９０の姿勢をそのときの姿勢に応じた所定の置き姿勢に遷移させ得るようになされている。
【０２０３】
（４−２）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ロボット９０は、置き姿勢に遷移すべき旨のユーザからの意思表示に応じて、接地予定領域ＡＲ内に重心投影点ＰＧが位置するように接地部位を選択し、その部位から接地するように腕部ユニット５Ａ、５Ｂ及び脚部ユニット６Ａ、６Ｂなどの可動部位を動かす。
【０２０４】
従って、このロボット９０では、接地時におけるロボット９０の姿勢が不安定となって接地後に転がるなどの事態が発生することにより、機体に傷が生じたり、機体内部に収納された各種外部センサ及び内部センサ等の精密部品に不具合が生じるおそれを未然かつ有効に防止することができる。
【０２０５】
またこのようにロボット９０を動作させることによって、通常、人間が接地の際に行う身構える仕草を表現することができ、その分ヒューマノイド型エンターテインメントとしてのエンターテインメント性を向上することができる。
【０２０６】
以上の構成によれば、置き姿勢に遷移すべき旨のユーザからの意思表示に応じて、接地予定領域ＡＲ内に重心投影点ＰＧが位置するように接地部位を選択し、その部位から接地するように自己の姿勢を必要に応じて変化させるようにしたことにより、持ち下ろす際の傷の発生や精密部品の不具合の発生を未然かつ有効に防止しながら、人間らしい仕草を表現することができ、かくして機体保全を確保しながらエンターテインメント性を向上し得るロボットを実現できる。
【０２０７】
（５）第５の実施の形態
（５−１）本実施の形態によるロボットの構成
図１〜図４において、１００は全体として第５の実施の形態によるロボットを示し、機体が不安定な姿勢で持ち上げられたときに、当該姿勢を安定化させるように動作するようになされた点を除いて第４の実施の形態によるロボット９０と同様に構成されている。
【０２０８】
すなわち、ユーザがロボット１００を持ち上げる際に、常に持ち上げ後のロボットの機体安定性を考慮して把持する部位を選択するとは限らない。例えば図２１（Ａ）のようにロボット１００が片方の腕部ユニット５Ａを上げたときに、図２１（Ｂ）のようにこの腕部ユニット５Ａの先端部を把持してロボット１００を持ち上げる場合や、図２３（Ａ）のようにロボット１００の両肩を把持して機体が傾いた状態で持ち上げる場合もあり得る。
【０２０９】
そして、例えば図２１（Ｂ）のように片方の腕部ユニット５Ａが把持されて持ち上げられた場合、ロボット１００の重心位置と作用点（ユーザにより把持された点）とのバランスから、持ち上げられたロボット１００の機体が振り子状に振動し、その後図２１（Ｂ）のようにロボット１００の重心位置と作用点とが釣り合った状態でロボット１００の機体が静定することになる。また図２３（Ａ）のようにロボット１００の両肩を把持して機体が傾いた状態で持ち上げた場合には、ロボット１００はその状態で静定することとなる。
【０２１０】
この場合、このようにロボット１００の機体が不安定な姿勢で静定した状態において、肩関節機構部１３のアクチュエータＡ５〜Ａ７（図４参照）や肘関節機構部２４のアクチュエータＡ８（図４参照）のサーボゲインを上げたままにしておくと、これらアクチュエータＡ５〜Ａ８にロボット１００の重量分の大きな負荷が与えられる一方、持ち上げているユーザにもロボット１００の機体の重量だけでなく、不安定な姿勢にあるロボット１００の回転モーメントによる負荷が与えられる。
【０２１１】
そこでこの第５の実施の形態によるロボット１００では、機体が不安定な姿勢で持ち上げられたときに、そのときユーザにより拘束されている部位から胴体部ユニット２までの間に存在する各関節機構部内のアクチュエータＡ１〜Ａ１７のサーボゲインを十分に下げることによって、そのときロボット１００の自重を支えるアクチュエータＡ１〜Ａ１７に与えられる負荷と、ロボット１００を持ち上げたユーザに与えられる負荷とを共に軽減し得るようになされている。
【０２１２】
例えば図２１の例では、ロボット１は、かかる持ち上げを検出すると、拘束された腕部ユニット５Ａと対応する肩関節機構部１５及び肘関節機構部２４内の全てのアクチュエータＡ５〜Ａ８のサーボゲインを十分に下げる。この結果、図２２（Ａ）に示すように、拘束された腕部ユニット５Ａを基準として、重心が拘束点（作用点）の鉛直下側に位置した安定した姿勢に遷移するように、ロボット１００の機体の傾きが自重により変化することとなる。
【０２１３】
また図２３の例では、両方の肩関節機構部１３内の全てのアクチュエータＡ５〜Ａ７のサーボゲインを十分に下げる。この結果、図２３（Ｂ）に示すように、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂを中心として、ロボット１００の重心位置が側面から見て拘束点（作用点）の鉛直下側に位置した安定した姿勢に遷移するように、ロボット１００の機体の傾きが変化することとなる。
【０２１４】
一方、このように機体が不安定となる部位を拘束されてロボット１００が持ち上げられた場合には、図６の第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ４〜ステップＳＰ７について上述したような抱上げ制御処理に移行するよりも、ユーザがロボット１００を直ぐに床面に置くことが予想されることから、直ちに置き姿勢制御処理に移行した方が望ましいと考えられる。
【０２１５】
そこで、このロボット１００においては、機体が不安定な姿勢で持ち上げられたことを検出した場合には、例えば図２２（Ｂ）や図２３（Ｂ）に示すように、拘束点（作用点）とロボット１００の重心Ｇとが図１８及び図１９について上述した接地可能領域ＡＲ（図１８、図１９）上の空間内に収納されるように図２０について上述した置き姿勢制御処理を実行するようになされ、これにより直ちに床面ＦＬ上に置かれた場合にも安定した姿勢で接地することができるようになされている。
【０２１６】
ここでこのようなロボット１００の抱上げ制御処理は、このロボット１００全体の動作制御を司る図１２に示すメイン制御部１０１の制御のもとに、その内部メモリ１０１Ａ（図１２）に格納された制御プログラムに基づき、図２４に示す第２の抱上げ制御処理手順ＲＴ７に従って行われる。
【０２１７】
すなわち、メイン制御部１０１は、ロボット１００の電源が投入されると、この第２の抱上げ制御処理手順ＲＴ７をステップＳＰ６０において開始し、続くステップＳＰ６１〜ステップＳＰ６３を図６について上述した第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ１〜ステップＳＰ３と同様に処理する。
【０２１８】
そしてメイン制御部１０１は、ステップＳＰ６３において肯定結果を得ると、ステップＳＰ６４に進んで、各力センサＦＳ１〜ＦＳ１７からそれぞれ供給される力検出信号Ｓ１Ｄ１〜Ｓ１Ｄ１７に基づいて、ユーザにより拘束されている部位（拘束部位）を特定する。
【０２１９】
続いてメイン制御部１０１は、ステップＳＰ６５に進んで、このとき各ポテンショメータＰ１〜Ｐ１７（図１２）からそれぞれ供給される角度検出信号Ｓ２Ｄ１〜Ｓ２Ｄ１７に基づき認識される現在のロボット１００の姿勢と、加速度センサ６５（図１２）から供給される加速度検出信号Ｓ２Ｂに基づき認識される重力方向と、ステップＳＰ６４において特定したユーザにより拘束された部位との各認識結果に基づいて、現在ロボット１００が不安定な姿勢にあるか否かを判断する。
【０２２０】
そしてメイン制御部１０１は、このステップＳＰ６５において否定結果を得ると、ステップＳＰ６６に進んで、この後ステップＳＰ６６〜ステップＳＰ７０を図６について上述した第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ４〜ステップＳＰ８と同様に処理する。
【０２２１】
これに対してメイン制御部１０１は、このステップＳＰ６５において否定結果を得ると、ステップＳＰ７１に進んで、ステップＳＰ６４において特定したユーザにより拘束された部位から胴体部ユニット２までの間に存在する全ての関節機構部内の全てのアクチュエータＡ１〜Ａ１７のサーボゲインを十分に小さい値（例えば「０」又はこれに近い所定の値）にまで下げる。
【０２２２】
そしてメイン制御部１０１は、この後ステップＳＰ７２に進んで、図２０について上述した置き姿勢処理手順ＲＴ６に従って接地予定領域ＡＲ（図１８及び図１９）内に重心投影点ＰＧ（図１８及び図１９）が位置するように接地部位を選択し、その部位から接地するように自己の姿勢を必要に応じて変化させる。
【０２２３】
そしてメイン制御部１０１は、この後ステップＳＰ６９に進んで、この後ステップＳＰ６９及びステップＳＰ７０を図６について上述した第１の抱上げ制御処理手順ＲＴ１のステップＳＰ７及びステップＳＰ８と同様に処理する。
【０２２４】
このようにしてメイン制御部１０１は、ロボット１００が不安定な姿勢で持ち上げられたときの抱上げ制御処理を行うようになされている。
【０２２５】
（５−２）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ロボット１００は、機体が不安定な姿勢で持ち上げられたときに、そのときユーザにより拘束されている部位から胴体部ユニット２までの間に存在する各関節機構部内のアクチュエータＡ１〜Ａ１７のサーボゲインを十分に下げ、この後直ちに置き姿勢制御処理を実行する。
【０２２６】
従って、このロボット１００では、機体が不安定な姿勢で持ち上げられた場合においても、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１７にロボット１００の重量分の大きな負荷が与えられると共に、持ち上げているユーザに不安定な姿勢にあるロボット１００の回転モーメントによる負荷が与えられるのを有効に防止することができ、その分かかる持ち上げに起因する破損を防止しながら、ロボット１００を持ち上げるユーザの負担を有効に軽減させることができる。
【０２２７】
またこの場合において、このロボット１００は、拘束点（作用点）とロボット１００の重心Ｇとが接地可能領域ＡＲ上の空間内に収納されるように置き姿勢制御処理を実行するようになされているため、直ちに床面ＦＬ上に置かれた場合にも安定した姿勢で接地することができ、その分接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、通常、人間が行う接地の際の身構えるような動作を表現することができる。
【０２２８】
以上の構成によれば、ロボット１００の機体が不安定な姿勢で持ち上げられたときに、そのときユーザにより拘束されている部位から胴体部ユニット２までの間に存在する各関節機構部内のアクチュエータＡ１〜Ａ１７のサーボゲインを十分に下げ、この後直ちに置き姿勢制御処理を実行するようにしたことにより、かかる持ち上げに起因する破損を防止しながら、ロボット１００を持ち上げるユーザの負担を有効に軽減させることができ、かくしてエンターテインメント性を向上させ得るロボットを実現できる。
【０２２９】
また以上の構成によれば、拘束点（作用点）とロボット１００の重心Ｇとが接地可能領域ＡＲ上の空間内に収納されるように置き姿勢制御処理を実行するようにしたことにより、接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、あたかも人間が行うような接地の際に身を整えるかのような動作を表現することができ、かくしてエンターテインメント性を向上し得るロボットを実現できる。
【０２３０】
（６）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１〜図４のように、胴体部ユニット２に多段階の関節機構を有する複数の脚部ユニット６Ａ、６Ｂがそれぞれ連結されたロボット１、７０、８０、９０、１００に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々のロボット装置に広く適用することができる。
【０２３１】
また上述の実施の形態においては、外部及び又は内部の状態を検知するセンサ手段と、グリップハンドル（把持部）２Ａに設けられたグリップスイッチ（把持センサ）６３Ｇ、足平部ブロック３２に設けられた足底力センサ６３Ｌ、６３Ｒ、加速度センサ６５を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かの判断に供することができれば、この他種々のセンサ手段に広く適用するようにしても良い。
【０２３２】
さらに上述の実施の形態においては、外部及び又は内部の状態がユーザの腕によって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断した後、当該判断結果に基づいて、股関節機構部３６、膝関節機構部３８及び足首関節機構部４１の動作を停止させるようにアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御する制御手段として、胴体部ユニット２に設けられたメイン制御部５０を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成からなる制御手段に広く適用するようにしても良い。
【０２３３】
また各関節機構として、首部３における首関節機構部１３と、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂにおける肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部５０は、抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断したときには、首関節機構部１３、肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４の動作を停止させるようにアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御すれば良い。
【０２３４】
さらに上述の実施の形態においては、制御手段としてのメイン制御部５０は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各脚部ユニット６Ａ、６Ｂの姿勢を腕に対して倣わせるように、股関節機構部３６、膝関節機構部３８及び足首関節機構部４１を動作させるアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。
【０２３５】
また各関節機構として、首部３における首関節機構部１３と、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂにおける肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部５０は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、首部３及び各腕部ユニット５Ａ、５Ｂの姿勢を腕に対して倣わせるように首関節機構部１３、肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４を動作させるアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御すれば良い。
【０２３６】
さらに上述の実施の形態においては、制御手段としてのメイン制御部５０は、抱上げられた状態で胴体部ユニット２が横向きであるとき、各脚部ユニット６Ａ、６Ｂに対応する股関節機構部３６、膝関節機構部３８及び足首関節機構部４１が柔らかくなるようにアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御する一方、胴体部ユニット２が縦向きであるとき、各脚部ユニット６Ａ、６Ｂに対応する股関節機構部３６、膝関節機構部３８及び足首関節機構部４１が硬くなるようにアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。
【０２３７】
また各関節機構として、首部３における首関節機構部１３と、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂにおける肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部５０は、抱上げられた状態で胴体部ユニット２が横向きであるとき、首部３及び各腕部ユニット５Ａ、５Ｂに対応する首関節機構部１３、肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４が柔らかくなるようにアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御する一方、胴体部ユニット２が縦向きであるとき、首部３及び各腕部ユニット５Ａ、５Ｂに対応する首関節機構部１３、肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４が硬くなるようにアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御する
【０２３８】
さらに上述の実施の形態においては、制御手段としてのメイン制御部５０が、股関節機構部３６、膝関節機構部３８及び足首関節機構部４１の追従の度合いを設定しておき、抱上げられた状態に応じて各脚部ユニット６Ａ、６Ｂの姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に追従の度合いを付加した制御量に従ってアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御するような擬似コンプライアンス制御を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。
【０２３９】
また各関節機構として、首部３における首関節機構部１３と、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂにおける肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部５０は、首関節機構部１３、肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４の追従の度合いを設定しておき、抱上げられた状態に応じて首部３及び各腕部ユニット５Ａ、５Ｂの姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に追従の度合いを付加した制御量に従ってアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御すれば良い。
【０２４０】
さらに上述の実施の形態においては、制御手段としてのメイン制御部５０が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部ユニット２の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部ユニット６Ａ、６Ｂに対応する股関節機構部３６、膝関節機構部３８及び足首関節機構部４１を動作させるアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表出させることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。
【０２４１】
また各関節機構として、首部３における首関節機構部１３と、各腕部ユニット５Ａ、５Ｂにおける肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部５０は、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部ユニット２の姿勢を判断して、当該判断結果に従って首部３及び各腕部ユニット５Ａ、５Ｂに対応する首関節機構部１３、肩関節機構部２０及び肘関節機構部２４を動作させるアクチュエータ（駆動系）Ａ１〜Ａ１７を制御すれば良い。
【０２４２】
さらに上述の第５の実施の形態においては、ロボット１００に外力が作用する作用点及びロボット１００の重心Ｇを検出すると共に、ロボット１００の一部が床面に接地する接地予定領域ＡＲを算出し、ロボット１００が外力により離床された際に、作用点及び重心Ｇが接地予定領域ＡＲ上の空間内に収納するような姿勢制御処理を行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、重心Ｇに代えてＺＭＰ（Zero Moment Point）を検出し、ロボット１００が外力により離床された際に、作用点及び重心Ｇが接地予定領域ＡＲ上の空間内に収納するような姿勢制御処理を行うようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２４３】
本発明は、ヒューマノイドロボットの他、種々の形態のロボット装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２４４】
【図１】ロボットの外観構成を示す斜視図である。
【図２】ロボットの外観構成を示す斜視図である。
【図３】ロボットの外観構成を示す概念図である。
【図４】ロボットの内部構成を示すブロック図である。
【図５】ロボットの内部構成を示すブロック図である。
【図６】第１の抱上げ制御処理手順の説明に供するフローチャートである。
【図７】抱上げ状態検知の説明に供する略線的な概念図である。
【図８】擬似コンプライアンス制御処理手順の説明に供するフローチャートである。
【図９】擬似コンプライアンス制御の説明に供する略線的な概念図である。
【図１０】置き姿勢制御の説明に供する略線的な概念図である。
【図１１】ユーザによるロボットの持ち上げ形態の説明に供する斜視図である。
【図１２】ロボットの内部構成を示すブロック図である。
【図１３】持上げ状態検知処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】ロボットの状態による重心位置の違いの説明に供する側面図である。
【図１５】ロボットの状態による重心位置の違いの説明に供する側面図である。
【図１６】持上げ状態検知処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】抱上げ状態解除検知処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】置き姿勢制御処理の説明に供する概念図である。
【図１９】置き姿勢制御処理の説明に供する概念図である。
【図２０】置き姿勢制御処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】不安定な持上げ姿勢に対する姿勢制御処理の説明に供する正面図である。
【図２２】不安定な持上げ姿勢に対する姿勢制御処理の説明に供する正面図である。
【図２３】不安定な持上げ姿勢に対する姿勢制御処理の説明に供する側面図である。
【図２４】第２の抱上げ制御処理手順を示すフローチャートである。
【図２５】従来のロボットの抱上げ状態の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
【０２４５】
１、７０、８０、９０、１００……ロボット、２……胴体部ユニット、２Ａ……グリップハンドル、３……首部、４……頭部ユニット、５Ａ、５Ｂ……腕部ユニット、６Ａ、６Ｂ……脚部ユニット、１３……首関節機構部、２０……肩関節機構部、２４……肘関節機構部、３２……足平部ブロック、３６……股関節機構部、３８……膝関節機構部、４１……足首関節機構部、５０、７１、８１、９１、１０１……メイン制御部、６３……タッチセンサ、６３Ｇ……グリップスイッチ、６３Ｌ、６３Ｒ……足底力センサ、６５……加速度センサ、Ａ１〜Ａ１７……アクチュエータ、ＲＴ１……第１の抱上げ制御処理手順、ＲＴ２……擬似コンプライアンス制御処理手順、ＲＴ３３……持上げ状態検知処理手順、ＲＴ４……持上げ状態検知処理手順、ＲＴ５……抱上げ状態解除検知処理手順、ＲＴ６……置き姿勢制御処理手順、ＲＴ７……第２の抱上げ制御処理手順。
【図１】
2004306251.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２５】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
2004306251.tif 000023
【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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