(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて前記ロボット装置の姿勢を安定にするための適応制御のオン／オフを行なう駆動制御部を備え、
左右非対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なうステップと、
を有し、
前記の左右非対称性の評価を行なうステップは、
前記駆動制御部において前記適応制御をオフにするとともに前記駆動部における位置ゲインを高く設定してから左右逆となる姿勢を１組として交互に実行して、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なう第１の評価ステップと、
前記駆動制御部において前記適応制御をオフにするとともに前記駆動部における位置ゲインを低く設定してから左右逆となる姿勢を１組として交互に実行して、前記駆動部における低域トルクの左右非対称性の評価を行なう第２の評価ステップと、
前記駆動制御部において前記適応制御をオンにしたとき及びオフにしたときそれぞれにおいて左右逆となる姿勢を１組として交互に実行して、適応制御オン時とオフ時における前記計測部による計測結果を比較して前記計測部又は前記駆動制御部における左右非対称性の評価を行なう第３の評価ステップと、
を有する、
ことを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
【請求項２】
少なくとも腰部と、腰部に接続された左右の脚を含む複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて前記ロボット装置の姿勢を安定にするための適応制御のオン／オフを行なう駆動制御部を備え、
左右非対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なうステップと、
を有し、
前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる前記腰部のロール方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより前記ロボット装置の左右対称性を評価する、
ことを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
【請求項３】
少なくとも腰部と、腰部に接続された左右の脚を含む複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて前記ロボット装置の姿勢を安定にするための適応制御のオン／オフを行なう駆動制御部を備え、
左右非対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なうステップと、
を有し、
前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、左脚を上げたときと右脚を上げたときに生じる前記腰部のピッチ方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより前記ロボット装置の左右対称性を評価する、
ことを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
【請求項４】
少なくとも腰部と、腰部に接続された左右の脚を含む複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて前記ロボット装置の姿勢を安定にするための適応制御のオン／オフを行なう駆動制御部を備え、
左右非対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なうステップと、
を有し、
前記の左右非対称となる姿勢を形成するステップでは、腰部を前方に突き出してヨー軸が重力加速度の影響を受ける姿勢を実行し、
前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、腰部を前方に突き出してヨー軸が重力加速度の影響を受ける姿勢にしたときに、前記ロボット装置の左右対称性を評価する、
ことを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
【請求項５】
少なくとも一部の可動部は路面に接地し、
可動部と路面との接地点で形成される支持多角形を算出するステップと、
前記支持多角形の面積又は前記支持多角形の面積の変化速度のうち少なくとも１つに基づいて前記ロボット装置の運動特性を評価するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項６】
前記可動部に評価用の運動パターンを実行させるステップと、
前記評価用の運動パターン実行中における前記計測部における計測結果を記録するステップと、
前記記録された計測結果を解析し、前記ロボット装置の特徴を抽出するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項７】
前記の運動パターンを実行させるステップでは、特定の可動部のみの駆動からなる運動を繰り返し実行する、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項８】
前記ロボット装置は前記の可動部として複数の脚を備え、
前記の運動パターンを実行させるステップでは、特定の脚による一歩の運動を繰り返し実行する、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項９】
前記ロボット装置は前記の可動部として複数の脚を備え、
前記の運動パターンを実行させるステップでは、支持脚を固定した一歩の運動を繰り返し実行する、
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項１０】
前記ロボット装置は前記の可動部として複数の脚を備え、
前記の運動パターンを実行させるステップでは、脚を利用した旋回モーションを実行する、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項１１】
前記ロボット装置は前記の可動部として足部を持つ複数の脚を備え、
前記ロボット装置の特徴を抽出するステップでは、脚の足平全体が均等且つ同時に着床又は離床しているかを解析する、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項１２】
前記の記録された計測結果の解析と前記ロボット装置の特徴を抽出するステップでは、前記ロボット装置に指示した理想的な運動パターンと現実に実行された運動パターンとの差を解析し、前記ロボット装置の特徴を抽出する、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項１３】
前記の記録された計測結果の解析データ、又は解析により抽出された前記ロボット装置の特徴を表示出力するステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット装置の運動評価方法。
【請求項１４】
前記の記録された計測結果の解析データ、又は解析により抽出された前記ロボット装置の特徴をファイル保存するステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット装置の運動評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置類の動作若しくは運動時の特性を評価する運動評価方法に係り、特に、複数の可動関節を備えたロボット装置のための運動評価方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、脚式移動ロボットなど多数の関節軸で構成されるロボット装置の運動性能を正しく検査若しくは評価するロボット装置の運動評価方法に係り、特に、ロボット装置が持つ静的運動特性並びに動的運動特性からなる運動性能を正しく検査若しくは評価するロボット装置の運動評価方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気的若しくは磁気的な作用を用いて人間の動作に似せた運動を行う機械装置のことを「ロボット」という。ロボットの語源は、スラブ語の“ＲＯＢＯＴＡ（奴隷機械）”に由来すると言われている。わが国では、ロボットが普及し始めたのは１９６０年代末からであるが、その多くは、工場における生産作業の自動化・無人化などを目的としたマニピュレータや搬送ロボットなどの産業用ロボット（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ）であった。
【０００４】
現在、２足直立歩行を始めとする脚式移動型のロボットに関する研究が盛んに行なわれている。これは、脚式移動ロボットが、不整地や障害物など作業経路上に凹凸のある歩行面や、階段や梯子の昇降など不連続な歩行面に対応することができるなど、柔軟な移動作業を実現できるというなどの理由に依る。他方、この種のロボットは姿勢が不安定で歩行制御が難しいことから、姿勢の安定性を保つ歩行制御が、最も重要な技術的課題の１つに位置付けられている。ここで言う安定な「歩行」とは、「転倒することなく、脚を使って移動すること」と定義される。
【０００５】
多くの場合、脚式移動ロボットの姿勢安定制御には、ＺＭＰ（Ｚｅｒｏ Ｍｏｍｅｎｔ Ｐｏｉｎｔ）が歩行の安定度判別の規範として用いられている。ＺＭＰによる安定度判別規範は、歩行系から路面には重力と慣性力、並びにこれらのモーメントが路面から歩行系への反作用としての床反力並びに床反力モーメントとバランスするという「ダランベールの原理」に基づく。力学的推論の帰結として、足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちＺＭＰが存在する（例えば、非特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
目標ＺＭＰ制御は、すべての瞬間において、動的釣り合いを取るように運動を計画することにより、実機上で成功を収めている。ＺＭＰ規範に基づく２足歩行パターン生成は、足底着地点をあらかじめ設定することができ、路面形状に応じた足先の運動学的拘束条件を考慮し易いなどの利点がある。また、ＺＭＰを安定度判別規範とすることは、力ではなく軌道を運動制御上の目標値として扱うことを意味するので、技術的に実現可能性が高まる。
【０００７】
【非特許文献１】ヴコブラトビッチ（Ｍｉｏｍｉｒ Ｖｕｋｏｂｒａｔｏｖｉｃ）著「脚式移動ロボット（ＬＥＧＧＥＤ ＬＯＣＯＭＯＴＩＯＮ ＲＯＢＯＴＳ）」（加藤一郎外著『歩行ロボットと人工の足』（日刊工業新聞社））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
機械装置類においては、指令値を正確に実行することができるかどうか、性能を試験若しくは検査する必要がある。
【０００９】
ロボット装置は、一般に、関節軸毎に回転型アクチュエータを配置し、これらの位置制御に基づいて所望の装置運動を実現する。このため、個々の関節アクチュエータが指令値通りに作動すること、さらには、関節アクチュエータの動作の組み合わせにより、ロボット装置全体として所望（すなわちコマンド通り）の姿勢や運動パターンを生成できていること、すなわち運動性能を確認しなければならない。ところが、ロボット装置においては、いまだ運動評価方法が存在しないのが現状である。
【００１０】
人的作業の代替を１つの大きな目的とするロボット装置においては、指示コマンド通りの運動を実現できる性能を確保することは極めて重要である。とりわけ脚式移動型のロボット装置の場合、姿勢安定制御をより好適に実現する上でも、その前提として、ロボット装置が持つ静的な運動特性並びに動的な運動特性を正確に検査又は評価し、運動評価結果に基づいた装置のメンテナンスや運用を行なう必要がある。
【００１１】
ところが、同じ部品で構成されるロボット装置であっても、アクチュエータなど部品毎の個体差や、組み立て時のバラツキなどにより、運動性能には予想外の相違が生じかねない。例えば、同じ仕様で構成されるロボット装置が同じ歩行コマンドを実行した場合であっても、あるロボットはまっすぐ歩くことができるが、他のロボットは進行方向が左右にそれてしまう、あるいは立ち姿勢を維持することができず転倒してしまう、という事態も有り得る。
【００１２】
また、脚式移動ロボットは、他の機械装置に比べ関節数が多いことから、所望の運動を実現できているかどうかの評価や検証が難しい、という問題がある。例えば、ロボット装置がコマンド通りの運動を実現することができないとしても、関節構成の複雑さから、原因を特定することが困難である。例えば、正確な歩行動作を実現できない場合の、どの部位若しくは関節軸の不良であるのか、あるいはロボット装置の作動時に生じる動的特性に基づく誤差であるのか、あるいはそもそも静的な特性が原因であるのかを究明することは容易ではない。
【００１３】
今後、ロボット産業の発達が進むと、普及するロボット装置の台数も増加してくる。このため、ロボット装置の取り扱いに熟練したエキスパートだけでなく、十分に習熟していない初歩の技術者であっても、容易且つ確実に行なうことができる運動評価方法を確立することが望まれている。
【００１４】
本発明は、上述したような技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、多数の関節軸で構成されるロボット装置の運動性能を正しく検査若しくは評価することができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することにある。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、ロボット装置が持つ静的特性並びに動的特性からなる運動性能を正しく検査若しくは評価することができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、ロボット装置の取り扱いに熟練したエキスパートだけでなく、十分に習熟していない初歩の技術者であっても、容易且つ確実に行なうことができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて適応的に制御し、又は非適応的に制御する駆動制御部を備え、
左右対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において非適応的制御を実行し、前記駆動部の評価を行なうステップと、
前記左右対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において適応的及び非適応的制御を交互に実行し、それぞれの制御時における前記計測部による計測結果に基づいて前記計測部又は前記駆動制御部の評価を行なうステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
【００１８】
例えば２足歩行を行なう脚式移動型のロボット装置においては、一般に、左右に均等な肢体を備え、基本的には左右対称をなす構造体であり、運動の遷移の基本となるキーポーズは。ロボット装置が左右対称の特性を持つように設計・制御される。そこで、本発明の第１の側面では、ロボット装置の遷移となるキーポーズにおける静的運動特性の評価基準として、左右対称性の条件を加え、その評価方法を提供する。
【００１９】
ロボット装置の制御システムが、マスプロパティすなわち質量の分布情報に基づいて姿勢安定制御を行なう場合、実際の質量分布と一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、ロボット装置は同じ姿勢を保つはずである。したがって、適応制御をオフにすることで、ロボット装置のハードウェアすなわち機械系並びに電気系の静的特性を評価することができる。また、適応制御をオンにしたときとオフにしたときの測定結果を比較することにより、計測系並びに制御系の評価を行なうことができる。
【００２０】
また、本発明の第２の側面は、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて適応的に制御し、又は非適応的に制御する駆動制御部を備え、
左右非対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なうステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
【００２１】
本発明の第２の側面では、ロボット装置が左右対称の特性を持つように設計・制御されることを利用して、左右逆のものを加えた２ポーズを１組のキーポーズとして実行することにより、静的な運動特性として、左右の非対称性を評価するものである。
【００２２】
具体的には、適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを高く設定することにより、機械ハードウェアの評価を行なうことができる。また、適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを低く設定することにより、アクチュエータの低域トルクの評価を行なうことができる。また、適応制御をオンにすることで、計測系や制御系の評価を行なうことができる。
【００２３】
ここで、前記の左右非対称となる姿勢を形成するステップでは、左右逆となる姿勢を１組として交互に実行する。
【００２４】
そして、前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において非適応的制御を実行するとともに前記駆動部における位置ゲインを高く設定して、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なう。あるいは、前記駆動制御部において非適応的制御を実行するとともに前記駆動部における位置ゲインを低く設定して、前記駆動部における低域トルクの左右非対称性の評価を行なう。あるいは、前記駆動制御部において適応的制御を実行し、それぞれの制御時における前記計測部による計測結果に基づいて前記計測部又は前記駆動制御部における左右非対称性の評価を行なう。
【００２５】
前記ロボット装置は、例えば２足歩行を行なう脚式移動型のロボットであり、少なくとも体幹と、体幹に接続された左右の脚を備えている。このような場合、前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる前記体幹のロール方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより、ロール方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価することができる。同様に、左脚を上げたときと右脚を上げたときに生じる前記体幹のピッチ方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより、ピッチ方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価することができる。また、腰部を前方に突き出す姿勢を実行して、腰部を前方に突き出す姿勢において、ヨー軸方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価することができる。
【００２６】
また、本発明の第３の側面は、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて制御する駆動制御部を備え、少なくとも一部の可動部は路面に接地し、
可動部と路面との接地点で形成される支持多角形を算出するステップと、
前記支持多角形面積又は前記支持多角形の面積の変化速度のうち少なくとも１つに基づいて前記ロボット装置の運動特性を評価するステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
【００２７】
ロボット装置は、例えば、ＺＭＰ安定度判別規範を用いて、歩行やその他の運動・行動時における姿勢安定制御を行なうことができる。この場合、ロボット装置の足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちＺＭＰが存在するようにＺＭＰ軌道を計画し、あるいは脚やその他の部位における運動を適応的に制御する。
【００２８】
そこで、本発明の第３の側面では、支持多角形の面積、並びにこの面積の変化する速度に基づいて、ロボット装置の動的運動性能の評価を行なう。
【００２９】
また、本発明の第４の側面は、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて制御する駆動制御部を備え、
前記可動部に評価用の運動パターンを実行させるステップと、
前記評価用の運動パターン実行中における前記計測部における計測結果を記録するステップと、
前記記録された計測結果を解析し、前記ロボット装置の特徴を抽出するステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
【００３０】
本発明の第４の側面によれば、上述した静的運動評価後のロボット装置に対して動的な運動特性の評価を行なうことができる。ロボット装置の動的運動特性として、主に関節自由度を構成する各アクチュエータ・モータの原点精度、各センサの出力、並びにアクチュエータ・モータの動的特性について評価する。
【００３１】
本発明の第４の側面では、ロボット装置を、既知の（理想的な）路面上で、動的運動評価若しくは診断用の歩行パターン（若しくは運動パターン）をロボット装置に実行させ、運動実行時における各センサ出力などのログ情報を記録する。そして、このログ記録を解析することにより、個々のロボット装置に固有の特徴点（若しくは個体差）を抽出することにより評価や診断を行なう。すなわち、既知のモーションを再生させ、実機での動作と理論動作がどれだけ一致するかを以って、動的特性を定量的に評価することができる。
【００３２】
動的運動評価若しくは診断用の運動パターンとして、基本的な歩行動作の他に、本発明者らは「一歩系」の動作と、旋回動作を行なう。
【００３３】
ここで言う「一歩系」の動作は、左右いずれか一方の脚による（すなわち立脚と遊脚を切り替えない、支持脚を固定した）歩を繰り返し行なうこと、あるいは特定の部位のみに限定して１つの動作を繰り返し行なうことを指す。数歩を組み合わせた動作の場合、個々の歩におけるエラーが干渉し合い、またエラーの影響を継承してしまうため原因を特定することが困難である。これに対し、一歩系によれば、特定の原因によるエラーを累積していく（すなわち強調する）ことで、原因の特定が容易になる。
【００３４】
また、ログ記録の解析では、診断用の歩行パターンを再生中の歩行ログから特徴点を抽出する。例えば、基本歩行パターンを実行時に、左右の脚の足平全体が均等且つ同時に着床・離床しているか（すなわち、水平着床と水平離床の評価）などを診断する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、ロボット装置が持つ静的運動特性並びに動的運動特性からなる運動性能を正しく検査若しくは評価することができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、ロボット装置の取り扱いに熟練したエキスパートだけでなく、十分に習熟していない初歩の技術者であっても、容易且つ確実に行なうことができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することができる。
【００３７】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３９】
Ａ．ロボットの構成
図１及び図２には本発明の実施に供される「人間形」又は「人間型」のロボット装置１００が直立している様子を前方及び後方の各々から眺望した様子を示している。図示の通り、ロボット装置１００は、体幹部と、腰部と、頭部と、左右の上肢部と、脚式移動を行なう左右２足の下肢部とで構成され、例えば体幹部に内蔵されている制御部（図示しない）によりロボット装置の動作を統括的にコントロールするようになっている。
【００４０】
左右各々の下肢は、大腿部と、膝関節と、脛部と、足首と、足平とで構成され、股関節によって腰部の略最下端にて連結されている。また、左右各々の上肢は、上腕と、肘関節と、前腕とで構成され、肩関節によって体幹部の上方の左右各側縁にて連結されている。また、頭部は、首関節によって体幹部の略最上端中央に連結されている。
【００４１】
このように構成されたロボット装置１００は、制御部（図１及び図２には図示しない）による全身協調的な動作制御により、２足歩行を実現することができる。かかる２足歩行は、一般に、以下に示す各動作期間に分割される歩行周期を繰り返すことによって行なわれる。すなわち、
【００４２】
（１）右脚を持ち上げた、左脚による単脚支持期
（２）右足が接地した両脚支持期
（３）左脚を持ち上げた、右脚による単脚支持期
（４）左足が接地した両脚支持期
【００４３】
制御部は、このロボット装置１００を構成する各関節アクチュエータの駆動制御や各センサ（後述）などからの外部入力を処理するコントローラ（主制御部）や、電源回路その他の周辺機器類を搭載した筐体である。制御部は、その他、遠隔操作用の通信インターフェースや通信装置を含んでいてもよい。
【００４４】
ロボット装置１００における歩行制御は、あらかじめ下肢の目標軌道を計画し、上記の各期間において計画軌道の修正を行なうことによって実現される。例えば、両脚支持期では、下肢軌道の修正を停止して、計画軌道に対する総修正量を用いて腰の高さを一定値で修正する。また、単脚支持期では、修正を受けた脚の足首と腰との相対位置関係を計画軌道に復帰させるように修正軌道を生成する。
【００４５】
歩行動作の軌道修正を始めとして、ロボット装置の姿勢安定制御には、ＺＭＰを歩行の安定度判別の規範として用いている。このため、ＺＭＰに対する偏差を小さくするための位置、速度、及び加速度が連続となるように、５次多項式を用いた補間計算により行なう。ＺＭＰによる安定度判別規範は、歩行系から路面には重力と慣性力、並びにこれらのモーメントが路面から歩行系への反作用としての床反力並びに床反力モーメントとバランスするという「ダランベールの原理」に基づく。当該原理の力学的推論の帰結として、足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちＺＭＰが存在する。
【００４６】
図３には、このロボット装置１００が具備する関節自由度構成を模式的に示している。同図に示すように、ロボット装置１００は、２本の腕部と頭部１を含む上肢と、移動動作を実現する２本の脚部からなる下肢と、上肢と下肢とを連結する体幹部と、腰部とで構成された、複数の肢を備えた構造体である。
【００４７】
頭部を支持する首関節（Ｎｅｃｋ）は、首関節ヨー軸１と、第１及び第２の首関節ピッチ軸２ａ及び２ｂと、首関節ロール軸３という４自由度を有している。
【００４８】
また、各腕部は、その自由度として、肩（Ｓｈｏｕｌｄｅｒ）における肩関節ピッチ軸４と、肩関節ロール軸５と、上腕ヨー軸６、肘（Ｅｌｂｏｗ）における肘関節ピッチ軸７と、手首（Ｗｒｉｓｔ）における手首関節ヨー軸８と、手部とで構成される。手部は、実際には、複数本の指を含む多関節・多自由度構造体である。
【００４９】
また、体幹部（Ｔｒｕｎｋ）は、体幹ピッチ軸９と、体幹ロール軸１０という２自由度を有する。
【００５０】
また、下肢を構成する各々の脚部は、股関節（Ｈｉｐ）における股関節ヨー軸１１と、股関節ピッチ軸１２と、股関節ロール軸１３と、膝（Ｋｎｅｅ）における膝関節ピッチ軸１４と、足首（Ａｎｋｌｅ）における足首関節ピッチ軸１５と、足首関節ロール軸１６と、足部とで構成される。
【００５１】
但し、ロボット装置１００が上述したすべての自由度を装備しなければならない訳でも、あるいはこれに限定される訳でもない。設計・製作上の制約条件や要求仕様などに応じて、自由度すなわち関節数を適宜増減することができることは言うまでもない。
【００５２】
上述したようなロボット装置１００が持つ各自由度は、実際には回転型アクチュエータを用いて実装され、これらの回転位置制御に基づいて運動制御を行なうようになっている。外観上で余分な膨らみを排してヒトの自然体形状に近似させること、２足歩行という不安定構造体に対して姿勢制御を行なうことなどの要請から、これら関節アクチュエータは小型且つ軽量であることが好ましい。
【００５３】
本実施形態では、ギア直結型で且つサーボ制御系をワンチップ化してモータ・ユニットに内蔵したタイプの小型ＡＣサーボ・アクチュエータを搭載することとした。この種のＡＣサーボ・アクチュエータに関しては、例えば本出願人に既に譲渡されている特開２０００−２９９９７０号公報に開示されている。各関節アクチュエータには、モータ・トルクを検出するトルク・センサや、回転位置若しくは関節位置を検出する角度・位置センサがそれぞれ配設されているものとする。
【００５４】
また、本実施形態では、アクチュエータ・モータの直結ギアとして低減速ギアを採用することにより、人間との物理的インタラクションを重視するタイプのロボット１００に求められている駆動系自身の受動的特性を得ている。
【００５５】
図４には、ロボット装置１００の制御システム構成を模式的に示している。同図に示すように、ロボット装置１００は、ヒトの四肢を表現した各機構ユニット３０、４０、４１、５０Ｒ／Ｌ、６０Ｒ／Ｌと、各機構ユニット間の協調動作を実現するための適応制御を行なう制御ユニット８０とで構成される（但し、Ｒ及びＬの各々は、右及び左の各々を示す接尾辞である。以下同様）。
【００５６】
ロボット装置１００全体の動作は、制御ユニット８０によって統括的に制御される。制御ユニット８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリなどの主要回路コンポーネント（図示しない）で構成される主制御部８１と、電源回路やロボット１００の各構成要素とのデータやコマンドの授受を行なうインターフェース（いずれも図示しない）などを含んだ周辺回路８２とで構成される。
【００５７】
ここで言う周辺回路８２は、ロボット装置に搭載される周辺機器類の他、ケーブルや無線を通して接続される外付けの周辺機器、充電ステーション（図示しない）やその他の周辺機器を接続するためのインターフェース・コネクタなどを含むものとする。
【００５８】
本発明を実現する上で、この制御ユニット８０の設置場所は特に限定されない。図４では体幹部ユニット４０に搭載されているが、頭部ユニット３０に搭載してもよい。あるいは、ロボット装置１００外に制御ユニット８０を配備して、ロボット装置１００本体とは有線若しくは無線で交信するようにしてもよい。
【００５９】
図３に示したロボット装置１００内の各関節自由度は、それぞれに対応するアクチュエータによって実現される。すなわち、頭部ユニット３０には、首関節ヨー軸１、首関節ピッチ軸２、首関節ロール軸３の各々を表現する首関節ヨー軸アクチュエータＭ1、首関節ピッチ軸アクチュエータＭ2、首関節ロール軸アクチュエータＭ3が配設されている。
【００６０】
また、体幹部ユニット４０には、体幹ピッチ軸９、体幹ロール軸１０の各々を表現する体幹ピッチ軸アクチュエータＭ9、体幹ロール軸アクチュエータＭ10が配設されている。
【００６１】
また、腕部ユニット５０Ｒ／Ｌは、上腕ユニット５１Ｒ／Ｌと、肘関節ユニット５２Ｒ／Ｌと、前腕ユニット５３Ｒ／Ｌに細分化されるが、肩関節ピッチ軸４、肩関節ロール軸５、上腕ヨー軸６、肘関節ピッチ軸７、手首関節ヨー軸８の各々を表現する肩関節ピッチ軸アクチュエータＭ4、肩関節ロール軸アクチュエータＭ5、上腕ヨー軸アクチュエータＭ6、肘関節ピッチ軸アクチュエータＭ7、手首関節ヨー軸アクチュエータＭ8が配設されている。
【００６２】
また、脚部ユニット６０Ｒ／Ｌは、大腿部ユニット６１Ｒ／Ｌと、膝ユニット６２Ｒ／Ｌと、足首ユニット６３Ｒ／Ｌに細分化されるが、股関節ヨー軸１１、股関節ピッチ軸１２、股関節ロール軸１３、膝関節ピッチ軸１４、足首関節ピッチ軸１５、足首関節ロール軸１６の各々を表現する股関節ヨー軸アクチュエータＭ11、股関節ピッチ軸アクチュエータＭ12、股関節ロール軸アクチュエータＭ13、膝関節ピッチ軸アクチュエータＭ14、足首関節ピッチ軸アクチュエータＭ15、足首関節ロール軸アクチュエータＭ16が配設されている。
【００６３】
各関節に用いられるアクチュエータＭ1、Ｍ2、Ｍ3…は、より好ましくは、ギア直結型で且つサーボ制御系をワンチップ化してモータ・ユニット内に搭載したタイプの小型ＡＣサーボ・アクチュエータ（前述）で構成することができる。
【００６４】
頭部ユニット３０、体幹部ユニット４０、腕部ユニット５０、各脚部ユニット６０などの機構ユニット毎に、アクチュエータ駆動制御用の副制御部３５、４５、５５、６５が配設されている。
【００６５】
腰部４１には、姿勢センサ９５と加速度センサ９６が配設されている。加速度センサ９６は、ＸＹＺの各軸方向に配置する。また、腰部４１に加速度センサ９６を配設することによって、質量操作量が大きな部位である腰部４１を制御対象点として設定して、その位置における姿勢や加速度を直接計測して、ＺＭＰに基づく姿勢安定制御を行なうことができる。姿勢センサ９５と加速度センサ９６は、図３中ではそれぞれジャイロ・センサＧ１及び加速度センサＡ１として構成されている。
【００６６】
また、各脚部６０Ｒ及び６０Ｌには、接地確認センサ９１及び９２と、加速度センサ９３及び９４がそれぞれ配設されている。接地確認センサ９１及び９２は、例えば足底に圧力センサを装着することにより構成され、床反力の有無により足底が着床したか否かを検出することができる。また、加速度センサ９３及び９４は、少なくともＸ及びＹの各軸方向に配置する。左右の足部に加速度センサ９３及び９４を配設することにより、ＺＭＰ位置に最も近い足部で直接ＺＭＰ方程式を組み立てることができる。図３中では、左右の足首に、足平における加速度を計測するセンサＡ２及びＡ３と、足平の姿勢を計測するジャイロ・センサＧ２及びＧ３がそれぞれ配設されている。また、左右の足底の四隅に、接地並びに床反力を計測する力センサＦ１〜Ｆ４、Ｆ５〜Ｆ８が配設されている。
【００６７】
ここで、質量操作量が大きな部位である腰部４１にのみ加速度センサを配置した場合、腰部４１のみが制御対象点に設定され、足部の状態は、この制御対象点の計算結果を基に相対的に算出しなければならず、足部と路面との間では以下の条件を満たすことが、前提となってしまう。
【００６８】
（１）路面はどんな力やトルクが作用しても動くことがない。
（２）路面での並進に対する摩擦係数は充分に大きく、滑りが生じない。
【００６９】
これに対し、本実施形態では、路面との接触部位である足部にＺＭＰと力を直接する反力センサ・システム（床反力センサなど）を配備するとともに、制御に用いるローカル座標とその座標を直接的に計測するための加速度センサを配設する。この結果、ＺＭＰ位置に最も近い足部で直接的にＺＭＰ釣合い方程式を組み立てることができる。したがって、より厳密な姿勢安定化制御を高速で実現することができる。この結果、力やトルクが作用すると路面が動いてしまう砂利上や毛足の長い絨毯上や、並進の摩擦係数が充分に確保できずに滑りが生じ易い住居のタイルなどであっても、ロボット装置の安定歩行（運動）を保証することができる。
【００７０】
主制御部８０は、各センサＡ１〜Ａ３、Ｇ１〜Ｇ３、Ｆ１〜Ｆ８の出力に応答して制御目標をダイナミックに補正することができる。より具体的には、副制御部３５、４５、５５、６５の各々に対して適応的な制御を行ない、ロボット装置１００の上肢、体幹、及び下肢が協調して駆動する全身運動パターンを実現する。本実施形態では、これら制御系統における適応的制御の静的運動特性並びに動的運動特性について評価を行なうが、詳細は後述に譲る。
【００７１】
主制御部８１は、足部運動、ＺＭＰ軌道、体幹運動、上肢運動、腰部高さなどを設定してロボット装置１００の全身運動パターンを生成するとともに、これらの設定内容に従った動作を指示するコマンドを各副制御部３５、４５、５５、６５に転送する。そして、各々の副制御部３５、４５…では、主制御部８１からの受信コマンドを解釈して、各アクチュエータＭ1、Ｍ2、Ｍ3…に対して駆動制御信号を出力する。ここで言う「ＺＭＰ」とは、歩行中の床反力によるモーメントがゼロとなる床面上の点のことであり、また、「ＺＭＰ軌道」とは、例えばロボット１００の歩行動作期間中にＺＭＰが動く軌跡を意味する。
【００７２】
脚式移動ロボットは、ＺＭＰを歩行の安定度判別の規範として用いている。ＺＭＰによる安定度判別規範は、系が適切なＺＭＰ空間を形成し、支持多角形の内側にＺＭＰがある場合は、系に回転運動や並進運動が発生せず、回転や並進に関する運動方程式を解く必要がない。これに対し、支持多角形の内側にＺＭＰがない場合や、外界に対する支持作用点が存在しない場合は、ＺＭＰ方程式に代えて、運動方程式を解く必要がある。例えば、ジャンプしたときや高台から飛び降りたときなど離床時には支持多角形が存在しないので、ＺＭＰ方程式に代えて運動方程式を解くようにすればよい。
【００７３】
ＺＭＰ方程式は、目標ＺＭＰ上での各モーメントの釣合い関係を記述したものである。本実施形態に係る制御システムでは、ロボット装置に関するマスプロパティ（すなわち質量の分布情報）を持ち、ロボット装置を多数の質点ｍiで表わしている。そして、これらの質点ｍiを制御対象点とした場合、すべての制御対象点ｍiにおいて発生する目標ＺＭＰ上でのモーメントの総和がゼロとなる各制御点の軌道を求める式がＺＭＰ釣合い方程式である。
【００７４】
世界座標系（Ｏ−ＸＹＺ）で記述されたＺＭＰ釣合い方程式、並びにロボット装置のローカル座標系（Ｏ−Ｘ’Ｙ’Ｚ’）で記述されたＺＭＰ釣合い方程式はそれぞれ以下の通りとなる。
【００７５】
【数１】
0004614692.tif 000002
【００７６】
【数２】
0004614692.tif 000003
【００７７】
上記の各式は、各質点（又は制御対象点）ｍiにおいて印加された加速度成分により生成されるＺＭＰ回り（半径ｒi−Ｐzmp）のモーメントの総和と、印加されたｊ番目の外力モーメントＭjの総和と、外力Ｆkにより生成されるＺＭＰ回り（ｋ番目の外力Ｆkの作用点をＳkとする）のモーメントの総和が釣り合うということを記述している。
【００７８】
このＺＭＰ釣合い方程式は、目標ＺＭＰにおける床反力モーメント（モーメント・エラー成分）Ｔを含んでいる。このモーメント・エラーをゼロ又は所定の許容範囲内に抑えることによって、ロボット装置の姿勢安定性が維持される。言い換えれば、モーメント・エラーをゼロ又は許容値以下となるように運動（足部運動や上半身の各部位の軌道など）を修正することが、ＺＭＰを安定度判別規範とした姿勢安定化制御の本質である。
【００７９】
上述したように、路面との接触部位である足部足底に加速度センサを設けている場合には、世界座標系に対する実ロボットのローカル座標系を設定し、その原点としての足部足底を求め、ＺＭＰ釣合い方程式を直接的に導き出すことができる。さらに、腰部４１を始めとして質量操作量が大きな制御対象点にも加速度センサを配置することで、これら制御対象点毎のＺＭＰ回りのモーメント量を、加速度センサ出力値を用いて直接的に導き出すことができる。
【００８０】
ここで、制御対象としての実ロボットは移動体装置であることから、各制御対象点における世界座標上の位置ベクトルを求めることは難しい。その代案として、ローカル座標上における制御対象点の位置ベクトルは、逆キネマティクス演算など比較的容易な計算方法により求まる。そこで、ロボット装置のローカル座標系（Ｏ−Ｘ’Ｙ’Ｚ’）で記述された後者のＺＭＰ釣合い方程式を用いて実際の姿勢安定化処理を行なうようにすればよい。（ＺＭＰ軌道を正確に世界座標系で計測することがロボットに搭載された状態検出器では困難であることから、一般には、世界座標系に固定された外部計測器が必要となり、ロボット単体での行動（歩行など）が不可能となる。これに対し、接地部に荷重センサＦ１〜Ｆ８を配置してＺＭＰ軌道を計測することにより、ローカル座標でＺＭＰ軌道を正確且つ直接的に得ることができる。且つ、ローカル座標原点付近に加速度センサを配置することにより、高速運動において支配的となる情報を直接的に計測することができる。このような理由により、本実施形態では、ローカル座標系でのＺＭＰ釣合い方程式を用いている。）
【００８１】
なお、本実施形態に係るロボット装置１００は、腰部位置に重心が設定されており、姿勢安定制御の重要な制御対象点であるとともに、装置の「基体」を構成する。
【００８２】
Ｂ．ロボット装置の運動性能の評価
人的作業の代替を１つの大きな目的とするロボット装置においては、指示コマンド通りの運動を実現できる性能を確保することは極めて重要である。とりわけ脚式移動型のロボット装置の場合、姿勢安定制御をより好適に実現する上でも、その前提として、ロボット装置が持つ静的な特性並びに動的な特性を正確に検査又は評価し、運動評価結果に基づいた装置のメンテナンスや運用を行なう必要がある。
【００８３】
同じ部品で構成されるロボット装置であっても、アクチュエータなど部品毎の個体差や、組み立て時のバラツキなどにより、運動性能には予想外の相違が生じかねない。脚式移動ロボットは、他の機械装置に比べ関節数が多いことから、所望の運動を実現できているかどうかの検査が難しい。
【００８４】
例えば、同じ仕様で構成されるロボット装置が同じ歩行コマンドを実行した場合であっても、あるロボットはまっすぐ歩くことができるが、他のロボットは進行方向が左右にそれてしまう、あるいは立ち姿勢を維持することができず転倒してしまう、という事態も有り得る。このような場合、関節構成の複雑さから、原因を特定することが困難である。
【００８５】
そこで、本発明者らは、ロボット装置の静的特性と動的特性に分けて、その運動性能を正しく評価する方法について提案する。
【００８６】
Ｂ−１．ロボット装置の静的運動特性の評価
ロボット装置の静的特性として、主に関節自由度を構成する各アクチュエータ・モータの原点精度、各センサの出力、並びにアクチュエータ・モータの静的特性について評価する。
【００８７】
ロボット装置の静的運動性能に関する評価の原理は、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する制御対象部位の静的若しくは動的な位置又は姿勢を、遷移の基本となるキーポーズ（静的若しくは動的）において測定し、それぞれの目標値との偏差を以って評価を行なうというものである。
【００８８】
図１及び図２からも分るように、本実施形態に係るロボット装置は、左右に均等な肢体を備え、基本的には左右対称をなす構造体である。ここで言う遷移の基本となるキーポーズは、ロボット装置が左右対称の特性を持つように設計・制御されることを利用したものである。遷移の基本となるキーポーズの条件とその評価方法を以下に挙げる。
【００８９】
（１）左右において対称（力の目標作用点も含む）となるキーポーズ
この場合、キーポーズを保つ適応制御をオン及びオフにし、両者の差を測定して評価を行なう。この場合、適応制御をオフにすることで、ロボット装置のハードウェアすなわち機械系並びに電気系の静的特性を評価することができる。また、適応制御をオンにしたときとオフにしたときの測定結果を比較することにより、計測系並びに制御系の評価を行なうことができる。
【００９０】
（２）左右において非対称（力の目標作用点も含む）となるキーポーズ
ここでは、左右逆のものを加えた２ポーズを１組のキーポーズとして実行する。この場合、適応制御をオフにするとともに関連するアクチュエータの位置ゲインを高く設定する、次いでアクチュエータの位置ゲインを低く設定する、さらに適応制御をオンにすることで、左右の非対称性を評価する。適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを高く設定することにより、機械ハードウェアの評価を行なうことができる。また、適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを低く設定することにより、アクチュエータの低域トルクの評価を行なうことができる。また、適応制御をオンにすることで、計測系や制御系の評価を行なうことができる。
【００９１】
上述のように、ロボット装置の静的運動特性の評価は、左右がほぼ対象をなす機体の非対称性評価と、適応制御の評価で構成される。以下では、それぞれについて説明する。
【００９２】
Ｂ−１−１．非対称性評価
本実施形態に係るロボット装置は、原則的に左右対称の特性を持つように設計・制御されており、それを定量的に評価する。具体的には、両脚が左右ほぼ対称に設計・製作されていることを利用して、左右の脚でそれぞれ片脚立ちを行ない、そのときの姿勢がロール方向は左右対称に、前後方向は同じ姿勢になるかを体幹の加速度センサを用いて評価する。
【００９３】
片脚立ちになるときには、以下の３パターンで行ない、それぞれにおいて対称性を評価する。
【００９４】
（１）アクチュエータの位置ゲインを低く設定する。
（２）アクチュエータの位置ゲインを高く設定する。
（３）アクチュエータの位置ゲインを高く設定するとともに、腰部４１を前方に突き出すことにより、腰部４１ヨー軸の影響を発現させる。
【００９５】
非対称性評価では、ロボット装置に左右逆のものを加えた２ポーズを１組のキーポーズとして、それぞれを交互に実行させ、ロール、ピッチ、ヨーの各軸方向への影響を確認する。
【００９６】
図５には、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとロール方向への影響を図解している。図示のように、２足歩行型のロボット装置が片脚立ちをしたとき、前額面内では腰部４１は上げている脚（遊脚）の方へ傾く。この傾きが、左右の脚をそれぞれ上げたときに同じであることが理想である。したがって、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる腰部４１のロール方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのロール方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、左右対称性を評価することができる。
【００９７】
また、図６には、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとピッチ方向への影響を図解している。図示のように、２足歩行型のロボット装置が左右いずれで片脚立ちをしたときも、矢状面内では腰部４１は前方へ傾く。この傾きが、左右の脚をそれぞれ上げたときに同じであることが理想である。したがって、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる腰部４１のピッチ方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのピッチ方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、左右対称性を評価することができる。
【００９８】
以上のように、ロール方向並びにピッチ方向においては、ロボット装置の静的運動特性としての左右非対称性を評価することができる。これに対し、ヨー軸は、通常の立ち姿勢では重力加速度に対し垂直で、重力加速度の影響を受けないことから、左右非対称性への影響が非常に小さい。そこで、図７に示すように、例えば腰部４１を傾斜させ、ヨー軸も重力加速度の影響を受ける姿勢をとることで、ヨー軸に対しても非対称性の評価を行なうようにする。図７に示すように、腰部４１を傾斜させることで、ヨー軸回りの誤差により重力加速度の影響を受ける左右非対称成分を取り出すことができる（図８を参照のこと）。
【００９９】
Ｂ−１−２．適応制御
本実施形態に係るロボット装置の制御システムでは、ロボット装置に関するマスプロパティ（すなわち質量の分布情報）を持っており（前述）、各質点ｍiを制御対象点とする。例えば、すべての制御対象点ｍiにおいて発生する目標ＺＭＰ上でのモーメントの総和がゼロとなる各制御点の軌道を、ＺＭＰ釣合い方程式に基づいて求めることができ、ロボット装置の姿勢安定性を適応的に制御することができる。
【０１００】
ここで、制御システムにおいて管理するマスプロパティと、ロボット装置の実際の質量分布が一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、ロボット装置は同じ姿勢を保つはずである。したがって、適応制御をオフにして姿勢を測定することで、ロボット装置のハードウェアすなわち機械系並びに電気系の静的運動特性を評価することができる。また、適応制御をオンにしたときとオフにしたときの測定結果を比較することにより、計測系並びに制御系の評価を行なうことができる。
【０１０１】
図９には、ロボット装置の適応制御系におけるロール方向の静的運動特性を評価する方法について図解している。ロボット装置の実際の質量分布と一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、前額面内では体幹の傾きは同じであることが理想である。したがって、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、腰部４１の傾きを例えば姿勢センサ９５や加速度センサ９６で測定し、それぞれ生じる腰部４１のロール方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのロール方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、適応制御系のロール方向における静的運動特性を評価することができる。
【０１０２】
また、図１０には、ロボット装置の適応制御系におけるピッチ方向の静的運動特性を評価する方法について図解している。ロボット装置の実際の質量分布と一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、矢状面内では腰部４１の傾きは同じであることが理想である。したがって、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、腰部４１の傾きを例えば姿勢センサ９５や加速度センサ９６で測定し、それぞれ生じる腰部４１のピッチ方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのピッチ方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、適応制御系のピッチ方向における静的運動特性を評価することができる。
【０１０３】
Ｂ−２．ロボット装置の動的運動特性の評価
本実施形態では、歩行時やその他の運動時における姿勢安定制御は、ＺＭＰによる安定度判別規範を使用する。すなわち、すべての制御対象点ｍiにおいて発生する目標ＺＭＰ上でのモーメントの総和がゼロとなる各制御点の軌道を、ＺＭＰ釣合い方程式に基づいて求め、足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちＺＭＰが存在するようにＺＭＰ軌道を計画し、あるいは脚やその他の部位における運動を適応的に制御する。
【０１０４】
そこで、ロボット装置の動的運動性能の評価の原理は、支持多角形の面積、並びにこの面積の変化する速度に基づく。具体的には、以下の事柄を評価項目に挙げることができる。
【０１０５】
（１）各脚の非接地状態に形成される接地多角形（島）の個数
（２）支持多角形の面積が最大値を示す接地多角形（島）の個数
（３）ある接地部の面積がある値Ａからある値Ｂへ遷移する回数
（４）支持多角形の重心の位置
（５）各脚の連続非接地状態の接地多角形（島）の時間
（６）支持多角形の形状
【０１０６】
なお、接地面やその面積は、例えば足底に設けられた接地確認センサ９１及び９２、姿勢センサ９５などのセンサ出力と、それぞれの関節アクチュエータＭ1、Ｍ2、…の関節角度を逆キネマティクス演算することにより算出することができる。
【０１０７】
また、ロボット装置の動的運動特性として、主に関節自由度を構成する各アクチュエータ・モータの原点精度、各センサの出力、並びにアクチュエータ・モータの動的運動特性について評価する。但し、動的運動特性の評価を行なう前提として、前項Ｂ−１において評価される十分な静的運動特性をロボット装置が備えていることが好ましい。
【０１０８】
ロボット装置の動的運動評価の処理手順は、概略的には以下の通りである。すなわち、静的運動評価後のロボット装置を、既知の（理想的な）路面上で、動的運動評価若しくは診断用の歩行パターン（若しくは運動パターン）をロボット装置に実行させ、運動実行時における各センサ出力などのログ情報を記録する。そして、このログ記録を解析することにより、個々のロボット装置に固有の特徴点（若しくは個体差）を抽出することにより評価や診断が行なわれる。
【０１０９】
ここで、動的運動評価若しくは診断用の歩行パターン（若しくは運動パターン）は、基本的な歩行動作の他に、本発明者らは「一歩系」の動作と、旋回動作を行なうことを提案する。
【０１１０】
ここで言う「一歩系」の動作は、左右いずれか一方の脚による（すなわち立脚と遊脚を切り替えない、支持脚を固定した）歩を繰り返し行なうこと、あるいは特定の部位のみに限定して１つの動作を繰り返し行なうことを指す。数歩を組み合わせた動作の場合、個々の歩におけるエラーが干渉し合い、またエラーの影響を継承してしまうため原因を特定することが困難である。これに対し、一歩系によれば、特定の原因によるエラーを累積していく（すなわち強調する）ことで、原因の特定が容易になる。
【０１１１】
また、ログ記録の解析では、診断用の歩行パターンを再生中の歩行ログから特徴点を抽出する。例えば、基本歩行パターンを実行時に、左右の脚の足平全体が均等且つ同時に着床・離床しているか（すなわち、水平着床と水平離床の評価）などを診断する。専用のログ解析ツールを構築し、診断結果を表示出力したり、ファイル保存したりすることもできる。ログ解析ツールの詳細については後述に譲る。
【０１１２】
Ｂ−２−１．一歩系
ロボット装置の動的運動特性評価では、基本的に、既知のモーションを再生させ、実機での動作と理論動作がどれだけ一致するかを定量的に評価することにより行なわれる。
【０１１３】
本実施形態に係るロボット装置では、左右の脚の足底には、４隅に接地並びに床反力を計測するセンサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８が配設されている。動的運動特性の評価時には、理論的に足底の４隅の点を同時に持ち上げ（離床）、且つ同時に着地（着床）するという評価用若しくは診断用のモーションを再生する。そして、これら足底の４隅のセンサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８を用いて実機上での離床及び着床タイミングを計測する。ここから得られたデータを解析し、各項目別に定量的な評価値を算出する。
【０１１４】
図１１には、ロボット装置の動作運動特性を評価するための基本動作を図解している。同図に示す例では、ロボット装置は、左右の脚で均等に支持される基本姿勢から、右脚を上げて、一歩だけ前に踏み出すという動作を行なっている。
【０１１５】
診断用パターンにおいては、左右の脚の足平全体が均等且つ同時に離床し着床する、すなわち、水平離床と水平着床を基本とする。したがって、理想的なモーションを実行する場合には、右脚の足底の４隅に配設されたセンサは、離床時には同時にオフとなり、着床時には同時にオンとなるべきである。言い換えれば、実機上で離床時及び着床時に、足底の４隅のセンサにおいて同時着床及び同時着床ができず、センサ間で検出タイミングの差が生じた場合には、これが実機動作と理論動作との偏差となる。動的運動特性の評価では、この種の実機動作と理論動作との偏差を統計処理し、その偏差の原因を究明する。
【０１１６】
一歩系の動作では、左右いずれか一方の脚による（すなわち立脚と遊脚を切り替えない、支持脚を固定した）歩を繰り返し行なう。数歩を組み合わせた動作（歩行パターン）の場合、個々の歩におけるエラーが干渉し合い、またエラーの影響を継承してしまうため原因を特定することが困難である。これに対し、一歩系からなる歩行パターンによれば、特定の原因によるエラーを累積していく（すなわち強調する）ことで、原因の特定が容易になる。
【０１１７】
図１２〜図１４には、一歩系の動作の種類を例示している。
【０１１８】
ピッチ系では、左右脚で、一歩前に踏出し→戻し、その場で１回足踏み、一歩後に踏出し→戻し、という動作を繰り返す。
【０１１９】
ロール系では、左右脚で、一歩外側に踏出し→戻し、という動作を繰り返す。また、ロール系２では、ロール系を半分の速度で実行する。
【０１２０】
ヨー系では、左右脚で、爪先を外側に回しながら、一歩外側に踏出し→戻し、という動作を繰り返す。また、ヨー系２では、ヨー系を半分の速度で実行する。
【０１２１】
また、特殊ヨー系では、ヨー軸の影響を見るため、腰部４１を傾斜させた体勢でヨー系動作を実行する。通常の立ち姿勢の場合、ヨー軸周りの要素は重力の影響を受けないため、足底の接地タイミングへの影響が現れにくい。そこで腰部４１を傾斜させてヨー軸も重力の影響を受ける姿勢をとらせることで、足底接地へのヨー軸の影響評価を行なっている（図８を参照のこと）。
【０１２２】
これらの一歩系のモーションを実行し、足底の４隅のセンサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８の検出出力により得られる足底の接地情報を解析することで、歩行時などの動的運動における特性を評価することができる。接地情報の解析により動的運動特性として得られる評価項目を以下に例示しておく。
【０１２３】
【表１】
0004614692.tif 000004
【０１２４】
なお、足底面非接地状態遷移最小時間とは、持上げる足底の最初の１点が離床し、残りの３点で接地している状態（面接地状態）から、すべての点が離床し終わるまでの時間ｔ（図の矢印で示した時間）のことであり（図１５を参照のこと）、足底面非接地状態遷移最小時間平均とは、これを片脚の全歩数で平均をとったものである。
【０１２５】
また、足底の４隅に設置された接地確認用のセンサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８とフット・パネルで構成される足底面が精度よく平面として形成している場合には、図１６に示すように、対角線上の２点のみが接地するという足底対角接地は理想的には有り得ない。そこで、モーション再生中に図１６に示すような接地パターンが発生する回数を足底対角接地数としてカウントし、その回数に制限を設けている。例えば、センサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８の高さが不均一・不ぞろいである場合や、関節軸の組み立て不良や、フレームに歪みが生じた場合に、足底対角接地が生じ易い。
【０１２６】
上記の［表１］の各評価項目に基づいて、ロボット装置の動的運動特性を判定することができる。判定基準の例を以下に示しておく。但し、この例では、判定は６つのモーションのうち、最初の３つ（ピッチ系、ロール系、ヨー系）のみに対して行なわれる。残りは不良（ＮＧ）発生時の原因切り分けの判断材料や、データ取得のために行なっている。
【０１２７】
【表２】
0004614692.tif 000005
【０１２８】
Ｂ−２−２．旋回動作
ロボット装置の動的運動特性評価では、基本的に、既知のモーションを再生させ、実機での動作と理論動作がどれだけ一致するかを定量的に評価することにより行なわれる。
【０１２９】
前項Ｂ−２−１では、支持脚を固定した一歩系の動作により動的運動特性の評価を行なっていた。ここでは、ロボット装置に既知の旋回モーションを再生させ、実機での移動量と理論上の移動量がどれだけ一致するかを定量的に評価することにより、動的運動特性の評価を行なう。
【０１３０】
例えば、ロボット装置を図１７に示すように、右足底の右側面に基準線を置き、下表に示すように、姿勢が回転する動作を繰り返し行ない、Ｎ回（例えば３回）だけ旋回させる。理想的には、旋回開始時と同じ場所で旋回動作を終えるが、旋回後、右足底の踵外側の点を基準に角度誤差と移動量を測定する。
【０１３１】
【表３】
0004614692.tif 000006
【０１３２】
角度誤差と移動量の双方の項目に基づいて動的運動特性を評価することができるが、角度誤差に対してのみ評価・判定を行なうようにしてもよい。下表には角度誤差（旋回誤差）とその判定内容を示している。
【０１３３】
【表４】
0004614692.tif 000007
【０１３４】
Ｃ．運動特性評価の処理手順
図１８には、ロボット装置において、運動特性評価を行なうための概略的な処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１３５】
まず、モーション作成システムにより、任意のモーションとそれに対応した制御対象モデルの挙動データを作成する（ステップＳ１）。
【０１３６】
モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されている特開２００３−２６６３４７号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる。この動作編集装置によれば、オペレータから入力された機体のポーズに従って、ポーズ間の動きの補間などを行ない、モーションを編集した後、モーションが実機上で姿勢を安定させながら動作可能であるか否かを、ＺＭＰ安定度判別規範に基づいて検証するとともに、姿勢安定化が可能な動作パターンへの修正を行なうことができる。また、修正された動作パターンに対応した制御対象モデルの挙動データは、動作シミュレータなどを用いて作成する。
【０１３７】
次いで、作成したモーションをロボット装置の制御システムに投入し、実機上でのモーション再生を行なう（ステップＳ２）。このとき、モーション再生時において、左右足底の４隅に配設された接地確認用のセンサＦ１〜Ｆ４及びＦ５〜Ｆ８から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などを歩行ログとして記録する。
【０１３８】
そして、ロボット装置の運動性能の評価を行なう診断システムでは、歩行ログをロボット装置から取得し、これらを解析して足底の挙動などの運動性能や特徴点を抽出する。そして、これらの解析結果を理想とする制御対象モデルの挙動データと比較し、その偏差が一定の許容範囲内に収まるかどうかを判別する（ステップＳ３）。
【０１３９】
ロボット装置上でモーション再生した結果、理想とする制御対象モデルの挙動データと一致し又は許容範囲内の運動性能を得ることができた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。一方、ロボット装置の運動性能が許容範囲に収まらない場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（ステップＳ４）、ステップＳ２に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１４０】
図１９には、複数の可動脚を備えたロボット装置において、運動特性評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１４１】
まず、モーション作成システムにより、ロボット装置に関する任意のモーションを作成する（ステップＳ１１）。モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されているに特開２００３−２６６３４７号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる（同上）。当該ステップにおいて作成されたモーションを、以下では「モーションＭ」とする。
【０１４２】
次いで、モーション作成システムにより、ロボット装置において、複数脚のうち１脚以上を動作させるモーションを作成する（ステップＳ１２）。モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されているに特開２００３−２６６３４７号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる（同上）。当該ステップにおいて作成されたモーションを、以下では「モーションＮ」とする。
【０１４３】
さらに、作成したモーションに対して、制御部を基準に対称となるモーションを作成する（ステップＳ１３）。当該ステップにおいて作成されたモーションを、以下では「モーションＮ’」とする。
【０１４４】
次いで、ロボット装置において、適応制御をオフにした後、モーションＭを再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する（ステップＳ１４）。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度Ａ」とする。
【０１４５】
次いで、ロボット装置において、適応制御をオンにした後、モーションＭを再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する（ステップＳ１５）。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度Ａ’」とする。
【０１４６】
次いで、ロボット装置において、モーションＮを再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する（ステップＳ１６）。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度Ｂ」とする。
【０１４７】
次いで、ロボット装置において、モーションＮ’を再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する（ステップＳ１７）。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度Ｂ’」とする。
【０１４８】
ここで、ロボット装置における制御部を基準とした非対称性を検証する（ステップＳ１８）。この非対称性は、モーションＮを再生時に得られた加速度ＢとモーションＮ’を再生時に得られた加速度Ｂ’ の差が許容値以下であるかどうかを以って評価することができる。 
【０１４９】
ロボット装置の十分な非対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（ステップＳ２０）、ステップＳ１４に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１５０】
一方、ロボット装置の十分な非対称性が得られた場合には、さらに適応制御の検証を行なう（ステップＳ１９）。適応制御系に関しては、適応制御をオフにしてモーションＭを再生して得られた加速度Ａと、適応制御をオンにしてモーションＭを再生して得られた加速度Ａ’ の差が許容値以下であるかどうかを以って評価することができる。
【０１５１】
ロボット装置の適応制御系に関し十分な性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（ステップＳ２０）、ステップＳ１４に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１５２】
一方、ロボット装置の適応制御系に関し十分な性能が得られた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１５３】
図２０には、左右対称な脚部を備えるなど、基本的に左右対称に設計・製作されたロボット装置についての静的な運動特性の評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１５４】
まず、ロボット装置において、左右対称となる任意のキーポーズを作成する。さらに、基本姿勢→キーポーズ→基本姿勢へと遷移するモーションを、モーション作成システムなどを用いて作成する（ステップＳ２１）。当該ステップで作成されたモーションを、以下では「モーションＭ」とする。なお、ここで言う左右対称とは、力の目標作用点も含むものとする。
【０１５５】
また、ロボット装置において、左右非対称となる任意のキーポーズを作成する。さらに、基本姿勢→キーポーズ→基本姿勢へと遷移するモーションを、モーション作成システムなどを用いて作成する（ステップＳ２２）。当該ステップで作成されたモーションを、以下では「モーションＮ」とする。なお、ここで言う左右非対称とは、力の目標作用点も含むものとする。
【０１５６】
さらに、このモーションＮに対して左右対称となるモーションＮ’を作成する（ステップＳ２３）。例えば、モーションＮが右脚を一歩踏み出すモーションであれば、モーションＮ’は左脚を一歩踏み出すモーションとなる。
【０１５７】
このようにして、静的運動評価用のモーション群が生成されたことになる。この運動評価用モーションを用いて、ロボット装置の評価を行なう。ここでは、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を、遷移の基本となるキーポーズ（静的若しくは動的）において測定し、それぞれの目標値との偏差を以って評価を行なう。
【０１５８】
まず、ロボット装置において、適応制御をオフ（高ゲイン、及び高ゲインの７５％以下である低ゲイン）、並びにオンにしたときそれぞれにおいて、モーションＭを再生する。そして、キーポーズにおける、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する所定の制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を測定する（ステップＳ２４）。当該ステップでは、目標値と、測定データとしてＡ１、Ａ２、Ａ３が取り扱われるものとする。
【０１５９】
次いで、ロボット装置において、適応制御をオフ（高ゲイン、及び高ゲインの７５％以下である低ゲイン）、並びにオンにしたときそれぞれにおいて、モーションＮを再生する。そして、キーポーズにおける、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する所定の制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を測定する（ステップＳ２５）。当該ステップでは、目標値と、測定データとしてＢ１、Ｂ２、Ｂ３が取り扱われるものとする。
【０１６０】
さらに、ロボット装置において、適応制御をオフ（高ゲイン、及び高ゲインの７５％以下である低ゲイン）、並びにオンにしたときそれぞれにおいて、モーションＮ’を再生する。そして、キーポーズにおける、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する所定の制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を測定する（ステップＳ２６）。当該ステップでは、目標値と、測定データとしてＢ’１、Ｂ’２、Ｂ’３が取り扱われるものとする。
【０１６１】
このようにして得られたデータに基づいて、ロボット装置の静的運動特性の評価を行なう。
【０１６２】
まず、Ａ１、Ｂ１、Ｂ’１と各目標値との差が許容値以下であるかを以って、ハードウェアの検査を行なう（ステップＳ２７）。
【０１６３】
ロボット装置の十分なハードウェア性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（ステップＳ３０）、ステップＳ２４に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１６４】
一方、ロボット装置が十分なハードウェア性能を備えている場合には、続いて、低トルク検査を行なう（ステップＳ２８）。この検査は、Ａ２、Ｂ２、Ｂ’２と各目標値との差、及び、Ａ２とＡ１、Ｂ２とＢ１、Ｂ’２とＢ’１のそれぞれの差が許容値以下であるかを以って行なう。
【０１６５】
ロボット装置の十分な低トルク性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（ステップＳ３０）、ステップＳ２４に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１６６】
一方、ロボット装置が十分な低トルク性能を備えている場合には、続いて、計測及び制御系の検査を行なう（ステップＳ２９）。この検査は、Ａ３、Ｂ３、Ｂ’３と各目標値との差、及び、Ａ３とＡ１、Ｂ３とＢ１、Ｂ’３とＢ’１のそれぞれの差が許容値以下であるかを以って行なう。
【０１６７】
ロボット装置の計測系及び制御系に関し十分な性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（ステップＳ３０）、ステップＳ２４に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１６８】
一方、ロボット装置の計測系及び制御系に関し十分な性能が得られた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１６９】
なお、図２０に示した性能評価において、左右対称（力の目標作用点も含む）となるポーズを遷移の基本となるキーポーズとし、適応制御をオン及びオフにしたときの差を測定して運動性能の評価を行なうのは、適応制御系オフ時の測定結果を基にハードウェア（機械系及び電気系）の評価を行なうとともに、適応制御系オン時とオフ時の測定結果を基に計測系及び制御系の評価を行なうためである。
【０１７０】
また、左右非対称（力の目標作用点も含む）となるポーズ、及びこれと左右逆にしたものの２ポーズを１組にしたキーポーズを用い、適応制御系をオフ（アクチュエータ位置ゲイン高）、適応制御系をオフ（アクチュエータ位置ゲイン低）、及び適応制御系をオンにしたときの左右の非対称性を評価する。適応制御系をオフにし、アクチュエータの位置ゲインを高く設定したときの左右非対称性により、機械ハードウェアを評価することができる。また、適応制御系をオフにし、アクチュエータの位置ゲインを低く設定したときの左右非対称性により、アクチュエータの低域トルクを評価することができる。また、適応制御系をオンにしたときの左右非対称性により、計測系及び制御系の評価を行なうことができる。
【０１７１】
図２１には、腰部４１に左右対称な両脚が連結して構成される脚式移動型のロボット装置についての静的な運動特性の評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１７２】
まず、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、所定の基本姿勢をとり、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１を測定する（ステップＳ３１）。
【０１７３】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、股関節ヨー軸を強調した姿勢（図７及び図８を参照のこと）をとり、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１ｙを測定する（ステップＳ３２）。
【０１７４】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオンにした状態で、所定の基本姿勢をとり、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ２を測定する（ステップＳ３３）。
【０１７５】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを低くし、右片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１４を測定する（ステップＳ３４）。
【０１７６】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを低くし、左片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１５を測定する（ステップＳ３５）。
【０１７７】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、右片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１６を測定する（ステップＳ３６）。
【０１７８】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、左片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１７を測定する（ステップＳ３７）。
【０１７９】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、腰部４１のヨー軸を強調した姿勢（同上）で右片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１６ｙを測定する（ステップＳ３８）。
【０１８０】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、腰部４１のヨー軸を強調した姿勢（同上）で左片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ１７ｙを測定する（ステップＳ３９）。
【０１８１】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオンにした状態で右片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ３を測定する（ステップＳ４０）。
【０１８２】
次いで、ロボット装置の適応制御系をオンにした状態で左片脚立ちをし、腰部４１の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ｓｓ４を測定する（ステップＳ４１）。
【０１８３】
そして、これらの測定結果に基づいて、ロボット装置の非対称性と適応制御系に関する評価を行なう。
【０１８４】
まず、ｓｓ１４とｓｓ１５の差が所定の許容値以下であるかを以って、アクチュエータの低域トルクにおける左右非対称性を評価する（ステップＳ４２）。ロボット装置の十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ４７）、ステップＳ３１に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１８５】
一方、アクチュエータの低域トルクにおけるロボット装置の十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ｓｓ１６とｓｓ１７の差が所定の許容値以下であるかを以って、機械ハードウェアにおける左右非対称性を評価する（ステップＳ４３）。ロボット装置の十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ４７）、ステップＳ３１に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１８６】
一方、ロボット装置の機械ハードウェアにおける十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ｓｓ１６ｙとｓｓ１７ｙの差が所定の許容値以下であるかを以って、腰部４１ヨー軸の影響を考慮した上での機械ハードウェアにおける左右非対称性を評価する（ステップＳ４４）。ロボット装置の十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ４７）、ステップＳ３１に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１８７】
一方、腰部４１ヨー軸の影響を考慮した上でロボット装置の機械ハードウェアにおける十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ｓｓ３とｓｓ４の差が所定の許容値以下であるかを以って、ロボット装置の計測計及び制御系における左右非対称性を評価する（ステップＳ４５）。ロボット装置の計測計及び制御系における十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ４７）、ステップＳ３１に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１８８】
一方、ロボット装置の計測計及び制御系における十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ｓｓ１とｓｓ２の差が所定の許容値以下であるかを以って、ロボット装置の適応制御系の評価を行なう（ステップＳ４６）。
【０１８９】
ロボット装置の適応制御系について十分な性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ４７）、ステップＳ３１に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。一方、適応制御系に関し十分な性能を確認することができたならば、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１９０】
図２２には、路面との接地点を持ち、ＺＭＰを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための概略的な処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１９１】
まず、モーション作成システムにより、目標支持多角形を持つ任意の目標運動パターンを作成する（ステップＳ５１）。モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されているに特開２００３−２６６３４７号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる（同上）。
【０１９２】
次いで、作成したモーションをロボット装置の制御システムに投入し、実機上でのモーション再生を行なう（ステップＳ５２）。このとき、モーション再生時における、その運動パターンの支持多角形の挙動を、足底の４隅に設置された接地確認用のセンサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８によるセンサ出力や、それぞれの関節アクチュエータＭ1、Ｍ2、…の関節角度を逆キネマティクス演算することにより算出する。
【０１９３】
ここで言う支持多角形の挙動は、支持多角形の面積、並びにこの面積の変化する速度などのことである。具体的には、以下の事柄を評価項目に挙げることができる。
【０１９４】
（１）各脚の非接地状態における接地面（島）の個数
（２）支持多角形の面積が最大値を示す島の個数
（３）ある接地部の面積がある値Ａからある値Ｂへ遷移する回数
（４）支持多角形の重心の位置
（５）各脚の連続非接地状態の島の時間
（６）支持多角形の形状
【０１９５】
そして、ロボット装置の運動性能の評価を行なう診断システムでは、得られた支持多角形の挙動を目標値と比較し、その偏差が一定の許容範囲内に収まるかどうかを以って動的運動性能を評価する（ステップＳ５３）。
【０１９６】
モーション実行により得られた支持多角形の挙動が目標値と一致し又は許容範囲内である場合には、本処理ルーチン全体を終了する。一方、所望の動的運動性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（ステップＳ５４）、ステップＳ５２に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０１９７】
図２３には、腰部４１と複数の可動脚を備え、ＺＭＰを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１９８】
まず、ロボット装置を所定の歩行台上（図示しない）に立たせ、適応制御をオンにする（ステップＳ６１）。
【０１９９】
次いで、ピッチ方向の足踏みモーション１を再生し、足底挙動をＰｉｔｃｈ１として記録する（ステップＳ６２）。
【０２００】
次いで、ロール方向の足踏みモーション１を再生し、足底挙動をＲｏｌｌ１として記録する（ステップＳ６３）。
【０２０１】
次いで、ヨー方向の足踏みモーション１を再生し、足底挙動をＹａｗ１として記録する（ステップＳ６４）。
【０２０２】
次いで、ロール方向の足踏みモーション２を再生し、足底挙動をＲｏｌｌ２として記録する（ステップＳ６５）。
【０２０３】
次いで、ヨー方向の足踏みモーション２を再生し、足底挙動をＹａｗ２として記録する（ステップＳ６６）。
【０２０４】
さらに、股関節ヨー軸を強調した姿勢（図７及び図８を参照のこと）で、ヨー方向の足踏みモーション１を再生し、足底挙動をＹａｗ０として記録する（ステップＳ６７）。
【０２０５】
そして、これらの測定結果に基づいて、ロボット装置の動的運動特性に関する評価を行なう。
【０２０６】
まず、上記の各モーションの観測歩数が計画値と同じであるかどうかを判別する（ステップＳ６８）。観測歩数が計画値と異なる場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ７５）、ステップＳ６１に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０２０７】
次いで、各モーションの両脚支持期回数が計画値と同じであるかどうかを判別する（ステップＳ６９）。両脚支持期回数が計画値と異なる場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ７５）、ステップＳ６１に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０２０８】
次いで、各モーションの離床・着床回数が計画値と同じであるかどうかを判別する（ステップＳ７０）。離床・着床回数が計画値と異なる場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ７５）、ステップＳ６１に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０２０９】
次いで、各モーションの足底内側離床回数が０回であるかどうかを判別する（ステップＳ７１）。足底内側離床回数が０回でない場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ７５）、ステップＳ６１に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０２１０】
次いで、各モーションの足底の離床時間が許容範囲内であるかどうかを判別する（ステップＳ７２）。足底の離床時間が許容範囲を超える場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ７５）、ステップＳ６１に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０２１１】
次いで、各モーションの足底対角接地回数（図１６を参照のこと）が許容値以下であるかどうかを判別する（ステップＳ７３）。足底対角接地回数が許容値を超える場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ７５）、ステップＳ６１に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０２１２】
次いで、各モーションの単脚支持期での剥離回数が０回であるかどうかを判別する（ステップＳ７４）。単脚支持期での剥離回数が０回でない場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後（Ｓ７５）、ステップＳ６１に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。
【０２１３】
また、上記のステップＳ６８〜Ｓ７４において、すべて十分な動的運動特性が得られることが確認できた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。
【０２１４】
Ｄ．運動特性の診断システム
本実施形態では、ロボット装置が既知の診断用歩行パターンを再生中に、足底の４隅に設置された接地確認用のセンサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などを歩行ログとして記録する。そして、このログ記録を解析することにより、ロボット装置に固有の特徴点（若しくは個体差）を抽出することにより評価や診断を行なうことができる。この項では、ロボットの運動特性の診断システムについて説明する。
【０２１５】
図２４には、診断システムによるロボット装置の運動評価の運用形態の一例を示している。
【０２１６】
ロボット装置の運動を評価するために、基本歩行、一歩系動作、旋回動作など（前述）の運動評価パターンがあらかじめ用意されている。これらの運動評価パターンをロボット装置に投入し、再生することで運動評価を行なうための評価データとしての歩行ログが採取される。
【０２１７】
診断システムは、足底の４隅に設置された接地確認用のセンサＦ１〜Ｆ４、並びＦ５〜Ｆ８から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などからなる歩行ログを解析することによって、診断対象となる個々のロボット装置に固有の特徴点（若しくは個体差）を抽出し、診断結果を得る。勿論、歩行ログやその解析結果を累積し、診断の統計的解釈も可能である。
【０２１８】
そして、診断結果を利用して、ロボット装置の通常作業用の運動パターン運動評価パターンの設計を行なう。
【０２１９】
なお、運動評価自体は、ロボット装置の実機上で行なわれるが、その他の運動評価パターン、診断システム、診断結果は、実機上に内在していてもよいし、ロボット装置外のサーバ・システムなどで管理するようにしてもよい。
【０２２０】
本実施形態では、診断システムは、基本的には足底接地判定に基づいて、動作における動的特性が妥当なものか確認する。ロボット装置が、理想的な足底着床・離床が既知である診断歩行パターンを既知の路面上で実行している間に採取されたログ記録を基に、着目すべき特徴点を抽出し、考察・判定することで、ロボット装置の状況を簡便に診断する。
【０２２１】
例えば、足底を水平離床し水平着床するような歩行パターンを再生した場合、機体状態が最良であれば足底４隅の接地検出センサは、離床時では同時にオフし、着床時では同時にオンするであろう（図２５を参照のこと）。
【０２２２】
診断システムにおいて運動評価を行なう際、ロボット装置の静的運動特性が妥当であることを前提とする。そして、ロボット装置の歩行実行路面として、理想環境に近い平坦路面とし、ロボット装置は、足底が水平離床するとともに水平着床するような既知の歩行パターン（診断歩行パターン）を実行する。
【０２２３】
診断システムは、診断歩行パターン再生中の歩行ログから特徴点を抽出し、基準値内外合否判定を自動で行なう。また、診断システムは、処理結果に関する各種表示や、ファイル出力機能を有する。
【０２２４】
図２７には、診断システムにおける、足底接地判定用のＧＵＩ主画面の構成例を示している。この足底接地ＧＵＩ主画面では、以下の３種類の使用方法を用意している。
【０２２５】
（１）単一ログドラッグ・アンド・ドロップ
任意のログ・ファイルを図示の主画面へドラッグ・アンド・ドロップすることで判定結果が表示される。
【０２２６】
（２）複数ログドラッグ・アンド・ドロップ
結果自動保存チェックボックスを入れておくことで、複数のログ・ファイルの連続処理が可能となる。
【０２２７】
（３）コマンドライン自動実行
【０２２８】
図２８には、足底接地判定用ＧＵＩの主画面上で用意されている機能を示している。図示の通り、主画面上には、合否判定ベルト・ウィンドウ、結果自動保存チェック・ボックス、ログ・ウィンドウ、ログ操作ボタン、評価詳細表示ボタン、特徴点一覧表示ボタン、並びに着床グラフ表示ボタンが配設されている。
【０２２９】
合否判定ベルト・ウィンドウ内では、基本的にこのウィンドゥの内容のみで判定表示が完結している。
【０２３０】
結果自動保存チェック・ボックスをチェックしておくことで、本システムによる足底接地の判定処理後、歩行ログに応じたファイル名にて、処理結果が逐次自動保存される。複数ログ・ファイルをドラッグ・アンド・ドロップする場合は、この機能を利用しなければ結果が残らない（最後の処理結果のみ表示される）。
【０２３１】
ログ・ウィンドウは、内部処理状況（処理状況ログ）を表示する。新規合否判定式の導入時などにおけるアルゴリズム確認のため、判定中途情報を出力する冗長性をここに有している。
【０２３２】
ログ操作ボタンの操作により、処理状況ログを消去する。また、ログ・コピー・ボタンの操作により、指定した処理状況ログをクリップボードへコピーする。
【０２３３】
評価詳細表示ボタンは、合否判定ベルトウィンドゥに表示されている判定結果についての詳細な内訳を別ウィンドゥで表示させるよう、指示を入力するためのボタンである。
【０２３４】
特徴点一覧表示ボタンは、当該診断システムによって歩行ログから抽出される、特徴点の一覧を別ウィンドウで表示させるよう、指示を入力するためのボタンである。
【０２３５】
着床グラフ表示ボタンは、当該診断システムにおいて着目される、足底接地状態を視覚的状態として分り易くするために、別ウィンドウで表示させるよう、指示を入力するためのボタンである。
【０２３６】
図２９及び図３０には、評価詳細表示ボタンの操作により別ウィンドウとして表示される、評価詳細画面の構成例を示している。図示の通り、同画面は評価項目毎にエントリが設けられたテーブルとして構成され、各エントリは、該当する判定項目についての名称、診断判定値、合否判定条件式、項目説明、並びに判定結果の各々を格納するフィールドを含んでいる。
【０２３７】
判定フィールドでは、合否を「ＯＫ」、「ＮＧ」と表示し、作業者へ瞬時に不可項目を注視させる。
【０２３８】
判定項目名称フィールドには、診断合否設定ファイルに記述されている判定項目名称が記載される。
【０２３９】
診断判定値フィールドには、歩行ログから当該診断システムにおいて解析若しくは算定した判定項目毎の値が記載される。
【０２４０】
合否判定式フィールドには、診断合否設定ファイルに判定項目名称とともに、合否判定式が記述される。
【０２４１】
診断判定値フィールドには、当該判定項目に関する診断判定値が記載される。すなわち、この合否判定式に対して真であれば「ＯＫ」と、偽であれば「ＮＧ」とされる。
【０２４２】
項目説明には、診断合否設定ファイルに当該判定項目名称とともに格納されているコメント文章が記載される。ここには、どのような場合に「ＮＧ」となるか、どのように対処すべきかを、項目毎に作業者へ提示する。
【０２４３】
図３１及び図３２には、特徴点一覧表示ボタンの操作により別ウィンドウとして表示される、特徴点一覧表示画面の構成例を示している。図示の通り、同画面は特徴点名称毎にエントリが設けられたテーブルとして構成され、各エントリは、特徴点名称、特徴点値、特徴点説明の各々を格納するフィールドを含んでいる。
【０２４４】
特徴点名称フィールドには、該当する特徴点名称が記載される。当該診断システムでは、判定着目点として、歩行ログより抽出する値を特徴点と呼んでいる。この特徴点は任意判定式の変数として利用することができる。
【０２４５】
特徴点値フィールドには、現在処理対象となっている歩行ログから抽出した特徴点の値が記載される。
【０２４６】
特徴点説明フィールドには、どのような特徴点であるか、どのような意図から着目しているポイントであるのかなどが作業者へ分かり易く提示される。
【０２４７】
図３３及び図３４には、着床グラフ表示ボタンの操作により別ウィンドウとして表示される、着床グラフ画面の構成例を示している。図示の通り、同画面は、左右の各足底の床面までの距離の時間的推移のグラフを、接地点数とともに表示している。図示の画面には、グラフ縮尺ボタン、接地状態表示ボタン、並びに現在表示時刻が配設されている。
【０２４８】
右足底着床グラフ／左足底着床グラフは、両足底それぞれの着床状態の推移をグラフ化したものである。これらのグラフの横軸は時刻、縦軸は足底の接地点数、及び診断歩行実行時の足底高さである（矩形が接地点数，カーブが足底高さ）。
【０２４９】
グラフ縮尺ボタンを操作することで、その操作量に応じて、右足底着床グラフ／左足底着床グラフの時刻きざみ幅が変化し、グラフの全体、及びグラフの一部を詳細に目視することを可能とする。
【０２５０】
右足底着床グラフ／左足底着床グラフをマウスでポイントすると、その時刻での両足底の着床状態が、接地状態表示／現在時刻表示領域に表示される。右足底着床グラフ／左足底着床グラフでは接地点数のみ表現されるため、詳細な接地状態はここで確認することができる。
【０２５１】
なお、脚底から床面までの距離は、例えば、脚を構成する各関節角のログ情報を下に逆キネマティクス演算などより算出することができる。また、ここで言う接地点数とは、各脚の足底の４隅に設けられた接地確認用センサＦ１〜Ｆ４並びにＦ５〜Ｆ８のオン数である。理想的な水平着床・水平離床を行なう場合には、接地点数は４又は０のいずれかの値しかとらない。
【０２５２】
また、図２７に示したような足底接地判定用のＧＵＩ主画面を利用せずに、キャラクタ・ベースのコマンドライン上で当該診断システムによる足底接地判定処理を起動することができる（図示しない）。この場合、所望の歩行ログ・ファイルを指定して該当するアプリケーションを起動することで、主画面を介さずに、処理結果をファイルとして出力することができる。このようなコマンドライン実行機能を用いることで、各種のスクリプト言語からの利用や、他の管理システムの統合処理を行なうことができる。
【０２５３】
例えば、ロボット装置の製造過程では、統合処理機構から、自身の処理の一部として、足底接地判定を行なう当該診断システムがコマンドライン機能により利用される。
【０２５４】
また、ロボット装置の利用段階では、図２７に示したような主画面を利用する。この際、足底接地の判定を行なう機能モジュールのみを携行することで、当該診断システムのポータビリティを実現することができる。例えば、携行が可能で軽量なノートブックＰＣでも、当該診断システムの脚底判定処理機能を十分に実行することができる。
【０２５５】
図３５には、本実施形態に係る診断システムの利用形態の一例を示している。図示の例では、ロボット装置自体（実機）と、統合処理機能を実現するパーソナル・コンピュータなどの計算機システム（ＰＣ）と、診断結果を蓄積するデータベースで構成されている。
【０２５６】
ロボット装置とＰＣ間は、無線ＬＡＮや有線ケーブル、あるいはその他の伝送媒体を経由して接続されている。ロボット装置は、ＰＣからの診断歩行の実施指示に応答して、既知の歩行パターンからなる診断歩行を実行し、実行中に足底の接地確認センサやその他のセンサ情報からなるログを記録する。
【０２５７】
ＰＣは、ロボット装置からログ記録を取得すると、診断システムを例えばコマンドライン実行機能により起動し、足底接地判定などの診断処理を行なう。そして、得られた診断結果をデータベースへ登録する。以後、ＰＣはデータベース検索端末としても機能し、過去に得られた診断結果をデータベース検索して表示出力・確認作業を行なうことができる。
【０２５８】
また、データベース側では、診断結果が蓄積されるが、ロット傾向の算出など、診断の統計的解釈を行なうようにしてもよい。そして、このような統計処理の結果を利用して、足底接地判定に関する新しい合否判定条件式などを逐次生成したり、次ロットの診断における指針を提示したりすることができる。したがって、診断結果が蓄積されるとともに、次のロボット装置の設計・製作に診断結果を有効に活用することができる。
【０２５９】
また、図３６には、本実施形態に係る診断システムの利用形態についての他の例を示している。図示の例では、ロボット装置自体（実機）と、統合処理機能を実現するパーソナル・コンピュータなどの計算機システム（ＰＣ）で構成されている。図３５に示した構成例とは相違し、データベースは含まれない。但し、インターネットなどの図示しない伝送媒体を介してＰＣがリモートのデータベース・サーバにアクセス可能で、上述と同様の診断結果の蓄積や統計的解釈などを行なえるようにしてもよい。
【０２６０】
ロボット装置とＰＣ間は、無線ＬＡＮや有線ケーブル、あるいはその他の伝送媒体を経由して接続されている。ＰＣ上では、ロボット装置の運用内容毎の合否判定基準を編集し、ロボットに対し診断歩行の実行を指示する。
【０２６１】
ロボット装置は、ＰＣからの診断歩行の実施指示に応答して、既知の歩行パターンからなる診断歩行を実行し、実行中に足底の接地確認センサやその他のセンサ情報からなるログを記録する。
【０２６２】
そして、ＰＣ側では、ロボット装置からログ記録を取得すると、診断システムを起動し、足底接地判定などの診断処理を行なう。図示しないが、得られた診断結果をデータベースへ登録するようにしてもよい。
【０２６３】
図３６に示すような利用形態は、例えば、ロボット装置で各種のデモンストレーションを行なう場合や、ユーザがロボット装置の自己診断を行なう場合などに有効である。
【０２６４】
なお、本明細書で言う特徴点とは、当該診断システムが歩行ログなどのログ記録から解析若しくは抽出する注目点のことである。どのような特徴点が生成されるかは、あらかじめ決定されている。また、特徴点には重複しない名前が付与されており、診断合否設定ファイルにおける合否判定式において利用可能である。
【０２６５】
診断合否設定ファイルは、判定項目毎の診断合否条件を記述したスクリプト形式のファイルで、基本的には、「（項目名）＝（判定式）；コメント」という合否判定書式に従って記述される。
【０２６６】
図３７には、診断合否設定ファイルの例を示している。図示の通り、合否判定は、基本的に１項目１行の形式で記述される。
【０２６７】
同ファイルにおいて、特徴点は、合否判定式における予約語として使用可能である。「；」以降はコメントとして扱われ、合否判定式より後方のコメントは、特別に評価詳細画面において合否判定とともに表示される。判定式は、以下の３種類の表記により判定方法を指定できる。
【０２６８】
（ａ）一致
定数若しくは特徴点名を１つ記述する。完全一致ならば「ＯＫ」
（ｂ）値域範囲
定数若しくは特徴点名を「，」区切りで二つ記述する。２値の間ならば「ＯＫ」
（ｃ）無効
何も記述しない。計算するが参考値として合否判定は成されない
【０２６９】
以下、本実施形態に係る診断システムを用いたロボット装置の診断フローについて説明する。
【０２７０】
図３８には、診断フローを概略的に示している。
【０２７１】
既知となる診断歩行実施環境下で、ロボット装置が診断歩行パターンを実施することにより、診断用データの集合からなる歩行ログが取得される。
【０２７２】
ここで、診断歩行パターンは、例えばモーション作成システム（前述）上で、ロボット装置の実機モデル情報（装置構成など）に基づいて作成される。診断歩行パターンは、基本歩行や、一歩系の歩行、旋回動作など（前述）である。
【０２７３】
診断用データは、左右の各脚が歩を実行した際の、左右足底の４隅に配設された接地確認用のセンサＦ１〜Ｆ４及びＦ５〜Ｆ８から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などからなる。
【０２７４】
診断システム側では、歩行ログと、診断歩行パターンを実行したときの診断歩行実行環境情報とを取得し、歩行ログの統計的処理などの所定の診断処理を行なうことにより、ロボット装置の特徴点抽出などの診断結果を得ることができる。
【０２７５】
診断処理は、歩行ログを所定の診断合否条件（前述並びに図３７を参照のこと）と照合することにより得られる。診断処理は、例えばパーソナル・コンピュータなどの計算機システム上で所定の診断ソフトを起動（コマンドライン実行を含む）することで行なわれる。
【０２７６】
診断結果は定量的データである。したがって、複数のロボット装置から得られた診断結果をデータベースとして管理し、統計的考察を行なうことが可能である。この場合、データベースに基づいて、ロボット装置の製造ライン上での運動性能への影響を解析し、生産性の向上やサポート体制の向上を図る、というサイクルを構築することができる。
【０２７７】
また、個々のロボットにおける診断結果に基づいて、良くない診断に対する不具合を対処することができる。この不具合の対処に関する情報もデータベースで管理することで、同様に生産性の向上やサポート体制の向上を図る、というサイクルを構築することができる。
【０２７８】
図７７には、診断歩行パターンのログファイル・フォーマット例を示している。図示の例では、ＣＳＶ（ＣｏｍｍａＳｅｐａｒａｔｅｄＶａｌｕｅ）フォーマットを基本とし、上端はタイトル行、左端はログ記録時刻である。診断歩行モーション実施時における、診断歩行モーションの計画量情報、及び実機センサ情報を有するログを「歩行ログ」と呼称する。センサ情報記録には、足底接地状態記録を始め、各種姿勢センサ情報及び全関節の出力情報記録を含む。
【０２７９】
図３９には、本実施形態に係る診断システムにおける診断処理の概要を図解している。
【０２８０】
歩行ログは、基本歩行や一歩系、旋回動作などの診断歩行パターンをロボット装置が実行することにより取得された診断用データの集合である。
【０２８１】
診断システムでは、判定着目点としての各特徴点（図３１を参照のこと）を歩行ログより抽出し、判定式の変数としてカウントする。そして、特徴点毎の特徴点値が特徴点の名称と対応付けてデータベースに登録される。
【０２８２】
データベース上では統計的考察が可能である。すなわち、データベースから特徴点を参照し、さらに考察や解析を加え、新たな特徴点をデータベースへ登録する処理を行なうことができる。
【０２８３】
また、特徴点データベースを参照しながら、診断合否条件に従って診断合否判定を行なうことができる。診断合否条件は、図３７に示した通りである。スクリプト形式の合否判定式として記述することができる。
【０２８４】
診断合否条件に従った合否判定結果は、当該診断システムによる歩行ログの診断結果として、外部出力される。出力のモダリティとしては、モニタ画面への表示出力、プリントアウト、ファイル保存などさまざまである。また、表示出力する場合には、一覧表表示やグラフ表示など描画の形態は任意である。
【０２８５】
図４０には、本実施形態に係る診断システムによるロボット装置の診断処理全体の手順をフローチャートの形式で示している。
【０２８６】
ロボット装置上で診断歩行パターンを実行し、得られた歩行ログとともに、診断対象となるロボット装置についての実機モデル情報や、診断歩行パターン、診断歩行実施環境情報などのデータが、当該診断システムへ入力される。
【０２８７】
診断システムでは、まず、解析処理を行ない、足底接地点の推移を抽出したり、機体動作の再現を行なったりする。
【０２８８】
続いて、判定着目点としての各特徴点の抽出処理を行なう。特徴点抽出処理は、具体的には、歩数換算処理や、接地状態統計処理、歩容期判定処理、歩容期進行記録などで構成される。
【０２８９】
続いて、抽出された特徴点のデータに基づいて、診断処理が行なわれる。例えば、以下に示すような診断が行なわれる。
【０２９０】
●計画歩数診断
●左右脚歩数診断
●両脚支持回数診断
●離床期回数診断
●足底内側離床回数診断
●足底離床期時間診断
●足底着床期時間診断
●足底離床失敗回数診断
●足底着床失敗回数診断
●単脚支持期不安定診断
●単脚支持期剥離診断
●足底非面接地状態遷移最小時間診断
【０２９１】
そして、当該診断システムによる歩行ログの診断結果は、外部出力される。出力のモダリティとしては、モニタ画面への表示出力、プリントアウト、ファイル保存などさまざまである。また、表示出力する場合には、判定一覧表示や着床グラフ表示など描画の形態は任意である。
【０２９２】
図４１には、特徴点抽出処理の１つである歩数換算処理の手順をフローチャートの形式で示している。歩数換算処理は、「歩」に関する各種換算値を特徴点として抽出することを目的とするものである。
【０２９３】
システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。
【０２９４】
まず、取り出した足底状態が全接地若しくは面接地、又は無設置のいずれであるかを判別する（ステップＳ１０１）。
【０２９５】
足底状態が全接地若しくは面接地であれば、スタックが無接地であるかどうかを判別する（ステップＳ１０２）。そして、スタックが無接地であれば、着床回数を加算し、スタックへ当該接地状態を保存する（ステップＳ１０３）。
【０２９６】
一方、足底状態が無接地であれば、スタックが全接地若しくは面接地であるかどうかを判別する（ステップＳ１０４）。そして、スタックが全接地若しくは面接地であれば、離床回数を加算し、スタックへ当該接地状態を保存する（ステップＳ１０５）。
【０２９７】
このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。
【０２９８】
上述した処理手順に従い、足底の接地状態推移を基に、左右それぞれの脚について独立して歩数算出を行ない、それぞれの足底で離床回数と着床回数を換算する。離床した足は必ず着床しなければならないことから、「離床回数＝着床回数＝その脚の歩数」となる。したがって、上記の処理手順を経ることで、図４２にグラフで示すように、足底面の些少のバタつきに対してロバスト性の高い歩数算出が可能である。
【０２９９】
また、図４３には、特徴点抽出処理の１つである接地状態統計処理の手順をフローチャートの形式で示している。この処理では、診断歩行中の足底接地状態の推移においてどのような接地状態がどの程度発生していたかを特徴点として抽出する。
【０３００】
システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。そして、接地状態に応じて分岐し、該当する接地状態について加算処理を施す。そして、このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。
【０３０１】
ここで、全面接地は、足底の４隅に配置された４個の接地確認用のセンサＦ１〜Ｆ４又はＦ５〜Ｆ８がすべて接地を検出した状態であり、１パターンのみである。また、面接地は、足底の４隅に配置された４個の接地確認用のセンサのうち３つが接地を検出した状態であり、４パターンがある。また、線接地は、足底の４隅に配置された４個の接地確認用のセンサのうち２つが接地を検出した状態であり、足底の各縁の４パターンと、対角の２パターンがある。また、無接地は、足底の４隅に配置された４個の接地確認用のセンサすべてが接地を検出しない状態であり、１パターンのみである。また、点接地は、足底の４隅に配置された４個の接地確認用のセンサのうち１つが接地を検出した状態であり、足底の各隅の４パターンがある。
【０３０２】
また、図４４には、特徴点抽出処理の１つである歩容期処理の手順をフローチャートの形式で示している。この処理は、上述の歩数換算処理に類似するが、離床中及び着床中という脚軌道の過渡状態を特徴点として抽出することが目的である。
【０３０３】
システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。そして、その歩容期を抽出し、その推移を逐次記録する。そして、このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。
【０３０４】
歩容期判断処理では、足底の接地状態推移を元に左右それぞれの脚について独立して歩容期の推移を記録していく。図４５には、歩容期推移データのイメージ・示している。ここで言う歩容期とは、実機歩行における脚軌道を段階的に分ける考え方の１つである。
【０３０５】
また、歩行ログに従った時間的推移記録であることから、期の区切り毎に時刻を合わせて記録する。これは、例えば、「過渡的状況が時間的にどれほど続いたか」という特徴点として抽出される。
【０３０６】
また、図４６には、特徴点抽出処理の１つである歩容期進行を記録するための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理は、上述の歩容期判断処理に類似するが、両脚を合わせて着目した特徴点を抽出することが目的である。
【０３０７】
システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。そして、左右の脚の歩容期を同時に考慮し、両脚の歩容期推移を逐次記録する。ここでは、「歩容期判断処理」で抽出された「歩容期推移」を基に処理が行なわれる。そして、このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。図４７には、左右それぞれの脚について歩容期進行の記録データの例を示している。
【０３０８】
左右の歩容期推移から、両脚を同時に考慮した歩容期推移＝「歩容期進行記録」を生成する。また、歩行ログに従った時間的推移記録であることから、期の区切り毎に時刻を合わせて記録する。これは、例えば「右脚の着床にどれだけ時間がかかったか」という特徴点として抽出される。
【０３０９】
図４８には、このようにして抽出された各特徴点データに基づいて行なわれる診断処理フローを概略的に示している。図示するように、診断処理は、判定式の選択、及び、可否判定閾値を示す「診断合否条件」と、これらの式に対する代入値として算出された各種特徴点情報の演算であり、「診断結果」はその答えとして出力される。
【０３１０】
診断歩行パターンから直接抽出される特徴点は、以下の通りである。
【０３１１】
●計画歩数：診断歩行パターンの正しい歩数
●右足底計画歩数：診断歩行パターンにおける右脚の正しい歩数
●左足底計画歩数：診断歩行パターンにおける左脚の正しい歩数
【０３１２】
また、歩数換算処理から抽出される特徴点は以下の通りである。
【０３１３】
●歩数：実機が実際に歩いた歩数
●歩数＋１：実機が実際に歩いた歩数＋１の数（両脚支持期回数と一致する）
●右脚歩数：実機が実際に歩いた右脚の歩数
●左脚歩数：実機が実際に歩いた左脚の歩数
【０３１４】
また、接地状態統計処理から抽出される特徴点は以下の通りである。
【０３１５】
●右足底対角接地数：右足底が対角線接地状態になった回数であり、診断歩行時の路面が凸凹しているか、足底が変形している場合に加算する。
●左足底対角接地数：左足底が対角線接地状態になった回数であり、診断歩行時の路面が凸凹しているか、足底が変形している場合に加算する。
【０３１６】
また、歩容期判断処理から抽出される特徴点は以下の通りである。
【０３１７】
●両脚支持期回数：両脚支持期の回数
●右足底離床期回数：右足底離床期の回数
●左足底離床期回数：左足底離床期の回数
●右足底着床期回数：右足底着床期の回数
●左足底着床期回数：左足底着床期の回数
●右足底内側離床回数：右足底離床時に足底が内側から離れた回数であり、機体が外へ流れている可能性がある場合に加算する。
●左足底内側離床回数：左足底離床時に足底が内側から離れた回数であり、機体が外へ流れている可能性がある場合に加算する。
●右足底離床期時間平均：右足底離床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して右脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●左足底離床期時間平均：左足底離床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して左脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●右足底着床期時間平均：右足底着床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して右脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●左足底着床期時間平均：左足底着床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して左脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●右足底面非接地状態遷移最小時間平均：面接地状態から完全に離床するまでの時間の平均
●左足底面非接地状態遷移最小時間平均：面接地状態から完全に離床するまでの時間の平均
●右足底非面接地状態遷移最小時間平均：遊脚状態から面接地（若しくは全面接地）するまでの時間の平均
●左足底非面接地状態遷移最小時間平均：遊脚状態から面接地（若しくは全面接地）するまでの時間の平均
【０３１８】
また、歩容期進行記録から抽出される特徴点は以下の通りである。
【０３１９】
●両脚支持期エラー数：両脚支持期のエラー回数であり、両脚支持期において足底状態が安定せずばたついた回数に相当する。
●右足底着床失敗回数：右足底が着床に失敗した回数であり、一度足底が完全に着床したにも関わらず、直後にまた接地状態が崩れた場合に加算する。
●左足底着床失敗回数：左足底が着床に失敗した回数であり、一度足底が完全に着床したにも関わらず、直後にまた接地状態が崩れた場合に加算する。
●右足底離床失敗回数：右足底が離床に失敗した回数であり、一度足底が完全に離床したにも関わらず、直後にまた着床してしまった場合に加算する。
●左足底離床失敗回数：左足底が離床に失敗した回数であり、一度足底が完全に離床したにも関わらず、直後にまた着床してしまった場合に加算する。
●両脚支持期不安定度数：両脚支持期に接地状態が変化した回数（８〜５点接地→４点接地）
●右単脚支持期不安定度数：右単脚支持期に接地状態が変化した回数（４点接地→３点接地）であり、危険とされるケースに相当する。
●左単脚支持期不安定度数：左単脚支持期に接地状態が変化した回数（４点接地→３点接地）であり、非常に危険とされるケースに相当する。
●両脚支持期剥離度数：両脚支持期に接地点数が３点以下になった回数
●右単脚支持期剥離度数：右単脚支持期に右足底が剥離した回数（４点接地→２・１・０点接地）であり、非常に危険とされるケースであり転倒可能性がある。
●左単脚支持期剥離度数：左単脚支持期に左足底が剥離した回数（４点接地→２・１・０点接地）であり、非常に危険とされるケースであり転倒可能性がある。
●右単脚支持期左脚歩容期干渉度数：右単脚支持期間において左脚の歩容期遷移と右脚の歩容期遷移が重なった回数であり、他方脚がまだ着床中にも関わらず他方脚が離床を始めた場合に加算する。
●左単脚支持期右脚歩容期干渉度数：左単脚支持期間において右脚の歩容期遷移と左脚の歩容期遷移が重なった回数であり、他方脚がまだ着床中にも関わらず他方脚が離床を始めた場合に加算する。
【０３２０】
特徴点抽出処理により得られた特徴点のデータに基づいて、診断合否条件に従って診断合否判定することにより、診断処理が行なわれる。各診断合否条件は、スクリプト形式の判定式として記述される。
【０３２１】
図４９には、計画歩数に関する診断合否判定条件を示している。計画歩数診断では、診断歩行パターンの歩数と実際にロボット装置が歩いた回数の診断を行ない、一致しなければ、転倒したか、又は足底センサの不備と判断することができる。
【０３２２】
また、図５０及び図５１には、左右の各脚についての計画歩数診断に関する合否判定条件を示している。これらは、計画歩数が不可の場合に、左右どちらの足に原因があるかを絞り込むための診断を行なう。
【０３２３】
図５２には、両脚支持期回数に関する診断合否判定条件を示している。最初に両脚支持期から開始される診断歩行パターンの場合、両脚支持期は歩数＋１の回数となる。測定された両脚支持期回数がこれと一致しない場合には、判定開始前に足底が正しく接地していなかったか、又はロボット装置が転倒したと判断することができる。
【０３２４】
図５３及び図５４には、左右それぞれの足底についての離床期回数に関する診断合否判定条件を示している。右足底離床期回数は右足歩数と一致する。測定結果がこれと一致しない場合は、右足底について著しく不安定な離床があったと判断することができる。左足底に関しても同様である。
【０３２５】
図５５及び図５６には、左右それぞれの足底についての着床期回数に関する診断合否判定条件を示している。右足底着床期回数は右足歩数と一致する。測定結果がこれと一致しない場合は、右足底について著しく不安定な着床があったと判断することができる。左足底に関しても同様である。
【０３２６】
図５７及び図５８には、左右それぞれの足底についての内側離床回数に関する診断合否判定条件を示している。足底内側離床回数が０とならない場合には、離床が内側から行なわれているので、ロボット装置本体が外側へ流れていると考えられる。このような場合、ロボット装置が非常に危険な状態であると診断する。
【０３２７】
図５９及び図６０には、左右それぞれの足底についての離床期時間平均に関する診断合否判定条件を示している。離床にかかる時間の平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答が良くないと診断する。
【０３２８】
図６１及び図６２には、左右それぞれの足底についての着床期時間平均に関する診断合否判定条件を示している。着床にかかる時間の平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答が良くないと診断する。
【０３２９】
図６３及び図６４には、左右それぞれの足底についての面非接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、離床の過渡状態に特に着目した診断項目である。離床し始めてから完全に離床し終えるまでの時間平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答がよくないと診断する。
【０３３０】
図６５及び図６６には、左右それぞれの足底についての非面接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、着床の過渡状態に特に着目した診断項目である。着床し始めてから完全に着床し終えるまでの時間平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答がよくないと診断する。
【０３３１】
図６７及び図６８には、左右それぞれの足底についての着床失敗回数に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、左右それぞれの足の着床状況に注視した診断項目である。着床時にばたつくと着床失敗回数が増加する。当該回数が所定値を超える場合には、機構の著しいゆるみなどを判定することができる。
【０３３２】
図６９及び図７０には、左右それぞれの足底についての離床失敗回数に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、左右それぞれの足の離床状況に注視した診断項目である。離床しようとしてもなかなか足底が上がらないときに離床失敗回数が増加する。当該回数が所定値を超える場合には、関節の出力不足、応答不足、機構の著しいゆるみなどを判定することができる。
【０３３３】
図７１及び図７２には、左右それぞれの足底についての対角接地数に関する診断合否判定条件を示している。該当する足底の対角接地があった場合に数が増加し、所定値を超える場合には該当する足底が変形している可能性があると判定することができる。
【０３３４】
図７３及び図７４には、左右それぞれの脚についての単脚支持期不安定度数に関する診断合否判定条件を示している。該当する脚の立脚時にふらつくと度数が増加していく。度数が所定値を超える場合には、安定した歩行が困難であると診断することができる。
【０３３５】
図７５及び図７６には、左右それぞれの脚についての単脚支持期剥離度数に関する診断合否判定条件を示している。該当する脚の単脚支持期においてその足底が剥離するような状況を発見することができる。支持脚側の足底の剥離は、結果転倒しなかっただけで転倒と同義であるため、転倒と診断する。
【産業上の利用可能性】
【０３３６】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０３３７】
本発明の要旨は、必ずしも「ロボット」と称される製品には限定されない。すなわち、電気的若しくは磁気的な作用を用いて人間の動作に似せた運動を行なう機械装置であるならば、例えば玩具等のような他の産業分野に属する製品であっても、同様に本発明を適用することができる。
【０３３８】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０３３９】
【図１】図１は、本発明の実施に供される「人間形」又は「人間型」のロボット装置１００が直立している様子を前方から眺望した様子を示した図である。
【図２】図２は、本発明の実施に供される「人間形」又は「人間型」のロボット装置１００が直立している様子を後方から眺望した様子を示した図である。
【図３】図３は、ロボット装置１００が具備する関節自由度構成を模式的に示した図である。
【図４】図４は、ロボット装置１００の制御システム構成を模式的に示した図である。
【図５】図５は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとロール方向への影響を説明するための図である。
【図６】図６は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとピッチ方向への影響を説明するための図である。
【図７】図７は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとヨー軸方向への影響を説明するための図である。
【図８】図８は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとヨー軸方向への影響を説明するための図である。
【図９】図９は、ロボット装置の適応制御系におけるロール方向の静的運動特性を評価する方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、ロボット装置の適応制御系におけるピッチ方向の静的運動特性を評価する方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための手順を説明するための図である。
【図１２】図１２は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための一歩系のモーションの例を示した図である。
【図１３】図１３は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための一歩系のモーションの例を示した図である。
【図１４】図１４は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための一歩系のモーションについての例を示した図である。
【図１５】図１５は、足底面非接地状態遷移最小時間を説明するための図である。
【図１６】図１６は、足底対角接地数を説明するための図である。
【図１７】図１７は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための旋回動作の例を示した図である。
【図１８】図１８は、ロボット装置において、運動特性評価を行なうための概略的な処理手順を示したフローチャートである。
【図１９】図１９は、複数の可動脚を備えたロボット装置において、運動特性評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図２０】図２０は、左右対称に設計・製作されたロボット装置の静的な運動特性の評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図２１】図２１は、腰部４１に左右対称な両脚が連結して構成される脚式移動型のロボット装置についての静的な運動特性の評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図２２】図２２は、路面との接地点を持ち、ＺＭＰを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための概略的な処理手順を示したフローチャートである。
【図２３】図２３は、腰部４１と複数の可動脚を備え、ＺＭＰを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図２４】図２４は、診断システムによるロボット装置の運動評価の運用形態の一例を示した図である。
【図２５】図２５は、診断システムの基本的な発想を説明するための図である。
【図２６】図２６は、診断システムの基本的な発想を説明するための図である。
【図２７】図２７は、診断システムにおける、足底接地判定用のＧＵＩ主画面の構成例を示した図である。
【図２８】図２８は、足底接地判定用ＧＵＩの主画面の機能を説明するための図である。
【図２９】図２９は、評価詳細画面の構成例を示した図である。
【図３０】図３０は、評価詳細画面の構成を説明するための図である。
【図３１】図３１は、特徴点一覧表示画面の構成例を示した図である。
【図３２】図３２は、特徴点一覧表示画面の構成を説明するための図である。
【図３３】図３３は、着床グラフ画面の構成例を示した図である。
【図３４】図３４は、着床グラフ画面の構成を説明するための図である。
【図３５】図３５は、診断システムの利用形態の一例を示した図である。
【図３６】図３６は、診断システムの利用形態についての他の例を示した図である。
【図３７】図３７は、診断合否設定ファイルの例を示した図である。
【図３８】図３８は、診断フローを概略的に示した図である。
【図３９】図３９は、診断システムにおける診断処理の内容を説明するための図である。
【図４０】図４０は、診断システムによるロボット装置の診断処理全体の手順を示したフローチャートである。
【図４１】図４１は、歩数換算処理の手順を示したフローチャートである。
【図４２】図４２は、歩数換算処理の結果を示したグラフである。
【図４３】図４３は、接地状態統計処理の手順を示したフローチャートである。
【図４４】図４４は、歩容期処理の手順を示したフローチャートである。
【図４５】図４５は、歩容期判断処理の結果を示した図である。
【図４６】図４６は、診断処理の１つである歩容期進行を記録するための処理手順を示したフローチャートである。
【図４７】図４７は、歩容期進行記録データの例を示した図である。
【図４８】図４８は、特徴点データに基づいて行なわれる診断処理フローを概略的に示した図である。
【図４９】図４９は、計画歩数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５０】図５０は、右脚計画歩数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５１】図５１は、左脚計画歩数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５２】図５２は、両脚支持期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５３】図５３は、右足底離床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５４】図５４は、左足底離床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５５】図５５は、右足底着床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５６】図５６は、左足底着床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５７】図５７は、右足底内側離床回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５８】図５８は、左足底内側離床回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図５９】図５９は、右足底離床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６０】図６０は、左足底離床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６１】図６１は、右足底着床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６２】図６２は、左足底着床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６３】図６３は、右足底面非接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６４】図６４は、左足底面非接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６５】図６５は、右足底非面接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６６】図６６は、左足底非面接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６７】図６７は、右足底着床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６８】図６８は、左足底着床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図６９】図６９は、右足底離床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７０】図７０は、左足底離床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７１】図７１は、右足底対角接地数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７２】図７２は、左足底対角接地数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７３】図７３は、右単脚支持期不安定度数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７４】図７４は、左単脚支持期不安定度数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７５】図７５は、右単脚支持期剥離度数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７６】図７６は、左単脚支持期剥離度数に関する診断合否判定条件を示した図である。
【図７７】図７７は、診断歩行パターンのログファイル・フォーマット例を示した図である。
【符号の説明】
【０３４０】
１…首関節ヨー軸
２Ａ…第１の首関節ピッチ軸
２Ｂ…第２の首関節（頭）ピッチ軸
３…首関節ロール軸
４…肩関節ピッチ軸
５…肩関節ロール軸
６…上腕ヨー軸
７…肘関節ピッチ軸
８…手首関節ヨー軸
９…体幹ピッチ軸
１０…体幹ロール軸
１１…股関節ヨー軸
１２…股関節ピッチ軸
１３…股関節ロール軸
１４…膝関節ピッチ軸
１５…足首関節ピッチ軸
１６…足首関節ロール軸
３０…頭部ユニット，４０…体幹部ユニット，４１…腰部ユニット
５０…腕部ユニット，５１…上腕ユニット
５２…肘関節ユニット，５３…前腕ユニット
６０…脚部ユニット，６１…大腿部ユニット
６２…膝関節ユニット，６３…足首ユニット
８０…制御ユニット，８１…主制御部
８２…周辺回路
９１，９２…接地確認センサ
９３，９４…加速度センサ
９５…姿勢センサ
９６…加速度センサ
１００…脚式移動ロボット
【図１】
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【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004614692.tif 000017
【図１１】
0004614692.tif 000018
【図１２】
0004614692.tif 000019
【図１３】
0004614692.tif 000020
【図１４】
0004614692.tif 000021
【図１５】
0004614692.tif 000022
【図１６】
0004614692.tif 000023
【図１７】
0004614692.tif 000024
【図１８】
0004614692.tif 000025
【図１９】
0004614692.tif 000026
【図２０】
0004614692.tif 000027
【図２１】
0004614692.tif 000028
【図２２】
0004614692.tif 000029
【図２３】
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【図２４】
0004614692.tif 000031
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
0004614692.tif 000034
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0004614692.tif 000037
【図３１】
0004614692.tif 000038
【図３２】
0004614692.tif 000039
【図３３】
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【図３４】
0004614692.tif 000041
【図３５】
0004614692.tif 000042
【図３６】
0004614692.tif 000043
【図３７】
0004614692.tif 000044
【図３８】
0004614692.tif 000045
【図３９】
0004614692.tif 000046
【図４０】
0004614692.tif 000047
【図４１】
0004614692.tif 000048
【図４２】
0004614692.tif 000049
【図４３】
0004614692.tif 000050
【図４４】
0004614692.tif 000051
【図４５】
0004614692.tif 000052
【図４６】
0004614692.tif 000053
【図４７】
0004614692.tif 000054
【図４８】
0004614692.tif 000055
【図４９】
0004614692.tif 000056
【図５０】
0004614692.tif 000057
【図５１】
0004614692.tif 000058
【図５２】
0004614692.tif 000059
【図５３】
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【図５４】
0004614692.tif 000061
【図５５】
0004614692.tif 000062
【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
0004614692.tif 000078
【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
0004614692.tif 000081
【図７５】
0004614692.tif 000082
【図７６】
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【図７７】
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