(57)【要約】【課題】  歩行ロボットの開発費用及び製造単価を低め、非専門人もた易く開発に参与できる歩行ロボット及びその制御方法を提供する。【解決手段】  歩行ロボットは複数の脚を含む。各足裏には、歩行中に足裏と地面の接触状態を検出するための少なくとも一つのセンサが設けられる。歩行ロボットは複数の歩行周期からなる歩行パターンにしたがって歩行し、各歩行周期でセンサの検出結果によって現在の歩行周期の安定性を判定し、つぎの歩行周期を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ足裏を有する複数の脚と、
歩行中に前記各足裏が地面に接触するかを検出するため、各足裏に一つ以上装着されるセンサとを含み、
複数の歩行周期からなる歩行パターンによって歩行し、前記センサの検出結果を用いて現在の歩行周期が安定しているかを判断した後、現在の歩行周期からつぎの歩行周期に進むことを特徴とする歩行ロボット。
【請求項２】
前記歩行パターンは反射動的歩行パターンであることを特徴とする請求項１に記載の歩行ロボット。
【請求項３】
前記センサは各足裏に三つ以上装着され、それぞれの足裏が地面に接触するときに発生する地面反力により前記センサの状態が変化することを特徴とする請求項１に記載の歩行ロボット。
【請求項４】
前記センサは足裏に加わる地面反力の状態と足裏に地面反力が加わらない地面反力の状態を表す二つの値を発生することを特徴とする請求項３に記載の歩行ロボット。
【請求項５】
前記センサは、四つのセンサが互いに離隔して配置されて矩形を形成することを特徴とする請求項３に記載の歩行ロボット。
【請求項６】
前記それぞれの歩行周期が安定的に行われるとき、前記四つのセンサの状態変化の情報を予め記憶しておき、現在の歩行周期が実際に行われるときに発生するセンサの状態変化の情報を獲得し、前記予め記憶しておいた情報と前記獲得した情報を比較することにより、現在の歩行周期の安定性を判定することを特徴とする請求項５に記載の歩行ロボット。
【請求項７】
歩行中に地面と接触する足裏の接触部の位置を前記センサの状態変化情報により検出し、前記足裏の接触部の位置によって現在の姿勢を判定することを特徴とする請求項６に記載の歩行ロボット。
【請求項８】
前記センサは、地面と接触した足裏の状態と地面と接触していない足裏の状態をそれぞれ検出するタッチセンサであることを特徴とする請求項３に記載の歩行ロボット。
【請求項９】
前記センサは、前記足裏に加わる力が前もって設定された最大値以上である状態と前記前もって設定された最大値より低い状態を検出するため、前記足裏が地面と接触するとき前記足裏に加わる力を検出するフォースセンシングレジスタ（ＦＳＲ）であることを特徴とする請求項３に記載の歩行ロボット。
【請求項１０】
前記センサは、前記足裏に加わる力が前もって設定された最大値以上である状態と前記前もって設定された最大値より低い状態を検出するため、前記足裏が地面と接触するとき前記足裏に加わる力を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項３に記載の歩行ロボット。
【請求項１１】
前記複数の歩行周期は、
少なくとも一つの足を踏み出すため胴体の均衡を取る周期と、
前記足を踏み出す周期と、
前記踏み出した足を地面に着地させる周期とを含むことを特徴とする請求項１に記載の歩行ロボット。
【請求項１２】
複数の脚と、
面積を有する足裏を有し、それぞれ足関節を介して前記各脚に機械的に連結される複数の足と、
前記各脚の下部に形成された足裏の所定位置に装着され、歩行中に地面と接触することにより状態が変化する複数のセンサと、
複数の歩行周期からなる歩行パターンにしたがって歩行する間、前記歩行周期が安定的に行われるとき、予め獲得した前記センサの状態変化の情報を記憶する記憶部と、
前記センサの状態変化情報を獲得し、この獲得した情報と前記記憶された情報を比較して現在の歩行周期の安定性を判定し、前記足関節を制御して現在の歩行周期が安定性を有するようにする制御部とを含んでなることを特徴とする歩行ロボット。
【請求項１３】
前記歩行パターンは反射動的歩行パターンであることを特徴とする請求項１２に記載の歩行ロボット。
【請求項１４】
前記複数のセンサは、前記足裏に地面反力が加わる状態と前記足裏に地面反力が加わらない状態を表す二つの代表値をそれぞれ発生することを特徴とする請求項１２に記載の歩行ロボット。
【請求項１５】
前記制御部は、現在の歩行周期が確保されると、前記歩行パターンのつぎの歩行周期を反射的に行うため、前記足関節を制御することを特徴とする請求項１２に記載の歩行ロボット。
【請求項１６】
前記複数の歩行周期は、
少なくとも一つの足を踏み出すため胴体の均衡を取る周期と、
前記足を踏み出す周期と、
前記踏み出した足を地面に着地させる周期とを含むことを特徴とする請求項１２に記載の歩行ロボット。
【請求項１７】
複数の足裏の所定位置に装着され、外力により状態が変化するセンサを有し、複数の歩行周期からなる歩行パターンにしたがって歩行する歩行ロボットの制御方法において、
前記ロボットが歩行する間、前記複数の足裏が地面と接触するときに発生する前記センサの状態変化により現在の歩行周期と歩行の安定性を判定する段階と、
前記判定の結果に応じて前記歩行ロボットの姿勢を制御しつぎの歩行周期を行う段階とを含んでなることを特徴とする歩行ロボットの制御方法。
【請求項１８】
前記歩行パターンは反射動的歩行パターンであることを特徴とする請求項１７に記載の歩行ロボットの制御方法。
【請求項１９】
前記複数の歩行周期は、
少なくとも一つの足を踏み出すため胴体の均衡を取る周期と、
前記足を踏み出す周期と、
前記踏み出した足を地面に着地させる周期とを含むことを特徴とする請求項１７に記載の歩行ロボットの制御方法。
【請求項２０】
前記複数のセンサは、前記足裏に地面反力が加わる状態と前記足裏に地面反力が加わらない状態を表す二つの代表値をそれぞれ発生することを特徴とする請求項１７に記載の歩行ロボットの制御方法。
【請求項２１】
歩行を中断しようとする場合、前記歩行ロボットは前記複数の足裏が地面と完全接触状態に位置する基本直立姿勢に復帰することを特徴とする請求項１７に記載の歩行ロボットの制御方法。
【請求項２２】
前記胴体の均衡を取る周期は、前記踏み出した足が位置する側の反対側に胴体を傾けることを含むことを特徴とする請求項１９に記載の歩行ロボットの制御方法。
【請求項２３】
左右側足関節モータにより制御される左右足関節を介して連結される左右側脚と足及び足裏を有する歩行ロボットの制御システムにおいて、
前記歩行ロボットの足裏に装着されるセンサ部と、
前記センサ部から情報を受信し、この受信した情報に基づいて現在の移動状態と歩行ロボットの安定性を判定し、前記受信した情報に対応する制御信号を発生させる制御部と、
前記制御部から発生された制御信号に応じて前記左側足関節モータ及び右側足関節モータを作動させることにより、前記歩行ロボットの安定移動を獲得する関節駆動部とを含んでなることを特徴とする歩行ロボットの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動ロボットに係り、より詳しくは可動脚により歩行又はそのほかの歩行形態の作業を行う歩行ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、人間、猿などの２足直立歩行を行う動物の身体メカニズムと動作を模倣した歩行式移動ロボットに関する研究開発が進行されており、その実用化に対する期待も高くなっている。２足直立による歩行は、４足又は６足歩行に比べて不安定であるため、姿勢制御又は歩行制御が難しいが、平坦でない地面、障害物など、作業経路上に凹凸がある歩行面、階段及び梯子での昇降など、不連続的な歩行面に対応することができるので、柔軟な移動作業が実現できるという点で優れている。
【０００３】
このような２足歩行ロボットは、その機構学的解釈、動力学的解釈、及びシステム特性などを分析して安定的に制御しなければならないため、多足歩行より多い技術的難点を内包している。歩行ロボットにおける安定した歩行は倒れずに移動（歩行）することと定義することができる。特に、２足歩行ロボットの安定した姿勢制御はロボットの倒れを回避するのに非常に重要である。２足歩行ロボットが歩行中に倒れるのは実行中の作業が中断されることを意味し、倒れた状態で起きて作業を再開するためには、作業時間がその分だけ遅延するしかない。特に、２足歩行ロボットの歩行中の倒れにより、ロボットの本体はもちろん、ロボットと衝突する対象物にも致命的な損傷を与えることがあるため、状況によっては大変深刻な問題を来すことができる。したがって、歩行ロボットの設計及び開発において、安定した姿勢と歩行中の倒れの防止は最も重要な課題の一つである。
【０００４】
現在、２足歩行ロボットの歩行制御技術は、ＺＭＰ（ゼロ  モーメント  ポイント）理論を歩行の安定度判別の規範として用いている。ＺＭＰ理論とは、足裏の接地点と路面が形成するＺＭＰ安定領域内にピッチ軸モーメント及びロール軸モーメントが０となる点、つまりＺＭＰが存在するというものである。このＺＭＰ理論によると、歩行の全ての瞬間において、ＺＭＰが脚部と路面が形成する支持多角形の内側に存在し、ロボットが路面を押す方向の力が作用すると、ロボットが倒れなく安定した歩行ができる。
【０００５】
現在までは、ほぼ大部分の２足歩行ロボットの制御アルゴリズムがＺＭＰ理論を基にしているが、これは、ＺＭＰ理論及び数式がロボット全体に対する運動方程式を解くことに比べて相対的に非常に簡単であって、実時間演算が可能であるためである。しかし、ＺＭＰ理論を適用して２足歩行ロボットの動的歩行（慣性力を用いる動的歩行）を具現するためには、つぎのような犠牲が伴う。
【０００６】
２足歩行ロボットにＺＭＰ理論を適用するためには、足首部分に６軸ロードセル（6-axis  load  cell）などのような地面反力センサを使用し、胴体又は各質量中心点に加速度センサとジャイロセンサなどを使用するが、この地面反力センサが非常に高価であるため、２足歩行ロボットの開発費用及び製造単価が大きく上昇する。
【０００７】
ＺＭＰ方程式の解を求め、求められた解を適用して２足歩行ロボットの動的歩行を制御しなければならない。このため、高性能の演算装置（すなわち、コンピュータ）を使用しなければならない。また、ＺＭＰ理論を適用した２足歩行ロボットの動的歩行制御は正確な周期性を有しなければならない。このため、実時間運営体制（ＲＴＯＳ；リアルタイムOS）を使用しなければならない。高性能の演算装置と実時間運営体制はみんな高価のものであるため、開発費用及び製造単価の上昇を来し、特に実時間運営体制は２足歩行ロボットの動的歩行制御を具現することにおいて、時間に関連した多くの制約を発生させる。
【０００８】
さらに、ＺＭＰ理論を適用した２足歩行ロボットの制御のためには、正確なパラメータの設定とチューニングなど、多くの実験を実施してデータを蓄積する必要があり、このために設計と制御、動力学的解釈など、多くの分野の専門的な知識が要求される。また、必要に応じて、システム解釈ツール及び動力学解釈ツール、制御の安定性を検証するための検証用解釈ツールがさらに要求される。このような制約は一般人が２足歩行ロボットの開発に参与し得る機会を減少させ、結局２足歩行ロボットの技術発展速度を遅滞させる要因として作用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、歩行ロボットの開発費用及び製造単価を低め、非専門人も易く開発に参与できるようにする歩行ロボット及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記のような目的を達成するため、本発明は、それぞれ足裏を有する複数の脚と、歩行中に前記各足裏が地面に接触するかを検出するため、各足裏に一つ以上装着されるセンサとを含み、複数の歩行周期からなる歩行パターンによって歩行し、前記センサの検出結果を用いて現在の歩行周期が安定しているかを判断した後、現在の歩行周期からつぎの歩行周期に進む歩行ロボットを提供する。
【００１１】
また、本発明は、複数の脚と、面積を有する足裏を有し、それぞれ足関節を介して前記各脚に機械的に連結される複数の足と、前記各脚の下部に形成された足裏の所定位置に装着され、歩行中に地面と接触することにより状態が変化する複数のセンサと、複数の歩行周期からなる歩行パターンにしたがって歩行する間、前記歩行周期が安定的に行われるとき、予め獲得した前記センサの状態変化の情報を記憶する記憶部と、前記センサの状態変化情報を獲得し、この獲得した情報と前記記憶された情報を比較して現在の歩行周期の安定性を判定し、前記足関節を制御して現在の歩行周期が安定性を有させる制御部とを含んでなる歩行ロボットを提供する。
【００１２】
また、本発明は、複数の足裏の所定位置に装着され、外力により状態が変化するセンサを有し、複数の歩行周期からなる歩行パターンにしたがって歩行する歩行ロボットの制御方法において、前記ロボットが歩行する間、前記複数の足裏が地面と接触するときに発生する前記センサの状態変化により現在の歩行周期と歩行の安定性を判定する段階と、前記判定の結果に応じて前記歩行ロボットの姿勢を制御しつぎの歩行周期を行う段階とを含んでなる歩行ロボットの制御方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、左右側足関節モータにより制御される左右足関節を介して連結される左右側脚と足及び足裏を有する歩行ロボットの制御システムにおいて、前記歩行ロボットの足裏に装着されるセンサ部と、前記センサ部から情報を受信し、この受信した情報に基づいて現在の移動状態と歩行ロボットの安定性を判定し、前記受信した情報に対応する制御信号を発生させる制御部と、前記制御部から発生された制御信号に応じて前記左側足関節モータ及び右側足関節モータを作動させることにより、前記歩行ロボットの安定移動を獲得する関節駆動部とを含んでなる歩行ロボットの制御システムを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明による歩行ロボット及びその制御方法は、安価のタッチセンサ、ＦＳＲセンサ、圧力センサなどを足裏に取り付け、このセンサをデジタル方式で用いることによりつぎのような多様な効果を提供する。
【００１５】
安価のセンサをデジタル方式で運営するため、複雑なＺＭＰ演算が不要であって、制御アルゴリズムが単純で演算量が非常に少なく、デジタル方式の運営によりフィードバックゲインの設定が簡単である。このため、高性能演算装置でない一般のパーソナルコンピュータ又はマイクロコンピュータによっても制御アルゴリズムの容易なプログラミングが可能であるので、開発費用及び製品価格を低めることができる。
【００１６】
また、現在の歩行周期での安定性を確保した状態でつぎの歩行周期を進行させるので、歩行パターンの全体が安定して、多様な歩行周期を有する安定した歩行パターンを作り易い。また、各歩行周期の連結動作に不要なモーションがないため、高速歩行が可能である。本発明による歩行パターンに速度に従属するモーションがないため、速度（時間）に同期する制御が不要であるので、実時間運営体系が不要である。したがって、本発明による歩行ロボット及びその制御方法は、歩行ロボットの開発費用及び製造単価を低め、高価の開発装備が不要であるので、非専門人も易く開発に参与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による歩行ロボット及びその制御方法の実施例を図１ないし図５Ｂに基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明による歩行ロボットの足裏に設けられるセンサの配置構造及びその作用を示す。図１（Ａ）に示すように、本発明による歩行ロボットが歩行するとき、足裏１０２が地面と接触しているかを検出するため、足裏１０２の前部と後部にそれぞれ二つずつ、総四つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄが取り付けられ、各センサ１０４ａ〜１０４ｄの配列が矩形をなす。このようなセンサ１０４ａ〜１０４ｄの配列により、足裏１０２と地面の接触だけでなく、足裏１０２のどの部分（前部、後部、左部、右部）が地面と接触しているかも検出することができる。これにより、歩行ロボットの現在歩行状態と安定性を判定することができる。すなわち、本発明による歩行ロボットの足裏に設けられるセンサ１０４ａ〜１０４ｄは、歩行中に足裏１０２に加わる地面反力が検出されるか又は検出されないかをデジタル方式で検出して歩行状態及び安定性などを判定する。
【００１９】
本発明によるセンサ１０４ａ〜１０４ｄとしては、タッチセンサ、フォースセンシングレジスタ（ＦＳＲ）センサ、圧力センサなどを使用し得る。このセンサ１０４ａ〜１０４ｄはそれぞれ歩行ロボットの足裏１０２の地面に接触した場合と接触していない場合に対応して状態が変化してそれぞれの場合を代表する少なくとも２種の相違した出力信号を発生させる（オン／オフ）。タッチセンサは最も簡単で低廉なセンサであって、歩行ロボットの歩行中に足裏１０２が地面と接触すると、地面と接触したタッチセンサはターンオンされ、足裏１０２が地面から離れると、タッチセンサはターンオフされる。もし、歩行ロボットの足裏１０２が地面に接触したかを判定し、ひいては歩行ロボットが地面を踏むとき、足裏１０２に加わる地面反力の強度も考慮しようとすると、ＦＳＲセンサ又は圧力センサを用いる。センサに代わって、本発明による歩行ロボットの足裏１０２の一部又は全部が地面と接触したかを検出し得るものであればどんな装置を用いてもかまわない。
【００２０】
本発明による歩行ロボットの足裏１０２に設けられるセンサ１０４ａ〜１０４ｄの各状態変化（オン／オフ）は本発明による歩行ロボットの歩行状態と安定性を判定する根拠となる。したがって、センサの数が増加するほど組合せの数も増加して制御ロジックが複雑になるため、図１（Ａ）に示すように、片足裏に四つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄ、あるいは場合によっては三つのセンサだけで十分である。三つのセンサの３点が接地すると一平面をなすので、三つのみを使用することもできるが、より正確な歩行ロボットの安定性判別のため、四つのセンサを使用する例を説明する。四つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄを使用する場合、総１６（＝２４）の組合せが発生するが、実際に歩行制御に必要な組合せは図１（Ｂ）に示す
【００２１】
【数１】
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の組合せのみで十分であり、両足ＬＦ、ＲＦを合わせても総３６の組合せに過ぎない。この３６の組合せは状態の判別が非常に容易であるだけでなく、状態が無限大に存在するほかのセンサシステム（例えば、６軸ロードセル）に比べて相対的に非常に簡単に処理することができる。例えば、Ｃ言語のSwitch文とcase文のみでそれぞれの状態に対するモーション制御及び安定性制御を容易に具現することができる。図１（Ｂ）に示す六つの組合せと、この組合せに対応するセンサ１０４ａ〜１０４ｄのオン／オフ状態と、それによる歩行ロボットの歩行状態は次の表１の通りである。
【００２２】
【表１】
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表１に示すようなセンサ１０４ａ〜１０４ｄのオン／オフ状態に対応するロボットの歩行状態情報を参照し、実際歩行の際、歩行ロボットの歩行安定性を判断して姿勢を制御し、次いで歩行段階を行う。表１において、ＦＳＲセンサ又は圧力センサを使用する場合は、各センサの検出値を前もって決めた基準値と比較し、その大小関係によってオンとオフの２状態を代表するように設定することが好ましい。
【００２３】
図２は図１の歩行ロボットの制御系統の一部を示すブロック図である。同図に示すように本発明による歩行ロボットの制御部２０２は足裏１０２に設けられるセンサ部２０４から現在の歩行状態及び安定性を判断するための情報を受信し、受信された情報に対応する制御信号を発生して関節駆動部２０６に提供する。関節駆動部２０６は制御部２０２から受信した制御信号に応じて左側足関節モータ２０８、右側足関節モータ２１０、そのほかの関節モータ２１２などを駆動して安定的な歩行を具現する。このような本発明による実施例による制御部２０２により制御される歩行方法を図３に基づいて説明する。
【００２４】
図３は本発明のほかの実施例による歩行ロボットの制御方法を示すフローチャートである。同図に示すように、センサ部２０４の状態を検出し（段階３０２）、現在の歩行状態を判断する（段階３０４）。つぎの歩行段階を進めるためには、現在の歩行状態がつぎの歩行段階を進めるのに必要な少なくとも最小の安定性を備えなければならない。したがって、現在の歩行状態が安定的であるかを判断しなければならない（段階３０６）。もし、現在の歩行状態が安定的でないと、姿勢補正により安定性を確保する（段階３０８）。一方、現在の歩行状態が十分に安定的であり、歩行し続けようとする場合（段階３１０）、つぎの歩行段階３１２を進め、センサ部２０４の状態検出過程３０２に繰り返し進む。歩行を中断しようとする場合は基本姿勢に復帰する（段階３１４）。この基本姿勢は本発明による歩行ロボットの両足が地面に完全に着地して全てのセンサがターンオンされた状態である。
【００２５】
図１の実施例による歩行ロボットは複数の歩行周期からなる前もって決められた歩行パターンにしたがって歩行し、それぞれの歩行周期でつぎの歩行周期を進めるための最小の安定性のみでも確保すると反射的につぎの歩行周期を進める反射動的歩行（Reflective  Dynamic  Locomotion）を行う。図１に示すセンサ１０４ａから０４ｄはこのようなそれぞれの歩行周期での歩行状態及び安定性を判断し、つぎの歩行周期を進めるかを決定するに使用される。図１の実施例による歩行ロボットは予め定義された複数の歩行周期からなる歩行パターンにしたがって歩行する。これを図４に基づいて説明する。
【００２６】
図４（Ａ）〜図４（Ｉ）は図１の歩行ロボットの歩行パターンをなすそれぞれの歩行周期と、各歩行周期でのセンサ１０４ａ〜１０４ｄの状態変化を示す。図４（Ａ）〜図４（Ｉ）において、歩行ロボットに表示したＢとＬはそれぞれ歩行ロボットの後方と左側から見た姿を指示し、ＬＦとＲＦはそれぞれ左側足と右側足を指示し、それぞれの足に表示した円はセンサを示す。図４（Ａ）〜図４（Ｉ）において、一つ以上のセンサ（図１の１０４ａから０４ｄ）が地面に完全に接触してターンオンされる場合は該当センサを黒色で表示し、地面から完全に離れてターンオフされる場合は白色で表示し、ターンオン状態とターンオフ状態のいずれでもよい場合は、図４（Ａ）〜図４（Ｉ）に示すように、ハッチングで表示した。図４に示す本発明による歩行ロボットの歩行パターンはつぎのようである。
【００２７】
（図４（Ａ）：基本姿勢）
図４（Ａ）は図１の実施例による歩行ロボットの基本姿勢であって、両足ＬＦ、ＲＦが共に地面に安定的に着地して両足ＬＦ、ＲＦの八つのセンサがみんなターンオンされている。
【００２８】
（図４（Ｂ）：左側への傾け制御）
図４（Ａ）のような基本姿勢から前進歩行を行うためには右側足ＲＦを踏み出さなければならないが（左側足であり得る）、右側足ＲＦが地面から離れたとき、歩行ロボットが均衡を失わないようにするため、図４（Ｂ）のように胴体を左側に少し傾ける。この際、左側足ＬＦは地面に完全に着地しているので、左側足ＬＦの四つのセンサ（つまり、１０４ａ〜１０４ｄ）はみんなターンオンされ、右側足ＲＦは外側部が少し上げられるので、右側足ＲＦの外側部の二つのセンサ（つまり、１０４ｂ及び１０４ｄ）はターンオフされる。
【００２９】
（図４（Ｃ）：右側足ＲＦの前方への進行）
前進歩行のため、右側足ＲＦを上げて前方に踏み出す。この際、左側足ＬＦは地面に接触している状態であり、踏み出した右側足ＲＦは地面から完全に離れた状態であるので、右側足ＲＦの四つのセンサはみんなターンオフされる。
【００３０】
（図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）：右側足ＲＦの着地及び左側足ＬＦの予備動作）
前方に踏み出した右側足ＲＦが地面に着地するとき、まず右側足ＲＦの後方の二つのセンサが地面に接触してターンオンされる。右側足ＲＦが地面に完全に着地すると（四つのセンサがみんなターンオン）、連続的な歩行のため、すぐ左側足ＬＦを踏み出さなければならない。このため、図４（Ｅ）のように左側足ＬＦの後部を少し上げてもよい。
【００３１】
（図４（Ｆ）：右側への傾け制御）
図４（Ｂ）の左側への傾け制御と同様に、左側足ＬＦを前方に踏み出すためには、胴体の均衡を失わないため、胴体を右側に少し傾ける。この際、図４（Ｅ）の歩行周期で左側足ＬＦの後部が少し上げられている状態であるので、結局右側への傾け制御により左側足ＬＦの前部内側の一つのセンサのみが地面に接触して一時的にターンオン状態を維持し（過渡状態）、左側足ＬＦを完全に上げると、左側足ＬＦの四つのセンサがみんなターンオフされる。
【００３２】
（図４（Ｇ）：左側足ＬＦの前方への進行）
図４（Ｆ）の右側への傾け制御につづいて左側足ＬＦを上げて前方に踏み出す。この際、右側足ＲＦは地面に安定的に着地している状態であるので、右側足ＲＦの四つのセンサはみんなターンオンされている。これとは異なり、左側足ＬＦは地面から離れて空中に上げられている状態であるので、左側足ＬＦの四つのセンサはみんなターンオフされる。
【００３３】
（図４（Ｈ）〜図４（Ｉ）：左側足ＬＦの着地及び右側足ＲＦの予備動作）
前方に踏み出した左側足ＬＦが地面に着地するとき、まず左側足ＬＦの後部の二つのセンサが地面に接触してターンオンされる。左側足ＬＦが地面に完全に着地すると（四つのセンサがみんなターンオン）連続的な歩行のため、すぐ右側足ＲＦを踏み出さなければならない。このため、図４（Ｉ）のように、右側足ＲＦの後部を少し上げてもよい。
【００３４】
このような一連の歩行周期が制御部２０２により連続して反射的に実施されるので、本発明による歩行ロボットの反射動的歩行が具現される。図５Ａ及び図５Ｂは本発明による歩行パターンを具現するための制御方法を示すフローチャートであって、図４に示す歩行パターンに対応する。まず、図５Ａに示すように、基本姿勢を取るため、両足ＬＦ、ＲＦに設けられた八つのセンサがみんなターンオンされたかを検出し（段階５０２）、八つのセンサのなかでいずれか一つでもターンオンされていないと、安定した基本姿勢でないので、八つのセンサがみんなターンオンされる基本姿勢を取るように左側足関節及び右側足関節を制御する（段階５０４）。
【００３５】
両足の八つのセンサがみんなターンオンされる基本姿勢が確保されると、前進歩行のために右側足ＲＦを踏み出すに先立ち、胴体を左側に少し傾ける（段階５０６）。この際、右側足ＲＦの外側部が地面から離れなければならないので、右側足ＲＦの外側の二つのセンサがターンオフされるかを確認する（段階５０８）。右側足ＲＦの外側の二つのセンサ（つまり、１０４ｂ及び１０４ｄ）がターンオフされないと、右側足ＲＦの外側の二つのセンサが地面から離れてターンオフされるように胴体の左右傾きを制御する（段階５１０）。傾いた姿勢が確保されると、前進のために右側足ＲＦを上げて前方に踏み出す（段階５１２）。この際、左側足ＬＦは地面に接触している状態であり、前方に踏み出した右側足ＲＦは地面から完全に離れた状態であるので、右側足ＲＦの四つのセンサはみんなターンオフされる。前方に踏み出した右側足ＲＦが地面に着地するとき、まず右側足ＲＦの後部の二つのセンサ（つまり、１０４ｃ及び１０４ｄ）が地面に接触してターンオンされるかを確認する（段階５１４）。右側足ＲＦの後部の二つのセンサがターンオンされないと、右側足ＲＦの後部が地面に接触して後部の二つのセンサがターンオンされるように関節を制御する（段階５１６）。右側足ＲＦが地面に完全に着地すると（四つのセンサがみんなターンオン）、連続的な歩行のため、すぐ左側足ＬＦを踏み出さなければならない。このため、左側足ＬＦの後部を少し上げて中心を右側に移動させることにより、安定性を確保する（段階５１８）。左側足ＬＦの制御による中心移動がなされると、右側足ＲＦが地面に完全に着地して右側足ＲＦの四つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄがみんなターンオンされるかを確認する（段階５２０）。右側足ＲＦの四つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄがみんなターンオンされないと、右側足ＲＦが地面に完全に着地して四つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄがみんなターンオンされるように関節を制御する（段階５２２）。
【００３６】
以上のような右側足ＲＦの前進歩行につづいて左側足ＬＦを前進させることにより、連続的な前進歩行が具現される。したがって、左側足ＬＦを前方に踏み出すため、胴体の均衡を失わないように胴体を右側に少し傾ける（段階５２４）。この傾きの制御により左側足ＬＦの前部内側の一つのセンサ（つまり１０４ｂ）がターンオンされるかを確認する（段階５２６）。左側足ＬＦの前部内側の一つのセンサがターンオンされないと、左側足ＬＦの前部内側が地面に接触して一つのセンサ（つまり１０４ｂ）がターンオンされるように関節を制御する（段階５２８）。次いで、左側足ＬＦを上げて前方に踏み出す（段階５３０）。この際、左側足ＬＦは地面から離れて空中に上げられている状態であるので、左側足ＬＦの四つのセンサがみんなターンオフされる。前方に踏み出した左側足ＬＦが地面に着地するとき、左側足ＬＦの後部が先に地面に接触するので、左側足ＬＦの後部の二つのセンサ（つまり、１０４ｃ及び１０４ｄ）が先にターンオンされるかを確認する（段階５３２）。左側足ＬＦの後部の二つのセンサがターンオンされないと、左側足ＬＦの後部が地面に接触して二つのセンサがターンオンされるように関節を制御する（段階５３４）。左側足ＬＦが地面に完全に着地すると（四つのセンサがみんなターンオン）、連続的な歩行を具現するため、すぐ右側足ＲＦを前方に踏み出さなければならないが、安定的な姿勢を確保するため、右側足ＲＦの後部を少し上げて中心を移動させる（段階５３６）。左側足ＬＦが完全に着地して左側足ＬＦの四つのセンサがみんなターンオンされるかを確認し（段階５３８）、左側足ＬＦの四つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄがみんなターンオンされないと、左側足ＬＦが地面に完全に着地して四つのセンサがみんなターンオンされるように関節を制御する（段階５４０）。
【００３７】
これにより、右側足ＲＦと左側足ＬＦの連続的な前進歩行がなされるが、続けて歩行しようとする場合は（段階５４２）、再び左側への傾け過程（段階５０６）から繰り返すことにより、連続した反射動的歩行を具現することができる。歩行を中断しようとする場合は、両足ＬＦ、ＲＦの八つのセンサ１０４ａ〜１０４ｄがみんなターンオンされる基本姿勢に復帰する（段階５４４）。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例による歩行ロボットの足裏に設けられるセンサの配置構造とその作用を示す図である。
【図２】図１の歩行ロボットの制御系統の一部を示すブロック図である。
【図３】本発明のほかの実施例による歩行ロボットの制御方法を示すフローチャートである。
【図４】図１の歩行ロボットの歩行パターンをなすそれぞれの歩行周期と、各歩行周期でのセンサの状態変化を示す図である。
【図５Ａ】図１の歩行ロボットの歩行パターンを具現するための制御方法を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図１の歩行ロボットの歩行パターンを具現するための制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０２  足裏
１０４ａ〜１０４ｄ  センサ
２０２  制御部
２０４  センサ部
２０６  関節駆動部
２０８  左側足関節モータ
２１０  右側足関節モータ
２１２  そのほかの関節モータ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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