(57)【要約】【課題】バッテリ切れが発生する前に、歩行型ロボットを転倒し難い安定姿勢に確実に移行させて動作停止させることができる歩行型ロボット制御装置を提供する。【解決手段】バッテリ残量検出部１０１は、歩行型ロボットに搭載されたバッテリの残量を検出する。休止移行判定部１０２は、バッテリ残量検出部１０１の検出結果を用いて、バッテリの残量が休止基準残量に達したか否かを判定する。姿勢記憶部１０３は、動作休止時における歩行型ロボットの安定姿勢を、休止姿勢情報として記憶する。ロボット制御部１０４は、バッテリの残量が休止基準残量に達したときに、姿勢記憶部１０３から読み出した休止姿勢情報に応じてモータ駆動部１２０を制御することにより、歩行型ロボットに安定姿勢を取らせる。【選択図】図１
2005066741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行型ロボットに搭載されたバッテリの残量を検出するバッテリ残量検出部と、
該バッテリ残量検出部の検出結果を用いて、前記バッテリの残量が休止基準残量に達したか否かを判定する休止移行判定部と、
動作休止時における前記歩行型ロボットの安定姿勢を、休止姿勢情報として記憶する姿勢記憶部と、
前記バッテリの残量が前記休止基準残量に達したと前記休止移行判定部に判定されたときに、前記姿勢記憶部から読み出された前記休止姿勢情報に基づいてモータ駆動部を制御することにより、前記歩行型ロボットに前記安定姿勢を取らせるロボット制御部と、
を備えることを特徴とする歩行型ロボット制御装置。
【請求項２】
前記休止基準残量が、前記歩行型ロボットのモータ駆動ができる限界の残量と、前記歩行型ロボットがその時点における姿勢から前記安定姿勢に移行するために消費される予想残量との和以上の量であることを特徴とする請求項１に記載の歩行型ロボット制御装置。
【請求項３】
前記姿勢記憶部は複数種類の前記休止姿勢情報を記憶し、且つ、前記ロボット制御部は前記バッテリの残量が前記休止基準残量に達したときの前記歩行型ロボットの動作または姿勢に応じて前記休止姿勢情報のいずれかを選択することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の歩行型ロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行型ロボットの動作を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロボットとしては、工場における製造作業の自動化や無人化を目的とした産業用ロボットが主流であった。このようなロボットは、移動のための機構を有さないものが多かった。
【０００３】
これに対して、近年は、動物の形体・動作等を模倣したペットロボットや、製造作業以外の分野で人間の作業を代行する作業用ロボット（例えば、警備用ロボットや、案内用ロボット）が登場している。これらのロボットは、移動のための機構を備えているのが一般的である。
【０００４】
ロボットの移動機構のタイプとしては、車輪を駆動して移動する車輪駆動型、四足で歩行する四足歩行型、二足で歩行する二足歩行型などがある。車輪駆動型移動機構は、例えば、動物や人間を模倣していないロボットで採用される。四足歩行型移動機構は、例えば、動物の形体・動作等を高度に模倣したペットロボットで採用される。また、二足歩行型移動機構は、例えば、人間の形体・動作等を高度に模倣したロボットで採用される。二足歩行型移動を実現する技術としては、例えば、下記特許文献１に開示された技術が知られている。
【０００５】
図７は、二足歩行型ロボットの移動機構を示す概念図である。図７に示した二足歩行型ロボット７００は、関節部７０１〜７１４と、足部７１５，７１６とを備えている。関節部７０１〜７１４は、それぞれ、モータによって駆動される。これらの関節部７０１〜７１４の駆動を適当に制御することにより、二足歩行型ロボット７００は、任意の姿勢を取ったり、移動したりすることができる。
【０００６】
移動機構を備えたロボットは、内部にバッテリを搭載するのが一般的である。外部のバッテリに接続したのでは、移動できる範囲が極端に限定されるからである。このため、バッテリの残量が非常に少なくなると（すなわち‘バッテリ切れ’が発生すると）、バッテリ電圧が低下して、関節部７０１〜７１４（図７参照）のモータ駆動ができなくなってしまう。
【０００７】
二足歩行型ロボットは、人間等の形体や動作を高度に模倣することが可能である反面、移動時や直立時の安定性が低く、転倒しやすいという欠点がある。例えば、直立姿勢を取っているような場合には、停止時であっても、非常に安定性が悪い。このため、上述のバッテリ切れが発生したとき、二足歩行型ロボットは、そのまま転倒してしまったり、転倒しやすい姿勢のまま動作停止してしまうことがある。二足歩行型ロボットの転倒は、そのロボット自体の損傷や周辺物の破損だけでなく、周囲の人間の安全に重大な影響を与えることになる。
【特許文献１】特開平５−３１８３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、バッテリ切れの発生にともなう歩行型ロボットの転倒を防止する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る歩行型ロボット制御装置は、歩行型ロボットに搭載されたバッテリの残量を検出するバッテリ残量検出部と、該バッテリ残量検出部の検出結果を用いてバッテリの残量が休止基準残量に達したか否かを判定する休止移行判定部と、動作休止時における歩行型ロボットの安定姿勢を休止姿勢情報として記憶する姿勢記憶部と、バッテリの残量が休止基準残量に達したと休止移行判定部に判定されたときに姿勢記憶部から読み出された休止姿勢情報に基づいてモータ駆動部を制御することにより歩行型ロボットに安定姿勢を取らせるロボット制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る歩行型ロボット制御装置によれば、バッテリ残量が休止基準残量に達したときに歩行型ロボットに安定姿勢を取らせることができ、したがって、バッテリ切れが発生して歩行型ロボットが転倒することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１２】
第１の実施形態
まず、本発明の第１実施形態について、二足歩行型ロボットの制御に適用される場合を例に採り、図１〜図４を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る二足歩行型ロボット制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００１４】
図１に示したように、本実施形態の二足歩行型ロボット制御装置１００は、バッテリ残量検出部１０１と、休止移行判定部１０２と、姿勢記憶部１０３と、ロボット制御部１０４とを備えている。
【００１５】
バッテリ残量検出部１０１は、バッテリ１１０の蓄電量（残量）を検出する。残量を検出するためには、例えば、バッテリ１１０の出力電圧を検出すればよい。但し、本実施形態は、残量検出方法を限定するものではない。
【００１６】
休止移行判定部１０２は、バッテリ残量検出部１０１によって検出されたバッテリ残量を、予め定められた基準残量（すなわち休止基準残量）と比較する。そして、バッテリ残量の検出値が休止基準残量以下であった場合に、その旨を示す信号をロボット制御部１０４に出力する。休止基準残量の詳細は、図２を用いて後述される。
【００１７】
姿勢記憶部１０３は、二足歩行型ロボット（図示せず）の各種姿勢を示す情報（姿勢情報）を記憶する。ここで、本実施形態の姿勢記憶部１０３は、動作休止時における二足歩行型ロボットの姿勢（すなわち休止姿勢）を、休止姿勢情報として記憶する。休止姿勢としては、安定姿勢、すなわち二足歩行型ロボットが動作を休止したときに転倒する可能性が極力低い姿勢が選択される。例えば、二足歩行型ロボットの両膝部および両手部を床面に接触させた状態（後述の図３（Ｃ）参照）を、休止姿勢として採用することが可能である。
【００１８】
ロボット制御部１０４は、姿勢記憶部１０３から姿勢情報を読み出し、その時点での姿勢から姿勢情報が示す姿勢へ移行するための動作パターンを決定する（後述の図３参照）。そして、ロボット制御部１０４は、この動作パターンに基づいて、モータ駆動部１２０，１２０，・・・を制御する。これにより、モータ１３０，１３０，・・・によって関節部（図７参照）が駆動され、二足歩行型ロボットの姿勢が変化する。ロボット制御部１０４は、姿勢センサ１４０からの入力信号によって二足歩行型ロボットの姿勢の変化を随時検出することができ、これによって高精度の動作制御が実現される。後述のように、ロボット制御部１０４は、バッテリ残量が休止基準残量以下のときには、姿勢記憶部１０３から休止姿勢情報を読み出して、二足歩行型ロボットを休止姿勢に移行させる。
【００１９】
図２は、バッテリ１１０の休止基準残量を説明するための概念図である。
【００２０】
図２において、Ａは、各モータ１３０，１３０，・・・を駆動させるために必要とされる最低蓄電量（最低残量）を示している。すなわち、バッテリ１１０の残量がＡよりも少ないときは、各モータ１３０，１３０，・・・を正常に駆動することはできない。二足歩行型ロボットの動作中にバッテリ残量がＡよりも少なくなった場合、その二足歩行型ロボットは転倒する可能性が高い。
【００２１】
また、図２のＢは、他の姿勢から休止姿勢へ移行するために必要な蓄電量を示している。すなわち、二足歩行型ロボットを休止姿勢に移行させる際には、Ｂに相当する電力が消費される。
【００２２】
図２のＣは、本実施形態における休止基準残量を示している。図２に示したように、休止基準残量Ｃは、蓄電量Ａと蓄電量Ｂとの和以上である。すなわち、休止基準残量Ｃは、他の姿勢から休止姿勢への移行を確実に完了するために必要なバッテリ残量である。バッテリ１１０の残量が休止基準残量Ｃであるとき、二足歩行型ロボットが休止姿勢になる前にバッテリ切れが発生するおそれはない。
【００２３】
図３は、ある姿勢から休止姿勢に移行するための動作パターンの一例を説明するための概念図である。上述のように、ロボット制御部１０４は、姿勢記憶部１０３から読み出された姿勢情報に応じて、このような動作パターンを決定する。図３は、直立姿勢から休止姿勢に移行するための動作パターンの一例を示している。
【００２４】
図３（Ａ）は、直立姿勢すなわち姿勢移行前の状態である。この姿勢から休止姿勢に移行するとき、まず、二足歩行型ロボットは、腰部３０１を前方に曲げるとともに、両腕部３０２を前方に出す（図３（Ｂ）参照）。そして、二足歩行型ロボットは、両腕部３０２および両膝部３０３を床面に接触させる（図３（Ｃ）参照）。これにより、二足歩行型ロボットは、転倒しにくい、安全な休止姿勢を取ることができる。
【００２５】
休止姿勢は、図３に示したような姿勢に限定されない。但し、転倒しにくい休止姿勢とするためには、少なくとも、二足のみで立っている状態では無いこと、すなわち、両足部以外の部位が床面に接していることが必要である。
【００２６】
図４は、本実施形態に係るロボット制御装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２７】
ロボット制御装置１００の電源がオンされると、バッテリ残量検出部１０１が、バッテリ１１０の残量の検出を開始する。そして、休止移行判定部１０２が、バッテリ残量の検出値を、休止基準残量と随時比較する（ステップＳ４０１）。バッテリ残量の検出値が休止基準残量よりも大きいとき、ロボット制御部１０４は、通常の動作制御・姿勢制御を行う（上述）。
【００２８】
一方、バッテリ残量の検出値が休止基準残量以下になると、休止移行判定部１０２は、その旨を示す信号を、ロボット制御部１０４に出力する（ステップＳ４０２）。
【００２９】
ロボット制御部１０４は、この信号を入力すると、休止姿勢に移行するための制御を実行する（ステップＳ４０３）。すなわち、ロボット制御部１０４は、姿勢記憶部１０３から姿勢情報を読み出し、その時点での姿勢から休止姿勢へ移行するための動作パターンを決定する（図３参照）。そして、ロボット制御部１０４は、姿勢センサ１４０からの入力信号を参照しつつモータ駆動部１２０，１２０，・・・を制御することにより、この動作パターンを実行する。これにより、二足歩行型ロボットは、休止姿勢に移行する。
【００３０】
休止姿勢への移行が終了すると、ロボット制御部１０４は、モータ１３０，１３０，・・・を休止姿勢で保持させ、その後は新たな動作は行わない（ステップＳ４０４）。よって、この状態からバッテリ残量がＡ以下となりモータが駆動できなくなっても（休止姿勢を保持できなくなっても）、安全に停止できる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、二足歩行型ロボットの姿勢を、バッテリ切れが発生する前に、予め姿勢記憶部１０３に記憶されている休止姿勢に移行させることができる。これにより、バッテリ切れの発生にともなう二足歩行型ロボットの転倒を防止することができる。したがって、本実施形態によれば、バッテリ切れに起因する二足歩行型ロボットの転倒によって、ロボットや周辺物が破損したり、周辺の人間の安全が損なわれたりするおそれがない。
【００３２】
加えて、本実施形態によれば、他の姿勢から休止姿勢への移行を確実に完了するために必要なバッテリ残量が残っている状態で、二足歩行型ロボットを休止姿勢に移行させることができる。したがって、二足歩行型ロボットが休止姿勢になる前にバッテリ切れが発生するおそれはなく、このため、安全且つ確実に休止姿勢に移行することができる。
【００３３】
第２の実施形態
次に、本発明の第２実施形態について、二足歩行型ロボットの制御に適用される場合を例に採り、図５および図６を用いて説明する。
【００３４】
本実施形態に係る二足歩行型ロボット制御装置の全体構成は、第１実施形態に係る装置の全体構成（図１参照）と同様である。
【００３５】
本実施形態は、姿勢記憶部１０３が複数種類の休止姿勢情報を記憶する点と、ロボット制御部１０４が休止状態移行直前の二足歩行型ロボットの動作または姿勢に応じていずれかの休止姿勢情報を選択する点とで、第１実施形態と相違する。
【００３６】
図５は、本実施形態における休止姿勢の例を示す概念図である。
【００３７】
例えば二足歩行型ロボットが階段を昇っているときは、腰部５０１を前方に曲げるとともに両膝部５０２を大きく曲げ、さらに、両腕部５０３を上段の床面に接触させる（図５（Ｂ）参照）。これにより、二足歩行型ロボットは、少ない動作で、安定した休止状態に移行することができる。
【００３８】
また、例えば二足歩行型ロボットが下り坂を下っているときは（図５（Ｃ）参照）、後方に倒れ込んだ姿勢をとる（図５（Ｄ）参照）。この場合も、二足歩行型ロボットは、少ない動作で、安定した休止状態に移行することができる。
【００３９】
図６は、本実施形態に係るロボット制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４０】
第１実施形態と同様、ロボット制御装置の電源がオンされると、バッテリ残量検出部１０１（図１参照、以下同じ）が、バッテリ１１０の残量の検出を開始する。そして、休止移行判定部１０２が、バッテリ残量の検出値を、休止基準残量と随時比較する（ステップＳ６０１）。バッテリ残量の検出値が休止基準残量よりも大きいとき、ロボット制御部１０４は、通常の動作制御・姿勢制御を行う（上述）。
【００４１】
一方、バッテリ残量の検出値が休止基準残量以下になると、休止移行判定部１０２は、その旨を示す信号を、ロボット制御部１０４に出力する（ステップＳ６０２）。
【００４２】
ロボット制御部１０４は、この信号を入力すると、その時点での二足歩行型ロボットの動作・姿勢をチェックする。
【００４３】
二足歩行型ロボットが階段を昇っている最中であると判断されたとき（ステップＳ６０３）、ロボット制御部１０４は、階段上昇時の休止姿勢情報（図５（Ｂ）参照）を姿勢記憶部１０３から読み出して、休止姿勢へ移行するための動作パターンを決定する。そして、ロボット制御部１０４は、姿勢センサ１４０からの入力信号を参照しつつモータ駆動部１２０，１２０，・・・を制御することにより、この動作パターンを実行する（ステップＳ６０４）。これにより、二足歩行型ロボットは、休止姿勢に移行する。休止姿勢への移行が終了すると、ロボット制御部１０４は、モータ１３０，１３０，・・・を休止状態で保持させ、その後は新たな動作は行わない（ステップＳ６０５）。
【００４４】
また、二足歩行型ロボットが下り坂を降りている最中であると判断されたとき（ステップＳ６０６）、ロボット制御部１０４は、下り坂下降時の休止姿勢情報（図５（Ｄ）参照）を姿勢記憶部１０３から読み出して、休止姿勢へ移行するための動作パターンを決定する。そして、ロボット制御部１０４は、上述と同様の制御により、この動作パターンを実行する（ステップＳ６０７）。その後、ロボット制御部１０４は、モータ１３０，１３０，・・・を休止状態で保持させ、その後は荒なた動作は行わない（ステップＳ６０８）。
【００４５】
一方、二足歩行型ロボットが階段上昇中でも下り坂下降中でもないと判断されたとき（ステップＳ６０６）、ロボット制御部１０４は、通常の休止姿勢情報（図３（Ｃ）参照）を姿勢記憶部１０３から読み出して、休止姿勢へ移行するための動作パターンを決定する。そして、ロボット制御部１０４は、上述と同様の制御により、この動作パターンを実行する（ステップＳ６０９）。その後、ロボット制御部１０４は、モータ１３０，１３０，・・・を休止状態で保持させ、その後は新たな動作は行わない（ステップＳ６１０）。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、バッテリ残量が休止基準残量に達したときの二足歩行型ロボットの動作または姿勢に応じて、複数種類の休止姿勢のいずれかを選択することができる。したがって、第１の実施の形態よりもさらに安全に休止姿勢に移行することが可能になる。
【００４７】
なお、休止姿勢の数および種類が図５の例に限定されないことは、もちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る歩行型ロボット制御装置は、二足歩行型ロボットに限定されるものではなく、移動手段としての足部を備え且つ姿勢によって休止時の安定性（すなわち転倒し難さ）が変化する歩行型ロボットであれば、どのようなロボットに対しても適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態に係る二足歩行型ロボット制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るバッテリの休止基準残量を説明するための概念図である。
【図３】第１実施形態における、ある姿勢から他の姿勢に移行するための動作パターンの一例を説明するための概念図である。
【図４】第１実施形態に係るロボット制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】第２実施形態における休止姿勢の例を示す概念図である。
【図６】第２実施形態に係るロボット制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】従来の歩行型ロボットの構成例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  二足歩行型ロボット制御装置
１０１  バッテリ残量検出部
１０２  休止移行判定部
１０３  姿勢記憶部
１０４  ロボット制御部
１１０  バッテリ
１２０  モータ駆動部
１３０  モータ
１４０  姿勢センサ
【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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