(57)【要約】【課題】  自律型ロボットの動作中の転倒を防止する。【解決手段】  ロボットの姿勢に１対１に対応するコードを設定し、転倒検知手段と転倒姿勢コードを記録する記録手段により、動作中の姿勢を監視して転倒を防止する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの姿勢を制御する姿勢制御手段、該姿勢制御手段によりロボットを動作させる動作手段、ロボットの転倒を検知する転倒検知手段、該転倒検知手段により検知した姿勢を記録する転倒姿勢記録手段、該ロボットの姿勢と前記転倒姿勢を比較する比較手段、該比較手段によりロボットの転倒を防止する転倒防止手段を有する事を特徴とするロボットの転倒防止処理方法。
【請求項２】
前記転倒防止手段により転倒を防止した後の行動として、次に設定された姿勢に変化する姿勢飛び越し手段を有する事を特徴とする請求項１記載のロボットの転倒防止処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットの転倒を防止する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自律型２足歩行ロボットが登場しているが（例えば、特許文献１）、２足歩行に限らず、ロボットのバランスを取るのは難しい。単に直立している時でも、片方の腕を上げようとするとそれだけで、重心が移動してバランスを崩す事がある。例えば、図３に示したのは床の上に直立するロボットであるが、右手（３０１）を上に上げた状態では、重心は体の真ん中（３０２）にあって倒れない。しかし、右手を真横から下に下ろそうとすると、図４に示した様に少し下げただけで、重心が体の外（４０２）に出てしまい倒れてしまう。倒れない為には右手の反対側に重心を移動させるような制御が必要になる。従来はプログラムによって、バランスが取れる様に体全体の動きを詳細に規定して制御していたので予め転倒を防止することが出来た。しかし、ロボットが身近なものになって、素人でも制御出来る様にする為には一々動作プログラムを作るという事は不可能である。そこで、リモコンなどでロボットを操作して動きを記憶させるような方法が考案されたが、作動中に途中で転倒する場合もあるため、試行錯誤して動きを記憶させる事が必要であり、甚だ煩雑な作業であった。
【特許文献１】特開２００３−３４０７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明では、上述した欠点を解消し、
使用者が目的とするポーズをロボットに記憶させ、それらを繋ぐような動きを自動でさせるようにした。しかも、ポーズからポーズへ変化する途中の状態によっては、転倒する事もあるが、この転倒する時の姿勢を自動的に記録し、再度同じような姿勢を取ろうとすると、その姿勢を回避させる様にした。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成する為に、本発明のロボットの転倒防止処理方法はロボットの姿勢を制御する姿勢制御手段、該姿勢制御手段によりロボットを動作させる動作手段、ロボットの転倒を検知する転倒検知手段、該転倒検知手段により検知した姿勢を記録する転倒姿勢記録手段、該ロボットの姿勢と前記転倒姿勢を比較する比較手段、該比較手段によりロボットの転倒を防止する転倒防止手段を有する事を特徴とする。
【０００５】
さらに、前記転倒防止手段により転倒を防止した後の行動として、次に設定された姿勢に変化する姿勢飛び越し手段を有する事を特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上説明した通り、
本発明ではロボットの使用者がロボットを動作させる際に、転倒を防止する事が容易になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
（ブロック図）
図１に示したのは本発明に係るロボットのブロック図である。
【０００９】
１０１ＣＰＵは中央処理装置で、後述する各種デバイスの制御や演算を行なう。
【００１０】
１０２ＫＥＹはロボットへ動作指示を行なったり、プログラムを入力する為のキーやスイッチである。
【００１１】
１０３ＤＩＳＰは文字や映像を表示させる為のデバイスであり、警告の為のメッセージを表示したり、プログラムを表示させる。
【００１２】
１０４ＲＯＭはロボット動作の為のプログラムや文字パターンや画像パターン、或いはロボットの動作性能を示す数値を格納するリードオンリメモリである。
【００１３】
１０５ＲＡＭは、上述したＣＰＵが演算処理を実行する際に必要なワーク領域や各種演算データを記憶する為のランダムアクセスメモリである。これの詳細については次図で説明する。
【００１４】
１０６ＭＯＶはロボットの動作デバイスであり、モーターや機構系で構成される動力部や光や音を発する信号発信部から成り立っている。
【００１５】
１０７ＳＥＮＳはロボットの転倒を検知するセンサーである。転倒する前に重心の移動を検知してＣＰＵに知らせる。
【００１６】
１０８ＢＬは以上のデバイスを結んで情報のやりとりを実行する為のバスラインである。
【００１７】
（ＲＡＭの構成）
図２に示したのは上述したＲＡＭの構成である。
【００１８】
２０１ＷＯＲＫはデータのやりとりや各種演算で使用するワーク領域である。
【００１９】
２０２は転倒コードＴＣＯＤＥを格納する為の領域である。転倒しなくても、転倒センサーが検知したコードも格納される。
【００２０】
２０３はポーズコードＰＣＯＤＥを格納する領域である。ここに格納されている静止コードを次々とポーズとして形成する事によりロボットの連続的な動作を実現することが出来る。但し、節となるポーズのコードだけが格納されており、途中のコードは省略されているので演算によって補間する。ここに格納されているコードが全て転倒しないコードであっても、このコード順にポーズを決めさせると、途中転倒する場合もある。最初のポーズコードＰＣＯＤＥ（０）は基本のポーズを意味する。
【００２１】
（ポーズとコード）
ロボットのポーズについて述べる。まず、基本のポーズは直立して両手を下に下げた姿勢である。
【００２２】
図３に示したのは左手だけを真上に上げた図である。ポーズを示すコードはＰＣＯＤＥ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）という形式で構成される。ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの変数は各々首、胴、左腕、右腕、左足、右足を意味する。各変数の値は関節での動きの角度である。変数の詳細は省略するが、これらの値によってロボットの姿勢が決定される。姿勢とコードは１対１の関係になっている。
【００２３】
（動作処理）
ロボットの動作及び転倒防止処理例を、図５のフローチャートを参照して説明する。動作させる為のポーズコードは予めＲＡＭのＰＣＯＤＥに格納されているものとする。これらのコードは全て転倒しないコードで且つ基本ポーズから途中転倒せずに変化出来るものに限る。
【００２４】
まず、ポーズコードのパラメーターｉを０にリセットする。即ち最初に基本形の形成を意図する（ステップＳ５０１）。
【００２５】
次にポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）を読み出す。最初は当然基本形ポーズコードＰＣＯＤＥ（０）である（ステップＳ５０２）。
【００２６】
このポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）に従うポーズの形成を実際に行なう。尚、既に述べた様に、基本形以外の場合でもここに登録されているポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）は全て、転倒しないポーズのコードであり、また、そこに至る過程は基本のポーズから確実に移行出来るものであるので、必ずポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）は形成出来る（ステップＳ５０３）。
【００２７】
さらに、ポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）を次のポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ＋１）に近づける為、コードに基本単位の演算を施す。例えば腕や足の動きを１度単位で変化させるコードを生成する。ここではポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）＋Δと表現する（ステップＳ５０４）。
【００２８】
次にこの新たに生成されたコードが次のポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ＋１）と等しいか否かを判別する。つまり、次のポーズコードにたどり着いたか否か判別するわけである（ステップＳ５０５）。
【００２９】
たどり着いていない時は、転倒コードＴＣＯＤＥと比較する（ステップＳ５０６）。
【００３０】
もし等しい場合は、この儘ポーズを形成させると転倒するので、ポーズの形成をせずに一気に次のポーズに進むべく、パラメーターを歩進させる処理に飛ぶ。
【００３１】
一方、等しくない場合はポーズを形成させる（ステップＳ５０７）。
【００３２】
ポーズを形成した後転倒センサーが感知したか否か判別する（ステップＳ５０８）。
【００３３】
センサーが感知した場合はそのコードを転倒コードに登録する。同時に表示器にこのコードを表示させる（ステップＳ５０９）。
【００３４】
一方感知しない場合は、続行させる為再度ポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）に基本単位の演算させる処理に戻る。
【００３５】
ポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）＋ΔがポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ＋１）と等しい場合、又は転倒コードと等しい場合、又はセンサーが感知した場合はポインターを歩進させる（ステップＳ５１０）。
【００３６】
その後、ポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）が最後か否か判別し（ステップＳ５１１）、最後でない場合はポーズコードＰＣＯＤＥ（ｉ）の読込みに戻る。
【００３７】
以上の処理でロボットの転倒姿勢を記録し、また動作中に転倒を防止する事が出来る。
【００３８】
上述した実施例では転倒しそうになった時、次のポーズに変化する様にしているが、その場で止める事も可能である。その時点でポーズの内容を検証し改めて別のポーズに置き換える事も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ロボットのブロック図である。
【図２】ＲＡＭの構成図である。
【図３】ロボットの姿勢図である。
【図４】ロボットの姿勢図である。
【図５】ロボットの動作処理を示したフローチャートである。
【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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