(57)【要約】      （修正有）【課題】操縦者の操縦性を向上させ、移動平面上の将来的な脚部の接地位置を容易に選択可能にする脚式歩行型移動体、および脚式歩行型移動体制御システムを提供すること。【解決手段】操縦者が脚部の接地位置を変更するように操縦することで、平面上を移動制御可能な脚式歩行型移動体において、操縦者を搭乗する搭乗部と、脚部が接地する接地位置を含む、平面上における脚部近傍の領域を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された領域の像を表示する表示部と、を備え、表示された領域の像に併せて、操縦者の操縦により変更される脚部の将来的な接地位置を示す仮想的接地位置を、前記表示部に表示する。【選択図】図１
2007319939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操縦者が脚部の接地位置を変更するように操縦することで、平面上を移動制御可能な脚式歩行型移動体であって、
前記操縦者を搭乗する搭乗部と、
前記脚部が接地する接地位置を含む、前記平面上における脚部近傍の領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された領域の像を表示する表示部と、を備えており、
前記表示された領域の像に併せて、操縦者の操縦により変更される脚部の将来的な接地位置を示す仮想的接地位置を、前記表示部に表示することを特徴とする脚式歩行型移動体。
【請求項２】
前記撮像部によって撮像される領域内に、前記仮想的接地位置を視覚的に描写する描写部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の脚式歩行型移動体。
【請求項３】
前記撮像部により撮像される領域が、前記搭乗部に搭乗する操縦者から直接視認できない死角領域を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の脚式歩行型移動体。
【請求項４】
前記表示部に表示する前記仮想的接地位置が、時系列的に連続した複数の仮想的接地位置であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の脚式歩行型移動体。
【請求項５】
表示した複数の仮想的接地位置を、撮像時の脚部の接地位置に近いものほど視覚的に強く表示することを特徴とする請求項４に記載の脚式歩行型移動体。
【請求項６】
操縦者が搭乗し、搭乗した操縦者が脚部の接地位置を変更するように操縦し、平面上を移動制御可能な脚式歩行型移動体であって、
接地する脚部近傍の平面上に対して、操縦者の操縦により変更される脚部の将来的な接地位置を示す仮想的接地位置を、視覚的に描写する描写部を備えていることを特徴とする脚式歩行型移動体。
【請求項７】
前記平面上における、搭乗した操縦者から視認可能な視認可能領域に、前記仮想的接地位置を描写することを特徴とする請求項６に記載の脚式歩行型移動体。
【請求項８】
前記仮想的接地位置が、時系列的に連続した複数の仮想的接地位置であることを特徴とする請求項７に記載の脚式歩行型移動体。
【請求項９】
前記複数の仮想的接地位置を、描写時の脚部の接地位置に近いものほど視覚的に強く描写することを特徴とする請求項８に記載の脚式歩行型移動体。
【請求項１０】
脚部の接地位置を変更することで、平面上を移動可能な脚式歩行型移動体と、操縦者の操作により前記脚式歩行型移動体の遠隔操作を行うための制御装置と、を備えた脚式歩行型移動体制御システムであって、
前記脚式歩行移動体が、脚部の接地する接地位置を含む、前記平面上における脚部近傍の領域を撮像する撮像部を備えるとともに、
前記制御装置が、前記撮像部によって撮像された領域の像を表示する表示部を備えており、
前記表示された領域の像に併せて、操縦者の操縦により変更される脚部の将来的な接地位置を示す仮想的接地位置を、前記表示部に表示することを特徴とする脚式歩行型移動体制御システム。
【請求項１１】
前記撮像部によって撮像される領域内に、前記仮想的接地位置を視覚的に描写する描写部を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の脚式歩行型移動体制御システム。
【請求項１２】
前記描写部が、時系列的に連続した複数の仮想的接地位置を描写することを特徴とする請求項１２に記載の脚式歩行型移動体制御システム。
【請求項１３】
描写した前記複数の仮想的接地位置を、描写時の脚部の接地位置に近いものほど視覚的に強く描写することを特徴とする請求項１３に記載の脚式歩行型移動体制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚式歩行型の移動体であって、操縦者の操作によりその移動を制御される移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間が操作することによって移動が制御される移動体として、車両等に代表される車輪駆動による移動体ではなく、脚式歩行型の移動体が開発されつつある。
【０００３】
そして、このような操縦者によって操縦される移動体であって、移動体が単体で移動するものや、操縦者自身が移動体に搭乗しつつ移動体を操縦し、操縦者の移動手段として用いることができるものが開発されている。（例えば特許文献１、２）
【特許文献１】特開２００５−５２８９７
【特許文献２】特開２００５−７４９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような脚式歩行型の移動体の場合、移動する平面は平坦であることが好ましいが、平面が段差や凹凸部の多い路面である場合であっても、表面が平坦な領域を選択し、脚部の底面をその平坦な部分に接地することで、安定した移動（歩行）が可能になる。そのため、移動する平面に凹凸部がある場合や、平面上に障害物が載置されている場合は、これらを回避して脚部を平面上の平坦な領域のみに接地させるように、操縦者の操作により脚部の接地位置を変更しつつ移動体を移動させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、前述のように、平面上の凹凸部や障害物を大きく迂回するような歩行制御を行うと、平面上を移動する移動体の取り得る経路の自由度が制限される。脚式歩行型の移動体の場合、車輪型の移動体と異なり、移動中に急激な方向転換や、その場旋回等の動作を行うことが困難であるため、移動体の取り得る移動経路の自由度が制限されると、移動可能な平面の条件が大きく制約されることになる。
【０００６】
そのため、このような脚式歩行型の移動体においては、平面上を移動する移動体の操縦性を高め、平面の表面形状が平坦な位置のみに、脚部を容易に接地可能にすることが重要となっている。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、操縦者の操縦性を向上させ、移動平面上の将来的な脚部の接地位置を容易に選択可能にする脚式歩行型移動体、および脚式歩行型移動体制御システムを提供することを目的とするものである。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる脚式歩行型移動体は、操縦者が脚部の接地位置を変更するように操縦することで、平面上を移動制御可能となるものであり、前記操縦者を搭乗する搭乗部と、前記脚部が接地する接地位置を含む、前記平面上における脚部近傍の領域を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された領域の像を表示する表示部と、を備えており、前記表示された領域の像に併せて、操縦者の操縦により変更される脚部の将来的な接地位置を示す仮想的接地位置を、前記表示部に表示することを特徴とするものである。
【０００９】
上述のような脚式歩行型移動体によれば、搭乗した操縦者が、脚部が次に接地する位置を、表示部により確認することができるため、脚部近傍の平面に凹凸部や段差などが存在する場合であっても、脚部の接地位置が凹凸部や段差を避けるように操縦することができる。このように、移動平面上の将来的な脚部の接地位置を容易に選択することを可能とすることで、移動体の操縦性を向上させることができる。
【００１０】
また、前記脚式歩行型移動体は、表示部に表示する脚部の将来的な接地位置を予め記憶するか、演算により求めることで平面上に仮想的に表示してもよいが、撮像部により撮像する領域内に、脚部の仮想的接地位置を視覚的に描写する描写部を備えるものであってもよい。なお、前記撮像する領域内に描写される仮想的接地位置は、移動体が移動する平面の表面形状が平坦であると仮定した場合に、脚部が接地すると推定される位置を示すものである。このような仮想的接地位置は、演算により求めてもよいが、移動パターン（歩行パターン）が予め定められている場合は、脚部の接地位置を時系列的に連続して定める歩容データを予め記憶しておき、この記憶された歩容データから仮想的接地位置を特定してもよい。また、仮想的接地位置を描写する手段としては、レーザポインタ等の可視光を照射する光源が好適に用いられ、脚部の接地時に平面に接触した部分の輪郭のみ、または接触した部分全体を描写するものが好適に用いられる。
【００１１】
また、このような脚式歩行型の移動体の場合、操縦者が搭乗する搭乗部の鉛直下方に位置する平面上の領域付近は、操縦者からの死角領域となりやすいが、このような死角領域は、移動体の脚部の近傍（特に脚部の前方、すなわち移動体の移動方向）を含む場合が多い。したがって、この領域に凹凸部や段差が存在すると、移動体に搭乗した操縦者がそれらの凹凸部や段差を直接視認できなくなる。そのため、前記仮想的接地位置を表示する領域に、前記搭乗部に搭乗する操縦者から直接視認できない死角領域を含め、操縦者が死角領域における脚部の仮想的接地位置を表示部で視認できるようにすることで、移動体の操縦性が大きく向上する。例えば、移動する方向から見た後方部分や側方部分などの死角領域における脚部の仮想的接地位置を表示すると、移動体の移動する方向により自由度を持たせることができる。
【００１２】
また、表示部に表示する前記仮想的接地位置は、時系列的に連続した複数の仮想的接地位置であることが好ましい。脚部の仮想的接地位置を時系列的に連続して表示することで、現在の脚部の接地位置から数歩先の移動位置までの脚部の接地位置を操縦者が把握できるため、移動する平面上に凹凸部や段差が存在する場合、前もってそれらを回避するように操縦することが可能になる。
【００１３】
なお、表示する連続した複数の仮想的接地位置は、接地位置ごとに各々視覚的に異なる表示としてもよいし、接地位置に関わらず同様の表示としてもよいが、撮像時の脚部の接地位置に近いものほど視覚的に強く表示することが好ましい。このように脚部の接地位置を表示することで、操縦者は、脚部が次に移動する接地位置を知ることができるため、より操縦性が向上する。
【００１４】
また、本発明にかかる脚式歩行型移動体は、操縦者が搭乗し、搭乗した操縦者が脚部の接地位置を変更するように操縦し、平面上を移動制御可能であるとともに、接地する脚部近傍の平面上に対して、操縦者の操縦により変更される脚部の将来的な接地位置を示す仮想的接地位置を、視覚的に描写する描写部を備えるものであってもよい。
【００１５】
このような脚式歩行型移動体は、描写部による仮想的接地位置を搭乗者が視認することで、搭乗者が視認できる位置に凹凸部や段差がある場合に、脚部の接地位置が将来的にそれらの凹凸部や段差に接触するか否かが容易に判別できる。そのため、凹凸部や段差を避けるような操縦が可能となり、操縦性が向上する。
【００１６】
また、本発明にかかる脚式歩行型移動体制御システムは、脚部の接地位置を変更することで、平面上を移動可能な脚式歩行型移動体と、操縦者の操作により前記脚式歩行型移動体の遠隔操作を行うための制御装置と、を備えており、前記脚式歩行移動体が、脚部の接地する接地位置を含む、前記平面上における脚部近傍の領域を撮像する撮像部を備えるとともに、前記制御装置が、前記撮像部によって撮像された領域の像を表示する表示部を備えており、前記表示された領域の像に併せて、操縦者の操縦により変更される脚部の将来的な接地位置を示す仮想的接地位置を、前記表示部に表示することを特徴とする。
【００１７】
上述のような脚式歩行型移動体制御システムによれば、移動体を遠隔操作する操縦者が、移動体の脚部が次に接地する接地位置を、表示部により確認することができる。したがって、移動体の移動する平面に凹凸部や段差などが存在する場合であっても、操縦者の操作により、脚部の接地位置が凹凸部や段差を避けるように、移動体の動きを制御することができる。このように、移動平面上の将来的な脚部の接地位置を容易に選択することができるため、移動体の操縦性を向上することができる。
【００１８】
前述のような脚式歩行型移動体制御システムは、移動体の備える撮像部により撮像する領域内に、脚部の仮想的接地位置を視覚的に描写する描写部を備えるものであってもよい。このような仮想的接地位置を描写する手段としては、レーザポインタ等の可視光を照射する光源が好適に用いられる。なお、このような光源は、移動体に取り付けられてもよいし、移動体とは別体に設けられ、移動体の動きを推測して脚部の仮想的接地位置を描写するものであってもよい。
【００１９】
また、表示部に表示する前記仮想的接地位置は、時系列的に連続した複数の仮想的接地位置であることが好ましい。脚部の仮想的接地位置を時系列的に連続して表示することで、現在の脚部の接地位置から数歩先の移動位置までの脚部の接地位置を操縦者が把握できるため、移動する平面上に凹凸部や段差が存在する場合、前もってそれらを回避するように操縦することが可能になる。
【００２０】
なお、表示する連続した複数の仮想的接地位置は、接地位置ごとに各々視覚的に異なる表示としてもよいし、接地位置に関わらず同様の表示としてもよいが、撮像時の脚部の接地位置に近いものほど視覚的に強く表示することが好ましい。このように脚部の接地位置を表示することで、操縦者は、脚部が次に移動する接地位置を知ることができるため、より操縦性が向上する。
【発明の効果】
【００２１】
以上、説明したように、本発明によると、操縦者の操縦性を向上させ、移動平面上の将来的な脚部の接地位置を容易に選択可能にする脚式歩行型移動体、および脚式歩行型移動体制御システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
発明の実施の形態１．
以下に、図１から図６を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる脚式歩行型移動体（以下、単に移動体という）について説明する。この実施の形態においては、移動体を操縦する操縦者が移動体に搭乗し、操縦者自身の移動手段として用いる例を示すものとする。
【００２３】
図１は、移動体１０を側方（移動体の移動する方向を向いて右方向）から見た様子を概略的に表す概略図であり、移動体１０に操縦者７５が搭乗している様子を表している。そして図２は、図１に示す移動体１０を後方から見た様子を表している。なお、図１および図２においては、説明の便宜上、移動体１０が進行する向き（前後方向）をｘ軸、移動体１０が進行する方向について水平方向に直交する向き（左右方向）をｙ軸、移動体の鉛直方向に延びる向き（上下方向）をｚ軸とし、これらの３軸からなる座標系を用いて説明する。
【００２４】
図１に示すように、移動体１０は、操縦者７５が搭乗する搭乗部１００と、この搭乗部１００に結合された腰部６４と、腰部６４に対して回動自在に固定される脚部１２と、を備えた２足歩行型のロボットであり、操縦者７５の操作によってその移動が制御されるものである。以下、詳細に説明する。
【００２５】
２足歩行を行うための脚部１２は、右脚１４と左脚１５から構成されている。詳細には、右脚１４は右股関節１６、右上腿１８、右膝関節２０、右下腿２２、右足首関節２４、右足先２６を備え、同様に、左脚１５は左股関節１３、左上腿１７、左膝関節２５、左下腿１９、左足首関節２１、左足先２３を備えている。右脚１４と左脚１５とはほぼ同様の構成を備えたものであるため、右脚１４についてのみの説明を行い、左脚１５についての説明は省略する。
【００２６】
図１および図２に示すように、右脚１４は、右股関節１６、股ヨーク２８、股クロスシャフト３０、股ｘ軸回り駆動機構３２、股ｙ軸回り駆動機構３３、股ｚ軸回り駆動機構３４等を備えている。股ヨーク２８は、下方に向かって開いた略コ字状に形成されている。図３に示すように、股クロスシャフト３０は、十字状に形成され、股ヨーク２８と右上腿１８は、股クロスシャフト３０を介して接続されている。また、股クロスシャフト３０は、股ヨーク２８と右上腿１８に対して回転可能に構成されており、その結果、右上腿１８は、股ヨーク２８に対して、ｘ軸回りとｙ軸回りの角度が可変となるように構成されている。
【００２７】
股ｘ軸回り駆動機構は３２は、股ｘ軸モータ４０、股ｘ軸モータ側プーリ３８、股関節側ｘ軸プーリ４３、ベルト３９を備えている。股ｘ軸モータ４０は、ヨーク２８に固定されている。股ｘ軸モータ側プーリ３８は、股ｘ軸モータ４０の駆動軸４０ａに取付けられている。股関節側ｘ軸プーリ４３は、股クロスシャフト３０に固定されている。ベルト３９は、股ｘ軸モータ側プーリ３８と股関節側ｘ軸プーリ４３に巻付けられている。股ｘ軸モータ４０が回転して股ｘ軸モータ側プーリ３８が回転すると、ベルト３９を介して股関節側ｘ軸プーリ４３も回転する。股関節側ｘ軸プーリ４３が回転すると、それに固定されている股クロスシャフト３０のｘ軸回りの角度が変化する。このため、右股関節１６のｘ軸回りの関節角が変化する。股ｘ軸モータ４０を正転したり逆転したりすることにより、右上腿１８が右側に持ち上げられたり、左側に持ち上げられたりする。
【００２８】
股ｙ軸回り駆動機構は３３は、股ｙ軸モータ４６、股ｙ軸モータ側プーリ４９、股関節側ｙ軸プーリ５０、ベルト５２を備えている。股ｙ軸モータ４６は右上腿１８に固定されるとともに、股ｙ軸モータ側プーリ４９は股ｙ軸モータ４６の駆動軸に取付けられている。また、股関節側ｙ軸プーリ５０は、股クロスシャフト３０に固定されており、ベルト５２は、股ｙ軸モータ側プーリ４９と股関節側ｙ軸プーリ５０に巻付けられている。このような構成によって、股ｙ軸モータ４６が回転すると、股ｙ軸モータ側プーリ４９が回転し、股ｙ軸モータ側プーリ４９が回転すると、ベルト５２を介して股関節側ｙ軸プーリ５０が回転する。さらに、股関節側ｙ軸プーリ５０の回転にともなって、股クロスシャフト３０のｙ軸回りの角度、すなわち、右股関節１６のｙ軸回りの関節角を変化させることができる。このように、股ｙ軸モータ４６を正転したり逆転したりすることにより、右上腿１８を右股関節１６回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。
【００２９】
また、図３に詳細に示すように、股ｚ軸回り駆動機構は３４は、股ｚ軸モータ５４、股ｚ軸モータ側プーリ５６、股関節側ｚ軸プーリ５８、ベルト６０等を備えている。股ｚ軸モータ５４はブラケット６２を介して腰部６４に固定されている。詳しくは後述するが、腰部６４は、座席部１００と結合されている。股ｚ軸モータ側プーリ５６は、股ｚ軸モータ５４の駆動軸に取付けられている。股関節側ｚ軸プーリ５８は、シャフト６６によって股ヨーク２８と連結されている。このため、股ヨーク２８は、股関節側ｚ軸プーリ５８とともにｚ軸回りに回転する。シャフト６６は、腰部６４内に設けられているベアリング（図示省略）によって、回転可能に支持されている。ベルト６０は、股ｚ軸モータ側プーリ５６と股関節側ｚ軸プーリ５８に巻付けられている。股ｚ軸モータ５４が回転すると、股ｚ軸モータ側プーリ５６が回転する。股ｚ軸モータ側プーリ５６が回転すると、ベルト５２を介して股関節側ｚ軸プーリ５８が回転する。股関節側ｚ軸プーリ５８の回転にともなって股ヨーク２８は回転し、それとともに右股関節１６のｚ軸回りの関節角が変化する。股ｚ軸モータ５４が正転したり逆転したりすると、右股関節１６のｚ軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりする。右股関節１６のｚ軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりすると、右脚１４が内股になったり、外股になったりする。
【００３０】
右膝関節２０は、シャフト７０と膝関節駆動機構７２を備えている。シャフト７０は、右上腿１８と右下腿２２をｙ軸回りに回転可能に接続している。膝関節駆動機構７２は、膝モータ７４、膝モータ側プーリ７８、膝関節側プーリ７６、ベルト７９を有している。膝モータ７４は、右上腿１８に固定されている。膝モータ側プーリ７８は、膝モータ７４の駆動軸に取付けられている。膝関節側プーリ７６は、右下腿２２に固定されている。ベルト７９は、膝モータ側プーリ７８と膝関節側プーリ７６に巻付けられている。膝モータ７４が回転すると、膝モータ側プーリ７８が回転する。膝モータ側プーリ７８が回転すると、ベルト７９を介して膝関節側プーリ７６が回転する。膝関節側プーリ７６が回転すると、右膝関節２０のｙ軸回りの関節角が変化する。このように、膝モータ７４を正転したり逆転したりすることにより、右下腿２２を右膝関節２０回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。
【００３１】
なお、右下腿２２を右膝関節２０回りに前方側に持ち上げると、右上腿１８と右下腿２２は前方側に向かって開いた状態（右上腿１８の延長線よりも前方側に、右下腿２２が右膝関節２０回りに回転した状態）、いわゆる「鳥足状態」をとることができる。なお、本実施の形態では、移動体１０としてこのような「鳥足状態」を取り得るものを例示しているが、本発明はこれに限られたものではなく、人間のように、右上腿１８と右下腿２２が後方側に向かって開いた状態（右上腿１８の延長線よりも後方側に、右下腿２２が右膝関節２０回りに回転した状態）を取り得るものであってもよい。
【００３２】
右足首関節２４は、足首ヨーク８０、足首クロスシャフト８２、足首ｘ軸回り駆動機構８３、足首ｙ軸回り駆動機構８４を備えている。足首ヨーク８０は、上方に向かって開いた略コ字状に形成されている。足首クロスシャフト８２は、股クロスシャフト３０と同様に十字状に形成されている。足首ヨーク８０と右下腿２２は、足首クロスシャフト８２を介して接続されている。足首ヨーク８０には、右足先２６が固定されている。このように右下腿２２と右足先２６が右足首関節２４を介して接続されているので、右足先２６は右下腿２２に対して、ｘ軸回りとｙ軸回りの角度が可変となる。
【００３３】
足首ｘ軸回り駆動機構は８３は、足首ｘ軸モータ８８、足首ｘ軸モータ側プーリ８５、足首関節側ｘ軸プーリ８７、ベルト８６を備えている。足首ｘ軸モータ８８は、右下腿２２に固定されている。足首ｘ軸モータ側プーリ８５は、足首ｘ軸モータ８８の駆動軸に取付けられている。足首関節側ｘ軸プーリ８７は、足首クロスシャフト８２に固定され、ベルト８６は、足首ｘ軸モータ側プーリ８５と足首関節側ｘ軸プーリ８７に巻付けられている。このような構成により、足首ｘ軸モータ８８が回転すると、足首ｘ軸モータ側プーリ８５が回転し、足首ｘ軸モータ側プーリ８６が回転すると、ベルト８６を介して足首関節側ｘ軸プーリ８７が回転する。そして、足首関節側ｘ軸プーリ８７が回転することによって、足首クロスシャフト８２とともに足首ヨーク８０のｘ軸回りの角度が変化する。すなわち、足首ｘ軸モータ８８を正転させたり逆転させたりすることで、右足先２６のつま先の向きを上下に制御することができる。
【００３４】
足首ｙ軸回り駆動機構は８４は、足首ｙ軸モータ８９、足首ｙ軸モータ側プーリ９０、足首関節側ｙ軸プーリ９１、ベルト９２を備えている。足首ｙ軸モータ８９は右下腿２２に固定されている。足首ｙ軸モータ側プーリ９０は、足首ｙ軸モータ８９の駆動軸に取付けられている。足首関節側ｙ軸プーリ９１は、足首クロスシャフト８２に対して固定され、ベルト９２は、足首ｙ軸モータ側プーリ９０と足首関節側ｙ軸プーリ９１に巻付けられている。したがって、足首ｙ軸モータ８９が回転すると、足首ｙ軸モータ側プーリ９０が回転し、足首ｙ軸モータ側プーリ９０が回転すると、ベルト９２を介して足首関節側ｙ軸プーリ９１が回転する。そして、足首関節側ｙ軸プーリ９１が回転すると、足首クロスシャフト８２とともに右足首ヨーク８０のｙ軸回りの角度が変化する。足首ｙ軸モータ８９を正転させたり逆転させたりすることで、右足先２６のつま先の向きを左右に制御することができる。
【００３５】
また、図１および図２に示すように、左脚１５は、左股関節１３、左上腿１７、左膝関節２５、左下腿１９、左足首関節２１、左足先２３を備えるものであり、この左脚１５の構成は前述した右脚１４の構成とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３６】
次に、脚部１２に載置された搭乗部１００について図１および図２および図４を参照しつつ説明する。搭乗部１００は、操縦者７５が着座するための座席１０６と、操縦者により操作される操作部１０８（右操作部１０８ａ、左操作部１０８ｂ）と、脚部１２の近傍領域を撮像する撮像部１５０と、撮像部１５０により得られる前記脚部近傍の領域を表示する表示部１６０と、描写部としてのレーザ光照射部１７０とを備えている。また、図１、図２に示されるように、搭乗部１００は第１フレーム１０２および第２フレーム１０４を備え、第１フレーム１０２は座席１０６の座面の下面と、背当ての後面に沿う形状に形成されており、第２フレーム１０４は、第１フレーム１０２と結合され、座席１０６の左右と前方下部に配置される。また、図２に示されるように、第１フレーム１０２は、座席１０６の下方で、ブラケット１１２を介して腰部６４と結合されている。座席１０６は、結合部材１１４を介してブラケット１１２と結合されている。
【００３７】
また、座席１０６の背当て後方には、第１フレーム１０２に固定されて、箱状の収容部１２０ａ、１２０ｂが設けられており、収容部１２０ａには、ロボット１０の動作を制御する制御部１３０が、収容部１２０ｂには図示しないバッテリー等が収容されている。
【００３８】
撮像部１５０は、座席１０６の底面近傍に固定され、脚部１２の足先付近の外部環境を視覚的に撮像し、撮像した情報を映像データとして出力する、一般的なカメラやエリアセンサなどで構成される。一方、表示部１６０は、座席１０６近くの、操縦者７５が視認可能な位置に固定的または可動的に取り付けられたディスプレイであり、撮像部１５０により撮像された映像データ（像）を適度な解像度で表示する機能を備えるものである。また、操作部１０８は、一般的なジョイスティックなどの操作子を備えた操縦手段であり、前後左右を含む任意の方向について、操作子を角度を無段階的に傾斜可能に構成されるものである。そして、操作部１０８は、右操作部１０８ａおよび左操作部１０８ｂとから構成されており、操縦者７５の操作により傾斜した各操作部の操作子の傾斜角度に応じて、脚部１２の駆動量や駆動パターンを変更し、移動体１０の動きを制御するものである。
【００３９】
また、レーザ光照射部１７０は、座席１０６の底面に取り付けられ、操縦者７５の操作によって変化する脚部１２の足先（右足先２６、左足先２３）の平面上における将来的な接地位置（仮想的接地位置）を概略的に平面上に視覚的に描写する。詳細には、図示は省略するが、レーザ光照射部１７０は、右足先２６および左足先２３の底面形状にほぼ等しい形状を移動する平面上において視覚的に描写する２つのレーザ光源と、これらのレーザ光源位置および／または向きを変更するアクチュエータとを備えるものである。このアクチュエータは、ｘ軸、ｙ軸方向の２軸について前記レーザ光源を回動可能にするものであり、これらのアクチュエータによって、平面上に視覚的に描写する足先の底面形状（すなわち、仮想的接地位置）の位置を変化することができる。
【００４０】
なお、レーザ光照射部１７０によって描写される仮想的接地位置は、操縦者７５から死角となっている領域（死角領域）に描写されることが好ましく、かつ、撮像部１５０により撮像される領域も、この死角領域を含む領域であることが好ましい。この死角領域としては、操縦者７５の姿勢や視線の高さ等によっても異なるが、概ね平面上の脚部１２付近で、座席１０６の鉛直下方に位置する領域付近が該当する。すなわち撮像部１５０は、操縦者７５が着座する座席１０６等の鉛直下方付近などの、操縦者７５が視認することができず、障害物等が存在しても操縦により避けることが困難な領域を撮像する。
【００４１】
また、搭乗部１００を構成する座席の背当て付近に設けられた収容部１２０ａの内部には、操縦者７５が操作部１０８を操作した結果に基づいて脚部１２を駆動させるための制御部１３０が組み込まれている。図４に示すように、制御部１３０は、脚部１２を駆動し、移動体１０を動かすための歩容データを記憶する記憶領域１３１と、この記憶領域１３１に記憶された歩容データを読み出す演算処理部１３２と、脚部１２に含まれるモータを駆動するモータ駆動部１３２と、を備えている。これらの各構成要素は、収容部１２０ｂの内部に設けられたバッテリー（図示せず）から電力を供給されることで動作する。
【００４２】
記憶領域１３１に記憶された歩容データは、操作部１０８から送られる信号で特定される脚部１２の移動量に対応づけて、脚部１２の足先（右足先２６、左足先２３）の位置と移動体本体（本実施の形態においては搭乗部１００）の位置とを、移動体の移動する空間を定める座標系（例えばｘｙｚ座標系）において経時的に指示するものである。
【００４３】
演算処理部１３２は、操作部１０８からの信号に基づいて変化する歩容データを読み出すとともに、読み出した歩容データによって特定される移動体１０の姿勢を実現するために必要な脚部１２の関節角を算出し、算出した関節角に基づく信号をモータ駆動部１３３に送信する。モータ駆動部１３３は、演算処理部１３２より送信された信号に基づいて、各モータ（股ｘ軸モータ４０、股ｙ軸モータ４６、股ｚ軸モータ５４、膝モータ７４、足首ｘ軸モータ８８、足首ｙ軸モータ８９など）の駆動量を特定し、これらの駆動量でモータを駆動させるためのモータ駆動信号を各モータに送信する。これによって脚部１２の駆動量が変更され、移動体１０の動きが制御される。
【００４４】
また、演算処理部１３２は、読み出した歩容データに基づいてモータの駆動を行うように指令するほか、移動体１０に組み込まれたジャイロや加速度計などセンサＳからの信号を受けて、モータの駆動量を調整する。このように、センサＳにより検出した移動体１０に作用する外力や、移動体１０の姿勢などに応じて脚部１２の関節角を調整することで、移動体１０が安定した状態を維持することができる。
【００４５】
さらに、演算処理部１３２は、読み出した歩容データや、ジャイロ等のセンサなどから特定される脚部１２の足先（右足先２６、左足先２３）の基準点を、移動体１０の移動する空間座標（ｘｙｚ座標）で特定する。そして、演算処理部１３２は、レーザ光照射部１７０により照射されることで描写される右足先および左足先の仮想的接地位置が、前記基準点に基づいてレーザ光源によって描写されるように、アクチュエータの駆動量を制御する。
【００４６】
図５は、前述のようにレーザ光照射部１７０により描写された仮想的接地位置と、撮像時の脚部（右足先２６および左足先２３）とを含む領域Ｒを撮像部１５０により撮像し、その撮像された像が表示部１６０に表示された様子を示す。なお、本実施の形態においては、仮想的接地位置として、右足先２６の次の仮想的接地位置と、左足先２３の次の仮想的接地位置とが描写されるものとする。
【００４７】
図５に示すように、レーザ光照射部１７０により描写された仮想的接地位置１７３ａ，１７３ｂは、撮像部１５０により撮像される脚部１２の足先（右足先２６、左足先２３）の位置から、操作部１０８の操作状態に応じて特定される足先の次の（仮想的な）接地位置を示すものである。この図に示すように、右足先２６の仮想的接地位置１７３ａは、左足先２３の仮想的接地位置１７３ｂよりも脚部の近くに位置するため、仮想的接地位置１７３ａは仮想的接地位置１７３ｂよりも視覚的に強く描写されている。視覚的に強く描写する手法としては、描写する色を濃くしたり、照射するレーザ光の強度を強め、明度を大きくするなどの手段が用いられる。
【００４８】
また、前述した図５は、撮像された平面上の領域Ｒ内に、障害物となる凸部１８０が存在する場合における、表示部１６０に表示される画面を表している。図５に示すように、撮像時の脚部１２の接地位置から、次の脚部（右足先）の接地位置を示す仮想的接地位置１７３ａは、領域Ｒ内の凸部１８０に重なっていないが、さらに次の脚部（左足先）の接地位置を示す仮想的接地位置１７３ｂは、凸部１８０に重なっている。操縦者７５は、表示部１６０に表示されたこのような像を見ることで、将来的に移動体１０の脚部１２が凸部１８０を踏み、不安定な状態となる可能性が高いことが認識できる。
【００４９】
次に、図５に示す状態から、操縦者７５が操作部１０８を操作し、脚部１２を駆動することで、脚部１２の仮想的接地位置が変更された様子を撮像し、その撮像した結果を表示した表示部の様子を図６に示す。
【００５０】
図６に示すように、領域Ｒにおいて、操縦者７５の操作により、仮想的接地位置１７３ａ、１７３ｂはともに凸部１８０に重ならなくなった様子が表示部１６０に表示される。操縦者７５は、表示部１６０に表示された、このような脚部１２の状態（足先の将来的な位置）を認識することで、移動体１０を安定して移動させるように操縦することが容易に可能となる。
【００５１】
なお、この実施の形態においては、仮想的接地位置を表示部に表示する手段として、実際に撮像部で撮像する領域に視覚的に仮想的接地位置を描写する例を示したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、歩容データ等に基づいて、現在の脚部の接地位置を求め、操作部の操作量等から、次に脚部１２が移動する接地位置（仮想的接地位置）を演算により求め、その位置を仮想的に表示部に表示するようにしてもよい。この場合、描写部としては前述のようなレーザ光照射部は必要ではなく、演算処理により脚部の仮想的接地位置を求め、それを表示部にその仮想的接地位置を仮想的に描写する、所定のプログラムを含む、描写手段としてのハードウェアを備えていればよい。
【００５２】
また、前述の実施の形態において、描写部としては、右足先と左足先の仮想的接地位置を一つずつ描写する例を挙げたが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、各々の足先の仮想的接地位置を数歩分ずつ描写し、表示部に描写した複数の仮想的接地位置を表示するものであってもよい。このようにすると、操縦者は、前もって移動体の脚部の接地位置をより前もって知ることができるため、操作性がさらに向上する。
【００５３】
発明の実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２にかかる脚式歩行型移動体（以下、単に移動体という）１０ａについて説明する。この実施の形態にかかる移動体１０ａにおいては、前述の実施の形態１で説明した移動体１０とほぼ同様の構成を備えており、重複する構成については説明を省略するものとする。
【００５４】
図７に示すように、実施の形態２を表す移動体１０ａは、図１、２に示す移動体１０とほぼ同様の構成を備えているが、以下の点で異なる。すなわち、この実施の形態においては、レーザ光照射部１７０は、操縦者７５の視認可能な領域に仮想的接地位置（１７３ａ，１７３ｂ）を描写するように構成されている。この視認可能な領域としては、操縦者７５の姿勢や視線の高さ等によって異なるが、脚部１２の前方（移動体１０ａの進行方向）付近などを含む、操縦者７５が座席１０６に着座した状態で視認可能な脚部１２付近の領域が該当する。
【００５５】
このように構成された移動体１０ａは、レーザ光照射部１７０が移動体１０ａの移動する方向のやや前方付近において、仮想的接地位置を描写することができる。したがって、操縦者７５は、移動する平面上の前方（移動方向）に障害物などが存在する場合に、移動体１０ａが移動するにつれて、そのような障害物を避けて移動できるか否かを視認により容易に判断することができる。また、仮想的接地位置が障害物に重なる場合は、仮想的接地位置を障害物と重ならないように操作部を操作することで、簡単に障害物を回避するように移動することができる。
【００５６】
発明の実施の形態３．
次に、図８を用いて本発明の実施の形態３に係る脚式歩行型移動体制御システムについて説明する。この脚式歩行型移動体制御システム、前述の実施の形態とは異なり、移動体に操縦者は搭乗しておらず、移動体を操縦する操縦者が移動体から離れた位置で移動体を遠隔操縦することで移動体の移動を制御する。なお、本実施の形態に含まれる移動体１０ｂは、前述の実施の形態に含まれる移動体から、搭乗部に相当する部分を除いたものであり、移動する手段としての脚部等は前述の実施の形態において説明したものと同様の構成を備えるものとする。以下、詳細に説明する。
【００５７】
図８に示すように、実施の形態３に係る脚式歩行型移動体制御システム（以下、単に移動体制御システムという）２００は、移動体１０ｂと、操縦者（図示せず）によって操作される制御装置２１０とを備えている。
【００５８】
移動体１０ｂは、前述の実施の形態で説明した移動体の備える脚部と同様の構成によって動作する脚部１２と、脚部１２に載置された移動体本体１３０ａを備える、歩行型のロボットであり、脚部１２を交互に移動させることで歩行を行うように構成されている。移動体本体１３０ａには、歩容データを記憶する記憶領域（図示せず）が設けられており、この歩容データを記憶領域から読み出すことで、移動体１０ｂが安定して移動できる脚部１２の足先の位置を経時的に得ることができる。
【００５９】
移動体本体１３０aは、脚部１２が回動自在に取り付けられる胴体、頭部、２本の腕部等から構成されており、ヒューマノイド型のロボットとしての概観を備えている．これらの脚部１２や移動体本体は、後述する制御装置２１０の操作部２１１を操作することで、所定の動きをするように制御されている。
【００６０】
また、移動体本体１３０aの胴体部分には、撮像部１５０やレーザ光照射部１７０が設けられており、撮像部１５０は移動体１０ｂの移動方向前方の平面上を撮像する．レーザ光照射部１７０は、撮像部１５０によって撮像されるエリア内に、脚部１２（足先２６，２３）の仮想的接地位置１７３ａ，１７３ｂに該当する位置に足先の輪郭等を描写する．レーザ光照射部１７０が描写する仮想的接地位置は、移動体本体１３０ａに記憶された歩容データに基づいて決定される。そして、レーザ光照射部１７０は歩容データに基づいて決定された位置に仮想的接地位置を描写するように駆動される。
【００６１】
制御装置２１０は、移動体１０ｂに対して有線または無線等の通信手段で移動を制御する制御信号を送信するものであり、操作部２１１と、操作部２１１が接続される制御装置本体２１２と、信号送信部２１３と、表示部２１４と、を備えている。制御装置本体２１２は、演算処理部等を備え、操縦者７５が操作した操作部２１１の操作量等に基づいて、移動体本体１０ｂを制御するための制御信号を生成する。本実施の形態では、操作部２１１としてはジョイスティック等の既知の操作手段が用いられ、制御装置本体２１２に含まれる演算処理部は、操作部２１１を操作することによって、移動体１０ｂの移動する方向や移動速度、または移動開始や停止、腕を用いた作業などを指示する制御信号を生成するものとする。また、表示部２１４には、撮像部１５０により撮像された像が表示され、操縦者７５は、この表示部２１４に表示された映像を視認しながら、移動体１０ｂの操縦を行う。
【００６２】
このような移動体制御システム２００において、操縦者７５が制御装置２１０の操作部２１１を操作することにより、移動体１０ｂの脚部１２や移動体本体１３０aの腕部などを動かすように、指示を与えることができる。そして、移動体１０ｂが操縦者７５の視覚領域外で移動を行う場合であっても、移動体の移動する平面上の障害物や段差などを考慮して、移動体の脚部の接地位置を容易に定めるように操縦することが可能になる。
【００６３】
以上、本発明にかかる実施の形態についての説明を行ったが、前述の実施の形態１〜３においては、本発明はこれに限られるものではない．例えば、操作部としては、ジョイスティック等の操作子が例示されているが、これに代えて、撮像部によって撮像された像を、タッチパネルによって表示し、このタッチパネル中において操縦者が触れることで、仮想的接地位置を決定するようなものを用いてもよい。このようにすると、操縦者は、表示された移動体前方のエリア内で最も適した位置（障害物や段差等が無い位置）に脚部（足先）を移動させるように、仮想的接地位置を用意に選択することができる。
【００６４】
また、前述の実施の形態においては、２足歩行型の脚式移動体の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、４足歩行タイプの移動体であっても、それ以上の脚部を備える移動体であっても、脚式歩行で移動する移動体については本発明を広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施の形態に係る脚式歩行型移動体を、右側方（移動体の移動する方向を向いて右方向）から見た様子を概略的に表す概略図である。
【図２】図１に示す脚式歩行型移動体を後方から見た様子を表す概略図である。
【図３】図１、２に示す脚式歩行型移動体の、脚部の一部分についての詳細を表す断面図である。
【図４】図１、２に示す脚式歩行型移動体の備える制御部についての構造を概略的に示すブロック図である。
【図５】図１、２に示す脚式歩行型移動体において、レーザ光照射部により描写された仮想的接地位置と、撮像時の脚部とを表示した様子を示す概略図である。
【図６】操縦者の操作により、レーザ光照射部により描写された仮想的接地位置が変更された様子を示す概略図である。
【図７】第２の実施の形態に係る脚式歩行型移動体を、右側方（移動体の移動する方向を向いて右方向）から見た様子を概略的に表す概略図である。
【図８】第３の実施の形態に係る脚式歩行型移動体制御システムを概略的に表した概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、１０ａ、１０ｂ・・・脚式歩行型移動体（移動体）
１２・・・脚部
７５・・・操縦者
１００・・・搭乗部
１５０・・・撮像部
１６０、２１４・・・表示部
１７０・・・描写部（レーザ光照射部）
１７３ａ，１７３ｂ・・・仮想的接地位置
２００・・・脚式移動体制御システム
２１０・・・制御装置
【図１】
2007319939.tif 000003
【図２】
2007319939.tif 000004
【図３】
2007319939.tif 000005
【図４】
2007319939.tif 000006
【図５】
2007319939.tif 000007
【図６】
2007319939.tif 000008
【図７】
2007319939.tif 000009
【図８】
2007319939.tif 000010