(57)【要約】【課題】  二輪倒立型ロボットの停止時にはスタンドとして機能するとともに、二輪倒立型ロボットの傾きが過大になった場合や、正常な倒立制御が行えない場合にも、接地面に対して垂直に脚を接地させることができ、安定して転倒を防止することが可能な、二輪倒立型ロボット用転倒防止装置を提供する。【解決手段】  左右に一対の駆動輪を有する二輪倒立型ロボットの転倒を防止するために前記二輪倒立型ロボット本体に取り付けられる転倒防止装置であって、少なくとも、前記二輪倒立型ロボット本体の前後に取り付けられ、前記二輪倒立型ロボットの転倒を防止するための一対の転倒防止用脚部と、前記転倒防止用脚部を駆動させる駆動機構と、前記転倒防止用脚部の転倒防止動作を制御するための転倒防止制御部とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2013163457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右に一対の駆動輪を有する二輪倒立型ロボットの転倒を防止するために前記二輪倒立型ロボット本体に取り付けられる転倒防止装置であって、
少なくとも、前記二輪倒立型ロボット本体の前後に取り付けられ、前記二輪倒立型ロボットの転倒を防止するための一対の転倒防止用脚部と、前記転倒防止用脚部を駆動させる駆動機構と、前記転倒防止用脚部の転倒防止動作を制御するための転倒防止制御部とを備え、
前記転倒防止用脚部は、前記二輪倒立型ロボット本体の動作停止時にはその脚部下端部が接地した第１の状態となり、動作時には接地位置から上方に持ち上げられ、固定保持される第２の状態となる柱状体より構成された支持脚と、一端が前記二輪倒立型ロボット本体側の前記駆動輪の車軸より前方側又は後方側に回転自在に軸支されるとともに、他端が前記支持脚の上側適所に回転自在に軸支される第１のアームと、一端が前記二輪倒立型ロボット本体の前記第１のアームの一端が取り付けられた位置の下方部分に回転可能に軸支され、他端が前記支持脚の前記第１のアームの他端が取り付けられた位置の下方部分に回転可能に軸支された第２のアームより構成され、前記第１のアーム及び第２のアームのいずれか一方の、前記二輪倒立型ロボット本体側に、回転駆動のためのギヤ部が取り付けられ、
前記駆動機構は、回転駆動力を発生するモーターと、この回転駆動力を前記第１又は第２のアームの前記ギヤ部に伝達するための駆動力伝達部とを有し、
前記転倒防止制御部は、前記二輪倒立型ロボットの動作停止時には前記支持脚が接地した第１の状態となり、動作時には前記支持脚が上方に持ち上げられた第２の状態となるように、前記駆動機構を介して前記転倒防止用脚部の前記第１又は第２のアームを回転動作させ、前記二輪倒立型ロボットが許容しうる最大傾斜角まで傾斜した時には、前記第１のアーム及び前記第２のアームの動作により、前記第２の状態にある前記支持脚が接地面に対して垂直となるように構成されていることを特徴とする二輪倒立型ロボット用転倒防止装置。
【請求項２】
前記支持脚の上下位置が第１の状態と第２の状態の途中である第３の状態を設定しておき、第１の状態から第３の状態への移行は第３の状態から第２の状態への移行よりも高速で行うように制御し、第３の状態となったときに一旦前記支持脚を停止させた後、前記二輪倒立型ロボットの倒立制御を開始させることを特徴とする請求項１に記載の二輪倒立型ロボット用転倒防止装置。
【請求項３】
前記支持脚の先端に、それぞれキャスターを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の二輪倒立型ロボット用転倒防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪倒立型ロボットに装着可能な転倒防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、二輪倒立型ロボットの開発がさかんに行われている。この二輪倒立型ロボットは、通常、下部左右水平方向に車軸を備え、該車軸の両端にはそれぞれ１つの駆動輪が配置され、その車軸の上方に二輪倒立型ロボットの姿勢を制御するための本体制御部、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の電源部、駆動輪を駆動させるための左右それぞれに独立したモーター等の駆動機構を含むボディを備えた構成となっている。
【０００３】
そして倒立動作は、本体制御部のジャイロセンサ等により、二輪倒立型ロボットの傾きを検知し、倒立振子の原理により傾きを補正するように駆動輪を駆動制御して倒立させるようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
二輪倒立型ロボットの移動は、二輪を同じ向きに駆動することで前後へ移動させることができる。また、二輪それぞれの回転速度を変化させることにより進行方向を変えることができ、さらに、二輪を異なる向きに駆動することにより旋回させることができる。
【０００５】
このような構成及び動作の二輪倒立型ロボットは、動的にバランスを取るため、重心を高くすることができ、かつ接地面積を小さくすることができるという利点を有する。
【０００６】
また、このような従来の倒立型ロボットは以下に挙げる特徴を有する。
・重量によるモーメントや前後への加速によるモーメントでボディの傾斜が変化する。
・傾斜を一定角に保つには、重力によるモーメントを打ち消すために、前後への一定の加速度が必要である。
【０００７】
一方、上記従来の二輪倒立型ロボットにおいては、転倒を防止するために制御機能の精度を向上させる等、種々の提案がなされている。
【０００８】
しかしながら、不整地等の走行においては予期しない走行条件の変化に制御機能が対応しきれず、転倒に到る場合がある。
【０００９】
また、二輪倒立型ロボットの加速度及び速度は、モーターの最大出力等で制限されるため、状態の傾きが過大になった場合や、予期しないモーターの停止等でも転倒に到る場合がある。
【００１０】
さらに、二輪倒立型ロボットの停止時には、本体の転倒を防止するためのスタンドを用いて支持する必要があった。
【００１１】
このような状況に対し、本発明者らは二輪倒立型ロボットの安定した転倒防止効果を得るために、図５に示すような二輪倒立型ロボット用転倒防止装置の試作装置を作成して実験を繰り返した。
【００１２】
図５（ａ）に示す試作装置は、二輪倒立型ロボットの駆動輪の車軸と一致した回転軸を有する脚を設けた試作装置である。
【００１３】
この構成の試作装置では、以下の好ましい特徴を有することが確認された。
・転倒防止装置の機構が単純である。
・二輪倒立型ロボットがどのような姿勢であっても、脚の床に対する接地角を垂直にすることができ、安定した転倒防止効果を得ることができる。
【００１４】
しかしながら、上記のような好ましい特徴を有する半面、以下の問題も併せて確認された。
・脚が動く範囲が大きくなり、脚自体も大型化し、二輪倒立型ロボットの本体中央部に集中して配置されている他の部品と干渉しやすくなり、転倒防止装置の実装が困難になる。
・脚を駆動させるために必要な回転軸のトルクが大きくなり、大きな減速比が必要になる。
・脚にかかる曲げモーメントが大きくなり、床に対する剛性の確保や脚の軽量化が困難になる。
【００１５】
次に、上記の問題を解決するために、図５（ｂ）に示す、前後に独立した回転軸を有する脚を備えた試作装置を作成した。
【００１６】
この試作装置では、二輪倒立型ロボットの駆動輪の車軸から離れた位置に脚の回転軸を設けているため、脚を短くすることができ、軽量化しやすく、転倒防止装置の実装が容易であるという特徴を有することが確認された。
【００１７】
しかしながらこの試作装置の構成の場合、二輪倒立型ロボットの姿勢の変化に対応する脚の接地角の変化が大きくなり、床に対して垂直に接地することができず、安定した転倒防止効果が得られないといった問題が確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００４−２９５４３０号公報
【特許文献２】特開２００８−２３０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上記のような背景から従来の問題点を解消し、二輪倒立型ロボットの停止時にはスタンドとして機能するとともに、二輪倒立型ロボットの傾きが過大になった場合や、正常な倒立制御が行えない場合にも、接地面に対して垂直に脚を接地させることができ、安定して転倒を防止することが可能な、二輪倒立型ロボット用転倒防止装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【００２１】
第１に、本発明の二輪倒立型ロボット用転倒防止装置は、左右に一対の駆動輪を有する二輪倒立型ロボットの転倒を防止するために前記二輪倒立型ロボット本体に取り付けられる転倒防止装置であって、少なくとも、前記二輪倒立型ロボット本体の前後に取り付けられ、前記二輪倒立型ロボットの転倒を防止するための一対の転倒防止用脚部と、前記転倒防止用脚部を駆動させる駆動機構と、前記転倒防止用脚部の転倒防止動作を制御するための転倒防止制御部とを備え、前記転倒防止用脚部は、前記二輪倒立型ロボット本体の動作停止時にはその脚部下端部が接地した第１の状態となり、動作時には接地位置から上方に持ち上げられ、固定保持される第２の状態となる柱状体より構成された支持脚と、一端が前記二輪倒立型ロボット本体側の前記駆動輪の車軸より前方側又は後方側に回転自在に軸支されるとともに、他端が前記支持脚の上側適所に回転自在に軸支される第１のアームと、一端が前記二輪倒立型ロボット本体の前記第１のアームの一端が取り付けられた位置の下方部分に回転可能に軸支され、他端が前記支持脚の前記第１のアームの他端が取り付けられた位置の下方部分に回転可能に軸支された第２のアームより構成され、前記第１のアーム及び第２のアームのいずれか一方の、前記二輪倒立型ロボット本体側に、回転駆動のためのギヤ部が取り付けられ、前記駆動機構は、回転駆動力を発生するモーターと、この回転駆動力を前記第１又は第２のアームの前記ギヤ部に伝達するための駆動力伝達部とを有し、前記転倒防止制御部は、前記二輪倒立型ロボットの動作停止時には前記支持脚が接地した第１の状態となり、動作時には前記支持脚が上方に持ち上げられた第２の状態となるように、前記駆動機構を介して前記転倒防止用脚部の前記第１又は第２のアームを回転動作させ、前記二輪倒立型ロボットが許容しうる最大傾斜角まで傾斜した時には、前記第１のアーム及び前記第２のアームの動作により、前記第２の状態にある前記支持脚が接地面に対して垂直となるように構成されている。
【００２２】
第２に、上記第１の二輪倒立型ロボット用転倒防止装置において、前記支持脚の上下位置が第１の状態と第２の状態の途中である第３の状態を設定しておき、第１の状態から第３の状態への移行は第３の状態から第２の状態への移行よりも高速で行うように制御し、第３の状態となったときに一旦前記支持脚を停止させた後、前記二輪倒立型ロボットの倒立制御を開始させる。
【００２３】
第３に、上記第１又は第２のいずれかの二輪倒立型ロボット用転倒防止装置において、前記支持脚の先端に、それぞれキャスターを設けたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明の二輪倒立型ロボット用転倒防止装置によれば、二輪倒立型ロボットの停止時にはスタンドとして機能させることができ、二輪倒立型ロボットの傾きが過大になった場合や、正常な倒立制御が行えない場合にも接地面に対して垂直に脚を接地させることができ、安定して転倒を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】転倒防止用脚部をスタンドとして機能させた状態の要部を切欠して示した斜視図である。
【図２】転倒防止用脚部をスタンドとして機能させた状態の要部を切欠して示した斜視図である。
【図３】二輪倒立型ロボットが傾いて、転倒防止用脚部により支持された状態の要部を切欠して示した斜視図である。
【図４】二輪倒立型ロボットが傾いて、転倒防止用脚部により支持された状態の要部を切欠して示した斜視図である。
【図５】（ａ）は、二輪倒立型ロボットの駆動輪の車軸と一致した回転軸を有する脚を取り付けた二輪倒立型ロボットを示す概略図であり、（ｂ）は、前後に独立した回転軸を有する脚を備えた試作装置を取り付けた二輪倒立型ロボットを示す概略図である。
【図６】二輪倒立型ロボットの傾きに対する脚の接地角の変化を示したグラフである。
【図７】倒立制御停止状態から倒立制御状態までの動作を示すフロー図である。
【図８】倒立制御状態から倒立制御停止状態までの動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の二輪倒立型ロボット用転倒防止装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
二輪倒立型ロボット（以下、単にロボットと略称する）は、下部左右水平方向に車軸を備え、該車軸の両端にはそれぞれ１つの駆動輪が配置され、ロボット本体内にロボットの倒立姿勢を制御するための本体制御部、リチウムイオン電池等の電源部、駆動輪を駆動させるための左右それぞれに独立したモーター等の駆動機構から構成されている。
【００２８】
そして倒立動作は、本体制御部のジャイロセンサ等によりロボットの傾きを検知し、倒立振子の原理により傾きを補正するように駆動輪を駆動制御して倒立動作を実現している。
【００２９】
ロボットの移動は、左右の駆動輪を同じ向きに駆動することで前後へ移動させることができる。また、二輪それぞれの回転速度を変化させることにより進行方向を変えることができ、さらに、二輪を異なる向きに駆動することにより旋回させることができる。
【００３０】
本発明の転倒防止装置は、上記のロボットの進行方向の前後に取り付けられ、ロボットの停止時のスタンドとして、また、移動時の転倒防止用の補助脚として機能するものである。
【００３１】
図１〜図４は本発明の転倒防止装置の一実施形態の要部を一部切欠して示した斜視図である。
【００３２】
本発明の転倒防止装置は、ロボット本体の前後に取り付けられ、ロボットの転倒を防止するための一対の転倒防止用脚部と、転倒防止用脚部を駆動させるための駆動機構と、転倒防止用脚部の転倒防止動作を制御するための転倒防止制御部とを備えている。
【００３３】
なお、図１〜図４では、一対の反対側に設けられる転倒防止用脚部、転倒防止制御部及び、ロボットの姿勢を制御するための本体制御部、電源部、駆動輪の駆動用モーター等は省略されている。
【００３４】
転倒防止用脚部は、駆動アーム１１、支持アーム１２、支持脚１０から構成されている。これらの各部材は、非常に重量のある高価なロボットを安定して支持するために、強度を有する材料で形成され、最も重量負荷のかかる支持脚１０は柱状体により構成されている。
【００３５】
駆動アーム１１は、一端がロボット本体のフレーム３１のロボット本体側の駆動輪３０の車軸から離れた位置に回転自在に軸支されるとともに、他端は支持脚１０の上側に回転自在に軸支されている。また、ロボット本体側の軸支部には、回転駆動のためのギヤ２２が取り付けられている。
【００３６】
支持アーム１２は、一端がロボット本体のフレーム３１の駆動アーム１１の一端が取り付けられた位置の下方部分に回転可能に軸支され、他端は支持脚１０の駆動アーム１１の他端が取り付けられた位置の下方部分に回転可能に軸支されている。
【００３７】
上記のように、駆動アーム１１及び支持アーム１２の一端を、ロボット本体のフレーム３１の、駆動輪３０の車軸から離れた位置に回転自在に軸支することにより、ロボットの本体中央部に集中して配置されている重要な部品と干渉することなく、転倒防止装置を取り付けることが可能となる。
【００３８】
駆動機構は、少なくとも、回転駆動力を発生するモーター２０と、この回転駆動力を駆動アーム１１のギヤ２２に伝達するための駆動力伝達部２１から構成されている。
【００３９】
回転駆動力を発生するモーター２０は、ロボット本体に設けられた転倒防止制御部によって制御されており、転倒防止制御部は、ロボット本体を制御している本体制御部によって制御されている。
【００４０】
なお、モーター２０は、駆動伝達部２１との組み合わせによって転倒防止用脚部を駆動可能なモーターであれば特に制限なく用いることができ、例えばＡＣモーター、ＤＣモーター、ステッピングモーター等を挙げることができる。これらの中でも、モーター２０の回転速度及び正確な回転角度を制御するために、また、強力な静止トルクを得るためにステッピングモーターを用いるのが好ましい。
【００４１】
上記の構成による本発明の転倒防止装置によれば、ロボット本体に設けられた本体制御部からの情報が転倒防止制御部に入力され、この情報に従って駆動機構が動作し、駆動機構に接続された転倒防止用脚部が所定の駆動を行うことができる。
【００４２】
本発明の転倒防止装置の転倒防止用脚部は、ロボットの停止時及び、ロボットが傾いてロボットが許容しうる最大傾斜角に達して、転倒防止用脚部の支持脚１０が接地する場合においては、支持脚１０が床に対してほぼ垂直に接地するように設計するのが好ましい。図３、図４はロボットが傾いて支持脚１０が床に対してほぼ垂直に接地している状態を示している。
【００４３】
なお、転倒防止用脚部を駆動させて、ロボットが傾いて支持脚１０が床に対してほぼ垂直に接地する状態に維持、固定する方法としては、例えば、図３、図４に示すストッパー２３を設けて、駆動機構により駆動アーム１１の片側をストッパー２３に当接させて固定する方法や、ロータリーエンコーダーや位置センサ等からの位置データのフィードバックによる静止トルクにより固定する方法、また、ＤＣモーターの短絡による電磁ブレーキにより固定する方法等を用いることができ、またこれらの方法を組み合わせることができる。
【００４４】
例えば、通常制御時には位置データのフィードバックによる静止トルクと電磁ブレーキを併用する。これは、電磁ブレーキでは静止トルクが不足するため、必要に応じて位置制御によって位置の微修正と共に十分な静止トルクを発生させるものである。
【００４５】
また、全ての電源切断時等の緊急時には前記ストッパー２３により転倒防止脚部の動作を制限し、同時にロボット本体の傾斜、転倒を防止することができる。
【００４６】
ロボットが許容しうる最大傾斜角については、これまでに行った実験により得られたデータから、倒立制御時にロボットの傾きが±２０°を超えると、高い確率でロボットの倒立制御が困難となり転倒に至ることが確認されている。そのため本発明では、ロボットが許容しうる最大傾斜角を±２０°と設定して、ロボットが±２０°の角度で支持脚が床に対して垂直に接地するように設定するのが好ましい。
【００４７】
転倒防止用脚部を、ロボットが±２０°の角度で支持脚１０が床に対して垂直に接地するように設定することにより、ロボットの倒立制御時の前後の揺れ幅及び、支持脚１０と床とのクリアランスを最大限に確保することが可能となる。
【００４８】
上記の条件を満足する転倒防止用脚部の具体的な設計としては、例えば、駆動輪３０の半径を２６０ｍｍとして、駆動アーム１１と支持アーム１２のロボット本体のフレーム３１の取付位置が駆動輪３０の中心から２６０ｍｍで、それぞれの取付間隔が１００ｍｍ、駆動アーム１１と支持アーム１２の長さを１５０ｍｍ、駆動アーム１１と支持アーム１２の支持脚１０の取付間隔を１４０ｍｍとする設計を例示することができる。この設計によればロボット本体が±２０°傾いた場合に支持脚１０を床に対して垂直に接地させることができる。
【００４９】
なお、上記の設計は一実施形態についての設計であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５０】
上記の設計転倒防止装置を備えたロボットの傾き角度に対する支持脚１０の接地角度と、図５（ｂ）に示す、前後に独立した回転軸を有する脚を備えた試作装置を装着したロボットの傾きに対する脚の接地角度をそれぞれ測定した。その結果を図６のグラフに示す。
【００５１】
この結果から、上記の設計による本発明の転倒防止装置を備えたロボットでは、ロボットの傾きが７０°〜１１０°に亘って、支持脚１０が床に対してほぼ垂直に接していることがわかる。
【００５２】
これに対して、前後に独立した回転軸を有する脚を備えた図５（ｂ）に示すロボットでは、ロボットの傾きの変化に対して、脚の床に対する接地角が大きく変化していることがわかる。
【００５３】
これらの結果から、上記の設計による本発明の転倒防止装置を備えたロボットは、ロボットの傾きの変化に応じて、転倒防止用脚部の支持脚が常に安定して接地することが確認された。
【００５４】
本発明の転倒防止装置では、転倒防止用脚部の支持脚１０の先端に自在式キャスターを設けるのが好ましい。支持脚１０の先端に自在式キャスターを設けることにより、ロボットの移動時にロボット本体が傾いて支持脚１０が接地した場合であっても、ロボットの移動状態を維持したまま支持することが可能となる。
【００５５】
本発明の転倒防止装置は、ロボット本体に設けられた本体制御部からの情報を受けた転倒防止制御部がモーター２０を駆動させ、これにより転倒防止用脚部を特定の条件で駆動させるものである。
【００５６】
以下に、本発明の転倒防止装置の１）ロボットの倒立制御停止状態から倒立制御状態までの動作及び、２）ロボットの倒立制御状態から倒立制御停止状態までの動作の実施形態についてフロー図を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、床は水平面であり、ロボットの前後一対の転倒防止用脚部は同時に同様の動作をすることを前提として説明する。
【００５７】
図７は、ロボットの倒立制御停止状態から倒立制御状態までにおける、転倒防止用脚部の動作を示したフロー図である。
【００５８】
まず初期状態は、ロボットの倒立制御が停止した状態であって、転倒防止用脚部がスタンドとして床に対して垂直に接地した状態となっている。
【００５９】
この状態に対し、ユーザーからの倒立制御開始命令（Ｓ１０）が本体制御部に入力されると、本体制御部は倒立制御を開始する前に、倒立制御開始命令を転倒防止制御部に出力する。そして転倒防止制御部はモーターを駆動させて転倒防止用脚部の第１脚上げ動作（Ｓ１１）を行う。
【００６０】
この第１脚上げ動作（Ｓ１１）は、高速で転倒防止用脚部の可動脚を床から少しだけ上げる動作であって、ロボットが±７°の傾きで支持脚が床に垂直に接する位置まで転倒防止用脚部を引き上げる動作であり、例えば床から５０ｍｍ程度の高さの引き上げが考慮される。
【００６１】
この±７°の傾きは、これまでに行った実験により得られた角度であり、±７°より小さい角度では、前後の支持脚が床に接触してロボットの倒立制御の妨げになる場合があり、±７°より大きい角度では、ロボット本体が傾いた状態で倒立制御を開始した場合、駆動輪の動作による前後の動きが大きくなり、ロボットの近の人や、物、建物に接触する可能性があるため好ましくない。
【００６２】
第１脚上げ動作が完了した旨の情報（Ｓ１２）は、転倒防止制御部から本体制御部に出力され、これによりロボットの倒立制御が開始される（Ｓ１３）。また、この第１脚上げ動作が完了した旨の情報の出力から、倒立制御が開始されるまでの時間を短く設定することにより、ロボットの状態変化を最小限に抑えることが可能となる。なお、この時点ではロボットは移動可能な状態とはなっていない。
【００６３】
次に、本体制御部から出力された倒立制御を開始した旨の情報（Ｓ１４）により、転倒防止制御部は、モーターを駆動させて転倒防止用脚部の第２脚上げ動作（Ｓ１５）を行わせる。
【００６４】
この第２脚上げ動作（Ｓ１５）は、ロボットの傾きが±２０°の角度になったときに支持脚が床に垂直に接する位置まで、ゆっくりとした速度で転倒防止用脚部を引き上げる動作である。
【００６５】
第２脚上げ動作が完了した旨の情報（Ｓ１６）は、転倒防止制御部から本体制御部に出力され、これを受けて本体制御部はロボットを移動可能な状態とする（Ｓ１７）。
【００６６】
上記のような、本体制御部と転倒防止制御部の情報のやり取り及び転倒防止装置の動作により、ロボットが停止して転倒防止用脚部をスタンドとして機能させた状態から、倒立制御して移動可能な状態へと移行することができる。
【００６７】
次に、ロボットの倒立制御状態から倒立制御停止状態に移行するまでの、転倒防止装置の動作を、図８に示すフロー図に従って説明する。
【００６８】
まず、ロボットは倒立制御して移動可能な状態となっている。この状態に対してユーザーから本体制御部に倒立制御停止命令（Ｓ２０）が入力されると、本体制御部はロボットの移動を停止（Ｓ２１）、（Ｓ２２）してから、倒立制御停止命令を転倒防止制御部に出力する。転倒防止制御部は、モーターを駆動させて転倒防止用脚部の第１脚下げ動作を行う（Ｓ２３）。
【００６９】
この第１脚下げ動作（Ｓ２３）は、転倒防止用脚部の支持脚を床から少しだけ上がった位置までゆっくりと下げる動作であって、ロボットが±７°の傾きで支持脚が床に垂直に接する位置まで転倒防止用脚部を下げる動作である。なお、この時点では倒立制御を行っている状態である。
【００７０】
第１脚下げ動作が完了した旨の情報（Ｓ２４）は、転倒防止制御部から本体制御部に出力され、これを受けた本体制御部はロボットの倒立制御を停止する（Ｓ２５）。
【００７１】
次に、本体制御部から送られた倒立制御を停止した旨の情報（Ｓ２６）が転倒防止制御部に出力されると、転倒防止制御部は、モーターを駆動させて転倒防止用脚部の第２脚下げ動作（Ｓ２７）を行う。
【００７２】
この第２脚下げ動作（Ｓ２７）は、転倒防止用脚部の支持脚が床に対して垂直に接地するように、高速で下げられ、ロボットは転倒防止用脚部をスタンドとして支えられた状態となる（Ｓ２８）。
【００７３】
なお、ロボットの倒立制御の停止（Ｓ２５）から第２脚下げ動作が完了（Ｓ２８）するまでの時間を短くすることにより、ロボットの状態変化を最小限に抑えることが可能となる。
【００７４】
上記のような、本体制御部と転倒防止制御部の情報のやり取り及び転倒防止装置の動作により、ロボットは倒立制御して移動可能な状態から、倒立制御を停止して転倒防止用脚部をスタンドとして支持された状態へと移行することができる。
【００７５】
なお、上記の各状態で行われている駆動アームを特定の速度で駆動させ、停止維持する方法としては、例えば、モーターのロータリーエンコーダーの値を予め設定しておき、この値に従って駆動機構を制御することによって特定の駆動をさせることができる。
【００７６】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。
【００７７】
例えば、図１〜図４に示す本発明の転倒防止装置の実施形態では、ロボット本体を確実に支持するために、支持脚を左右２本とする構成となっているが、強度が十分に確保できる範囲において１本の設計としたり、また３本以上の構成とすることもできる。
【００７８】
また、前記実施形態では、駆動アームを上にして、支持アームを下にする構成としているが、これを逆の構成、即ち、支持アームを上にして、駆動アームを下にする構成としてもよい。
【００７９】
また、前記実施形態では、前後一対の転倒防止用脚部の動作を同時に同様の動作することを前提としたが、前後それぞれの転倒防止用脚部の動作タイミングを調整してそれぞれを別の動作とすることもできる。
【００８０】
さらに、転倒防止用脚部を駆動輪の接地部より低い位置まで下げることにより、ジャッキとして使用することもできる。転倒防止用脚部をジャッキとして使用してロボット本体を上方に持ち上げることにより、駆動輪の交換やロボット下部に設置されている駆動輪用の電源装置等のメンテナンス等を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  支持脚
１１  駆動アーム
１２  支持アーム
２０  モーター
２１  駆動力伝達部
２２  ギヤ
２３  ストッパー
３０  駆動輪
３１  フレーム
【図１】
2013163457.tif 000003
【図２】
2013163457.tif 000004
【図３】
2013163457.tif 000005
【図４】
2013163457.tif 000006
【図５】
2013163457.tif 000007
【図６】
2013163457.tif 000008
【図７】
2013163457.tif 000009
【図８】
2013163457.tif 000010