【手続補正書】
【提出日】平成23年9月20日(2011.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部と、前記胴体部に配置され先端に車輪を備えた車輪付脚と、前記車輪付脚の脚部の動作を制御する脚制御装置と、前記車輪の動作を制御する車輪制御装置とを備え、脚式歩行と車輪走行を切り替えて動作する車輪付脚式移動装置において、  前記脚制御装置は、
前記車輪走行時に前記車輪付脚が仮想的なバネおよびダンパとなるように制御する
ことを特徴とする車輪付脚式移動装置。
【請求項２】
前記胴体部のロール角を検出する傾斜センサを備え、
前記脚制御装置は、前記バイク型動作をする際に、旋回による遠心加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のロール角が水平となる状態を偏差零として前記車輪付脚のうち少なくとも１つの足先ヨー角を操作してフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項１記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項３】
前記胴体部のピッチ角を検出する傾斜センサを備え、
前記脚制御装置は、前記倒立振子型動作をする際に、前後方向加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のピッチ角が水平となる状態を偏差零として前記車輪のうち少なくとも１つのトルクを操作してフィードバック安定化制御する
ことを特徴とする請求項１または２記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項４】
前記脚制御装置は、前記車輪走行時に前記車輪付脚の足先位置が前後方向に整列したバイク型動作をする
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項５】
前記脚制御装置は、
前記車輪走行時に前記車輪付脚の足先位置が横方向に整列した倒立振子型動作をする
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項６】
前記脚制御装置は、
前記車輪走行時に前後方向加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のピッチ角が水平となるように前記車輪付脚の足先位置を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項７】
前記脚制御装置は、
前記車輪走行時に旋回による遠心加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のロール角が水平となるように前記車輪付脚の足先位置を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項８】
前記脚制御装置は、
関節角のフィードバックから足先位置を算出する順キネマティクス演算器を備え、
前記順キネマティクス演算器は、足先位置の並進方向３自由度と姿勢角３自由度との計６自由度のうちの１つ以上についてについてそれぞれ独立に制御する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項９】
前記脚制御装置は、
前記車輪走行時に前記車輪付脚が足先位置の並進方向３自由度と姿勢角３自由度との計６自由度のうちの１つ以上についてそれぞれ独立に設定されたバネ定数およびダンピング定数の仮想的なバネおよびダンパとなるように制御する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項１０】
前記脚制御装置は、
関節モータに受けている外乱を推定する外乱オブザーバと、前記外乱を床反力推定値に換算する外乱変換演算器を備え、
前記外乱変換演算器により算出された床反力推定値を用いて前記車輪付脚が仮想的なバネおよびダンパとなるように制御する
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項１１】
前記脚制御装置は、
前記胴体部に操作者が乗るための座席と、旋回半径を操作するためのハンドルとを備え、前記ハンドルの操作量に応じて前記車輪付脚のうち少なくとも１つの足先ヨー角を決定する
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項１２】
前記脚制御装置は、
前記胴体部に操作者が乗るための座席と、旋回半径を操作するためのハンドルとを備え、前記ハンドルの操作量に応じて複数の前記車輪の回転速度またはトルクを決定する
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【請求項１３】
前記脚制御装置は、
前記胴体部に操作者が乗るための座席と、アクセルとを備え、前記アクセルの操作量に応じて前記車輪のうち少なくとも１つの回転速度またはトルクを決定する
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の車輪付脚式移動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
上記問題を解決するため，本発明は，次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、胴体部と、前記胴体部に配置され先端に車輪を備えた車輪付脚と、前記車輪付脚の脚部の動作を制御する脚制御装置と、前記車輪の動作を制御する車輪制御装置とを備え、脚式歩行と車輪走行を切り替えて動作する車輪付脚式移動装置において、前記脚制御装置は、前記車輪走行時に前記車輪付脚が仮想的なバネおよびダンパとなるように制御するとするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記胴体部のロール角を検出する傾斜センサを備え、
前記脚制御装置は、前記バイク型動作をする際に、旋回による遠心加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のロール角が水平となる状態を偏差零として前記車輪付脚のうち少なくとも１つの足先ヨー角を操作してフィードバック制御するものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記胴体部のピッチ角を検出する傾斜センサを備え、
前記脚制御装置は、前記倒立振子型動作をする際に、前後方向加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のピッチ角が水平となる状態を偏差零として前記車輪のうち少なくとも１つのトルクを操作してフィードバック安定化制御するとするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記車輪走行時に前記車輪付脚の足先位置が前後方向に整列したバイク型動作をするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記車輪走行時に前記車輪付脚の足先位置が横方向に整列した倒立振子型動作をするものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記車輪走行時に前後方向加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のピッチ角が水平となるように前記車輪付脚の足先位置を制御するとするものである。
また、請求項７に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記車輪走行時に旋回による遠心加速度ベクトルと重力ベクトルとの和で表される見かけの重力方向に対して前記胴体部のロール角が水平となるように前記車輪付脚の足先位置を制御するとするものである。
また、請求項８に記載の発明は、前記脚制御装置は、関節角のフィードバックから足先位置を算出する順キネマティクス演算器を備え、前記順キネマティクス演算器は足先位置の並進方向３自由度と姿勢角３自由度との計６自由度のうちの１つ以上についてについてそれぞれ独立に制御するとするものである。
また、請求項９に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記車輪走行時に前記車輪付脚が足先位置の並進方向３自由度と姿勢角３自由度との計６自由度のうちの１つ以上についてそれぞれ独立に設定されたバネ定数およびダンピング定数の仮想的なバネおよびダンパとなるように制御するとするものである。
また、請求項１０に記載の発明は、前記脚制御装置は、関節モータに受けている外乱を推定する外乱オブザーバと、前記外乱を床反力推定値に換算する外乱変換演算器を備え、前記外乱変換演算器により算出された床反力推定値を用いて前記車輪付脚が仮想的なバネおよびダンパとなるように制御するとするものである。
また、請求項１１に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記胴体部に操作者が乗るための座席と、旋回半径を操作するためのハンドルとを備え、前記ハンドルの操作量に応じて前記車輪付脚のうち少なくとも１つの足先ヨー角を決定するとするものである。
また、請求項１２に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記胴体部に操作者が乗るための座席と、旋回半径を操作するためのハンドルとを備え、前記ハンドルの操作量に応じて複数の前記車輪の回転速度またはトルクを決定するとするものである。
また、請求項１３に記載の発明は、前記脚制御装置は、前記胴体部に操作者が乗るための座席と、アクセルとを備え、前記アクセルの操作量に応じて前記車輪のうち少なくとも１つの回転速度またはトルクを決定するとするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、実際に機械的な機構としてバネダンパを備えることなく脚により仮想的なバネダンパを構成することができ、車輪走行時には路面の凹凸による衝撃が胴体部に伝わらないようにすることができ、脚式歩行時には剛性が高く安定した姿勢制御をすることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、高速走行時にも安定して自律動作により走行することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、少ないコストで自律動作によりその場での停止や旋回ができる装置が構成できる。
少ないコストでその場での停止や旋回ができる装置が構成できる。
また、請求項４に記載の発明によると、高速走行時にも安定して自律動作により走行することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、少ないコストで自律動作によりその場での停止や旋回ができる装置が構成できる。
また、請求項６に記載の発明によると、加減速時に胴体部に横方向の力を受けないよう
にすることができ、物を搬送する際には搬送物の落下などを避けることができ、人を搬送する際には乗り心地を良くすることができる。
また、請求項７に記載の発明によると、旋回時に胴体部に横方向の力を受けないようにすることができ、物を搬送する際には搬送物の落下などを避けることができ、人を搬送する際には乗り心地を良くすることができる。
また、請求項８に記載の発明によると、脚の制御則を関節ごとではなく足先位置の並進方向と姿勢角ごとにそれぞれ設定することができ、剛性や応答性をより適した設定にすることができる。
また、請求項９に記載の発明によると、バネ定数やダンピング定数を足先位置の並進方向と姿勢角ごとにそれぞれ設定することができ、より衝撃吸収性に優れた設定にすることができる。
また、請求項１０に記載の発明によると、床反力センサなしにバネダンパ制御をすることができ、コストを安くすることができる。
また、請求項１１に記載の発明によると、人が乗ってステアリングを操作して運転することができる。
また、請求項１２に記載の発明によると、人が乗って旋回量を操作して運転することができる。
また、請求項１３に記載の発明によると、人が乗って速度を操作して運転することができる。