专利名称：腿式移动机器人及其控制装置和控制方法
技术领域：
本发明涉及通过腿来移动的腿式移动机器人、控制该腿式移动机器人的腿式移动机器人控制装置、以及腿式移动机器人控制方法。
背景技术：
以往，已知通过腿来行走或跑步(以下称作移动)的腿式移动机器人。这样的腿式移动机器人为了实现与人的自然交流而通常采用具有头部、臂部、躯体部以及腿部的人型。
此外，一般的机器人特别是产业用机器人中看到的多是组装物品或把持物品或运送物品的机器人。
这样的产业机器人多数的情况是仅由组装物品或把持物品的臂部(称作机器人手、机器人臂)构成。
在日本特开2004-160594号公报中公开的‘机器人手’通过接触传感器、张开角度传感器等计算把持对象物的概略形状，从而决定把持动作。
在日本特开2004-167674号中公开的‘机器人把持控制装置’由外力传感器检测作用于把持物品的机器人手的外力的值，在该外力的值变化时，减少或增加机器人手把持物品的把持力，并进行该物品的交付。
但是，将以往公开的机器人手或机器人把持控制装置组装在腿式移动机器人中，不需要操作者的操作地要通过自主控制(autonomouscontrol)来使该腿式移动机器人把持物品并载置于特定的位置时，存在不能水平地保持该物品，产生倾斜或腿式移动机器人的姿势走样的问题。
特别是在要使腿式移动机器人的臂部把持物品并将该把持的物品载置于特定位置(一定高度的桌子等)上时，存在特定位置的高度受到该臂部的可伸展的范围的制约的问题。
发明内容
因此，本发明中，其目的在于提供一种解决上述问题，不需要操作者的操作而能够将腿式移动机器人的姿势保持为规定的姿势，同时能够将物品载置于减少了臂部的可伸展范围的制约的高度的特定位置的腿式移动机器人控制装置和腿式移动机器人，以及腿式移动机器人控制方法。
本发明提供一种腿式移动机器人控制装置，该腿式移动机器人控制装置对于在基体上连接了为把持物品而具有多个连杆的臂部、以及为移动而具有多个连杆的腿部的腿式移动机器人，基于与该腿式移动机器人的姿势以及各连杆的位置有关的姿势位置数据和与作用于所述臂部的外力有关的外力数据进行控制，该腿式移动机器人控制装置包括数据取得单元，其取得所述姿势位置数据和所述外力数据；全身协调控制单元，其基于由该数据取得单元取得的所述姿势位置数据，在将由所述臂部把持的物品载置于预先指定的指定位置时，根据所述臂部的动作来控制所述腿部的动作；以及载置判定单元，其根据由所述数据取得单元取得的外力数据，判定所述物品通过该全身协调控制单元的动作而被载置于所述指定位置的情况。
本发明的所述腿式移动机器人控制装置的特征在于，其中的所述全身协调控制单元在降低所述臂部的位置或伸展所述臂部时，在由所述载置判定单元判定为所述物品未被载置于所述指定位置的情况下，使所述腿部的各连杆相互连接的部分弯曲。
进而，本发明提供一种腿式移动机器人控制装置，该腿式移动机器人控制装置对于在基体上连接了为把持物品而具有多个连杆的臂部、以及为移动而具有多个连杆的腿部的腿式移动机器人，基于与该腿式移动机器人的姿势以及各连杆的位置有关的姿势位置数据和与作用于所述臂部的外力有关的外力数据进行控制，该腿式移动机器人控制装置包括数据取得单元，其取得所述姿势位置数据和所述外力数据；全身协调控制单元，其在基于由该数据取得单元取得的所述姿势位置数据、将由所述臂部把持的物品载置于预先指定的指定位置时，控制所述臂部的动作和所述腿部的动作，使得在将所述臂部以及所述腿部的部位或所述连杆的可动位置作为顶点连接而成的多面体中、对于所述多面体的部分顶点的动作、由其他顶点的动作来进行补偿；以及载置判定单元，其根据由所述数据取得单元取得的外力数据，判定所述物品通过该全身协调控制单元的动作而被载置于所述指定位置的情况。
本发明的所述腿式移动机器人控制装置的特征在于，其中的所述多面体的顶点至少由下述位置构成作为所述臂部的部位的指尖位置、连接所述臂部和所述基体的连杆的可动位置、连接所述腿部和所述基体的连杆的可动位置、以及作为所述腿部的部位的脚后根位置或膝盖位置。
进而，本发明提供具有上述的腿式移动机器人控制装置的腿式移动机器人和上述的腿式移动机器人控制装置的控制方法。
图1是表示本发明的实施方式的腿式移动机器人的外观的侧视图。
图2是示意地表示图1所示的腿式移动机器人的内部结构的立体图。
图3是表示图1所示的腿式移动机器人的结构的方框图。
图4是图3所示的腿式移动机器人控制装置的方框图。
图5是表示图1所示的腿式移动机器人的整体动作的概略的流程图。
图6是表示图5所示的腿式移动机器人的整体动作中的载置动作的细节的流程图。
图7是示意地表示腿式移动机器人的移动、载置动作以及返回动作的概略的图。
图8A-8C是具体说明对多面体的顶点突出进行补偿的方法的图。
图9A、9B是将有腿式移动机器人控制装置的控制的情况和没有控制的情况进行比较表示的图(关于作业区域的确保)。
图10A-10D是将有腿式移动机器人控制装置的控制的情况和没有控制的情况进行比较表示的图(关于手臂的柔性控制、手腕可动角的补偿)。
图11A、11B是将有腿式移动机器人控制装置的控制的情况和没有控制的情况进行比较表示的图(关于具体的作业范围)。
图12是图11所示的作业范围的平面图。
具体实施例方式
接着，适当参照附图来详细地说明本实施方式。
在该实施方式的说明中，首先说明腿式移动机器人的概略、驱动构造以及结构，接着说明腿式移动机器人控制装置的结构。然后，说明腿式移动机器人的从物品的接受到载置的整体动作，接着说明腿式移动机器人载置物品时的详细的动作。
(腿式移动机器人的概略)图1是表示腿式移动机器人的整体的示意图。
如该图1所示，腿式移动机器人R是自主移动型的双脚移动机器人，与人同样，通过两个腿部R1(仅图示一个)站立、移动(走路、跑步等)，具有上体部(基体)R2、两个臂部R3(仅图示一个)以及头部R4，自主进行移动。此外，腿式移动机器人R以背负的形式在后背(上体部R2的后部)具有控制装置搭载部R5，该控制装置搭载部R5控制这些腿部R1、上体部R2、臂部R3以及头部R4的动作。在以下的说明中，腿式移动机器人R的前后方向取X轴，左右方向取Y轴，上下方向取Z轴。
(腿式移动机器人的驱动构造)接着说明腿式移动机器人R的驱动构造。图2是示意地表示图1所示的腿式移动机器人R的驱动构造的立体图。另外，图2中的关节部通过驱动该关节部的电机表示。
(腿部R1)如图2所示，左右各个腿部R1包括6个关节部11R(L)～16R(L)(以下，将右侧设为R，左侧设为L。且，有时还不加以R，L。)。左右共12个关节由如下部分构成胯部(腿部R1和上体部R2的连接部分)的腿部旋转用(围绕Z轴)的胯关节部11R、11L、围绕胯部的仰俯(pitch)轴(Y轴)的胯关节部12R、12L、围绕胯部的摇摆(roll)轴(X轴)的胯关节部13R、13L、围绕膝部的仰俯轴(Y轴)的膝关节部14R、14L、围绕脚踝的仰俯轴(Y轴)的踝关节部15R、15L、以及围绕脚踝的摇摆轴(X轴)的踝关节部16R、16L。而且，在腿部R1下方安装有脚部17R、17L。
即，腿部R1包括胯关节部11R(L)、12R(L)、13R(L)，膝关节部14R(L)以及踝关节部15R(L)、16R(L)。胯关节部11R(L)～13R(L)和膝关节部14R(L)由大腿连杆51R、51L连接，膝关节部14R(L)和踝关节部15R(L)、16R(L)由小腿连杆52R、52L连接。
(上体部R2)如图2所示，上体部R2是腿式移动机器人R的基体部分，与腿部R1、臂部R3以及头部R4连接。即，上体部R2(上体连杆53)经由胯关节部11R(L)～13R(L)与腿部R1连接。此外，上体部R2经由后述的肩关节部31R(L)～33R(L)与臂部R3连接。此外，上体部R2经由后述的颈关节部41、42与头部R4连接。此外，上体部R2具有上体旋转用(围绕Z轴)的关节部21。
(臂部R3)如图2所示，左右各个臂部R3具有7个关节部31R(L)～37R(L)。左右共14个关节部由围绕肩部(臂部R3和上体部R2的连接部分)的仰俯轴(Y轴)的肩关节部31R、31L、围绕肩部的摇摆轴(X轴)的肩关节部32R、32L、臂部旋转用(围绕Z轴)的肩关节部33R、33L、围绕肘部的仰俯轴(Y轴)的肘关节部34R、34L、手腕旋转用(围绕Z轴)的臂关节部35R、35L、围绕手腕的仰俯轴(Y轴)的手腕关节部36R、36L以及围绕手腕的摇摆轴(X轴)的手腕关节部37R、37L构成。而且，在臂部R3的前端安装有把持部(手)71R、71L。
即，臂部R3包括肩关节部31R(L)、32R(L)、33R(L)、肘关节部34R(L)、臂关节部35R(L)以及手腕关节部36R(L)、37R(L)。肩关节部31R(L)～33R(L)和肘关节部34R(L)通过上臂连杆54R(L)连接，肘关节部34R(L)和手腕关节部36R(L)、37R(L)通过下臂连杆55R(L)连接。
(头部R4)如图2所示，头部R4包括围绕颈部(头部R4和上体部R2的连接部分)的Y轴的颈关节部41、围绕颈部的Z轴的颈关节部42。颈关节部41用于设定头部R4的倾斜角，颈关节部42用于设定头部R4的平面。
通过这样的结构，左右的腿部R1提供合计12个自由度，通过在移动中以适当的角度驱动12个关节部11R(L)～16R(L)，可以对腿部R1提供所期望的动作，机器人R能够任意地在三维空间中移动。此外，左右的臂部R3提供合计14个自由度，通过以适当的角度驱动14个关节部31R(L)～37R(L)，腿式移动机器人R能够进行所期望的作业。
此外，踝关节部15R(L)、16R(L)和脚部17R(L)之间设有公知的6轴力传感器61R(L)。6轴力传感器61R(L)检测从地面对腿式移动机器人R作用的地面反作用力的三个方向分量Fx、Fy、Fz和力矩的三个方向分量Mx、My、Mz。
此外，手腕关节部36R(L)、37R(L)和把持部71R(L)之间设有公知的6轴力传感器62R(L)。6轴力传感器62R(L)检测作用于腿式移动机器人R的把持部71R(L)的反作用力的三个方向分量Fx、Fy、Fz和力矩的三个方向分量Mx、My、Mz。
此外，在上体部R2设有倾斜传感器63。倾斜传感器63检测对于上体部R2的重力轴(Z轴)的斜率和其角速度。
此外，各关节部的电机通过对其输出进行减速、增力的减速器(未图示)使所述大腿连杆51R(L)、小腿连杆52R(L)等相对位移。这些各关节部的角度由关节角度检测单元(例如，回转式编码器)检测。
控制装置搭载部R5容纳有后述的自主移动控制部150、把持部控制部160、无线通信部170、主控制部200、电池(未图示)等。各传感器61～63等的检测数据被传送到控制装置搭载部R5内的各控制部以及后述的腿式移动机器人控制装置1。此外，各电机由来自各控制部的驱动指示信号驱动。
(腿式移动机器人的结构)图3是表示图1所示的腿式移动机器人的结构的方框图。如图3所示，腿式移动机器人R除了腿部R1、臂部R3以及头部R4之外，还包括照相机C、C、扬声器S、传声器MC、MC、图像处理部100、声音处理部110、对象检测部120、自主移动控制部150、把持部控制部160、无线通信部170、主控制部200、存储部300以及腿式移动机器人控制装置1。
此外，腿式移动机器人R包括陀螺仪传感器SR1以及GPS接收器SR2。陀螺仪传感器SR1检测与腿式移动机器人R的朝向有关的数据(朝向数据)。此外，GPS接收器SR2检测与腿式移动机器人R的位置有关的数据(位置数据)。陀螺仪传感器SR1以及GPS接收器SR2检测出的数据被输出到主控制部200，用于决定腿式移动机器人R的行动。
照相机C、C可以将图像作为数字数据取入，例如使用彩色CCD(Charge-Coupled Device，电荷耦合装置)照相机。照相机C、C左右平行地排列配置，所拍摄的图像被输出到图像处理部100。该照相机C、C和扬声器S以及传声器MC、MC都配置在头部R4的内部。
图像处理部100对照相机C、C拍摄的图像进行处理，根据拍摄的图像掌握腿式移动机器人R的周围状况，因此是进行周围的障碍物或人物的识别的部分。该图像处理部100包括立体处理部101、移动体提取部102以及脸识别部103。
立体处理部101以左右的照相机C、C拍摄的两个图像的一个作为基准进行图形匹配，计算左右的图像中的对应的各像素的视差而生成视差图像，并对移动体提取部102输出所生成的视差图像以及原来的图像。另外，该视差表示从腿式移动机器人R到所拍摄的物体的距离。
移动体提取部102基于从立体处理部101输出的数据，提取拍摄的图像中的移动体。提取移动的物体(移动体)是为了推定移动的物体为人物而进行人物的识别。
为了进行移动体的提取，移动体提取部102存储过去的几帧(画面)图像，比较最新的帧(图像)和过去的帧(图像)，进行图形匹配，计算各像素的移动量，并生成移动量图像。然后，根据视差图像和移动量图像，在离照相机C、C规定的距离范围内，存在移动量多的像素的情况下，推定为在该位置存在人物，基于仅是该规定距离范围的视差图像来提取移动体，并对脸识别部103输出移动体的图像。
此外，移动体提取部102计算提取出的移动体的高度即身高，输出到脸识别部103。即，移动体提取部102可以确定人相对于腿式移动机器人R的位置，此外，可以计算人的身高。
脸识别部103从提取出的移动体提取肤色的部分，根据其大小、形状等识别脸的位置。另外，同样也根据肤色的区域和大小、形状等来识别手的位置。
识别出的脸的位置作为腿式移动机器人R移动时的信息而且为了取得与该人之间的通讯而被输出到主控制部200，同时被输出到无线通信部170，并被发送到基站2(对于腿式移动机器人R进行无线通信之处)。
扬声器S基于由后述的声音合成部111生成的声音数据输出声音。
传声器MC、MC用于收集腿式移动机器人R的周围的声音。被收集的声音被输出到后述的声音识别部112以及音源定位部113。
声音处理部110包括声音合成部111、声音识别部112以及音源定位部113。
声音合成部111是基于主控制部200决定并输出的讲话行动的指令，根据文字信息生成声音数据，并对扬声器S输出声音的部分。声音数据的生成利用预先存储的文字信息和声音数据的对应关系。
声音识别部112从传声器MC、MC输入声音数据，基于预先存储的声音数据和文字信息的对应关系，根据声音数据生成文字信息，并输出到主控制部200。
音源定位部113基于传声器MC、MC之间的声压差以及声音的到达时间差，确定音源的位置(离腿式移动机器人R的距离以及方向)。
对象检测部120检测在腿式移动机器人R的周围是否存在具有检测用标签(未图示)的检测对象(未图示)，同时在检测到检测对象的存在的情况下，确定该检测对象的位置。
自主移动控制部150包括头部控制部151、臂部控制部152以及腿部控制部153。
头部控制部151按照主控制部200的指示驱动头部R4，臂部控制部152按照主控制部200的指示驱动臂部R3，腿部控制部153按照主控制部200的指示驱动腿部R1。
把持部控制部160按照主控制部200的指示驱动把持部71。把持部71由一对把持部71R、71L(参照图2)构成，这一对把持部71R、71L被镜面对称地配置。
此外，该把持部71上设有检测作用于该把持部71的外力的外力检测单元(未图示)。作为该外力检测单元，这里，采用6轴力传感器。该6轴力传感器也可检测外力的方向，所以能够分别检测从物品作用于把持部71的外力中X轴方向的力Fx、Y轴方向的力Fy、Z轴方向的力Fz。
无线通信部170连接到基站2上，是与进行腿式移动机器人的管理的机器人管理装置4进行数据收发的通信装置。无线通信部170包括公共线路通信装置171以及无线通信装置172。
公共线路通信装置171是利用携带电话线路或PHS(PersonalHandyphone System，个人手机系统)线路等公共线路的无线通信单元。另一方面，无线通信装置172是符合IEEE802.11b标准的无线LAN等近距离无线通信的无线通信单元。
无线通信部170按照来自机器人管理装置4(进行腿式移动机器人R的管理之处)的连接要求，选择公共线路通信装置171或无线通信装置172来与机器人管理装置4进行数据通信。
主控制部200基于从陀螺仪传感器SR1、GPS接收器SR2、图像处理部100、声音处理部110、对象检测部120、自主移动控制部150、把持部控制部160、无线通信部170、存储部300以及腿式移动机器人控制装置1输入的各种信号、数据，主管腿式移动机器人R的全部控制。另外，在该实施方式中，主控制部200和腿式移动机器人控制装置1单独构成，但腿式移动机器人控制装置1的各控制单元也可以被组装在该主控制部200中。
存储部300由一般的存储介质构成，存储了人数据、地图数据、物品数据、讲话数据。
人数据关联了与腿式移动机器人R移动的范围(移动区域)中存在的人有关的数据(人数据)。例如，作为人数据，包含与人识别号(ID)、姓名、所属、标签识别号、通常所在处、桌子位置、脸图像等有关的数据。
地图数据关联了与腿式移动机器人R移动的范围(移动区域)的地图有关的数据。例如，作为地图数据，包含与移动区域的地形、墙位置、桌子位置等有关的数据。
物品数据关联了与腿式移动机器人R运送的物品有关的数据。例如，作为物品数据，包含有与物品识别号、物品的名称、大小、重量等有关的数据。
讲话数据关联了用于腿式移动机器人R讲话的数据。例如，作为讲话数据，包含与日常会话中的问候等有关的声音波形数据。
(腿式移动机器人控制装置的结构)接着，参照图4说明腿式移动机器人控制装置的结构(适当参照图2、图3)。图4是腿式移动机器人控制装置1的方框图，如该图4所示，腿式移动机器人控制装置1用于在腿式移动机器人R的各种动作中控制载置由臂部R3(把持部71R(L))把持的物品(物)时的动作，包括数据取得单元3、全身协调控制单元5、载置判定单元7。
另外，在该实施方式中，作为腿式移动机器人R把持的物品，假设载置了杯子或玻璃等的托盘(盘)，作为载置该托盘的指定位置，假设一般的桌子。而且，如果该桌子的高度具有规定范围内的高度，则该腿式移动机器人控制装置1通过腿式移动机器人R能够进行将托盘水平地载置到桌子上的动作，所谓盘放置动作。
而且，本发明的实施方式的腿式移动机器人控制装置1在进行该盘放置动作时，可以使腿式移动机器人R在直立地伸展臂部R3的状态下将托盘载置于固定了高度的桌子上，不仅如此，在即使在桌子的高度变低的情况下(限于规定范围内)，也能够协调控制腿式移动机器人R的全身的连杆，从而进行载置托盘的动作。
数据取得单元3取得腿式移动机器人R把持物品移动并达到要载置该物品的目的地(例如，桌子前)时的与该腿式移动机器人R的姿势和各连杆的位置有关的姿势位置数据和与对臂部R3的前端(指尖)施加的外力有关的外力数据，包括姿势控制输入单元3a、当前手腕姿势取得单元3b、指尖目标位置输入单元3c、位置柔性输入单元3d、二阶滤波器3e。
姿势控制输入单元3a通过输入腿式移动机器人R的肩即肩关节部31R～33R的姿势位置数据和腰即胯部(腿部R1和上体部R2的连接部分)的姿势位置数据，输入肩和腰的相对的位置关系。
当前手腕姿势取得单元3b从自主移动控制部150的臂部控制部152取得当前的手腕的姿势。当前的手腕的姿势由用于旋转手腕的臂关节部35R、35L、围绕手腕的仰俯轴(Y轴)的手腕关节部36R、36L以及围绕手腕的摇摆轴(X轴)的手腕关节部37R、37L各自的角度而决定。
指尖目标位置输入单元3c用于输入腿式移动机器人R的臂部R3的前端(指尖)的目标值。指尖的目标值由以踝关节部16R和踝关节部16L的中点位置为基准的情况下的把持部71R(L)的位置(指尖位置)来决定。
位置柔性输入单元3d用于输入与作用于把持部71R(L)的外力有关的外力数据(柔性输入值)。由于该外力数据在把持部71R(L)接触到某物体时增加，所以根据该输入的外力数据是否增加，能够判定由臂部R3的把持部71R(L)把持的物品被载置于指定位置(桌子的上面)的情况(把持部71R(L)接触到桌子上面的情况)。
二阶滤波器3e用于将从位置柔性输入单元3d输入的外力数据分为臂部R3的响应频率和腰即胯部(腿部R1和上体部R2的连接部分)的响应频率的滤波器。
全身协调控制单元5基于由数据取得单元3取得的姿势位置数据(各部分的位置)以及外力数据(柔性输入值)，在腿式移动机器人R载置物品时进行控制以协调各部分(各连杆)，包括腰控制校正量计算单元5a、手腕姿势校正量计算单元5b、位置偏差比较单元5c、雅可比矩阵(JacobianMatrix)制作单元5d、各轴目标值计算单元5e、各轴目标值计算单元5f、各轴校正量总计单元5g、一阶延迟滤波器5h、积分运算单元5i、肘角度控制运算单元5j、积分运算单元5k、正向运动学计算单元5l、平衡校正量计算单元5m。
另外，通过基于由数据取得单元3取得的姿势位置数据，对于特定的动作(例如，盘放置动作、摇摆臂部R3的问候动作等)，按照腿式移动机器人R的姿势的一系列变化被预先设定的信息即全身计划输出对各连杆的指令值，从而实现该全身协调控制单元5对各部分(各连杆)进行协调的控制。对各部分(各连杆)进行协调的控制由于是对腿式移动机器人R的全身姿势(posture)进行控制，所以被称作所谓姿势控制。
而且，在该姿势控制中，将各部分的位置或各连杆的可动位置作为顶点连接而形成多面体，在该多面体的一对顶点突出的情况下，使位于与该一对顶点的对角处的另一对顶点也突出，以多面体的顶点的突出互相得到补偿，从而维持平衡，腿式移动机器人控制装置1以上述方式对各连杆输出指令值。
在此，参照图8A-图8C来具体说明对该多面体的顶点突出进行补偿的方法。
将左右的作为臂部R3的部位的指尖的位置、连接臂部R3和基体R2的连杆的可动位置(即肩关节部)、连接腿部R1和基体R2的连杆的可动位置(即胯关节部)、作为腿部R1的部位的脚后根位置或膝盖位置作为顶点，形成图8A所示的多面体。
此处，通过连接右侧的指尖的位置、连接臂部R3和基体R1的连杆的可动位置、连接腿部R1和基体R2的连杆的可动位置、作为腿部R1的部位的脚后跟的位置或膝盖的位置所对应的顶点来形成多面体的第一侧面，而且，通过连接左侧的指尖的位置、连接臂部R3和基体R1的连杆的可动位置、连接腿部R1和基体R2的连杆的可动位置、作为腿部R1的部位的脚后跟的位置或膝盖的位置所对应的顶点来在与前述的侧面对置的位置形成第二侧面(参照图8A的阴影部分)。从而，根据腿式移动机器人R的姿势或连杆的位置的变化，两个对置的侧面的形状相同地发生变化。
图8B和图8C是从腿式移动机器人R的行进方向右侧看到图8A的侧视图，即，从右面侧看到所述多面体时的图。
此处，该多面体的一对顶点突出时，该一对的对置顶点的对角处的另一对顶点也突出。具体讲，以后述的移动结束后(到达指定位置的指尖位置后)的姿势作为基准姿势(基准多面体，参照图8B)，例如，将把持的部件载置于指定位置时、指尖的位置(第一对顶点，参照图8A的‘a’)从基准姿势突出(延伸)的情况下，指尖的位置的对角处的胯关节部的位置(第二对顶点，参照图8A的‘b’)也从基准姿势(基准多面体)突出(参照图8C)。这样，可通过相互补偿该多面体的顶点的突出来取得平衡。
腰控制校正量计算单元5a基于从数据取得单元3的姿势控制输入单元3a输入的肩关节部31R～33R的姿势位置数据以及胯部(腿部R1和上体部R2的连接部分)的姿势位置数据(肩和腰的位置关系)、正向运动学计算单元51计算出的系数(详细在后面叙述)，计算对腰位置(胯部的位置)进行校正的校正量(腰位置校正量)。
手腕姿势校正量计算单元5b基于数据取得单元3的当前手腕姿势取得单元3b取得的当前的手腕姿势，即臂关节部35R、35L、手腕关节部36R、36L、手腕关节部37R、37L各自的角度，计算对手腕姿势进行校正(将物品保持为水平)的校正量(手腕角度校正量)。
另外，在该手腕姿势校正量计算单元5b中，计算手腕角度校正量以不使臂关节部35R、35L、手腕关节部36R、36L、手腕关节部37R、37L各自的角度达到极限(为避免极限)。换言之，这里，为了改变臂部R3的肘的高度，并改变双臂的手腕(手腕关节部36R、36L、手腕关节部37R、37L)形成的面，计算手腕角度校正量。
位置偏差比较单元5c对由指尖目标位置输入单元3c输入的指尖的目标值和由正向运动学计算单元51输入的当前的指尖位置进行比较。该比较通过从指尖的目标值减去当前的指尖位置来进行，相减的结果(位置偏差)被输出到各轴目标值计算单元5f。
雅可比矩阵制作单元5d基于由腰控制校正量计算单元5a计算的腰位置校正量、由正向运动学计算单元51计算的系数、由平衡校正量计算单元5m计算的平衡校正量(详细后面叙述)，制作与各连杆中包含的各轴的移动容易度对应的雅可比矩阵J。
各轴目标值计算单元5e基于由手腕姿势校正量计算单元5b计算的手腕角度校正量和由雅可比矩阵制作单元5d制作的雅可比矩阵J，计算对臂部R3(除了把持部71)的各轴目标值(对各连杆的指令值)。
各轴目标值计算单元5f基于从位置偏差比较单元5c输出的位置偏差和由各轴目标值计算单元5e计算出的对臂部R3的各轴目标值，计算对把持部71的各轴目标值。
另外，在这些各轴目标值计算单元5e以及各轴目标值计算单元5f中，将输入的数据(手腕角度校正量、位置偏差等)设为x，将各轴目标值设为θ时，使用下面表示的算式(1)来计算该各轴目标值θ。
deltaθ＝inv(J)*delta x …算式(1)在该算式(1)中，inv(J)是利用了雅可比矩阵J的函数。另外，详细地说，是使用了J*＝W-1JT(kI+JW-1JT)-1的雅可比矩阵。
各轴校正量总计单元5g基于由雅可比矩阵制作单元5d制作的雅可比矩阵、由各轴目标值计算单元5e计算的对臂部R3的各轴目标值、由各轴目标值计算单元5f计算的对把持部71的各轴目标值，对各轴的校正量进行总计，同时根据总计的结果对每个轴运算各轴目标值。换言之，通过该各轴校正量总计单元5g，根据由指尖目标位置输入单元3c输入的目标值(目标位置姿势输入)、由当前手腕姿势取得单元3b取得的当前的手腕的姿势(手腕姿势输入)、由姿势控制输入单元3a输入的肩和腰的相对的位置关系(突出补偿输入)，运算各轴目标值。
一阶延迟滤波器5h是用于平滑由各轴校正量总计单元5g运算的每个轴的各轴目标值的输出的滤波器，用于对各轴目标值乘以传递函数(1/Ts+1(T时间常数，s微分算子))。另外，将各轴目标值的输出延迟的理由是为了使腿式移动机器人R的上体的移动的特性和对于该机器人的动作预先设定的模型特性适合。
积分运算单元5i对由一阶延迟滤波器5h乘以了传递函数的各轴目标值施加积分运算。然后，该积分运算单元5i运算的结果被输出到平衡校正量计算单元5m，同时经由主控制部200被输出到自主移动控制部150的腿部控制部153，反映到腿式移动机器人R的动作上。
肘角度控制运算单元5j基于由各轴校正量总计单元5g运算的每个轴的各轴目标值，运算肘角度目标值，并根据该肘角度目标值运算用于校正肩角度的肩角度校正量。肘角度目标值为设定围绕肘部的仰俯轴(Y轴)的肘关节部34R、34L的角度而使用，肩角度校正量是用于校正围绕肩部(臂部R3和上体部R2的连接部分)的仰俯轴(Y轴)的肩关节部31R、31L、围绕肩部的摇摆轴(X轴)的肩关节部32R、32L以及臂部旋转用(围绕Z轴)的肩关节部33R、33L的角度的校正量。
积分运算单元5k用于对由肘角度控制运算单元5j运算的肩角度校正量施加积分运算。然后，由该积分运算单元5k运算的结果被输出到平衡校正量计算单元5m，同时经由主控制部200被输出到自主移动控制部150的臂部控制部152，反映到腿式移动机器人R的动作上。
另外，在积分运算单元5i以及积分运算单元5k中，将当前(动作前)的状态设为state(n-1)，将微小时间中的状态的变化量设为delta(n-1)，将动作后的状态设为state(n)时，使用以下表示的算式(2)计算该动作后的状态state(n)。
state(n)＝state(n-1)+delta(n-1) …算式(2)正向运动学计算单元51基于由积分运算单元5k运算的结果和由平衡校正量计算单元5m计算的平衡校正量，计算对于在各部分(各连杆)中，形成各关节的角度而连接关节间的线段进行坐标变换用的系数。换言之，通过该系数可以将腿式移动机器人R的连杆之间置换为规定的线段。
平衡校正量计算单元5m基于由积分运算单元5i运算的结果计算平衡校正量。平衡校正量用于补偿上体部R2和腿部R1的重心移动量，即腿式移动机器人R通过伸展臂部R3而产生的上半身动作引起的力矩。
由于载置判定单元7基于由位置柔性输入单元3d输入的与作用于把持部71R(L)的外力有关的外力数据(柔性输入值)，判定物品是否被载置于指定位置，所以具有判定单元7a。
判定单元7a用于判定外力数据是否超过了预先设定的规定值。腿式移动机器人控制装置1直到通过该判定单元7a判定为外力数据超过了规定值为止，控制物品的载置动作，使得继续进行伸展腿式移动机器人R的臂部R3或弯曲腿部R1的动作，在判定为外力数据超过了规定值的情况下，认为物品的载置动作完成，并进行控制，以使腿式移动机器人R返回到原来的姿势(后述的返回动作)。
根据这样构成的腿式移动机器人控制装置1，基于由数据取得单元3取得的姿势位置数据将腿式移动机器人R的姿势保持为规定的姿势，同时不需要操作者的操作而将把持的物品水平地载置于减轻了臂部R3可伸展范围的制约的高度的指定位置。
接着，参照图5所示的流程图说明腿式移动机器人R的从物品(例如，托盘)的接受到载置为止的整体动作(适当参照图2、3、4)。
首先说明腿式移动机器人R向接受物品的接受位置的移动(步骤S1)。
首先，腿式移动机器人R在预先设定的原位置进行等待，腿式移动机器人R接收到从机器人管理装置4发送的执行命令信号时，腿式移动机器人R开始从原位置向人的通常所在处(参照人数据)的移动。然后，到达人的通常所在处后，腿式移动机器人R中止移动，开始人的搜索。然后，对象检测部120检测到人H的标签识别号时，腿式移动机器人R由照相机C、C取得人的图像，向人的正面移动。
另外，对象检测部120在规定的时间内没有检测到人H的标签识别号的情况下，腿式移动机器人R生成用于传达不能执行任务的意思的行动报告信号，并对机器人管理装置4输出，同时移动到原位置。
接着，说明腿式移动机器人R的物品(托盘)的接受动作(步骤S2)。
移动到接受位置的腿式移动机器人R将手指打开状态的把持部71(71R、71L)伸出到接受高度。此时，腿式移动机器人R伸出把持部71R、71L，使其成为从把持部71到人的距离一定的位置，进而使把持部71R、71L的伸出方向与移动体提取部102计算出的人的中心(中心铅直线)一致。
把持部71R、71L的伸出完成后，接受状态处于‘等待接受中’，腿式移动机器人R说出‘请交付物品(托盘)’。在该等待接受状态下，腿式移动机器人R由6轴力传感器62R、62L检测出Fx1以上的外力Fx时，将接受状态设定为‘接受中’，同时腿式移动机器人R开始关闭把持部71R、71L。然后，在接受中状态下，在腿式移动机器人R由6轴力传感器62R、62L检测出的力Fx为Fx2以下，或把持角度偏差θ为θ1以下时，将接受状态设定为‘接受动作完成’。
两个把持部71R、71L的开度，即把持角度偏差θ为规定值θ3以上的情况下，判定为物品厚，两个把持部71R、71L把持了物品，将接受状态设定为‘把持完成’。
此外，在把持部71R、71L的至少一个的把持角度偏差θ小于规定值θ3的情况下，将接受状态设定为‘判定是否把持成功’，同时判定是否把持成功。
详细地说，腿式移动机器人R使把持部71R、71L接近或远离，由6轴力传感器62R、62L检测从物品作用的反作用力Fy。在反作用力Fy为规定值Fy1以上的情况下，判定为把持成功，将接受状态设定为‘接受动作完成’，同时把持部71R、71L把持物品。然后，在反作用力Fy小于规定值Fy1的情况下，判定为把持失败，并将接受状态设定为‘接受失败’。
接着，说明腿式移动机器人R的重新接受准备。
将把持部71R、71L的接受状态设定为‘接受失败’，由6轴力传感器62R、62L的至少一个检测到规定值Fy2以上的外力Fy的情况下，将接受状态设定为‘等待交付’，腿式移动机器人R说出‘请接受物品(托盘)并再次交付’。
然后，腿式移动机器人R由6轴力传感器62R、62L中正在把持物品(托盘)的一个检测出规定值Fx5以上的外力Fx时，将接受状态设定为‘交付中’，同时把持部71R、71L被开放，再次执行接受动作。
另外，在把持部71R、71L的把持角度偏差θ为规定值θ4以下的情况下(例如，θ＝0)，腿式移动机器人R说出‘请再次交付物品(托盘)’，把持部71R、71L被开放，并再次执行接受动作。
接着，说明腿式移动机器人R的物品运送移动(步骤S3)。
物品把持完成后，腿式移动机器人R将把持部71R、71L移动到照相机C、C的拍摄区域以外的位置(死角)。这是为了防止被把持的物品(托盘)妨碍照相机C、C的视场。然后，腿式移动机器人R开始从接受位置到指定位置(载置位置)的近前位置的移动，到达近前位置时，腿式移动机器人R中止移动，并开始指定位置的搜索。
移动到指定位置的近前位置的腿式移动机器人R对指定位置进行物品的载置(步骤S4)。然后，腿式移动机器人R在物品的载置完成后，返回未把持物品的状态，并进行到原位置的移动。
参照图6详细说明该载置动作。
(腿式移动机器人载置物品时的详细的动作)图6是用于说明腿式移动机器人控制装置1将物品载置于指定位置(桌子的上面)时的腿式移动机器人R的动作的流程图(适当参照图2、3、4)。
首先，腿式移动机器人控制装置1在移动结束后(到达指定位置的近前位置后)，通过数据取得单元3取得表示腿式移动机器人R的状态的姿势位置数据(步骤S11)。
即，腿式移动机器人控制装置1通过数据取得单元3的姿势控制输入单元3a输入腿式移动机器人R的肩关节部31R～33R的姿势位置数据、腿部R1和上体部R2的连接部分的姿势位置数据，并通过当前手腕姿势取得单元3b取得手腕旋转用的臂关节部35R、35L、围绕手腕的仰俯轴(Y轴)的手腕关节部36R、36L以及围绕手腕的摇摆轴(X轴)的手腕关节部37R、37L各自的角度，并通过指尖目标位置输入单元3c输入踝关节部16R(L)的位置以及把持部71R(L)的位置(指尖位置)。
接着，腿式移动机器人控制装置1为了控制臂部R3以及腿部R1的动作以使由数据取得单元3取得的与各连杆位置相关的姿势位置数据按照预先设定了腿式移动机器人R的姿势的一系列变化的信息即全身计划，通过全身协调控制单元5根据取得的姿势位置数据决定要进行哪种姿势控制的输入(腰增益开启)(步骤S12)。即，腿式移动机器人控制装置1为了确保将物品载置于指定位置时的作业范围，对腿式移动机器人R的全身姿势进行协调控制，进而为了协调控制全身而决定处理姿势位置数据的顺序。
换言之，腿式移动机器人控制装置1通过全身协调控制单元5进行控制，以使互相补偿将指尖(把持部71R(L)的位置)、两肩(肩关节部31R(L)～33R(L)的位置)、腰(腿部R1和上体部R2的连接部分的位置)以及脚后根(踝关节部16R(L)的位置)连接的多面体的顶点的突出，从而确保作业范围。
然后，腿式移动机器人控制装置1通过全身协调控制单元5在姿势控制设为开启的状态即确保了作业范围的状态下，开始将物品载置于指定位置的动作(步骤S13)。
此处，腿式移动机器人控制装置1通过全身协调控制单元5将物品对于水平面的朝向保持为水平，以使手腕旋转用的臂关节部35R、35L、围绕手腕的仰俯轴(Y轴)的手腕关节部36R、36L以及围绕手腕的摇摆轴(X轴)的手腕关节部37R、37L各自的角度不是极限值(避免极限)。
然后，腿式移动机器人控制装置1从位置柔性输入单元3d输入与作用于把持部71的外力有关的外力数据，通过载置判定单元7的判定单元7a根据外力数据是否在规定值以上来判定是否载置了物品(步骤S14)。即，在该外力数据在规定值以上的情况下，载置判定单元7判定为物品被载置于指定位置。换言之，因为可以根据施加于把持部71的反作用力为规定值以上的情况，认为把持部71可靠地接触到指定位置。此外，也可以在将物品载置于指定位置时，在腿式移动机器人R中，通过声音处理部110的声音合成部111以及扬声器S，说出‘茶水久等了，请用’。
腿式移动机器人控制装置1通过载置判定单元7的判定单元7a在外力数据达到规定值以上之前不视为载置完成(步骤S14，否)，返回步骤S13并继续进行载置动作，在外力数据达到规定值以上的情况下认为载置完成(步骤S14，是)。然后，腿式移动机器人控制装置1将当前的臂部R3的指尖的高度设定为返回动作(未持有物品的状态，将臂部R3返回上体部R2的侧部的动作)的初始值(步骤S15)，将腰增益开启置位，开始返回动作(步骤S16)。该返回动作是使该连接部分的弯曲伸展以在降低臂部R3的同时使腿部R1和上体部R2的连接部分的位置位于从重心沿铅直方向下降的直线上的动作。
(关于腿式移动机器人的动作状况，作业范围等)接着参照图7和图9至图11，将腿式移动机器人R的动作状况与以往的控制(没有腿式移动机器人控制装置1的控制的情况)一边进行比较一边说明，同时也说明具体的作业范围。
图7以直线的连接简化图示腿式移动机器人R，同时图示了该腿式移动机器人R的一系列动作。图7A中以箭头方向来表示运送动作，图7B中以箭头方向来表示载置动作，图7C中以箭头方向来表示返回动作。
如该图7所示，腿式移动机器人R把持物品M并移动，并水平地将物品M载置于指定位置S(特别是，如图7B的最右侧的图)。腿式移动机器人控制装置1中，在载置物品M时，通过来自指定位置S和臂部R3(把持部71(参照图2))的反作用力(通过柔性控制)来检测载置完成。
图9以及图10是对在由腿式移动机器人R进行物品的载置动作时，有腿式移动机器人控制装置1的控制的情况(有控制)和没有的情况(没有控制)进行比较表示的图。
图9A表示有控制的情况，图9B表示没有控制的情况。
如该图9B所示，在没有控制的情况下，腿式移动机器人R进行载置动作时，不仅确保作业区域(作业范围)而且如图9B的粗虚线表示的那样向后方倾斜。相对于此，在有控制的情况下(图9A)，腿式移动机器人R通过使由连接上体部(两肩)、指尖、胯部(上体部和腿部的连接部分)和脚踝的8个顶点构成的多面体的顶点的突出互相补偿，将阴影部分所示的位置确保为作业区域，姿势也稳定。另外，如该图9A所示，也可以代替脚踝而将膝盖作为虚拟的顶点来构成多面体。
此外，图10A以及图10C表示没有控制的情况，图10B以及图10D表示有控制的情况。
如该图10所示，在与‘追随手臂的柔性控制’有关的动作中，在没有控制的情况下(图10A)，通过对指尖施加的力，腰(胯部、上体部和腿部的连接部分)不活动(不追随)，而在有控制的情况下(图10B)，通过对指尖施加的力，腰(胯部、上体部和腿部的连接部分)活动(追随)。
另外，在与‘补偿手腕可动角’有关的动作中，在没有控制的情况下(图10C)，指尖不追随目标姿势，而在有控制的情况下(图10D)，指尖追随目标姿势并且可维持。
图11以及图12是在通过腿式移动机器人R进行物品的载置动作时，对有腿式移动机器人控制装置1的情况(有控制)和没有的情况(无控制)进行比较，进而表示具体的作业范围的图。
图11A表示没有控制的情况，图11B表示有控制的情况。
如图11B所示，腿式移动机器人R能够将腰(胯部)下降到离接地面为420mm的高度，并且能够从离接地面680mm的高度到800mm(680mm+120mm)的高度为止，确保100mm宽度的作业范围。
图12是从腿式移动机器人R的正上方表示图11的作业范围的图。‘仅Arm’表示没有控制的情况下的作业范围，‘全身进入’表示有控制的情况下的作业范围。如该图12所示，在有控制的情况下(全身进入)，与没有控制的情况(仅Arm)相比，从平面上来看能够确保约2倍以上的作业范围。
即，‘全身进入’有控制的情况下，通过使腿式移动机器人的腿部R1的胯关节部12R(L)和膝关节部14R(L)弯曲来确保作业范围(参照图7B)。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于所述实施方式。例如，在本实施方式中，作为腿式移动机器人控制装置1进行了说明，但也可以归纳为使用该装置1的腿式移动机器人控制方法。
此外，腿式移动机器人R的各关节部的数目、配置等也可以适当变更设计。
根据本实施方式的发明，能够基于姿势位置数据将腿式移动机器人的姿势保持为规定的姿势，并且无操作者的操作而将物品载置于减轻了臂部的可伸展范围的制约的高度的指定位置。进而，只要无操作者的操作而将物品载置于指定位置的高度在规定范围内，可以将把持的物品水平地进行载置。
权利要求
1.一种腿式移动机器人控制装置，该腿式移动机器人控制装置对于在基体上连接了为把持物品而具有多个连杆的臂部、以及为移动而具有多个连杆的腿部的腿式移动机器人，基于与该腿式移动机器人的姿势以及各连杆的位置有关的姿势位置数据和与作用于所述臂部的外力有关的外力数据进行控制，该腿式移动机器人控制装置的特征在于，该腿式移动机器人控制装置包括数据取得单元，其取得所述姿势位置数据和所述外力数据；全身协调控制单元，其基于由该数据取得单元取得的姿势位置数据，在将由所述臂部把持的物品载置于预先指定的指定位置时，根据所述臂部的动作来控制所述腿部的动作；以及载置判定单元，其根据由所述数据取得单元取得的外力数据，判定所述物品通过该全身协调控制单元的动作而被载置于所述指定位置的情况，所述全身协调控制单元在降低所述臂部的位置或伸展所述臂部时，在由所述载置判定单元判定为所述物品未被载置于所述指定位置的情况下，使所述腿部的各连杆相互连接的部分弯曲。
2.一种腿式移动机器人控制装置，该腿式移动机器人控制装置对于在基体上连接了为把持物品而具有多个连杆的臂部、以及为移动而具有多个连杆的腿部的腿式移动机器人，基于与该腿式移动机器人的姿势以及各连杆的位置有关的姿势位置数据和与作用于所述臂部的外力有关的外力数据进行控制，该腿式移动机器人控制装置的特征在于，该腿式移动机器人控制装置包括数据取得单元，其取得所述姿势位置数据和所述外力数据；全身协调控制单元，其在基于由该数据取得单元取得的姿势位置数据、将由所述臂部把持的物品载置于预先指定的指定位置时，控制所述臂部的动作和所述腿部的动作，使得在将所述臂部以及所述腿部的部位或所述连杆的可动位置作为顶点连接而成的多面体中、对于所述多面体的部分顶点的动作、由其他顶点的动作来进行补偿；以及载置判定单元，其根据由所述数据取得单元取得的外力数据，判定所述物品通过该全身协调控制单元的动作而被载置于所述指定位置的情况，所述多面体的顶点至少由下述位置构成作为所述臂部的部位的指尖位置、连接所述臂部和所述基体的连杆的可动位置、连接所述腿部和所述基体的连杆的可动位置、以及作为所述腿部的部位的脚后根位置或膝盖位置。
3.如权利要求2所述的腿式移动机器人控制装置，其特征在于，所述多面体包括位于彼此的对角处的、构成第一对的顶点和构成第二对的顶点，所述构成第一对的顶点分别由对置的左右侧面的顶点构成，所述构成第二对的顶点分别由对置的左右侧面的顶点构成，全身协调控制单元在所述第一对的顶点和所述第二对的顶点中的任一对顶点突出于规定的基准多面体的对应的对的顶点的情况下，使位于对角处的另一对顶点也突出于规定的基准多面体的对应的对的顶点，从而控制所述臂部、所述腿部的动作，以便对于所述多面体的部分顶点的动作、由其他顶点的动作来进行补偿。
4.如权利要求3所述的腿式移动机器人控制装置，其特征在于，所述腿式移动机器人的臂部和腿部分别配置在左右侧，所述多面体包括相互对置的第一侧面和第二侧面，第一侧面由如下的顶点连接而成，该顶点由下述位置构成作为右臂部的部位的指尖位置、连接所述右臂部和所述基体的连杆的可动位置、连接右腿部和所述基体的连杆的可动位置、以及作为所述右腿部的部位的脚后根位置或膝盖位置，第二侧面由如下的顶点连接而成，该顶点由下述位置构成作为左臂部的部位的指尖位置、连接所述左臂部和所述基体的连杆的可动位置、连接左腿部和所述基体的连杆的可动位置、以及作为所述左腿部的部位的脚后根位置或膝盖位置，根据所述腿式移动机器人的姿势和各连杆的位置的变化，所述对置的第一侧面和第二侧面的形状相同地发生变化。
5.如权利要求1或2所述的腿式移动机器人控制装置，其特征在于，所述全身协调控制单元在将所述臂部把持的所述物品保持为水平的状态下使所述腿部的各连杆相互连接的部分弯曲。
6.一种腿式移动机器人，该腿式移动机器人具有权利要求1至权利要求5中的任何一项所述的腿式移动机器人控制装置。
7.一种腿式移动机器人控制方法，该腿式移动机器人控制方法对于在基体上连接了为把持物品而具有多个连杆的臂部、以及为移动而具有多个连杆的腿部的腿式移动机器人，基于与该腿式移动机器人的姿势以及各连杆的位置有关的姿势位置数据和与作用于所述臂部的外力有关的外力数据进行控制，该腿式移动机器人控制方法的特征在于，该腿式移动机器人控制方法包括由数据取得单元取得所述姿势位置数据和所述外力数据的步骤；由全身协调控制单元进行控制的步骤，该全身协调控制单元在基于由该数据取得单元取得的姿势位置数据、将由所述臂部把持的物品载置于预先指定的指定位置时，根据所述臂部的动作来控制所述腿部的动作；以及由载置判定单元进行判定的步骤，该载置判定单元根据由所述数据取得单元取得的外力数据，判定所述物品通过该全身协调控制单元的动作而被载置于所述指定位置的情况，由所述全身协调控制单元进行控制的步骤在降低所述臂部的位置或伸展所述臂部时，在由所述载置判定单元判定为所述物品未被载置于所述指定位置的情况下，使所述腿部的各连杆相互连接的部分弯曲。
8.一种腿式移动机器人控制方法，该腿式移动机器人控制方法对于在基体上连接了为把持物品而具有多个连杆的臂部、以及为移动而具有多个连杆的腿部的腿式移动机器人，基于与该腿式移动机器人的姿势以及各连杆的位置有关的姿势位置数据和与作用于所述臂部的外力有关的外力数据进行控制，该腿式移动机器人控制方法的特征在于，该腿式移动机器人控制方法包括由数据取得单元取得所述姿势位置数据和所述外力数据的步骤；在基于由该数据取得单元取得的姿势位置数据、将由所述臂部把持的物品载置于预先指定的指定位置时，由全身协调控制单元控制所述臂部和所述腿部的动作，使得在将所述臂部以及所述腿部的部位或所述连杆的可动位置作为顶点连接而成的多面体中、对于所述多面体的部分顶点的动作、由其他顶点的动作来进行补偿的步骤；以及由载置判定单元进行判定的步骤，该载置判定单元根据由所述数据取得单元取得的外力数据，判定所述物品通过该全身协调控制单元的动作而被载置于所述指定位置的情况，在由所述全身协调控制单元控制的步骤中，所述多面体的顶点至少由下述位置构成作为所述臂部的部位的指尖位置、连接所述臂部和所述基体的连杆的可动位置、连接所述腿部和所述基体的连杆的可动位置、以及作为所述腿部的部位的脚后根位置或膝盖位置。
9.如权利要求8所述的腿式移动机器人控制方法，其特征在于，所述多面体包括位于彼此的对角处的、构成第一对的顶点和构成第二对的顶点，所述构成第一对的顶点分别由对置的左右侧面的顶点构成，所述构成第二对的顶点分别由对置的左右侧面的顶点构成，通过全身协调控制单元在所述第一对的顶点和所述第二对的顶点中的任一对顶点突出于规定的基准多面体的对应的对的顶点的情况下，使位于对角处的另一对顶点也突出于规定的基准多面体的对应的对的顶点，从而控制所述臂部、所述腿部的动作，以便对于所述多面体的部分顶点的突出、由其他顶点的突出来进行补偿。
10.如权利要求9所述的腿式移动机器人控制方法，其特征在于，所述腿式移动机器人的臂部和腿部分别配置在左右侧，所述多面体包括相互对置的第一侧面和第二侧面，第一侧面由如下的顶点连接而成，该顶点由下述位置构成作为右臂部的部位的指尖位置、连接所述右臂部和所述基体的连杆的可动位置、连接右腿部和所述基体的连杆的可动位置、以及作为所述右腿部的部位的脚后根位置或膝盖位置，第二侧面由如下的顶点连接而成，该顶点由下述位置构成作为左臂部的部位的指尖位置、连接所述左臂部和所述基体的连杆的可动位置、连接左腿部和所述基体的连杆的可动位置、以及作为所述左腿部的部位的脚后根位置或膝盖位置，根据所述腿式移动机器人的姿势和各连杆的位置的变化，所述对置的第一侧面和第二侧面的形状相同地发生变化。
11.如权利要求7或8所述的腿式移动机器人控制方法，其特征在于，由所述全身协调控制单元进行的控制步骤中，在将所述臂部把持的所述物品保持为水平的状态下使所述腿部的各连杆相互连接的部分弯曲。
全文摘要
本发明的课题是提供一种能够无操作者操作地将物品水平地载置于特定位置并且能够将物品载置于减轻了臂部的可伸展范围的制约的高度的特定位置的腿式移动机器人及其控制装置和控制方法。作为解决手段，腿式移动机器人控制装置(1)对于将由多个连杆构成的把持物品的臂部以及用于移动的腿部连接于上体部的腿式移动机器人，根据与该腿式移动机器人(R)的姿势以及各连杆的位置有关的姿势位置数据和与作用于臂部(R3)的外力有关的外力数据来进行控制，该腿式移动机器人控制装置(1)包括数据取得单元(3)、全身协调控制单元(5)、以及载置判定单元(7)。
文档编号B25J13/08GK1982003SQ20061016567
公开日2007年6月20日 申请日期2006年12月12日 优先权日2005年12月12日
发明者织田豊生, 长谷川忠明, 杉山谦一郎 申请人:本田技研工业株式会社