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公開番号2024112524
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-21
出願番号2023017601
出願日2023-02-08
発明の名称歩行制御方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B25J 5/00 20060101AFI20240814BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】外乱が生じた場合であってもロバストに継続歩行することができる歩行制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】脚部を有する移動装置を、複数の質点に分解し、分解された複数の質点を、第1注目質点と、前記第1注目質点以外の質点に分解し、第1注目質点と歩行平面上の接触点との長さが一定であるとし、第1注目質点以外の質点は、第1注目質点のアフィン変換された位置に拘束されるとし、第1注目質点が動かされると、拘束に従い、第1注目質点以外の質点の拘束軌道を生成し、単質点モデルに、遊脚運動に関する追加質点を加えた多質点モデルを用いて、追加質点の重心が追加質点の重心位置のアフィン変換となるような拘束軌道を与えることで、システム全体を保存系とし、第1注目質点を理想質点とし、理想質点と仮想質点の重心が移動装置の実質点であるように仮想質点と理想質点を設定する、歩行制御方法。
【選択図】図17
特許請求の範囲【請求項１】
歩行制御装置が、
脚部を有する移動装置を、複数の質点に分解し、
分解された前記複数の質点を、第１注目質点と、前記第１注目質点以外の質点に分解し、
前記第１注目質点と歩行平面上の接触点との長さが一定であるとし、
前記第１注目質点以外の質点は、前記第１注目質点のアフィン変換された位置に拘束されるとし、
前記第１注目質点が動かされると、前記拘束に従い、前記第１注目質点以外の質点の拘束軌道を生成し、
単質点モデルに、遊脚運動に関する追加質点を加えた多質点モデルを用いて、前記追加質点の重心が前記追加質点の重心位置のアフィン変換となるような拘束軌道を与えることで、システム全体を保存系とし、
前記第１注目質点を理想質点とし、
前記理想質点と仮想質点の重心が前記移動装置の実質点であるように仮想質点と理想質点を設定する、
歩行制御方法。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記理想質点の長さが一定であるとする、
請求項１に記載の歩行制御方法。
【請求項３】
前記実質点の位置は、前記移動装置が備える脚の支持脚重心位置である、
請求項１または請求項２に記載の歩行制御方法。
【請求項４】
前記移動装置の歩行開始時の前記実質点の位置と前記理想質点の位置と仮想質点の位置は同じ位置である、
請求項１または請求項２に記載の歩行制御方法。
【請求項５】
前記移動装置が移動中において、前記実質点の移動時の軌道は、次式であり、
TIFF
2024112524000045.tif
12
170
ｃ
ｈｉｐ
は移動時の単脚支持時の状態毎のパラメータであり、ｐ
ｐｅｎｄ
は理想質点であり、ｂ
ｈｉｐ
は移動時の単脚支持時の状態毎のパラメータである、
請求項１または請求項２に記載の歩行制御方法。
【請求項６】
前記移動装置が移動中において、前記移動装置が備える脚の遊脚の軌道は、次式であり、
TIFF
2024112524000046.tif
12
170
ｃ
ｓｗｇ
は移動時の遊脚軌道のパラメータであり、Ｒ
γ
はｃｏｓとｓｉｎで表されている回転行列であり、ｂ
ｓｗｇ
は移動時の遊脚軌道のパラメータであり、ｂ
ｈｉｐ
は移動時の単脚支持時の状態毎のパラメータである、
請求項１または請求項２に記載の歩行制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行制御方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、二足歩行ロボットの研究が進められている。ロボットが人間のように歩けるようになるには、特に耐故障性や効率性の面で機能が十分でない。二足歩行ロボットでは、柔らかさを加えることでロボットの耐故障性が向上し、関節のトルク制御が可能なロボットの開発も行われている。
【０００３】
例えば、弾性を有する脚式ロボットの歩行の制御方法では、例えば歩行の巨視的な運動に着目した３つの要素（胴体姿勢制御，蹴りだし制御，接地位置制御）に分解して歩行を実現する制御手法がある。例えば非特許文献１では、歩行の要素分解を、人間の歩行動作に着目した巨視的な挙動に分解している。要素は、蹴り、遊脚・歩幅、状態姿勢維持の３つの能動的である。この手法は、Ｒａｉｂｅｒｔらが提案した走行制御の手法である（非特許文献１参照）。
【０００４】
また、Ｈｏｄｇｉｎｓが、この手法を歩行に拡張した（非特許文献２参照）。なお、Ｈｏｄｇｉｎｇｓが行った３分割制御は、歩幅制御、高さ制御および姿勢制御の３つの独立した制御則からなる。歩幅制御では、水平速度を目標値に追従させるように歩幅を制御する。ただし、歩幅制御では、定常歩行では不要である。高さ制御では、遊脚着床時に次の片脚支持期の胴体の目標高さを満たすように後ろ脚の蹴りによってエネルギーを印加する。姿勢制御では、胴体の姿勢を鉛直に保つためにフィードバック制御する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Marc H. Raibert, ”Legged Robots That Balance (Artificial Intelligence)”, MIT Press, 1986
J. K. Hodgins, “Biped gait transitions,” in Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Autom, 1991, pp. 2092-2097.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの従来技術では、外乱が生じる状況において遊脚が接地するときの状況が変化し、接地の仕方によっては転倒することが発生する場合があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、外乱が生じた場合であってもロバストに継続歩行することができる歩行制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る歩行制御方法は、歩行制御装置が、脚部を有する移動装置を、複数の質点に分解し、分解された前記複数の質点を、第１注目質点と、前記第１注目質点以外の質点に分解し、前記第１注目質点と歩行平面上の接触点との長さが一定であるとし、前記第１注目質点以外の質点は、前記第１注目質点のアフィン変換された位置に拘束されるとし、前記第１注目質点が動かされると、前記拘束に従い、前記第１注目質点以外の質点の拘束軌道を生成し、単質点モデルに、遊脚運動に関する追加質点を加えた多質点モデルを用いて、前記追加質点の重心（ｐ
ａｄｄ
）が前記追加質点の重心位置（分解前のｐ
ｐｅｎｄ
）のアフィン変換となるような拘束軌道を与えることで、システム全体を保存系とし、前記第１注目質点を理想質点（分解後のｐ
ｐｅｎｄ
）とし、前記理想質点（ｐ
ｐｅｎｄ
）と仮想質点（ｐ
ｉｍｐｅｎｄ
）の重心が前記移動装置の実質点（ｐ
ｈｉｐ
）であるように仮想質点と理想質点を設定する、歩行制御方法である。
【０００９】
（２）本発明の一態様に係る歩行制御方法は、前記理想質点（ｐ
ｐｅｎｄ
）の長さが一定であるとする、上記（１）に記載の歩行制御方法である。
【００１０】
（３）本発明の一態様に係る歩行制御方法は、前記実質点（ｐ
ｈｉｐ
）の位置は、前記移動装置が備える脚の支持脚重心位置である、上記（１）または（２）に記載の歩行制御方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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