JP3454067B2 - ロボット装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機構系に依存しな
い機構系独立命令を用いて共通の制御手段により制御可
能とした形式の異なる機構系を備える各種形態のロボッ
ト装置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、タイヤの回転により自走する
タイヤ型ロボットや２足あるいは４足の自立型歩行ロボ
ットなど形式の異なる機構系を備える各種形態のロボッ
ト装置が提案されている。

【０００３】この種のロボット装置は、所定の自由度を
持つアクチュエータ及び所定の物理量を検出するセンサ
などがそれぞれ所定位置に配置された機構系を備え、マ
イクロコンピュータを用いた制御部によって、各種セン
サの出力及び制御プログラムに従って各種アクチュエー
タを個別に駆動制御することにより自走しまた所定の動
作を行い得るようになされている。また、この種のロボ
ット装置は、例えば胴体部、脚部及び頭部などの各構成
ユニットがそれぞれ予め定められた相関関係をもつ状態
に結合されることにより所定の形に組み立てられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、形式の異な
る機構系を備える各種形態のロボット装置では、それぞ
れ機構系に依存した動作を行うので、装置毎に機構系に
対応して定義された命令を用いて制御を行うにしてい
た。したがって、従来の形式の異なる機構系を備える各
種形態のロボット装置では、前進、後退、停止等の共通
に定義することにできる動作を行う場合であっても、装
置毎に制御プログラムを準備しなければならないという
問題点があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、機構系に依存し
ない機構系独立命令を用いて共通の制御系により制御可
能とした形式の異なる機構系を備える各種形態のロボッ
ト装置及びその制御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロボット装
置は、駆動部により駆動される少なくとも１つの機構部
を有する機構系と、機構系に依存しない機構系独立命令
を入力とし、上記機構系独立命令に対して上記機構系に
よって異なる動きを対応させることにより、上記機構系
独立命令を上記機構系にあわせた機構系依存命令に変換
する機構系命令変換部と、上記機構系命令変換部から供
給される機構系依存命令に応じて上記駆動部の駆動制御
を行う制御部とを備える。

【０００７】本発明に係るロボット装置では、例えば、
上記機構系命令変換部により機構系独立命令を機構系に
あわせた姿勢遷移列からなる機構系依存命令に変換す
る。そして、上記制御部により、上記機構系命令変換部
から供給される機構系独立命令に対応する姿勢遷移列か
らなる機構系依存命令に応じて、脚部により自立する機
構系の駆動部の駆動制御を行う。

【０００８】さらに、本発明に係るロボット装置では、
例えば、上記機構系命令変換部により機構系独立命令を
機構系にあわせた回転制御を行う機構系依存命令に変換
する。そして、上記制御部により、上記機構系命令変換
部から供給される機構系独立命令に対応する機構系依存
命令に応じて車輪の回転により自走する機構系の駆動部
の駆動制御を行う。

【０００９】本発明に係るロボット装置の制御方法は、
駆動部により駆動される少なくとも１つの機構部を有す
る機構系からなるロボット装置の制御方法であって、機
構系に依存しない機構系独立命令を、上記機構系によっ
て異なる動きに対応させるように変換することにより、
上記機構系にあわせた機構系依存命令を生成して上記駆
動部の駆動制御を行う。

【００１０】本発明に係るロボット装置の制御方法で
は、例えば、機構系独立命令を機構系にあわせた姿勢遷
移列からなる機構系依存命令に変換して脚部により自立
する機構系の駆動部を制御する。

【００１１】また、本発明に係るロボット装置の制御方
法では、例えば、機構系独立命令を機構系にあわせた回
転制御を行う機構系依存命令に変換して車輪の回転によ
り自走する機構系の駆動部の駆動制御を行う。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明に係るロボット装置１００
の基本的な構成を示すブロック図である。

【００１４】このロボット装置１００は、中央処理ユニ
ット（CPU:Central Processing Unit） 部１０１、制御
部１０２、駆動部１０３、外界１０４及びセンサ部１０
５より構成される。

【００１５】上記ＣＰＵ部１０１は、ＣＰＵ（Central
Processing Unit） とメモリなどの周辺回路要素からな
り、後述するように機構系に依存しない機構系独立命令
を機構系依存命令に変換して、制御命令を制御部１０２
に与える。上記制御部１０２と駆動部１０３はそれぞれ
複数個で対をなしており、１つの制御部１０２により１
つの駆動部１０２を制御するようになっている。上記制
御部１０２は、このロボット装置１００の外界１０４を
構成している機構系の位置などの所定の物理量を検出す
るセンサ部１０５による検出出力値を用いて上記駆動部
１０２を制御する。そして、上記駆動部１０２は、上記
外界１０４を構成している機構系を駆動する。なお、上
記センサ部１０５は、このロボット装置１００を自律動
作させるためのもので、機構系の位置などを検出するポ
テンショメータなどからなる。

【００１６】このロボット装置１００におけるＣＰＵ部
１０１のソフトウエア構成を図２に示す。

【００１７】すなわち、上記ＣＰＵ部１０１のソフトウ
エア構成は、センサ処理部１１１、オートマトン部１１
２及び機構系命令変換部１１３からなる。

【００１８】上記センサ処理部１１１は、タイマ、障害
物センサ及び音センサを入力として備える。ここで、上
記タイマは、１ミリ秒を単位にカウントするもので、あ
る時間を設定するとオフになり、設定した時間が経過す
るとオンになるものとする。また、上記障害物センサ
は、説明を簡略化するために、装置本体の前側、左側及
び右側に設けられた障害前センサ，障害右センサ及び障
害左センサからなり、それぞれ障害物に接触するとオン
になるものとする。さらに、上記音センサは、マイクロ
ホンで音を取り込み、その音圧レベルを検出して予め設
定したレベルを越えるとオンになるものとする。

【００１９】また、上記オートマトン部１１２の状態遷
移規則を決める手順を図３乃至図６のフローチャートに
示す。このオートマトン部１１２では、状態遷移を行い
ながらある状態から他の状態に移るときに、後述するよ
うに定義した機構系独立命令を次のソフトモジュールで
ある機構系命令変換部１１３へ出力する。上記オートマ
トン部１１２が出力するデータは、キャラクタ列で示さ
れるデータとオプションとして命令に付随するパラメー
タである。

【００２０】この実施形態では、上記機構系独立命令と
して、 (1) standing (2) move(parameter angle[deg]) (3) sleeping (4) hello (5) laughing の５種類を定義する。

【００２１】そして、上記オートマトン部１１２は、図
３のフローチャートに示すように、処理を開始（スター
ト）すると先ず処理Ｓ１において初期化を行い状態を
「休息」としてから、処理Ｓ２に移って現在の状態を判
別する。そして、上記処理Ｓ２における判別結果にした
がって、現在の状態での処理ＳＡ，処理ＳＢ又は処理Ｓ
Ｃを行って上記処理Ｓ２を繰り返し行うことにより、状
態を遷移して、「休息」の処理ＳＡと、「停止」の処理
ＳＢと、「移動」の処理ＳＣを行う。

【００２２】上記「休息」の処理ＳＡでは、図４に示す
ように、先ず音センサのオン／オフを判定する処理ＳＡ
１を行い、音センサがオフであれば障害前センサのオン
／オフを判定する処理ＳＡ２を行い、障害前センサのオ
ン／オフを判定する処理ＳＡ２を行い、障害前センサが
オフであれば障害左センサのオン／オフを判定する処理
ＳＡ３を行い、障害左センサがオフであれば障害右セン
サのオン／オフを判定する処理ＳＡ４を行い、障害右セ
ンサがオフであればタイマのオン／オフを判定する処理
ＳＡ５を行い、タイマがオフであれば次の状態を「休
息」に設定する処理ＳＡ６を行って、次の状態へ移る。

【００２３】この「休息」の処理ＳＡでは、上記処理Ｓ
Ａ１において音センサがオンであれば、機構系独立命令
「standing」を出力するとともに次の状態を「停止」に
設定する処理ＳＡ１１を行い、さらにタイマをセットす
る処理ＳＡ１２を行って、次の状態へ移る。また、上記
処理ＳＡ２において障害前センサがオンであれば、機構
系独立命令「standing」を出力するとともに次の状態を
「停止」に設定する処理ＳＡ２１を行い、さらにタイマ
をセットする処理ＳＡ２２を行って、次の状態へ移る。
また、上記処理ＳＡ３において障害左センサがオンであ
れば、機構系独立命令「standing」を出力するとともに
次の状態を「停止」に設定する処理ＳＡ３１を行い、さ
らにタイマをセットする処理ＳＡ３２を行って、次の状
態へ移る。また、上記処理ＳＡ４において障害右センサ
がオンであれば、機構系独立命令「standing」を出力す
るとともに次の状態を「停止」に設定する処理ＳＡ４１
を行い、さらにタイマをセットする処理ＳＡ４２を行っ
て、次の状態へ移る。さらに、上記処理ＳＡ５において
タイマがオンであれば、機構系独立命令「standing」を
出力するとともに次の状態を「停止」に設定する処理Ｓ
Ａ５１を行い、さらにタイマをセットする処理ＳＡ５２
を行って、次の状態へ移る。

【００２４】また、上記「停止」の処理ＳＢでは、図５
に示すように、先ず音センサのオン／オフを判定する処
理ＳＢ１を行い、音センサがオフであれば障害前センサ
のオン／オフを判定する処理ＳＢ２を行い、障害前セン
サのオン／オフを判定する処理ＳＢ２を行い、障害前セ
ンサがオフであれば障害左センサのオン／オフを判定す
る処理ＳＢ３を行い、障害左センサがオフであれば障害
右センサのオン／オフを判定する処理ＳＢ４を行い、障
害右センサがオフであればタイマのオン／オフを判定す
る処理ＳＢ５を行い、タイマがオフであれば次の状態を
「停止」に設定する処理ＳＢ６を行って、次の状態へ移
る。

【００２５】この「停止」の処理ＳＢでは、上記処理Ｓ
Ｂ１において音センサがオンであれば、機構系独立命令
「move(parameter angle[0 deg]」 を出力するとともに
次の状態を「移動」に設定する処理ＳＢ１１を行い、さ
らにタイマをセットする処理ＳＢ１２を行って、次の状
態へ移る。また、上記処理ＳＢ２において障害前センサ
がオンであれば、機構系独立命令「hello」 を出力する
とともに次の状態を「停止」に設定する処理ＳＢ２１を
行い、さらにタイマをセットする処理ＳＢ２２を行っ
て、次の状態へ移る。また、上記処理ＳＢ３において障
害左センサがオンであれば、機構系独立命令「laughin
g」を出力するとともに次の状態を「停止」に設定する
処理ＳＢ３１を行い、さらにタイマをセットする処理Ｓ
Ｂ３２を行って、次の状態へ移る。また、上記処理ＳＢ
４において障害右センサがオンであれば、次の状態を
「停止」に設定する処理ＳＢ４１を行い、さらにタイマ
をセットする処理ＳＢ４２を行って、次の状態へ移る。
さらに、上記処理ＳＢ５においてタイマがオンであれ
ば、機構系独立命令「sleeping」を出力するとともに次
の状態を「休息」に設定する処理ＳＢ５１を行い、さら
にタイマをセットする処理ＳＢ５２を行って、次の状態
へ移る。

【００２６】さらに、上記「移動」の処理ＳＣでは、図
６に示すように、先ず音センサのオン／オフを判定する
処理ＳＣ１を行い、音センサがオフであれば障害前セン
サのオン／オフを判定する処理ＳＣ２を行い、障害前セ
ンサのオン／オフを判定する処理ＳＣ２を行い、障害前
センサがオフであれば障害左センサのオン／オフを判定
する処理ＳＣ３を行い、障害左センサがオフであれば障
害右センサのオン／オフを判定する処理ＳＣ４を行い、
障害右センサがオフであればタイマのオン／オフを判定
する処理ＳＣ５を行い、タイマがオフであれば次の状態
を「停止」に設定する処理ＳＣ６を行って、次の状態へ
移る。

【００２７】この「移動」の処理ＳＣでは、上記処理Ｓ
Ｃ１において音センサがオンであれば、機構系独立命令
「hello」 を出力するとともに次の状態を「停止」に設
定する処理ＳＣ１１を行い、さらにタイマをセットする
処理ＳＣ１２を行って、次の状態へ移る。また、上記処
理ＳＣ２において障害前センサがオンであれば、機構系
独立命令「move(parameter angle[180 deg]」 を出力す
るとともに次の状態を「移動」に設定する処理ＳＣ２１
を行い、さらにタイマをセットする処理ＳＣ２２を行っ
て、次の状態へ移る。また、上記処理ＳＣ３において障
害左センサがオンであれば、機構系独立命令「move(par
ameter angle[90 deg]」を出力するとともに次の状態を
「移動」に設定する処理ＳＣ３１を行い、さらにタイマ
をセットする処理ＳＣ３２を行って、次の状態へ移る。
また、上記処理ＳＣ４において障害右センサがオンであ
れば、機構系独立命令「move(parameter angle[-90 de
g]」を出力するとともに次の状態を「移動」に設定する
処理ＳＣ４１を行い、さらにタイマをセットする処理Ｓ
Ｃ４２を行って、次の状態へ移る。さらに、上記処理Ｓ
Ｃ５においてタイマがオンであれば、機構系独立命令
「standing」を出力するとともに次の状態を「停止」に
設定する処理ＳＣ５１を行い、さらにタイマをセットす
る処理ＳＣ５２を行って、次の状態へ移る。

【００２８】そして、上記機構系命令変換部１１３は、
上記オートマトン部１１２から出力された機構系独立命
令を外界１０４を構成している機構系に依存した機構系
依存命令に変換し、この機構系依存命令を上記制御部１
０２に供給する。

【００２９】このように機構系独立命令を機構系依存命
令に変換する機構系命令変換部１１３を備えることによ
り、例えば機構系独立命令「move(parameter angle[de
g]」により移動を命令する場合に、タイヤ型ロボットで
は駆動車輪の回転方向を指定した移動命令に変換するこ
とにより移動命令を実行することができ、また４足歩行
ロボットでは各脚部を歩行パターンにしたがって動かし
て移動させる移動命令に変換することにより移動命令を
実行することができる。また、機構系独立命令「hell
o」 は、タイヤ型ロボットでは例えばその場で３回右回
転を行う動作に対応させる命令に変換し、また４足歩行
ロボットでは例えば座った姿勢で右前足をあげて横に振
る動きを行う動作に対応させる命令に変換することによ
り、機構系独立命令「hello」 をどちらの形式のロボッ
トでも実行することができる。このように、同じ命令で
も機構系によって異なる動きを対応させ機構系命令変換
部１１３により上位層にあるソフトウエアをソースコー
ドあるいはバイナリーレベルで利用することが可能とな
る。したがって、ソフトウエアの部品化を促進し、機構
系に依存しない部分のソフトウエアの再利用が可能とな
り、ソフトウエア開発を効率よく進めることができる。

【００３０】図７は、本発明を適用して構成した自立型
４足歩行ロボット装置２００の外界部をなす機構系の基
本的な構成を模式的に示す図である。

【００３１】この自立型歩行ロボット装置２００は、４
足で自立して歩行する多関節ロボットであって、胴体部
２０１に右前脚部２０２、左前脚部２０３、右後脚部２
０４、左後脚部２０５及び首頭部２０６がそれぞれ関節
部２１１，２１２，２１３，２１４，２１５を介して連
結されてなる。

【００３２】上記右前脚部２０２は、肩関節に対応する
関節部２１１を介して上記胴体部２０１に連結されてお
り、上記関節部２１１にアクチュエータとして設けられ
た図示しない２個のサーボモータの駆動により開脚する
機能と前後に回転する機能を有する。また、この右前脚
部２０２は、膝関節に対応する関節部２１６を介して連
結された右前脚上部２０２Ｕと右前脚下部２０２Ｌから
なり、上記関節部２１６にアクチュエータとして設けら
れた図示しないサーボモータの駆動より上記右前脚下部
２０２Ｌを前後に回転する機能を有する。

【００３３】また、上記左前脚部２０３は、肩関節に対
応する関節部２１２を介して上記胴体部２０１に連結さ
れており、上記関節部２１２にアクチュエータとして設
けられた図示しない２個のサーボモータの駆動により開
脚する機能と前後に回転する機能を有する。また、この
左前脚部２０３は、膝関節に対応する関節部２１７を介
して連結された左前脚上部２０３Ｕと左前脚下部２０３
Ｌからなり、上記関節部２１７にアクチュエータとして
設けられた図示しないサーボモータの駆動により上記左
前脚下部２０３Ｌを前後に回転する機能を有する。

【００３４】また、上記右後脚部２０４は、股関節に対
応する関節部２１３を介して上記胴体部２０１に連結さ
れており、上記関節部２１３にアクチュエータとして設
けられた図示しないサーボモータの駆動により前後に回
転する機能を有する。また、この右後脚部２０４は、膝
関節に相当する関節部２１８を介して連結された右後脚
上部２０４Ｕと右後脚下部２０４Ｌからなり、上記関節
部２１８にアクチュエータとして設けられた図示しない
サーボモータの駆動により上記右後脚下部２０４Ｌを前
後に回転する機能を有する。

【００３５】また、上記左後脚部２０５は、股関節に対
応する関節部２１４を介して上記胴体部２０１に連結さ
れており、上記関節部２１４にアクチュエータとして設
けられた図示しないサーボモータの駆動により前後に回
転する機能を有する。また、この左後脚部２０５は、膝
関節に対応する関節部２１９を介して連結された左後脚
上部２０５Ｕと左後脚下部２０５Ｌからなり、上記関節
部２１９にアクチュエータとして設けられた図示しない
サーボモータの駆動により上記左後脚下部２０５Ｌを前
後に回転する機能を有する。

【００３６】さらに、上記首頭部２０６は、首関節に対
応する関節部２１５を介して上記胴体部２０１に連結さ
れており、上記関節部２１５にアクチュエータとして設
けられた図示しない２個のサーボモータの駆動により上
下方向と左右方向に回転する機能を有する。

【００３７】そして、この自立型歩行ロボット装置２０
０では、上述の図２に示したソフトウエア構成のＣＰＵ
部１０１に備えられている機構系命令変換部により、機
構系に依存しない機構系独立命令を機構系依存命令に変
換して、次のような制御命令を上記制御部１０２に与え
る。

【００３８】すなわち、機構系独立命令「standing」
は、standingへの姿勢遷移列からなる制御命令に変換さ
れる。上記制御部１０２は、この制御命令に応じて上記
駆動部１０３のサーボモータを駆動して、図８に示すよ
うに右前脚部２０２、左前脚部２０３、右後脚部２０
４、左後脚部２０５の４足で立つ「standing」姿勢へ遷
移させる。

【００３９】また、機構系独立命令「move(parameter a
ngle[deg]」 は、walking への姿勢遷移列からなる制御
命令に変換される。具体的には、angle[deg]をパラメー
タとしてangle[deg]が正であれば前進するための歩行パ
ターンの姿勢遷移列からなる制御命令を生成する。上記
制御部１０２は、この制御命令に応じて上記駆動部１０
３のサーボモータを駆動して、図９に示すように右前脚
部２０２、左前脚部２０３、右後脚部２０４、左後脚部
２０５の４足で歩行する「walking」 姿勢へ遷移させ
る。

【００４０】また、機構系独立命令「sleeping」は、sl
eepingへの姿勢遷移列からなる制御命令に変換される。
上記制御部１０２は、この制御命令に応じて上記駆動部
１０３のサーボモータを駆動して、図１０に示すように
右前脚部２０２、左前脚部２０３、右後脚部２０４、左
後脚部２０５の４足を伸ばして伏せる「sleeping」姿勢
へ遷移させる。

【００４１】また、機構系独立命令「hello」は、hello
への姿勢遷移列からなる制御命令に変換される。上記制
御部１０２は、この制御命令に応じて上記駆動部１０３
のサーボモータを駆動して、図１１に示すように座って
お辞儀をする「hello」姿勢へ遷移させる。

【００４２】さらに、機構系独立命令「laughing」は、
laughingへの姿勢遷移列からなる制御命令に変換され
る。上記制御部１０２は、この制御命令に応じて上記駆
動部１０３のサーボモータを駆動して、図１２に示すよ
うに座って右前脚部２０２と左前脚部２０３を挙げる
「laughing」姿勢へ遷移させる。

【００４３】ここで、この自立型歩行ロボット装置２０
０では、上述の図２に示したソフトウエア構成のＣＰＵ
部１０１により制御部１０２に与えられる制御命令に従
って、上記５種類の機構系独立命令standing，move(par
ameter angle[deg])，sleeping，hello，laughing に対
応した姿勢遷移をとるに当たり、直接遷移できない状態
が存在するので、中間的な姿勢として図１３に示すよう
な「sitting」 姿勢を定義し、その「sitting」姿勢を
経由して目的の姿勢に遷移するようにしている。この姿
勢遷移の拘束状態を図１４に示す。すなわち、「sleepi
ng」姿勢から「walking」姿勢に遷移する場合、「sitti
ng」→「standing」→「walking」という姿勢遷移列を
制御命令として上記ＣＰＵ部１０１から制御部１０２へ
出力する。

【００４４】次に、図１５は、本発明を適用したタイヤ
型ロボット装置３００の基本的な構成を示すブロック図
である。

【００４５】このタイヤ型ロボット装置３００は、ＣＰ
Ｕ部３０１、制御部３０２Ｌ，３０２Ｒ、駆動部３０３
Ｌ，３０３Ｒ及び左右車輪３０４Ｌ，３０４Ｒより構成
され、上記左右車輪３０４Ｌ，３０４Ｒを駆動部３０３
Ｌ，３０３Ｒで駆動することにより、移動したり回転し
たりすることができる機構系を備える。

【００４６】上記駆動部３０３Ｌ，３０３Ｒは、左右車
輪３０４Ｌ，３０４Ｒを独立に全市方向と後退方向に駆
動できるサーボモータからなる。

【００４７】また、上記制御部３０２Ｌ，３０２Ｒは、
上記制御部３０２Ｌ，３０２Ｒからの制御命令に応じて
上記駆動部３０３Ｌ，３０３Ｒのサーボモータの回転方
向と回転速度を２つのパルス位相関係とパルス幅により
制御するパルス信号発生器からなる。

【００４８】また、上記ＣＰＵ部３０１は、上述の図２
に示したソフトウエア構成を有する。なお、このタイヤ
型ロボット装置３００は、図１６の外観斜視図に示すよ
うに、装置本体の前側底部に設けられた前キャスタ３０
４Ｆと左右車輪３０４Ｌ，３０４Ｒによって、自立状態
を保持するようになっており、上記ＣＰＵ部３０１にお
ける上述のセンサ処理部１１１の入力として、装置本体
の前側、左側及び右側に設けられた障害前センサ３１１
Ｆ，障害右センサ３１１Ｒ及び障害左センサ３１１Ｌ
と、装置本体の上方位置に設けられたマイクロホン３１
１Ｍを備えている。

【００４９】そして、このタイヤ型ロボット装置３００
におけるＣＰＵ部３０１にソフトウエア構成として備え
られている機構系命令変換部は、機構系に依存しない機
構系独立命令を機構系依存命令に変換して、次のような
制御命令right(p),left(p)を上記制御部３０２Ｌ，３０
２Ｒに与える。

【００５０】すなわち、機構系独立命令「standing」
は、上記駆動部３０３Ｒ，３０３Ｌのサーボモータを停
止させる制御命令right(0),left(0)に変換される。上記
制御部３０２Ｌ，３０２Ｒは、この制御命令right(0),l
eft(0)に応じて上記駆動部３０３Ｒ，３０３Ｌのサーボ
モータを停止させる。したがって、このタイヤ型ロボッ
ト装置３００は、機構系独立命令「standing」により停
止状態となる。

【００５１】また、機構系独立命令「move(parameter a
ngle[deg]」 は、angle[deg]により決定される回転比
ｒ：ｌで上記左右車輪３０４Ｒ，３０４Ｌを回転させる
ように上記駆動部３０３Ｒ，３０３Ｌのサーボモータを
駆動する制御命令right(r),left(l)に変換される。上記
制御部３０２Ｒ，３０２Ｌは、この制御命令right(r),l
eft(l)に応じて上記駆動部３０３Ｒ，３０３Ｌのサーボ
モータを駆動して、上記angle[deg]により決定された回
転比ｒ：ｌで上記左右車輪３０４Ｒ，３０４Ｌを回転さ
せる。したがって、このタイヤ型ロボット装置３００
は、機構系独立命令「move(parameter angle[deg]」に
よりangle[deg]により指定される方向に向かって移動す
る移動状態となる。

【００５２】また、機構系独立命令「sleeping」は、上
記駆動部３０３Ｒ，３０３Ｌのサーボモータを停止させ
る制御命令right(0),left(0)に変換する。上記制御部３
０２Ｒ，３０２Ｌは、この制御命令right(0),left(0)に
応じて上記駆動部３０３Ｒ，３０３Ｌのサーボモータを
停止させる。したがって、このタイヤ型ロボット装置３
００は、機構系独立命令「sleeping」により停止状態と
なる。

【００５３】また、機構系独立命令「hello」 は、右車
輪３０４Ｒを後退方向に３回転させるとともに左車輪３
０４Ｌを前進方向に３回転させるように、上記駆動部３
０３Ｒ，３０３Ｌのサーボモータを駆動する制御命令ri
ght(-x),left(+x)に変換する。上記制御部３０２Ｒ，３
０２Ｌは、この制御命令right(-x),left(+x)に応じて上
記駆動部３０３Ｒ，３０３Ｌのサーボモータを駆動し
て、右車輪３０４Ｒを後退方向に３回転させるとともに
左車輪３０４Ｌを前進方向に３回転させる。したがっ
て、このタイヤ型ロボット装置３００は、機構系独立命
令「hello」 により、その場で時計廻りに３回廻って止
まる動作を行う。

【００５４】さらに、機構系独立命令「laughing」は、
右車輪３０４Ｒを停止させた状態で、左車輪３０４Ｌを
前進方向に３回転させるように、上記駆動部３０３Ｒの
サーボモータを停止させ駆動部３０３Ｌのサーボモータ
を駆動する制御命令right(0),left(+x)に変換される。
上記制御部３０２Ｒ，３０２Ｌは、この制御命令right
(0),left(+x)に応じて上記駆動部３０３Ｒのサーボモー
タを停止させとともに駆動部３０３Ｌのサーボモータを
駆動して、右車輪３０４Ｒを停止させた状態で、左車輪
３０４Ｌを前進方向に３回転させる。したがって、この
タイヤ型ロボット装置３００は、機構系独立命令「laug
hing」により、右車輪３０４Ｒを軸に時計廻りに３回廻
って止まる動作を行う。

【００５５】ここで、上記ＣＰＵ部３０１から制御部３
０２Ｒ，３０２Ｌに送る制御命令right(p),left(p)は、
次のような意味を有する命令である。

【００５６】すなわち、right(p)は、右車輪３０４Ｒを
回転させる上記駆動部３０３Ｒのサーボモータにパルス
幅ｐの駆動パルスを出力する。なお、ｐが正であれば前
進方向、ｐが負であれば後退方向に回転駆動するような
駆動パルスとする。

【００５７】また、left(p) は、右車輪３０４Ｌを回転
させる上記駆動部３０３Ｌのサーボモータにパルス幅ｐ
の駆動パルスを出力する。なお、ｐが正であれば前進方
向、ｐが負であれば後退方向に回転駆動するような駆動
パルスとする。

【００５８】ここで、タイヤ型ロボット装置３００で
は、図１７に示すように、上記５種類の機構系独立命令
standing，move(parameter angle[deg])，sleeping，he
llo，laughing に対応した５種類の姿勢遷移状態をとる
に当たり、その姿勢遷移に拘束条件はないが、必ずstan
ding（right(0),left(0)）を介して遷移するものとす
る。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るロボット装
置では、機構系独立命令を機構系依存命令に変換する機
構系命令変換部を備えることにより、機構系独立命令に
対応した動作を機構系で行うことができる。例えば、上
記機構系命令変換部により機構系独立命令を機構系にあ
わせた姿勢遷移列からなる機構系依存命令に変換して、
脚部で自立する機構系の駆動部の駆動制御を制御部によ
り行うことができる。また、上記機構系命令変換部によ
り機構系独立命令を機構系にあわせた回転制御を行う機
構系依存命令に変換して、車輪の回転により自走する機
構系の駆動部の駆動制御を制御部により行うことができ
る。

【００６０】すなわち、同じ命令でも機構系によって異
なる動きを対応させ機構系命令変換部により上位層にあ
るソフトウエアをソースコードあるいはバイナリーレベ
ルで利用することが可能となる。これにより、ソフトウ
エアの部品化を促進し、機構系に依存しない部分のソフ
トウエアの再利用が可能となり、ソフトウエア開発を効
率よく進めることができる。

【００６１】したがって、本発明によれば、機構系に依
存しない機構系独立命令を用いて共通の制御系により制
御可能とした形式の異なる機構系を備える各種形態のロ
ボット装置及びその制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロボット装置の基本的な構成を示
すブロック図である。

【図２】上記ロボット装置におけるＣＰＵ部のソフトウ
エア構成を示す図である。

【図３】上記ロボット装置におけるオートマトン部の状
態遷移規則を決める手順を示すフローチャートである。

【図４】上記オートマトン部の状態遷移規則を決める手
順における「休息」の処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図５】上記オートマトン部の状態遷移規則を決める手
順における「停止」の処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図６】上記オートマトン部の状態遷移規則を決める手
順における「移動」の処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図７】本発明を適用して構成した自立型４足歩行ロボ
ット装置の外界部をなす機構系の基本的な構成を模式的
に示す図である。

【図８】上記自立型４足歩行ロボット装置の「standin
g」姿勢を模式的に示す図である。

【図９】上記自立型４足歩行ロボット装置の「walkin
g」 姿勢を模式的に示す図である。

【図１０】上記自立型４足歩行ロボット装置の「sleepi
ng」 姿勢を模式的に示す図である。

【図１１】上記自立型４足歩行ロボット装置の「hell
o」姿勢を模式的に示す図である。

【図１２】上記自立型４足歩行ロボット装置の「laughi
ng」 姿勢を模式的に示す図である。

【図１３】上記自立型４足歩行ロボット装置の「sittin
g」 姿勢を模式的に示す図である。

【図１４】上記自立型４足歩行ロボット装置の姿勢遷移
の拘束状態を示す図である。

【図１５】本発明を適用したタイヤ型ロボット装置の基
本的な構成を示すブロック図である。

【図１６】上記タイヤ型ロボット装置の外観斜視図であ
る。

【図１７】上記タイヤ型ロボット装置の姿勢遷移状態示
す図である。

【符号の説明】

１００ ロボット装置、１０１ ＣＰＵ部、１０２ 制
御部、１０３ 駆動部、１０４ 外界、１０５ センサ
部、１１１ センサ処理部、１１２ オートマトン部、
１１３ 機構系命令変換部、２００ 自立型４足歩行ロ
ボット装置、２０１ 胴体部、２０２ 右前脚部、２０
３ 左前脚部、２０４ 右後脚部、２０５ 左後脚部、
２０６ 首頭部、２１１，２１２，２１３，２１４，２
１５，２１６，２１７，２１８，２１９ 関節部、３０
０ タイヤ型ロボット装置、３０１ ＣＰＵ部、３０２
Ｌ，３０２Ｒ 制御部、３０３Ｌ，３０３Ｒ 駆動部、
３０４Ｌ，３０４Ｒ 左右車輪、

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部により駆動される少なくとも１つ
   の機構部を有する機構系と、 機構系に依存しない機構系独立命令を入力とし、上記機
   構系独立命令に対して上記機構系によって異なる動きを
   対応させることにより、上記機構系独立命令を上記機構
   系にあわせた機構系依存命令に変換する機構系命令変換
   部と、 上記機構系命令変換部から供給される機構系依存命令に
   応じて上記駆動部の駆動制御を行う制御部とを備えるこ
   とを特徴とするロボット装置。
2. 【請求項２】 上記機構系命令変換部により機構系独立
   命令を機構系にあわせた姿勢遷移列からなる機構系依存
   命令に変換することを特徴とする請求項１記載のロボッ
   ト装置。
3. 【請求項３】 脚部により自立する機構系を有し、上記
   制御部は、上記機構系命令変換部から供給される機構系
   独立命令に対応する姿勢遷移列からなる機構系依存命令
   に応じて上記機構系の駆動部の駆動制御を行うこと特徴
   とする請求項２記載のロボット装置。
4. 【請求項４】 上記機構系命令変換部により機構系独立
   命令を機構系にあわせた回転制御を行う機構系依存命令
   に変換することを特徴とする請求項１記載のロボット装
   置。
5. 【請求項５】 車輪の回転により自走する機構系を有
   し、上記制御部は、上記機構系命令変換部から供給され
   る機構系独立命令に対応する回転制御を行う機構系依存
   命令に応じて上記機構系の駆動部の駆動制御を行うこと
   特徴とする請求項４記載のロボット装置。
6. 【請求項６】 駆動部により駆動される少なくとも１つ
   の機構部を有する機構系からなるロボット装置の制御方
   法であって、 機構系に依存しない機構系独立命令を、上記機構系によ
   って異なる動きに対応させるように変換することによ
   り、上記機構系にあわせた機構系依存命令を生成して上
   記駆動部の駆動制御を行うことを特徴とするロボット装
   置の制御方法。
7. 【請求項７】 機構系独立命令を機構系にあわせた姿勢
   遷移列からなる機構系依存命令に変換して脚部により自
   立する機構系の駆動部を制御することを特徴とする請求
   項６記載のロボット装置の制御方法。
8. 【請求項８】 機構系独立命令を機構系にあわせた回転
   制御を行う機構系依存命令に変換して車輪の回転により
   自走する機構系の駆動部の駆動制御を行うこと特徴とす
   る請求項７記載のロボット装置の制御方法。