JP7393201B2 - Robots, humanoid robots, and robot fall control methods - Google Patents
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Description
この発明は、ロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法に関し、特に、ダイナミックブレーキが作動されるモータを備えるロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法に関する。 The present invention relates to a robot, a humanoid robot, and a method for controlling the fall of a robot, and particularly relates to a robot equipped with a motor that operates a dynamic brake, a humanoid robot, and a method for controlling the fall of the robot.
従来、非常停止時に、ダイナミックブレーキが作動される同期電動機(モータ)が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a synchronous electric motor (motor) in which a dynamic brake is activated during an emergency stop is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、U、VおよびW相の三相電源を用いた同期電動機を駆動するトランジスタ(スイッチング素子)を含むトランジスタモジュールと、トランジスタモジュールのトランジスタを用いてダイナミックブレーキによる制動力を発生させるダイナミックブレーキ制御回路と、トランジスタモジュールの出力側に接続されるとともに抵抗を用いてダイナミックブレーキによる制動力を発生させるダイナミックブレーキ回路とを備える同期電動機が開示されている。
この同期電動機では、非常停止時の初期は、ダイナミックブレーキ制御回路のトランジスタ(スイッチング素子)のオンオフ制御により、モータに流れる電流が一定になるようにモータを減速する制御が行われる。そして、その後、誘起電圧が減少してモータに流れる電流が一定にならなくなってから(スイッチング素子によるダイナミックブレーキの制動力が弱まる時点から)は、抵抗を含むダイナミックブレーキ回路に切り替えて、電源供給線を抵抗を介して短絡させて、モータを減速させた後停止させる。これにより、非常停止時の後半にダイナミックブレーキによる制動力が弱まるのを防止して、非常停止時の全期間において強い制動力を発生させることによって、同期電動機(モータ)が停止するまでの時間を短縮している。 In this synchronous motor, at the initial stage of an emergency stop, the motor is decelerated by on/off control of a transistor (switching element) in a dynamic brake control circuit so that the current flowing through the motor is constant. Then, after the induced voltage decreases and the current flowing to the motor becomes no longer constant (from the point at which the braking force of the dynamic brake by the switching element weakens), the power supply line is switched to a dynamic brake circuit that includes a resistor. is shorted through a resistor to slow down the motor and then stop it. This prevents the braking force from the dynamic brake from weakening in the latter half of an emergency stop, and generates a strong braking force during the entire period of an emergency stop, increasing the time it takes for the synchronous motor to stop. It is shortened.
しかしながら、上記特許文献1の同期電動機のように、同期電動機が非常停止される際に、ダイナミックブレーキによる制動力が弱まるのを防止して同期電動機が停止するまでの時間が短縮された場合、同期電動機に対するダイナミックブレーキの制動力が強くなり過ぎる場合があると考えらえる。特に、上記特許文献1の同期電動機を人型ロボットのような2足歩行ロボットのモータに適用した場合、非常停止時にダイナミックブレーキの制動力が強くなり過ぎることに起因して、急激にロボットが停止する。その結果、ロボットが勢いよく転倒することにより、ロボットが破損する場合があるという問題点がある。また、上記特許文献1の同期電動機を4足歩行ロボットのモータに適用した場合、非常停止時(異常停止時)に4足歩行ロボットは転倒しないものの、非常停止による衝撃により破損する場合があるという問題点がある。
However, when the synchronous motor is brought to an emergency stop, the braking force by the dynamic brake is prevented from weakening and the time until the synchronous motor stops is shortened, as in the case of the synchronous motor of
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、異常停止時における破損を抑制することが可能なロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法を提供することである。 This invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one purpose of the invention is to provide a robot, a humanoid robot, and a robot that can control the collapse of the robot, which can prevent damage during abnormal stops. The purpose is to provide a method.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面によるロボットは、複数の関節を含むロボット本体部と、複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、モータの巻線に3相の交流電力を供給することによりモータを駆動するとともに、モータに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部と、駆動回路部を制御するとともに、駆動回路部によるダイナミックブレーキの制動力を制御するための駆動回路制御部とを備え、駆動回路部は、上アームを構成する複数の上アーム側スイッチング素子と、下アームを構成する複数の下アーム側スイッチング素子とを含み、駆動回路制御部は、異常停止時に複数のモータのうちの少なくとも1つを停止させる際に、複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、ロボット本体部の姿勢が徐々に変化するように、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。また、異常停止とは、ユーザの操作によってロボットを非常停止させることと、異常によってロボットが異常停止することとを含む広い概念である。 In order to achieve the above object, a robot according to a first aspect of the present invention includes a robot main body including a plurality of joints, a plurality of motors provided in each of the plurality of joints, and a three-phase motor in the windings of the motors. A drive circuit section that drives the motor by supplying AC power and operates a dynamic brake on the motor, and a drive circuit section that controls the drive circuit section and controls the braking force of the dynamic brake by the drive circuit section. The drive circuit control section includes a plurality of upper arm side switching elements constituting the upper arm and a plurality of lower arm side switching elements constituting the lower arm, and the drive circuit control section is configured to prevent abnormal stoppage. When stopping at least one of the plurality of motors, at least some of the plurality of upper arm side switching elements or at least some of the plurality of lower arm side switching elements are alternately turned on and off. The controller is configured to perform control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops so that the posture of the robot main body gradually changes . Further, abnormal stop is a broad concept that includes bringing the robot to an emergency stop due to a user's operation and stopping the robot abnormally due to an abnormality.
この発明の第1の局面によるロボットでは、上記のように、駆動回路制御部は、異常停止時に複数のモータのうちの少なくとも1つを停止させる際に、複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、異常停止時にモータを停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかにロボットが停止する。これにより、ロボットが人型ロボットのように2足歩行ロボットの場合、ロボットが勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、ロボットは、緩やかに倒れ込む。また、4足歩行ロボットの場合、異常停止による衝撃を緩和することができる。これらの結果、異常停止時における破損を抑制することができる。また、上記のように、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われるので、モータが停止するまでの間に再びダイナミックブレーキの制動力が増加される場合と異なり、モータが停止するまでの間(途中)に、急激にロボットが停止して、ロボットが勢いよく転倒するのを抑制することができる。 In the robot according to the first aspect of the present invention, as described above, when stopping at least one of the plurality of motors during an abnormal stop, the drive circuit control section controls at least one of the plurality of upper arm side switching elements. The control device is configured to perform control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops by alternately repeating an on state and an off state of at least a part of the lower arm side switching element or the plurality of lower arm side switching elements. . As a result, when stopping the motor during an abnormal stop, the braking force of the dynamic brake is reduced, so the robot stops relatively slowly. As a result, when the robot is a bipedal robot such as a humanoid robot, the robot is prevented from falling over violently. In other words, the robot falls down gradually. In addition, in the case of a quadruped walking robot, the impact caused by an abnormal stop can be alleviated. As a result, damage during abnormal stop can be suppressed. In addition, as described above, control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops, so unlike the case where the braking force of the dynamic brake is increased again until the motor stops, the motor It is possible to prevent the robot from suddenly stopping and falling over violently until it stops (on the way).
また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、ロボットの関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態でロボットが転倒する場合がある。これによっても、ロボットが破損する場合がある。これに対して、本発明の第1の局面によるロボットでは、上記のように、モータを駆動するスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すことによりダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御をモータが停止するまで行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態でロボットが転倒することに起因するロボットの破損を抑制することができる。特に、人型ロボットに本発明を適用した場合には、腕(アーム)が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節(肩関節および膝関節)が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕が下がった状態および膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボットにおいて、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することができる。
この発明の第2の局面によるロボットは、複数の関節を含むロボット本体部と、複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、モータの巻線に3相の交流電力を供給することによりモータを駆動するとともに、モータに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部と、駆動回路部を制御するとともに、駆動回路部によるダイナミックブレーキの制動力を制御するための駆動回路制御部と、モータに電力を供給する電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するための検出部と、を備え、駆動回路部は、上アームを構成する複数の上アーム側スイッチング素子と、下アームを構成する複数の下アーム側スイッチング素子とを含み、駆動回路制御部は、異常停止時に複数のモータのうちの少なくとも1つのモータを停止させる際に、検出部により検出された電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。
Furthermore, if the braking force of the dynamic brake is too strong, the robot may fall over with its joints fixed by the strong braking force of the dynamic brake. This may also cause damage to the robot. In contrast, in the robot according to the first aspect of the present invention, as described above, control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake by alternately repeating the on state and off state of the switching element that drives the motor. By configuring the motor to continue until it stops, the joints are prevented from being fixed by the strong braking force of the dynamic brake, which prevents damage to the robot caused by the robot falling over with the joints fixed. can be suppressed. In particular, when the present invention is applied to a humanoid robot, the joints (shoulder joint and knee joint) are prevented from being fixed by strong braking force when the arm is raised and the knee is extended. At the same time, the reduced braking force can gradually shift to a state where the arms are lowered and the knees are bent (squatting position), causing the patient to fall. Thereby, damage caused by falling can be effectively suppressed, especially in the humanoid robot.
A robot according to a second aspect of the invention includes a robot body including a plurality of joints, a plurality of motors provided in each of the plurality of joints, and a motor by supplying three-phase AC power to the windings of the motors. a drive circuit section that drives the motor and applies a dynamic brake to the motor; a drive circuit control section that controls the drive circuit section and controls the braking force of the dynamic brake by the drive circuit section; a detection unit for detecting at least one of the voltage and current of the power supply path that supplies the power, and the drive circuit unit includes a plurality of upper arm-side switching elements that configure the upper arm and a lower arm that configures the lower arm. and a plurality of lower arm side switching elements, and the drive circuit control section controls the voltage and current of the power supply path detected by the detection section when stopping at least one motor of the plurality of motors during an abnormal stop. The motor is stopped by alternately repeating the on state and the off state of at least some of the plurality of upper arm side switching elements or at least some of the plurality of lower arm side switching elements based on at least one of the above. The system is configured to perform feedback control to reduce the braking force of the dynamic brake until the brake force is reached.
この発明の第3の局面による人型ロボットは、人間の複数の関節に対応する複数の関節を含む人型ロボット本体部と、複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、モータの巻線に3相の交流電力を供給することによりモータを駆動するとともに、モータに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部と、駆動回路部を制御するとともに、駆動回路部によるダイナミックブレーキの制動力を制御するための駆動回路制御部とを備え、駆動回路部は、上アームを構成する複数の上アーム側スイッチング素子と、下アームを構成する複数の下アーム側スイッチング素子とを含み、駆動回路制御部は、異常停止時に複数のモータのうちの少なくとも1つを停止させる際に、複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、人型ロボット本体部の姿勢が徐々に変化するように、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。 A humanoid robot according to a third aspect of the invention includes a humanoid robot body including a plurality of joints corresponding to a plurality of joints of a human, a plurality of motors provided in each of the plurality of joints, and a winding of the motor. A drive circuit section that drives the motor by supplying three-phase AC power to the motor and operates a dynamic brake on the motor, and a drive circuit section that controls the drive circuit section and controls the braking force of the dynamic brake by the drive circuit section. The drive circuit controller includes a plurality of upper arm-side switching elements that configure the upper arm and a plurality of lower arm-side switching elements that configure the lower arm. When stopping at least one of the plurality of motors during an abnormal stop, the on state and off state of at least some of the plurality of upper arm side switching elements or at least some of the plurality of lower arm side switching elements are changed. By repeating this alternately, control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops so that the posture of the humanoid robot body gradually changes .
この発明の第3の局面による人型ロボットでは、上記のように、駆動回路制御部は、異常停止時に複数のモータのうちの少なくとも1つを停止させる際に、複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、異常停止時にモータを停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかに人型ロボットが停止する。これにより、人型ロボットが勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、人型ロボットは、緩やかに倒れ込む。その結果、異常停止時において人型ロボットが勢いよく転倒することに起因する破損を抑制することができる。また、上記のように、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われるので、モータが停止するまでの間に再びダイナミックブレーキの制動力が増加される場合と異なり、モータが停止するまでの間(途中)に、急激に人型ロボットが停止して、人型ロボットが勢いよく転倒するのを抑制することができる。 In the humanoid robot according to the third aspect of the present invention, as described above, when stopping at least one of the plurality of motors during an abnormal stop, the drive circuit control section controls the plurality of upper arm side switching elements. The control device is configured to perform control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops by alternately repeating on and off states of at least a portion or a plurality of lower arm side switching elements. ing. As a result, when stopping the motor in the event of an abnormal stop, the braking force of the dynamic brake is reduced, so the humanoid robot stops relatively slowly. This prevents the humanoid robot from falling over violently. In other words, the humanoid robot falls down gradually. As a result, it is possible to suppress damage caused by the humanoid robot falling violently during an abnormal stop. In addition, as described above, control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops, so unlike the case where the braking force of the dynamic brake is increased again until the motor stops, the motor It is possible to prevent the humanoid robot from suddenly stopping and falling over violently until it stops (on the way).
また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、人型ロボットの関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態で人型ロボットが転倒する場合がある。これによっても、人型ロボットが破損する場合がある。これに対して、本発明の第2の局面による人型ロボットでは、上記のように、モータを駆動するスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すことによりダイナミックブレーキの制動力をモータが停止するまで減少させる制御を行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態で人型ロボットが転倒することに起因する人型ロボットの破損を抑制することができる。また、人型ロボットの腕(アーム)が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節(肩関節および膝関節)が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕が下がった状態および膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボットにおいて、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することができる。 Furthermore, if the braking force of the dynamic brake is too strong, the humanoid robot may fall over with its joints fixed by the strong braking force of the dynamic brake. This may also cause damage to the humanoid robot. In contrast, in the humanoid robot according to the second aspect of the present invention, as described above, the braking force of the dynamic brake is transferred to the motor by alternately repeating the on state and the off state of the switching element that drives the motor. By configuring the control to decrease the amount until it stops, the joints are prevented from being fixed by the strong braking force of the dynamic brake, which prevents the humanoid robot from falling over with the joints fixed. damage to humanoid robots can be suppressed. In addition, it is possible to prevent the joints (shoulder joints and knee joints) from being fixed due to strong braking force when the arm of the humanoid robot is raised and the knee is extended. A weak braking force causes the robot to gradually shift to a state where its arms are lowered and its knees are bent (squatting position), causing it to fall. Thereby, damage caused by falling can be effectively suppressed, especially in the humanoid robot.
この発明の第4の局面によるロボットの倒れ制御方法は、複数の関節を含むロボットの倒れ制御方法であって、複数の関節の各々に設けられる複数のモータに電力を供給する電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するステップと、検出された電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、複数のモータの巻線に3相の交流電力を供給することによりモータを駆動するとともに、複数のモータのうちの少なくとも1つに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部に含まれる複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、ロボットの姿勢が徐々に変化するように、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップとを備える。 A fourth aspect of the present invention provides a method for controlling the fall of a robot including a plurality of joints, wherein the voltage of a power supply path that supplies power to a plurality of motors provided in each of the plurality of joints is provided. and detecting at least one of the detected voltage and current of the power supply path, and supplying three-phase AC power to the windings of the plurality of motors based on the detected at least one of the voltage and the current of the power supply path. At least a portion of the plurality of upper arm side switching elements or at least a portion of the lower arm side switching elements included in the drive circuit section that drives the motor and operates a dynamic brake on at least one of the plurality of motors. The method further includes a step of performing feedback control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops so that the posture of the robot gradually changes by alternately repeating the on state and the off state.
この発明の第4の局面によるロボットの倒れ制御方法では、上記のように、検出された電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、複数のモータの巻線に3相の交流電力を供給することによりモータを駆動するとともに、複数のモータのうちの少なくとも1つに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部に含まれる複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップを備える。これにより、異常停止時にモータを停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかにロボットが停止する。これにより、ロボットが人型ロボットのように2足歩行ロボットの場合、ロボットが勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、ロボットは、緩やかに倒れ込む。また、4足歩行ロボットの場合、異常停止による衝撃を緩和することができる。これらの結果、異常停止時においてロボットが勢いよく転倒することに起因する破損を抑制することが可能なロボットの倒れ制御方法を提供することができる。また、上記のように、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われるので、モータが停止するまでの間に再びダイナミックブレーキの制動力が増加される場合と異なり、モータが停止するまでの間(途中)に、急激にロボットが停止して、ロボットが勢いよく転倒するのを抑制することが可能なロボットの倒れ制御方法を提供することができる。 In the robot collapse control method according to the fourth aspect of the present invention, as described above, the three-phase alternating current is applied to the windings of the plurality of motors based on at least one of the detected voltage and current of the power supply path. At least a portion of the plurality of upper arm-side switching elements or the lower arm side included in a drive circuit section that drives the motor by supplying electric power and operates a dynamic brake for at least one of the plurality of motors. The method includes a step of performing feedback control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops by alternately repeating on and off states of at least a portion of the switching element. As a result, when stopping the motor during an abnormal stop, the braking force of the dynamic brake is reduced, so the robot stops relatively slowly. As a result, when the robot is a bipedal robot such as a humanoid robot, the robot is prevented from falling over violently. In other words, the robot falls down gradually. In addition, in the case of a quadruped walking robot, the impact caused by an abnormal stop can be alleviated. As a result, it is possible to provide a robot fall control method that can suppress damage caused by the robot falling violently during an abnormal stop. In addition, as described above, control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops, so unlike the case where the braking force of the dynamic brake is increased again until the motor stops, the motor It is possible to provide a method for controlling the fall of a robot, which can prevent the robot from abruptly stopping and falling violently before it stops (on the way).
また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、ロボットの関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態でロボットが転倒する場合がある。これによっても、ロボットが破損する場合がある。これに対して、本発明の第3の局面によるロボットでは、上記のように、モータを駆動するスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すことによりダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御をモータが停止するまで行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態でロボットが転倒することに起因するロボットの破損を抑制することが可能なロボットの倒れ制御方法を提供することができる。特に、人型ロボットに本発明を適用した場合には、腕(アーム)が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節(肩関節および膝関節)が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕が下がった状態および膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボットにおいて、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することが可能なロボットの倒れ制御方法を提供することができる。
この発明の第5の局面によるロボットの倒れ制御方法は、複数の関節を含むロボットの倒れ制御方法であって、モータに電力を供給する電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するための検出部により、電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するステップと、検出された電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、複数のモータの巻線に3相の交流電力を供給することによりモータを駆動するとともに、複数のモータのうちの少なくとも1つに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部に含まれる複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップとを備える。
Furthermore, if the braking force of the dynamic brake is too strong, the robot may fall over with its joints fixed by the strong braking force of the dynamic brake. This may also cause damage to the robot. In contrast, in the robot according to the third aspect of the present invention, as described above, control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake by alternately repeating the on state and the off state of the switching element that drives the motor. By configuring the motor to continue until it stops, the joints are prevented from being fixed by the strong braking force of the dynamic brake, which prevents damage to the robot caused by the robot falling over with the joints fixed. It is possible to provide a method for controlling a robot that can suppress the collapse of the robot. In particular, when the present invention is applied to a humanoid robot, the joints (shoulder joint and knee joint) are prevented from being fixed by strong braking force when the arm is raised and the knee is extended. At the same time, the reduced braking force can gradually shift to a state where the arms are lowered and the knees are bent (squatting position), causing the patient to fall. Thereby, it is possible to provide a robot fall control method that can effectively suppress damage caused by falling, especially in a humanoid robot.
A robot tilting control method according to a fifth aspect of the present invention is a robot tilting control method including a plurality of joints, which detects at least one of a voltage and a current of a power supply path that supplies power to a motor. detecting at least one of the voltage and current of the power supply path by the detection unit for detecting the windings of the plurality of motors based on the detected at least one of the voltage and current of the power supply path; At least a portion of the plurality of upper arm side switching elements included in a drive circuit section that drives the motor by supplying three-phase AC power and operates a dynamic brake on at least one of the plurality of motors. Alternatively, the method includes a step of performing feedback control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops by alternately repeating the ON state and OFF state of at least a portion of the lower arm side switching element.
本発明によれば、上記のように、異常停止時における破損を抑制することができる。 According to the present invention, as described above, damage at the time of abnormal stop can be suppressed.
以下、本発明を具体化した本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of the present invention that embodies the present invention will be described based on the drawings.
図1~図3を参照して、本実施形態による人間の複数の関節に対応する複数の関節を有する人型ロボット100(人型ロボット本体部100a)の構成について説明する。また、人型ロボット100は、ヒューマノイドとも呼ばれる。なお、人型ロボット100および人型ロボット本体部100aは、それぞれ、特許請求の範囲の「ロボット」および「ロボット本体部」の一例である。
With reference to FIGS. 1 to 3, the configuration of a humanoid robot 100 (humanoid robot
図1に示すように、人型ロボット100は、頭部1、首部2、上胴体部3、下胴体部4、腕部5、手部6、脚部7、および、足部8を備えている。上胴体部3と下胴体部4とは、腰関節10aを介して屈曲可能に接続されている。これにより、上胴体部3は、下胴体部4に対して、前屈動作、後屈動作、および、左右の旋回動作を行うことが可能である。下胴体部4は、人間の骨盤に対応する。また、腰関節10aは、人間の腰に対応している。
As shown in FIG. 1, the
また、腕部5は、複数のリンク20と、複数のリンク20を屈曲可能に支持する肘関節10bとを有する。そして、隣り合うリンク20が肘関節10bを介して互いに屈曲することにより、腕部5は、屈曲動作を行う。
Further, the
手部6は、腕部5の先端に設けられている。手部6は、複数のリンク(図示せず)と、複数のリンクを屈曲可能に支持する指関節(図示せず)とを有する。
The
脚部7は、複数のリンク20と、複数のリンク20を屈曲可能に支持する膝関節10cとを有する。そして、隣り合うリンク20が膝関節10cを介して互いに屈曲することにより、脚部7は、屈曲動作を行う。そして、脚部7の屈曲動作が制御されることにより足部8を移動させることによって、人型ロボット100は、二足歩行を行うことが可能になる。
The
上胴体部3と腕部5とは、肩関節10dにより接続されている。また、下胴体部4と脚部7とは、股関節10eにより接続されている。脚部7と足部8とは、足関節(足首の関節)10fにより接続されている。なお、腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fは、特許請求の範囲の「関節」の一例である。
The
上記の腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fには、各々、腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fを駆動させるためのモータ30が設けられている。モータ30によって、腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fを駆動させることにより、人型ロボット100は、屈曲動作や旋回動作を行う。なお、実際には、図1に図示された部位以外の部位にも関節およびモータ30が設けられているが、説明の簡略化のため省略している。
The above-mentioned waist joint 10a, elbow joint 10b, knee joint 10c, shoulder joint 10d, hip joint 10e and ankle joint 10f include the waist joint 10a, elbow joint 10b, knee joint 10c, shoulder joint 10d, hip joint 10e and ankle joint, respectively. A
図2に示すように、人型ロボット100(人型ロボット本体部100a)には、上記のモータ30に加えて、電源40と、電源中継基板50と、アンプユニット60とが設けられている。なお、図2では、破線の矢印は、通信信号を表している。また、細い実線の矢印は、制御電力を表している。また、太い実線の矢印は、モータ30を駆動するモータ電力を表している。
As shown in FIG. 2, the humanoid robot 100 (
人型ロボット100(人型ロボット本体部100a)には、姿勢センサ70が設けられている。姿勢センサ70は、人型ロボット100の姿勢に関する情報(立っているか、座っているか、腕が上がっているか、腕が下がっているか、など)を検知するように構成されている。
A
電源中継基板50には、電源40からモータ駆動電力が供給される。そして、電源中継基板50は、アンプユニット60に対して、モータ30を駆動するための電力を供給するように構成されている。
Motor drive power is supplied to the power
電源中継基板50には、電源40から制御電力が供給される。そして、電源中継基板50は、アンプユニット60を制御するための電力を供給するように構成されている。
Control power is supplied to the power
アンプユニット60は、複数のアンプ(サーボアンプ)61を含む。アンプ61は、上記腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10f(図1参照)などに設けられた複数のモータ30の各々に対して設けられている。また、アンプ61は、モータ30の駆動を制御する。
The
図3に示すように、アンプ61は、インバータ部61aと、インバータ部61aを制御する制御部61bとを含む。インバータ部61aは、モータ30の巻線に3相の交流電力を供給することによりモータ30を駆動するとともに、モータ30に対してダイナミックブレーキを作動させるように構成されている。また、インバータ部61aは、上アームを構成する複数(本実施形態では、3つ)の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3と、下アームを構成する複数(本実施形態では、3つ)の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6とを含む。制御部61bは、インバータ部61aを制御するとともに、インバータ部61aによるダイナミックブレーキの制動力を制御する。具体的には、制御部61bにより、スイッチング素子(SW1~SW6)のオンオフが制御されることにより、モータ30に所望の3相(U、VおよびW)の電力が供給される。また、制御部61bによるダイナミックブレーキの制動力の制御の説明は、後述する。なお、インバータ部61aは、特許請求の範囲の「駆動回路部」の一例である。また、制御部61bは、特許請求の範囲の「駆動回路制御部」の一例である。
As shown in FIG. 3, the
スイッチング素子(SW1~SW6)は、各々、バイポーラトランジスタを含んでいる。上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3のコレクタCは、正側電位配線62に接続されている。下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6のエミッタEは、負側電位配線63に接続されている。また、上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3のエミッタE、および、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6のコレクタCは、電力供給配線64を介して、モータ30に接続されている。なお、電力供給配線64は、U相、V相およびW相の3つの配線を含む。また、電力供給配線64は、特許請求の範囲の「電力供給経路」の一例である。
Each of the switching elements (SW1 to SW6) includes a bipolar transistor. Collectors C of the upper arm side switching elements SW1, SW2, and SW3 are connected to the positive side
また、本実施形態では、モータ30に電力を供給する電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方(本実施形態では、電圧)を検出するための電圧検出部61cが設けられている。具体的には、電圧検出部61cは、スイッチング素子(SW1~SW6)と、モータ30との間の電力供給配線64の電圧を検出する。また、モータ30には、モータ30の回転速度と回転位置とを検出するエンコーダ65が設けられている。エンコーダ65によって検出されたモータ30の回転速度と回転位置とは、制御部61bに入力される。なお、電圧検出部61cは、特許請求の範囲の「検出部」の一例である。
Further, in this embodiment, a
(通常時の回生動作) (Normal regeneration operation)
通常時には、人型ロボット100のモータ30(図2参照)に対して、減速や反転の指令が行われる際に電力の回生が行われる。電力の回生の際に、正側電位配線62の電圧が大きくなり過ぎないように、図示しない回生抵抗が接続される。たとえば、通常時の回生動作の際には、正側電位配線62の電圧が200Vを超えると、図示しない回生抵抗が接続されることにより、正側電位配線62の電圧の上昇が抑制される。これにより、回生される電力の一部が回生抵抗によって熱として消費されるので、正側電位配線62の電圧が大きくなり過ぎるのを抑制することが可能になる。また、回生された電力のうち、回生抵抗によって熱として消費されない部分は、電源40に蓄電される。
Normally, electric power is regenerated when a command to decelerate or reverse is given to the motor 30 (see FIG. 2) of the
(非常停止時のダイナミックブレーキ弱め制御) (Dynamic brake weakening control during emergency stop)
人型ロボット100の非常停止について説明する。非常停止とは、ユーザが非常停止ボタン80(図3参照)を押下することにより、モータ30を停止させることによって、人型ロボット100を停止させる動作である。非常停止時には、アンプ61(図2参照)の動作が停止されるとともに、電源40からの電力供給が停止される。なお、非常停止は、特許請求の範囲の「異常停止」の一例である。
An emergency stop of the
また、非常停止時に、3つの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では3つ全て)がオンされることにより、オンされた下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6、電力供給配線64、および、モータ30からなる閉じた経路が形成される。なお、上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3は、オフされている。この際、モータ30には、各相に誘起電圧が発生しているので、各相に電流が流れる。そして、この電流に比例したトルクがモータ30を減速させる方向に働く。すなわち、モータ30に対して、ダイナミックブレーキが作用する。これにより、モータ30に制動力が働く。
In addition, at the time of emergency stop, at least a portion (in this embodiment, all three) of the three lower arm side switching elements SW4, SW5, and SW6 are turned on, so that the turned on lower arm side switching elements SW4, SW5, and SW6 are turned on. A closed path consisting of the
ここで、本実施形態では、制御部61bは、非常停止時に複数のモータ30を停止させる際に、複数(3つ)の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数(3つ)の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。具体的には、制御部61bは、非常停止時に複数のモータ30を停止させる際に、複数(3つ)の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させる。これにより、人型ロボット100は、徐々に姿勢を変化させる。また、人間の複数の関節に対応する腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fを有している人型ロボット100の動作が完全に停止されるまで、ダイナミックブレーキの制動力が減少される。
Here, in the present embodiment, when stopping the plurality of
また、本実施形態では、制御部61bは、非常停止時に人型ロボット本体部100aの倒れを制御する際に、3つの上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の全てをオン状態にするとともに、3つの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。人型ロボット本体部100aには、人型ロボット本体部100aの腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fを固定する(姿勢を維持する)ための機械的なブレーキ(電磁ブレーキ)などは設けられていない。このため、非常停止時には、最終的に、人型ロボット本体部100aは、倒れ込む。本実施形態では、3つの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6のオンオフにより制動力が減少されたダイナミックブレーキを作動させることによって、人型ロボット本体部100aの倒れ込み方が比較的緩やかな倒れ込みになるように制御する。
Furthermore, in the present embodiment, when controlling the fall of the humanoid robot
また、本実施形態では、アンプ61(インバータ部61a)は、複数の関節(腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10f)毎に設けられている複数のモータ30毎に個別に設けられている。そして、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、モータ30毎に設けられているインバータ部61aの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、複数のモータ30に対するダイナミックブレーキの制動力を個別に制御するように構成されている。すなわち、モータ30毎に設けられているインバータ部61a毎において、インバータ部61a毎に設けられている電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧に基づいて、3つの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6のオンオフが制御される。たとえば、ある時点において、複数の関節の各々のモータ30の回転数(モータ30の回転によって発生する誘起電圧)が異なる場合がある。この場合、ダイナミックブレーキが作動する関節と作動しない関節とが混在する場合がある。なお、インバータ部61aは、特許請求の範囲の「駆動回路部」の一例である。
Further, in this embodiment, the amplifier 61 (
また、本実施形態では、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、モータ30毎に設けられているインバータ部61aの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、複数の関節の一部については、他の関節よりもダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。具体的には、制動力が減少される関節は、膝関節10c、または、肩関節10dの少なくとも一方(本実施形態では、両方)を含む。なお、本実施形態では、後述するように、膝関節10cに加えて、股関節10eおよび足関節10fについても、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行う。また、ダイナミックブレーキの制動力は、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧と比較される所定の閾値を変更することにより、調整することが可能である。
In the present embodiment, when stopping the
また、本実施形態では、膝関節10cの位置情報、および、肩関節10dの位置情報に基づいて、膝関節10cまたは肩関節10dの少なくとも一方(本実施形態では、両方)のダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。具体的には、人型ロボット本体部100aに設けられた姿勢センサ70からの人型ロボット100の姿勢に関する情報(立っているか、座っているか、腕が上がっているか、腕が下がっているか、など)に基づいて、膝関節10cの位置情報(膝が伸びているか、曲がっているかなど)、および、肩関節10dの位置情報(肩関節10dを中心に腕部5が上がっている、腕部5が下がっているなど)が取得される。そして、取得された膝関節10cの位置情報、および、肩関節10dの位置情報に基づいて、膝関節10cおよび肩関節10dのダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われる。たとえば、姿勢センサ70からの人型ロボット100の姿勢に関する情報に基づいて、人型ロボット100が立っている(膝が伸びている)と判断される場合、人型ロボット100を緩やかに倒れ込ませるように、膝関節10c、股関節10eおよび足関節10fのダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われる。また、姿勢センサ70からの人型ロボット100の姿勢に関する情報に基づいて、人型ロボット100の肩関節10dを中心に腕部5が上がっていると判断される場合、人型ロボット100の腕部5が緩やかに降ろされるように、肩関節10dのダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われる。
Furthermore, in this embodiment, the braking force of the dynamic brake of at least one (in this embodiment, both) of the knee joint 10c or the shoulder joint 10d is determined based on the position information of the knee joint 10c and the position information of the shoulder joint 10d. The structure is configured to perform control to reduce the Specifically, information regarding the posture of the humanoid robot 100 (whether it is standing, sitting, arms raised, arms lowered, etc.) from the
また、本実施形態では、モータ30に電力を供給する電力供給配線64の電圧が電圧検出部61cにより検出される。そして、制御部61bは、モータ30を停止させる際に、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧に基づいて、3つの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。具体的には、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧と、所定の閾値とを比較する。そして、電力供給配線64の電圧と、所定の閾値との比較に基づいて、3つの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させる。これにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。なお、所定の閾値は、非常停止時には、電力供給配線64の電圧が比較的低い電圧(たとえば、30V以上60V以下)となるように設定されている。つまり、所定の閾値は、通常動作時に回生抵抗が接続される基準となる電圧よりも低い。
Further, in this embodiment, the voltage of the
詳細には、本実施形態では、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧が所定の閾値を超えた場合に、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てをオン状態とする。また、制御部61bは、電力供給配線64の電圧が所定の閾値以下の場合に、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てをオフ状態とする。これにより、制御部61bは、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。
Specifically, in the present embodiment, the
(倒れ制御方法)
次に、図1および図4を参照して、人型ロボット100の非常停止時における倒れ制御方法について説明する。
(Collapse control method)
Next, a method for controlling the
図4に示すステップS1において、非常停止ボタン80が押下される。これにより、非常停止信号がアンプ61の制御部61bに入力される。
In step S1 shown in FIG. 4, the
ステップS2において、腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fの各々に設けられる複数のモータ30に電力を供給する電力供給配線64の電圧が電圧検出部61cにより検出される。
In step S2, the voltage of the
ステップS3において、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧と、所定の閾値とが制御部61bにより比較される。
In step S3, the
そして、本実施形態では、検出された電力供給配線64の電圧に基づいて、インバータ部61aに含まれる下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。なお、この際、上アーム側スイッチング素子SW1およびSW2およびSW3は、全てオフ状態である。具体的には、ステップS3において、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧が所定の閾値よりも大きい場合、ステップS4に進んで、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てがオンされる。これにより、ダイナミックブレーキが作動される。また、ステップS3において、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧が所定の閾値以下の場合、ステップS5に進んで、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てがオフされる。これにより、ダイナミックブレーキの作動が停止される。
In this embodiment, based on the detected voltage of the
なお、ステップS3~ステップS5の動作は、モータ30が停止するまで継続される。これにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。
Note that the operations from step S3 to step S5 are continued until the
次に、人型ロボット100が非常停止時に倒れる動作を、具体的に説明する。
Next, an operation in which the
たとえば、図1に示すように、非常停止時の前の時点において、姿勢センサ70からの人型ロボット100の姿勢に関する情報に基づいて、人型ロボット100が立っていると判断される場合(たとえば、内蔵PC40により判断される場合)、人型ロボット100を緩やかに倒れ込ませるように、膝関節10c、股関節10eおよび足関節10fのダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われる。なお、膝関節10c、股関節10eおよび足関節10f以外の関節については、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われないとする。
For example, as shown in FIG. 1, when it is determined that the
非常停止ボタン80(図3参照)が押下されると、モータ30への電源の供給が停止される。また、人型ロボット100では、腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10f(モータ30)を固定する(つまり、姿勢を維持する)ための機械的な電磁ブレーキが設けられていないので、モータ30への電源の供給が停止されることにより、人型ロボット100は、姿勢を維持することができない。このため、人型ロボット100は、直立している状態から、図5に示すように、脚部7の膝関節10cおよび股関節10eならびに足部8の足関節10fを折り曲げるように倒れこむ。
When the emergency stop button 80 (see FIG. 3) is pressed, the supply of power to the
膝関節10c、股関節10eおよび足関節10fを折り曲げる際、モータ30への電力の供給が停止されているため、モータ30は、発電を行うように動作する。そして、膝関節10c、股関節10eおよび足関節10fを折り曲げる際にモータ30の回転数が徐々に上昇するとともに、発電された電力(電圧)が上昇する。また、発電された電力は、電力供給配線64に供給される。これにより、電力供給配線64の電圧も上昇する。そして、電力供給配線64の電圧が電圧検出部61cによって検出される。
When bending the knee joint 10c, the hip joint 10e, and the ankle joint 10f, the
そして、検出された電力供給配線64の電圧に基づいて、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまで、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。なお、所定の閾値は比較的低く設定されているので、モータ30に対するダイナミックブレーキは、モータ30の回転数が比較的小さい状態で作用し始めるとともに、ダイナミックブレーキの制動力は、比較的弱い。これにより、膝関節10c、股関節10eおよび足関節10fを緩やかに折り曲げるように、人型ロボット100の姿勢が移行された後、人型ロボット100は動作を停止する。その後、人型ロボット100は倒れ込む(転倒する)。このように、人型ロボット100は、比較的緩やかに停止するので、人型ロボット100が勢いよく転倒するのが抑制される。
Then, based on the detected voltage of the
また、図6に示すように、非常停止時の前の時点において、姿勢センサ70からの人型ロボット100の姿勢に関する情報に基づいて、人型ロボット100の肩関節10dを中心に腕部5が上がっていると判断される場合、人型ロボット100の腕部5が緩やかに降ろされるように、肩関節10dのダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われる。なお、図6の人型ロボット100の状態で、非常停止ボタン80が押下されると、上記のように、膝関節10c、股関節10eおよび足関節10fも折り曲げられが、説明の簡略化のため、膝関節10c、股関節10eおよび足関節10fが折り曲げられずに、腕部5の姿勢のみが変化する場合について説明する。
Further, as shown in FIG. 6, at a time before the emergency stop, the
この状態で、非常停止ボタン80が押下されると、アンプ61およびモータ30への電源の供給が停止される。人型ロボット100では、肩関節10dを固定するためのブレーキが設けられていないので、腕部5の自重によって、肩関節10dが回動する。これにより、水平方向に沿うように配置されていた腕部5は、肩関節10dを中心として、弧を描くように回動する。この際、モータ30への電力の供給が停止されているため、モータ30は、発電を行うように動作する。そして、肩関節10dが回動している状態で、電力供給配線64の電圧が、所定の閾値と比較され、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とが交互に繰り返される。これにより、ダイナミックブレーキの制動力が弱められるので、腕部5は、肩関節10dを中心として、比較的緩やかに回動した後、停止する。このように、腕部5は、比較的緩やかに停止するので、腕部5が勢いよく上胴体部3または下胴体部4などに衝突するのが抑制される。
In this state, when the
また、人型ロボット100が動いている状態(モータ30の回転数が比較的高い場合)において、非常停止ボタン80が押下されると、姿勢センサ70からの人型ロボット100の姿勢に関する情報に基づいて、人型ロボット100のいずれの関節のダイナミックブレーキの制動力を減少させるのかが判断される。そして、モータ30の回転数が比較的高い場合では、モータ30によって発電される電力の電圧が比較的高いのでダイナミックブレーキが作用する。これにより、モータ30の回転数が低下し、発電される電力の電圧が所定の閾値の近傍に低下した状態で、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるモータ30に対応するインバータ部61aの下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てのオン状態とオフ状態とを交互に繰り返される。これにより、ダイナミックブレーキの制動力が弱められる。その結果、人型ロボット100の関節が固定された状態(硬直状態)で人型ロボット100が転倒するのが抑制される。
Furthermore, when the
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effects of this embodiment]
In this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、制御部61bは、非常停止時に複数のモータ30を停止させる際に、複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、非常停止時にモータ30を停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかに人型ロボット100が停止する。これにより、人型ロボット100が勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、人型ロボット100は、緩やかに倒れ込む。その結果、非常停止時において人型ロボット100が勢いよく転倒することに起因する破損を抑制することができる。また、上記のように、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われるので、モータ30が停止するまでの間に再びダイナミックブレーキの制動力が増加される場合と異なり、モータ30が停止するまでの間(途中)に、急激に人型ロボット100が停止して、人型ロボット100が勢いよく転倒するのを抑制することができる。
In this embodiment, as described above, when stopping the plurality of
また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、人型ロボット100の関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態で人型ロボット100が転倒する場合がある。これによっても、人型ロボット100が破損する場合がある。これに対して、本実施形態の人型ロボット100では、上記のように、モータ30を駆動するスイッチング素子(下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すことによりダイナミックブレーキの制動力をモータ30が停止するまで減少させる制御を行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態で人型ロボット100が転倒することに起因する人型ロボット100の破損を抑制することができる。特に、人型ロボット100に本発明を適用した場合には、腕部5(アーム)が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節(肩関節10dおよび膝関節10c)が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕部5が下がった状態および膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボット100において、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することができる。
Further, if the braking force of the dynamic brake is too strong, the
また、本実施形態では、上記のように、制御部61bは、非常停止時に人型ロボット本体部100aの倒れを制御する際に、複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、人型ロボット本体部100aの倒れ制御を行う際に、倒れる動作の期間中、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかに人型ロボット本体部100aが倒れ込むように制御することができる。
Further, in this embodiment, as described above, when controlling the fall of the humanoid robot
また、本実施形態では、上記のように、インバータ部61aは、複数の腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10f毎に設けられている複数のモータ30毎に個別に設けられており、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、モータ30毎に設けられているインバータ部61aの複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、複数のモータ30に対するダイナミックブレーキの制動力を個別に制御するように構成されている。これにより、非常停止時の直前の人型ロボット100の姿勢に応じて、ダイナミックブレーキの制動力の弱め制御を行うべき関節(モータ30)を選択して個別に制御することができるので、人型ロボット100をしゃがみ込んだ状態により適切に移行させることができる。
In addition, in this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、モータ30毎に設けられているインバータ部61aの複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、複数の関節の一部については、他の関節よりもダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。ここで、非常停止時の直前の人型ロボット100の姿勢によっては、全ての関節についてダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うことなく(一部の関節のみダイナミックブレーキの制動力を減少させるだけで)、転倒による人型ロボット100の破損を抑制することができる場合がある。そこで、上記のように、複数の関節の一部について、他の関節よりもダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成することによって、全ての関節についてダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行う場合と比べて、人型ロボット100の制御負荷を軽減することができる。
Furthermore, in the present embodiment, as described above, when stopping the
また、本実施形態では、上記のように、制動力が減少される関節は、膝関節10c、または、肩関節10dの少なくとも一方を含む。ここで、非常停止時に、膝関節10cに対するダイナミックブレーキの制動力が強過ぎると、膝関節10cがダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるので、人型ロボット100の膝が伸びた状態で人型ロボット100が転倒する。すなわち、膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)に徐々に移行させて人型ロボット100を転倒させることができなくなるので、転倒により人型ロボット100が破損する場合がある。そこで、上記のように、膝関節10cに対するダイナミックブレーキの制動力を減少させることによって、膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)に徐々に移行させて人型ロボット100を転倒させることができるので、転倒による人型ロボット100の破損を抑制することができる。また、非常停止時に、肩関節10dに対するダイナミックブレーキの制動力が強過ぎると、肩関節10dがダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるので、たとえば、人型ロボット100の肩関節10dを中心に腕部5が水平に上がった状態で人型ロボット100が転倒する。すなわち、肩関節10dを中心に腕部5が水平に上がった状態から腕部5が下がった状態に徐々に移行させて人型ロボット100を転倒させることができなくなるので、転倒により人型ロボット100が破損する場合がある。そこで、上記のように、肩関節10dに対するダイナミックブレーキの制動力を減少させることによって、肩関節10dを中心に腕部5が水平に上がった状態から腕部5が下がった状態に徐々に移行させて人型ロボット100を転倒させることができるので、転倒による人型ロボット100の破損を抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, as described above, the joints to which the braking force is reduced include at least one of the knee joint 10c and the shoulder joint 10d. At the time of an emergency stop, if the braking force of the dynamic brake on the knee joint 10c is too strong, the knee joint 10c will be fixed by the strong braking force of the dynamic brake, so that the knee of the
また、本実施形態では、上記のように、膝関節10cの位置情報、および、肩関節10dの位置情報に基づいて、膝関節10cまたは肩関節10dの少なくとも一方のダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。ここで、非常停止時の直前の状態で、人型ロボット100の膝関節10cが予め折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)である場合や、腕部5が下がった状態である場合は、減少された弱い制動力により膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)および腕部5が下がった状態に徐々に移行させる必要がない。そこで、上記のように、膝関節10cの位置情報、および、肩関節10dの位置情報に基づいて、膝関節10cまたは肩関節10dの少なくとも一方のダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うことによって、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる必要がない場合にまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われるのを抑制することができる。これにより、人型ロボット100の制御負荷を軽減することができる。
Further, in this embodiment, as described above, the braking force of the dynamic brake of at least one of the knee joint 10c and the shoulder joint 10d is reduced based on the position information of the knee joint 10c and the position information of the shoulder joint 10d. configured to perform control. Here, if the knee joint 10c of the
また、本実施形態では、上記のように、人型ロボット本体部100aは、人間の複数の関節に対応する複数の腰関節10a、肘関節10b、膝関節10c、肩関節10d、股関節10eおよび足関節10fを有する。ここで、人型ロボット本体部100aは、2足歩行を行うので、比較的転倒しやすい。このため、上記のように、非常停止時に、モータ30を駆動するスイッチング素子(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すことによりダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うことは、比較的転倒しやすい人型ロボット100が破損するのを抑制する場合において特に有効である。
In addition, in this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、モータ30に電力を供給する電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方(本実施形態では、電圧)を検出するための電圧検出部61cをさらに備え、制御部61bは、モータ30を停止させる際に、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方(本実施形態では、電圧)に基づいて、複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。ここで、モータ30の回転数の増加とともに、モータ30によって発電される電力(電力供給配線64の電圧および電流)が大きくなる。そこで、上記のように、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30の回転数(電圧および電圧)が過度に増加するのを抑制することができる。これにより、モータ30に対するダイナミックブレーキの制動力が過度に強くなるのを抑制することができる。
Further, in this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方と、所定の閾値との比較に基づいて、複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。これにより、モータ30によって発電される電力の電圧(電流)が、所定の閾値に応じた電圧(電流)よりも上昇するのが抑制されて、所定の閾値に応じた電圧(電流)に近い電圧(電流)に維持されるので、モータ30に対するダイナミックブレーキの制動力を所望の弱い大きさに維持することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, when stopping the
また、本実施形態では、上記のように、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方(本実施形態では、電圧)が所定の閾値を超えた場合に、複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)をオン状態とし、電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方が所定の閾値以下の場合に、複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)をオフ状態とすることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。これにより、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方が所定の閾値を超えた場合に複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部がオン状態にされるので、電力供給配線64の電圧(電流)を低下させることができる。また、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方が所定の閾値以下の場合に複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または複数の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部がオフ状態にされるので、電力供給配線64の電圧(電流)を上昇させることができる。これにより、モータ30によって発電される電力の電圧(電流)を、容易に所定の閾値に応じた電圧(電流)に近い電圧(電流)に維持することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, when stopping the
また、本実施形態では、上記のように、検出された電力供給配線64の電圧および電流のうちの少なくとも一方(本実施形態では、電圧)に基づいて、複数のモータ30の巻線に3相の交流電力を供給することによりモータ30を駆動するとともに、モータ30に対してダイナミックブレーキを作動させるインバータ部61aに含まれる複数の上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の少なくとも一部または下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の少なくとも一部(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップを備える。これにより、非常停止時にモータ30を停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかに人型ロボット100が停止する。これにより、人型ロボット100が勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、人型ロボット100は、緩やかに倒れ込む。その結果、非常停止時において人型ロボット100が勢いよく転倒することに起因する破損を抑制することが可能な人型ロボット100の倒れ制御方法を提供することができる。また、上記のように、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御が行われるので、モータ30が停止するまでの間に再びダイナミックブレーキの制動力が増加される場合と異なり、モータ30が停止するまでの間(途中)に、急激に人型ロボット100が停止して、人型ロボット100が勢いよく転倒するのを抑制することが可能な人型ロボット100の倒れ制御方法を提供することができる。
Further, in this embodiment, as described above, based on at least one of the detected voltage and current (in this embodiment, voltage) of the
また、上記のように、モータ30を駆動するスイッチング素子(本実施形態では、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全て)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返すことによりダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御をモータ30が停止するまで行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態で人型ロボット100が転倒することに起因する人型ロボット100の破損を抑制することが可能な人型ロボット100の倒れ制御方法を提供することができる。また、腕部5(アーム)が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節(肩関節10dおよび膝関節10c)が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕部5が下がった状態および膝が折れ曲がった状態(しゃがみ込んだ姿勢)に徐々に移行して転倒させることができるので、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することが可能な人型ロボット100の倒れ制御方法を提供することができる。
Furthermore, as described above, the dynamic brake is controlled by alternately repeating the on state and the off state of the switching elements that drive the motor 30 (in this embodiment, all of the lower arm side switching elements SW4, SW5, and SW6). By configuring the control to reduce the power until the
[変形例] [Modified example]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。 Note that the embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the description of the embodiments described above, and further includes all changes (modifications) within the meaning and range equivalent to the claims.
たとえば、上記実施形態では、人型ロボット100に本発明が適用される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、人型ロボット100以外の動物を模した2足歩行のロボットや4足歩行ロボットなどに本発明を適用してもよい。4足歩行ロボットに適用した場合、異常停止による衝撃を緩和することができるので、異常停止時における破損を抑制することができる。
For example, in the above embodiment, an example was shown in which the present invention is applied to the
また、上記実施形態では、非常停止時に下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6の全てがオンオフされる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、非常停止時に下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6のうちの2つをオンオフしてもよい。また、非常停止時に上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3の全て(または、上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3のうちの2つ)をオンオフしてもよい。この場合、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6は、非常停止時にオフされている。なお、非常停止時にアンプ61への電力の供給が停止された場合でも、たとえば、図3に示すように、モータ30、U相の電力供給配線64、上アーム側スイッチング素子SW1の還流ダイオード、および、正側電位配線62を介する経路と、負側電位配線63、下アーム側スイッチング素子SW5の還流ダイオード、V相の電力供給配線64、および、モータ30を介する経路とによって閉回路を形成することが可能である。これにより、モータ30に対して制動力を働かせることが可能になる。
Further, in the above embodiment, an example was shown in which all of the lower arm side switching elements SW4, SW5, and SW6 are turned on and off during an emergency stop, but the present invention is not limited to this. For example, two of the lower arm side switching elements SW4, SW5, and SW6 may be turned on and off during an emergency stop. Furthermore, all of the upper arm side switching elements SW1, SW2, and SW3 (or two of the upper arm side switching elements SW1, SW2, and SW3) may be turned on and off during an emergency stop. In this case, the lower arm side switching elements SW4, SW5, and SW6 are turned off during the emergency stop. Note that even if the power supply to the
また、上記実施形態では、制御部61bは、非常停止時にモータ30を停止させる際に、電圧検出部61cにより検出された電力供給配線64の電圧と、所定の閾値とを比較する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部は、非常停止時にモータ30を停止させる際に、電流を検出する検出部により検出された電力供給配線64の電流と、所定の閾値(電流の閾値)とを比較してもよい。また、制御部は、電力供給配線64の電圧および電流を、各々の閾値と比較してもよい。
Further, in the above embodiment, an example is shown in which the
また、上記実施形態では、非常停止時に下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6をオンオフする所定の閾値が、通常動作時に回生抵抗が接続される基準となる電圧よりも低い例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、通常動作時に回生抵抗が接続される基準となる電圧が比較的低ければ、所定の閾値が、回生抵抗が接続される基準となる電圧と同等であってもよい。 Further, in the above embodiment, an example was shown in which the predetermined threshold value for turning on and off the lower arm side switching elements SW4, SW5, and SW6 during an emergency stop is lower than the reference voltage to which the regenerative resistor is connected during normal operation. The present invention is not limited to this. For example, if the reference voltage to which the regenerative resistor is connected during normal operation is relatively low, the predetermined threshold may be equivalent to the reference voltage to which the regenerative resistor is connected.
また、上記実施形態では、非常停止ボタン80がユーザにより押下されることにより、人型ロボット100が非常停止される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、人型ロボット100にセンサを設けて、センサが人型ロボット100の姿勢や動作を検知することに基づいて、人型ロボット100が自動的に非常停止されてもよい。また、人型ロボット100に異常が発生した場合に、モータ30が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行ってもよい。
Further, in the above embodiment, an example was shown in which the
また、上記実施形態では、非常停止時にモータ30を停止させる際に、電力供給配線64の電圧に基づいて、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返す例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ30の回転数を検出するとともに、検出されたモータ30の回転数に基づいて、下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6(または、上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3)のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返してもよい。
Further, in the above embodiment, when stopping the
また、上記実施形態では、複数のモータ30に対するダイナミックブレーキの制動力が個別に制御される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数のモータ30に対するダイナミックブレーキの制動力を一斉に制御してもよい。すなわち、電力供給配線64の電圧を検出する電圧検出部61cが複数のアンプ61に対して共通に設けられ、共通に設けられた電圧検出部61cによって検出された電圧に基づいて、全てのアンプ61の下アーム側スイッチング素子SW4、SW5およびSW6(または、上アーム側スイッチング素子SW1、SW2およびSW3)のオンオフを制御してもよい。
Further, in the above embodiment, an example was shown in which the braking force of the dynamic brake for the plurality of
また、上記実施形態では、膝関節10c(股関節10e、足関節10f)、および、肩関節10dのダイナミックブレーキの制動力が減少される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、全ての関節のダイナミックブレーキの制動力を減少(回生時に比べて減少)させてもよい。また、膝関節10c(股関節10e、足関節10f)、および、肩関節10d以外の関節のダイナミックブレーキの制動力を減少させてもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the braking force of the dynamic brake of the knee joint 10c (hip joint 10e, ankle joint 10f) and shoulder joint 10d is reduced, but the present invention is not limited to this. For example, the braking force of the dynamic brakes of all joints may be reduced (compared to during regeneration). Further, the braking force of the dynamic brake of joints other than the knee joint 10c (hip joint 10e, ankle joint 10f) and shoulder joint 10d may be reduced.
また、上記実施形態では、人型ロボット本体部100aに設けられた姿勢センサ70によって、人型ロボット100の姿勢に関する情報(立っているか、座っているか、腕が上がっているか、腕が下がっているか、など)が取得される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ30に設けられるエンコーダ65によって、人型ロボット100の姿勢に関する情報を取得してもよい。すなわち、基準となる人型ロボット100の姿勢におけるモータ30の回転位置と、非常停止時の人型ロボット100の姿勢におけるモータ30の回転位置との差分に基づいて、人型ロボット100の姿勢に関する情報を取得し、取得された姿勢に基づいて、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる関節を選択してもよい。また、姿勢センサ70およびエンコーダ65の両方を用いて、人型ロボット100の姿勢に関する情報を取得するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, information regarding the posture of the humanoid robot 100 (whether the
また、上記実施形態では、人型ロボット100に設けられる複数のモータ30に対して、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、人型ロボット100に設けられる複数のモータ30のうちの1つのモータ30のみに対して、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行ってもよい。
Further, in the above embodiment, an example was shown in which the plurality of
10a 腰関節(関節)
10b 肘関節(関節)
10c 膝関節(関節)
10d 肩関節(関節)
10e 股関節(関節)
10f 足関節(関節)
30 モータ
60 アンプユニット
61a インバータ部(駆動回路部)
61b 制御部(駆動回路制御部)
61c 電圧検出部(検出部)
64 電力供給配線(電力供給経路)
70 姿勢センサ
100 人型ロボット(ロボット)
100a 人型ロボット本体部(ロボット本体部)
SW1、SW2、SW3 上アーム側スイッチング素子
SW4、SW5、SW6 下アーム側スイッチング素子
10a Hip joint (joint)
10b Elbow joint (joint)
10c Knee joint (joint)
10d Shoulder joint (joint)
10e Hip joint (joint)
10f Ankle joint (joint)
30
61b control section (drive circuit control section)
61c Voltage detection section (detection section)
64 Power supply wiring (power supply route)
70
100a Humanoid robot main body (robot main body)
SW1, SW2, SW3 Upper arm side switching element SW4, SW5, SW6 Lower arm side switching element
Claims (13)
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、
前記モータの巻線に3相の交流電力を供給することにより前記モータを駆動するとともに、前記モータに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部と、
前記駆動回路部を制御するとともに、前記駆動回路部による前記ダイナミックブレーキの制動力を制御するための駆動回路制御部とを備え、
前記駆動回路部は、上アームを構成する複数の上アーム側スイッチング素子と、下アームを構成する複数の下アーム側スイッチング素子とを含み、
前記駆動回路制御部は、異常停止時に前記複数のモータのうちの少なくとも1つを停止させる際に、前記複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または前記複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、前記ロボット本体部の姿勢が徐々に変化するように、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている、ロボット。 A robot body including multiple joints,
a plurality of motors provided in each of the plurality of joints;
a drive circuit unit that drives the motor by supplying three-phase AC power to windings of the motor and operates a dynamic brake on the motor;
a drive circuit control section for controlling the drive circuit section and controlling the braking force of the dynamic brake by the drive circuit section;
The drive circuit section includes a plurality of upper arm side switching elements forming an upper arm and a plurality of lower arm side switching elements forming a lower arm,
When stopping at least one of the plurality of motors during an abnormal stop, the drive circuit control section controls at least a portion of the plurality of upper arm side switching elements or at least one of the plurality of lower arm side switching elements. Control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops so that the posture of the robot main body gradually changes by alternately repeating an on state and an off state of the motor. A robot made up of.
前記駆動回路制御部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記モータ毎に設けられている前記駆動回路部の前記複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または前記複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、前記複数のモータに対する前記ダイナミックブレーキの制動力を個別に制御するように構成されている、請求項1または2に記載のロボット。 The drive circuit section is provided individually for each of the plurality of motors provided for each of the plurality of joints,
When stopping the motor in the event of an abnormal stop, the drive circuit control section controls at least a portion of the plurality of upper arm side switching elements or the plurality of lower arm side switching elements of the drive circuit section provided for each motor. 3. The dynamic brake according to claim 1, wherein the braking force of the dynamic brake for the plurality of motors is individually controlled by alternately repeating an on state and an off state of at least some of the switching elements. The robot described.
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、
前記モータの巻線に3相の交流電力を供給することにより前記モータを駆動するとともに、前記モータに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部と、
前記駆動回路部を制御するとともに、前記駆動回路部による前記ダイナミックブレーキの制動力を制御するための駆動回路制御部と、
前記モータに電力を供給する電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するための検出部と、を備え、
前記駆動回路部は、上アームを構成する複数の上アーム側スイッチング素子と、下アームを構成する複数の下アーム側スイッチング素子とを含み、
前記駆動回路制御部は、異常停止時に前記複数のモータのうちの少なくとも1つの前記モータを停止させる際に、前記検出部により検出された前記電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、前記複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または前記複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている、ロボット。 A robot body including multiple joints,
a plurality of motors provided in each of the plurality of joints;
a drive circuit unit that drives the motor by supplying three-phase AC power to windings of the motor and operates a dynamic brake on the motor;
a drive circuit control unit for controlling the drive circuit unit and the braking force of the dynamic brake by the drive circuit unit;
a detection unit for detecting at least one of a voltage and a current of a power supply path that supplies power to the motor ;
The drive circuit section includes a plurality of upper arm side switching elements forming an upper arm and a plurality of lower arm side switching elements forming a lower arm,
The drive circuit control section is configured to stop at least one of the plurality of motors during an abnormal stop based on at least one of the voltage and current of the power supply path detected by the detection section. By alternately repeating the on state and the off state of at least some of the plurality of upper arm side switching elements or at least some of the plurality of lower arm side switching elements, the dynamic state is maintained until the motor stops. A robot configured to perform feedback control to reduce the braking force of the brake.
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、
前記モータの巻線に3相の交流電力を供給することにより前記モータを駆動するとともに、前記モータに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部と、
前記駆動回路部を制御するとともに、前記駆動回路部による前記ダイナミックブレーキの制動力を制御するための駆動回路制御部とを備え、
前記駆動回路部は、上アームを構成する複数の上アーム側スイッチング素子と、下アームを構成する複数の下アーム側スイッチング素子とを含み、
前記駆動回路制御部は、異常停止時に前記複数のモータのうちの少なくとも1つを停止させる際に、前記複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または前記複数の下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、前記人型ロボット本体部の姿勢が徐々に変化するように、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている、人型ロボット。 a humanoid robot body including the plurality of joints corresponding to the plurality of human joints;
a plurality of motors provided in each of the plurality of joints;
a drive circuit unit that drives the motor by supplying three-phase AC power to windings of the motor and operates a dynamic brake on the motor;
a drive circuit control section for controlling the drive circuit section and controlling the braking force of the dynamic brake by the drive circuit section;
The drive circuit section includes a plurality of upper arm side switching elements forming an upper arm and a plurality of lower arm side switching elements forming a lower arm,
When stopping at least one of the plurality of motors during an abnormal stop, the drive circuit control section controls at least a portion of the plurality of upper arm side switching elements or at least one of the plurality of lower arm side switching elements. Control is performed to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops so that the posture of the humanoid robot main body gradually changes by alternately repeating an on state and an off state of the motor. A humanoid robot configured as follows.
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータに電力を供給する電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するステップと、
検出された前記電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、前記複数のモータの巻線に3相の交流電力を供給することにより前記モータを駆動するとともに、前記複数のモータのうちの少なくとも1つに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部に含まれる複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、前記ロボットの姿勢が徐々に変化するように、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップとを備える、ロボットの倒れ制御方法。 A method for controlling the fall of a robot including multiple joints,
detecting at least one of the voltage and current of a power supply path that supplies power to a plurality of motors provided in each of the plurality of joints;
The motors are driven by supplying three-phase AC power to the windings of the plurality of motors based on at least one of the detected voltage and current of the power supply path, and Alternating between an on state and an off state of at least some of the plurality of upper arm side switching elements or at least some of the lower arm side switching elements included in a drive circuit unit that operates a dynamic brake for at least one of the plurality of upper arm side switching elements. A method for controlling the fall of a robot, comprising the step of performing feedback control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops so that the posture of the robot gradually changes by repeating the feedback control .
モータに電力を供給する電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するための検出部により、前記電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方を検出するステップと、 detecting at least one of the voltage and current of the power supply path by a detection unit for detecting at least one of the voltage and current of the power supply path that supplies power to the motor;
検出された前記電力供給経路の電圧および電流のうちの少なくとも一方に基づいて、前記複数のモータの巻線に3相の交流電力を供給することにより前記モータを駆動するとともに、前記複数のモータのうちの少なくとも1つに対してダイナミックブレーキを作動させる駆動回路部に含まれる複数の上アーム側スイッチング素子の少なくとも一部または下アーム側スイッチング素子の少なくとも一部のオン状態とオフ状態とを交互に繰り返させることにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップとを備える、ロボットの倒れ制御方法。 The motors are driven by supplying three-phase AC power to the windings of the plurality of motors based on at least one of the detected voltage and current of the power supply path, and Alternating between an on state and an off state of at least some of the plurality of upper arm side switching elements or at least some of the lower arm side switching elements included in a drive circuit unit that operates a dynamic brake for at least one of the plurality of upper arm side switching elements. A method for controlling the fall of a robot, comprising the step of repeatedly performing feedback control to reduce the braking force of the dynamic brake until the motor stops.
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