JP7393201B2 - ロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法 - Google Patents

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。

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）。

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。

特許第３２７９１０２号

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施形態による人型ロボットの斜視図である。 本発明の一実施形態による人型ロボット（人型ロボット本体部）のブロック図である。 本発明の一実施形態による人型ロボットのアンプの回路図である。 本発明の一実施形態による人型ロボットの倒れ制御方法を説明するためのフロー図である。 本発明の一実施形態による人型ロボットがしゃがみ込む状態を示す図である。 本発明の一実施形態による人型ロボットの腕部が水平方向に沿うように配置された状態を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（通常時の回生動作）

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。

（非常停止時のダイナミックブレーキ弱め制御）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［変形例］

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (13)

1. 複数の関節を含むロボット本体部と、
   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。
2. 前記駆動回路制御部は、異常停止時に前記ロボット本体部の倒れを制御する際に、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、請求項１に記載のロボット。
3. 前記駆動回路部は、前記複数の関節毎に設けられている前記複数のモータ毎に個別に設けられており、
   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。
4. 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、前記複数の関節の一部については、他の関節よりも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、請求項３に記載のロボット。
5. 前記制動力が減少される関節は、膝関節、または、肩関節の少なくとも一方を含む、請求項４に記載のロボット。
6. 前記膝関節の位置情報、および、前記肩関節の位置情報に基づいて、前記膝関節または前記肩関節の少なくとも一方の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、請求項５に記載のロボット。
7. 前記ロボット本体部は、人間の複数の関節に対応する複数の前記関節を有する人型ロボット本体部を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のロボット。
8. 複数の関節を含むロボット本体部と、
   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。
9. 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と、所定の閾値との比較に基づいて、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、請求項８に記載のロボット。
10. 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が前記所定の閾値を超えた場合に、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をオン状態とし、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が前記所定の閾値以下の場合に、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をオフ状態とすることにより、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、請求項９に記載のロボット。
11. 人間の複数の関節に対応する前記複数の関節を含む人型ロボット本体部と、
    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。
12. 複数の関節を含むロボットの倒れ制御方法であって、
    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。
13. 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、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、
    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。

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