[go: up one dir, main page]

JPH0436834B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0436834B2
JPH0436834B2 JP61029947A JP2994786A JPH0436834B2 JP H0436834 B2 JPH0436834 B2 JP H0436834B2 JP 61029947 A JP61029947 A JP 61029947A JP 2994786 A JP2994786 A JP 2994786A JP H0436834 B2 JPH0436834 B2 JP H0436834B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joint
walking
foot
pitch axis
sole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61029947A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62187671A (en
Inventor
Yoshe Sasaki
Makoto Ootsu
Tomiji Yoshida
Masanaga Sasaki
Ichiro Kato
Atsuo Takanishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61029947A priority Critical patent/JPS62187671A/en
Publication of JPS62187671A publication Critical patent/JPS62187671A/en
Publication of JPH0436834B2 publication Critical patent/JPH0436834B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、足底を有する多関節の二脚を持つ二
脚歩行ロボツトの動的な(すなわち重心が足底の
外に来るような)自立歩行を安定に行わせるため
の制御方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention provides dynamic self-reliance (i.e., the center of gravity is outside the sole) of a bipedal walking robot having multi-jointed two legs with soles. This invention relates to a control method for stable walking.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

前記のような二脚歩行ロボツトの自立歩行を行
なうためには、必要な全機能装置をロボツト本体
に搭載しなければならないが、頭部にこれらを搭
載した多関節二脚歩行ロボツトの場合、重心が上
部に存在することになり不安定である。更に、多
関節二脚歩行ロボツトに高速歩行を行なわせるに
は、重心位置が足底面から外に出る動的歩行方法
を採用するため、外乱及び内乱による影響で不安
定になる可能性が高い。たとえば、必要な全機能
装置を搭載する多関節二脚歩行ロボツトでは、関
節に大きなトルクがかかるために関節に油圧式の
駆動機構が多く用いられるが、油圧式の場合油温
の影響によつて関節動作に変化が生じ、これが内
乱として作用する。また、歩行する床や地面(単
に地面と総称する)が不整地であることや衝撃等
が外乱として作用する。
In order for a bipedal walking robot as described above to walk independently, all necessary functional devices must be mounted on the robot body, but in the case of a multi-jointed bipedal walking robot with these devices mounted on the head, the center of gravity must be exists at the top, making it unstable. Furthermore, in order to make a multi-jointed bipedal walking robot walk at high speed, a dynamic walking method in which the center of gravity moves outward from the sole surface of the foot is used, so there is a high possibility that it will become unstable due to the effects of external disturbances and internal disturbances. For example, in multi-jointed bipedal walking robots that are equipped with all the necessary functional devices, hydraulic drive mechanisms are often used for the joints because large torques are applied to the joints. Changes occur in joint motion, which act as internal disturbances. In addition, the floor or ground (generally referred to simply as the ground) on which the user walks is uneven, and shocks and the like act as disturbances.

多関節二脚歩行ロボツトにおいて、重心を支え
る脚を交換する期間の制御について述べたもの
に、日本ロボツト学会誌1巻3号(1983年10月)
PP.31〜35における伊藤正美、成清辰生による
「拘束のある二足歩行運動の解析と制御」がある。
この論文では、2足歩行ロボツトの動的安定制御
において支持脚を交換する期間の制御が重要であ
ることを述べているが、交換する期間中の衝撃や
不整地から受ける外乱、及び/又は温度等の変化
から生じる動特性の変化による内乱に起因する不
安定さの解決策については検討されていない。
The journal of the Robotics Society of Japan, Vol. 1, No. 3 (October 1983) describes the control of the period for replacing the legs that support the center of gravity in multi-jointed bipedal walking robots.
``Analysis and control of constrained bipedal locomotion'' by Masami Ito and Tatsuo Narukiyo in pp.31-35.
This paper states that in dynamic stability control of bipedal walking robots, it is important to control the period during which support legs are replaced. No consideration has been given to solutions for instability caused by internal disturbances due to changes in dynamic characteristics resulting from changes in

また、足底を持つた二脚歩行ロボツトの制御に
関する文献として、ロボツトエンジニアリング
(1982年9月)、PP.104〜114における美多勉によ
る「高速二足歩行ロボツトの制御と実現につい
て」がある。この論文の中で足底の制御について
述べているが、これは空中にある方の足底を地面
に水平にする制御と、支持脚の姿勢制御を論じて
おり、前述の文献と同様に不安定要因への積極的
応策は述べられていない。
In addition, as a literature on the control of bipedal walking robots with soles, there is ``On the control and realization of high-speed bipedal walking robots'' by Tsutomu Mita in Robot Engineering (September 1982), pp. 104-114. . This paper discusses control of the sole of the foot, but it discusses control to make the sole of the foot in the air horizontal to the ground and control of the posture of the supporting leg, which is similar to the above-mentioned literature. No active measures to address stability factors are mentioned.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、足底を有する多関節二脚歩行
ロボツトの歩行の高速化に不可欠な動的歩行制御
において、足底に設置した接地情報センサからの
信号を利用することにより外乱や内乱の影響を排
除して安定な制御を行ない、足底付き多関節二脚
歩行ロボツトの安定な自立歩行を可能にする足底
付き多関節二脚歩行ロボツトの歩行安定制御方式
を提供することにある。
The purpose of the present invention is to reduce disturbances and internal disturbances by using signals from ground information sensors installed on the soles of the feet in dynamic walking control, which is essential for speeding up the walking of articulated bipedal walking robots with soles. To provide a walking stability control method for a multi-joint bipedal walking robot with soles, which performs stable control by eliminating the influence and enables stable independent walking of the multi-joint bipedal walking robot with soles.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明の足底付き多関節二脚歩行ロボツトの歩
行安定制御方式は、各脚が腰関節、膝関節および
足首関節ならびに該足首関節を介して連結された
足底を有し、上記の各関節はピツチ軸回りの関節
角度が制御可能であり、腰関節および足首関節は
ロール軸回りの関節角度も制御可能であり、予め
設定された歩行パターンに基づく逐時の上記各関
節のピツチ軸回りの関節角度指令信号に対応して
上記各関節のピツチ軸回りの関節角度を逐時制御
することによつて歩行を実現する足底付き多関節
二脚歩行ロボツトの歩行制御方式において、各足
底には足底と地面との接地状況を検知する足底接
地情報センサーを具備し、足底が地面に対して左
右方向に傾いて接地したことを足底接地情報セン
サーが検知したときは、上記予め設定された歩行
パターンに基づく腰関節、膝関節および足首関節
のピツチ軸回りの関節角度をロツクする制御手
段、および、該ロツク期間中に腰関節および足首
関節のロール軸回りの関節角度を上記の足底の左
右方向に傾いた接地を補正するように制御する制
御手段を備えたことを特徴とする。
In the walking stability control method of the multi-jointed bipedal walking robot with soles of the present invention, each leg has a hip joint, a knee joint, an ankle joint, and a sole connected via the ankle joint, and each of the above joints The joint angle around the pitch axis can be controlled, and the joint angle around the roll axis of the waist joint and ankle joint can also be controlled, and the pitch axis of each of the above joints can be controlled at any time based on a preset walking pattern In the walking control method for a multi-jointed bipedal walking robot with soles, which realizes walking by sequentially controlling the joint angles of the above-mentioned joints about the pitch axis in response to joint angle command signals, is equipped with a sole contact information sensor that detects the contact status between the sole of the foot and the ground. A control means for locking the joint angles of the hip joint, knee joint, and ankle joint around the pitch axis based on a set walking pattern, and controlling the joint angles of the hip joint and the ankle joint around the roll axis during the locking period as described above. The present invention is characterized by comprising a control means for correcting a horizontally tilted contact of the sole of the foot with the ground.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下に、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

第2図に本実施例に係る足底付き多関節二脚歩
行ロボツト装置の正面図を示す。この歩行ロボツ
ト装置は、両脚合計で12自由度を持つている。す
なわち人間の腰部に相当する位置にある腰関節に
は、腰ピツチ軸1と腰ロール軸2、膝部に相当す
る位置にある膝関節には膝ピツチ軸3、足首部に
相当する位置にある足首関節には、足首ピツチ軸
4と足首ロール軸5、更に、方向を変えるために
大腿部に設けた関節には方向転換ヨー軸6を持つ
ている。各関節軸には、関節駆動用の油圧揺動ア
クチユエータ10、更に、油圧揺動アクチユエー
タ10のシヤフトに、関節角度検出用のポテンシ
ヨメータ12、油圧揺動アクチユエータ10の動
作を制御するサーボ弁13が取り付けられてい
る。
FIG. 2 shows a front view of the articulated bipedal walking robot device with soles according to this embodiment. This walking robot device has a total of 12 degrees of freedom for both legs. In other words, the hip joint located at the position corresponding to the human lower back has a waist pitch axis 1 and the waist roll axis 2, and the knee joint located at the position equivalent to the knee has a knee pitch axis 3, and the knee joint located at the position corresponding to the ankle. The ankle joint has an ankle pitch axis 4 and an ankle roll axis 5, and the joint provided on the thigh for changing direction has a direction changing yaw axis 6. Each joint shaft has a hydraulic swing actuator 10 for driving the joint, a potentiometer 12 for joint angle detection, and a servo valve 13 for controlling the operation of the hydraulic swing actuator 10 on the shaft of the hydraulic swing actuator 10. is installed.

このロボツトは両脚に足首関節で連結された足
底を有しており、この足底は、動的歩行時におけ
る不安定性をある程度まで足底面で補償しようと
するものであり、また直立状態からの歩行開始、
歩行終了及び停止した状態での作業などを実現す
るうえでも重要な役割をもつている。足底面には
第3図に示すように片足4ケ、合計8ケの接地情
報センサ11が設置されている。
This robot has soles connected to both legs by ankle joints, and the soles of the feet are designed to compensate for instability during dynamic walking to a certain extent, and also to compensate for instability during dynamic walking. Start walking,
It also plays an important role in realizing work such as finishing walking and stopping. As shown in FIG. 3, a total of eight ground contact information sensors 11, four on each foot, are installed on the sole surface of the foot.

油圧源は、油圧ポンプモータ9、油圧タンク
9′及びリリーフ弁9″等より構成されており、上
記の足底付き多関節二脚走行ロボツト装置を駆動
するために必要な圧力及び油の流量を供給する。
各関節の油圧揺動アクチユエータ10への油の流
量はサーボ弁13を動かすことにより調整する。
これにより、油圧揺動アクチユエータ10の駆動
が制御される。
The hydraulic power source is composed of a hydraulic pump motor 9, a hydraulic tank 9', a relief valve 9'', etc., and provides the pressure and oil flow rate necessary to drive the above-mentioned articulated bipedal traveling robot device with soles. supply
The flow rate of oil to the hydraulic swing actuator 10 of each joint is adjusted by moving the servo valve 13.
Thereby, the drive of the hydraulic swing actuator 10 is controlled.

油圧源の上には、油圧ポンプモータ9の発熱に
よる影響を受けないようにするため設けられた断
熱材8を間に狭んで、制御ユニツト7が設置され
る。制御ユニツト7は、ロボツトの歩行動作を決
定する情報を処理するマイクロコンピユータとそ
の周辺機器、及び油の流量制御を行なうサーボ弁
13を電流により駆動制御するサーボアンプによ
り構成される。
A control unit 7 is installed above the hydraulic power source with a heat insulating material 8 interposed therebetween to prevent it from being affected by the heat generated by the hydraulic pump motor 9. The control unit 7 is composed of a microcomputer that processes information that determines the walking motion of the robot, its peripheral equipment, and a servo amplifier that drives and controls a servo valve 13 that controls the flow rate of oil using an electric current.

油圧源9,9′,9″とサーボ弁13との間は、
柔軟性を持つ配管ホースで接続されている。また
制御ユニツト7と接地情報センサ11及びサーボ
弁13、角度検出用ポテンシヨメータ12との間
は、信号ケーブルで接続されている。
Between the hydraulic power source 9, 9', 9'' and the servo valve 13,
Connected with a flexible plumbing hose. Further, the control unit 7, the ground information sensor 11, the servo valve 13, and the angle detection potentiometer 12 are connected by a signal cable.

第1図に本実施例の足底付き多関節二脚歩行ロ
ボツト装置の制御系統の全体図を示す。コンピユ
ータ制御システム15から出力される歩行パター
ンに従つた関節の角度指令信号は、サーボアンプ
16によつて増幅され、サーボ弁13に伝達され
る。サーボ弁13は、油圧源9,9′,9″より供
給される油の流量を、弁内部のスプールをサーボ
アンプ16からの角度指令信号に従つて動かすこ
とによつて調整し、これにより、油圧揺動アクチ
ユエータ10の駆動が制御される。これと同時に
実際の関節の角度を検知するポテンシヨメータ1
2からの信号により上記関節の角度指令信号に対
する位置(角度)帰還制御を行つて、歩行パター
ンに従つた歩行が行われる。他方、足底接地情報
センサ11からの信号によつて後述のような制御
動作の切換が行われる。
FIG. 1 shows an overall diagram of the control system of the articulated bipedal walking robot device with soles of this embodiment. A joint angle command signal according to the walking pattern output from the computer control system 15 is amplified by the servo amplifier 16 and transmitted to the servo valve 13. The servo valve 13 adjusts the flow rate of oil supplied from the hydraulic sources 9, 9', 9'' by moving the spool inside the valve according to the angle command signal from the servo amplifier 16. The drive of the hydraulic swing actuator 10 is controlled.At the same time, the potentiometer 1 detects the actual joint angle.
The position (angle) feedback control for the joint angle command signal is performed by the signal from 2, and walking is performed according to the walking pattern. On the other hand, a signal from the sole contact information sensor 11 causes control operations to be switched as described below.

第4図に制御装置(第2図中のコンピユータ制
御システム15およびサーボアンプ16)の構成
を示す。制御装置は、内部バス23を介して両側
に図示のボードを配置した構成である。制御装置
は、右脚用サーボアンプ16a、左脚用サーボア
ンプ16b、マイクロコンピユータ17、インタ
フエースボード18a,18b、メモリボード1
9、D/Aコンバータ21、A/Dコンバータ2
2より構成される。
FIG. 4 shows the configuration of the control device (computer control system 15 and servo amplifier 16 in FIG. 2). The control device has the illustrated boards arranged on both sides via an internal bus 23. The control device includes a servo amplifier 16a for the right leg, a servo amplifier 16b for the left leg, a microcomputer 17, interface boards 18a and 18b, and a memory board 1.
9, D/A converter 21, A/D converter 2
Consists of 2.

マイクロコンピユータ17は、メモリボード1
9に内蔵されたプログラムや歩行パターンを用い
て通常の歩行に必要な各関節の角度指令を計算
し、D/Aコンバータ21へ出力する。
The microcomputer 17 is a memory board 1
The angle commands for each joint required for normal walking are calculated using the built-in programs and walking patterns in the D/A converter 21 .

第5図に歩行パターンデータの概念図を示す。
歩行パターンデータは、足底付き多関節二脚歩行
ロボツト装置の各関節が歩行時にどのような動作
の軌道をとるべきかを表わしたものであり、具体
的には第9図に示すような歩行に対応する関節の
角度指令の時系列から離散的に抜き出した関節角
度指令データである。
FIG. 5 shows a conceptual diagram of walking pattern data.
The walking pattern data represents the movement trajectory that each joint of the multi-jointed bipedal walking robot device with soles should take when walking, and specifically, the walking pattern data as shown in Figure 9. This is joint angle command data extracted discretely from the time series of joint angle commands corresponding to .

マイクロコンピユータ17は、この歩行パター
ンデータの中から次に各関節に出力すべき関節角
度指令データを取り出し、現在の各関節角度指令
データと、取り出したデータとの間を補間計算す
る。この補間した結果の角度指令を、D/Aコン
バータ21に出力できるように変換計算し、D/
Aコンバータ21へ出力する。D/Aコンバータ
21は、この角度指令を電流に変換し、サーボア
ンプ16a,16bがこの電流を増幅してサーボ
弁に出力する。また、コネクタを介して、サーボ
アンプ16a,16bには角度検出用ポテンシヨ
メータ12から、実際に関節が動作した応答角度
信号が入力され、位置帰還型制御回路を構成して
いる。第6図に位置帰還制御回路のブロツク図を
示す。
The microcomputer 17 extracts joint angle command data to be outputted to each joint next from this walking pattern data, and interpolates between the current joint angle command data and the retrieved data. The angle command resulting from this interpolation is converted and calculated so that it can be output to the D/A converter 21.
Output to A converter 21. The D/A converter 21 converts this angle command into a current, and the servo amplifiers 16a and 16b amplify this current and output it to the servo valve. Further, a response angle signal corresponding to the actual movement of the joint is input from the angle detection potentiometer 12 to the servo amplifiers 16a and 16b via the connector, thereby forming a position feedback type control circuit. FIG. 6 shows a block diagram of the position feedback control circuit.

以上述べた通常の歩行パターンによる歩行制御
のフローチヤートは第7図のようになる。
A flowchart of walking control based on the normal walking pattern described above is shown in FIG.

第6図中の駆動信号切換回路26は本発明によ
り特に設けたもので、マイクロコンピユータ17
から出力される後述の駆動禁止信号のON、OFF
により、角度指令を切換える役割をする。角度指
令信号の切換状況は第8図に示すとおりであつ
て、駆動禁止信号がOFFのときは駆動信号切換
回路26から出力される角度指令はマイクロコン
ピユータ17から出力される角度指令と同様であ
るが駆動禁止信号がONになると、駆動信号切換
回路26から出力される角度指令はその時の実際
の角度値に保持され、従つて、マイクロコンピユ
ータ17からの角度指令にかかわらず、その関節
はその時の角度にロツクされる。
The drive signal switching circuit 26 in FIG.
ON/OFF of the drive prohibition signal output from
The function is to switch the angle command. The switching status of the angle command signal is as shown in FIG. 8, and when the drive prohibition signal is OFF, the angle command output from the drive signal switching circuit 26 is the same as the angle command output from the microcomputer 17. When the drive prohibition signal turns ON, the angle command output from the drive signal switching circuit 26 is held at the actual angle value at that time, and therefore, regardless of the angle command from the microcomputer 17, that joint is set to the current value. Locked to the angle.

第9図は、本実施例の足底付き多関節二脚歩行
ロボツト装置の歩行の様子を示したものであり、
A,A′は単脚支持期間、Bは重心を支持する脚
を交換する支持脚切換期間である両脚支持期間で
あり、本発明ではこの支持脚切換期間Bのときの
み動的歩行を行なう。よつて支持脚切換期には歩
行は非常に不安定になり勝ちである。安定な歩行
を実現する関節動作軌道は歩行パターンという形
でメモリに内蔵してあるが、支持脚切換期間では
この軌道への追従だけでは対応しきれない問題が
ある。例えば、不整地への適応や油温の変化によ
る動特性の変化、接地時の衝撃などである。本実
施例では、これらの問題に対応するために、支持
脚交換期Bにおいて足底の接地情報センサからの
信号を用いて関節動作軌道を歩行状況に積極的に
適応させるような制御方法を採る。以下これを説
明する。
FIG. 9 shows the walking state of the multi-jointed bipedal walking robot device with soles of this embodiment,
A and A' are single-leg support periods, and B is a double-leg support period, which is a support leg switching period in which the leg supporting the center of gravity is replaced.In the present invention, dynamic walking is performed only during this support leg switching period B. Therefore, walking becomes extremely unstable during the period of switching support legs. Joint motion trajectories that enable stable walking are stored in memory in the form of gait patterns, but there is a problem that cannot be solved by simply following these trajectories during the support leg switching period. Examples include adaptation to uneven terrain, changes in dynamic characteristics due to changes in oil temperature, and impact upon touchdown. In order to deal with these problems, this embodiment employs a control method that actively adapts joint movement trajectories to the walking situation using signals from the ground contact information sensor on the sole of the foot during support leg replacement period B. . This will be explained below.

支持脚切換期の目標動作における接地情報の変
化を第10図a〜eに示す。歩行は図の矢印方
向、すなわち同図aからeの方向に行われる。図
中、黒丸は接地して接地情報ONの信号を出して
いる接地情報センサーを、また白丸は非接地であ
つて接地情報OFFの信号を出している接地情報
センサーを表わしている。
Changes in ground contact information during the target motion during the support leg switching period are shown in FIGS. 10a to 10e. Walking is performed in the direction of the arrow in the figure, that is, in the direction from a to e in the figure. In the figure, black circles represent ground information sensors that are in contact with the ground and are outputting ground information ON signals, and white circles represent ground information sensors that are not in contact with the ground and are outputting ground information OFF signals.

本実施例の足底付き多関節二脚走行ロボツト装
置が支持脚交換期間に第10図のように動作する
ための歩行制御は、第11図のフローチヤートに
示すように、下記の如く行われる。
Walking control for the articulated bipedal running robot device with soles of this embodiment to operate as shown in FIG. 10 during the support leg replacement period is performed as follows, as shown in the flowchart of FIG. 11. .

まず、第10図のaの状態になるまで歩行パタ
ーンを出力し、その後、前足のかかとの接地情報
センサがONになるまで第12図aの矢印の方向
に前脚の腰ピツチ軸回り、後脚の腰ピツチ軸回り
及び足首ピツチ軸回りの各関節を同角度ずつゆつ
くり動かす。前足かかとの接地情報センサのうち
どちらか一方がONになつたら、即座にピツチ軸
回りの全関節に前述の運動禁止信号を入力し、ピ
ツチ軸回りの全関節をロツクする。次に前足かか
とのOFFの方の接地情報センサもONになるよう
に、すなわち、前足かかとの両方の接地情報セン
サーがONになるように第12図bの如く両脚の
足首および腰のロール軸回りの油圧揺動アクチユ
エータを制御する。前足かかとの両方の接地情報
センサがONになる第10図bの状態になつた
ら、ロール軸回りの全関節をロツクし、ピツチ軸
回りの関節のロツクを解除する。
First, the walking pattern is output until the condition a in Fig. 10 is reached, and then the gait pattern is output around the hip pitch axis of the front leg in the direction of the arrow in Fig. 12 a until the ground contact information sensor of the front heel turns ON. Slowly move each joint around the hip pitch axis and ankle pitch axis by the same angle. When one of the ground contact information sensors of the forefoot heel turns ON, the above-mentioned movement prohibition signal is immediately input to all joints around the pitch axis, and all joints around the pitch axis are locked. Next, set the ground contact information sensor of the OFF side of the heel of the front foot to turn ON, that is, the ground contact information sensor of both the heel of the front foot, as shown in Figure 12b, around the roll axes of the ankles and hips of both legs. to control the hydraulic swing actuator. When the state shown in Fig. 10b is reached, in which both the ground contact information sensors of the heels of the front feet are turned ON, all joints around the roll axis are locked, and the joints around the pitch axis are unlocked.

次に第10図bの状態から第10図cの状態に
なるまで第12図cのように重心移動をする。こ
のためには、あらかじめ設定した歩行パターンの
うち、ピツチ軸回りの関節データのみを用いて制
御する。このとき、後脚の足底が地面から浮かな
いように、後脚の足首ピツチ関節と腰ピツチ関節
を同じ角度ずつ動かして調整する。脚足の足底が
地面に水平に接してかかと及びつま先の全ての接
地情報センサがONの状態(第10図cの状態)
になるまで以上の動きを続行する。
Next, the center of gravity is moved as shown in FIG. 12c from the state shown in FIG. 10b to the state shown in FIG. 10c. For this purpose, control is performed using only the joint data around the pitch axis of the preset walking pattern. At this time, adjust the ankle pitch joint and hip pitch joint of the hind legs by moving them by the same angle so that the soles of the hind legs do not lift off the ground. The sole of the leg is in horizontal contact with the ground, and all ground information sensors on the heel and toes are ON (state shown in Figure 10c).
Continue the above movements until

次に、この状態から第10図dの状態(後足の
かかとが上つた状態)になるまで歩行パターンに
より制御するが、このとき重心が前足に移動する
までに後足のつま先が地面を離れないように、脚
足の足首ピツチ関節を制御する。重心の移動が完
了する姿勢(第10図eの状態)まで動作したら
ロール軸回りの関節のロツクを解除し、通常の歩
行パターンによる制御方法に戻る。
Next, the walking pattern is controlled from this state to the state shown in Figure 10 d (the heel of the hind foot is raised), but at this time, the toes of the hind foot have left the ground before the center of gravity moves to the front foot. Control the ankle and pitch joints of the legs and feet so that they do not move. When the robot moves to a position in which the center of gravity has been completely moved (the state shown in FIG. 10e), the joints around the roll axis are unlocked and the control method using the normal walking pattern is resumed.

以上により、歩行パターンによる制御だけでは
対応しきれなかつた、不整地の影響や油温の変化
による動特性の変化の影響による歩行の不安定性
を解決し、支持脚切換期における安定制御を実現
し得る。
As a result of the above, we have solved the instability of walking due to the influence of uneven ground and changes in dynamic characteristics due to changes in oil temperature, which could not be addressed by control based on walking patterns alone, and achieved stable control during the support leg switching period. obtain.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、足底接地情報センサの信号を
用いて足底の左右に傾いた接地を補正することに
より、内乱や外乱による影響を補償して安定な動
的歩行を達成し、足底付き多関節二脚歩行ロボツ
トの自立歩行性能を大巾に向上させることがで
き、しかも、制御系を構成する構成要素も少く、
計算処理ステツプ数も少くて済むため、制御の複
雑さに起因する誤処理や誤動作の可能性が少い。
According to the present invention, by correcting the horizontally tilted contact of the sole of the foot using the signal from the sole contact information sensor, it is possible to compensate for the effects of internal disturbances and external disturbances, achieve stable dynamic walking, and The independent walking performance of the multi-jointed bipedal walking robot can be greatly improved, and the control system requires fewer components.
Since the number of calculation processing steps is small, there is less possibility of erroneous processing or malfunction due to control complexity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明実施例による足底付き多関節二
脚歩行ロボツトの制御系統の全体図、第2図は該
二脚歩行ロボツトの正面図、第3図は該二脚歩行
ロボツトの足底の平面図、第4図は同実施例の制
御装置の構成概要図、第5図は歩行パターンに基
づく関節角度指令を示した図、第6図は関節角度
位置帰還制御回路のブロツク図、第7図は通常の
歩行パターンに基づく歩行制御のフローチヤー
ト、第8図a,b,cは上記実施例におけるマイ
クロコンピユータからの角度指令、駆動信号切換
回路から出力される角度指令および駆動禁止信号
を示す図、第9図は歩行パターンによる歩行の様
子を示す図、第10図a〜eは支持脚切換期の逐
時の足底接地状態を示す図、第11図は本発明実
施例における支持脚切換期における歩行制御のフ
ローチヤート、第12図a,b,cは上記の支持
脚切換期における関節の制御態様を示す側面およ
び正面模式図である。 1……腰ピツチ軸、2……腰ロール軸、3……
膝ピツチ軸、4……足首ピツチ軸、5……足首ロ
ール軸、6……方向転換ヨー軸、7……制御ユニ
ツト、8……断熱材、9……油圧ポンプモータ、
10……油圧揺動ロータリーアクチユエータ、1
1……接地情報センサ、12……ポテンシヨメー
タ、13……サーボ弁、14……電源ユニツト、
15……コンピユータ制御システム、16……サ
ーボアンプ、17……マイクロコンピユータ、1
8……インタフエースボード、19……メモリボ
ード、21……D/Aコンバータ、22……A/
Dコンバータ、23……内部バス、24……増幅
器、25……リミツト回路、26……駆動信号切
換回路、A,A′……単脚支持期、B……支持脚
切換期。
FIG. 1 is an overall view of the control system of a multi-jointed bipedal walking robot with soles according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the bipedal walking robot, and FIG. 3 is a sole view of the bipedal walking robot. 4 is a schematic diagram of the configuration of the control device of the same embodiment, FIG. 5 is a diagram showing joint angle commands based on walking patterns, and FIG. 6 is a block diagram of the joint angle position feedback control circuit. Figure 7 is a flowchart of walking control based on a normal walking pattern, and Figures 8a, b, and c show angle commands from the microcomputer, angle commands output from the drive signal switching circuit, and drive prohibition signals in the above embodiment. FIG. 9 is a diagram showing the state of walking according to the walking pattern, FIG. FIGS. 12A, 12B, and 12C, a flowchart of walking control during the leg switching period, are schematic side and front views showing the joint control mode during the supporting leg switching period. 1...Waist pitch axis, 2...Waist roll axis, 3...
Knee pitch axis, 4...Ankle pitch axis, 5...Ankle roll axis, 6...Direction change yaw axis, 7...Control unit, 8...Insulation material, 9...Hydraulic pump motor,
10...Hydraulic swing rotary actuator, 1
1... Ground information sensor, 12... Potentiometer, 13... Servo valve, 14... Power supply unit,
15... Computer control system, 16... Servo amplifier, 17... Microcomputer, 1
8...Interface board, 19...Memory board, 21...D/A converter, 22...A/
D converter, 23...Internal bus, 24...Amplifier, 25...Limit circuit, 26...Drive signal switching circuit, A, A'...Single leg support period, B...Support leg switching period.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 各脚が腰関節、膝関節および足首関節ならび
に該足首関節を介して連結された足底を有し、上
記の各関節はピツチ軸回りの関節角度が制御可能
であり、腰関節および足首関節はロール軸回りの
関節角度も制御可能であり、予め設定された歩行
パターンに基づく逐時の上記各関節のピツチ軸回
りの関節角度指令信号に対応して上記各関節のピ
ツチ軸回りの関節角度を逐時制御することによつ
て歩行を実現する足底付き多関節二脚歩行ロボツ
トの歩行制御方式において、各足底には足底と地
面との接地状況を検知する足底接地情報センサー
を具備し、足底が地面に対して左右方向に傾いて
接地したことを足底接地情報センサーが検知した
ときは、上記予め設定された歩行パターンに基づ
く腰関節、膝関節および足首関節のピツチ軸回り
の関節角度をロツクする制御手段、および、該ロ
ツク期間中に腰関節および足首関節のロール軸回
りの関節角度を上記の足底の左右方向に傾いた接
地を補正するように制御する制御手段を備えたこ
とを特徴とする足底付き多関節二脚歩行ロボツト
の歩行安定制御方式。
1. Each leg has a hip joint, a knee joint, an ankle joint, and a sole connected through the ankle joint, and each of the above joints has a joint angle around the pitch axis that can be controlled. The joint angle around the roll axis can also be controlled, and the joint angle around the pitch axis of each of the above joints can be controlled in response to the joint angle command signal around the pitch axis of each of the above joints at any time based on a preset walking pattern. In the gait control method of a multi-jointed bipedal walking robot with foot soles, which realizes walking by sequentially controlling the When the foot ground information sensor detects that the sole of the foot touches the ground with an inclination in the left-right direction, the pitch axis of the hip joint, knee joint, and ankle joint is adjusted based on the preset walking pattern. A control means for locking the joint angles around the roll axis, and a control means for controlling the joint angles of the hip joint and the ankle joint about the roll axis during the locking period so as to correct the above-mentioned horizontally inclined ground contact of the sole of the foot. A walking stability control method for a multi-jointed biped walking robot with soles.
JP61029947A 1986-02-14 1986-02-14 Walking stability controlling system of multi-articulated walking robot Granted JPS62187671A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61029947A JPS62187671A (en) 1986-02-14 1986-02-14 Walking stability controlling system of multi-articulated walking robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61029947A JPS62187671A (en) 1986-02-14 1986-02-14 Walking stability controlling system of multi-articulated walking robot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62187671A JPS62187671A (en) 1987-08-17
JPH0436834B2 true JPH0436834B2 (en) 1992-06-17

Family

ID=12290179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61029947A Granted JPS62187671A (en) 1986-02-14 1986-02-14 Walking stability controlling system of multi-articulated walking robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62187671A (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0688218B2 (en) * 1988-06-13 1994-11-09 工業技術院長 Walking leg control device
JP2535737B2 (en) * 1988-06-13 1996-09-18 工業技術院長 Control device for leg-moving walking machine
US5127484A (en) * 1988-12-22 1992-07-07 Carnegie-Mellon University Orthogonal legged walking robot
US5005658A (en) * 1988-12-22 1991-04-09 Carnegie-Mellon University Orthogonal legged walking robot
JP2520019B2 (en) * 1989-06-29 1996-07-31 本田技研工業株式会社 Drive controller for legged mobile robot
JP2552240B2 (en) * 1993-06-12 1996-11-06 畑村 洋太郎 Traveling / feeding device
JP4255663B2 (en) 2002-08-28 2009-04-15 本田技研工業株式会社 Legged mobile robot
US7582994B2 (en) * 2007-06-20 2009-09-01 Honda Motor Co., Ltd. Electric actuator
JP5659898B2 (en) * 2011-03-22 2015-01-28 トヨタ自動車株式会社 Legged robot, its control method, and control program
CN103387017B (en) * 2013-08-13 2015-09-16 戴文钟 A robotic knee structure that simulates human knee flexion using connecting rods
CN105620579B (en) * 2016-02-19 2017-10-20 常州大学 Anthropomorphic robot four-freedom hybrid shock resistance machinery foot

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58132475A (en) * 1982-01-28 1983-08-06 本田技研工業株式会社 Walking device
JPS60172478A (en) * 1984-02-15 1985-09-05 住友電気工業株式会社 Method of controlling moving robot

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58132475A (en) * 1982-01-28 1983-08-06 本田技研工業株式会社 Walking device
JPS60172478A (en) * 1984-02-15 1985-09-05 住友電気工業株式会社 Method of controlling moving robot

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62187671A (en) 1987-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4513320B2 (en) Robot apparatus and motion control method of robot apparatus
EP0406018B1 (en) Legged walking robot and system for controlling the same
US6243623B1 (en) Leg type mobile robot control apparatus
US6901313B2 (en) Legged mobile robot and control method thereof, leg structure of legged mobile robot, and mobile leg unit for legged mobile robot
KR100687461B1 (en) Robot and Joint Device for Robot
US8688273B2 (en) Walking control apparatus of robot and method of controlling the same
KR101985790B1 (en) Walking robot and control method thereof
JP5586163B2 (en) Robot and control method thereof
KR101766755B1 (en) Walking robot and control method thereof
US8892257B2 (en) Walking robot and method of controlling the same
KR100515277B1 (en) Bipedal moving device, and device and method for controlling walking of the bipedal moving device
US7942221B1 (en) Method and system for enabling bi-pedal locomotion
US8509948B2 (en) Walking robot and method of controlling the same
JPH10277969A (en) Control device of leg type moving robot
JPH0436834B2 (en)
EP2343230A1 (en) Robot and control method thereof
CN111572667B (en) Robot walking control system and control method
JPS6297006A (en) Articulated walking robot control device
JP4277671B2 (en) Walking robot and its foot device
WO2011117999A1 (en) Ambulation assistance device
JPS6297005A (en) Control device for articulated robots
US20050240308A1 (en) Method and device for controlling walking of legged robot
JPH03161290A (en) Control unit for joint of leg walking robot
JP3655233B2 (en) Biped robot remote control device
JP5040693B2 (en) Legged robot and control method thereof