发明名称 两脚步行式移动装置,其步行控制装置及步行控制方法
摘要 本发明提供一种提高步行稳定性,同时得以实现兼具低能源耗量步行的两脚步行式移动装置、该步行控制装置及步行控制方法。该两脚步行式移动装置之步行控制装置30,系依步容安定部32之参数,由步容产生部33产生步容资料,依该步容资料驱动控制各脚部13L、13R之各关节部15L、15R至20L、20R之驱动机构。此时,步行控制装置30系将进行通常驱动控制的驱动模式,及与被动关节同样地对驱动机构进行驱动控制之被动模式,予以选择性地切换,以进行各关节部之驱动控制者。而步行控制装置30最好对例如膝部及足部之关节部进行驱动模式及被动模式之切换,或于步行动作中之踏出及着地时切换为驱动模式,而于脚悬空时切换为被动模式。本案代表图:第2图14L、14R 足部15L、15R 腰部之脚部转动用之关节部16L、16R 腰部之滚动方向之关节部17L、17R 腰部之间距方向之关节部18L、18R 膝部12L、12R之间距方向之关节部19L、19R 足部14L、14R对足踝部之间距方向之关节部20L、20R 足踝部之滚动方向之关节部30 步行控制装置 31 动作计划部32 步容安定部 33 步容产生部34 控制部 35 角度计测单元
申请公布号 TW583059 申请公布日期 2004.04.11
申请号 TW091133677 申请日期 2002.11.19
申请人 独立行政法人科学技术振兴机构 发明人 古田贵之;奥村悠;田原哲雄;北野宏明
分类号 B25J13/00;B25J9/00;B25J11/00 主分类号 B25J13/00
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路八十号六楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路八十号六楼
主权项 1.一种两脚步行式移动装置,系具备: 本体; 以可朝二轴方向摇动自如方式安装在本体下部两 侧而固定,且在中间具有膝部的二个脚部; 以可朝二轴方向摇动自如之方式安装在各脚部下 端之足部; 得将各脚部、膝部及足部,以摇动自如方式予以支 持之关节部; 摇动该等关节部的驱动机构;以及 对应于要求之动作而产生步容资料,依该步容资料 控制驱动上述驱动机构之步行控制装置; 而上述步行控制装置系将进行通常驱动控制之驱 动模式,及与被动关节同样地对驱动机构进行驱动 控制之被动模式,予以选择性地切换,以进行各关 节部之驱动控制。2.如申请专利范围第1项之两脚 步行式移动装置,其中, 上述本体为人型机械人之上体,且具备有头部及两 手部者。3.如申请专利范围第1或第2项之两脚步行 式移动装置,其中, 上述步行控制装置系对膝部及足部之关节部,进行 驱动模式及被动模式之切换者。4.如申请专利范 围第3项之两脚步行式移动装置,其中, 上述步行控制装置系于步行动作中之踏出及着地 时切换为驱动模式,而于脚悬空时切换为被动模式 者。5.如申请专利范围第3项之两脚步行式移动装 置,其中, 上述步行控制装置系于被动模式时,进行顺从控制 者。6.如申请专利范围第4项之两脚步行式移动装 置,其中, 上述步行控制装置系于被动模式时,进行顺从控制 者。7.一种两脚步行式移动装置之步行控制装置, 该两脚步行式移动装置系具备有: 本体; 以可朝二轴方向摇动自如之方式安装在本体下部 两侧,且在中间具有膝部的二个脚部; 以可朝二轴方向摇动自如之方式安装在各脚部下 端之足部; 得将各脚部、膝部及足部,以摇动自如之方式予以 支持之关节部;以及 摇动该等关节部的驱动机构; 在根据对应于要求动作而产生之步容资料,予以驱 动控制上述驱动机构之两脚步行式移动装置之步 行控制装置中, 上述步行控制装置系将进行通常驱动控制之驱动 模式,及与被动关节同样地对驱动机构进行驱动控 制之被动模式,予以选择性地切换,以进行各关节 部之驱动控制者。8.如申请专利范围第7项之两脚 步行式移动装置之步行控制装置,其中, 上述步行控制装置系对膝部及足部之关节部,进行 驱动模式及被动模式之切换者。9.如申请专利范 围第8项之两脚步行式移动装置之步行控制装置, 其中, 上述步行控制装置系于步行动作中之踏出及着地 时切换为驱动模式,而于脚悬空时切换为被动模式 者。10.如申请专利范围第7至9项中任一项之两脚 步行式移动装置之步行控制装置,其中, 上述步行控制装置系于被动模式时,进行顺从控制 者。11.一种两脚步行式移动装置之步行控制方法, 该两脚步行式移动装置系于具备: 本体; 以可朝二轴方向摇动自如之方式安装在本体下部 两侧,且在中间具有膝部的二个脚部; 以可朝二轴方向摇动自如之方式安装在各脚部下 端之足部; 得将各脚部、膝部及足部,以摇动自如之方式予以 支持之关节部;以及 摇动该等关节部的驱动机构; 在根据对应于要求动作而产生之步容资料,予以驱 动控制上述驱动机构之两脚步行式移动装置之步 行控制方法中, 上述步行控制装置系将进行通常驱动控制之驱动 模式,及与被动关节同样地对驱动机构进行驱动控 制之被动模式,予以选择性地切换,以进行各关节 部之驱动控制者。12.如申请专利范围第11项之两 脚步行式移动装置之步行控制方法,其中, 对膝部及足部之关节部,进行驱动模式及被动模式 之切换。13.如申请专利范围第12项之两脚步行式 移动装置之步行控制方法,其中, 于步行动作中之踏出及着地时切换为驱动模式,而 于脚悬空时切换为被动模式。14.如申请专利范围 第11至13项中任一项之两脚步行式移动装置之步行 控制方法,其中, 上述步行控制装置系于被动模式时,进行顺从控制 者。图式简单说明: 第1图表示本发明之两脚步行式机器人之一实施形 态之机械构成的概略图。 第2图表示第1图的两脚步行式机器人之步行控制 装置的构成之方块图。 第3图表示第1图的两脚步行式机器人在步行时之 三相位之侧视图及正视图。 第4图表示第1图的两脚步行式机器人在相位2时之 能量损耗之概略图。 第5图表示第1图的两脚步行式机器人之脚部切换 模式之示意图。 第6图表示第1图的两脚步行式机器人之步行控制 装置在顺从控制时之控制规则图。 第7图表示第1图的两脚步行式机器人在虚拟致动 器控制之概略图。 第8图表示由第1图的两脚步行式机器人之踏步动 作的数値模拟所算出之变化图表。 第9图表示第8图中之数値模拟之棒线图。 第10图表示第1图的两脚步行式机器人于实机试验 时机器人本体在该y、z平面上的角度变化图。 第11图表示第10图之实机试验时之机器人脚底之地 面反作用力变化之图表。
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