步行控制方法、记录媒体以及双足步行机器人技术

本发明专利技术提供一种能够实现稳定的步行动作的步行控制方法、记录媒体以及双足步行机器人。步行控制方法包含以下步骤：在调整了双足步行机器人的重心位置而双足步行机器人以可直立的规定的基准角度步行动作中，取得表示上身部相对于基准角度的倾斜角度的信息；以及在第1腿部及第2腿部的任一方为了步行动作而没有接触地面的状态下，根据倾斜角度使第1腿部及第2腿部动作，以便让上身部相对于基准角度维持在规定的角度范围内。

Walking control method, recording medium and biped walking robot

The invention provides a walking control method, a recording medium and a biped walking robot capable of realizing stable walking action. Walking control method comprises the following steps: a reference angle specified in the adjustment of the position of the center of gravity of biped robot and biped robot with upright walking motions, has said upper body part relative to the reference angle of the tilt angle information; and in the first leg and 2 legs to walk either action without contact the ground, according to the tilt angle to make the first leg and 2 leg movements, so that the upper part relative to the reference angle maintained at a specified angle range.

【技术实现步骤摘要】
步行控制方法、记录媒体以及双足步行机器人
本专利技术涉及用于控制双足步行机器人的步行动作的步行控制方法、记录步行控制流程的记录媒体以及双足步行机器人。
技术介绍
以往，研发模仿人类等双足步行动物的身体机制及动作的双足步行机器人的工作得以推进。例如，日本专利第3167406号(以下称为专利文献1)公开一种腿式移动机器人的步行控制装置，所述腿式移动机器人包括基体和通过第1关节连接于该基体并分别至少具备第2关节的多根腿部连杆，该腿式移动机器人利用多根腿部连杆交替支撑自重并步行。以往的该步行控制装置通过配置于各关节的伺服马达对各关节角度进行跟踪控制以达成目标值，其以相对于重力方向的绝对角度来检测基体的倾斜角度及/或倾斜角速度，并将检测值乘以规定的增益所获得的校正量加到游腿侧的腿部连杆的第1关节及/或第2关节的控制值中。专利文献1的步行控制装置控制游腿使其以与倾斜的大小成比例的步幅朝向倾斜方向迈步。即，专利文献1的步行控制装置不是使躯体部分始终保持垂直，而是通过使游腿在要着地之前迈出与倾斜角度相对应的步幅，从而确保游腿着地之后的稳定性。对于以往的步行控制装置而言，例如，双足步行机器人在用单脚接触地面的状态下受到外力，并在倾斜的状态下恢复直立状态时，有可能倾斜没有完全恢复还留有倾斜或者倾斜会进一步增大。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题而做，其目的在于提供一种能够实现稳定的步行动作的步行控制方法、记录步行控制流程的记录媒体以及双足步行机器人。本专利技术的一方面所涉及的步行控制方法是步行控制装置的步行控制方法，用于控制双足步行机器人的步行动作，该双足步行机器人具备上身部、连接于所述上身部的第1腿部、连接于所述上身部的第2腿部、驱动所述第1腿部的第1驱动部及驱动所述第2腿部的第2驱动部，其中包括以下步骤：调整所述双足步行机器人的重心位置以便所述双足步行机器人能以规定的基准角度直立；在所述双足步行机器人的步行动作中，取得表示所述上身部相对于所述基准角度的倾斜角度的信息；在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方为了所述步行动作而没有接触地面的状态下，根据所述倾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部动作，以便让所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内。根据本专利技术，在第1腿部及第2腿部的任一方为了步行动作而没有接触地面的状态下，将上身部相对于可直立的规定的基准角度维持在规定的角度范围内，因此能够实现稳定的步行动作。附图说明图1是表示本实施方式的双足步行机器人的结构的图。图2是用于说明本实施方式的双足步行机器人在俯仰轴方向的步行控制的模式图。图3是表示本实施方式中对俯仰轴方向的步行动作进行控制的步行控制装置的结构的图。图4是用于说明本实施方式中通过步行控制装置实现的俯仰轴方向的步行动作的流程图。图5是用于说明本实施方式的双足步行机器人在翻滚轴方向的步行控制的模式图。图6是表示本实施方式中对翻滚轴方向的步行动作进行控制的步行控制装置的结构的图。图7是用于说明本实施方式中通过步行控制装置实现的翻滚轴方向的步行动作的流程图。图8是用于说明上身部因外力倾斜时的以往的步行控制的模式图。图9是用于说明上身部因外力倾斜时的本实施方式的步行控制的模式图。图10是利用倒立摆对专利文献1的步行控制进行说明的模式图。图11是利用倒立摆对本实施方式的步行控制进行说明的模式图。具体实施方式本专利技术的基础知识作为双足步行机器人的平衡控制方法，广为人知的是以力学观点为基础的被称为零力矩点(以下略称ZMP)的平衡控制方法。当双足步行机器人步行时，来自地球的重力和因步行发生的惯性力作用于双足步行机器人。重力和惯性力的合力的轴与地面的交点因为其合力的力矩为0，故被称为ZMP。此外，作为来自地面的反作用力，地面反力作用于双足步行机器人中着地的脚上。该地面反力作用的点被称为地面反力作用点。当双足步行机器人保持理想的平衡状态步行时，目标ZMP和地面反力作用点相一致。即，通过使目标ZMP和地面反力作用点相一致，能够使双足步行机器人在不失去平衡的状态下稳定地步行。然而，在采用ZMP的步行控制方法中，利用设置于脚掌的传感器来检测地面反力作用点从而保持平衡，但是在地面不平整、地面存在异物或凹凸的情况下容易变得不稳定。此外，需要始终考虑到目标ZMP来生成步态，然而，在生成步态时，不能唯一地计算出与目标ZMP相一致的轨道，一般通过收敛计算获得近似的轨道，这会造成用于生成步态的计算量增大。而且，由于地面反力作用点是重要因素，并且步态计算较为困难，因此难以跟随快速运动。进一步，也难以应对因上身的任意运动带来的重心位置的变化，遇到快速运动时容易失去平衡。此外，如上所述，专利文献1的步行控制装置控制游腿使其以与倾斜的大小成比例的步幅朝向倾斜方向迈步。即，专利文献1的步行控制装置不是使躯体部分始终保持垂直，而是通过使游腿在要着地之前迈出与倾斜角度相对应的步幅，从而确保游腿着地之后的稳定性。对于以往的步行控制装置而言，例如，双足步行机器人在用单脚接触地面的状态下受到外力，并在倾斜的状态下恢复直立状态时，有可能倾斜没有完全恢复还留有倾斜或者倾斜会进一步增大。为了解决上述问题，本专利技术的一种实施方式所涉及的步行控制方法是步行控制装置的步行控制方法，用于控制双足步行机器人的步行动作，该双足步行机器人具备上身部、连接于所述上身部的第1腿部、连接于所述上身部的第2腿部、驱动所述第1腿部的第1驱动部及驱动所述第2腿部的第2驱动部，其中包括以下步骤：调整所述双足步行机器人的重心位置以便所述双足步行机器人能以规定的基准角度直立；在所述双足步行机器人的步行动作中，取得表示所述上身部相对于所述基准角度的倾斜角度的信息；在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方为了所述步行动作而没有接触地面的状态下，根据所述倾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部动作，以便让所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内。根据上述结构，调整双足步行机器人的重心位置以便双足步行机器人能以规定的基准角度直立。在双足步行机器人的步行动作中，取得表示上身部相对于基准角度的倾斜角度的信息。在第1腿部及第2腿部的任一方为了步行动作而没有接触地面的状态下，根据倾斜角度使第1腿部及第2腿部动作，以便让上身部相对于基准角度维持在规定的角度范围内。因此，在第1腿部及第2腿部的任一方为了步行动而没有接触地面的状态下，将上身部相对于可直立的规定的基准角度维持在规定的角度范围内，因此能够实现稳定的步行动作。此外，在上述步行控制方法中，也可以是：当使所述第1腿部及所述第2腿部动作以便让所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内时，基于所述倾斜角度生成第1校正信号，该第1校正信号用于校正将所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内时的所述第1腿部及所述第2腿部的各自的动作；基于所述第1校正信号校正用于使所述第1腿部及所述第2腿部进行步行动作的控制信号，并将校正后的所述控制信号分别输出到所述第1驱动部及所述第2驱动部。根据上述结构，当使第1腿部及第2腿部动作以便让上身部相对于基准角度维持在规定的角度范围内时，基于倾斜角度生成第1校正信号，该第1校正信号用于校正将上身部相对于基准角度维持在规定的角度范围内时的第1腿部及第2腿部的各自的动作。基于第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步行控制方法，用于控制双足步行机器人的步行动作，其中，该双足步行机器人具备上身部、连接于所述上身部的第1腿部、连接于所述上身部的第2腿部、驱动所述第1腿部的第1驱动部及驱动所述第2腿部的第2驱动部，其特征在于，所述步行控制方法包括以下步骤：调整所述双足步行机器人的重心位置以便所述双足步行机器人能以规定的基准角度直立；在所述双足步行机器人的步行动作中，取得表示所述上身部相对于所述基准角度的倾斜角度的信息；在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方为了所述步行动作而没有接触地面的状态下，根据所述倾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部动作，以便让所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内。

【技术特征摘要】
2016.05.10 JP 2016-0943641.一种步行控制方法，用于控制双足步行机器人的步行动作，其中，该双足步行机器人具备上身部、连接于所述上身部的第1腿部、连接于所述上身部的第2腿部、驱动所述第1腿部的第1驱动部及驱动所述第2腿部的第2驱动部，其特征在于，所述步行控制方法包括以下步骤：调整所述双足步行机器人的重心位置以便所述双足步行机器人能以规定的基准角度直立；在所述双足步行机器人的步行动作中，取得表示所述上身部相对于所述基准角度的倾斜角度的信息；在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方为了所述步行动作而没有接触地面的状态下，根据所述倾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部动作，以便让所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内。2.根据权利要求1所述的步行控制方法，其特征在于：当使所述第1腿部及所述第2腿部动作以便让所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内时，基于所述倾斜角度生成第1校正信号，该第1校正信号用于校正将所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内时的所述第1腿部及所述第2腿部的各自的动作，基于所述第1校正信号校正用于使所述第1腿部及所述第2腿部进行步行动作的控制信号，并将校正后的所述控制信号分别输出到所述第1驱动部及所述第2驱动部。3.根据权利要求2所述的步行控制方法，其特征在于：通过将第1校正量加到累计校正量来生成所述第1校正信号，其中，所述第1校正量是根据所述倾斜角度为了将所述上身部相对于所述基准角度维持在规定的角度范围内所计算出的校正量，所述累计校正量是到计算出所述第1校正量为止累计的校正量。4.根据权利要求3所述的步行控制方法，其特征在于：根据以规定时刻的所述倾斜角度为变量的第1函数来计算所述第1校正量。5.根据权利要求3或4所述的步行控制方法，其特征在于：生成用于使所述第1腿部及所述第2腿部中的支撑腿进行步行动作的第1控制信号，生成用于使所述第1腿部及所述第2腿部中的游腿进行步行动作的第2控制信号，生成将所述第1控制信号和所述第1校正信号合成的第3控制信号，并将该第3控制信号输出到所述第1腿部及所述第2腿部之中成为支撑腿的一方，生成将所述第2控制信号和所述第1校正信号合成的第4控制信号，并将该第4控制信号输出到所述第1腿部及所述第2腿部之中成为游腿的那一方。6.根据权利要求5所述的步行控制方法，其特征在于：根据所述双足步行机器人的前后方向的倾斜角度计算所述第1校正量及所述累计校正量，所述第1控制信号包含第1前后方向控制信号，该第1前后方向控制信号是在所述双足步行机器人的步行动作中，用于使所述第1腿部及所述第2腿部之中的支撑腿向前后方向旋转驱动的信号，所述第2控制信号包含第2前后方向控制信号，该第2前后方向控制信号是在所述双足步行机器人的步行动作中，用于使所述第1腿部及所述第2腿部之中的游腿向前后方向旋转驱动的信号，通过将所述第1校正信号加在所述第1前后方向控制信号，生成所述第3控制信号，通过从所述第2前后方向控制信号减去所述第1校正信号，生成所述第4控制信号。7.根据权利要求6所述的步行控制方法，其特征在于：判断基于所述第3控制信号的所述第1腿部或所述第2腿部的第1驱动量是否超过第1阈值，判断基于所述第4控制信号的所述第1腿部或所述第2腿部的第2驱动量是否超过所述第1阈值，当判断为所述第1驱动量超过所述第1阈值时，将所述第1驱动量变更为所述第1阈值，当判断为所述第2驱动量超过所述第1阈值时，将所述第2驱动量变更为所述第1阈值。8.根据权利要求6所述的步行控制方法，其特征在于：当所述双...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口雅彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，山口雅彦，
类型：发明
国别省市：日本,JP