WO2024135447A1 - 歩行ロボットの制御システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

歩行ロボットが転倒したとき、ばねが歩行ロボットの脚部の姿勢を急激に変化させるのを防止する歩行ロボット制御システムを提供する。 関節を駆動するアクチュエータ（１２ａ）と、関節にばね力を働かせるばねと、を備える歩行ロボットの制御システムにおいて、アクチュエータ（１２ａ）を駆動するモータ制御装置（８）と、モータ制御装置（８）を制御する指令信号を送信するコントローラ（７）と、を備え、コントローラ（７）が歩行ロボットの転倒を判断したとき、モータ制御装置（８）がアクチュエータ（１２ａ）を制動する。

Description

歩行ロボットの制御システム及び制御方法

　本発明は、歩行ロボットの制御システム及び制御方法に関する。

　人間や動物の歩行形態を模した歩行ロボットの開発が進められている。特許文献１には、腰部と、二本の脚部と、を備える二足歩行ロボットが開示されている。この二足歩行ロボットでは、二本の脚部が交互に立脚と遊脚を繰り返すことで、二足歩行を行う。

　歩行ロボットの各関節には、各関節を駆動するアクチュエータが組み込まれる。しかし、アクチュエータだけだと、二足歩行ロボットの自重を支えるためにもアクチュエータに電力を供給する必要があり、エネルギ効率が落ちるという課題がある。

　この課題を解決するために、特許文献１の歩行ロボットでは、脚部の膝関節にアクチュエータと並列にばねを設けている。ばねのばね力は、膝関節を伸ばす方向に働く。アクチュエータと並列にばねを設けることで、ばね力の分、アクチュエータに必要なトルクを低減できる。ばね力が歩行ロボットの静止時に自重によって膝関節に働くトルクと釣り合うようにすれば、歩行ロボットの静止時にアクチュエータに必要なトルクを低減できる。

特開２００３－１０３４８０号公報

　しかし、特許文献１に記載の歩行ロボットにおいては、歩行ロボットが転倒したとき、ばねに蓄えられた弾性エネルギが急激に開放され、歩行ロボットの姿勢が急激に変化するという課題がある。例えば脚部の膝関節にばねを設けた場合、膝関節が急激に伸びるという課題がある。特にアクチュエータの減速比を小さくし、歩行ロボットを高速で移動させるときにこの課題が生じる。

　転倒時の急激な伸びを防ぐため、ばねが取り付けられている関節をロックすることが考えられる。しかし、関節をロックすると、ばねに弾性エネルギが蓄えられたままになるので、転倒となるような非常時では故障が想定されるし、メンテナンスのため人が近づいているときに不意に弾性エネルギが解放され、熱や弾性エネルギによりけがをするリスクがある。人がロボットに近づく前には、弾性エネルギは放出された状態で停止していることが望ましい。エネルギを開放する際も、ただ解放するだけではやはり弾性エネルギは急激に放出され、けがのリスクが存在する。さらに、関節をロックすると、ばねの弾性エネルギによる姿勢の変化は防げるが、転倒時の外力（衝撃）によってロボット自身が破損するリスクが増える。転倒時、関節が逆駆動することで外力をいなすことができず、ロックしている機構や関節がそのまま外力を受けてしまうことになる。以上から、ロック機構を用いることが最適であるとは言い難い。

　本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、歩行ロボットが転倒したとき、ばねが歩行ロボットの姿勢を急激に変化させるのを防止する歩行ロボットの制御システム及び制御方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、関節を駆動するアクチュエータと、前記関節にばね力を働かせるばねと、を備える歩行ロボットの制御システムにおいて、前記アクチュエータを駆動するモータ制御装置と、前記モータ制御装置を制御する指令信号を送信するコントローラと、を備え、前記コントローラが前記歩行ロボットの転倒を判断したとき、前記モータ制御装置が前記アクチュエータを制動する歩行ロボットの制御システムである。

　本発明の他の態様は、膝関節を駆動するアクチュエータと、前記膝関節にばね力を働かせるばねと、を備える歩行ロボットの制御システムにおいて、前記アクチュエータを駆動するモータ制御装置を備え、前記モータ制御装置が前記アクチュエータを制動して前記ばねによって前記膝関節が伸びるのを防止する歩行ロボットの制御システムである。 

　本発明の一態様によれば、コントローラが歩行ロボットの転倒を判断したとき、モータ制御装置がアクチュエータを制動、すなわちブレーキ状態に移行させるので、ばねに蓄えられた弾性エネルギを解放しつつ急激な解放を抑えることができ、ばねが歩行ロボットの姿勢を急激に変化させるのを防止できる。また、関節をロックすると、ばねに弾性エネルギが蓄えられたままになるし、転倒に伴う外力により歩行ロボットが破損し易くなる。ばねに蓄えられた弾性エネルギを解放しつつ急激な解放を抑えることで、関節をロックした場合の課題を解決できる。

　本発明の他の態様によれば、モータ制御装置がアクチュエータを制動、すなわちブレーキ状態に移行させるので、ばねに蓄えられた弾性エネルギを解放しつつ急激な解放を抑えることができ、ばねによって歩行ロボットの膝関節が急激に伸びるのを防止できる。

　なお、本発明の他の態様において、ロボットが転倒したときにモータ制御装置がアクチュエータを制動してもよいし、ロボットが転倒しないときで後述する図６ないし図８の少なくとも一つのときにモータ制御装置がアクチュエータを制動してもよい。 

本実施形態の歩行ロボットの模式図である。 本実施形態の歩行ロボットの膝関節を示す図である。 本実施形態の歩行ロボットの制御システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態の歩行ロボットの制御システムの構成を示すブロック図である。 アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れを示すブロック図である（コントローラが歩行ロボットの転倒を判断したとき）。 アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れを示すブロック図である（モータ制御装置がアクチュエータ又は自身の異常を検出したとき）。 アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れを示すブロック図である（オペレータが歩行ロボットの停止指令を入力したとき）。 アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れを示すブロック図である（歩行ロボットを運用する試験装置が停止指令を送信したとき）。

　以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の歩行ロボットの制御システム及び制御方法を説明する。ただし、本発明の歩行ロボットの制御システム及び制御方法は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
　（歩行ロボット）

　図１は、本実施形態の歩行ロボット１の模式図を示す。図１において、歩行ロボット１の進行方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。図１には、上半身を有さない下半身のみの歩行ロボット１を示しているが、歩行ロボット１は上半身を有していてもよい。

　本実施形態の歩行ロボット１は、腰部２と、腰部２の下端部に連結される左右一対の脚部３Ｌ，３Ｒと、を備える。脚部３Ｌ，３Ｒは、大腿リンク４Ｌ，４Ｒと、下腿リンク５Ｌ，５Ｒと、足部６Ｌ，６Ｒと、を備える。腰部２には、３自由度の股関節１１Ｌ，１１Ｒを介して大腿リンク４Ｌ，４Ｒが連結される。大腿リンク４Ｌ，４Ｒには、１自由度の膝関節１２Ｌ，１２Ｒを介して下腿リンク５Ｌ，５Ｒが連結される。下腿リンク５Ｌ，５Ｒには、２自由度の足首関節１３Ｌ，１３Ｒを介して足部６Ｌ，６Ｒが連結される。

　股関節１１Ｌ，１１Ｒは、腰部２に対して大腿リンク４Ｌ，４Ｒをヨー軸（Ｚ軸）まわりに回転させるアクチュエータ１１ａ，１１ａを含み、腰部２に対して大腿リンク４Ｌ，４Ｒをロール軸（Ｘ軸）のまわりに回転させるアクチュエータ１１ｂ，１１ｂを含み、腰部２に対して大腿リンク４Ｌ，４Ｒをピッチ軸（Ｙ軸）のまわりに回転させるアクチュエータ１１ｃ，１１ｃを含む。

　膝関節１２Ｌ，１２Ｒは、大腿リンク４Ｌ，４Ｒに対して下腿リンク５Ｌ，５Ｒをピッチ軸（Ｙ軸）のまわりに回転させるアクチュエータ１２ａ，１２ａを含む。足首関節１３Ｌ，１３Ｒは、下腿リンク５Ｌ，５Ｒに対して足部６Ｌ，６Ｒをロール軸（Ｘ軸）のまわりの回転させるアクチュエータ１３ａ，１３ａを含み、下腿リンク５Ｌ，５Ｒに対して足部６Ｌ，６Ｒをピッチ軸（Ｙ軸）のまわりに回転させるアクチュエータ１３ｂ，１３ｂを含む。

　各アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂは、ブラシレスＤＣサーボモータ等のモータと減速機を備える。アクチュエータには、アクチュエータを駆動するモータ制御装置８（図３参照）とモータの回転位置を検出する位置検出器９（図３参照）がユニット化される。

　上記のように、脚部３Ｌ，３Ｒは、それぞれ６個のアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを備えており、合計１２の自由度を持つ。１２個のアクチュエータをコントローラ７（図３参照）とモータ制御装置８（図３参照）によって駆動制御することにより、脚部３Ｌ，３Ｒに所望の動きを与えることができ、歩行ロボット１を歩行させることができる。

　腰部２には、コントローラ７が設けられる。また、腰部２には、歩行ロボット１の重心の加速度を検出する加速度センサ、歩行ロボットの傾斜角を検出するジャイロセンサ、これらをユニット化した慣性計測ユニット（IMU：Inertial Measurement Unit）等の各種センサ１０が設けられる。

　図２は、脚部３Ｌ，３Ｒの膝関節１２Ｌ，１２Ｒを示す。４Ｌ，４Ｒは大腿リンク、５Ｌ，５Ｒは下腿リンク、１２ａは膝関節１２Ｌ，１２Ｒのアクチュエータである。膝関節１２Ｌ，１２Ｒには、アクチュエータ１２ａと並列にばね１５が設けられる。ばね１５は、膝関節１２Ｌ，１２Ｒが伸びる方向にばね力を働かせる。ばね１５は、ねじりばね、コイルばね、板ばね等である。なお、ばね１５を設ける関節は、膝関節１２Ｌ，１２Ｒに限られることはなく、例えば股関節１１Ｌ，１１Ｒのピッチ軸、ロール軸でもよく、上半身の腕関節等でもよい。
　（制御システム）

　図３及び図４は、本実施形態の歩行ロボット１の制御システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御システムは、コントローラ７と、モータ制御装置８と、を備える。コントローラ７は、モータ制御装置８に指令信号を送信する。モータ制御装置８は、コントローラ７から受け取った指令信号に基づいて、アクチュエータ１２ａを駆動する。

　コントローラ７とモータ制御装置８とは、送信と受信が可能なように、通信線で通信接続される。コントーラ７は、データを送受信し、通信を制御する通信制御部２１を備える。モータ制御装置８も同様に、データを送受信し、通信を制御する通信制御部２２を備える。通信制御部２１，２２は、通信の異常を検出する機能も有する。

　図４には、膝関節１２Ｌ，１２Ｒのモータ制御装置８のみを示すが、モータ制御装置８は、アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂの個数に合わせて１２個設けられる。他の関節のモータ制御装置８も膝関節１２Ｌ，１２Ｒのモータ制御装置８と略同一の構成である。
　（モータ制御装置）

　図３に示すように、モータ制御装置８には、コントローラ７から指令信号が送信される。指令信号に含まれる主な指令情報は、歩行ロボット１を歩行させるための歩行指令、アクチュエータ１２ａを制動するための停止指令である。歩行指令には、主に回転制御部３０への位置指令が含まれる。

　モータ制御装置８は、アクチュエータ１２ａのモータを動作させるためのトルク指令を生成する回転制御部３０と、トルク指令に基づいてアクチュエータ１２ａのモータを通電するための駆動電圧を生成する駆動部３５と、を備える。

　回転制御部３０は、アクチュエータ１２ａのモータの位置、速度及びトルクを制御する。回転制御部３０は、位置を制御する位置制御部３１、速度を制御する速度制御部３２、トルクを制御するトルク制御部３３、ばねトルク算出部３４を有する。なお、ばねトルク算出部３４をコントローラ７に設けてもよい。

　コントローラ７から位置指令が送信されると、モータ制御装置８は受信した位置指令Ｐｒにモータの回転位置が追従するようにアクユエータ１２ａを制御する。具体的には、通信制御部２２は、受信した位置指令Ｐｒを位置制御部３１に出力する。位置制御部３１は、位置指令Ｐｒと位置検出器９からの位置検出情報Ｐｄに基づいて位置偏差を算出し、位置偏差に位置ゲインを乗算して速度指令Ｓｒを算出する。

　速度制御部３２は、位置検出器９からの位置検出情報Ｐｄを微分して速度情報を算出する。また、速度制御部３２は、速度指令Ｓｒと速度情報に基づいて速度偏差を算出し、速度偏差を比例・積分等してトルク指令Ｔｒを算出する。

　ばねトルク算出部３４は、位置検出器９からの位置検出情報に基づいてばねトルクを算出し、ばねトルクを元に補正トルクＴｄを算出し、補正トルクＴｄをトルク制御部３３に入力する。トルク制御部３３は、トルク指令Ｔｒと補正トルクＴｄに基づいて電圧指令Ｄｒを算出する。

　なお、ばねトルク算出部３４は、ばねトルクを元に補正位置及び／又は補正速度を算出し、これらを位置制御部３１及び／又は速度制御部３２に入力してもよい。また、上記のようにばねトルク算出部３４をコントローラ７に設け、コントローラ７が補正トルク、補正位置、及び／又は補正速度をモータ制御装置８に送信するようにしてもよい。

　回転制御部３０と通信制御部２２は、バスを介して接続されるＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する。回転制御部３０の位置制御部３１、速度制御部３２、トルク制御部３３、ばねトルク算出部３４、通信制御部２２は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。

　駆動部３５は、回転制御部３０から出力された電圧指令Ｄｒに基づいて駆動電圧Ｖｄを生成する。駆動部３５は、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路とスイッチング素子で構成されるインバータを有する。駆動部３５は、ＰＷＭ回路により電圧指令Ｄｒに応じてパルス幅変調されたパルス信号を生成し、パルス信号でインバータのスイッチング素子をオンオフ制御することで、駆動電圧Ｖｄを生成する。駆動部３５は、駆動電圧Ｖｄを相ごとの巻線に印加し、アクチュエータ１２ａを駆動する。

　コントーラ７が歩行ロボット１の転倒を判断したとき、コントローラ７はモータ制御装置８に停止指令を送信する。コントローラ７から停止指令が送信されると、モータ制御装置８は、歩行ロボット１を歩行させる歩行モードからアクチュエータ１２ａを制動する停止モードに制御を切り換える。停止モードでは、例えば駆動部３５に停止指令を入力し、インバータのスイッチング素子を利用してモータの巻き線を短絡し、巻き線抵抗を利用してモータを制動する。

　停止モードでの制御は上記に限られることはなく、速度制御部３２にゼロ速度指令を入力し、速度制御部３２において、モータの回転を停止させるような制動トルクを出力するようにしてもよい。

　また、停止モードでの制御は上記に限られることはなく、モータ制御装置８にダイナミックブレーキ回路２３を設けてもよい（図３の破線参照）。ダイナミックブレーキ回路２３は、モータの巻線の各相にスイッチ２４と抵抗２５を有する。スイッチ２４の一端は巻線に接続され、スイッチ２４の他端は抵抗２５に接続される。抵抗２５の他端は互いに接続される。スイッチ２４のオンオフは通信制御部２２によって制御される。通信制御部２２がスイッチ２４をオンオフすることにより、抵抗２５の直結と切断を切り換えることができる。
　（コントローラ）

　図４に示すように、歩行ロボット１を歩行させるため、コントローラ７は、上位コンピュータ、オペレータ等から歩行指令を受け取り、モータ制御装置８に位置指令（指令信号）を送信する。

　コントローラ７は、歩容生成部４１、安定化制御部４２、関節角算出部４３、通信制御部２１を備える。歩容生成部４１は、歩行指令を満たすように歩容を生成する。歩行指令は、歩幅と旋回角の組である。歩容は、腰部位置姿勢軌道、足部位置姿勢軌道、ＺＭＰ軌道の組である。

　安定化制御部４２は、予測しなかった外乱により歩行ロボット１が転倒するのを防ぐため、各種センサ１０の情報に基づいて歩行ロボット１の姿勢を推定し、歩容生成部４１が生成した歩容を修正する。各種センサ１０の情報だけでなく、位置検出器９の位置検出情報に基づいて脚部３Ｌ，３Ｒの各リンクの幾何学的位置を計算することで、姿勢の推定の精度を高めることができる。

　また、安定化制御部４２は、歩行ロボット１の姿勢が傾いて、アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制御しても姿勢を制御できないとき、歩行ロボット１の転倒を判断する。このとき、コントローラ７は、停止指令（指令信号）をモータ制御装置８に送信する。

　なお、安定化制御部４２は、推定した歩行ロボット１の姿勢が所定量以上傾いたとき、歩行ロボット１が転倒したと判断してもよい。また、安定化制御部４２は、転倒時に歩行ロボット１に加わる衝撃が小さくなるように歩行ロボット１を制御し、その後、歩行ロボット１が転倒したと判断してもよい。さらに、安定化制御部４２は、全軸のアクチュエータに供給している電力を監視し、電源の電圧降下や電流状態によって歩行ロボット１の転倒を判断してもよい。

　関節角算出部４３は、安定化制御器４２が生成した修正歩容を、逆キネマティクス演算により各関節のアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂの位置指令に変換する。

　通信制御部２１は、モータ制御装置８に位置指令を送信する。歩容生成部４１、安定化制御部４２、関節角算出部４３、通信制御部２１は、バスを介して接続されるＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する。これらは、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
　（アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れ（コントローラが歩行ロボットの転倒を判断したとき））

　図５に示すように、コントローラ７は、各種センサ１０からの情報（１）に基づいて、歩行ロボット１の姿勢を推定する。歩行ロボット１の姿勢が傾き、アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制御しても姿勢を制御できないとき、コントローラ７は歩行ロボット１の転倒を判断する。このとき、コントローラ７はアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを駆動している全軸のモータ制御装置８に停止指令を送信する（２）。全軸のモータ制御装置８は、コントローラ７からの停止指令に基づいて全軸のアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂの制動状態は、コントローラ７から監視ＰＣ５１（パーソナルコンピュータ）に通知され、監視ＰＣ５１に記録される（３）。
　（アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れ（モータ制御装置がアクチュエータ又は自身の異常を検出したとき））

　コントローラ７が歩行ロボット１の転倒を判断したときだけではなく、以下の場合もモータ制御装置８がアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。

　図６に示すように、モータ制御装置８がモータの異常（モータの過電流、位置検出器９の異常等）又は自身の異常（破損等）を検出したとき、異常を検出したモータ制御装置８は、アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂへの通電を遮断し、アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。そして、異常を検出したモータ制御装置８はコントローラ７に異常情報を送信する（１）。

　コントローラ７が異常情報を受け取ると、歩行ロボット１の運転続行は不可能と判断し、異常が検出されていないモータ制御装置８に対して停止指令を送信する（２）。異常が検出されていないモータ制御装置８は、コントローラ７からの停止指令に基づいてアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。
　（アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れ（モータ制御装置がコントローラの指令信号の受信の異常を検出したとき））

　モータ制御装置８がコントローラ７の指令信号の受信の異常を検知したときも略同様である。コントローラ７は定期的にモータ制御装置８に指令信号を送信する。コントローラ７とモータ制御装置８は定期的な通信を確認しており、所定の時間内に一度も応答がなかった場合、歩行ロボット１の内部の通信線に異常があると判断する。異常を検出したモータ制御装置８はアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂへの通電を遮断し、アクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。そして、異常を検出したモータ制御装置８はコントーラ７に異常情報を送信する（１）。コントローラ７は、異常が検出されていないモータ制御装置８に対して停止指令を送信する（２）。異常が検出されていないモータ制御装置８は、コントローラ７からの停止指令に基づいてアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。
　（アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れ（オペレータが歩行ロボットの停止指令を入力したとき））

　図７に示すように、オペレータが歩行ロボット１の停止指令を入力したとき（１）、モータ制御装置８は全軸のアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。オペレータが歩行ロボット１を停止すべきと判断したとき、オペレータはパーソナルコンピュータ等の操作機器に停止指令を入力する。操作機器はネットワークを介して監視ＰＣ５１やコントローラ７に接続されている。オペレータが入力した停止指令は、ネットワークを介してコントローラ７に送信される（（１），（２））。コントローラ７は、停止指令を受け付けると、全軸のモータ制御装置８に対して停止指令を送信する（３）。
　（アクチュエータがブレーキ状態に移行する流れ（歩行ロボットを運用する試験装置が停止指令を送信したとき））

　図８に示すように、歩行ロボット１を運用する試験装置５２が停止指令を送信したとき（１）、モータ制御装置８は全軸のアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動する。試験装置５２（歩行ロボット１を吊り上げるクレーン等を備える試験装置）の柵やドアには、センサ、スイッチが取り付けられる。センサ、スイッチは、ネットワークを介して監視ＰＣ５１やコントローラ７に接続される。歩行ロボット１の運転中に不必要な柵やドアの開閉が生じたとき、試験装置５２はコントローラ７に停止指令を送信する（（１），（２））。コントローラ７は、停止指令を受け付けると、全軸のモータ制御装置８に対して停止指令を送信する（３）。

　本実施形態の歩行ロボット１の制御システムの効果を説明する。

　コントローラ７が歩行ロボット１の転倒を判断したとき、モータ制御装置８がアクチュエータ１２ａを制動、すなわちブレーキ状態に移行させるので、ばね１５に蓄えられた弾性エネルギを解放しつつ急激な解放を抑えることができ、ばね１５が歩行ロボット１の脚部３Ｌ，３Ｒの姿勢を急激に変化させるのを防止できる。また、膝関節１２Ｌ，１２Ｒをロックすると、ばね１５に弾性エネルギが蓄えられたままになるし、転倒に伴う外力により歩行ロボット１が破損し易くなる。ばね１５に蓄えられた弾性エネルギを解放しつつ急激な解放を抑えることで、膝関節１２Ｌ，１２Ｒをロックした場合のこれらの問題を解決できる。

　モータ制御装置８が脚部３Ｌ，３Ｒの姿勢を大きく変化させる膝関節１２Ｌ，１２Ｒを制動するので、脚部３Ｌ，３Ｒの姿勢が急激に変化するのを効果的に防止できる。

　コントローラ７が歩行ロボット１の転倒を判断したとき、膝関節１２Ｌ，１２Ｒのアクチュエータ１２ａだけでなく、複数（例えば全軸）のアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動するので、より安全に脚部３Ｌ，３Ｒを制動できる。

　コントローラ７が歩行ロボット１の転倒を判断したときだけでなく、図６から図８に示すときもアクチュエータ１１ａ～１１ｃ，１２ａ，１３ａ，１３ｂを制動するので、より安全に脚部３Ｌ，３Ｒを制動できる。

　なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化可能である。

　上記実施形態では、歩行ロボットが二足歩行ロボットの例を説明したが、歩行ロボットは四足歩行ロボットでもよい。

　上記実施形態では、アクチュエータが直接脚部の関節を駆動する例を説明したが、アクチュエータはリンク機構を介して関節を駆動してもよい。例えば、大腿リンクと下腿リンクを含む１つ以上の４節回転リンク機構を構築し、アクチュエータによって１つ以上の４節回転リンク機構を駆動させることによって膝関節を駆動させてもよい。アクチュエータは大腿リンク又は下腿リンクに配置してもよい。

　上記実施形態では、アクチュエータがモータと減速機を備えているが、アクチュエータはモータとボールねじを備えていてもよい。

　本明細書は、２０２２年１２月２２日出願の特願２０２２－２０５３６７に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

　１…歩行ロボット、２…腰部、３Ｌ，３Ｒ…脚部、７…コントローラ、８…モータ制御装置、１２Ｌ，１２Ｒ…膝関節、１２ａ…アクチュエータ、１５…ばね、２３…ダイナミックブレーキ回路、５２…試験装置

Claims (8)

1. 　関節を駆動するアクチュエータと、前記関節にばね力を働かせるばねと、を備える歩行ロボットの制御システムにおいて、
   　前記アクチュエータを駆動するモータ制御装置と、
   　前記モータ制御装置を制御する指令信号を送信するコントローラと、を備え、
   　前記コントローラが前記歩行ロボットの転倒を判断したとき、前記モータ制御装置が前記アクチュエータを制動する歩行ロボットの制御システム。
2. 　前記関節は、脚部の膝関節であり、
   　前記モータ制御装置は、前記アクチュエータを制動して前記膝関節が伸びるのを制動することを特徴とする請求項１に記載の歩行ロボットの制御システム。
3. 　前記指令信号には、少なくとも前記歩行ロボットを歩行させるための歩行指令、前記アクチュエータを制動するための停止指令が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行ロボットの制御システム。
4. 　前記歩行ロボットが前記関節を含む複数の関節を駆動する複数のアクチュエータを備え、
   　前記制御システムが複数のアクチュエータを駆動する複数のモータ制御装置を備え、
   　前記コントローラが前記複数のモータ制御装置を制御する指令信号を送信し、
   　前記コントローラが前記歩行ロボットの転倒を判断したとき、前記複数のモータ制御装置が前記複数のアクチュエータを制動することを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行ロボットの制御システム。
5. 　前記モータ制御装置が前記アクチュエータ又は自身の異常を検知したとき、前記モータ制御装置が前記コントローラの指令信号の受信の異常を検知したとき、オペレータが前記歩行ロボットの停止指令を入力したとき、又は前記歩行ロボットを運用する試験装置が停止指令を送信したときの少なくとも一つのとき、
   　前記モータ制御装置が前記アクチュエータを制動することを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行ロボットの制御システム。
6. 　膝関節を駆動するアクチュエータと、前記膝関節にばね力を働かせるばねと、を備える歩行ロボットの制御システムにおいて、
   　前記アクチュエータを駆動するモータ制御装置を備え、
   　前記モータ制御装置が前記アクチュエータを制動して前記ばねによって前記膝関節が伸びるのを防止する歩行ロボットの制御システム。 
7. 　関節を駆動するアクチュエータと、前記関節にばね力を働かせるばねと、を備える歩行ロボットの制御方法において、
   　前記アクチュエータを駆動するモータ制御装置と、
   　前記モータ制御装置を制御する指令信号を送信するコントローラと、を備え、
   　前記コントローラが前記歩行ロボットの転倒を判断したとき、前記モータ制御装置が前記アクチュエータを制動する歩行ロボットの制御方法。
8. 　膝関節を駆動するアクチュエータと、前記膝関節にばね力を働かせるばねと、を備える歩行ロボットの制御方法において、
   　前記アクチュエータを駆動するモータ制御装置を備え、
   　前記モータ制御装置が前記アクチュエータを制動して前記ばねによって前記膝関節が伸びるのを防止する歩行ロボットの制御方法。

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