Traitement en cours

Veuillez attendre...

Paramétrages

Paramétrages

Aller à Demande

1. WO2020230384 - CORPS MOBILE ET PROCÉDÉ DE COMMANDE DE CORPS MOBILE

Document

明 細 書

発明の名称 移動体、および、移動体の制御方法

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015  

図面の簡単な説明

0016  

発明を実施するための形態

0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150  

符号の説明

0151  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

明 細 書

発明の名称 : 移動体、および、移動体の制御方法

技術分野

[0001]
 本技術は、移動体に関する。詳しくは、複数の支持脚により移動することができる移動体、および、移動体の制御方法に関する。

背景技術

[0002]
 従来より、複数の支持脚を可動させて歩行することにより、障害物や段差などを越えることができる移動体が、荷物の運搬や警備、娯楽の提供などの様々な目的で用いられている。このような移動体は、ロボットとも呼ばれる。一般に、支持脚を可動させる移動体の歩行による移動は、車輪走行よりも移動速度が遅くなる。そこで、支持脚の先端にキャスターを取り付け、歩行に加えて車輪走行も行うことができるようにした移動体が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2009-154256号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 上述の移動体は、車輪走行が容易な平地などの移動時には車輪走行を行う走行モードに移行し、車輪走行が困難な不整地などの移動時には歩行を行う歩行モードに移行することにより、移動速度向上と不整地踏破性の向上との両立を図っている。しかしながら、この移動体では、走行モードにおいて路面上の障害物や段差を避けるために、支持脚の接地位置を変えた結果、姿勢を崩すことがある。この場合であっても移動体は、例えば、別の支持脚を地面から一旦離して姿勢が安定するように踏み直せば、姿勢を立て直すことができるが、走行中の支持脚の踏み直しは、転倒のリスクが伴う。走行速度を一時的に低下させれば、支持脚を踏み直す際の転倒のリスクを軽減することができるが、平均速度が低下してしまうため、好ましくない。このように、上述の移動体では、車輪走行する際に、安定性を向上させることが困難である。
[0005]
 本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、キャスター付の複数の支持脚を設けた移動体において、車輪走行時の安定性を向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第1の側面は、それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚と、上記複数の支持脚のそれぞれの上記キャスターの接地位置を上記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化器と、上記目標値に基づいて上記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御部とを具備する移動体、および、その制御方法である。これにより、姿勢の目標値に基づいてキャスター角が制御されるという作用をもたらす。
[0007]
 また、この第1の側面において、上記キャスター角制御部は、上記移動体が車輪走行を行う走行モードに移行した場合には機械インピーダンスと上記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性とに基づいて上記キャスターのキャスタートレイルに対する路面から上記付け根までの高さの比率と新たな目標値とを求めてもよい。これにより、走行モードにおいて、キャスタートレイルに対する高さの比率と新たな目標値とが求められるという作用をもたらす。
[0008]
 また、この第1の側面において、上記キャスター角制御部は、上記移動体が歩行を行う歩行モードに移行した場合には上記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性と上記目標値と路面から上記付け根までの高さと上記キャスターのキャスタートレイルとに基づいて機械インピーダンスを求めてもよい。これにより、歩行モードにおいて機械インピーダンスが求められるという作用をもたらす。
[0009]
 また、この第1の側面において、荷台を支持する複数のリフトと、上記目標値に基づいて複数のリフトを制御するリフト制御部とをさらに具備することもできる。これにより、目標値に基づいてリフトが制御されるという作用をもたらす。
[0010]
 また、この第1の側面において、上記胴体部は、前方胴体部と後方胴体部と上記前方胴体部を上記後方胴体部に接続する接続部とを備えてもよい。これにより、前方胴体部と後方胴体部とのそれぞれの姿勢が独立に制御されるという作用をもたらす。
[0011]
 また、この第1の側面において、上記キャスターは、車輪部と上記路面に垂直な方向に沿って伸縮するダンパーとを備えてもよい。これにより、加重がかかった際にキャスター角度が大きくなるという作用をもたらす。
[0012]
 また、この第1の側面において、上記複数の支持脚のそれぞれは、上記付け根に設けられた第1関節と第2関節と上記先端に設けられた第3関節とを備え、上記第1関節は、2軸性の関節であってもよい。これにより、支持脚の可動範囲が広くなるという作用をもたらす。
[0013]
 また、この第1の側面において、上記複数の支持脚は、一対の前方支持脚と一対の後方支持脚とからなるものであってもよい。これにより、4脚のそれぞれのキャスター角が制御されるという作用をもたらす。
[0014]
 また、この第1の側面において、上記一対の前方支持脚のそれぞれの上記付け根の取付け角は、上記一対の後方支持脚と異なってもよい。これにより、初期状態のキャスター角を前方と後方とで異なる値になるという作用をもたらす。
[0015]
 また、この第1の側面において、上記複数の支持脚の個数は、2つであってもよい。これにより、2脚のそれぞれのキャスター角が制御されるという作用をもたらす。

図面の簡単な説明

[0016]
[図1] 本技術の第1の実施の形態における移動体の外観図の一例である。
[図2] 本技術の第1の実施の形態における移動体の一構成例を示すブロック図である。
[図3] 本技術の第1の実施の形態におけるキャスター角制御部の一構成例を示すブロック図である。
[図4] 本技術の第1の実施の形態における支持脚の一構成例を示す側面図である。
[図5] 本技術の第1の実施の形態における第1関節および第3関節の回転軸を説明するための図である。
[図6] 本技術の第1の実施の形態における歩行モード制御部の一構成例を示すブロック図である。
[図7] 本技術の第1の実施の形態における走行モード制御部の一構成例を示すブロック図である。
[図8] 本技術の第1の実施の形態における取付け角の一例を示す側面図である。
[図9] 本技術の第1の実施の形態における斜面を走行する際の処理を説明するための図である。
[図10] 本技術の第1の実施の形態におけるキャスター角を付けた際の効果を説明するための図である。
[図11] 本技術の第1の実施の形態における制御部の制御を説明するための図である。
[図12] 本技術の第1の実施の形態におけるスタビライザおよびキャスター角制御部の制御を説明するための図である。
[図13] 本技術の第1の実施の形態における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
[図14] 本技術の第2の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。
[図15] 本技術の第2の実施の形態における移動体の一構成例を示すブロック図である。
[図16] 本技術の第2の実施の形態におけるリフトの制御方法を説明するための図である。
[図17] 本技術の第3の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。
[図18] 本技術の第4の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。
[図19] 本技術の第5の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。
[図20] 本技術の第6の実施の形態におけるキャスターの一構成例を示す断面図である。
[図21] 本技術の第7の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。
[図22] 本技術の第8の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。

発明を実施するための形態

[0017]
 以下、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態と称する)について説明する。説明は以下の順序により行う。
 1.第1の実施の形態(キャスター角を制御する例)
 2.第2の実施の形態(リフトおよびキャスター角を制御する例)
 3.第3の実施の形態(胴体部を2つに分離し、キャスター角を制御する例)
 4.第4の実施の形態(胴体部を2つに分離し、リフトおよびキャスター角を制御する例)
 5.第5の実施の形態(前方の取付け角を後方と異なる値にし、キャスター角を制御する例)
 6.第6の実施の形態(ダンパーを設け、キャスター角を制御する例)
 7.第7の実施の形態(2軸性関節を設け、キャスター角を制御する例)
 8.第8の実施の形態(2脚のそれぞれのキャスター角を制御する例)
 9.移動体への応用例
[0018]
 <1.第1の実施の形態>
 [移動体の構成例]
 図1は、本技術の第1の実施の形態における移動体100の外観図の一例である。この移動体100は、荷物の運搬や警備、娯楽の提供などの様々な用途に用いられる無人のロボットであり、胴体部110と、複数の支持脚とを備える。例えば、支持脚120、130、140および150の4本が移動体100に設けられる。
[0019]
 胴体部110は、細長い形状のパーツであり、その内部には、4本の支持脚(支持脚120等)を制御する制御部180が設けられる。
[0020]
 また、支持脚120、130、140および150のそれぞれの付け根は、胴体部110に取付けられ、先端にはキャスター161乃至164が取り付けられる。このようにロボットの腕や脚の先端に取り付けられる部材は、エンドエフェクタとも呼ばれる。
[0021]
 また、細長い胴体部110の両端の一方から他方への方向を前方として、支持脚120および140は、前側に取付けられ、支持脚130および150は、後ろ側に取付けられる。なお、支持脚120および140は、特許請求の範囲に記載の前方支持脚の一例であり、支持脚130および150は、特許請求の範囲に記載の後方支持脚の一例である。
[0022]
 支持脚120等のそれぞれには、複数の関節と、それらの関節を駆動させるアクチュエータとが設けられる。関節の個数や関節軸については後述する。
[0023]
 また、移動体100には、アクチュエータの角度を検出するセンサー、路面を撮像するイメージセンサー、加速度センサーやジャイロセンサーなどの各種のセンサー(不図示)が設けられる。加速度センサーやジャイロセンサーは、例えば、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)内に設けられる。
[0024]
 図2は、本技術の第1の実施の形態における移動体100の一構成例を示すブロック図である。この移動体100は、センサー群171、制御部180と、4本の支持脚(支持脚120等)とを備える。支持脚のそれぞれにはアクチュエータ群172が設けられる。また、制御部180は、スタビライザ181、路面状況解析部182およびキャスター角制御部200を備える。
[0025]
 センサー群171は、移動体100の内部や外部の状況を検出するセンサー群である。例えば、アクチュエータの角度を検出するセンサー、路面を撮像するイメージセンサー、加速度センサーやジャイロセンサーなどがセンサー群171として設けられる。センサー群171は、検出したデータを制御部180に供給する。
[0026]
 アクチュエータ群172は、支持脚120等のそれぞれの関節を稼動させるアクチュエータ群である。
[0027]
 スタビライザ181は、転倒回避のための安定化制御(例えば、ZMP制御)を行うものである。ZMP制御を行う場合、スタビライザ181は、支持脚120等のそれぞれの脚先(キャスター161乃至164)の接地位置を、ゼロモーメントポイント(ZMP:Zero Moment Point)と胴体部110の姿勢の目標値とに基づいて制御する。ここで、ZMPは、垂直床反力の作用重心点を意味し、ZMPを用いて行う姿勢制御は、ZMP制御と呼ばれる。また、胴体部110の姿勢は、例えば、胴体部110のピッチ角により表される。
[0028]
 スタビライザ181は、現在の胴体部110の姿勢(ピッチ角など)の現在値をIMUなどから取得する。そして、スタビライザ181は、その現在値と、ZMPが支持多角形内に位置するような姿勢の目標値との差から、現在の遊脚が次に接地すべき位置と現在接地している支持脚の鉛直方向に発生すべき力とを算出する。ここで、遊脚は、路面から脚先が離れた支持脚であり、支持多角形は、脚先の描く多角形である。スタビライザ181は、算出値を、脚先の現在の接地位置と、脚先の機械インピーダンスとともに、逆動力学ソルバに入力する。ここで、逆動力学ソルバは、関節の角度、角速度や角加速度が入力された際に、関節に与えるトルクを算出するためのプログラムである。
[0029]
 そして、スタビライザ181は、姿勢の目標値から算出したトルクの値をトルクの目標値として、アクチュエータ群172内の対応するアクチュエータに出力する。また、スタビライザ181は、姿勢の目標値を示す姿勢情報をキャスター角制御部200に供給する。なお、スタビライザ181は、特許請求の範囲に記載の安定化器の一例である。
[0030]
 路面状況解析部182は、イメージセンサーなどからのデータを用いて、路面の状況を解析するものである。この路面状況解析部182は、解析結果に基づいて、歩行モードおよび走行モードのいずれかを示すモード信号を生成し、キャスター角制御部200に出力する。ここで、歩行モードは、移動体100が歩行により移動するモードであり、走行モードは、移動体100が車輪走行により移動するモードである。例えば、路面が平らで障害物がほとんどない場合には、走行モードが優先的に設定され、路面が凸凹であったり、障害物が存在する場合には歩行モードが優先的に設定される。
[0031]
 キャスター角制御部200は、姿勢情報に基づいてキャスター161乃至164のキャスター角を制御するものである。このキャスター角制御部200は、制御内容に基づいてトルクの目標値を算出し、アクチュエータ群172内の対応するアクチュエータに出力する。
[0032]
 なお、移動体100は、路面状況の解析結果に基づいて、歩行モードおよび走行モードのいずれかにモードを切り替えているが、この構成に限定されない。移動体100の外部と通信する通信インターフェースをさらに具備し、外部からのコマンドに従ってモードを切り替えることもできる。
[0033]
 [キャスター角制御部の構成例]
 図3は、本技術の第1の実施の形態におけるキャスター角制御部200の一構成例を示すブロック図である。このキャスター角制御部200は、姿勢毎ねじり剛性マップ210、ねじり剛性取得部220、歩行モード制御部230および走行モード制御部240および選択部250を備える。
[0034]
 姿勢毎ねじり剛性マップ210は、胴体部110の代表的な姿勢ごとに、そのときの支持脚120等のそれぞれのねじり剛性を記憶するものである。
[0035]
 ねじり剛性取得部220は、スタビライザ181からの姿勢情報に基づいて支持脚ごとにねじり剛性を求めるものである。このねじり剛性取得部220は、姿勢情報の示す姿勢に対応するねじり剛性を、姿勢毎ねじり剛性マップ210から読み出す。姿勢に対応するねじり剛性が記憶されていない場合にねじり剛性取得部220は、線形補間により、ねじり剛性を求める。ねじり剛性取得部220は、求めたねじり剛性K を歩行モード制御部230および走行モード制御部240に供給する。
[0036]
 歩行モード制御部230は、路面状況解析部182からのモード信号が歩行モードを示す場合に、一定の条件を満たす関節の機械インピーダンスK を算出するものである。この歩行モード制御部230は、算出結果に基づいてアクチュエータの角度やトルクを支持するアクチュエータ制御情報を生成し、選択部250に供給する。また、歩行モード制御部230は、算出した機械インピーダンスK を走行モード制御部240に供給する。
[0037]
 走行モード制御部240は、モード信号が走行モードを示す場合に、キャスター角に関連するパラメータを算出するものである。算出するパラメータの内容については後述する。この走行モード制御部240は、算出結果に基づいてアクチュエータ制御情報を生成し、選択部250に供給する。
[0038]
 選択部250は、モード信号に従って、歩行モード制御部230および走行モード制御部240のいずれかのアクチュエータ制御情報を選択し、アクチュエータ群172に供給するものである。歩行モードの場合には、歩行モード制御部230の出力が選択され、走行モードの場合には、走行モード制御部240の出力が選択される。
[0039]
 [支持脚の構成例]
 図4は、本技術の第1の実施の形態における支持脚120の一構成例を示す側面図である。この支持脚120は、第1関節121、リンク122、第2関節123、リンク124および第3関節125を備える。
[0040]
 以下、移動体100の進行方向に平行な軸を「X軸」とし、路面に垂直な方向を「Z軸」とする。また、X軸およびZ軸に垂直な軸を「Z軸」とする。関節がこれらの軸周りに回転する場合、X軸は、ロール軸に該当し、Y軸は、ピッチ軸に該当し、Z軸は、ヨー軸に該当する。
[0041]
 第1関節121は、支持脚120の付け根に設けられる関節であり、支持脚120を人間の腕に例えると、肩関節に該当する。リンク122の軸に垂直な直線と、胴体部110の長手方向に平行な直線とのなすピッチ角を取付け角として、第1関節121は、その取付け角が固定値φ となるように取り付けられる。また、第1関節121は、アクチュエータにより、ロール軸に対する角度がφ となる所定の軸周りに回転する。この第1関節121の回転軸は、φ が「0」度でない場合、厳密にはロール軸に該当しないが、説明の便宜上、その場合であっても、以下、ロール軸として扱う。
[0042]
 また、第2関節123は、アクチュエータにより、ピッチ軸周りに回転するものであり、支持脚120を人間の腕に例えると、肘関節に該当する。第3関節125は、アクチュエータにより、ピッチ軸およびヨー軸周りに回転するものであり、支持脚120を人間の腕に例えると、手首関節に該当する。
[0043]
 リンク122は、第1関節121と第2関節123とを接続する部材である。リンク124は、第2関節123および第3関節125を接続する部材である。
[0044]
 また、支持脚130、140および150のそれぞれの構成は、支持脚120と同様である。
[0045]
 図5は、本技術の第1の実施の形態における第1関節121および第3関節125の回転軸を説明するための図である。同図におけるaは、第1関節121の回転軸(すなわち、ロール軸)から、その第1関節121を見た図である。同図におけるbは、第3関節125の回転軸のうちヨー軸から、キャスター161を見た上面図である。
[0046]
 前述したようにスタビライザ181は、転倒回避のための安定化制御(ZMP制御など)を行うが、その制御の結果、支持脚の脚先が初期状態よりも開いてしまう(あるいは、閉じてしまう)ことがある。また、走行中に、キャスター161等に対して外乱が作用し、位置が微小にずれる場合がある。移動体100が直進走行する場合を想定すると、これらの時には、キャスター161等に対して、その側面に垂直な方向(言い換えれば、横方向)に力が働く。この力を以下、「横力」と称する。ここで、直進走行中に横力が生じる状態となった際に、キャスター161の向きや姿勢が発散ないし振動せずに復元し、特定の向きや、姿勢に収束する条件について考える。
[0047]
 まず、同図におけるaに例示するように第1関節121のロール軸周りに働くモーメント(すなわち、トルク)と、同図におけるbに例示するようにキャスター161のヨー軸周りのモーメントとを考える。前者のトルクT と、キャスター161の側面方向(すなわち、Y方向)に働く横力F のロール軸周りの成分とが釣り合うことから、次の式が成立する。
  T =p cos(φ)F =K Δθ        ・・・式1
上式において、トルクT の単位は、例えば、ニュートンメートル(Nm)である。p は、路面から支持脚120の付け根までの高さであり、単位は、例えば、メートル(m)である。cos()は、正弦関数を示す。φは、胴体部110の長手方向と路面とがなす角度(言い換えれば、ピッチ角)である。Δθは、キャスター161のヨー角の微小な変化である。φおよびΔθの単位は、例えば、ラジアン(rad)である。横力Fsの単位は、例えば、ニュートン(N)である。
[0048]
 また、支持脚120のねじり剛性をK とし、横力F による姿勢変化によって、キャスター161のヨー角がβ だけ変化したとすると、次の式が成立する。
  K β =F                  ・・・式2
上式において、ねじり剛性K の単位は、例えば、ニュートン毎メートル(N/m)である。角度β の単位は、例えば、ラジアン(rad)である。
[0049]
 また、幾何的な拘束から、第1関節121のロール角がθだけ変化したときのキャスター161のヨー軸周りの変化量をβ θとすると、次の式が成立する。
  tanβ θ=sinθtanφ           ・・・式3
上式において、tanは、正接関数であり、sinは、余弦関数である。角度β θおよびθの単位は、例えば、ラジアン(rad)である。
[0050]
 ここで、キャスター161に生じたヨー軸周りの横滑りの角度をβとすると、次の式が成立する。
  β=β θ-β                   ・・・式4
[0051]
 式4に式2および式3を代入すると、次の式が得られる。
  β=atan(sinθtanφ)-F /K  ・・・式5
上式において、atan()は、逆正接関数である。p は、リンク124に沿った直線が路面と交わる点から、付け根までのX軸上の距離であり、単位は、例えば、メートル(m)である。このp は、一般にキャスタートレイルと呼ばれる。
[0052]
 角度θは、Δθであるものとすると、式5は、次の式に置き換えられる。
  β=atan(sinΔθtanφ)-F /K ・・・式6
[0053]
 式6に式1を代入すると、次の式が得られる。
  β=atan{tanφsin(F cosφ/K )}
    -(F /K )             ・・・式7
[0054]
 角度φが十分に小さい値であるものとすると、式7は、次の式に近似することができる。
  β=(F φ/K )-(F /K
   ={(p φ/K )-p /K }F       ・・・式8
[0055]
 横力F は、胴体部110の外側から内側への方向を正方向とし、角度βは、胴体部110の内側から外側への変化量の極性を正とする。この場合、横力F の性質から、式8の右辺に関する次の条件式が成立する際に、復元モーメントが発生し、キャスター161が横滑りせずに安定を維持する。
  (p φ/K )-p /K ≧0          ・・・式9
[0056]
 式9を変形すると、次の式が得られる。
  K ≦{(p φ)/p }K             ・・・式10
[0057]
 また、前方の支持脚120および140の高さp およびキャスタートレイルp を同一の値に制御する場合を考える。前方の支持脚の制御中は、後方の支持脚130および150の高さp およびキャスタートレイルp は固定値であるものとする。この場合には、支持脚120および140の可動範囲や伸縮範囲から、次の式が成立する。
  φ=f(p /p )                ・・・式11
上式において、f()は、p /p の比率が小さくなるほど、ピッチ角φが大きくなる関係を示す所定の関数である。
[0058]
 なお、後方の支持脚130および150の高さp およびキャスタートレイルp を制御する際は、その制御中において前方の支持脚の高さ等を固定すればよい。
[0059]
 歩行モードにおいて、歩行モード制御部230は、ねじり剛性K と、現在の高さp およびキャスタートレイルp の比率とを式10に代入し、式10を満たす最大の機械インピーダンスK を算出する。そして、歩行モード制御部230は、算出値に基づいてそれぞれの関節のトルクや角度を制御する。
[0060]
 一方、走行モードにおいて、走行モード制御部240は、現在の機械インピーダンスK と、ねじり剛性K と式11とを式10に代入し、式10を満たす最小のp /p を算出し、その値になるようにそれぞれの関節のトルク等を制御する。算出したp /p が大きいほど、キャスター161のキャスター角αが大きくなる。ここで、キャスター角αは、リンク124に平行な直線と、路面に垂直な垂線とのなす角度である。キャスター角αを「0」度より大きくすることは、一般に「キャスター角を付ける」と表現される。
[0061]
 なお、キャスターの姿勢(ヨー角など)は、移動体100が直進することを前提としているが、旋回時などを想定して、特定の姿勢(ヨー角)において安定となるように制御してもよい。
[0062]
 また、キャスターが固定される支持脚の姿勢(関節のピッチ角など)に関しても直進することを前提としているが、旋回時などの任意の姿勢を念頭に設計してもよい。この場合、切り替えや旋回時などの姿勢に応じて逐次、算出すればよい。
[0063]
 また、上述の演算では、車輪走行時の安定な機械インピーダンスを、単軸のインピーダンス制御で求めている。しかし、閉リンクやスチュアートプラットフォームのような構造を利用し、2つ以上の軸の結果として表現される仮想軸に対するインピーダンス制御で実現してもよい。また、支持脚のねじり剛性を可変として、そのねじり剛性を変化させることで、走行モードの制御を実現してもよい。
[0064]
 [歩行モード制御部の構成例]
 図6は、本技術の第1の実施の形態における歩行モード制御部230の一構成例を示すブロック図である。この歩行モード制御部230は、パラメータ算出部231、機械インピーダンス算出部232およびアクチュエータ制御部233を備える。
[0065]
 パラメータ算出部231は、姿勢(ピッチ角φ)に応じた比率p /p を算出するものである。このパラメータ算出部231は、スタビライザ181からの姿勢が入力されると、式11を用いて比率p /p を算出し、機械インピーダンス算出部232に供給する。
[0066]
 機械インピーダンス算出部232は、関節の機械インピーダンスK を算出するものである。この機械インピーダンス算出部232は、スタビライザ181からの姿勢が入力されると、その姿勢と、ねじり剛性取得部220からのねじり剛性K と、パラメータ算出部231からの比率p /p とを式11に入力する。そして、機械インピーダンス算出部232は、式11を満たす最大の機械インピーダンスK を算出する。機械インピーダンス算出部232は、走行モードにおいて一定の周期で機械インピーダンスK を算出し、その算出値をアクチュエータ制御部233および走行モード制御部240に供給する。
[0067]
 アクチュエータ制御部233は、機械インピーダンスK に基づいて関節のトルクや角度を制御するものである。このアクチュエータ制御部233は、予め歩行動作を前提とした機械インピーダンスK を現在値として保持しておく。そして、新たに機械インピーダンスK が算出されると、アクチュエータ制御部233は、想定した速度域においてインピーダンスゲインK /K が一定の値を保持できるように、アクチュエータにより関節のトルク等を制御する。
[0068]
 [走行モード制御部の構成例]
 図7は、本技術の第1の実施の形態における走行モード制御部240の一構成例を示すブロック図である。この走行モード制御部240は、パラメータ算出部241、機械インピーダンス算出部242およびアクチュエータ制御部243を備える。
[0069]
 パラメータ算出部241は、比率p /p を算出するものである。このパラメータ算出部241は、走行モードに移行した場合に、歩行モード制御部230からの機械インピーダンスK と、ねじり剛性取得部220からのねじり剛性K と、式11とを式10に代入し、式10を満たす最小の比率p /p を算出する。また、パラメータ算出部241は、式11を用いて、算出した比率p /p に対応する新たな姿勢(ピッチ角φ)を算出する。そして、パラメータ算出部241は、算出値を機械インピーダンス算出部242およびアクチュエータ制御部243に供給する。
[0070]
 機械インピーダンス算出部242は、走行モードにおいて、一定の周期で機械インピーダンスK を算出するものである。この機械インピーダンス算出部242は、パラメータ算出部241からのピッチ角φに対応する新たなねじり剛性K を取得する。例えば、姿勢毎ねじり剛性マップ210からの読出し、または、線形補間により、ねじり剛性Ktが取得される。
[0071]
 そして、機械インピーダンス算出部242は、取得したねじり剛性K と、パラメータ算出部241からの比率p /p およびピッチ角φとを式10に代入し、式10を満たす最大の機械インピーダンスK を新たに算出する。機械インピーダンス算出部242は、算出値をパラメータ算出部241およびアクチュエータ制御部243に供給する。
[0072]
 また、パラメータ算出部241は、機械インピーダンス算出部242からの機械インピーダンスK を監視する。そして、設計段階で定められたレンジを逸脱しそうなときにパラメータ算出部241は、再度、比率p /p などを算出して機械インピーダンス算出部242およびアクチュエータ制御部243に供給する。
[0073]
 アクチュエータ制御部243は、パラメータ算出部241または機械インピーダンス算出部242の算出値に基づいて関節のトルクや角度を制御するものである。
[0074]
 図1乃至図7を参照して説明したように、支持脚120、130、140および150のそれぞれの付け根は、胴体部110に取付けられ、先端にはキャスター161乃至164が取り付けられている。スタビライザ181は、キャスター161乃至164のそれぞれの接地位置をZMPと胴体部110の姿勢の目標値とに基づいて制御する。また、キャスター角制御部200は、その目標値に基づいてキャスター161乃至164のそれぞれのキャスター角を制御する。
[0075]
 また、キャスター角制御部200内の歩行モード制御部230は、歩行モードに移行した際にねじり剛性K と、姿勢(ピッチ角φなど)の目標値と、比率p /p とに基づいて、関節の機械インピーダンスK を求める。
[0076]
 また、キャスター角制御部200内の走行モード制御部240は、走行モードに移行した際に、機械インピーダンスK とねじり剛性K とに基づいて比率p /p と新たな姿勢の目標値とを求める。
[0077]
 図8は、本技術の第1の実施の形態における取付け角の一例を示す側面図である。同図におけるaは、90度未満の取付け角φ で支持脚を取り付けた移動体100の側面図である。同図におけるbは、90度の取付け角φ で支持脚を取り付けた移動体100の側面図である。
[0078]
 同図におけるaに例示するように取付け角φ が、90度未満である場合には、初期状態において、キャスター角αは、「0」度より大きい。すなわち、キャスター角を付けた状態である。
[0079]
 一方、同図におけるbに例示するように取付け角φ が90度である場合には、初期状態において、キャスター角αは「0」度である。ただし、この場合であっても制御部180の制御により、キャスター角を付けることができる。
[0080]
 一般に、キャスター角αが大きいほど、移動体が直進する際の走行安定性が向上する一方で、最小旋回半径が大きくなる。この特性を考慮して、適切な取付け角φ が決定される。
[0081]
 図9は、本技術の第1の実施の形態における斜面を走行する際の処理を説明するための図である。同図において、Y軸(すなわち、ピッチ軸)周りにおいて、重力に垂直な平面と斜面とのなす角度を斜度φ とする。このような斜面を走行する場合、制御部180は、IMUなどにより斜度φ を求め、胴体部110の姿勢(ピッチ角φ)に加算する。そして、制御部180は、加算値を式11のφとして、比率p /p や機械インピーダンスK を算出する。なお、制御部180は、磁気センサーやGPS(Global Positioning System)センサーなどを用いて斜度φ を求めることもできる。
[0082]
 なお、Y軸周りに斜度を持つ斜面を想定しているが、X軸周りに斜度を持つ斜面を移動体100が走行することもある。この場合、二輪車同様に、左右方向のキャスターの幅が十分に狭い場合、接地面の変化は考える必要は無く、制御部180が左右の支持脚について独立して制御することで、移動体100は、安定に動作することができる。
[0083]
 図10は、本技術の第1の実施の形態におけるキャスター角を付けた際の効果を説明するための図である。同図におけるaは、キャスター角αを付けた際に働く路面抵抗力を説明するための側面図である。同図におけるbは、路面抵抗力による復元モーメントを説明するためのキャスター161の上面図である。同図におけるcは、復元モーメントにより、安定した状態のキャスター161の上面図である。
[0084]
 同図におけるaに例示するように、制御部180は、走行モードにおいてアクチュエータの制御によりキャスター161にキャスター角αを付けたものとする。この場合に、キャスター161が路面と擦れることにより、その接地面には、進行方向と逆方向に路面抵抗力が発生する。この路面抵抗力は、キャスター角αが大きいほど、大きくなる。同図における白抜きの矢印は、路面抵抗力を示す。
[0085]
 安定化制御(ZMP制御など)の結果、同図におけるbに例示するように、キャスター161に横力が作用し、キャスター161が進行方向と異なる向きに向いたものとする。ここで、キャスター161の向きは、キャスター161の車軸に垂直で、路面に平行な直線(すなわち、同図における一点鎖線)の向きを意味する。路面抵抗力が生じると、キャスター161が向いた方向と逆の方向に前述の復元モーメントが作用する。この復元モーメントは、路面抵抗力が大きいほど、大きくなる。同図における太い点線は、復元モーメントを示す。
[0086]
 そして、復元モーメントが十分に大きいと、同図におけるcに例示するように、復元モーメントにより、キャスター161の向きが進行方向と同じになり、キャスター161の横滑りが防止される。
[0087]
 このように、移動体100は、横力が作用した場合であっても、キャスター角αを大きくして、路面抵抗力を発生させることにより、その路面抵抗力に応じた復元モーメントを作用させることができる。この復元モーメントにより、キャスター161の向きが進行方向に戻り、横滑りが抑制される。
[0088]
 図11は、本技術の第1の実施の形態における制御部180の制御を説明するための図である。同図におけるaは、走行モードの移動体100の状態の一例を示す外観図である。同図におけるbは、同図におけるaの状態の移動体100を前方から見た際の正面図である。同図におけるcは、支持脚120を開いた状態の一例を示す外観図である。同図におけるdは、同図におけるcの状態の移動体100を前方から見た際の正面図である。
[0089]
 走行モードにおいて、同図におけるaおよびbに例示するように胴体部110のピッチ角が「0」度で、キャスター角がα であったものとする。そして、移動体100が走行中に、移動体100は、例えば、イメージセンサーの撮像した画像データの解析などにより、前方において障害物500の存在を検知したものとする。
[0090]
 この場合に移動体が転倒を避けるには、例えば、同図におけるcおよびdに例示するように、制御部180が支持脚120を制御し、脚先を開けばよい。また、障害物500の他、段差を避けるために移動体100が支持脚を開くこともある。あるいは、走行中に障害物や段差に支持脚が衝突し、支持脚が開いてしまうこともある。
[0091]
 図12は、本技術の第1の実施の形態におけるスタビライザ181およびキャスター角制御部200の制御を説明するための図である。同図におけるaは、スタビライザ181の制御を説明するための外観図である。同図におけるbは、同図におけるaの状態の移動体100を前方から見た際の正面図である。同図におけるcは、キャスター角制御部200の制御を説明するための外観図である。
[0092]
 制御部180が支持脚120の脚先を開いた場合、移動体100を安定させるために、スタビライザ181は、同図におけるaおよびbに例示するように支持脚140の脚先を支持脚120と同程度に開く。支持脚120および140の脚先を開いたことにより、胴体部110のピッチ角φが大きくなる。この状態では、支持脚120および140の脚先(キャスター)に対して、外側に向けて横力が作用する。同図における実線の矢印は、横力を示す。この横力が大きいと、キャスターが進行方向と異なる方向に傾き、脚先が徐々に開くおそれがある。
[0093]
 このときに、キャスター角制御部200は、同図におけるcに例示するように、アクチュエータの制御により、ピッチ角φが大きいほどキャスター角を大きくする。例えば、キャスター角は、脚先を開く前の値であるα より大きなα に制御される。
[0094]
 キャスター角を大きくするほど、キャスターに作用する路面抵抗力が大きくなる。その路面抵抗力に応じた復元モーメントによりキャスターの向きが進行方向に戻り、脚先がそれ以上開くことが抑制される。
[0095]
 ここで、移動体100に、キャスター角制御部200を設けない比較例を想定する。この比較例では、同図におけるaに例示するように脚先が開いた場合であっても、スタビライザが支持脚を地面から一旦離して安定化制御(ZMP制御)により姿勢が安定するように踏み直せば、胴体部110の姿勢を立て直すことができる。しかし、走行中の脚の踏み直しは、転倒のリスクが伴う。走行速度を一時的に低下させれば、脚を踏み直す際の転倒のリスクを軽減することができるが、平均速度が低下してしまうため、好ましくない。
[0096]
 これに対して、キャスター角制御部200を設けた移動体100では、車輪走行中に外乱が加わっても、キャスター角の制御により、トルクを加えることなくキャスターの向きを修正することができる。このために、脚先に加わる外乱や制作誤差の影響を補償し、安定な走行を実現できる。また、外乱によって走行中に脚先がずれても、キャスター角の制御により補償されるため踏み直しなどを特別に考慮する必要がなくなる。上記の効果は、アクチュエータの追加や特殊な機構、センサを増設することなく、通常の制御系の枠内で実現することができる。
[0097]
 また、キャスター角制御部200を設ければ、胴体に対する脚先の位置の維持のために、比較例のように脚先の機械インピーダンス制御を強める必要がなくなる。このため,胴体部まで外乱が伝達されにくくなり、路面によって発生する外乱が移動体100自体の運動に与える影響が小さくなる。これらの効果に加えて、胴体から脚先までを結ぶリンクや関節に加わる負荷を小さくし、強度や剛性を低下させることができるため、リンクを軽量化させることができる。
[0098]
 [制御部の動作例]
 図13は、本技術の第1の実施の形態における制御部180の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、移動体100を移動させるための所定のアプリケーションが実行されたときに開始される。
[0099]
 制御部180は、スタビライザ181によるZMP制御を行い(ステップS901)、ねじり剛性K を算出する(ステップS902)。そして、制御部180は、現在のモードが走行モードであるか否かを判断する(ステップS903)。
[0100]
 走行モードである場合(ステップS903:Yes)、制御部180は、キャスター角に関連するパラメータ(p /p やφなど)を算出する(ステップS904)。一方、歩行モードである場合(ステップS903:No)、制御部180は、機械インピーダンスK を算出する(ステップS905)。ステップS904またはS905の後に制御部180は、算出値に基づいてアクチュエータを制御する(ステップS906)。ステップS906の後に、制御部180は、動作を終了する。
[0101]
 なお、制御部180は、脚先の相対位置や姿勢の安定化特性だけでなく、マジックフォーミュラータイヤモデルなどで表現されるタイヤの動特性を考慮し、特定の周波数帯の外乱にのみ安定性を担保するように制御を行ってもよい。例えば、ループ整形法によって制御系を構築することで所望の周波数帯域を抑制するように設計できる。具体的には、制御部180は、同図におけるステップS906の直前において、特定の周波数帯の外乱が発生すれば、S904やS905の算出値を調整すればよい。
[0102]
 このように、本技術の第1の実施の形態によれば、制御部180が、姿勢の目標値とZMPとに基づいて支持脚を制御し、その目標値に基づいてキャスター角を制御するため、キャスター角に応じた路面抵抗力を発生させることができる。この路面抵抗力により、復元モーメントがキャスターに作用するため、車輪走行時の安定性を向上させることができる。
[0103]
 <2.第2の実施の形態>
 上述の第1の実施の形態では、移動体100は、荷物を運搬することを想定せずに、姿勢を変更していたが、移動体100が荷物を運搬しながら姿勢を変更すると、荷物が落下するおそれがある。この第2の実施の形態の移動体100は、荷台と、荷台を水平に保つリフトとをさらに備える点において第1の実施の形態と異なる。
[0104]
 図14は、本技術の第2の実施の形態における移動体100の一構成例を示す側面図である。この第2の実施の形態の移動体100は、リフト191および192と、荷台193とをさらに備える点において第1の実施の形態と異なる。
[0105]
 荷台193は、荷物を載置するための板状の部材である。リフト191および192は、荷台193を支持する部材である。リフト191は、胴体部110の前部に配置され、リフト192は、後部に配置される。リフト191および192のそれぞれは、例えば、2つのリンクと、それらのリンクを接続する関節とから構成される。この関節は、アクチュエータにより、ピッチ軸周りに回転することができる。これらのリフト191および192の関節のピッチ角を制御することにより伸縮して、荷台193の前部と後部とを独立に上下することができる。
[0106]
 なお、リフト191および192は、リンクおよび関節から構成されているが、荷台を上下することができるものであれば、この構成に限定されない。例えば、アクチュエータにより、Z軸に沿って伸縮する1本のリンクをリフト191および192として用いることもできる。
[0107]
 図15は、本技術の第2の実施の形態における移動体100の一構成例を示すブロック図である。この第2の実施の形態の移動体100は、制御部180内に、リフト制御部183がさらに設けられる点において第1の実施の形態と異なる。
[0108]
 また、第2の実施の形態のスタビライザ181は、姿勢情報をリフト制御部183にも供給する。また、第2の実施の形態のセンサー群171は、リフト191および192のそれぞれの角度を検出するセンサーをさらに含み、それらのセンサーデータは、リフト制御部183に供給される。また、第2の実施の形態のアクチュエータ群172は、リフト191および192のそれぞれの関節を駆動するアクチュエータをさらに含む。
[0109]
 リフト制御部183は、姿勢情報の示す姿勢に基づいて、荷台193が水平になるようにリフト191および192を制御するものである。このリフト制御部183は、胴体部110のピッチ角が「0」度より大きい場合には、その角度に応じて、アクチュエータの制御により、リフト191および192の一方の高さを他方より高くする。
[0110]
 図16は、本技術の第2の実施の形態におけるリフト191および192の制御方法を説明するための図である。同図に例示するように、胴体部110の前部の高さが後部よりも低くなった場合に、リフト制御部183は、前側のリフト191を伸ばし、後ろ側のリフト192を縮める。これにより、荷台193を水平に保ち、荷物の落下を防止することができる。
[0111]
 なお、胴体部110の前部の高さが後部よりも高くなった場合は、リフト制御部183が前側のリフト191を縮め、後ろ側のリフト192を伸ばせばよい。
[0112]
 このように、本技術の第2の実施の形態によれば、姿勢に基づいてリフト制御部183がリフト191および192を制御するため、姿勢が変更された場合であっても荷台193を水平に保ち、荷台の落下を防止することができる。
[0113]
 <3.第3の実施の形態>
 上述の第1の実施の形態では、胴体部110が1つの部材により構成されていたが、胴体部110を2つに分離することもできる。この第3の実施の形態の移動体100は、胴体部が2つに分離されている点において第1の実施の形態と異なる。
[0114]
 図17は、本技術の第3の実施の形態における移動体100の一構成例を示す側面図である。この第3の実施の形態の移動体100は、胴体部110が前方胴体部111、後方胴体部112および接続部310を備える点において第1の実施の形態と異なる。
[0115]
 前方胴体部111は、支持脚120および140が取り付けられる部材であり、移動体100の前側に設けられる。後方胴体部112は、支持脚130および150が取り付けられる部材であり、移動体100の後ろ側に設けられる。
[0116]
 接続部310は、前方胴体部111を後方胴体部112に接続するものである。この接続部310は、前方関節311、リンク312および後方関節313を備える。
[0117]
 前方関節311は、前方胴体部111とリンク312とを接続する関節であり、アクチュエータによりピッチ軸周りに回転することができる。後方関節313は、後方胴体部112とリンク312とを接続する関節であり、アクチュエータによりピッチ軸周りに回転することができる。リンク312は、前方関節311と後方胴体部112とを接続する部材である。
[0118]
 上述の構成により、制御部180は、前方胴体部111の姿勢と、後方胴体部112の姿勢とを独立して制御することができる。これにより、前方胴体部111、後方胴体部112の一方が多少姿勢を崩しても、他方の姿勢に大きな影響はないため、移動体100全体の安定性をさらに向上させることができる。
[0119]
 このように、本技術の第3の実施の形態によれば、制御部180が、前方胴体部111と後方胴体部112とのそれぞれの姿勢を独立して制御するため、移動体100全体の安定性を向上させることができる。
[0120]
 <4.第4の実施の形態>
 上述の第3の実施の形態では、移動体100は、荷物を運搬することを想定せずに、姿勢を変更していたが、移動体100が荷物を運搬しながら姿勢を変更すると、荷物が落下するおそれがある。この第4の実施の形態の移動体100は、荷台と、荷台を水平に保つリフトとをさらに備える点において第3の実施の形態と異なる。
[0121]
 図18は、本技術の第4の実施の形態における移動体100の一構成例を示す側面図である。この第4の実施の形態の移動体100は、リフト194および195と、荷台193とをさらに備える点において第3の実施の形態と異なる。リフト194および195は、荷台193を支持し、Z方向に沿って伸縮する1本のリンクからなる。
[0122]
 また、第4の実施の形態の制御部180の構成は、第2の実施の形態と同様である。
[0123]
 このように、本技術の第4の実施の形態によれば、姿勢に基づいてリフト制御部183がリフト191および192を制御するため、姿勢が変更された場合であっても荷台193を水平に保ち、荷台の落下を防止することができる。
[0124]
 <5.第5の実施の形態>
 上述の第1の実施の形態では、移動体100は、前方の支持脚120および140の取付け角と、後方の支持脚130および150の取付け角とを同一にし、初期状態のキャスター角を前方と後方とで同一にしていた。しかし、キャスター角が大きいほど最小旋回半径が大きくなるため、曲がりやすくするためには、特に前方の支持脚のキャスター角を後方よりも小さくすることが望ましい。この第5の実施の形態は、前方の支持脚120および140の取付け角と、後方の支持脚130および150の取付け角とが異なる点において第1の実施の形態と異なる。
[0125]
 図19は、本技術の第5の実施の形態における移動体100の一構成例を示す側面図である。この第5の実施の形態の移動体100は、前方の支持脚120および140の取付け角φ 0fと、後方の支持脚130および150の取付け角φ 0rとが異なる点において第1の実施の形態と異なる。例えば、前方の取付け角φ 0fは、後方の取付け角φ 0rより小さな値に設定される。これにより、初期状態の前方のキャスター角を後方よりも小さくすることができる。したがって、前方の取付け角と、後方の取付け角とが同一の場合よりも、移動体100が曲がりやすくなる。
[0126]
 なお、前方の支持脚120および140の直進安定性を後方よりも優先して、前方の取付け角φ 0fを、後方の取付け角φ 0rより大きな値にすることもできる。このように、前後の取付け角を変えることにより、スピン特性や、外乱が生じた際の直進性をチューニングすることができる。
[0127]
 また、第5の実施の形態に、第1乃至第4の実施の形態のそれぞれを適用することができる。
[0128]
 このように、本技術の第5の実施の形態では、前方の支持脚120および140の取付け角と、後方の支持脚130および150の取付け角とが異なるため、初期状態のキャスター角を前方と後方とで異なる値にすることができる。
[0129]
 <6.第6の実施の形態>
 上述の第1の実施の形態では、制御部180がキャスター角を制御して移動体100の安定性を向上させていたが、路面の凹凸や段差が想定以上に大きい場合には、姿勢を崩すおそれがある。第6の実施の形態における移動体100は、キャスター内にダンパーを設けて、安定性を向上させた点において第1の実施の形態と異なる。
[0130]
 図20は、本技術の第6の実施の形態におけるキャスター161の一構成例を示す断面図である。この第6の実施の形態のキャスター161は、車輪部166とダンパー165とを備える。
[0131]
 車輪部166は、車軸に取付けられた円形の部品である。ダンパー165は、路面に垂直なZ方向に沿って伸縮する部品である。このダンパー165は、車軸とリンク124の先端との間に設けられる。ダンパー165として、例えば、弾性体(バネやオイルダンパーなど)が用いられる。
[0132]
 キャスター162乃至164のそれぞれの構成は、キャスター161と同様である。
[0133]
 積載荷重や空力的加重などに応じてダンパー165が縮むことによって、キャスタートレイルが増大し、キャスター角が大きくなる。これにより、凸凹や段差を乗り越える際に、移動体100の直進安定性を向上させることができる。
[0134]
 なお、第6の実施の形態に、第1乃至第4の実施の形態のそれぞれを適用することができる。
[0135]
 このように、本技術の第6の実施の形態によれば、ダンパー165が伸縮するため、加重に応じてキャスター角を増大させて、移動体100の安定性を向上させることができる。
[0136]
 <7.第7の実施の形態>
 上述の第1の実施の形態では、支持脚120等に、1つの軸(ロール軸)のみを中心として回転する第1関節121を設けていたが、この構成では、第1関節の可動範囲を十分に確保することができないおそれがある。この第7の実施の形態の移動体100は、2軸を中心として回転する第1関節を設けて、可動範囲を広くした点において第1の実施の形態と異なる。
[0137]
 図21は、本技術の第7の実施の形態における移動体100の一構成例を示す側面図である。この第7の実施の形態の移動体100は、支持脚120に第1関節121の代わりに第1関節126を設けた点において第1の実施の形態と異なる。
[0138]
 第1関節126は、2軸(ロール軸およびピッチ軸など)を中心として回転する2軸性の関節である。支持脚130、140および150のそれぞれにも、支持脚120と同様に2軸性の第1関節が設けられる。
[0139]
 第1関節126を2軸性の関節とすることにより、第1関節121が1軸性の第1の実施の形態と比較して、支持脚120の可動範囲を広くすることができる。
[0140]
 なお、第7の実施の形態に、第1乃至第6の実施の形態のそれぞれを適用することができる。
[0141]
 このように、本技術の第7の実施の形態によれば、2軸性の第1関節126を設けたため、1軸性の第1関節を設ける場合と比較して、支持脚の可動範囲を広くすることができる。
[0142]
 <8.第8の実施の形態>
 上述の第1の実施の形態では、4本の支持脚を胴体部110に取付けていたが、支持脚の本数が多いほど、部品点数が多くなり、移動体100の製造コストが増大するおそれがある。また、支持脚の本数が多いほど、支持多角形の面積が増大し、狭い場所への移動が困難になるおそれがある。この第8の実施の形態の移動体100は、支持脚の本数を2本に削減した点において第1の実施の形態と異なる。
[0143]
 図22は、本技術の第8の実施の形態における移動体100の一構成例を示す側面図である。この第8の実施の形態の移動体100は、胴体部110に支持脚120および140のみが取り付けられている点において第1の実施の形態と異なる。
[0144]
 同図に例示するように、支持脚を2脚とすることにより、4脚の場合と比較して、製造コストが低減し、狭い場所への移動が容易となる。
[0145]
 なお、第8の実施の形態に第6または第7の実施の形態を適用することができる。
[0146]
 このように、本技術の第8の実施の形態では、支持脚を2脚としたため、4脚の場合と比較して製造コストが低減し、狭い場所への移動が容易となる。
[0147]
 なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
[0148]
 また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、CD(Compact Disc)、MD(MiniDisc)、DVD(Digital Versatile Disc)、メモリカード、ブルーレイディスク(Blu-ray(登録商標)Disc)等を用いることができる。
[0149]
 なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
[0150]
 なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚と、
 前記複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化器と、
 前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御部と
を具備する移動体。
(2)前記キャスター角制御部は、前記移動体が車輪走行を行う走行モードに移行した場合には機械インピーダンスと前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性とに基づいて前記キャスターのキャスタートレイルに対する路面から前記付け根までの高さの比率と新たな目標値とを求める
前記(1)記載の移動体。
(3)前記キャスター角制御部は、前記移動体が歩行を行う歩行モードに移行した場合には前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性と前記目標値と路面から前記付け根までの高さと前記キャスターのキャスタートレイルとに基づいて機械インピーダンスを求める
前記(1)または(2)に記載の移動体。
(4)荷台を支持する複数のリフトと、
 前記目標値に基づいて複数のリフトを制御するリフト制御部と
をさらに具備する前記(1)から(3)のいずれかに記載の移動体。
(5)前記胴体部は、前方胴体部と後方胴体部と前記前方胴体部を前記後方胴体部に接続する接続部とを備える
前記(1)から(4)のいずれかに記載の移動体。
(6)前記キャスターは、車輪部と前記路面に垂直な方向に沿って伸縮するダンパーとを備える
前記(1)から(5)のいずれかに記載の移動体。
(7)前記複数の支持脚のそれぞれは、前記付け根に設けられた第1関節と第2関節と前記先端に設けられた第3関節とを備え、
 前記第1関節は、2軸性の関節である
前記(1)から(6)記載の移動体。
(8)前記複数の支持脚は、一対の前方支持脚と一対の後方支持脚とからなる
前記(1)から(7)のいずれかに記載の移動体。
(9)前記一対の前方支持脚のそれぞれの前記付け根の取付け角は、前記一対の後方支持脚と異なる
前記(8)記載の移動体。
(10)前記複数の支持脚の個数は、2つである
前記(1)から(7)のいずれかに記載の移動体。
(11)それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化手順と、
 前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御手順と
を具備する移動体の制御方法。

符号の説明

[0151]
 100 移動体
 110 胴体部
 111 前方胴体部
 112 後方胴体部
 120、130、140、150 支持脚
 121、126 第1関節
 122、124、312 リンク
 123 第2関節
 125 第3関節
 161~164 キャスター
 165 ダンパー
 166 車輪部
 171 センサー群
 172 アクチュエータ群
 180 制御部
 181 スタビライザ
 182 路面状況解析部
 183 リフト制御部
 191、192、194、195 リフト
 193 荷台
 200 キャスター角制御部
 210 姿勢毎ねじり剛性マップ
 220 ねじり剛性取得部
 230 歩行モード制御部
 231、241 パラメータ算出部
 232、242 機械インピーダンス算出部
 233、243 アクチュエータ制御部
 240 走行モード制御部
 250 選択部
 310 接続部
 311 前方関節
 313 後方関節

請求の範囲

[請求項1]
 それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚と、
 前記複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化器と、
 前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御部と
を具備する移動体。
[請求項2]
 前記キャスター角制御部は、前記移動体が車輪走行を行う走行モードに移行した場合には機械インピーダンスと前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性とに基づいて前記キャスターのキャスタートレイルに対する路面から前記付け根までの高さの比率と新たな目標値とを求める
請求項1記載の移動体。
[請求項3]
 前記キャスター角制御部は、前記移動体が歩行を行う歩行モードに移行した場合には前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性と前記目標値と路面から前記付け根までの高さと前記キャスターのキャスタートレイルとに基づいて機械インピーダンスを求める
請求項1記載の移動体。
[請求項4]
 荷台を支持する複数のリフトと、
 前記目標値に基づいて複数のリフトを制御するリフト制御部と
をさらに具備する請求項1記載の移動体。
[請求項5]
 前記胴体部は、前方胴体部と後方胴体部と前記前方胴体部を前記後方胴体部に接続する接続部とを備える
請求項1記載の移動体。
[請求項6]
 前記キャスターは、車輪部と前記路面に垂直な方向に沿って伸縮するダンパーとを備える
請求項1記載の移動体。
[請求項7]
 前記複数の支持脚のそれぞれは、前記付け根に設けられた第1関節と第2関節と前記先端に設けられた第3関節とを備え、
 前記第1関節は、2軸性の関節である
請求項1記載の移動体。
[請求項8]
 前記複数の支持脚は、一対の前方支持脚と一対の後方支持脚とからなる
請求項1記載の移動体。
[請求項9]
 前記一対の前方支持脚のそれぞれの前記付け根の取付け角は、前記一対の後方支持脚と異なる
請求項8記載の移動体。
[請求項10]
 前記複数の支持脚の個数は、2つである
請求項1記載の移動体。
[請求項11]
 それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化手順と、
 前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御手順と
を具備する移動体の制御方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]