JPS6274774A - 脚車輪形移動ロボツトの制御方法 - Google Patents
脚車輪形移動ロボツトの制御方法Info
- Publication number
- JPS6274774A JPS6274774A JP60215393A JP21539385A JPS6274774A JP S6274774 A JPS6274774 A JP S6274774A JP 60215393 A JP60215393 A JP 60215393A JP 21539385 A JP21539385 A JP 21539385A JP S6274774 A JPS6274774 A JP S6274774A
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- Japan
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- wheels
- wheel
- legs
- leg
- mobile robot
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- Pending
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
し、各脚に拘束力が生ずることなく移動することができ
るよう企図したものである。
るよう企図したものである。
［従来の技術］
原子炉格納容器内点検ロボット、難所点検用小形ロボッ
ト、極限作業ロボットとして、第４図に示すような脚車
輪形移動ロボットが開発されている。この脚車輪形移動
ロボットを説明すると、移動ロボット本体１には、一対
の駆動輪２（図では一方のみ示す）と、一対の前脚３と
、一対の後脚４（図では一方のみ示す）とが備えられて
おり、前脚３の先端には車輪５が、また後脚４の先端に
は車輪６が取り付けられている６また前脚３は、上腿３
ａ、下腿３ｂ並びに股間ｍ３ｃ、［関節３ｄを有す２関
節型の脚であり、各間１！ｉ３ｃ、３ｄには駆動機構と
角度検出器が備えられている。同様に後脚４は、上腿４
ａ、下腿４ｂ並びに股関節４Ｃ９，膝関節４ｄを有す２
関節型であり、各関節４ｃ、 ４ｄには駆動機構と角度
検出器が備えられている０脚先の各車輪５゜６には、ブ
レーキと駆動機構と角度検出器がついもできるが、ブレ
ーキが解放され且つ駆動力がない場合は外力により回転
して従動輪となる。
ト、極限作業ロボットとして、第４図に示すような脚車
輪形移動ロボットが開発されている。この脚車輪形移動
ロボットを説明すると、移動ロボット本体１には、一対
の駆動輪２（図では一方のみ示す）と、一対の前脚３と
、一対の後脚４（図では一方のみ示す）とが備えられて
おり、前脚３の先端には車輪５が、また後脚４の先端に
は車輪６が取り付けられている６また前脚３は、上腿３
ａ、下腿３ｂ並びに股間ｍ３ｃ、［関節３ｄを有す２関
節型の脚であり、各間１！ｉ３ｃ、３ｄには駆動機構と
角度検出器が備えられている。同様に後脚４は、上腿４
ａ、下腿４ｂ並びに股関節４Ｃ９，膝関節４ｄを有す２
関節型であり、各関節４ｃ、 ４ｄには駆動機構と角度
検出器が備えられている０脚先の各車輪５゜６には、ブ
レーキと駆動機構と角度検出器がついもできるが、ブレ
ーキが解放され且つ駆動力がない場合は外力により回転
して従動輪となる。
車輪５の回転機構の側を第５図に示す、同図に示すよう
にモータ７の回転力は、減速機７及び歯車列９を介して
車輪５に伝わり、車輪５が回輪する。車輪５の回転角な
いし回転数はロータリーエンコーダＩＣで検出される。
にモータ７の回転力は、減速機７及び歯車列９を介して
車輪５に伝わり、車輪５が回輪する。車輪５の回転角な
いし回転数はロータリーエンコーダＩＣで検出される。
また車輪５はブレーキ１１により拘束される。車輪６の
回転機構も同様な構成となっている。
回転機構も同様な構成となっている。
かかる構成の脚車輪形移動ロボットは、平面上では車輪
５．６を回転駆動して走行し、障害物があるときは脚３
．４と車輪５，８を併用して障害物を乗り越える。
５．６を回転駆動して走行し、障害物があるときは脚３
．４と車輪５，８を併用して障害物を乗り越える。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで脚車輪形移動ロボットにおいて、車輪５．６を
地面に接した状態で移動ロボット本体１を浮かして、こ
の移動ロボット本体ｌを垂直方向や水平方向に移動させ
ると、従来の制御方法では、脚間に拘束力が生じ、スム
ーズなＳ動ができないという問題があった。ここで従来
の制御方法の問題を場合に分けて説明する。
地面に接した状態で移動ロボット本体１を浮かして、こ
の移動ロボット本体ｌを垂直方向や水平方向に移動させ
ると、従来の制御方法では、脚間に拘束力が生じ、スム
ーズなＳ動ができないという問題があった。ここで従来
の制御方法の問題を場合に分けて説明する。
第６図は従来の方法による４脚を持つ脚車輪形移動ロボ
ットの鉛直移動動作の例である。第６図（ａ）から第６
図（ｂ）の状態まで移動ロボット本体１が垂直方向に上
昇移動するにつれて、脚３．４と車輪５．６のなす角は
θｆ１からθｆ２．θ１、からθ、２に変化する０脚先
の車輪（補助輪）５，６の半径をＲｆ、Ｒｒとすると、
第６図（ａ）から第６図（ｂ）までの移動に伴って、車
輪５は文ｆ、車輪６は行移動する。 Ｉｆ 、 ｕ、は
下記の式で表わされる。
ットの鉛直移動動作の例である。第６図（ａ）から第６
図（ｂ）の状態まで移動ロボット本体１が垂直方向に上
昇移動するにつれて、脚３．４と車輪５．６のなす角は
θｆ１からθｆ２．θ１、からθ、２に変化する０脚先
の車輪（補助輪）５，６の半径をＲｆ、Ｒｒとすると、
第６図（ａ）から第６図（ｂ）までの移動に伴って、車
輪５は文ｆ、車輪６は行移動する。 Ｉｆ 、 ｕ、は
下記の式で表わされる。
幻＝Ｒｆ（θｆ１−θｆ２）
魁＝Ｒ，（θ、１−θ、２）
一般には
Δ文；文ｆ−魁≠０
であるので１位置制御を行えば６文だけ車輪５，６の車
軸間距離を縮める方向に移動する力が働く。
軸間距離を縮める方向に移動する力が働く。
地面 １００と車輪５，６との摩擦が小さければ車輪５
゜６はすベリ、大きい場合は脚３．４の関節に拘束力と
して働いて、移動効率を著しく低下させ、さらにこれら
を破損する場合もある。
゜６はすベリ、大きい場合は脚３．４の関節に拘束力と
して働いて、移動効率を著しく低下させ、さらにこれら
を破損する場合もある。
第７図は同様の方法での水平移動動作の例である。この
例でｔす車輪間距敲助と関節間距離幻が等しくない場合
はｉｆ≠斜であり、６文はＯとならず、第６図の例と同
様の現象が生ずる。また、文１＝幻で６文が０であって
も、前後の車輪は同方向に１ｆ＝ｌ、だけ回転して移動
するため、ロボット本体も移動する。
例でｔす車輪間距敲助と関節間距離幻が等しくない場合
はｉｆ≠斜であり、６文はＯとならず、第６図の例と同
様の現象が生ずる。また、文１＝幻で６文が０であって
も、前後の車輪は同方向に１ｆ＝ｌ、だけ回転して移動
するため、ロボット本体も移動する。
本発明は、上記従来技術に鑑み、脚間に拘束力が生ずる
ことなく移動ロボット本体を移動させることのできる脚
車軸形移動ロボットの制御方法を提供することを目的と
する。
ことなく移動ロボット本体を移動させることのできる脚
車軸形移動ロボットの制御方法を提供することを目的と
する。
［問題点を解決するための手段］
上記の目的を達成する本発明は、本体の移動で生ずる車
輪の回転角を 脚の関節角度より計算し、それを補正す
るように脚先の車輪を積極的に回転させて拘束を防ぐこ
とを特徴とする。
輪の回転角を 脚の関節角度より計算し、それを補正す
るように脚先の車輪を積極的に回転させて拘束を防ぐこ
とを特徴とする。
［実施例］
第１図に本発明による拘束を防止する移動方法の一例と
して１脚３の位置制御の例を示す、なお脚４にも同様な
制御を行う、９ＩＪ先の車輪５の中心位置を、移動ロボ
ット本体１の股関節３Ｃを原点とし、水平、垂直方向に
ｘ、ｙ軸をとった座標（ロボット座標系）で表わす、す
るとＡ位置での膝関＠３ｄ、股間節３Ｃの角度φ１．θ
ｌは次の式で計算される。ここで文１ｍは上１ｂ１３ａ
ｌ下１１ｉ３ｂの関節間の長さである。（第２図参照） この時に床面１００と下腿３ｂのなす角δ１は、次のよ
うになる。
して１脚３の位置制御の例を示す、なお脚４にも同様な
制御を行う、９ＩＪ先の車輪５の中心位置を、移動ロボ
ット本体１の股関節３Ｃを原点とし、水平、垂直方向に
ｘ、ｙ軸をとった座標（ロボット座標系）で表わす、す
るとＡ位置での膝関＠３ｄ、股間節３Ｃの角度φ１．θ
ｌは次の式で計算される。ここで文１ｍは上１ｂ１３ａ
ｌ下１１ｉ３ｂの関節間の長さである。（第２図参照） この時に床面１００と下腿３ｂのなす角δ１は、次のよ
うになる。
δ１８φ１−０１
同様にして、Ｂ位置での０２．φ２．δ２が求められる
。車輪５が回転しても拘束を生じないのは、床面１００
と脚のなす角度δがすべての脚で全く同様に変化する場
合に限られる。さらに、この条件が成り立っている場合
でも、δの変化に伴い脚の接地位置が変化し、全体がわ
ずかに移動し、てしまら−−に巻回Ｌ７１−スナ社でｌ
÷ご台久ナベでル肪市＋ることができる。
。車輪５が回転しても拘束を生じないのは、床面１００
と脚のなす角度δがすべての脚で全く同様に変化する場
合に限られる。さらに、この条件が成り立っている場合
でも、δの変化に伴い脚の接地位置が変化し、全体がわ
ずかに移動し、てしまら−−に巻回Ｌ７１−スナ社でｌ
÷ご台久ナベでル肪市＋ることができる。
第１図でＡからＢに移動する場合について述べる。前に
述べた式によりθ１．φ１．δｌが求まり、その位置で
の車輪５の脚３に対する回転角γ１をＯとする。Ｂへの
移動途中での各色θｉ、φ；、δｉも同様に求められる
。ここで車輪５のころがりを補正するには、γｉを一例
の位置から次式の値だけ回転させればよい。
述べた式によりθ１．φ１．δｌが求まり、その位置で
の車輪５の脚３に対する回転角γ１をＯとする。Ｂへの
移動途中での各色θｉ、φ；、δｉも同様に求められる
。ここで車輪５のころがりを補正するには、γｉを一例
の位置から次式の値だけ回転させればよい。
γ１＝δ１−６１＝（θｉ−φ１）−（θ１−φｌ）移
動中すべての脚について連続的に上式に従って車輪５を
回転させれば、脚先は車輪５の中心にヒンジがあってそ
れを中心に移動するのと同様の動きになり、拘束も生ぜ
ず車輪５のころがりで生ずる回転による移動も防止でき
る。
動中すべての脚について連続的に上式に従って車輪５を
回転させれば、脚先は車輪５の中心にヒンジがあってそ
れを中心に移動するのと同様の動きになり、拘束も生ぜ
ず車輪５のころがりで生ずる回転による移動も防止でき
る。
第３図にこれら制御系のブロック線図を示す。
［発明の効果］
脚車輪形移動ロボットにおいて、脚による移動に伴い脚
と地面のなす角が変化するために生ずる脚間の拘束とそ
れに伴う移動を本発明により防止できる。これにより移
動効率と移動精度向上が期待できる。
と地面のなす角が変化するために生ずる脚間の拘束とそ
れに伴う移動を本発明により防止できる。これにより移
動効率と移動精度向上が期待できる。
第１図は本発明の制御方法を説明するための説明図、第
２図は関節角算出の説明図、第３図は制御ブロックを示
すブロック図、第４図は脚車輪形移動ロポー、トを示す
斜視図、第５図は車輪機構の一例を示す構成図、第６図
（ａ）（ｂ）は垂直移動動作を示す説明図、第７ｒｇＪ
（ａ）（ｂ）は水平移動動作を示す説明図である。 図 面 中 ■は移動ロボット本体、 ３．４は脚、。 ３ｃ、 ４ｃは股関節、 ３ｄ、 ４ｄは膝関節、 ５．６は車輪、 １００は地面である。 第１ 図 第２図 す 第４図 第５図 第６図 （ａ） （ｂ） ！ ５ｅ：１ 第７図 （ａ） （ｂノ
２図は関節角算出の説明図、第３図は制御ブロックを示
すブロック図、第４図は脚車輪形移動ロポー、トを示す
斜視図、第５図は車輪機構の一例を示す構成図、第６図
（ａ）（ｂ）は垂直移動動作を示す説明図、第７ｒｇＪ
（ａ）（ｂ）は水平移動動作を示す説明図である。 図 面 中 ■は移動ロボット本体、 ３．４は脚、。 ３ｃ、 ４ｃは股関節、 ３ｄ、 ４ｄは膝関節、 ５．６は車輪、 １００は地面である。 第１ 図 第２図 す 第４図 第５図 第６図 （ａ） （ｂ） ！ ５ｅ：１ 第７図 （ａ） （ｂノ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 駆動機構及び角度検出器を備えた複数の関節を有すると
ともに、駆動機構及び角度検出器を備えた車輪を脚先に
有する脚が、三本以上移動ロボット本体に設けられてい
る脚車輪形移動ロボットの制御方法であって、 脚先の車輪を走行面に接触させた状態で関節を回動させ
ることにより移動ロボット本体を走行面から浮かせて移
動させる際に、移動ロボット本体の移動により生ずる車
輪の回転角を関節の回転角より演算し、車輪のころがり
による拘束をなくす方向に、演算して求めた回転角だけ
車輪を回転させることを特徴とする脚車輪形ロボットの
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60215393A JPS6274774A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 脚車輪形移動ロボツトの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60215393A JPS6274774A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 脚車輪形移動ロボツトの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6274774A true JPS6274774A (ja) | 1987-04-06 |
Family
ID=16671570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60215393A Pending JPS6274774A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | 脚車輪形移動ロボツトの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6274774A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102033545A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-04-27 | 北京理工大学 | 一种轮腿式机器人的驱动牵引特性控制方法 |
| WO2018154424A1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | Induna Robotics (Pty) Ltd | Robotic limb arrangement and associated robot |
| US10421326B2 (en) * | 2017-11-30 | 2019-09-24 | Facebook, Inc. | Driven platform with tilting suspension |
| US10678242B2 (en) | 2017-11-30 | 2020-06-09 | Facebook, Inc. | Differential drive robotic platform and assembly |
| US10710404B2 (en) | 2017-11-30 | 2020-07-14 | Facebook, Inc. | Driven caster wheel and assembly |
| CN115480482A (zh) * | 2021-05-31 | 2022-12-16 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 轮腿式机器人的运动规划方法、装置、设备及存储介质 |
-
1985
- 1985-09-28 JP JP60215393A patent/JPS6274774A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102033545A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-04-27 | 北京理工大学 | 一种轮腿式机器人的驱动牵引特性控制方法 |
| WO2018154424A1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | Induna Robotics (Pty) Ltd | Robotic limb arrangement and associated robot |
| US10421326B2 (en) * | 2017-11-30 | 2019-09-24 | Facebook, Inc. | Driven platform with tilting suspension |
| US10678242B2 (en) | 2017-11-30 | 2020-06-09 | Facebook, Inc. | Differential drive robotic platform and assembly |
| US10710404B2 (en) | 2017-11-30 | 2020-07-14 | Facebook, Inc. | Driven caster wheel and assembly |
| US10890913B1 (en) | 2017-11-30 | 2021-01-12 | Facebook, Inc. | Differential drive robotic platform and assembly |
| CN115480482A (zh) * | 2021-05-31 | 2022-12-16 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 轮腿式机器人的运动规划方法、装置、设备及存储介质 |
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