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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022110261
(43)【公開日】2022-07-29
(54)【発明の名称】移動装置、および移動装置制御方法
(51)【国際特許分類】
B25J 13/00 20060101AFI20220722BHJP
G05D 1/02 20200101ALI20220722BHJP
B25J 5/00 20060101ALI20220722BHJP
【ＦＩ】
B25J13/00 Z
G05D1/02 Z
B25J5/00 C
B25J5/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021005545
(22)【出願日】2021-01-18
(71)【出願人】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100093241
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 正昭
(74)【代理人】
【識別番号】100101801
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 英治
(74)【代理人】
【識別番号】100086531
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 俊夫
(74)【代理人】
【識別番号】100095496
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 榮二
(74)【代理人】
【識別番号】110000763
【氏名又は名称】特許業務法人大同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高杉 憲明
(72)【発明者】
【氏名】木下 将也
【テーマコード（参考）】
3C707
5H301
【Ｆターム（参考）】
3C707CS08
3C707HS27
3C707KS10
3C707KS15
3C707KS16
3C707KS35
3C707KT01
3C707KT02
3C707KV01
3C707KX10
3C707LS15
3C707LV12
3C707WA14
3C707WA15
3C707WA16
3C707WA22
3C707WK04
3C707WL04
3C707WL11
3C707WL14
5H301AA02
5H301BB14
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301GG09
5H301GG12
(57)【要約】
【課題】階段等の走行面であっても脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させることを可能とする。
【解決手段】脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させるための脚の軌道情報を生成する。
【選択図】図９
【解決手段】脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させるための脚の軌道情報を生成する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットを駆動する制御情報を生成するデータ処理部を有し、
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置。
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置。
【請求項2】
前記脚車輪ロボットは、
脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する構成であり、
前記データ処理部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が接地期に走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出する請求項１に記載の移動装置。
脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する構成であり、
前記データ処理部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が接地期に走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出する請求項１に記載の移動装置。
【請求項3】
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度に従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する請求項１に記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度に従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する請求項１に記載の移動装置。
【請求項4】
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットを予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する請求項１に記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットを予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する請求項１に記載の移動装置。
【請求項5】
前記歩容パラメータは、
前記脚車輪ロボットの各脚について、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を規定したパラメータである請求項４に記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットの各脚について、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を規定したパラメータである請求項４に記載の移動装置。
【請求項6】
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度と、予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の目標移動範囲を算出する目標歩容生成部と、
前記目標移動範囲を修正する移動可能範囲決定部を有し、
前記移動可能範囲決定部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定し、
前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でない場合、
前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能な移動範囲に修正する請求項１に記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度と、予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の目標移動範囲を算出する目標歩容生成部と、
前記目標移動範囲を修正する移動可能範囲決定部を有し、
前記移動可能範囲決定部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定し、
前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でない場合、
前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能な移動範囲に修正する請求項１に記載の移動装置。
【請求項7】
前記移動可能範囲決定部は、
前記目標移動範囲が、高さの異なる複数の階段面を含む走行面である場合、前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でないと判定し、
前記目標移動範囲を、１つの階段面内の移動範囲に修正する請求項６に記載の移動装置。
前記目標移動範囲が、高さの異なる複数の階段面を含む走行面である場合、前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でないと判定し、
前記目標移動範囲を、１つの階段面内の移動範囲に修正する請求項６に記載の移動装置。
【請求項8】
前記移動可能範囲決定部は、
複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面に属している場合、前記複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの移動範囲に修正する請求項６に記載の移動装置。
複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面に属している場合、前記複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの移動範囲に修正する請求項６に記載の移動装置。
【請求項9】
前記移動可能範囲決定部は、
前記脚車輪ロボットの内部状態を検出する状態センサの検出情報に基づくロボット状態と、
前記脚車輪ロボットの外部の環境情報を検出する環境センサの検出情報に基づく外部環境情報を入力し、
入力情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定する請求項６に記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットの内部状態を検出する状態センサの検出情報に基づくロボット状態と、
前記脚車輪ロボットの外部の環境情報を検出する環境センサの検出情報に基づく外部環境情報を入力し、
入力情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定する請求項６に記載の移動装置。
【請求項10】
前記データ処理部は、
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの各脚対応の移動範囲に基づいて、前記脚車輪ロボットの各脚対応の軌道を生成する軌道生成部を有する請求項６に記載の移動装置。
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの各脚対応の移動範囲に基づいて、前記脚車輪ロボットの各脚対応の軌道を生成する軌道生成部を有する請求項６に記載の移動装置。
【請求項11】
前記軌道生成部は、
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの移動範囲を参照して、各脚先端の車輪が前記移動範囲に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された目標速度に従って移動が可能となる各脚の軌道を生成する請求項１０に記載の移動装置。
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの移動範囲を参照して、各脚先端の車輪が前記移動範囲に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された目標速度に従って移動が可能となる各脚の軌道を生成する請求項１０に記載の移動装置。
【請求項12】
前記軌道生成部は、
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理を実行する請求項１１に記載の移動装置。
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理を実行する請求項１１に記載の移動装置。
【請求項13】
前記軌道生成部は、
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）を用いて軌道の最適化処理を実行する請求項１２に記載の移動装置。
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）を用いて軌道の最適化処理を実行する請求項１２に記載の移動装置。
【請求項14】
前記データ処理部は、
前記軌道生成部が生成した各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させる各脚対応の駆動情報を生成して各脚を駆動する駆動部を有する請求項１０に記載の移動装置。
前記軌道生成部が生成した各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させる各脚対応の駆動情報を生成して各脚を駆動する駆動部を有する請求項１０に記載の移動装置。
【請求項15】
脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットの移動制御を実行する移動装置制御方法であり、
前記移動装置のデータ処理部が、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置制御方法。
前記移動装置のデータ処理部が、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、移動装置、および移動装置制御方法に関する。具体的には脚先に車輪が装着され、車輪の回転駆動と脚を前後に移動させる脚駆動の双方を行って移動する脚車輪ロボット等の移動装置、および移動装置制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
脚を前後に移動させて移動する歩行型の脚走行と、車輪を回転させて移動する車輪走行の２の異なるタイプの走行処理を可能としたロボットとして、脚先に車輪を装着した脚車輪ロボットがある。
【0003】
脚車輪ロボットは、エネルギー高効率化と、不整地踏破性能を兼ね備えた移動体である。
脚車輪ロボットは、走行面の凹凸が少ない整地部分は車輪で移動し、階段や段差の多い走行面などは脚と車輪を協調動作させて移動することが可能であり、様々な走行路を移動することができる。
脚車輪ロボットは、走行面の凹凸が少ない整地部分は車輪で移動し、階段や段差の多い走行面などは脚と車輪を協調動作させて移動することが可能であり、様々な走行路を移動することができる。
【0004】
しかし、車輪を回転させながら同時に脚を移動させる動作、すなわち車輪移動と脚移動を並列に行うとロボットのバランスが維持できなくなる可能性が高まる。
例えば階段を昇る場合、車輪や胴体を停止させることなく、階段の段差を踏み越える動作を行うことが理想的である。しかし、この場合、ロボットのいずれかの脚で車輪走行を継続しながら、その他のいずれかの脚を接地面から離して上げるという動作が必要であり、ロボットのバランスを維持して足を上げるタイミングを決めなければならず、高度な制御が必要となる。
例えば階段を昇る場合、車輪や胴体を停止させることなく、階段の段差を踏み越える動作を行うことが理想的である。しかし、この場合、ロボットのいずれかの脚で車輪走行を継続しながら、その他のいずれかの脚を接地面から離して上げるという動作が必要であり、ロボットのバランスを維持して足を上げるタイミングを決めなければならず、高度な制御が必要となる。
【0005】
例えば、前後に３本ずつの脚車輪を持つ６脚車輪ロボットが階段を昇る場合、ロボットの静的安定性を維持するためには、少なくとも３脚以上を接地させて移動する必要がある。
【0006】
しかし、例えば、ロボットの走行中にロボットの６本の脚全てが同時に階段の壁に近づいてしまう場合も想定される。このような場合、ロボットは、一旦、停止して３輪ずつ交互に脚を上げざるを得ない。
ロボットが停止処理をすると、結果として、ロボットの移動速度が低下してしまう。
ロボットが停止処理をすると、結果として、ロボットの移動速度が低下してしまう。
【0007】
脚車輪ロボットの階段踏破に関する従来技術として、例えば、特許文献１（特開２００７－１３０７０１号公報）や、特許文献２（特開平１０－２３６３５０号公報）がある。
【0008】
特許文献１（特開２００７－１３０７０１号公報）は、階段の壁からある決められたマージンの位置を測距センサによって測定し、その位置まで車輪移動を行い、所定の位置まで着いたら脚移動を行う構成を開示している。
動作の順番としては両脚支持期と遊脚移動を伴う単脚支持期と車輪移動の３パターンを繰り返して階段踏破を行う。
動作の順番としては両脚支持期と遊脚移動を伴う単脚支持期と車輪移動の３パターンを繰り返して階段踏破を行う。
【0009】
しかし、この特許文献１に記載の構成は、車輪を停止してから脚移動を行うことが前提であり、動作が低速になるという問題点がある。
例えば、片方の脚先車輪が次の段差を踏むまではもう片方の脚先車輪は停止せざるを得ない。また、この特許文献１に記載の構成は、単脚支持の場合、車輪移動を行わない構成であり、この構成も低速動作の原因となっている。
さらに、車輪が壁に到達するたびに毎回停止する構成であり、加減速を繰り返し行うことになり、スムーズな移動ができないという問題点もある。
例えば、片方の脚先車輪が次の段差を踏むまではもう片方の脚先車輪は停止せざるを得ない。また、この特許文献１に記載の構成は、単脚支持の場合、車輪移動を行わない構成であり、この構成も低速動作の原因となっている。
さらに、車輪が壁に到達するたびに毎回停止する構成であり、加減速を繰り返し行うことになり、スムーズな移動ができないという問題点もある。
【0010】
また、特許文献２（特開平１０－２３６３５０号公報）は、垂直方向に伸縮可能な脚と走行車輪による階段踏破方法を開示している。水平方向の車輪移動と垂直方向の脚伸縮動作を繰り返すことで階段昇降を可能としている。
【0011】
しかし、この特許文献２に記載のロボットは脚間距離を調節できないロボットであり、段差を乗り越えるための脚の上下運動の前に一旦停止をすることが必要となる。
そのため、脚移動しながら車輪移動はできず、低速な動作しかできない。
そのため、脚移動しながら車輪移動はできず、低速な動作しかできない。
【0012】
上記の特許文献１，２に示される従来技術は、いずれもロボットが階段を踏み越えるために車輪を一旦停止する動作を必要としている。
このため、結果としてロボットの移動速度が低下してしまうという問題が発生する。
このため、結果としてロボットの移動速度が低下してしまうという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開２００７－１３０７０１号公報
【特許文献2】特開平１０－２３６３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本開示は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、車輪駆動と脚駆動を行う脚車輪ロボットの移動を高速にかつスムーズに行うことを可能とする移動装置、および移動装置制御方法を提供することを目的とする。
【0015】
例えば、本開示の一実施例においては、未来にロボットが移動する位置を予測し、その移動範囲の環境情報から安全に移動可能な時間空間的な範囲を予測し、その範囲を守って滑らかに移動することで、階段と干渉せずかつ高速に移動する動作方法を実現する。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本開示の第１の側面は、
脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットを駆動する制御情報を生成するデータ処理部を有し、
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置にある。
脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットを駆動する制御情報を生成するデータ処理部を有し、
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置にある。
【0017】
さらに、本開示の第２の側面は、
脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットの移動制御を実行する移動装置制御方法であり、
前記移動装置のデータ処理部が、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置制御方法にある。
脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットの移動制御を実行する移動装置制御方法であり、
前記移動装置のデータ処理部が、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置制御方法にある。
【0018】
本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本開示の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【0019】
本開示の一実施例の構成によれば、階段等の走行面であっても脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させることを可能とする構成が実現される。
具体的には、例えば、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させるための脚の軌道情報を生成する。
本構成により、階段等の走行面であっても脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させることを可能とする構成が実現される。
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、また付加的な効果があってもよい。
具体的には、例えば、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させるための脚の軌道情報を生成する。
本構成により、階段等の走行面であっても脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させることを可能とする構成が実現される。
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、また付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本開示の移動装置の一例である６脚型の脚車輪ロボットの構成例について説明する図である。
【図2】本開示の移動装置の一例である６脚型の脚車輪ロボットの構成例について説明する図である。
【図3】本開示の移動装置の一例である４脚型の脚車輪ロボットの構成例について説明する図である。
【図4】本開示の移動装置の一例である４脚型の脚車輪ロボットの構成例について説明する図である。
【図5】本開示の移動装置の一例である６脚型の脚車輪ロボットの走行例について説明する図である。
【図6】本開示の移動装置の構成と処理について説明する図である。
【図7】歩容パラメータの一例について説明する図である。
【図8】歩容パラメータに従ったロボットの走行処理例について説明する図である。
【図9】脚車輪ロボットが階段を走行する例について説明する図である。
【図10】脚の接地期間に接地走行する目標移動範囲について説明する図である。
【図11】脚の接地期間に接地走行する目標移動範囲について説明する図である。
【図12】移動可能範囲決定部の実行する処理の具体例について説明する図である。
【図13】走行面が階段である場合に目標移動範囲通りの走行ができない理由について説明する図である。
【図14】移動可能範囲決定部が実行する修正移動範囲の生成処理の具体例について説明する図である。
【図16】複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの接地期間対応の修正移動範囲として設定する処理例について説明する図である。
【図17】移動可能範囲決定部による目標移動範囲の修正前後の移動範囲設定の差異について説明する図である。
【図18】軌道生成部が実行する脚軌道生成処理の具体例について説明する図である。
【図19】軌道生成部が実行する脚軌道生成処理の具体例について説明する図である。
【図20】軌道生成部が実行する脚軌道生成処理の具体例について説明する図である。
【図21】脚車輪ロボットがらせん状の階段を昇る場合の処理例について説明する図である。
【図22】らせん階段を６脚型の脚車輪ロボット１が昇って走行する場合に、目標歩容生成部が生成する目標歩容データの例について説明する図である。
【図23】各脚の接地期における目標移動範囲を実際の走行面を考慮して修正して生成した修正移動範囲のデータ例を示す図である。
【図24】本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。
【図25】本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。
【図26】本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。
【図27】本開示の移動装置のハードウェア構成例について説明する図である。
【図28】本開示の移動装置とサーバからなるシステム構成例について説明する図である。
【図29】本開示の移動装置とサーバからなるシステム構成におけるサーバのハードウェア構成例について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照しながら本開示の移動装置、および移動装置制御方法の詳細について説明する。なお、説明は以下の項目に従って行なう。
１．本開示の移動装置の概要について
２．本開示の移動装置の構成例と実行する処理について
３．目標歩容生成部と、移動可能範囲決定部と、軌道生成部の実行する処理の詳細について
４．その他の実施例について
５．本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて
６．本開示の移動装置のハードウェア構成例について
７．本開示の構成のまとめ
１．本開示の移動装置の概要について
２．本開示の移動装置の構成例と実行する処理について
３．目標歩容生成部と、移動可能範囲決定部と、軌道生成部の実行する処理の詳細について
４．その他の実施例について
５．本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて
６．本開示の移動装置のハードウェア構成例について
７．本開示の構成のまとめ
【0022】
［１．本開示の移動装置の概要について］
まず、図１以下を参照して本開示の移動装置の概要について説明する。
図１は本開示の移動装置の一例である脚車輪ロボット１００ａを示す図である。
図１に示す脚車輪ロボット１００ａは前方に３本の脚１０１、後方に３本の脚１０１を有する６脚型の脚車輪ロボットの構成例である。
まず、図１以下を参照して本開示の移動装置の概要について説明する。
図１は本開示の移動装置の一例である脚車輪ロボット１００ａを示す図である。
図１に示す脚車輪ロボット１００ａは前方に３本の脚１０１、後方に３本の脚１０１を有する６脚型の脚車輪ロボットの構成例である。
【0023】
各脚１０１の先端には車輪１０２が装着されている。車輪１０２を回転させることで車輪走行が可能であり、また、脚１０１を持ち上げて前後に動かすことで脚移動、すなわち歩行走行を行なうことが可能である。
【0024】
図１に示すように、脚車輪ロボット１００ａは、体幹部（胴体）１１０とセンサ（カメラ）１２０を有している。体幹部１１０はロボットの胴体である。
【0025】
体幹部１１０には、ロボットを制御するための制御装置（情報処理装置）が搭載されている。さらに、例えば慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）が搭載されており、制御装置はＩＭＵの計測データを利用してロボットの自己位置の算出等を行い、算出結果に基づいてロボットの駆動制御を行う。
【0026】
センサ１２０は、例えばロボットの進行方向の環境認識を行うための３次元センサ等のセンサであり、例えば画像を撮影するカメラによって構成される。
【0027】
なお、センサ１２０としては、例えば、ステレオカメラ、全方位カメラ、赤外カメラ、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサなどのいずれか、またはこれらの組み合わせ構成が利用可能である。
なお、ＬｉＤＡＲ、ＴＯＦセンサは、いずれもオブジェクト距離を計測可能なセンサである。
なお、ＬｉＤＡＲ、ＴＯＦセンサは、いずれもオブジェクト距離を計測可能なセンサである。
【0028】
【0029】
各図に示すように、６本の脚１０１の先端には車輪１０２が装着されている。
さらに６本の脚１０１の上端には回動関節１０３、中間部には直動関節１０４が設けられている。
さらに６本の脚１０１の上端には回動関節１０３、中間部には直動関節１０４が設けられている。
【0030】
脚上端の回動関節１０３は、各々の脚１０１を前後方向に回動させ、さらに水平左右方向にも回動させることを可能とした関節部である。
各々の脚１０１を前後方向に回動させることで、ロボットの脚による移動、すなわち歩行走行が可能となる。
また、各々の脚１０１を水平左右方向に回動させることで、ロボットの進行方向を制御することが可能となる。
各々の脚１０１を前後方向に回動させることで、ロボットの脚による移動、すなわち歩行走行が可能となる。
また、各々の脚１０１を水平左右方向に回動させることで、ロボットの進行方向を制御することが可能となる。
【0031】
一方、脚中間部の直動関節は、各々の脚１０１の長さを制御可能として関節であり、脚長さ方向に伸縮させることを可能とした関節部である。
これら関節部の制御は、ロボット内部の制御部において実行される。
これら関節部の制御は、ロボット内部の制御部において実行される。
【0032】
先に図１を参照して説明したように、体幹部１１０には、ロボットを制御するための制御装置（情報処理装置）が搭載されている。制御装置は、関節部１０３，１０４各々に搭載された位置センサやエンコーダの検出信号を入力し、入力信号の解析により、各脚の位置（３次元位置）や動きを解析し、解析結果に基づいて各脚の関節部を駆動制御する。
【0033】
なお、各関節部や脚先にトルクセンサや力センサを装着し、制御装置（情報処理装置）に検出情報を入力し、制御装置（情報処理装置）において各脚の関節部の駆動制御に利用する構成としてもよい。
【0034】
なお、以下の実施例では、ロボットの体幹部１１０内にロボットを制御、駆動するための制御装置（情報処理装置）を備え、ロボット単独でロボットの駆動制御を行う構成例について説明するが、本開示の処理は、このような構成に限らず、例えばロボットと通信可能なサーバ等の外部装置がロボットの制御を行う構成にも適用可能である。
【0035】
図１、図２を参照して説明した脚車輪ロボット１００ａは６脚タイプの脚車輪ロボットであるが、脚の数は様々な設定が可能である。
例えば図３には、４脚型の脚車輪ロボット１００ｂを示している。
図３に示す脚車輪ロボット１００ｂは前方に２本の脚１０１、後方に２本の脚１０１を有する４脚型の脚車輪ロボットの構成例である。
例えば図３には、４脚型の脚車輪ロボット１００ｂを示している。
図３に示す脚車輪ロボット１００ｂは前方に２本の脚１０１、後方に２本の脚１０１を有する４脚型の脚車輪ロボットの構成例である。
【0036】
各脚１０１の先端には車輪１０２が装着されている。車輪１０２を回転させることで車輪走行が可能であり、また、脚１０１を持ち上げて前後に動かすことで脚移動、すなわち歩行走行を行なうことが可能である。
【0037】
【0038】
【0039】
各図に示すように、４本の脚１０１の先端には車輪１０２が装着されている。
さらに４本の脚１０１の上端には回動関節１０３、中間部には直動関節１０４が設けられている。
さらに４本の脚１０１の上端には回動関節１０３、中間部には直動関節１０４が設けられている。
【0040】
脚上端の回動関節１０３は、各々の脚１０１を前後方向に回動させ、さらに水平左右方向にも回動させることを可能とした関節部である。
各々の脚１０１を前後方向に回動させることで、ロボットの脚による移動、すなわち歩行走行が可能となる。
また、各々の脚１０１を水平左右方向に回動させることで、ロボットの進行方向を制御することが可能となる。
各々の脚１０１を前後方向に回動させることで、ロボットの脚による移動、すなわち歩行走行が可能となる。
また、各々の脚１０１を水平左右方向に回動させることで、ロボットの進行方向を制御することが可能となる。
【0041】
一方、脚中間部の直動関節は、各々の脚１０１の長さを制御可能として関節であり、脚長さ方向に伸縮させることを可能とした関節部である。
これら関節部の制御は、ロボット内部の制御部において実行される。
これら関節部の制御は、ロボット内部の制御部において実行される。
【0042】
図１～図４を参照して、本開示の移動装置の一例である脚車輪ロボット１００の構成例について説明した。
本開示の移動装置は、このように複数の脚に車輪を装着したロボットであり、車輪を回転させることで車輪走行が可能であり、また、脚を持ち上げて前後に動かすことで脚移動、すなわち歩行走行を行なうことが可能な構成である。
本開示の移動装置は、このように複数の脚に車輪を装着したロボットであり、車輪を回転させることで車輪走行が可能であり、また、脚を持ち上げて前後に動かすことで脚移動、すなわち歩行走行を行なうことが可能な構成である。
【0043】
【0044】
一般的に、脚車輪ロボットが階段の昇降を行う場合、階段の段差を昇るタイミング、あるいは降りるタイミングにおいて、一旦、ロボットを停止させるという動作制御が行われる場合が多い。
その理由は、ロボットを停止させずに脚を上げてしまうと、ロボットがバランスを崩し、倒れてしまう可能性があるからである。
その理由は、ロボットを停止させずに脚を上げてしまうと、ロボットがバランスを崩し、倒れてしまう可能性があるからである。
【0045】
転倒の可能性をなくすため、ロボットを停止させ、ロボットの姿勢制御を行い、その後、上げる脚を選択して、その脚を上げた場合のバランスを考慮した姿勢に変更し、その後、脚を上げるといった動作シーケンスが行われるのが一般的である。
しかし、このような動作シーケンスを階段の段差ごとに行うと、ロボットの移動速度が著しく低下してしまう。
しかし、このような動作シーケンスを階段の段差ごとに行うと、ロボットの移動速度が著しく低下してしまう。
【0046】
本開示の移動装置である脚車輪ロボットは、このような移動速度の低下を防止し、できるだけ停止動作を伴うことなく階段の昇降を可能とした構成を持つ。
以下、本開示の脚車輪ロボットの詳細構成と処理について説明する。
以下、本開示の脚車輪ロボットの詳細構成と処理について説明する。
【0047】
［２．本開示の移動装置の構成例と実行する処理について］
次に、本開示の移動装置の構成例と実行する処理について説明する。
次に、本開示の移動装置の構成例と実行する処理について説明する。
【0048】
【0049】
図６に示すように、移動装置２００は、状態センサ２０１、環境センサ２０２、入力部２１１、記憶部２１２、通信部２１３、データ処理部２２０、関節部２３１、車輪部２３２を有する。
データ処理部２２０は、内部状態推定部２２１、外部環境推定部２２２、目標歩容生成部２２３、移動可能範囲決定部２２４、軌道生成部２２５、駆動部２２６を有する。
データ処理部２２０は、内部状態推定部２２１、外部環境推定部２２２、目標歩容生成部２２３、移動可能範囲決定部２２４、軌道生成部２２５、駆動部２２６を有する。
【0050】
状態センサ２０１は、ロボットの内部状態、例えば位置や速度、加速度、傾き、重心位置等の内部状態を観測するためのセンサ、例えば慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）等のセンサや、ロボットの脚の関節部に搭載された位置センサやエンコーダを含む。
状態センサ２０１の取得情報は、データ処理部２２０の内部状態推定部２２１に入力される。
状態センサ２０１の取得情報は、データ処理部２２０の内部状態推定部２２１に入力される。
【0051】
環境センサ２０２は、ロボットの外部環境を解析するための情報を祝するセンサであり、例えば、ステレオカメラ、全方位カメラ、赤外カメラ、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサなどのいずれか、またはこれらの組み合わせ構成である。
なお、ＬｉＤＡＲ、ＴＯＦセンサは、いずれもオブジェクト距離を計測可能なセンサである。
なお、ＬｉＤＡＲ、ＴＯＦセンサは、いずれもオブジェクト距離を計測可能なセンサである。
【0052】
環境センサ２０２の取得情報は、データ処理部２２０の外部状態推定部２２２に入力される。
【0053】
データ処理部２２０には、さらに、移動速度情報２１５が入力される。この移動速度情報２１５は予め規定された予定のロボットの移動速度である。移動速度情報２１５は入力部２１１を介してユーザ（オペレータ）が入力してもよいし、予め記憶部２１２に格納された情報を利用してもよい。あるいは、通信部２１３を介して外部のサーバなどの制御装置から受信して入力する構成としてもよい。
【0054】
次にデータ処理部２２０の構成と処理について説明する。
このデータ処理部２２０は、先に図１等を参照して説明したロボットの体幹部（胴体）１１０内の制御装置（情報処理装置）内に構成される。
なお、前述したように、図６に示すデータ処理部２２０は例えばロボットと通信可能なサーバ等の外部装置に設定する構成としてもよい。
このデータ処理部２２０は、先に図１等を参照して説明したロボットの体幹部（胴体）１１０内の制御装置（情報処理装置）内に構成される。
なお、前述したように、図６に示すデータ処理部２２０は例えばロボットと通信可能なサーバ等の外部装置に設定する構成としてもよい。
【0055】
データ処理部２２０は、内部状態推定部２２１、外部環境推定部２２２、目標歩容生成部２２３、移動可能範囲決定部２２４、軌道生成部２２５、駆動部２２６を有する。
【0056】
内部状態推定部２２１は、状態センサ２０１の検出情報を入力し、ロボットの状態を解析する。
具体的には、ロボットの位置や速度、加速度、傾き、重心位置等の内部状態を解析する。
さらに、ロボットの脚の関節部に搭載された位置センサやエンコーダからの入力情報を解析して、各脚の位置（３次元位置）や動きを解析する。
具体的には、ロボットの位置や速度、加速度、傾き、重心位置等の内部状態を解析する。
さらに、ロボットの脚の関節部に搭載された位置センサやエンコーダからの入力情報を解析して、各脚の位置（３次元位置）や動きを解析する。
【0057】
具体的には、内部状態推定部２２１は、ＩＭＵやエンコーダなどのセンサ情報を取得してロボットの現在の体幹の位置姿勢、足先の位置、またその微分情報（速度、加速度等）を推定する。さらに得られた体幹情報を利用して重心位置や速度を計算する。
なお、内部状態推定部２２１は３次元センサなどの外界センサ情報から体幹の位置姿勢を推定する処理を行ってもよい。
なお、内部状態推定部２２１は３次元センサなどの外界センサ情報から体幹の位置姿勢を推定する処理を行ってもよい。
【0058】
内部状態推定部２２１の解析結果は、移動可能範囲決定部２２４に入力される。
例えば、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報が移動可能範囲決定部２２４に入力される。
例えば、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報が移動可能範囲決定部２２４に入力される。
【0059】
外部環境推定部２２２は、環境センサ２０２の検出情報を入力し、ロボット外部の環境を解析する。
【0060】
外部環境推定部２２２は、カメラやレーダー等の３次元センサによって構成される環境センサ２０３からセンサ検出情報を入力して外部環境を推定する。具体的には、ロボットの走行面や進行方向のオブジェクトの３次元形状を解析する。
【0061】
外部環境推定部２２２は、例えば、カメラやレーダー等の３次元センサによって構成される環境センサ２０３からの入力する時系列データを順次、合成することで、ロボット周囲の広範囲の環境情報（地図情報）を生成する。
【0062】
外部環境推定部２２２は、環境センサ２０３からの入力する時系列データを順次、合成することで、例えばハイトマップ（Ｈｅｉｇｈｔ Ｍａｐ）のような地図を生成する。ハイトマップ（Ｈｅｉｇｈｔ Ｍａｐ）とは、ｘｙ水平面の２次元座標（ｘ，ｙ）の代表座標位置に高さデータ（ｚ）を対応付けて記録した地図データである。
【0063】
なお、ハイトマップは、外部環境推定部２２２が生成する環境情報としての３次元地図の一例であり、外部環境推定部２２２が生成する環境情報としては、ハイトマップに限らず、３次元点群（ＰＣ：Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ）や、ボクセル表現、物体検出を用いたプリミティブ形状群など、様々な表現形式が利用可能である。
外部環境推定部２２２が生成した環境情報、例えば３次元地図データは、移動可能範囲決定部２２４に入力される。
外部環境推定部２２２が生成した環境情報、例えば３次元地図データは、移動可能範囲決定部２２４に入力される。
【0064】
目標歩容生成部２２３は、移動速度情報２１５に基づいて目標歩容データを生成する。
前述したように、移動速度情報２１５は予め規定された予定のロボットの移動速度であり、入力部２１１を介してユーザ（オペレータ）が入力してもよいし、予め記憶部２１２に格納された情報を利用してもよい。あるいは、通信部２１３を介して外部のサーバなどの制御装置から受信して入力してもよい。
前述したように、移動速度情報２１５は予め規定された予定のロボットの移動速度であり、入力部２１１を介してユーザ（オペレータ）が入力してもよいし、予め記憶部２１２に格納された情報を利用してもよい。あるいは、通信部２１３を介して外部のサーバなどの制御装置から受信して入力してもよい。
【0065】
目標歩容生成部２２３は、この移動速度情報２１５と、予め規定された目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を決定する。
【0066】
目標歩容データの生成に用いる目標歩容パラメータの一例を図７に示す。目標歩容パラメータは、目標歩容生成部２２３あるいはデータ処理部２２０内のメモリから取得する。あるいは入力部２１１、記憶部２１２、通信部２１３を介して入力してもよい。
【0067】
図７には、縦軸に各脚、横軸に時間を設定したチャートを示している。このチャートには、ロボットの各脚の接地期と、遊脚期を示している。
接地期は、脚の先端の車輪部が走行面に接地し、車輪の回転による車輪走行が可能となる期間である。
一方、遊脚期は、脚の先端の車輪部が走行面に接地せず、離れた状態であり、車輪の回転による車輪走行が不可能となる期間である。
ＦＬ，ＦＲ，ＦＭ，ＲＬ，ＲＲ，ＲＭはそれぞれ前左足、前右足、前中足、後左足、後右足、後中足を示している。横軸は時間、または時間を正規化した比率を示している。
接地期は、脚の先端の車輪部が走行面に接地し、車輪の回転による車輪走行が可能となる期間である。
一方、遊脚期は、脚の先端の車輪部が走行面に接地せず、離れた状態であり、車輪の回転による車輪走行が不可能となる期間である。
ＦＬ，ＦＲ，ＦＭ，ＲＬ，ＲＲ，ＲＭはそれぞれ前左足、前右足、前中足、後左足、後右足、後中足を示している。横軸は時間、または時間を正規化した比率を示している。
【0068】
接地期と遊脚期の切り替えタイミングでは、例えば各脚の直動関節１０４を制御して脚の長さを変更する処理や、回動関節１０３を回動させる処理等が実行され、これらの制御により、各脚の走行面に対する接地処理や、走行面からの離間処理が行われることになる。
【0069】
なお、遊脚期においては、例えば回動関節１０３を回動させることで、脚を前後に回動させることが可能となる。例えば脚を前方向に回動させて、その後の接地期開始タイミングで直動関節を制御して脚の長さを長くして接地することで歩行による前進が可能となる。
【0070】
図７には、０．１単位時間の１０単位（０．１～１．０）の期間における６脚型の脚車輪ロボットの６脚各々の、接地期と遊脚期を示している。
【0071】
具体的には、以下のように、６脚各々の接地期と遊脚期が設定されている。
時間０．１～０．５の期間は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期であり、
時間０．６～１．０の期間は、
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が遊脚期、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が接地期，
このように６脚型の脚車輪ロボットの６脚各々の接地期と遊脚期を設定したデータである。
時間０．１～０．５の期間は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期であり、
時間０．６～１．０の期間は、
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が遊脚期、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が接地期，
このように６脚型の脚車輪ロボットの６脚各々の接地期と遊脚期を設定したデータである。
【0072】
図７に示すチャートは、３脚ごとに接地期と遊脚期を交互に切り替えて走行するシーケンスを示している。このシーケンスが目標となる脚の動作シーケンスを規定するデータ、すなわち目標歩容パラメータである。
【0073】
なお、図７には、３脚ごとに接地期と遊脚期を交互に切り替える走行シーケンスの時間０．１～１．０の間の１回の切り替え単位のデータのみを示しているが、ロボットが継続走行する場合は、図７に示す３脚ごとの接地期、遊脚期の交互切り替え走行を繰り返して実行することになる。
【0074】
６脚型の脚車輪ロボット１００ａが、図７に示す目標歩容パラメータに従って走行する場合の具体例を図８に示す。
図８には、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが水平な走行面を速度Ｖで等速走行している例を示している。
図８には、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが水平な走行面を速度Ｖで等速走行している例を示している。
【0075】
【0076】
時間ｔ１～ｔ２は、図７に示す時間＝０．１～０．５に相当する時間である。
図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期、
上記設定である。
図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期、
上記設定である。
【0077】
図８に示す時間ｔ１～ｔ２の脚車輪ロボット１００ａは、この歩容パラメータに従った設定であり、ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が走行面に接地していない状態、すなわち遊脚状態に設定されている。
一方、その他のＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚は走行面に接地した状態であり、脚車輪ロボット１００ａは、これらの３本の接地された脚の先端の車輪の回転によって速度Ｖで走行する。
一方、その他のＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚は走行面に接地した状態であり、脚車輪ロボット１００ａは、これらの３本の接地された脚の先端の車輪の回転によって速度Ｖで走行する。
【0078】
次の時間ｔ２～ｔ３は、図７に示す時間＝０．６～１．０に相当する時間である。
図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が接地期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が遊脚期、
上記設定である。
図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が接地期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が遊脚期、
上記設定である。
【0079】
図８に示す時間ｔ２～ｔ３の脚車輪ロボット１００ａは、この歩容パラメータに従った設定であり、ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が走行面に接地していない状態、すなわち遊脚状態に設定されている。
一方、その他のＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚は走行面に接地した状態であり、脚車輪ロボット１００ａは、これらの３本の接地された脚の先端の車輪の回転によって速度Ｖで走行する。
一方、その他のＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚は走行面に接地した状態であり、脚車輪ロボット１００ａは、これらの３本の接地された脚の先端の車輪の回転によって速度Ｖで走行する。
【0080】
次の時間ｔ２～ｔ３は、時間ｔ０～ｔ１と同様、図７に示す時間＝０．１～０．５に相当する時間となる。すなわち、
図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期、
上記設定である。
図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期、
上記設定である。
【0081】
図８に示す時間ｔ３～ｔ４の脚車輪ロボット１００ａは、この歩容パラメータに従った設定であり、ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が走行面に接地していない状態、すなわち遊脚状態に設定されている。
一方、その他のＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚は走行面に接地した状態であり、脚車輪ロボット１００ａは、これらの３本の接地された脚の先端の車輪の回転によって速度Ｖで走行する。
一方、その他のＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚は走行面に接地した状態であり、脚車輪ロボット１００ａは、これらの３本の接地された脚の先端の車輪の回転によって速度Ｖで走行する。
【0082】
次の時間ｔ３～ｔ４は、時間ｔ１～ｔ２と同様、図７に示す時間＝０．５～１．０５に相当する時間となる。
以下、同様の処理が繰り返し実行され、ロボットは、３本の脚の遊脚期と接地期を交互に入れ替えながら、継続して走行することができる。
以下、同様の処理が繰り返し実行され、ロボットは、３本の脚の遊脚期と接地期を交互に入れ替えながら、継続して走行することができる。
【0083】
このように、目標歩容生成部２２３は、予め規定された移動速度情報２１５と、図７に示す予め規定された目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を「目標歩容」、すなわち、目標動作シーケンスとして決定する。
【0084】
目標歩容生成部２２３が決定した「目標歩容」、すなわち、目標動作シーケンス情報は、移動可能範囲決定部２２４に入力される。
【0085】
移動可能範囲決定部２２４は、以下の各情報を入力する。
（ａ）内部状態推定部２２１から、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報、
（ｂ）外部環境推定部２２２が生成した３次元地図データ等の環境情報、
（ｃ）目標歩容生成部２２３が生成した目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を示す目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）、
（ａ）内部状態推定部２２１から、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報、
（ｂ）外部環境推定部２２２が生成した３次元地図データ等の環境情報、
（ｃ）目標歩容生成部２２３が生成した目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を示す目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）、
【0086】
移動可能範囲決定部２２４は、これらの入力情報（ａ）～（ｃ）を利用して、ロボットを目標速度で移動可能となるように入力した「目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）」を修正して、ロボットの各脚の先端の車輪の移動可能範囲を決定する。
この移動可能範囲決定部２２４の実行する処理の詳細については、後段で説明する。
この移動可能範囲決定部２２４の実行する処理の詳細については、後段で説明する。
【0087】
移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲情報は、軌道生成部２２５に入力される。
【0088】
軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道を生成する。
この軌道生成部２２５の実行する処理の詳細についても、後段で説明する。
この軌道生成部２２５の実行する処理の詳細についても、後段で説明する。
【0089】
軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報は、駆動部２２６に入力される。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させる各脚対応の駆動情報を生成して各脚を駆動する。
なお、駆動部２２６が生成する駆動情報には、各脚の関節の駆動情報と、各脚の車輪の駆動情報が含まれる。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させる各脚対応の駆動情報を生成して各脚を駆動する。
なお、駆動部２２６が生成する駆動情報には、各脚の関節の駆動情報と、各脚の車輪の駆動情報が含まれる。
【0090】
なお、ロボットの関節を駆動するための駆動方法には複数の駆動方法がある。
具体的な関節駆動方法として力制御型関節駆動と、位置制御型関節駆動の２種類がある。
具体的な関節駆動方法として力制御型関節駆動と、位置制御型関節駆動の２種類がある。
【0091】
駆動部２２６が力制御型関節駆動を行う駆動部の場合には、駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に基づいて、その軌道を実現するために必要となる関節トルクを計算して、計算結果の関節トルクに従った制御信号を関節部２３１に出力して関節部を駆動する。
【0092】
一方、駆動部２２６が位置制御型関節駆動を行う駆動部の場合には、駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に基づいて、その軌道を実現するために必要となる関節トルクと関節位置、速度の両者を計算して、計算結果の関節トルクと関節位置、速度に従った制御信号を関節部２３１に出力して関節部を駆動する。
【0093】
なお、駆動部２２６は、制御信号の計算結果に基づいて関節部２３１のアクチュエータや車輪部２３２を駆動することになるが、この駆動制御に際しては、関節部２３１のトルクセンサや足先の力センサのフィードバック情報を用いたフィードバック制御を行う構成としてもよい。
【0094】
なお、図６に示すデータ処理部２２０による間接部２３１や車輪部２３２に対する駆動制御の制御周期は、ハードウェアやＣＰＵの計算処理の性能に依存する。
【0095】
また、各センサからの入力情報に対する処理周期、すなわち、図６に示すデータ処理部２２０内の内部状態推定部２２１や、外部環境推定部２２２の処理周期は、異なる周期としてもよい。
【0096】
例えば環境センサ２０２を構成する３次元センサや、外部環境推定部２２２は扱うデータ量が大きいため、１０～１００ｍｓオーダーの周期で処理を実行し、
一方、状態センサ２０１を構成するＩＭＵやエンコーダは、より早い制御周期で情報を取得可能であり、内部状態推定部２２１は１ｍｓより早い周期で処理を実行するような異なる周期設定での処理が可能である。
一方、状態センサ２０１を構成するＩＭＵやエンコーダは、より早い制御周期で情報を取得可能であり、内部状態推定部２２１は１ｍｓより早い周期で処理を実行するような異なる周期設定での処理が可能である。
【0097】
［３．目標歩容生成部と、移動可能範囲決定部と、軌道生成部の実行する処理の詳細について］
次に、目標歩容生成部と、移動可能範囲決定部と、軌道生成部の実行する処理の詳細について説明する。
次に、目標歩容生成部と、移動可能範囲決定部と、軌道生成部の実行する処理の詳細について説明する。
【0098】
以下では、先に図６等を参照して説明した移動装置２００のデータ処理部２２０に構成された目標歩容生成部２２３と、移動可能範囲決定部２２４と、軌道生成部２２５の実行する処理の詳細について説明する。
【0099】
先に図６等を参照して説明したように、目標歩容生成部２２３は、移動速度情報２１５と、予め規定された目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を決定する。
【0100】
移動可能範囲決定部２２４は、目標歩容生成部２２３から入力した「目標歩容」すなわち、ロボットを目標速度で移動可能となるように入力した「目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）」を修正して、ロボットの各脚の先端の車輪の移動可能範囲を決定する。
【0101】
移動可能範囲決定部２２４は、以下の各情報を入力する。
（ａ）内部状態推定部２２１から、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報、
（ｂ）外部環境推定部２２２が生成した３次元地図データ等の環境情報、
（ｃ）目標歩容生成部２２３が生成した目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を示す目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）、
（ａ）内部状態推定部２２１から、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報、
（ｂ）外部環境推定部２２２が生成した３次元地図データ等の環境情報、
（ｃ）目標歩容生成部２２３が生成した目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を示す目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）、
【0102】
移動可能範囲決定部２２４は、これらの入力情報（ａ）～（ｃ）を利用して、ロボットを目標速度で移動可能となるように入力した「目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）」を修正して、ロボットの各脚の先端の車輪の移動可能範囲を決定する。
移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲情報は、軌道生成部２２５に入力される。
移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲情報は、軌道生成部２２５に入力される。
【0103】
軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道を生成する。
【0104】
以下では、目標歩容生成部２２３と、移動可能範囲決定部２２４と、軌道生成部２２５の実行する処理の詳細について、具体例を用いて説明する。
【0105】
図９に示すように、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが階段を昇る走行を行うとする。
階段は階段面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に高くなり、Ａは高さＺａ、Ｂは高さＺｂ、Ｃは高さＺｃ、Ｄは高さＺｄである。
脚車輪ロボット１００ａは、階段面Ａ～Ｄの順に階段を昇ってｘ方向に走行する。
階段は階段面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に高くなり、Ａは高さＺａ、Ｂは高さＺｂ、Ｃは高さＺｃ、Ｄは高さＺｄである。
脚車輪ロボット１００ａは、階段面Ａ～Ｄの順に階段を昇ってｘ方向に走行する。
【0106】
脚車輪ロボット１００ａのデータ処理部には、移動速度、すなわち図６に示す移動速度情報２１５として、
速度＝Ｖ、
が入力されているものとする。
すなわち、脚車輪ロボット１００ａは、図９に示すｘ方向に向かって、目標速度＝Ｖの等速走行を行うことを予定している。
速度＝Ｖ、
が入力されているものとする。
すなわち、脚車輪ロボット１００ａは、図９に示すｘ方向に向かって、目標速度＝Ｖの等速走行を行うことを予定している。
【0107】
前述したように、目標歩容生成部２２３は、予め規定された移動速度情報２１５と、予め規定された目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を「目標歩容」、すなわち、目標動作シーケンスとして決定する。
【0108】
図９に示す例において、予め規定された移動速度情報２１５は、目標速度＝Ｖである。
また、目標歩容パラメータは、図７に示す予め規定された目標歩容パラメータ、すなわち３本の脚の遊脚期と接地期を交互に入れ替える設定としたパラメータである。
目標歩容生成部２２３は、この目標速度＝Ｖと、図７に示す目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を「目標歩容」、すなわち、目標動作シーケンスとして決定する。
また、目標歩容パラメータは、図７に示す予め規定された目標歩容パラメータ、すなわち３本の脚の遊脚期と接地期を交互に入れ替える設定としたパラメータである。
目標歩容生成部２２３は、この目標速度＝Ｖと、図７に示す目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を「目標歩容」、すなわち、目標動作シーケンスとして決定する。
【0109】
目標歩容生成部２２３は、目標速度＝Ｖと、図７に示す目標歩容パラメータに従った理想的な走行を行う場合の未来の足先位置の軌道を計算する。
すなわち、安定な最低支持脚数（本例では３脚）ずつ交互に遊脚期と接地期を交換しながら、速度＝Ｖで等速運動すると仮定して、各脚の接地期の移動範囲を離散的に抽出する。
すなわち、安定な最低支持脚数（本例では３脚）ずつ交互に遊脚期と接地期を交換しながら、速度＝Ｖで等速運動すると仮定して、各脚の接地期の移動範囲を離散的に抽出する。
【0110】
先に図７を参照して説明したように、６脚ロボットの場合、
（ｐ）ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚、
（ｑ）ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚、
上記（ｐ），（ｑ）の組み合わせで交互に遊脚期と接地期を交換しながら歩行することで常に３点接地を確保しつつ移動することができる。
（ｐ）ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚、
（ｑ）ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚、
上記（ｐ），（ｑ）の組み合わせで交互に遊脚期と接地期を交換しながら歩行することで常に３点接地を確保しつつ移動することができる。
【0111】
目標歩容生成部２２３は、上記のように、最低支持脚数（３脚）ずつ交互に遊脚期と接地期を交換しながら、速度＝Ｖで等速運動すると仮定して、目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を「目標歩容」、すなわち、目標動作シーケンスとして決定する。この目標歩容算出処理に際して、各脚の接地期における移動範囲を算出する。
【0112】
目標歩容生成部２２３の実行する「目標歩容」生成処理において実行する各脚の接地期における移動範囲の算出処理の具体例について図１０以下を参照して説明する。
【0113】
目標歩容生成部２２３は、上記のように、最低支持脚数（３脚）ずつ交互に遊脚期と接地期を交換しながら、速度＝Ｖで等速運動すると仮定して、各脚の接地期における移動範囲を算出する。
目標歩容生成部２２３は、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの場合、６本の脚各々について、各脚の接地期における移動範囲を算出する。
目標歩容生成部２２３は、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの場合、６本の脚各々について、各脚の接地期における移動範囲を算出する。
【0114】
図１０以下を参照して、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）を解析対象とした場合の処理例、すなわち、前中脚（ＦＭ）の接地期における移動範囲の算出処理例について説明する。
【0115】
図１０には、先に図８を参照して説明した６脚型の脚車輪ロボット１００ａの走行態様の以下の各時間の状態を示している。
時間ｔ０～ｔ１、
時間ｔ２～ｔ３、
なお、図１０では、時間ｔ１～ｔ２の間は省略して示している。
時間ｔ０～ｔ１、
時間ｔ２～ｔ３、
なお、図１０では、時間ｔ１～ｔ２の間は省略して示している。
【0116】
図１０に示す、時間ｔ０～ｔ１と、時間ｔ２～ｔ３の２つの期間は、いずれも解析対象とする６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）が接地期の期間に相当する。
【0117】
すなわち、先に図８を参照して説明したように、
時間ｔ０１～ｔ１と、時間ｔ２～ｔ３は、図７に示す時間＝０．１～０．５に相当する時間である。この時間の図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期、
上記設定である。
すなわち、解析対象とする前中脚（ＦＭ）が接地期の期間に相当する。
時間ｔ０１～ｔ１と、時間ｔ２～ｔ３は、図７に示す時間＝０．１～０．５に相当する時間である。この時間の図７の歩容パラメータの設定は、
ＦＬ（前左脚），ＦＲ（前右脚），ＲＲ（後右脚）の３本の脚が遊脚期，
ＦＭ（前中脚），ＲＬ（後右脚），ＲＭ（後中脚）の３本の脚が接地期、
上記設定である。
すなわち、解析対象とする前中脚（ＦＭ）が接地期の期間に相当する。
【0118】
目標歩容生成部２２３は、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが速度＝Ｖで等速運動すると仮定して、前中脚（ＦＭ）の接地期における移動範囲を算出する。
【0119】
図１０に示すように、時間ｔ０～ｔ１の接地期において、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが速度＝Ｖで等速運動すると、前中脚（ＦＭ）の移動範囲は、ｘ０～ｘ１となる。
また、時間ｔ２～ｔ３の接地期において、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが速度＝Ｖで等速運動すると、前中脚（ＦＭ）の移動範囲は、ｘ２～ｘ３となる。
なお、移動範囲は、解析対象とする前中脚（ＦＭ）がロボットに対して垂直下方向に延びた状態にあるものとして算出している。
また、時間ｔ２～ｔ３の接地期において、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが速度＝Ｖで等速運動すると、前中脚（ＦＭ）の移動範囲は、ｘ２～ｘ３となる。
なお、移動範囲は、解析対象とする前中脚（ＦＭ）がロボットに対して垂直下方向に延びた状態にあるものとして算出している。
【0120】
なお、前中脚（ＦＭ）の接地期間ｔ０～ｔ１の移動範囲ｘ０～ｘ１の長さ（距離）と接地期間ｔ２～ｔ３の移動範囲ｘ２～ｘ３の長さ（距離）は等しい。
これは、脚車輪ロボット１００ａは速度＝Ｖで等速運動しているものと仮定しているからである。
これは、脚車輪ロボット１００ａは速度＝Ｖで等速運動しているものと仮定しているからである。
【0121】
【0122】
図１１に示すように、前中脚（ＦＭ）の接地期間は、
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各期間となる。
時間＝ｔ１～ｔ２，ｔ３～ｔ４，ｔ５～ｔ６，ｔ７～８、
これらの時間は前中脚（ＦＭ）の遊脚期間となる。
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各期間となる。
時間＝ｔ１～ｔ２，ｔ３～ｔ４，ｔ５～ｔ６，ｔ７～８、
これらの時間は前中脚（ＦＭ）の遊脚期間となる。
【0123】
前中脚（ＦＭ）は、接地期間である、
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各時間において、脚先の車輪を回転させて走行面を移動する。
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各時間において、脚先の車輪を回転させて走行面を移動する。
【0124】
前中脚（ＦＭ）が、これら各接地期間において移動する範囲は、図１１に示すように、以下の通りである。
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
【0125】
なお、脚車輪ロボット１００ａは速度＝Ｖで等速運動しているものと仮定しているので、上記各時間の移動範囲の長さ（移動距離）は全て同一である。
【0126】
目標歩容生成部２２３は、上記のように、脚車輪ロボット１００ａが、図６を参照して説明した移動速度情報２１５、すなわち、速度＝Ｖで等速運動しているものと仮定して、各脚の接地期における目標となる移動範囲を算出し、各脚の目標移動範囲を含む「目標歩容」を生成する。
【0127】
目標歩容生成部２２３が算出した各脚の接地期における目標となる移動範囲を含む「目標歩容」は、移動可能範囲決定部２２４に入力される。
【0128】
移動可能範囲決定部２２４は、目標歩容生成部２２３から入力した「目標歩容」すなわち、ロボットを目標速度で移動させるための各脚の接地期における目標移動範囲を、実際の走行面を考慮して修正する。すなわち、実際の走行面に対応した修正移動範囲を生成する。
【0129】
図１２以下を参照して、移動可能範囲決定部２２４の実行する処理の具体例について説明する。
移動可能範囲決定部２２４は、以下の各情報を入力する。
（ａ）内部状態推定部２２１から、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報、
（ｂ）外部環境推定部２２２が生成した３次元地図データ等の環境情報、
（ｃ）目標歩容生成部２２３が生成した目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を示す目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）、
移動可能範囲決定部２２４は、以下の各情報を入力する。
（ａ）内部状態推定部２２１から、ロボットの現在の体幹の位置姿勢、重心位置、速度、各脚の位置、速度、加速度等の内部状態情報、
（ｂ）外部環境推定部２２２が生成した３次元地図データ等の環境情報、
（ｃ）目標歩容生成部２２３が生成した目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を示す目標歩容（目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道）、
【0130】
【0131】
移動可能範囲決定部２２４は、目標歩容生成部２２３から入力した各脚の接地期における目標移動範囲を実際の走行面を考慮して修正して、実際の走行面に対応した各脚の修正移動範囲を生成する。
【0132】
図１２は、移動可能範囲決定部２２４が外部環境推定部２２２から入力する３次元地図データ等の環境情報から生成されるロボットの走行面形状と、
移動可能範囲決定部２２４が目標歩容生成部２２３から入力する脚（前中脚（ＦＭ））の接地期における目標移動範囲情報を併せて示した図である。
走行面形状は、先に図９を参照して説明した階段状の形状である。
移動可能範囲決定部２２４が目標歩容生成部２２３から入力する脚（前中脚（ＦＭ））の接地期における目標移動範囲情報を併せて示した図である。
走行面形状は、先に図９を参照して説明した階段状の形状である。
【0133】
前中脚（ＦＭ））の接地期における目標移動範囲は、先に図１１を参照して説明したデータである。すなわち、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが速度＝Ｖで移動する場合に前中脚（ＦＭ）の接地期間における目標移動範囲として、以下の各移動範囲を示している。
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
【0134】
これら各期間の移動範囲は、６脚型の脚車輪ロボット１００ａを速度＝Ｖで走行させ、かつ先に図７を参照して説明した歩容パラメータ、すなわち３脚ごとに遊脚期と接地期を入れ替えて走行することを想定した場合の目標となる移動範囲である。
すなわち、前中脚（ＦＭ）を走行面に接地して車輪を回転させて走行する移動範囲を図１２に示す目標移動範囲に示す通りに設定すれば、速度＝Ｖで安定した走行を行うことができる。
すなわち、前中脚（ＦＭ）を走行面に接地して車輪を回転させて走行する移動範囲を図１２に示す目標移動範囲に示す通りに設定すれば、速度＝Ｖで安定した走行を行うことができる。
【0135】
しかし、この図１２に示す目標移動範囲に示す通りに接地させる走行が可能か否かは、ロボットが走行する走行面の形状に依存する。
例えば走行面が全て平面であれば、図１２に示す目標移動範囲に示す通りに接地させる走行が可能となる。
例えば走行面が全て平面であれば、図１２に示す目標移動範囲に示す通りに接地させる走行が可能となる。
【0136】
【0137】
先に図９を参照して説明したように、階段は階段面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に高くなり、Ａは高さＺａ、Ｂは高さＺｂ、Ｃは高さＺｃ、Ｄは高さＺｄである。
脚車輪ロボット１００ａは、階段面Ａ～Ｄの順に階段を昇ってｘ方向に走行する。
脚車輪ロボット１００ａは、階段面Ａ～Ｄの順に階段を昇ってｘ方向に走行する。
【0138】
【0139】
図１３には、前中脚（ＦＭ）の接地期間における目標移動範囲、すなわち、
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
これらの各接地期間の目標移動範囲と、階段形状との対応関係を示し、さらに、各目標移動範囲に対応する接地走行予定区間と、各区間の接地走行が可能か否かを示している。
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
これらの各接地期間の目標移動範囲と、階段形状との対応関係を示し、さらに、各目標移動範囲に対応する接地走行予定区間と、各区間の接地走行が可能か否かを示している。
【0140】
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１は、全範囲が１つの階段面Ａ上に含まれるため、この範囲＝ｘ０～ｘ１の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面（Ａ面）に接地させて車輪を回転させて走行することが可能である。
【0141】
しかし、時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３は、その範囲が階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれる。
従って、この範囲＝ｘ２～ｘ３の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面に接地させて車輪を回転させて走行することは不可能である。
従って、この範囲＝ｘ２～ｘ３の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面に接地させて車輪を回転させて走行することは不可能である。
【0142】
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５は、全範囲が１つの階段面Ｃ上に含まれるため、この範囲＝ｘ４～ｘ５の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面（Ｃ面）に接地させて車輪を回転させて走行することが可能である。
【0143】
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７は、全範囲が１つの階段面Ｄ上に含まれるため、この範囲＝ｘ６～ｘ７の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面（Ｄ面）に接地させて車輪を回転させて走行することが可能である。
【0144】
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９は、全範囲が１つの階段面Ｄ上に含まれるため、この範囲＝ｘ８～ｘ９の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面（Ｄ面）に接地させて車輪を回転させて走行することが可能である。
【0145】
移動可能範囲決定部２２４は、このように、目標歩容生成部２２３から入力する「目標歩容」に含まれるロボット各脚の目標移動範囲に対応する接地走行予定区間について、接地走行可能か否かを判定する。
図１３に示す例では、判定結果として、
時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３が、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、連続した接地走行が不可能であると判定する。その他の接地期間における目標移動範囲については、全て１つの階段面に属しており、連続接地走行が可能であると判定する。
図１３に示す例では、判定結果として、
時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３が、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、連続した接地走行が不可能であると判定する。その他の接地期間における目標移動範囲については、全て１つの階段面に属しており、連続接地走行が可能であると判定する。
【0146】
さらに、移動可能範囲決定部２２４は、接地期間における連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正する。
本例では、連続接地走行が不可能であると判定された時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３目標移動範囲を修正し、時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲を生成する。
図１４を参照して、移動可能範囲決定部２２４が実行する修正移動範囲の生成処理の具体例について説明する。
本例では、連続接地走行が不可能であると判定された時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３目標移動範囲を修正し、時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲を生成する。
図１４を参照して、移動可能範囲決定部２２４が実行する修正移動範囲の生成処理の具体例について説明する。
【0147】
図１４には、連続接地走行が不可能であると判定された時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を、修正して、
時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
を生成した例を示している。
修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑは、全ての移動範囲を１つの階段面Ｂに属する設定としている。
時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
を生成した例を示している。
修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑは、全ての移動範囲を１つの階段面Ｂに属する設定としている。
【0148】
修正前の目標速度＝Ｖに基づいて生成した時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３は、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、連続した接地走行が不可能である。
移動可能範囲決定部２２４は、このように目標速度＝Ｖに基づいて生成した接地時間の目標移動範囲が連続接地走行できない範囲にある場合、その目標移動範囲に含まれる階段面を解析し、目標移動範囲が多く含まれる階段面を選択し、選択した階段面に、修正移動範囲を設定する。
移動可能範囲決定部２２４は、このように目標速度＝Ｖに基づいて生成した接地時間の目標移動範囲が連続接地走行できない範囲にある場合、その目標移動範囲に含まれる階段面を解析し、目標移動範囲が多く含まれる階段面を選択し、選択した階段面に、修正移動範囲を設定する。
【0149】
図１４に示す例では、目標速度＝Ｖに基づいて生成した時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３は、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の約８０％が階段面Ｂに含まれている。
この結果に基づいて、移動可能範囲決定部２２４は、階段面Ｂを選択し、選択した階段面Ｂに、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑを設定する。
この結果に基づいて、移動可能範囲決定部２２４は、階段面Ｂを選択し、選択した階段面Ｂに、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑを設定する。
【0150】
なお、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑの距離は、原則として、目標速度＝Ｖに基づいて生成した時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の距離と同じ距離とする。
ただし、選択した１つの階段面に目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の距離と同じ距離の修正移動範囲が確保できない場合には、修正移動範囲の距離は目標移動範囲の距離より小さく設定する。
ただし、選択した１つの階段面に目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の距離と同じ距離の修正移動範囲が確保できない場合には、修正移動範囲の距離は目標移動範囲の距離より小さく設定する。
【0151】
なお、基本的にロボットの移動速度は目標速度＝Ｖに従って移動する制御がなされることになる。
従って、例えば、図１４に示す例では、時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑに変更した場合、時間ｔ３で到達する位置が、ｘ３から、ｘｑに変更されることになり、局所的な移動速度が変化することになるが、図６に示すデータ処理部２２０の軌道生成部２２５は、この局所的な速度変化を調整して、全体的な走行路の速度平均を目標速度＝Ｖに近づけるような調整処理を実行する。この処理については後述する。
従って、例えば、図１４に示す例では、時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑに変更した場合、時間ｔ３で到達する位置が、ｘ３から、ｘｑに変更されることになり、局所的な移動速度が変化することになるが、図６に示すデータ処理部２２０の軌道生成部２２５は、この局所的な速度変化を調整して、全体的な走行路の速度平均を目標速度＝Ｖに近づけるような調整処理を実行する。この処理については後述する。
【0152】
なお、図１４に示すように、目標速度＝Ｖに基づいて生成した時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を修正して、階段面Ｂ上の修正移動範囲ｘｐ～ｘｑを設定した場合、ロボットの脚、本例では前中脚（ＦＭ）を時間ｔ２の段階で、階段面Ｂ上に上げておくことが必要となる。
このような動きを実現する場合の具体的な前中脚（ＦＭ）の制御例を図１５に示す。
このような動きを実現する場合の具体的な前中脚（ＦＭ）の制御例を図１５に示す。
【0153】
図１５は、時間ｔ２のタイミングにおける脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）の動きの具体例を示した図である。
図１５（ａ）～（ｂ）に示すように、時間ｔ２のタイミングにおいて、脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）の脚先の車輪を振り上げて階段面Ｂの高さに上げて、階段面Ｂ上に載せてその後、接地走行を開始する。
なお、前中脚（ＦＭ）の振り上げ処理は、回動関節１０３や直動関節１０４の制御によって実行される。
図１５（ａ）～（ｂ）に示すように、時間ｔ２のタイミングにおいて、脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）の脚先の車輪を振り上げて階段面Ｂの高さに上げて、階段面Ｂ上に載せてその後、接地走行を開始する。
なお、前中脚（ＦＭ）の振り上げ処理は、回動関節１０３や直動関節１０４の制御によって実行される。
【0154】
なお、この脚の動きを決定する軌道生成処理は、軌道生成部２２５において実行され、実際の脚駆動処理は、駆動部２２５が、軌道生成部２２５の生成した軌道に従って実行することになる。
【0155】
移動可能範囲決定部２２４は、図１３、図１４を参照して説明したように、各脚の接地期間における連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正する。
すなわち、図１４を参照して説明したように、連続接地走行が不可能であると判定された時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３目標移動範囲を修正し、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑを生成する。
すなわち、図１４を参照して説明したように、連続接地走行が不可能であると判定された時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３目標移動範囲を修正し、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑを生成する。
【0156】
さらに、移動可能範囲決定部２２４は、各脚の接地期間における連続接地走行が可能であり、かつ、複数の異なる接地期間の複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面等に属しているような場合、これらの複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの接地期間対応の修正移動範囲として設定する処理を行ってもよい。
図１６を参照して、この具体例について説明する。
図１６を参照して、この具体例について説明する。
【0157】
図１６に示すように、目標速度＝Ｖに基づいて生成した以下の２つの目標移動範囲、すなわち、
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７、
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９、
これら２つの目標移動範囲は、いずれも１つの階段面Ｄ上に含まれている。
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７、
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９、
これら２つの目標移動範囲は、いずれも１つの階段面Ｄ上に含まれている。
【0158】
これら２つの目標移動範囲（ｘ６～ｘ７，ｘ８～ｘ９）は、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが、先に図７を参照して説明した目標歩容パラメータに従って、３脚ずつ接地期、遊脚期を入れ替えて走行することを仮定した場合の前中脚（ＦＭ）の２つの隣接する接地期間（ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９）に対応する２つの目標移動範囲である。
【0159】
時間ｔ７～ｔ８は、本来は、前中脚（ＦＭ）の遊脚期間に相当し、前中脚（ＦＭ）を接地する必要がない期間である。すなわち目標歩容生成部２２３が図７を参照して説明した目標歩容パラメータに従って生成した目標歩容データ上は、時間ｔ７～ｔ８は、前中脚（ＦＭ）は遊脚期間であり、接地しない期間として設定されている。
【0160】
しかし、図１６に示すように、
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７、
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９、
これら２つの目標移動範囲は、いずれも１つの階段面Ｄ上に含まれ、この時間ｔ６～ｔ９の全期間において、前中脚（ＦＭ）を、階段面Ｄ上に接地させて連続走行させることが可能である。
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７、
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９、
これら２つの目標移動範囲は、いずれも１つの階段面Ｄ上に含まれ、この時間ｔ６～ｔ９の全期間において、前中脚（ＦＭ）を、階段面Ｄ上に接地させて連続走行させることが可能である。
【0161】
移動可能範囲決定部２２４は、このように連続接地走行可能な設定の複数の目標移動範囲が検出された場合、図１６に示すように、これらの複数の目標移動範囲を１つの修正移動範囲として設定し、修正移動範囲の全範囲を接地走行させる範囲として設定する。
【0162】
なお、遊脚期間を接地期間に変更してもロボットの安定性が減少することはなく、より安定した走行を行うことが可能である。しっがて、このように、脚の接地期間を増加させる修正処理は、ロボットをより安定して走行させるために有効となる。
【0163】
移動可能範囲決定部２２４は、このように、各脚の接地期間における連続接地走行が可能であり、かつ、複数の異なる接地期間の複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面等に属しているような場合、これらの複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの接地期間対応の修正移動範囲として設定する処理を行ってもよい。
【0164】
図１３～図１６を参照して説明したように、移動可能範囲決定部２２４は、最終的に、以下の２種類の修正移動範囲の設定処理を実行する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
【0165】
図１７は、移動可能範囲決定部２２４による目標移動範囲の修正前後の移動範囲設定の差異について説明する図である。
【0166】
（ａ）は、移動可能範囲決定部２２４による目標移動範囲の修正前の前中脚（ＦＭ）の接地期間の目標移動範囲である。
（ｂ）は、移動可能範囲決定部２２４による目標移動範囲の修正後の前中脚（ＦＭ）の接地期間の移動範囲である。
（ｂ）は、移動可能範囲決定部２２４による目標移動範囲の修正後の前中脚（ＦＭ）の接地期間の移動範囲である。
【0167】
（ａ）は、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが速度＝Ｖで移動する場合に前中脚（ＦＭ）の接地期間における目標移動範囲であり、以下の各移動範囲を示している。
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
【0168】
これら各期間の移動範囲は、６脚型の脚車輪ロボット１００ａを速度＝Ｖで走行させ、かつ先に図７を参照して説明した歩容パラメータ、すなわち３脚ごとに遊脚期と接地期を入れ替えて走行することを想定した場合の目標となる移動範囲である。
すなわち、前中脚（ＦＭ）を走行面に接地して車輪を回転させて走行する移動範囲を図１２に示す目標移動範囲に示す通りに設定すれば、速度＝Ｖで安定した走行を行うことができる。
すなわち、前中脚（ＦＭ）を走行面に接地して車輪を回転させて走行する移動範囲を図１２に示す目標移動範囲に示す通りに設定すれば、速度＝Ｖで安定した走行を行うことができる。
【0169】
一方、（ｂ）は、移動可能範囲決定部２２４による目標移動範囲の修正後の前中脚（ＦＭ）の接地期間の移動範囲であり、先に説明したように、以下の２つのタイプの移動範囲修正処理を行った結果である。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
【0170】
図１７に示す例において、上記（修正１）に対応する修正データは、
図１７（ａ）に示す時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を、図１７（ｂ）に示す時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑに修正したデータである。
図１７（ａ）に示す時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を、図１７（ｂ）に示す時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑに修正したデータである。
【0171】
また、上記（修正２）に対応する修正データは、
図１７（ａ）に示す時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７と、時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９を、図１７（ｂ）に示す時間ｔ６～ｔ９の修正移動範囲＝ｘ６～ｘ９に修正したデータである。
図１７（ａ）に示す時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７と、時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９を、図１７（ｂ）に示す時間ｔ６～ｔ９の修正移動範囲＝ｘ６～ｘ９に修正したデータである。
【0172】
このように、移動可能範囲決定部２２４は、目標歩容生成部２２３から入力した各脚の接地期における目標移動範囲を実際の走行面を考慮して修正して、実際の走行面に対応した各脚の修正移動範囲を生成する。
【0173】
なお、上述した図１０～図１７を参照して説明した処理は、移動可能範囲決定部２２４が、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）に対して実行する処理例を説明したが、移動可能範囲決定部２２４は、ロボットの各脚について、同様の処理を行い、目標歩容生成部２２３から入力した各脚の接地期における目標移動範囲を実際の走行面を考慮して修正して、実際の走行面に対応した各脚の修正移動範囲を生成する。
【0174】
移動可能範囲決定部２２４が生成した各脚の修正移動範囲は、図６に示す軌道生成部２２５に入力される。
【0175】
軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された目標速度＝Ｖ、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道を生成する。
【0176】
図１８～図２０を参照して、軌道生成部２２５が実行する脚軌道生成処理の具体例について説明する。
図１８～図２０には、先に図１０～図１７を参照して説明したと同様、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）に対する処理例を示している。
すなわち、軌道生成部２２５が実行する６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）の脚軌道生成処理の具体例について説明する図である。
図１８～図２０には、先に図１０～図１７を参照して説明したと同様、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）に対する処理例を示している。
すなわち、軌道生成部２２５が実行する６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前中脚（ＦＭ）の脚軌道生成処理の具体例について説明する図である。
【0177】
図１８に示すグラフは、横軸が時間（ｔ）、縦軸が６脚型の脚車輪ロボット１００ａの進行方向（ｘ）の位置を示すグラフである。
縦軸（進行方向（ｘ））左側には、進行位置ｘに対応する階段Ａ～Ｄの位置を示している。
時間軸（横軸）に示すｔ１～ｔ９は、図１１～図１７を参照して説明した時間ｔ１～ｔ９と同様の時間であり、縦軸（進行方向（ｘ））に示すｘ１～ｘ９も図１１～図１７を参照して説明した位置ｘ１～ｘ９と同様の位置である。
縦軸（進行方向（ｘ））左側には、進行位置ｘに対応する階段Ａ～Ｄの位置を示している。
時間軸（横軸）に示すｔ１～ｔ９は、図１１～図１７を参照して説明した時間ｔ１～ｔ９と同様の時間であり、縦軸（進行方向（ｘ））に示すｘ１～ｘ９も図１１～図１７を参照して説明した位置ｘ１～ｘ９と同様の位置である。
【0178】
図１８のグラフに示す直線「目標速度＝Ｖに従った前中脚（ＭＦ）軌道」は、目標速度＝Ｖに従ってロボットが走行する場合の進行する前中脚（ＦＭ）の時間（ｔ）に対応する進行位置（ｘ）を示す直線である。
【0179】
すなわち図１８に示す「目標速度＝Ｖに従った前中脚（ＭＦ）軌道」は、図６に示す移動速度情報２１５に対応する目標速度＝Ｖに従ってロボットが移動する場合の前中脚（ＦＭ）の時間（ｔ）に対応する進行位置（ｘ）を示す直線である。
直線の傾きが速度Ｖ（＝（Δｘ／Δｔ））に対応する。
直線の傾きが速度Ｖ（＝（Δｘ／Δｔ））に対応する。
【0180】
【0181】
図１８に示すグラフの直線は、目標速度＝Ｖと、図７を参照して説明した目標パラメータに従ってロボットが走行した場合の前中脚（ＦＭ）の以下の各接地時間の各目標移動範囲を進む設定とした場合の直線である。
時間ｔ０～ｔ１の目標移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の目標移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９
図１８のグラフに示す直線は、このような時間と目標移動範囲の対応関係にあり、先に図１３を参照して説明したデータと同様のデータである。
時間ｔ０～ｔ１の目標移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の目標移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９
図１８のグラフに示す直線は、このような時間と目標移動範囲の対応関係にあり、先に図１３を参照して説明したデータと同様のデータである。
【0182】
なお、グラフ中の矩形斜線部分は、前中脚（ＦＭ）の接地期間と接地移動範囲に対応する。
しかし、先に図１３～図１７を参照して説明したように、例えば時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲ｘ２～ｘ３は、階段の階段面Ａと階段面Ｂの２つの階段面を含むため、この図１８に示す直線に従った走行、すなわち、目標速度＝Ｖと、図７を参照して説明した目標パラメータに従ってロボットを走行させることはできない。
しかし、先に図１３～図１７を参照して説明したように、例えば時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲ｘ２～ｘ３は、階段の階段面Ａと階段面Ｂの２つの階段面を含むため、この図１８に示す直線に従った走行、すなわち、目標速度＝Ｖと、図７を参照して説明した目標パラメータに従ってロボットを走行させることはできない。
【0183】
そこで、移動可能範囲決定部２２４が、前述したような接地期間の移動範囲の修正を行う。具体的には、以下の２種類の修正移動範囲の設定処理を実行する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
【0184】
すなわち、先に図１７を参照して説明したように、移動可能範囲決定部２２４は、上記の（修正１）、（修正２）を実行して、接地期間の接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
【0185】
軌道生成部２２５は、この移動可能範囲決定部２２４が生成した修正移動範囲情報、具体的には、例えば図１７（Ｂ）に示すような各脚対応の接地期間単位の移動範囲情報を入力する。
【0186】
まず、軌道生成部２２５は、この移動可能範囲決定部２２４が生成した修正移動範囲情報を用いて、時間と位置関係の対応関係データを生成する。
具体的には、例えば図１９に示すグラフである。
具体的には、例えば図１９に示すグラフである。
【0187】
図１９に示すグラフは、先に説明した図１８と同様、横軸が時間（ｔ）、縦軸が６脚型の脚車輪ロボット１００ａの進行方向（ｘ）の位置を示すグラフである。
縦軸（進行方向（ｘ））左側には、進行位置ｘに対応する階段Ａ～Ｄの位置を示している。
時間軸（横軸）に示すｔ１～ｔ９は、図１１～図１７を参照して説明した時間ｔ１～ｔ９と同様の時間であり、縦軸（進行方向（ｘ））に示すｘ１～ｘ９も図１１～図１７を参照して説明した位置ｘ１～ｘ９と同様の位置である。
縦軸（進行方向（ｘ））左側には、進行位置ｘに対応する階段Ａ～Ｄの位置を示している。
時間軸（横軸）に示すｔ１～ｔ９は、図１１～図１７を参照して説明した時間ｔ１～ｔ９と同様の時間であり、縦軸（進行方向（ｘ））に示すｘ１～ｘ９も図１１～図１７を参照して説明した位置ｘ１～ｘ９と同様の位置である。
【0188】
図１９には、図１８を参照して説明した直線、すなわち、「目標速度＝Ｖに従った前中脚（ＭＦ）軌道」に加えて、
「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道」
を示している。
「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道」
を示している。
【0189】
この「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道」は、移動可能範囲決定部２２４が生成した修正移動範囲を反映した軌道である。
【0190】
すなわち、移動可能範囲決定部２２４が、
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
これらの（修正１）、（修正２）を実行して生成した接地期間の接地走行が可能な修正移動範囲を反映した軌道である。
なお、グラフ中の矩形斜線部分は、前中脚（ＦＭ）の接地期間と接地移動範囲に対応する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
これらの（修正１）、（修正２）を実行して生成した接地期間の接地走行が可能な修正移動範囲を反映した軌道である。
なお、グラフ中の矩形斜線部分は、前中脚（ＦＭ）の接地期間と接地移動範囲に対応する。
【0191】
しかし、この図１９に示す「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道」は、各接地期間における移動範囲のみを修正したデータであり、結果として、ロボットの平均速度や局所的速度が目標速度＝Ｖと異なる設定になる可能性がある。
【0192】
軌道生成部２２５は、このような速度の変化を制御するような軌道修正を行う。例えば、移動可能範囲決定部２２４が生成した修正移動範囲を接地走行するという原則を満たし、かつ目標速度＝Ｖになるべく追従するように各脚の軌道、すなわち、図１９に示す「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道」を修正する。
【0193】
具体的な軌道修正処理としては、例えば、数理最適化における非線形計画法の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）などを用いて軌道の最適化処理を実行する。
【0194】
この最適化処理によって修正した軌道の例を図２０に示す。図２０に示す「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道を、軌道生成部が修正した軌道」は、図１９に示す「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道」に対して二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）などを用いて最適化処理を行って生成した軌道である。
【0195】
このように、軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道を生成する。
【0196】
軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報は、駆動部２２６に入力される。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚が移動するように各脚を駆動するための駆動情報を生成する。
なお、駆動部２２６が生成する駆動情報には、各脚の関節の駆動情報と、各脚の車輪の駆動情報が含まれる。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚が移動するように各脚を駆動するための駆動情報を生成する。
なお、駆動部２２６が生成する駆動情報には、各脚の関節の駆動情報と、各脚の車輪の駆動情報が含まれる。
【0197】
なお、ロボットの関節を駆動するための駆動方法には複数の駆動方法がある。
具体的な関節駆動方法として力制御型関節駆動と、位置制御型関節駆動の２種類がある。
具体的な関節駆動方法として力制御型関節駆動と、位置制御型関節駆動の２種類がある。
【0198】
駆動部２２６が力制御型関節駆動を行う駆動部の場合には、駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に基づいて、その軌道を実現するために必要となる関節トルクを計算して、計算結果の関節トルクに従った制御信号を関節部２３１に出力して関節部を駆動する。
【0199】
一方、駆動部２２６が位置制御型関節駆動を行う駆動部の場合には、駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に基づいて、その軌道を実現するために必要となる関節トルクと関節位置、速度の両者を計算して、計算結果の関節トルクと関節位置、速度に従った制御信号を関節部２３１に出力して関節部を駆動する。
【0200】
なお、駆動部２２６は、制御信号の計算結果に基づいて関節部２３１のアクチュエータや車輪部２３２を駆動することになるが、この駆動制御に際しては、関節部２３１のトルクセンサや足先の力センサのフィードバック情報を用いたフィードバック制御を行う構成としてもよい。
【0201】
上述したように、本開示の移動装置は、図６に示すデータ処理部２２０における目標歩容生成部２２３、移動可能範囲決定部２２４、軌道生成部２２５等の処理によって、予め規定した移動速度情報２１５（目標速度＝Ｖ）に従って、ほぼ停止することなく、安定した走行を実現する。
【0202】
具体的には、予め規定した移動速度情報２１５（目標速度＝Ｖ）に従った安定走行を実現するための各脚の軌道を生成し、生成した軌道に従って各脚を駆動することで、移動速度情報２１５（目標速度＝Ｖ）に従った安定走行を実現する。
【0203】
［４．その他の実施例について］
次に、その他の実施例について説明する。
次に、その他の実施例について説明する。
【0204】
上述した実施例では、６脚型の脚車輪ロボット１００ａが直線状の階段を昇る実施例について説明したが、本開示の構成や処理は６脚型に限らず、４脚型や８脚型の脚車輪ロボットにおいても適用可能である。
また、階段を昇る場合に限らず、降りる場合にも同様の処理が実行できる。
また、階段を昇る場合に限らず、降りる場合にも同様の処理が実行できる。
【0205】
さらに、階段に限らず、凹凸が多いでこぼこな走行路を走行する場合にも適用可能である。例えば接地期間にでこぼこ面の多い場合、そのでこぼこの多い領域を避けて、平面度の高い領域に接地領域を移動するといった処理が可能である。
【0206】
さらに、階段は直線状に限らず、例えばらせん状の階段を昇降する場合にも本開示の処理を適用可能である。
図２１以下を参照して、らせん状の階段を昇る場合の処理例について説明する。
図２１以下を参照して、らせん状の階段を昇る場合の処理例について説明する。
【0207】
図２１には、らせん状の階段の例を示している。
階段面Ａ～Ｆまで、順次、高さが高く形成され、上方（ＡからＦ）に進むに従い、左回りのらせん状に形成された階段である。
このらせん階段を６脚型の脚車輪ロボット１００ａが昇って走行する。
階段面Ａ～Ｆまで、順次、高さが高く形成され、上方（ＡからＦ）に進むに従い、左回りのらせん状に形成された階段である。
このらせん階段を６脚型の脚車輪ロボット１００ａが昇って走行する。
【0208】
【0209】
図２２には、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前の３本の脚、すなわち前左脚（ＦＬ）、前中脚（ＦＭ）、前右脚（ＦＲ）、これら３本の前脚の接地期間の目標移動範囲を矩形領域として示している。
【0210】
前述したように、目標歩容生成部２２３は、予め規定された移動速度情報２１５と、図７に示す予め規定された目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を「目標歩容」、すなわち、目標動作シーケンスとして決定する。
【0211】
目標歩容生成部２２３は、目標速度＝Ｖと、図７に示す目標歩容パラメータに従った理想的な走行を行う場合の未来の足先位置、すなわち接地期間の目標移動範囲を算出する。
図２２には、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前の３本の脚、すなわち前左脚（ＦＬ）、前中脚（ＦＭ）、前右脚（ＦＲ）、これら３本の前脚の１０回分の接地期間の目標移動範囲を矩形領域として示している。
図２２には、６脚型の脚車輪ロボット１００ａの前の３本の脚、すなわち前左脚（ＦＬ）、前中脚（ＦＭ）、前右脚（ＦＲ）、これら３本の前脚の１０回分の接地期間の目標移動範囲を矩形領域として示している。
【0212】
図２２に示すＦＬ１が、スタート位置の前左脚（ＦＬ）の目標移動範囲であり、その後２～９が間欠的な接地期間における前左脚（ＦＬ）の目標移動範囲であり、最後のＦＬ１０が最後の接地期間における目標移動範囲である。
ＦＭ１～ＦＭ１０は、前中脚（ＦＭ）の１０回分の接地期間の目標移動範囲であり、ＦＲ１～ＦＲ１０は、前右脚（ＦＲ）の１０回分の接地期間の目標移動範囲である。
ＦＭ１～ＦＭ１０は、前中脚（ＦＭ）の１０回分の接地期間の目標移動範囲であり、ＦＲ１～ＦＲ１０は、前右脚（ＦＲ）の１０回分の接地期間の目標移動範囲である。
【0213】
このように、目標歩容生成部２２３は、目標速度＝Ｖと、図７に示す目標歩容パラメータに従った理想的な走行を行う場合の未来の足先位置、すなわち接地期間の目標移動範囲を算出する。
しかし、この標移動範囲が複数のことなる階段面に属する場合には、接地を継続しながら移動することができない。
しかし、この標移動範囲が複数のことなる階段面に属する場合には、接地を継続しながら移動することができない。
【0214】
例えば、図２２に示す前左脚（ＦＬ）の２番目の目標移動範囲［２］は、階段面Ａと階段面Ｂの２つの階段面を含んで設定されており、この目標移動範囲［２］については、前左脚（ＦＬ）を接地しながら走行することはできない。
図２２に示す前左脚（ＦＬ）の３番目の目標移動範囲［３］や、４番目の目標移動範囲［４］も同様であり、これらの目標移動範囲［３］や［４］についても、前左脚（ＦＬ）を接地しながら走行することはできない。
図２２に示す前左脚（ＦＬ）の３番目の目標移動範囲［３］や、４番目の目標移動範囲［４］も同様であり、これらの目標移動範囲［３］や［４］についても、前左脚（ＦＬ）を接地しながら走行することはできない。
【0215】
前中脚（ＦＭ）や、前右脚（ＦＲ）についても、目標移動範囲に複数の階段面が属するものが存在し、それらについては、各脚を接地しながら走行させることができない。
【0216】
移動可能範囲決定部２２４は、このような問題点を解決するため、各脚の接地期間の移動範囲を修正する。
移動可能範囲決定部２２４は、目標歩容生成部２２３から入力した「目標歩容」すなわち、ロボットを目標速度で移動させるための各脚の接地期における目標移動範囲を、実際の走行面を考慮して修正する。すなわち、実際の走行面に対応した修正移動範囲を生成する。
移動可能範囲決定部２２４は、目標歩容生成部２２３から入力した「目標歩容」すなわち、ロボットを目標速度で移動させるための各脚の接地期における目標移動範囲を、実際の走行面を考慮して修正する。すなわち、実際の走行面に対応した修正移動範囲を生成する。
【0217】
図２３に、移動可能範囲決定部２２４が生成した修正データ、すなわち、各脚の接地期における目標移動範囲を実際の走行面を考慮して修正して生成した修正移動範囲のデータ例を示す。
【0218】
前述したように、移動可能範囲決定部２２４は、最終的に、以下の２種類の修正移動範囲の設定処理を実行する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
（修正１）連続接地走行が不可能であると判定された目標移動範囲を修正して、連続接地走行が可能となる修正移動範囲を生成する。
（修正２）複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
【0219】
例えば図２３に示す「修正移動範囲ｐ」は、上記（修正１）に対応する修正処理を実行した結果の例である。
図２２を参照して説明したように、図２２に示す前左脚（ＦＬ）の２番目の目標移動範囲［２］は、階段面Ａと階段面Ｂの２つの階段面を含んで設定されており、この目標移動範囲［２］については、前左脚（ＦＬ）を接地しながら走行することはできない。
移動可能範囲決定部２２４は、この前左脚（ＦＬ）の２番目の目標移動範囲［２］を図２３に示すように、全て階段面Ｂに移動させて、新たな修正移動範囲ｐを生成している。
このような修正移動範囲ｐは、１つの階段面Ｂに属するため、前左脚（ＦＬ）を接地しながら走行することが可能となる。
図２２を参照して説明したように、図２２に示す前左脚（ＦＬ）の２番目の目標移動範囲［２］は、階段面Ａと階段面Ｂの２つの階段面を含んで設定されており、この目標移動範囲［２］については、前左脚（ＦＬ）を接地しながら走行することはできない。
移動可能範囲決定部２２４は、この前左脚（ＦＬ）の２番目の目標移動範囲［２］を図２３に示すように、全て階段面Ｂに移動させて、新たな修正移動範囲ｐを生成している。
このような修正移動範囲ｐは、１つの階段面Ｂに属するため、前左脚（ＦＬ）を接地しながら走行することが可能となる。
【0220】
また、例えば図２３に示す「修正移動範囲ｑ」は、上記（修正２）に対応する修正処理を実行した結果の例である。
前右脚（ＦＲ）の６番目の目標移動範囲［６］と、７番目の目標移動範囲［７］は、いずれも階段面Ｅに設定されている。従って、これら２つの目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能となる。
このような場合、移動可能範囲決定部２２４は、これら２つの目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
前右脚（ＦＲ）の６番目の目標移動範囲［６］と、７番目の目標移動範囲［７］は、いずれも階段面Ｅに設定されている。従って、これら２つの目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能となる。
このような場合、移動可能範囲決定部２２４は、これら２つの目標移動範囲を連結して１つの連続接地走行が可能な修正移動範囲を生成する。
【0221】
なお、前述したように、遊脚期間を接地期間に変更してもロボットの安定性が減少することはなく、より安定した走行を行うことが可能である。しっがて、このように、脚の接地期間を増加させる修正処理は、ロボットをより安定して走行させるために有効となる。
【0222】
図２３に示す移動可能範囲決定部２２４が生成した修正データ、すなわち、各脚の接地期における目標移動範囲を実際の走行面を考慮して修正して生成した修正移動範囲の矩形データは、いずれも１つの階段面に属する設定に修正されている。
【0223】
６脚型の３本の前脚については、各脚の接地期間にこれらの修正移動範囲を接地走行させるように制御することで、所定の目標速度で安定した走行を実現させることが可能となる。
【0224】
なお、移動可能範囲決定部２２４が生成した各脚の修正移動範囲は、図６に示す軌道生成部２２５に入力される。
軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度＝Ｖ、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道を生成する。
この処理は、先に図１８～図２０を参照して説明した処理である。
軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度＝Ｖ、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道を生成する。
この処理は、先に図１８～図２０を参照して説明した処理である。
【0225】
その後、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報が駆動部２２６に入力され、駆動部２２６が、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させるための駆動情報を生成して、各脚を駆動する。
【0226】
これらの処理により、ロボットを予め規定した移動速度情報２１５（目標速度＝Ｖ）に従って、ほぼ停止することなく安定して走行させることが可能となる。
【0227】
［５．本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて］
次に、本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて説明する。
次に、本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて説明する。
【0228】
図２４に示すフローチャートを参照して、本開示の移動装置が実行する移動装置の脚の軌道生成処理シーケンスについて説明する。
なお、図２４以下に示すフローチャートは、図６に示す本開示の移動装置２００のデータ処理部２２０において実行される。例えば移動装置２００内の記憶部に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ等のプログラム実行機能を持つデータ処理部の制御の下で実行される。以下、図２４に示すフローの各ステップの処理の詳細について順次、説明する。
なお、図２４以下に示すフローチャートは、図６に示す本開示の移動装置２００のデータ処理部２２０において実行される。例えば移動装置２００内の記憶部に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ等のプログラム実行機能を持つデータ処理部の制御の下で実行される。以下、図２４に示すフローの各ステップの処理の詳細について順次、説明する。
【0229】
（ステップＳ１０１）
まず、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０１において、目標速度と歩容パラメータを入力する。
まず、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０１において、目標速度と歩容パラメータを入力する。
【0230】
この処理は、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の目標歩容生成部２２３が実行する処理である。
図６に示すように目標歩容生成部２２３は、目標速度＝Ｖを図６に示す移動速度情報２１５として外部から入力する。
前述したように、移動速度情報２１５は予め規定された予定のロボットの移動速度であり、図６に示す入力部２１１を介してユーザ（オペレータ）が入力してもよいし、予め記憶部２１２に格納された情報を利用してもよい。あるいは、通信部２１３を介して外部のサーバなどの制御装置から受信して入力してもよい。
図６に示すように目標歩容生成部２２３は、目標速度＝Ｖを図６に示す移動速度情報２１５として外部から入力する。
前述したように、移動速度情報２１５は予め規定された予定のロボットの移動速度であり、図６に示す入力部２１１を介してユーザ（オペレータ）が入力してもよいし、予め記憶部２１２に格納された情報を利用してもよい。あるいは、通信部２１３を介して外部のサーバなどの制御装置から受信して入力してもよい。
【0231】
目標歩容生成部２２３は、この移動速度情報２１５と、予め規定された目標歩容パラメータに基づいて目標歩容データ、すなわち、ロボットの目標動作シーケンスデータを生成する。具体的には、目標の脚先位置や体幹位置、姿勢などの目標軌道を決定する。
【0232】
目標歩容データの生成に用いる目標歩容パラメータは、例えば先に図７を参照して説明したロボットの各脚の接地期と、遊脚期を設定したパラメータである。この目標歩容パラメータは、目標歩容生成部２２３あるいはデータ処理部２２０内のメモリから取得する。あるいは図６に示す入力部２１１、記憶部２１２、通信部２１３を介して入力してもよい。
【0233】
（ステップＳ１０２）
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０２において、解析対象となる脚を選択する。
この処理も、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の目標歩容生成部２２３が実行する処理である。あるいは、図６には示していないがデータ処理部２２０の統括的制御を行う制御部が実行してもよい。
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０２において、解析対象となる脚を選択する。
この処理も、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の目標歩容生成部２２３が実行する処理である。あるいは、図６には示していないがデータ処理部２２０の統括的制御を行う制御部が実行してもよい。
【0234】
ステップＳ１０２における解析対象となる脚の選択とは、例えば、処理対象が図１に示すような６脚型の脚車輪ロボット１００ａである場合には、前左脚（ＦＬ）、前中脚（ＦＭ）、前右脚（ＦＲ）、後左脚（ＲＬ）、後中脚（ＲＭ）、後右脚（ＲＲ）の６本の脚から１本の脚を選択する。
【0235】
また、処理対象が図３に示すような４脚型の脚車輪ロボット１００ｂである場合には、前左脚（ＦＬ）、前右脚（ＦＲ）、後左脚（ＲＬ）、後右脚（ＲＲ）の４本の脚から１本の脚を選択する。
【0236】
（ステップＳ１０３）
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０３において、選択された解析対象脚について以下の処理を実行する。
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０３において、選択された解析対象脚について以下の処理を実行する。
【0237】
目標速度と目標歩容パラメータに従った走行を行う場合の脚の各接地期間単位の目標移動範囲を算出する。
【0238】
この処理も、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の目標歩容生成部２２３が実行する処理である。
【0239】
目標歩容生成部２２３は、ステップＳ１０１において入力した目標速度＝Ｖと、目標歩容パラメータ、具体的には例えば図７に示す目標歩容パラメータに従った理想的な走行を行う場合の未来の足先位置の軌道を計算する。
【0240】
処理対象が図１に示すような６脚型の脚車輪ロボット１００ａである場合、図７に示す目標歩容パラメータに従って安定な最低支持脚数（本例では３脚）ずつ交互に遊脚期と接地期を交換しながら、速度＝Ｖで等速運動すると仮定して、解析対象の脚の接地期における移動範囲を算出する。
【0241】
【0242】
図１１に示すように、前中脚（ＦＭ）の接地期間は、
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各期間となる。
時間＝ｔ１～ｔ２，ｔ３～ｔ４，ｔ５～ｔ６，ｔ７～８、
これらの時間は前中脚（ＦＭ）の遊脚期間となる。
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各期間となる。
時間＝ｔ１～ｔ２，ｔ３～ｔ４，ｔ５～ｔ６，ｔ７～８、
これらの時間は前中脚（ＦＭ）の遊脚期間となる。
【0243】
前中脚（ＦＭ）は、接地期間である、
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各時間において、脚先の車輪を回転させて走行面を移動する。
時間＝ｔ０～ｔ１，ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５，ｔ６～ｔ７，ｔ８～ｔ９
これらの各時間において、脚先の車輪を回転させて走行面を移動する。
【0244】
前中脚（ＦＭ）が、これら各接地期間において移動する範囲は、図１１に示すように、以下の通りである。
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
【0245】
なお、脚車輪ロボット１００ａは目標速度＝Ｖで等速運動しているものと仮定しているので、上記各時間の移動範囲の長さ（移動距離）は全て同一である。
目標歩容生成部２２３は、上記のように、脚車輪ロボット１００ａが、図６を参照して説明した移動速度情報２１５、すなわち、速度＝Ｖで等速運動しているものと仮定して、各脚の接地期における目標となる移動範囲を算出し、各脚の目標移動範囲を含む「目標歩容」を生成する。
目標歩容生成部２２３は、上記のように、脚車輪ロボット１００ａが、図６を参照して説明した移動速度情報２１５、すなわち、速度＝Ｖで等速運動しているものと仮定して、各脚の接地期における目標となる移動範囲を算出し、各脚の目標移動範囲を含む「目標歩容」を生成する。
【0246】
（ステップＳ１０４）
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０４において、ロボットの実際の走行面の形状情報を入力する。
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０４において、ロボットの実際の走行面の形状情報を入力する。
【0247】
この処理は、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が外部環境推定部２２２から走行面の形状情報を入力する処理に相当する。
【0248】
具体的には、例えば図９に示すようなロボットが走行する階段等、走行面に関する形状情報を入力する。
【0249】
（ステップＳ１０５）
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で入力したロボットの実際の走行面形状に基づいて、ステップＳ１０３で算出した脚の接地期間単位の目標移動範囲の各々について接地移動が可能か否かを判定する。
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で入力したロボットの実際の走行面形状に基づいて、ステップＳ１０３で算出した脚の接地期間単位の目標移動範囲の各々について接地移動が可能か否かを判定する。
【0250】
この処理は、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が実行する。
【0251】
この処理は、例えば先に図１３を参照して説明した処理に相当する。
図１３には、前中脚（ＦＭ）の接地期間における目標移動範囲、すなわち、
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
これらの各接地期間の目標移動範囲と、階段形状との対応関係を示し、さらに、各目標移動範囲に対応する接地走行予定区間と、各区間の接地走行が可能か否かを示している。
図１３には、前中脚（ＦＭ）の接地期間における目標移動範囲、すなわち、
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
これらの各接地期間の目標移動範囲と、階段形状との対応関係を示し、さらに、各目標移動範囲に対応する接地走行予定区間と、各区間の接地走行が可能か否かを示している。
【0252】
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１は、全範囲が１つの階段面Ａ上に含まれるため、この範囲＝ｘ０～ｘ１の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面（Ａ面）に接地させて車輪を回転させて走行することが可能である。
【0253】
しかし、時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘ２～ｘ３は、その範囲が階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれる。
従って、この範囲＝ｘ２～ｘ３の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面に接地させて車輪を回転させて走行することは不可能である。
従って、この範囲＝ｘ２～ｘ３の全区間について前中脚（ＦＭ）を走行面に接地させて車輪を回転させて走行することは不可能である。
【0254】
図１３に示す例では、判定結果として、
時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３が、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、連続した接地走行が不可能であると判定する。その他の接地期間における目標移動範囲については、全て１つの階段面に属しており、連続接地走行が可能であると判定する。
時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３が、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、連続した接地走行が不可能であると判定する。その他の接地期間における目標移動範囲については、全て１つの階段面に属しており、連続接地走行が可能であると判定する。
【0255】
（ステップＳ１０６）
ステップＳ１０６の処理は、ステップＳ１０５の判定処理の分岐ステップである。
ステップＳ１０５において、解析対象の脚の接地期間単位の移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲があると判定した場合は、ステップＳ１０６においてＹｅｓと判定され、ステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１０６の処理は、ステップＳ１０５の判定処理の分岐ステップである。
ステップＳ１０５において、解析対象の脚の接地期間単位の移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲があると判定した場合は、ステップＳ１０６においてＹｅｓと判定され、ステップＳ１０７に進む。
【0256】
一方、ステップＳ１０５において、解析対象の脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定した場合は、ステップＳ１０６においてＮｏと判定され、ステップＳ１０８に進む。
【0257】
（ステップＳ１０７）
ステップＳ１０７の処理は、ステップＳ１０５において、解析対象の脚の接地期間単位の移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲があると判定した場合に実行する処理である。
ステップＳ１０７の処理は、ステップＳ１０５において、解析対象の脚の接地期間単位の移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲があると判定した場合に実行する処理である。
【0258】
この場合、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０７において、接地移動不可能な目標移動範囲を修正し、修正移動範囲を生成する。
【0259】
この処理も図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が実行する処理である。
【0260】
この処理は、例えば先に図１４を参照して説明した処理に相当する。
図１４には、連続接地走行が不可能であると判定された時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を、修正して、
時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
を生成した例を示している。
修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑは、全ての移動範囲を１つの階段面Ｂに属する設定としている。
図１４には、連続接地走行が不可能であると判定された時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３を、修正して、
時間ｔ２～ｔ３の修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
を生成した例を示している。
修正移動範囲＝ｘｐ～ｘｑは、全ての移動範囲を１つの階段面Ｂに属する設定としている。
【0261】
修正前の目標速度＝Ｖに基づいて生成した時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３は、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、連続した接地走行が不可能である。
移動可能範囲決定部２２４は、このように目標速度＝Ｖに基づいて生成した接地時間の目標移動範囲が連続接地走行できない範囲にある場合、その目標移動範囲に含まれる階段面を解析し、目標移動範囲が多く含まれる階段面を選択し、選択した階段面に、修正移動範囲を設定する。
移動可能範囲決定部２２４は、このように目標速度＝Ｖに基づいて生成した接地時間の目標移動範囲が連続接地走行できない範囲にある場合、その目標移動範囲に含まれる階段面を解析し、目標移動範囲が多く含まれる階段面を選択し、選択した階段面に、修正移動範囲を設定する。
【0262】
図１４に示す例では、目標速度＝Ｖに基づいて生成した時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３は、階段面Ａと階段面Ｂの２つの異なる高さの階段面上に含まれており、目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の約８０％が階段面Ｂに含まれている。
この結果に基づいて、移動可能範囲決定部２２４は、階段面Ｂを選択し、選択した階段面Ｂに、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑを設定する。
この結果に基づいて、移動可能範囲決定部２２４は、階段面Ｂを選択し、選択した階段面Ｂに、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑを設定する。
【0263】
なお、修正移動範囲ｘｐ～ｘｑの距離は、原則として、目標速度＝Ｖに基づいて生成した時間ｔ２～ｔ３の目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の距離と同じ距離とする。
ただし、選択した１つの階段面に目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の距離と同じ距離の修正移動範囲が確保できない場合には、修正移動範囲の距離は目標移動範囲の距離より小さく設定する。
ただし、選択した１つの階段面に目標移動範囲＝ｘ２～ｘ３の距離と同じ距離の修正移動範囲が確保できない場合には、修正移動範囲の距離は目標移動範囲の距離より小さく設定する。
【0264】
ステップＳ１０７における修正移動範囲の生成処理が完了すると、再度、ステップＳ１０６の判定処理に戻る。
ステップＳ１０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定されるとステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定されるとステップＳ１０８に進む。
【0265】
（ステップＳ１０８）
ステップＳ１０８の処理は、ステップＳ１０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定した場合に実行される。
ステップＳ１０８の処理は、ステップＳ１０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定した場合に実行される。
【0266】
この場合、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０８において、全てが接地移動可能な移動範囲のみによって構成される接地期間単位の移動範囲情報を生成する。
【0267】
この処理も図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が実行する処理である。
【0268】
例えば、図１４に示すような修正移動範囲を含む移動範囲情報、すなわち、例えば以下のような全てが接地移動可能な移動範囲のみによって構成される接地期間単位の移動範囲情報を生成する。
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ７の移動範囲＝ｘ６～ｘ７
時間ｔ８～ｔ９の移動範囲＝ｘ８～ｘ９
【0269】
（ステップＳ１０９）
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０９において以下の処理を実行する。
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ１０９において以下の処理を実行する。
【0270】
ステップＳ１０８において生成した全てが接地移動可能な移動範囲のみによって構成される接地期間単位の移動範囲情報に対して、二次計画法等の最適化手法を適用して最終的な脚の軌道を生成する。
【0271】
この処理は、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の軌道生成部２２５が実行する処理である。
軌道生成部２２６は、移動可能範囲決定部２２４がステップＳ１０８において決定した解析対象脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度＝Ｖ、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような脚の軌道を生成する。
軌道生成部２２６は、移動可能範囲決定部２２４がステップＳ１０８において決定した解析対象脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度＝Ｖ、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような脚の軌道を生成する。
【0272】
この処理は、例えば先に図１８～図２０を参照して説明した処理に相当する。
なお、具体的な軌道修正処理としては、例えば、数理最適化における非線形計画法の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）などを用いて軌道の最適化処理を実行する。
なお、具体的な軌道修正処理としては、例えば、数理最適化における非線形計画法の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）などを用いて軌道の最適化処理を実行する。
【0273】
この最適化処理によって修正した軌道の例が先に説明した図２０に示す「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道を、軌道生成部が修正した軌道」である。
【0274】
このように、軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような脚の軌道を生成する。
【0275】
（ステップＳ１１０）
次に、ステップＳ１１０において、全ての脚の解析が終了したか否かを判定する。
次に、ステップＳ１１０において、全ての脚の解析が終了したか否かを判定する。
【0276】
例えば、処理対象が図１に示すような６脚型の脚車輪ロボット１００ａである場合には、前左脚（ＦＬ）、前中脚（ＦＭ）、前右脚（ＦＲ）、後左脚（ＲＬ）、後中脚（ＲＭ）、後右脚（ＲＲ）の６本の脚の全ての軌道が算出されたか否かを判定する。
【0277】
また、処理対象が図３に示すような４脚型の脚車輪ロボット１００ｂである場合には、前左脚（ＦＬ）、前右脚（ＦＲ）、後左脚（ＲＬ）、後右脚（ＲＲ）の４本の脚の全ての軌道が算出されたか否かを判定する。
【0278】
【0279】
未解析の脚がある場合は、ステップＳ１０２に戻り、個解析の脚に対してステップＳ１０２～Ｓ１０９の処理を実行する。
【0280】
ステップＳ１１０において、全ての脚の解析が終了したと判定した場合、処理を終了する。
【0281】
このフローに従った処理を行うことで、脚車輪ロボットの全ての脚の軌道が算出される。
すなわち、ロボット各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道が生成される。
すなわち、ロボット各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道が生成される。
【0282】
なお、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報は、図６に示す移動装置２００の駆動部２２６に入力される。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させるための駆動情報を生成して、各脚を駆動する。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させるための駆動情報を生成して、各脚を駆動する。
【0283】
これらの処理により、ロボットを予め規定した移動速度情報２１５（目標速度＝Ｖ）に従って、ほぼ停止することなく安定して走行させることが可能となる。
【0284】
なお、図２４に示すフローを参照して説明した処理シーケンスには、先に図１６を参照して説明した処理が含まれていない。
すなわち、各脚の接地期間における連続接地走行が可能であり、かつ、複数の異なる接地期間の複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面等に属しているような場合、これらの複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの接地期間対応の修正移動範囲として設定する処理については含まれていない。
すなわち、各脚の接地期間における連続接地走行が可能であり、かつ、複数の異なる接地期間の複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面等に属しているような場合、これらの複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの接地期間対応の修正移動範囲として設定する処理については含まれていない。
【0285】
【0286】
（ステップＳ２０１～Ｓ２０７）
ステップＳ２０１～Ｓ２０７の処理は、先に図２４に示すフローチャートを参照して説明したステップＳ１０１～Ｓ１０７の処理と同様の処理であるので、簡略化して説明する。
ステップＳ２０１～Ｓ２０７の処理は、先に図２４に示すフローチャートを参照して説明したステップＳ１０１～Ｓ１０７の処理と同様の処理であるので、簡略化して説明する。
【0287】
まず、ステップＳ２０１において、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の目標歩容生成部２２３が目標速度と歩容パラメータを入力する。
【0288】
次に、ステップＳ２０２において、目標歩容生成部２２３、または制御部が、解析対象となる脚を選択する。
【0289】
次に、ステップＳ２０３において、目標歩容生成部２２３が、解析対象脚について以下の処理を実行する。
目標速度と目標歩容パラメータに従った走行を行う場合の脚の各接地期間単位の目標移動範囲を算出する。
この処理は、例えば先に図１０～図１２を参照して説明した処理に相当する。
目標速度と目標歩容パラメータに従った走行を行う場合の脚の各接地期間単位の目標移動範囲を算出する。
この処理は、例えば先に図１０～図１２を参照して説明した処理に相当する。
【0290】
次に、ステップＳ２０４において、移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が、ロボットの実際の走行面の形状情報を入力する。
この処理は、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が外部環境推定部２２２から走行面の形状情報を入力する処理に相当する。
具体的には、例えば図９に示すようなロボットが走行する階段等、走行面に関する形状情報を入力する。
この処理は、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が外部環境推定部２２２から走行面の形状情報を入力する処理に相当する。
具体的には、例えば図９に示すようなロボットが走行する階段等、走行面に関する形状情報を入力する。
【0291】
次に、ステップＳ２０５において、移動可能範囲決定部２２４が、ステップＳ２０４で入力したロボットの実際の走行面形状に基づいて、ステップＳ２０３で算出した脚の接地期間単位の目標移動範囲の各々について接地移動が可能か否かを判定する。
この処理は、例えば先に図１３を参照して説明した処理に相当する。
この処理は、例えば先に図１３を参照して説明した処理に相当する。
【0292】
ステップＳ２０５において、解析対象の脚の接地期間単位の移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲があると判定した場合は、ステップＳ２０６においてＹｅｓと判定され、ステップＳ２０７に進む。
一方、ステップＳ２０５において、解析対象の脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定した場合は、ステップＳ２０６においてＮｏと判定され、ステップＳ２０８に進む。
一方、ステップＳ２０５において、解析対象の脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定した場合は、ステップＳ２０６においてＮｏと判定され、ステップＳ２０８に進む。
【0293】
ステップＳ２０７の処理は、ステップＳ２０５において、解析対象の脚の接地期間単位の移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲があると判定した場合に実行する処理である。
この場合、移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４は、ステップＳ２０７において、接地移動不可能な目標移動範囲を修正し、修正移動範囲を生成する。
この処理は、例えば先に図１４を参照して説明した処理に相当する。
この場合、移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４は、ステップＳ２０７において、接地移動不可能な目標移動範囲を修正し、修正移動範囲を生成する。
この処理は、例えば先に図１４を参照して説明した処理に相当する。
【0294】
ステップ２０７における修正移動範囲の生成処理が完了すると、再度、ステップＳ２０６の判定処理に戻る。
ステップＳ２０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定されるとステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定されるとステップＳ２０８に進む。
【0295】
ステップＳ２０８以下の処理には、図２４を参照して説明した処理と異なる処理が含まれるので、各ステップの処理について、順次、説明する。
【0296】
（ステップＳ２０８）
ステップＳ２０８の処理は、ステップＳ２０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定した場合に実行される。
ステップＳ２０８の処理は、ステップＳ２０６において、解析対象脚の接地期間単位の目標移動範囲の中に接地移動不可能な移動範囲がないと判定した場合に実行される。
【0297】
この場合、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ２０８において、連続して接地移動可能な離間した複数の移動範囲があるか否かを判定する。
【0298】
この処理も図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が実行する処理である。
【0299】
このステップＳ２０８の処理は、先に図１６を参照して説明した処理に相当する。
図１６に示す例において、
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７、
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９、
これら２つの目標移動範囲は、いずれも１つの階段面Ｄ上に含まれ、この時間ｔ６～ｔ９の全期間において、前中脚（ＦＭ）を、階段面Ｄ上に接地させて連続走行させることが可能である。
図１６に示す例において、
時間ｔ６～ｔ７の目標移動範囲＝ｘ６～ｘ７、
時間ｔ８～ｔ９の目標移動範囲＝ｘ８～ｘ９、
これら２つの目標移動範囲は、いずれも１つの階段面Ｄ上に含まれ、この時間ｔ６～ｔ９の全期間において、前中脚（ＦＭ）を、階段面Ｄ上に接地させて連続走行させることが可能である。
【0300】
移動可能範囲決定部２２４は、このように連続接地走行可能な離間した複数の移動範囲が検出されたか否かを判定する。
検出された場合は、ステップＳ２０９に進む。
検出されない場合は、ステップＳ２１０に進む。
検出された場合は、ステップＳ２０９に進む。
検出されない場合は、ステップＳ２１０に進む。
【0301】
（ステップＳ２０９）
ステップＳ２０９の処理は、ステップＳ２０８において、連続接地走行可能な離間した複数の移動範囲が検出された場合に実行する処理である。
ステップＳ２０９の処理は、ステップＳ２０８において、連続接地走行可能な離間した複数の移動範囲が検出された場合に実行する処理である。
【0302】
このステップＳ２０９の処理も、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が実行する処理である。
【0303】
この場合、移動可能範囲決定部２２４は、ステップＳ２０９において、続接地走行可能な離間した複数の目標移動範囲を１つの修正移動範囲として生成する。
【0304】
ステップ２０９における修正移動範囲の生成処理が完了すると、再度、ステップＳ２０８の判定処理に戻る。
ステップＳ２０８において、連続して接地移動可能な離間した複数の移動範囲がないと判定すると、ステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２０８において、連続して接地移動可能な離間した複数の移動範囲がないと判定すると、ステップＳ２１０に進む。
【0305】
（ステップＳ２１０）
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ２１０において、全てが接地移動可能な移動範囲のみによって構成される接地期間単位の移動範囲情報を生成する。
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ２１０において、全てが接地移動可能な移動範囲のみによって構成される接地期間単位の移動範囲情報を生成する。
【0306】
この処理も図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の移動可能範囲決定部２２４が実行する処理である。
【0307】
例えば、図１６に示すような修正移動範囲を含む移動範囲情報、すなわち、例えば以下のような全てが接地移動可能な移動範囲のみによって構成される接地期間単位の移動範囲情報を生成する。
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ９の移動範囲＝ｘ６～ｘ９
時間ｔ０～ｔ１の移動範囲＝ｘ０～ｘ１
時間ｔ２～ｔ３の移動範囲＝ｘｐ～ｘｑ
時間ｔ４～ｔ５の移動範囲＝ｘ４～ｘ５
時間ｔ６～ｔ９の移動範囲＝ｘ６～ｘ９
【0308】
（ステップＳ２１１）
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ２１１において以下の処理を実行する。
次に、移動装置２００のデータ処理部２２０は、ステップＳ２１１において以下の処理を実行する。
【0309】
ステップＳ２１０において生成した全てが接地移動可能な移動範囲のみによって構成される接地期間単位の移動範囲情報に対して、二次計画法等の最適化手法を適用して最終的な脚の軌道を生成する。
【0310】
この処理は、図６に示す移動装置２００のデータ処理部２２０の軌道生成部２２５が実行する処理である。
軌道生成部２２６は、移動可能範囲決定部２２４がステップＳ２１０において決定した解析対象脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度＝Ｖ、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような脚の軌道を生成する。
軌道生成部２２６は、移動可能範囲決定部２２４がステップＳ２１０において決定した解析対象脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度＝Ｖ、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような脚の軌道を生成する。
【0311】
この処理は、例えば先に図１８～図２０を参照して説明した処理に相当する。
なお、具体的な軌道修正処理としては、例えば、数理最適化における非線形計画法の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）などを用いて軌道の最適化処理を実行する。
なお、具体的な軌道修正処理としては、例えば、数理最適化における非線形計画法の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）などを用いて軌道の最適化処理を実行する。
【0312】
この最適化処理によって修正した軌道の例が先に説明した図２０に示す「移動可能範囲決定部が生成した修正移動範囲を走行する場合の前中脚（ＭＦ）軌道を、軌道生成部が修正した軌道」である。
【0313】
このように、軌道生成部２２５は、移動可能範囲決定部２２４が決定したロボット各脚先端の車輪の移動可能範囲を参照して、各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような脚の軌道を生成する。
【0314】
（ステップＳ２１２）
次に、ステップＳ２１２において、全ての脚の解析が終了したか否かを判定する。
次に、ステップＳ２１２において、全ての脚の解析が終了したか否かを判定する。
【0315】
例えば、処理対象が図１に示すような６脚型の脚車輪ロボット１００ａである場合には、前左脚（ＦＬ）、前中脚（ＦＭ）、前右脚（ＦＲ）、後左脚（ＲＬ）、後中脚（ＲＭ）、後右脚（ＲＲ）の６本の脚の全ての軌道が算出されたか否かを判定する。
【0316】
また、処理対象が図３に示すような４脚型の脚車輪ロボット１００ｂである場合には、前左脚（ＦＬ）、前右脚（ＦＲ）、後左脚（ＲＬ）、後右脚（ＲＲ）の４本の脚の全ての軌道が算出されたか否かを判定する。
【0317】
【0318】
未解析の脚がある場合は、ステップＳ１０２に戻り、個解析の脚に対してステップＳ２０２～Ｓ２１１の処理を実行する。
【0319】
ステップＳ２１２において、全ての脚の解析が終了したと判定した場合、処理を終了する。
【0320】
このフローに従った処理を行うことで、脚車輪ロボットの全ての脚の軌道が算出される。
すなわち、ロボット各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道が生成される。
すなわち、ロボット各脚先端の車輪が移動可能範囲内に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された移動速度、すなわち、図６に示す「移動速度情報２１５」の速度に従って滑らかに移動が可能となるような各脚の軌道が生成される。
【0321】
なお、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報は、図６に示す移動装置２００の駆動部２２６に入力される。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させるための駆動情報を生成して、各脚を駆動する。
駆動部２２６は、軌道生成部２２５が生成したロボット各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させるための駆動情報を生成して、各脚を駆動する。
【0322】
これらの処理により、ロボットを予め規定した移動速度情報２１５（目標速度＝Ｖ）に従って、ほぼ停止することなく安定して走行させることが可能となる。
【0323】
［６．本開示の移動装置のハードウェア構成例について］
次に本開示の移動装置のハードウェア構成例について説明する。
次に本開示の移動装置のハードウェア構成例について説明する。
【0324】
図２７は、本開示の移動装置５００の一構成例を示すブロック図である。
図２７に示すように、移動装置５００は、データ処理部５１０、記憶部５２１、メモリ５２２、表示部５３０、センサＩＦ５４０、センサ５４１、駆動制御部５５０、駆動部５５１、通信部５６０、バス５７０を有する。
図２７に示すように、移動装置５００は、データ処理部５１０、記憶部５２１、メモリ５２２、表示部５３０、センサＩＦ５４０、センサ５４１、駆動制御部５５０、駆動部５５１、通信部５６０、バス５７０を有する。
【0325】
データ処理部３１０は例えば複数のコアＣＰＵ５１１ａ，ｂを有するマルチコアＣＰＵであり、記憶部５２１やメモリ５２２に格納されたプログラムに従って上述した各実施例に従ったデータ処理や、その他の様々なデータ処理を実行する。
【0326】
記憶部５２１やメモリ５２２には、データ処理部３１０において実行するプログラム、移動装置５００の走行ルート情報など、走行に必要となる様々な情報が格納される。
また、慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサ５４１が取得したセンサ検出情報、例えば内部状態情報や外部環境の撮影画像や、データ処理部５１０において生成したデータの格納領域としても利用される。
また、慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサ５４１が取得したセンサ検出情報、例えば内部状態情報や外部環境の撮影画像や、データ処理部５１０において生成したデータの格納領域としても利用される。
【0327】
表示部５３０は、例えば移動装置５００の動作状態等を示す各種情報の表示や、進行方向の撮影画像の表示部として利用される。また、タッチパネル形式としてユーザによる指示データの入力を可能な構成としてもよい。
【0328】
センサＩＦ５４０は、視覚センサ等のセンサ５４１の検出情報を入力し、データ処理部５１０に出力する。あるいは、センサ検出情報を記憶部５２１やメモリ５２２に格納する。
センサ５４１は、図６を参照して説明した移動装置２００の状態センサ２０１、環境センサ２０２等によって構成される。例えば慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成される。
センサ５４１は、図６を参照して説明した移動装置２００の状態センサ２０１、環境センサ２０２等によって構成される。例えば慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成される。
【0329】
駆動制御部５５０は、モータ等によって構成される駆動部５５１の制御を行い、移動装置５００を動作させて移動させる。
例えば、データ処理部５１０が上述した実施例に従って算出した移動範囲に脚を配置させるための駆動処理などを行う。
例えば、データ処理部５１０が上述した実施例に従って算出した移動範囲に脚を配置させるための駆動処理などを行う。
【0330】
通信部５６０は、通信ネットワークを介して外部装置、例えばクラウド側のサーバ６００との通信を行う。サーバ６００は、移動装置５００に対して目的地や目的地に向かうためのルート情報などを通知する。
バス５７０は、各構成部間のデータ転送路として利用される。
バス５７０は、各構成部間のデータ転送路として利用される。
【0331】
なお、サーバ６００は、必須構成ではなく、移動装置５００内に目的地や目的地に向かうためのルート情報などを記憶し、移動装置５００単独で処理を行う構成としてもよい。
【0332】
また、逆に、サーバ６００側で上述した実施例に従ったデータ処理を実行して移動装置５００の脚の移動範囲などの制御情報を決定する構成としてもよい。
例えば図２８に示すように、移動装置５００とサーバ６００を通信ネットワークで結び、移動装置５００に装着した例えば慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサの検出情報をサーバ６００に送信する。
例えば図２８に示すように、移動装置５００とサーバ６００を通信ネットワークで結び、移動装置５００に装着した例えば慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサの検出情報をサーバ６００に送信する。
【0333】
サーバ６００は、移動装置５００から、センサ検出情報を受信し、上述した実施例に従ったデータ処理を実行して、移動装置５００の各脚の移動範囲や軌道などを算出し、算出した軌道情報、または算出軌道情報に基づいて生成される駆動情報を制御情報として移動装置５００に送信する。
移動装置５００は、サーバ６００かから受信した制御情報、例えば各脚の軌道情報や駆動情報に従って脚を駆動して移動する。
移動装置５００は、サーバ６００かから受信した制御情報、例えば各脚の軌道情報や駆動情報に従って脚を駆動して移動する。
【0334】
なお、このようにデータ処理を行うサーバ６００は、例えば図２９に示すようなハードウェア構成を有する。
図２９に示すように、サーバ６００は、データ処理部６１０、通信部６２１、記憶部６２２、メモリ６２３、表示部６２４、バス６３０を有する。
図２９に示すように、サーバ６００は、データ処理部６１０、通信部６２１、記憶部６２２、メモリ６２３、表示部６２４、バス６３０を有する。
【0335】
データ処理部６１０は例えば複数のコアＣＰＵ６１１ａ，ｂを有するマルチコアＣＰＵであり、記憶部６２２やメモリ６２３に格納されたプログラムに従って上述した各実施例に従ったデータ処理や、その他の様々なデータ処理を実行する。
【0336】
通信部６２１は、通信ネットワークを介して移動装置５００との通信を行う。
例えば、移動装置５００の慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサの検出情報を受信する。また、サーバ６００が上述した実施例に従って生成した各脚の軌道情報や駆動情報を移動装置５００に送信する。また、移動装置５００に対して目的地や目的地に向かうためのルート情報などを送信する処理を行ってもよい。
例えば、移動装置５００の慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサの検出情報を受信する。また、サーバ６００が上述した実施例に従って生成した各脚の軌道情報や駆動情報を移動装置５００に送信する。また、移動装置５００に対して目的地や目的地に向かうためのルート情報などを送信する処理を行ってもよい。
【0337】
記憶部６２２やメモリ６２３には、データ処理部６１０において実行するプログラム、移動装置５００の走行ルート情報など、走行に必要となる様々な情報が格納される。
また、移動装置５００の慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサが取得したセンサ検出情報を、通信部６２１を介して受信した場合のこれらの受信データの格納領域としても利用される。また、データ処理部６１０において生成したデータの格納領域としても利用される。
また、移動装置５００の慣性計測センサ（ＩＭＵ）や、画像を撮影するカメラなどによって構成されるセンサが取得したセンサ検出情報を、通信部６２１を介して受信した場合のこれらの受信データの格納領域としても利用される。また、データ処理部６１０において生成したデータの格納領域としても利用される。
【0338】
表示部６２４は、例えば移動装置５００の動作状態等を示す各種情報の表示や、進行方向の撮影画像の表示部として利用される。また、タッチパネル形式としてユーザによる指示データの入力を可能な構成としてもよい。
バス６３０は、各構成部間のデータ転送路として利用される。
バス６３０は、各構成部間のデータ転送路として利用される。
【0339】
［７．本開示の構成のまとめ］
以上、特定の実施例を参照しながら、本開示の実施例について詳解してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
以上、特定の実施例を参照しながら、本開示の実施例について詳解してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【0340】
なお、本明細書において開示した技術は、以下のような構成をとることができる。
（１） 脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットを駆動する制御情報を生成するデータ処理部を有し、
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置。
（１） 脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットを駆動する制御情報を生成するデータ処理部を有し、
前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置。
【0341】
（２） 前記脚車輪ロボットは、
脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する構成であり、
前記データ処理部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が接地期に走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出する（１）に記載の移動装置。
脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する構成であり、
前記データ処理部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が接地期に走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出する（１）に記載の移動装置。
【0342】
（３） 前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度に従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する（１）または（２）に記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度に従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する（１）または（２）に記載の移動装置。
【0343】
（４） 前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットを予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する（１）～（３）いずれかに記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットを予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の移動範囲を算出する（１）～（３）いずれかに記載の移動装置。
【0344】
（５） 前記歩容パラメータは、
前記脚車輪ロボットの各脚について、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を規定したパラメータである（４）に記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットの各脚について、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を規定したパラメータである（４）に記載の移動装置。
【0345】
（６） 前記データ処理部は、
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度と、予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の目標移動範囲を算出する目標歩容生成部と、
前記目標移動範囲を修正する移動可能範囲決定部を有し、
前記移動可能範囲決定部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定し、
前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でない場合、
前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能な移動範囲に修正する（１）～（５）いずれかに記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットを予め規定した目標速度と、予め規定した歩容パラメータに従って走行させるための各脚対応の目標移動範囲を算出する目標歩容生成部と、
前記目標移動範囲を修正する移動可能範囲決定部を有し、
前記移動可能範囲決定部は、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定し、
前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でない場合、
前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能な移動範囲に修正する（１）～（５）いずれかに記載の移動装置。
【0346】
（７） 前記移動可能範囲決定部は、
前記目標移動範囲が、高さの異なる複数の階段面を含む走行面である場合、前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でないと判定し、
前記目標移動範囲を、１つの階段面内の移動範囲に修正する（６）に記載の移動装置。
前記目標移動範囲が、高さの異なる複数の階段面を含む走行面である場合、前記目標移動範囲が走行面に接地して走行可能な移動範囲でないと判定し、
前記目標移動範囲を、１つの階段面内の移動範囲に修正する（６）に記載の移動装置。
【0347】
（８） 前記移動可能範囲決定部は、
複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面に属している場合、前記複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの移動範囲に修正する（６）または（７）に記載の移動装置。
複数の離間した目標移動範囲が１つの階段面に属している場合、前記複数の離間した目標移動範囲を連結して１つの移動範囲に修正する（６）または（７）に記載の移動装置。
【0348】
（９） 前記移動可能範囲決定部は、
前記脚車輪ロボットの内部状態を検出する状態センサの検出情報に基づくロボット状態と、
前記脚車輪ロボットの外部の環境情報を検出する環境センサの検出情報に基づく外部環境情報を入力し、
入力情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定する（６）～（８）いずれかに記載の移動装置。
前記脚車輪ロボットの内部状態を検出する状態センサの検出情報に基づくロボット状態と、
前記脚車輪ロボットの外部の環境情報を検出する環境センサの検出情報に基づく外部環境情報を入力し、
入力情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が前記目標移動範囲を走行面に接地して走行可能か否かを判定する（６）～（８）いずれかに記載の移動装置。
【0349】
（１０） 前記データ処理部は、
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの各脚対応の移動範囲に基づいて、前記脚車輪ロボットの各脚対応の軌道を生成する軌道生成部を有する（６）～（９）いずれかに記載の移動装置。
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの各脚対応の移動範囲に基づいて、前記脚車輪ロボットの各脚対応の軌道を生成する軌道生成部を有する（６）～（９）いずれかに記載の移動装置。
【0350】
（１１） 前記軌道生成部は、
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの移動範囲を参照して、各脚先端の車輪が前記移動範囲に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された目標速度に従って移動が可能となる各脚の軌道を生成する（１０）に記載の移動装置。
前記移動可能範囲決定部が決定した前記脚車輪ロボットの移動範囲を参照して、各脚先端の車輪が前記移動範囲に設定されるという条件を満たし、かつ、予め規定された目標速度に従って移動が可能となる各脚の軌道を生成する（１０）に記載の移動装置。
【0351】
（１２） 前記軌道生成部は、
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理を実行する（１１）に記載の移動装置。
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理を実行する（１１）に記載の移動装置。
【0352】
（１３） 前記軌道生成部は、
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）を用いて軌道の最適化処理を実行する（１２）に記載の移動装置。
非線形計画法を用いた軌道の最適化処理の代表的手法である二次計画法（ＱＰ：Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）を用いて軌道の最適化処理を実行する（１２）に記載の移動装置。
【0353】
（１４） 前記データ処理部は、
前記軌道生成部が生成した各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させる各脚対応の駆動情報を生成して各脚を駆動する駆動部を有する（１０）～（１３）いずれかに記載の移動装置。
前記軌道生成部が生成した各脚の軌道情報に従って、各脚を移動させる各脚対応の駆動情報を生成して各脚を駆動する駆動部を有する（１０）～（１３）いずれかに記載の移動装置。
【0354】
（１５） 脚先に車輪を備えた複数の脚を有する脚車輪ロボットの移動制御を実行する移動装置制御方法であり、
前記移動装置のデータ処理部が、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置制御方法。
前記移動装置のデータ処理部が、
前記脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、
前記走行面情報を利用して、前記脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、
前記脚車輪ロボットの各脚を、各脚対応の移動範囲に接地させて走行させるための各脚の軌道情報を生成する移動装置制御方法。
【0355】
なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。例えば、プログラムは記録媒体に予め記録しておくことができる。記録媒体からコンピュータにインストールする他、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットといったネットワークを介してプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。
【0356】
また、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【産業上の利用可能性】
【0357】
以上、説明したように、本開示の一実施例の構成によれば、階段等の走行面であっても脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させることを可能とする構成が実現される。
具体的には、例えば、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させるための脚の軌道情報を生成する。
本構成により、階段等の走行面であっても脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させることを可能とする構成が実現される。
具体的には、例えば、脚先の車輪を走行面に接地させて走行する接地期と、脚先の車輪を走行面から離間させる遊脚期を交互に入れ替えて走行する脚車輪ロボットの走行面情報を取得し、脚車輪ロボットの脚が走行面に接地して走行可能な各脚対応の移動範囲を算出し、脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させるための脚の軌道情報を生成する。
本構成により、階段等の走行面であっても脚車輪ロボットの各脚を各脚対応の移動範囲に接地させて予め規定した目標速度に従って走行させることを可能とする構成が実現される。
【符号の説明】
【0358】
１００ 脚車輪ロボット
１０１ 脚
１０２ 車輪
１０３ 回動関節
１０４ 直動関節
１１０ 体幹部（胴体）
１２０ センサ（カメラ）
２００ 移動装置
２０１ 状態センサ
２０２ 環境センサ
２１１ 入力部
２１２ 記憶部
２１３ 通信部
２２０ データ処理部
２２１ 内部状態推定部
２２２ 外部環境推定部
２２３ 目標歩容生成部
２２４ 移動可能範囲決定部
２２５ 軌道生成部
２２６駆動部
２３１ 関節部
２３２ 車輪部
５００ 移動装置
５１０ データ処理部
５２１ 記憶部
５２２ メモリ
５３０ 表示部
５４０ センサＩＦ
５４１ センサ
５５０ 駆動制御部
５５１ 駆動部
５６０ 通信部
５７０ バス
６００ サーバ
６１０ データ処理部
６２１ 通信部
６２２ 記憶部
６２３ メモリ
６２４ 表示部
６３０ バス
１０１ 脚
１０２ 車輪
１０３ 回動関節
１０４ 直動関節
１１０ 体幹部（胴体）
１２０ センサ（カメラ）
２００ 移動装置
２０１ 状態センサ
２０２ 環境センサ
２１１ 入力部
２１２ 記憶部
２１３ 通信部
２２０ データ処理部
２２１ 内部状態推定部
２２２ 外部環境推定部
２２３ 目標歩容生成部
２２４ 移動可能範囲決定部
２２５ 軌道生成部
２２６駆動部
２３１ 関節部
２３２ 車輪部
５００ 移動装置
５１０ データ処理部
５２１ 記憶部
５２２ メモリ
５３０ 表示部
５４０ センサＩＦ
５４１ センサ
５５０ 駆動制御部
５５１ 駆動部
５６０ 通信部
５７０ バス
６００ サーバ
６１０ データ処理部
６２１ 通信部
６２２ 記憶部
６２３ メモリ
６２４ 表示部
６３０ バス
【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】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】