特開 2024-110131 ロボット制御システム

(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】P2024110131

(43)【公開日】2024-08-15

(54)【発明の名称】ロボット制御システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 5/00 20060101AFI20240807BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

B25J5/00 E

B25J13/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014519

(22)【出願日】2023-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】000191353

【氏名又は名称】新明工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村田 勇樹

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707CS08

3C707HS27

3C707KS21

3C707KX10

3C707WA15

3C707WK04

(57)【要約】

【課題】ロボットが備える複数のマニプレータの中の２つが互いに重なった結果として一方のマニプレータの作動が他方のマニプレータによって妨げられることを回避できるロボット制御システムを提供することを目的とする。
【解決手段】胴体に変位可能に連結された第１及び第２マニプレータの変位量に基づいて、第１及び第２マニプレータを仮想平面に投影すると重なるか否かを判定し、仮想平面にて重なる第１及び第２マニプレータにおける対応位置の仮想平面に対する高さの大小関係に基づいて第１及び第２マニプレータの一方を他方よりも先に変位させる、制御部を備えるロボット制御システム。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボット制御システムであって、
胴体に変位可能に連結された第１及び第２マニプレータと、
前記第１及び第２マニプレータを変位させる第１及び第２アクチュエータと、
前記胴体に対する前記第１及び第２マニプレータの変位量を取得する第１及び第２センサと、
前記第１及び第２マニプレータを制御する制御部を有し、前記制御部は、
前記第１及び第２マニプレータの前記変位量に基づいて、前記第１及び第２マニプレータを仮想平面に投影すると重なるか否かを判定し、
前記仮想平面にて重なる前記第１及び第２マニプレータにおける対応位置の前記仮想平面に対する高さの大小関係に基づいて前記第１及び第２マニプレータの一方が他方よりも先に変位するように前記第１及び第２アクチュエータを制御する、ロボット制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載のロボット制御システムであって、
前記第１マニプレータは、第１リンクを有し、
前記第２マニプレータは、第２リンクを有し、
前記制御部は、
前記第１リンクを表す線分及び前記第２リンクを表す線分を前記仮想平面に投影すると交差する場合に前記第１及び第２マニプレータが重なると判定する、ロボット制御システム。

【請求項3】

請求項１に記載のロボット制御システムであって、
前記胴体に変位可能に連結された第３マニプレータと、
前記第３マニプレータを変位させる第３アクチュエータと、
前記胴体に対する前記第３マニプレータの変位量を取得する第３センサを有し、
前記制御部は、
前記第３マニプレータの前記変位量に基づいて、前記第３マニプレータ及び前記胴体を前記仮想平面に投影すると重なるか否かを判定し、
前記第１及び第２マニプレータの少なくとも一方よりも後に前記胴体に重なる前記第３マニプレータが変位するように前記第１乃至第３アクチュエータを制御する、ロボット制御システム。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のロボット制御システムであって、
前記制御部は、前記第１及び第２マニプレータの先端を地面に接地させ、更に前記胴体を前記地面に対して移動させる、ロボット制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット制御システムに関する。例えば、ロボットが備えるマニプレータどうしの重複状態に基づいてマニプレータの変位量を制御するロボット制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

複数のマニプレータ（例えば、ロボットの胴体に連結された脚）を備えるロボットの制御に関して種々の提案がなされている。例えば特許文献１には、転倒した場合に鉛直下方に位置する下側脚が動作可能となるように、鉛直上方に位置する上側脚を地面に対して動作させて姿勢を変更する多脚ロボットが開示されている。この多脚ロボットによれば、転倒した場合、地面又は胴体によって動作が妨げられる可能性が高い下側脚ではなく、上側脚を用いることによって胴体の姿勢を自ら矯正することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－６４８３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、複数のマニプレータの中の２つが互いに交差していると、マニプレータの一方の動作（変位）が他方によって妨げられる可能性がある。マニプレータの交差は、例えば、作動開始時に操作者によってロボットが正しく配置されなかったことにより発生する。しかしながら、特許文献１には、マニプレータが互いに交差した場合の矯正方法は開示されていない。

【0005】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ロボットが備える複数のマニプレータの中の２つが互いに重なった結果として一方のマニプレータの作動が他方のマニプレータによって妨げられることを回避できるロボット制御システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の１つの特徴によると、ロボット制御システムは、胴体に変位可能に連結された第１及び第２マニプレータと、前記第１及び第２マニプレータを変位させる第１及び第２アクチュエータと、前記胴体に対する前記第１及び第２マニプレータの変位量を取得する第１及び第２センサと、前記第１及び第２マニプレータを制御する制御部と、を有する。前記制御部は、前記第１及び第２マニプレータの前記変位量に基づいて、前記第１及び第２マニプレータを仮想平面に投影すると重なるか否かを判定し、前記仮想平面にて重なる前記第１及び第２マニプレータにおける対応位置の前記仮想平面に対する高さの大小関係に基づいて前記第１及び第２マニプレータの一方が他方よりも先に変位するように前記第１及び第２アクチュエータを制御する。

【0007】

第１マニプレータ及び第２マニプレータ（即ち、ロボットが備えるマニプレータの中の２つ）が互いに重なっていると（典型的には、互いに交差していると）、一方のマニプレータを変位させたときに他方のマニプレータに接触して当該一方のマニプレータの変位が妨げられる可能性が高い。この場合、本特徴に係る制御部は、先に変位させるべきマニプレータを仮想平面に対する高さに基づいて決定する。仮想平面に対する高さが高いマニプレータと、高さの低いマニプレータと、の何れを選択するかは、マニプレータの構造及び変位の態様に応じて決定され得る。従って、本特徴によれば、第１マニプレータ及び第２マニプレータが互いに重なった結果として一方のマニプレータの作動が他方のマニプレータによって妨げられる事象の発生を回避できる可能性が高くなる。

【0008】

本開示の他の特徴によると、前記第１マニプレータは、第１リンクを有し、前記第２マニプレータは、第２リンクを有し、前記制御部は、前記第１リンクを表す線分及び前記第２リンクを表す線分を前記仮想平面に投影すると交差する場合に前記第１及び第２マニプレータが重なると判定する。

【0009】

本特徴に係る制御部は、例えば、第１マニプレータを構成するリンクの１つ（即ち、第１リンク）、及び第２マニプレータを構成するリンクの１つ（即ち、第２リンク）のそれぞれを仮想平面に仮想的に投射する。次いで、制御部は、投射された線分が仮想平面にて交差しているか否かに応じて第１マニプレータ及び第２マニプレータの重複の有無を判定する。従って、本特徴によれば、制御部は、第１マニプレータと第２マニプレータとが互いに重なっているか否かを容易に判定することができる。

【0010】

本開示の他の特徴によると、前記胴体に変位可能に連結された第３マニプレータと、前記第３マニプレータを変位させる第３アクチュエータと、前記胴体に対する前記第３マニプレータの変位量を取得する第３センサを有し、前記制御部は、前記第３マニプレータの前記変位量に基づいて、前記第３マニプレータ及び前記胴体を前記仮想平面に投影すると重なるか否かを判定し、前記第１及び第２マニプレータの少なくとも一方よりも後に前記胴体に重なる前記第３マニプレータが変位するように前記第１乃至第３アクチュエータを制御する。

【0011】

胴体と第３マニプレータ（即ち、ロボットが備えるマニプレータの１つ）とが互いに重なっていると（典型的には、胴体の下方にまで第３マニプレータが延在していると）、第３マニプレータを変位させたときに胴体又は地面によって第３マニプレータの変位が妨げられる可能性が高い。この場合、本特徴に係る制御部は、第３マニプレータの変位の前に、他のマニプレータ（例えば、第１マニプレータ及び／又は第２マニプレータ）を変位させる。一例として、制御部は、第３マニプレータ以外のマニプレータを変位させて胴体と地面との間に第３マニプレータが変位できる空間を確保した後、第３マニプレータを変位させる。従って、本特徴によれば、胴体と第３マニプレータとが互いに重なっている場合であっても、第３マニプレータを円滑に変位できる可能性が高くなる。

【0012】

本開示の他の特徴によると、前記制御部は、前記第１及び第２マニプレータの先端を地面に接地させ、更に前記胴体を前記地面に対して移動させる。

【0013】

本特徴によれば、第１マニプレータ及び第２マニプレータを歩行脚として用いてロボットを歩行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態に係るロボット制御システムに含まれるロボットの斜視図である。

【図2】ロボット及びロボットの操作端末のブロック図である。

【図3】ロボットが備える脚のリンク及び回転関節を示した概略図である。

【図4】ロボット及びロボットの脚先の到達可能領域を示した平面図である。

【図5】ロボットの脚の１つが胴体と重なり、且つ脚の２つが互いに重なっている状態を胴体の輪郭、及び脚を構成するリンクを表す線分により示した図である。

【図6】図５に示された胴体の輪郭及び線分を仮想平面に投影して得られる図である。

【図7】図５に示された互いに重なる脚のリンクを表す線分のそれぞれを含む２つの直線と、２つの直線の共通垂線を示した図である。

【図8】ロボットの制御装置が実行する「重複判定処理ルーチン」を示したフローチャートである。

【図9】制御装置が実行する「基準姿勢移行処理ルーチン」を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態を図１～９を参照しながら説明する。説明中の同じ符号（参照番号）は、重複する説明をしないが同じ機能を有する同じ要素を意味する。本実施形態に係るロボット制御システム１は、ロボット２及び操作端末７を含んでいる。

【0016】

図１に示されるように、ロボット２は、胴体３、及び胴体３に連結された複数の脚４（マニプレータ）を含んでいる。脚４は、左前脚４１、左中脚４２、左後脚４３、右前脚４４、右中脚４５及び右後脚４６を含んでいる。即ち、ロボット２は６脚歩行ロボットである。

【0017】

以下の説明において、胴体座標系（胴体座標値）が用いられる。胴体座標系は、胴体３の幾何学的中心が原点Ｏであり、胴体３に対して前後方向がＸ軸であり、左右方向がＹ軸であり、上下方向がＺ軸である直交座標系である。Ｘ軸座標は、原点Ｏに対して胴体３の前方において正の値となる。Ｙ軸座標は、原点Ｏに対して胴体３の左方において正の値となる。Ｚ軸座標は、原点Ｏに対して胴体３の上方において正の値となる。

【0018】

図２から理解されるように、ロボット２は、制御装置５（制御部）、カメラ５１、ＩＭＵ５２、無線通信装置５３及びスイッチ５４を備えている。制御装置５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及び不揮発性メモリを備えた汎用マイクロコンピュータを主要素として含んでいる。

【0019】

ＣＰＵは、所定のプログラム（ルーチン）を逐次実行することによってデータの読み込み、数値演算、及び演算結果の出力等を行う。ＲＡＭは、ＣＰＵによって参照されるデータを一時的に記憶する。不揮発性メモリは、ＲＯＭ、及びデータの書き換え可能なフラッシュメモリ等により構成され、ＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムの実行時に参照されるルックアップテーブル（マップ）等を記憶する。

【0020】

カメラ５１は、胴体３の前部突出部に配設されている（図４を参照）。カメラ５１は、胴体３の前方領域の映像である前方画像を取得（撮影）し、前方画像を表す信号を制御装置５へ送信する。

【0021】

ＩＭＵ５２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの方向の加速度であるＸ軸加速度Ａｘ、Ｙ軸加速度Ａｙ、及びＺ軸加速度Ａｚ、並びにＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの方向の回転速度（角速度）であるＸ軸角速度ωｘ、Ｙ軸角速度ωｙ、及びＺ軸角速度ωｚを検出する。ＩＭＵ５２によって検出されるこれらの値の組合せは、胴体移動値Ｍ（Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，ωｘ，ωｙ，ωｚ）とも表記される。ＩＭＵ５２は、周知の慣性計測装置により構成されている。

【0022】

無線通信装置５３は、操作端末７に含まれる無線通信装置７２とのデータ通信を行う。具体的には、無線通信装置５３は、制御装置５から入力された情報（データ）を無線通信装置７２へ送信する一方、無線通信装置７２から受信した情報を制御装置５へ出力する。

【0023】

スイッチ５４は、ロボット２の作動を開始又は終了させるために操作者によって押下されるブッシュ式スイッチ（ボタン）である。スイッチ５４は、胴体３の上面に配設されている（図１、図４を参照）。制御装置５は、スイッチ５４の操作状態（即ち、押下されているか否か）を検知することができる。

【0024】

更に、ロボット２は、脚４のそれぞれを胴体３に対して変位（稼働）させるモータ６１ａ～６１ｔ（アクチュエータ）、及び脚４のそれぞれの変位量を取得する角度センサ６２ａ～６２ｔを含んでいる。モータ６１ａ～６１ｔのそれぞれは、周知のＤＣサーボモータによって構成されている。角度センサ６２ａ～６２ｔのそれぞれは、周知のレゾルバによって構成されている。モータ６１ａ～６１ｔ及び角度センサ６２ａ～６２ｔについて、脚４のそれぞれの構造と共に具体的に説明する。

【0025】

図３に示されるように、左前脚４１は、リンク４１ａ～４１ｃ及び基部４１ｄを含んでいる。基部４１ｄの一端は、胴体３に固結されている。基部４１ｄの他端は、リンク４１ａの一端と回転関節（第１関節）を介して互いに連結されている。リンク４１ａの他端は、リンク４１ｂの一端と回転関節（第２関節）を介して互いに連結されている。リンク４１ｂの他端は、リンク４１ｃの一端と回転関節（第３関節）を介して互いに連結されている。リンク４１ｃの他端（即ち、左前脚４１の先端であり、図３に点Ｐｔとして示される）は、地面（又は、床面）と接するようになっている。

【0026】

基部４１ｄは、上面視において胴体３から左方且つ前方に延在している。第１関節の回転軸とＸ軸とのなす角度は６０°であり、第１関節の回転軸とＺ軸とのなす角度は４５°である。第１関節の回転軸と、第２関節の回転軸と、は互いに垂直である。第２関節の回転軸と、第３関節の回転軸と、は互いに平行である。

【0027】

第１関節の回転角度（即ち、基部４１ｄに対するリンク４１ａの回転角度）である回転角度αは、モータ６１ａが発生させるトルクによって制御される。第２関節の回転角度（即ち、リンク４１ａに対するリンク４１ｂの回転角度）である回転角度βは、モータ６１ｂが発生させるトルクによって制御される。第３関節の回転角度（即ち、リンク４１ｂに対するリンク４１ｃの回転角度）である回転角度γは、モータ６１ｃが発生させるトルクによって制御される。以下、回転角度α、回転角度β及び回転角度γの組合せは、回転角度Ｌ（α，β，γ）とも表記される。

【0028】

角度センサ６２ａは、左前脚４１の回転角度αを検出し、回転角度αを表す信号を制御装置５へ出力する。角度センサ６２ｂは、左前脚４１の回転角度βを検出し、回転角度βを表す信号を制御装置５へ出力する。角度センサ６２ｃは、左前脚４１の回転角度γを検出し、回転角度γを表す信号を制御装置５へ出力する。制御装置５は、回転角度Ｌ及びリンク４１ａ～リンク４１ｃそれぞれの長さ等に基づき、周知の方法により左前脚４１の脚先（先端位置）の胴体座標値である脚先位置Ｆｐ（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）を取得（算出）する。

【0029】

ロボット２が「基準姿勢」であるときの左前脚４１の脚先が到達可能な地面上の領域（即ち、左前脚４１の先端の移動先となり得る範囲）は、図４の領域Ｒ１により簡略化して示されている。基準姿勢は、ロボット２が平坦で水平な地面を歩行していて、且つ胴体３が地面に対して水平であって地面と胴体重心Ｇｂとの距離が所定の基準距離Ｄｓである状態である。胴体重心Ｇｂは、胴体３の質量重心（質量中心）であり、本実施形態において、胴体３の幾何学的中心（即ち、胴体座標系における原点Ｏ）に略等しい。図１及び図４に示されるロボット２は、基準姿勢にある。

【0030】

左中脚４２、左後脚４３、右前脚４４、右中脚４５及び右後脚４６のそれぞれは、左前脚４１と同様の構成を有している。左中脚４２は、リンク４２ａ～４２ｃを含んでいる。左中脚４２の基部４２ｄは、上面視において真横（即ち、Ｙ軸と平行な方向）に延在している。左中脚４２の第１関節の回転軸とＺ軸とのなす角度は４５°である。

【0031】

制御装置５は、左中脚４２が備えるモータ６１ｄ～６１ｆを制御することにより、左中脚４２の回転角度Ｌ（α，β，γ）を制御する。制御装置５は、角度センサ６２ｄ～６２ｆによって検出された回転角度Ｌ（α，β，γ）に基づいて左中脚４２の脚先位置Ｆｐ（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）を取得する。ロボット２が基準姿勢にある場合における左中脚４２の脚先の地面上の到達可能領域は、図４の領域Ｒ２により簡略化して示されている。

【0032】

左後脚４３は、リンク４３ａ～４３ｃを含んでいる。左後脚４３の基部４３ｄは、上面視において左方且つ後方に延在している。左後脚４３の第１関節の回転軸とＸ軸とのなす角度は６０°であり、第１関節の回転軸とＺ軸とのなす角度は４５°である。

【0033】

制御装置５は、左後脚４３が備えるモータ６１ｇ～６１ｉを制御することにより、左後脚４３の回転角度Ｌ（α，β，γ）を制御する。制御装置５は、角度センサ６２ｇ～６２ｉによって検出された回転角度Ｌ（α，β，γ）に基づいて左後脚４３の脚先位置Ｆｐ（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）を取得する。ロボット２が基準姿勢にある場合における左後脚４３の脚先の地面上の到達可能領域は、図４の領域Ｒ３により簡略化して示されている。

【0034】

右前脚４４は、リンク４４ａ～４４ｃを含んでいる。右前脚４４の基部は、上面視において右方且つ前方に延在している。右前脚４４の第１関節の回転軸とＸ軸とのなす角度は６０°であり、第１関節の回転軸とＺ軸とのなす角度は４５°である。

【0035】

制御装置５は、右前脚４４が備えるモータ６１ｊ～６１ｋ及びモータ６１ｍを制御することにより、右前脚４４の回転角度Ｌ（α，β，γ）を制御する。制御装置５は、角度センサ６２ｊ～６２ｋ及び角度センサ６２ｍによって検出された回転角度Ｌ（α，β，γ）に基づいて右前脚４４の脚先位置Ｆｐ（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）を取得する。ロボット２が基準姿勢にある場合における右前脚４４の脚先の地面上の到達可能領域は、図４の領域Ｒ４により簡略化して示されている。

【0036】

右中脚４５は、リンク４５ａ～４５ｃを含んでいる。右中脚４５の基部は、上面視において真横（即ち、Ｙ軸と平行な方向）に延在している。右中脚４５の第１関節の回転軸とＺ軸とのなす角度は４５°である。

【0037】

制御装置５は、右中脚４５が備えるモータ６１ｎ及びモータ６１ｐ～６１ｑを制御することにより、右中脚４５の回転角度Ｌ（α，β，γ）を制御する。制御装置５は、角度センサ６２ｎ及び角度センサ６２ｐ～６２ｑによって検出された回転角度Ｌ（α，β，γ）に基づいて右中脚４５の脚先位置Ｆｐ（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）を取得する。ロボット２が基準姿勢にある場合における右中脚４５の脚先の地面上の到達可能領域は、図４の領域Ｒ５により簡略化して示されている。

【0038】

右後脚４６は、リンク４６ａ～４６ｃを含んでいる。右後脚４６の基部は、上面視において右方且つ後方に延在している。右後脚４６の第１関節の回転軸とＸ軸とのなす角度は６０°であり、第１関節の回転軸とＺ軸とのなす角度は４５°である。

【0039】

制御装置５は、右後脚４６が備えるモータ６１ｒ～６１ｔを制御することにより、右後脚４６の回転角度Ｌ（α，β，γ）を制御する。制御装置５は、角度センサ６２ｒ～６２ｔによって検出された回転角度Ｌ（α，β，γ）に基づいて右後脚４６の脚先位置Ｆｐ（ｘｆ，ｙｆ，ｚｆ）を取得する。ロボット２が基準姿勢にある場合における右後脚４６の脚先の地面上の到達可能領域は、図４の領域Ｒ６により簡略化して示されている。

【0040】

操作端末７は、操作制御装置７１、無線通信装置７２、ディスプレイ７３及び入力装置７４を含んでいる。操作制御装置７１は、制御装置５と同様にＣＰＵ、ＲＡＭ及び不揮発性メモリを含む汎用コンピュータによって構成されている。

【0041】

無線通信装置７２は、ロボット２に含まれる無線通信装置５３とのデータ通信を行う。具体的には、無線通信装置７２は、操作制御装置７１から入力された情報（データ）を無線通信装置５３へ送信する一方、無線通信装置５３から受信した情報を操作制御装置７１へ出力する。

【0042】

ディスプレイ７３に表示される画像は、操作制御装置７１によって制御される。入力装置７４は、キーボード及びマウスを含んでいる。入力装置７４は、操作者が入力装置７４に対して行った操作を表す信号を操作制御装置７１へ出力する。

【0043】

（歩行時の制御）
ロボット２が歩行しているとき、操作制御装置７１は、カメラ５１によって撮影された前方画像を制御装置５から無線通信装置７２を介して受信し且つディスプレイ７３に連続的に表示させる。操作者は、ディスプレイ７３に表示された映像（動画像）を見ながらロボット２の進行方向（直進、及び左方又は右方への旋回の何れか）、及びロボット２を旋回させる場合はその旋回半径に相関する値を決定し、入力装置７４を操作してそれらの情報を操作制御装置７１に入力する。操作制御装置７１は、入力された情報を制御装置５へ無線通信装置７２を介して送信する。

【0044】

制御装置５は、操作者によって入力（要求）された進行方向へ向けて歩行するように「次接地脚」の目標接地位置を決定する。次接地脚は、左前脚４１及び右前脚４４の一方であって次に脚先が地面に接触（接地）する脚である。目標接地位置は、脚先が接触する地面上の目標位置である。制御装置５は、その目標接地位置に次接地脚の脚先が接地（到達）するように次接地脚の脚先位置Ｆｐ（換言すれば、回転角度Ｌ）を制御し、且つ新たな次接地脚（即ち、左前脚４１及び右前脚４４の他方）の目標接地位置を決定する。

【0045】

加えて、制御装置５は、左前脚４１及び右前脚４４以外の脚（即ち、左中脚４２、左後脚４３、右中脚４５及び右後脚４６であり、以下、「追従脚」とも総称される。）の目標接地位置を「接地点追従法」により決定する。接地点追従法は、追従脚の目標接地位置として、追従脚と胴体３に対して前方に隣接する脚の接地位置の近傍の位置を取得（決定）する方法である。

【0046】

例えば、左中脚４２の目標接地位置は、胴体３に対して前方に隣接する左前脚４１の接地位置の近傍となる。同様に、右後脚４６の目標接地位置は、胴体３に対して前方に隣接する右中脚４５の接地位置の近傍となる。従って、左前脚４１及び右前脚４４の目標接地位置がロボット２の進行方向に応じて決定されると、追従脚の目標接地位置もそれに倣って定められる。

【0047】

次接地脚である左前脚４１の脚先が接地して接地脚となり、更に左前脚４１の脚先を（他の接地脚と共に）胴体３に対して後方へ移動させることによりロボット２が前進（歩行）する。次いで、左前脚４１の脚先が地面から離れて遊脚となると、左中脚４２の脚先が（左前脚４１の脚先が接地していた地面上の位置の近傍に）接地して接地脚となり、更に左中脚４２の脚先が胴体３に対して後方に移動させることによりロボット２が前進する。

【0048】

換言すれば、制御装置５は、目標接地位置を決定し、目標接地位置に脚先を接地させ、更に接地した脚先を胴体３に対して後方に移動させる処理を、左前脚４１～右後脚４６のそれぞれに対して繰り返し実行し、その結果、ロボット２が歩行する。

【0049】

ロボット２の歩行制御についてより具体的に述べると、制御装置５は、胴体重心Ｇｂの目標位置である目標重心位置Ｇｔ（ｘｇ，ｙｇ，ｚｇ）を所定の制御周期Δｔが経過する毎に取得する。目標重心位置Ｇｔは、次接地脚の脚先が目標接地位置に到達した時点における胴体重心Ｇｂの胴体座標の目標値である。

【0050】

目標重心位置Ｇｔが取得されると、制御装置５は、現時点から制御周期Δｔが経過するまで期間における胴体３の移動量の目標値である目標胴体移動値ΔＣ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ，Δφ，Δψ，Δθ）を取得する。目標胴体移動値ΔＣは、制御周期Δｔ経過後の胴体重心Ｇｂの胴体座標（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）並びに制御周期Δｔ経過後の胴体３のＸ軸周りの回転角度Δφ、Ｙ軸周りの回転角度Δψ、及びＺ軸周りの回転角度Δθの組合せによって表される。

【0051】

制御装置５は、胴体重心Ｇｂが目標重心位置Ｇｔに接近し且つロボット２が基準姿勢に近づくように目標胴体移動値ΔＣを取得する。この際、制御装置５は、ロボット２（具体的には、胴体３）の前進速度（歩行速度）が目標歩行速度Ｓｔと等しくなり且つΔφ、Δψ及びΔθのそれぞれの大きさが所定の回転上限値を超えないように目標胴体移動値ΔＣを取得する。

【0052】

目標胴体移動値ΔＣが取得されると、制御装置５は、接地脚のそれぞれの脚先移動値Ｆｄ（ｘｄ，ｙｄ，ｚｄ）を取得する。脚先移動値Ｆｄは、胴体３が目標胴体移動値ΔＣによって表される移動及び回転をした時点における接地脚の脚先の胴体座標値である。接地脚のそれぞれの脚先移動値Ｆｄが取得されると、制御装置５は、制御周期Δｔ経過後の脚先位置Ｆｐが脚先移動値Ｆｄと等しくなるように接地脚の回転角度Ｌを制御する。

【0053】

接地脚の回転角度Ｌを制御しながら制御周期Δｔが経過すると、制御装置５は、制御周期Δｔが経過する間の胴体３の実際の移動量を胴体移動値Ｍに基づいて取得する。次いで、制御装置５は、胴体３の実際の移動量と目標胴体移動値ΔＣとの差分に基づいて、新たな目標重心位置Ｇｔを取得する。

【0054】

（始動時の制御）
ロボット２が作動を停止しているときにスイッチ５４が押下されると、制御装置５は、ロボット２を「待機姿勢」に遷移させた後、基準姿勢に遷移させる。待機姿勢は、脚４のそれぞれの回転角度Ｌが待機角度Ｌｗ（αｗ，βｗ，γｗ）となっている状態である。待機角度Ｌｗは、脚４のそれぞれに対して予め定められている。その後、制御装置５は、操作者による操作端末７への操作に応じてロボット２を歩行させる。

【0055】

図３には、左前脚４１の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなっている様子が破線により示されている。図３から理解されるように、左前脚４１の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなっているとき、左前脚４１の先端（即ち、点Ｐｔ）が基部４１ｄよりも上方に位置している。同様に、左前脚４１以外の脚４の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなっているとき、脚先が基部よりも上方にある。換言すれば、ロボット２が待機姿勢にあるとき、胴体３（より具体的には、脚４のそれぞれの基部）が地面に接している。

【0056】

次いで、制御装置５は、ロボット２を基準姿勢に遷移させる。具体的には、制御装置５は、脚４のそれぞれの回転角度Ｌを基準角度Ｌｓ（αｓ，βｓ，γｓ）とする。基準角度Ｌｓは、脚４のそれぞれに対して予め定められている。脚４のそれぞれの回転角度Ｌが待機角度Ｌｗから基準角度Ｌｓとなると、胴体３が地面から離れてロボット２が基準姿勢となる。

【0057】

（重複判定処理）
ところで、ロボット２による歩行の開始に先立ち、操作者が地面上の所望の位置にロボット２を配置する場合がある。この際、脚４の１つが他の１つと重なっていると（典型的には、交差していると）、一方の脚４が他方の脚４の変位の妨げとなり、ロボット２が基準姿勢に遷移できずに転倒する可能性がある。或いは、脚４の１つが胴体３と重なっていると（典型的には、胴体３の下方に脚４の１つがあると）、胴体３又は地面がその脚４の変位の妨げとなる可能性がある。

【0058】

そこで、制御装置５は、「判定開始条件」が成立したとき「重複判定処理」を実行する。重複判定処理は、後述されるように、互いに重なる脚４を抽出する処理、及び胴体３と重なる脚４を抽出する処理を含んでいる。

【0059】

判定開始条件は、以下の（条件ａ）～（条件ｃ）の何れか１つが成立したときに成立する。
（条件ａ）ロボット２が作動を停止しているときにスイッチ５４が押下された
（条件ｂ）ロボット２が転倒した
（条件ｃ）脚４の何れかの変位が妨げられている

【0060】

制御装置５は、ロボット２の歩行中にＩＭＵ５２によって検出されたＸ軸加速度Ａｘ、Ｙ軸加速度Ａｙ、Ｚ軸加速度Ａｚ、Ｘ軸角速度ωｘ、Ｙ軸角速度ωｙ及びＺ軸角速度ωｚの何れかの大きさが所定の閾値を超えると、（条件ｂ）が成立したと判定する。加えて、制御装置５は、ロボット２の歩行中にモータ６１ａ～６１ｔの何れかを制御したとき、対応する角度センサ６２ａ～６２ｔの１つの予想される変化量と実際の変化量との差分の大きさが所定の閾値よりも小さい状態が所定時間継続すると、（条件ｃ）が成立したと判定する。

【0061】

（重複判定処理－互いに重なる脚に関する処理）
制御装置５は、「脚交差条件」が成立していると、互いに交差した（従って、互いに重なる）脚４があると判定する。脚交差条件は、脚４の１つ（便宜上、「第１マニプレータ」とも称呼される）と、脚４の他の１つ（便宜上、「第２マニプレータ」とも称呼される）と、を「仮想平面」に投影（正射影）すると、第１マニプレータと第２マニプレータとが仮想平面にて重なっている可能性が高い場合に成立する条件である。仮想平面は、胴体３に基づいて定まる平面であり、本実施形態において、Ｚ軸と直交する（即ち、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと平行な）平面である。

【0062】

より具体的に述べると、制御装置５は、仮想平面に投影された第１マニプレータに係る「第１線分」と第２マニプレータに係る「第２線分」とが互いに交差していると、脚交差条件が成立していると判定する。第１線分は、第１マニプレータを構成するリンクの１つ（便宜上、「第１リンク」とも称呼される）を表す線分である。第２線分は、第２マニプレータを構成するリンクの１つ（便宜上、「第２リンク」とも称呼される）を表す線分である。

【0063】

図５では、左前脚４１～左後脚４３を構成するリンク及び基部のそれぞれが互いに連結された線分によって表されている。なお、図５及び図６において、右前脚４４～右後脚４６に係る各線分の図示は省略されている。加えて、各線分における胴体３に隠れた区間は破線によって示されている。

【0064】

図５の例では、左中脚４２（第１マニプレータ）と左後脚４３（第２マニプレータ）とが、重なっている。より具体的に述べると、図６に示されるように、仮想平面に投射されると、左中脚４２のリンク４２ｂ（第１リンク）と、左後脚４３のリンク４３ｂ（第２リンク）と、が仮想平面における点Ｐｃ１にて互いに交差している。即ち、この場合、脚交差条件が成立している。

【0065】

このように、制御装置５は、第１マニプレータ及び第２マニプレータのそれぞれを構成する３つのリンクを互いに連結された線分で表し且つこれらの線分を仮想平面に仮想的に投影する。次いで、制御装置５は、第１マニプレータに係る線分の１つと、第２マニプレータに係る線分の１つと、が仮想平面にて互いに交差していれば（即ち、脚交差条件が成立していれば）、第１マニプレータと第２マニプレータとが互いに重なっていると判定する。

【0066】

例えば、第１リンクが左中脚４２のリンク４２ｂであれば、第１線分は、リンク４２ｂの軸線と略等しく且つ左中脚４２の第２関節から第３関節へ延びる線分である。制御装置５は、左中脚４２の回転角度Ｌに基づいて左中脚４２の第２関節及び第３関節の胴体座標値を取得し、取得された２つの胴体座標値に基づいてリンク４２ｂを表す線分（即ち、本例における第１線分）を特定する。

【0067】

このように、制御装置５は、第１線分及び第２線分（並びに、後述される第３線分）を、対応する脚４の回転角度Ｌに基づいて取得する。即ち、制御装置５は、角度センサ６２ａ～６２ｔの中の第１マニプレータ及び第２マニプレータに対応するセンサ（便宜上、「第１センサ」及び「第２センサ」とも称呼される）によって取得された回転角度Ｌに基づいて、第１線分及び第２線分のそれぞれの一端及び他端を特定する。

【0068】

制御装置５は、脚交差条件が成立している場合、第１マニプレータの及び第２マニプレータの一方を「上位脚」として抽出する。上位脚は、互いに重なる第１マニプレータ及び第２マニプレータにおける対応位置（即ち、仮想平面にて重なっている箇所、重複位置）が胴体３に対して高い方の脚である。

【0069】

加えて、制御装置５は、上位脚を変位させた後、他の脚４（即ち、第１マニプレータの及び第２マニプレータの他方であり、「非上位脚」とも称呼される）を変位させる。即ち、制御装置５は、モータ６１ａ～６１ｔの中の第１マニプレータ及び第２マニプレータのそれぞれに対応するモータ（便宜上、「第１アクチュエータ」及び「第２アクチュエータ」とも称呼される）を制御する。より具体的には、非上位脚の変位に際して上位脚が妨げとなる可能性が高いので、制御装置５は、上位脚を非上位脚よりも先に変位させる。

【0070】

上位脚を抽出するため、制御装置５は、第１線分及び第２線分に係る最短距離ベクトルを取得する。最短距離ベクトルを取得するため、制御装置５は、第１線分を含む直線（第１直線）と、第２線分を含む直線（第２直線）と、の共通垂線を特定する。図５の例におけるリンク４２ｂ（第１線分）及びリンク４３ｂ（第２線分）を抽出した図７では、リンク４２ｂを含む直線Ｌ４２ｂ、リンク４３ｂを含む直線Ｌ４３ｂ、及び直線Ｌ４２ｂ及び直線Ｌ４３ｂの共通垂線Ｌｆが示されている。

【0071】

図７において、直線Ｌ４２ｂにおけるリンク４２ｂと重複する区間（即ち、点Ｐｄ１から点Ｐｄ２までの区間）は実線により示され、リンク４２ｂと重複しない区間は一点鎖線により示されている。直線Ｌ４３ｂにおけるリンク４３ｂと重複する区間（即ち、点Ｐｅ１から点Ｐｅ２までの区間）は実線により示され、リンク４３ｂと重複しない区間は一点鎖線により示されている。

【0072】

共通垂線Ｌｆの直線Ｌ４２ｂ（即ち、第１リンクを含む直線）への足は、点Ｐｆ１である。共通垂線Ｌｆの直線Ｌ４３ｂ（即ち、第２リンクを含む直線）への足は、点Ｐｆ２である。図７から理解されるように、点Ｐｆ１は、直線Ｌ４２ｂにおけるリンク４２ｂに対応する区間に含まれている。点Ｐｆ２は、直線Ｌ４３ｂにおけるリンク４３ｂに対応する区間には含まれていない。

【0073】

本例において、制御装置５は、点Ｐｆ１が始点であり且つ点Ｐｆ２が終点であるベクトルを最短距離ベクトルとして取得する。即ち、制御装置５は、共通垂線の第１リンクへの足の位置が始点となり且つ第２リンクへの足の位置が終点となるように最短距離ベクトルを取得する。

【0074】

加えて、制御装置５は、取得された最短距離ベクトルが胴体３に対して下方へ向いていれば、第１マニプレータ（即ち、第１リンクに係る脚４）を上位脚として抽出する。一方、制御装置５は、最短距離ベクトルが胴体３に対して上方へ向いていれば、第２マニプレータ（即ち、第２リンクに係る脚４）を上位脚として抽出する。

【0075】

図７の例では、点Ｐｆ１の胴体座標値は（ｘ１，ｙ１，ｚ１）であり、点Ｐｆ２の胴体座標値は（ｘ２，ｙ２，ｚ２）である。従って、最短距離ベクトルの各成分は（ｘ２－ｘ１，ｙ２－ｙ１，ｚ２－ｚ１）と表される。本例において、点Ｐｆ１のＺ軸座標値ｚ１は、点Ｐｆ２のＺ軸座標値ｚ２よりも小さい（即ち、ｚ２－ｚ１＞０）。従って、最短距離ベクトルは胴体３に対して上方へ向いている。そのため、制御装置５は、リンク４３ｂ（第２リンク）に係る左後脚４３を上位脚として抽出する。

【0076】

（重複判定処理－胴体と重なる脚に関する処理）
制御装置５は、「胴体重複条件」が成立している場合に胴体３と重なる脚４があると判定する。胴体重複条件は、脚４の１つ（便宜上、「第３マニプレータ」とも称呼される）と胴体３とを仮想平面に投影すると、胴体３と第３マニプレータとが仮想平面にて重なっている可能性が高い場合に成立する条件である。

【0077】

制御装置５は、仮想平面に投影された胴体３の外形を表す輪郭線と、第３マニプレータに含まれるリンクを表す「第３線分」と、が仮想平面にて互いに交差していると、胴体重複条件が成立していると判定する。制御装置５は、胴体重複条件が成立していれば、胴体３と重なっている脚４（即ち、第３マニプレータ）を「胴体重複脚」として抽出する。

【0078】

図５の例では、左前脚４１（第３マニプレータ）のリンク４１ｃ（便宜上、「第３リンク」とも称呼される）が胴体３と重なっている。より具体的には、図６において、胴体３の輪郭線とリンク４１ｃを表す線分（即ち、第３線分）とが点Ｐｃ２にて互いに交差している。従って、この場合、胴体重複条件が成立しており、制御装置５は、左前脚４１を胴体重複脚として抽出する。

【0079】

制御装置５は、胴体重複条件が成立していると、胴体重複脚以外の脚４を変位させた後、胴体重複脚を変位させる。より具体的には、胴体重複脚の変位に際して胴体３又は地面が妨げとなる可能性が高いので、制御装置５は、他の脚４を変位させた後、胴体重複脚を変位させる。

【0080】

なお、角度センサ６２ａ～６２ｔの中の第３マニプレータに対応するセンサは、便宜上、「第３センサ」とも称呼される。制御装置５は、第３センサによって検出された第３マニプレータの回転角度Ｌに基づいて第３線分の一端及び他端を特定する。モータ６１ａ～６１ｔの中の第３マニプレータに対応するモータは、便宜上、「第３アクチュエータ」とも称呼される。

【0081】

（具体的作動）
制御装置５の具体的作動について説明する。制御装置５のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」とも称呼される）は、上述した判定開始条件が成立すると、図８にフローチャートにより示された「重複判定処理ルーチン」を実行する。図８のルーチンの処理が完了すると、ＣＰＵは、図９にフローチャートにより示された「基準姿勢移行処理ルーチン」を実行する。

【0082】

判定開始条件が成立していると、ＣＰＵは、図８のステップ８００から処理を開始してステップ８０５に進み、脚４の１つを「対象脚」を選択する。対象脚は、他の脚と重なっているか否か、及び胴体重複脚であるか否かが判定される脚である。

【0083】

次いで、ＣＰＵは、ステップ８１０に進み、対象脚から「対象リンク」を選択する。具体的には、ＣＰＵは、対象脚を構成する３つリンクの中の１つを対象リンクとして選択する。

【0084】

更に、ＣＰＵは、ステップ８１５に進み、対象リンクが胴体３と重複しているか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵは、対象リンクを表す線分の一端及び他端の胴体座標値を、対象脚の回転角度Ｌに基づいて特定する。加えて、ＣＰＵは、特定された対象リンクを表す線分と、胴体３の外形線（具体的には、図４及び図６に示される上面視における胴体３の輪郭線）と、を仮想平面に仮想的に投影する。

【0085】

対象リンクを表す線分と胴体３の外形線とが仮想平面にて互いに交差していれば（即ち、脚交差条件が成立していれば）、ＣＰＵは、ステップ８１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、対象脚（第３マニプレータ）を胴体重複脚として制御装置５のＲＡＭに記憶する。次いで、ＣＰＵは、ステップ８２５に進む。

【0086】

一方、対象リンクを表す線分が胴体３の外形と仮想平面にて交差していなければ、ＣＰＵは、ステップ８１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８２５に直接進む。

【0087】

ステップ８２５にてＣＰＵは、脚４の１つを「参照脚」として選択する。参照脚は、対象脚と重なっているか否かが判定される脚である。

【0088】

具体的には、ＣＰＵは、対象脚の胴体３に対して左右反対側にある脚は、ロボット２の構造上（即ち、脚４のそれぞれの可動域の制約により）重ならないので、参照脚として選択しない。例えば、対象脚が左前脚４１である場合、ＣＰＵは、左前脚４１の胴体３に対して左右反対側にある右前脚４４～右後脚４６を参照脚として選択しない。

【0089】

加えて、ＣＰＵは、重なっているか否かが既に判定された脚４の中の２つの組合せとなるような脚は、参照脚として選択しない。例えば、対象脚として左前脚４１が選択され且つ参照脚として左中脚４２が選択された後、対象脚として左中脚４２が選択されている場合、ＣＰＵは、左前脚４１を参照脚として選択しない。

【0090】

次いで、ＣＰＵは、ステップ８３０に進み、参照脚から「参照リンク」を選択する。即ち、ＣＰＵは、参照脚を構成する３つのリンクの中の１つを選択する。

【0091】

更に、ＣＰＵは、ステップ８３５に進み、対象リンク及び参照リンクが互いに重複しているか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、対象リンクを表す線分（即ち、第１線分）及び参照リンクを表す線分（即ち、第２線分）を仮想平面に投影すると互いに交差しているか否か（脚交差条件が成立しているか否か）を判定する。

【0092】

具体的には、ＣＰＵは、第１線分を含む第１直線及び第２線分を含む第２直線のそれぞれを仮想平面に投影して得られる２つの直線の交点を算出する。その交点が、第１直線における第１線分に対応する区間、及び第２直線における第２線分に対応する区間のそれぞれに含まれている場合、脚交差条件が成立しているので、ＣＰＵは、対象リンク（第１マニプレータ）及び参照リンク（第２マニプレータ）が互いに重複していると判定する。

【0093】

対象リンク及び参照リンクが互いに重複していれば（即ち、脚交差条件が成立していれば）、ＣＰＵは、ステップ８３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４０に進み、対象脚及び参照脚から上位脚を抽出し、抽出された上位脚の情報を制御装置５のＲＡＭに記憶する。

【0094】

具体的には、ＣＰＵは、対象リンクに係る第１直線と参照リンクに係る第２直線との共通垂線を特定する。加えて、ＣＰＵは、特定された共通垂線と第１直線との交点（即ち、垂線の足の一方）から共通垂線と第２直線との交点（即ち、垂線の足の他方）へ延びる最短距離ベクトルを取得する。最短距離ベクトルのＺ軸成分が０以上の値であれば、ＣＰＵは、参照脚を上位脚として抽出する。一方、最短距離ベクトルのＺ軸成分が負の値であれば、ＣＰＵは、対象脚を上位脚として抽出する。次いで、ＣＰＵは、ステップ８４５に進む。

【0095】

一方、対象リンク及び参照リンクが互いに重複していなければ、ＣＰＵは、ステップ８３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８４５に直接進む。

【0096】

ステップ８４５にてＣＰＵは、未処理の参照リンクが存在しているか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、参照脚を構成する３つのリンクの中で、参照リンクとして未だ選択されていないリンクがあるか否かを判定する。未処理の参照リンクが存在していれば、ＣＰＵは、ステップ８４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３０に進み、参照脚を構成する３つのリンクの中から未処理のリンクを新たに選択する。

【0097】

未処理の参照リンクが存在していなければ、ＣＰＵは、ステップ８４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８５０に進み、未処理の参照脚が存在しているか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、脚４の中で、対象脚と重複する可能性があり且つ対象脚との重複の有無が未だ判定されていない脚があるか否かを判定する。未処理の参照脚が存在していれば、ＣＰＵは、ステップ８５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２５に進み、脚４の中から未処理の参照脚を新たに選択する。

【0098】

未処理の参照脚が存在していなければ、ＣＰＵは、ステップ８５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８５５に進み、未処理の対象リンクが存在しているか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、対象脚を構成する３つのリンクの中で、対象リンクとして未だ選択されていないリンクがあるか否かを判定する。未処理の対象リンクが存在していれば、ＣＰＵは、ステップ８５５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進み、対象脚を構成する３つのリンクの中から未処理のリンクを新たに選択する。

【0099】

未処理の対象リンクが存在していなければ、ＣＰＵは、ステップ８５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８６０に進み、未処理の対象脚が存在しているか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、脚４の中で、重複の有無が判定されていない脚があるか否かを判定する。例えば、脚４の中から５つの脚が既に対象脚として既に選択されていれば、脚４の全てについて重複の有無が判定されているので、未処理の対象脚は存在していない。

【0100】

未処理の対象脚が存在していれば、ＣＰＵは、ステップ８６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８０５に進み、脚４の中から未処理の対象脚を新たに選択する。一方、未処理の対象脚が存在していなければ、ＣＰＵは、ステップ８６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９５に進み、本ルーチンの処理を終了する。

【0101】

次に、図９の基準姿勢移行処理ルーチンについて説明する。ＣＰＵは、図８の重複判定処理ルーチンの処理を終了すると（即ち、図８のステップ８９５に進むと）、図９のステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、上位脚が抽出されているか否かを判定する。

【0102】

具体的には、ＣＰＵは、図８の重複判定処理ルーチンの処理が前回実行されたとき（即ち、図８のルーチンが最後に実行されたとき）にステップ８４０の処理によってＲＡＭに記憶された上位脚の情報が存在しているか否かを判定する。上位脚が抽出されていれば、ＣＰＵは、ステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、上位脚のそれぞれの上方脚数Ｎｕを取得する。上方脚数Ｎｕは、上位脚の更に上方にある脚の数である。

【0103】

例えば、右前脚４４（第１マニプレータ）及び右中脚４５（第２マニプレータ）が互いに重なり且つ右中脚４５が上位脚であり、更に、右中脚４５（第１マニプレータ）及び右後脚４６（第２マニプレータ）が互いに重なり且つ右後脚４６が上位脚である場合、右後脚４６よりも上方にある脚は存在していない。従って、右後脚４６の上方脚数Ｎｕは「０」となる。右中脚４５の上方脚数Ｎｕは、右中脚４５の更に上方に右後脚４６があるので、「１」となる。即ち、ある脚と重複しているために上位脚（第１上位脚）として抽出された脚が、更に別の脚と重複しており且つその別の脚が上位脚（第２上位脚）として抽出されていれば、第１上位脚の上方脚数Ｎｕは「１」となり、第２上位脚の上方脚数Ｎｕは「０」となる。

【0104】

一方、右前脚４４及び右中脚４５が互いに重なり且つ右前脚４４が上位脚であり、更に、右中脚４５及び右後脚４６が互いに重なり且つ右後脚４６が上位脚である場合、右前脚４４～右後脚４６の上方脚数Ｎｕは何れも「０」となる。換言すれば、脚４の中の３つが順に重なっていた場合に、上方脚数Ｎｕが「１」となる上位脚（即ち、脚４の１つに対して上位脚であり且つ脚４の他の１つに対して非上位脚である脚）が存在する。

【0105】

次いで、ＣＰＵは、ステップ９１５に進み、上方脚数Ｎｕが「１」である上位脚が存在しているか否かを判定する。上方脚数Ｎｕが「１」である上位脚が存在していれば（即ち、脚４の中の３つが順に重なっていれば）、ＣＰＵは、ステップ９１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、上方脚数Ｎｕが「０」である上位脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなるようにその上位脚に係るアクチュエータ（即ち、モータ６１ａ～６１ｔの何れか）を制御する。上方脚数Ｎｕが「１」である上位脚が２つ存在していれば（即ち、左前脚４１～左後脚４３の１つと、右前脚４４～右後脚４６の１つと、の上方脚数Ｎｕが何れも「１」であれば、ＣＰＵは、上方脚数Ｎｕが「０」である２つの上位脚（即ち、左前脚４１～左後脚４３の他の１つ、及び右前脚４４～右後脚４６の他の１つ）のそれぞれに係るアクチュエータを制御する。

【0106】

次いで、ＣＰＵは、ステップ９２５に進み、上位脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなるように上位脚に係るアクチュエータを制御する。従って、ステップ９２５の処理が実行されると、（上方脚数Ｎｕの値に依らず）上位脚として抽出された全ての脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗと略等しくなっている。

【0107】

更に、ＣＰＵは、ステップ９３０に進み、胴体重複脚が抽出されているか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵは、図８の重複判定処理ルーチンが前回実行されたときにステップ８２０の処理によってＲＡＭに記憶された胴体重複脚の情報が存在しているか否かを判定する。

【0108】

胴体重複脚が抽出されていなければ、ＣＰＵは、ステップ９３０にて「Ｎｏ」と判定して以下に説明するステップ９５０及びステップ９５５の処理を順に実行する。次いで、ＣＰＵは、ステップ９９５に進み、本ルーチンの処理を終了する。

【0109】

ステップ９５０：ＣＰＵは、脚４の全ての回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなるようにアクチュエータを制御する。従って、ステップ９５０の処理が実行されると、（上位脚の有無及び上方脚数Ｎｕの値に依らず）脚４の全ての回転角度Ｌが待機角度Ｌｗと略等しくなっている。換言すれば、ロボット２が待機姿勢となり、脚４のそれぞれの基部の下面が地面に接している。

【0110】

ステップ９５５：ＣＰＵは、脚４の全ての回転角度Ｌが基準角度Ｌｓとなるようにアクチュエータを制御する。従って、ステップ９５５の処理が実行されると、脚４の全ての回転角度Ｌが基準角度Ｌｓと略等しくなり、ロボット２が基準姿勢となっている。

【0111】

一方、胴体重複脚が抽出されていれば、ＣＰＵは、ステップ９３０にて「Ｙｅｓ」と判定して以下に説明するステップ９３５乃至ステップ９４５の処理を順に実行する。次いで、ＣＰＵは、ステップ９９５に進む。

【0112】

ステップ９３５：ＣＰＵは、胴体重複脚以外の脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなるように対応するアクチュエータを制御する。従って、ステップ９３５の処理が実行されると、（上位脚の有無及び上方脚数Ｎｕの値に依らず）胴体重複脚以外の全ての脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗと略等しくなっている。

【0113】

ステップ９４０：ＣＰＵは、胴体重複脚以外の脚の回転角度Ｌが基準角度Ｌｓとなるように胴体重複脚に係るアクチュエータを制御する。従って、ステップ９４０の処理が実行されると、胴体重複脚以外の脚によって胴体３が地面から離れている可能性が高い。換言すれば、胴体重複脚の変位が胴体３又は地面によって妨げられる可能性が低くなっている。

【0114】

ステップ９４５：ＣＰＵは、胴体重複脚の回転角度Ｌが基準角度Ｌｓとなるようにアクチュエータを制御する。従って、ステップ９４５の処理が実行されると、ロボット２が基準姿勢となっている。

【0115】

なお、ステップ９０５の判定条件が成立していなければ（即ち、図８の重複判定処理ルーチンの処理によって上位脚が抽出されていなければ）、ＣＰＵは、ステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９３０に直接進む。加えて、ステップ９１５の判定条件が成立していなければ（即ち、上方脚数Ｎｕが「１」である上位脚が存在していなければ）、ＣＰＵは、ステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９２５に直接進む。

【0116】

以上、説明したように、判定開始条件が成立したとき、脚交差条件が更に成立していれば、制御装置５は、上位脚の回転角度Ｌを待機角度Ｌｗとした後、非上位脚を含む他の脚４の回転角度Ｌを待機角度Ｌｗとする。即ち、制御装置５は、上位脚が上位脚に係る所定状態となるように変位させた後、非上位脚を含む他の脚４のそれぞれを、それぞれの所定状態となるように変位させる。

【0117】

この際、制御装置５は、それらの脚における交差位置（重複部分）の胴体３に対して上方にある脚を上位脚として抽出する。具体的には、制御装置５は、互いに重なっている脚４の中の２つにおける対応位置の仮想平面に対する高さ（即ち、胴体座標系におけるＺ軸座標として表される胴体３に対する高さ）の大小関係に基づいて上位脚を抽出する。換言すれば、制御装置５は、互いに重なる脚４の中の２つにおける重複位置の何れが仮想平面と直交する特定方向（本実施形態において、Ｚ軸方向）側にあるかを判定し、特定方向側にある重複位置に係る脚（即ち、重複位置のＺ座標値が大きい方の脚）を上位脚として抽出する。

【0118】

仮に、非上位脚を上位脚よりも先に変位させると仮定する。例えば、非上位脚の回転角度Ｌを待機角度Ｌｗに一致させようとすると、多くの場合、非上位脚の各リンクの一部又は全部が胴体３に対して上方に変位する。その結果、非上位脚のリンクが（非上位脚よりも上方にある）上位脚のリンクに接触して非上位脚の変位が妨げられる可能性が高い。一方、非上位脚の各リンクの一部又は全部を胴体３に対して下方に変位させようとすると、非上位脚の変位が地面によって妨げられる可能性が高い。

【0119】

そのため、制御装置５は、脚４の中の２つが互いに重なっていると判定された場合、非上位脚よりも先に上位脚を変位させる。従って、ロボット制御システム１によれば、脚４の中の２つ（又は、２つ以上）が互いに重なっている場合であっても脚４の変位を円滑に行える可能性が高くなる。

【0120】

加えて、制御装置５は、脚交差条件が成立していれば、脚４の中の２つが互いに重なっていると判定する。即ち、制御装置５は、脚４のそれぞれを構成するリンクのそれぞれを表す線分（即ち、第１線分及び第２線分）が仮想平面にて交差しているか否かに基づいて脚４の中の２つが互いに重なっているか否かを判定する。そのため、制御装置５は、演算負荷が過大となることを回避しながら脚４が重なっているか否かを容易に判定することができる。

【0121】

更に、制御装置５は、胴体重複脚が存在していれば、胴体重複脚以外の脚４を変位させた後（即ち、回転角度Ｌを待機角度Ｌｗとし、更に基準角度Ｌｓとした後）、胴体重複脚を変位させる。そのため、胴体３又は地面が胴体重複脚の変位の妨げとなる可能性が低くなる。

【0122】

以上、本発明の実施形態を上記の構造を参照して説明したが、本発明の目的を逸脱せずに多くの交代、改良、変更が可能である。従って本発明の形態は、添付された請求項の精神と目的を逸脱しない全ての交代、改良、変更を含み得る。本発明の形態は、前記特別な構造に限定されず、例えば下記のような変更が可能である。

【0123】

制御装置５は、脚４のそれぞれが備えるリンクのそれぞれを表す線分（即ち、第１線分及び第２線分）が仮想平面にて交差しているか否かに基づいて脚４が交差しているか否かを判定していた。これに代わり、制御装置５は、脚４のリンクのそれぞれを表す（始点と終点を有する）曲線が仮想平面にて交差しているか否かに基づいて脚４が交差しているか否かを判定しても良い。この場合、リンクを表す曲線は、そのリンクの形状（例えば、リンクに含まれる湾曲部の位置）に基づいて決定されても良い。

【0124】

或いは、制御装置５は、仮想平面に投影されたリンクの外形（輪郭）が仮想平面にて重なっているか否かに基づいて脚４が交差しているか否かを判定しても良い。この場合、仮想平面に投影されたリンクは、直線又は曲線ではなく、リンクの形状が反映された領域となる。

【0125】

本実施形態における仮想平面はＺ軸と直交する平面であった。これに代わり、仮想平面は、Ｚ軸に依らずに特定される平面であっても良い。例えば、仮想平面は、ロボット２が接している地面（又は、地面と平行な平面）であっても良い。この場合、制御装置５は、ＩＭＵ５２によって取得された胴体移動値Ｍに基づいて胴体３と鉛直下方（即ち、重力方向）とのなす角度（即ち、胴体３の傾斜角度）を取得し、取得された胴体３の傾斜角度に基づいて仮想平面を特定しても良い。

【0126】

制御装置５は、脚交差条件が成立したとき、上位脚を抽出し且つ上位脚を非上位脚よりも先に変位させていた。即ち、制御装置５は、互いに重なった脚４の中の２つにおける対応位置の仮想平面に対する高さ（即ち、重複位置のそれぞれのＺ軸座標）が大きい方の脚を他の脚４よりも先に変位させていた。これに代わり、制御装置５は、脚交差条件の成立時、対応位置の仮想平面に対する高さが低い方の脚（下位脚）を他方の脚（非下位脚）よりも先に変位させても良い。

【0127】

例えば、制御装置５は、作動開始時にロボット２を（待機姿勢を経ずに）基準姿勢に直接的に遷移させる場合、脚交差条件が成立していれば、下位脚を非下位脚よりも先に変位させても良い。即ち、制御装置５は、非下位脚の変位が下位脚によって妨げられる可能性が高ければ、下位脚を非下位脚よりも先に変位させても良い。

【0128】

制御装置５は、最短距離ベクトルを用いて第１マニプレータ及び第２マニプレータの一方を上位脚として抽出していたが、他の方法により上位脚を抽出しても良い。例えば、制御装置５は、第１線分と第２線分との仮想平面における交点（図６の例において、点Ｐｃ１）に対応する第１線分及び第２線分における座標値を取得し、これらの座標のＺ軸座標が大きい線分を上位脚に係る線分として抽出して良い。一例として、制御装置５は、以下のような処理によって上位脚を抽出しても良い。即ち、制御装置５は、第１線分における対応位置の座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３ａ）、及び第２線分における対応位置の座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３ｂ）を取得する。次いで、制御装置５は、これらの座標のＺ軸座標（即ち、Ｚ軸座標値ｚ３ａ及びＺ軸座標値ｚ３ｂ）が大きい方の線分に係る脚４を、上位脚として抽出する。

【0129】

ロボット２は、６脚歩行ロボットであった。これに代わり、ロボット２が備える脚（マニプレータ）の数は「６」とは異なっていても良く、例えば、ロボット２が８脚ロボットであっても良い。更に、ロボット２が備えるマニプレータの数に依らず、マニプレータの一部又は全部は、対象物の把持及び移動等に用いられるロボットアームであっても良い。或いは、ロボット２が備えるマニプレータの一部又は全部は、一端が接地して歩行に用いられる歩行脚とロボットアームとを兼ねても良い。

【0130】

ロボット２における上方脚数Ｎｕが取り得る値の最大値は「１」であった。換言すれば、脚４の中の４つが順に重なることはなかった。これに代わり、ロボット２は、４つ以上の脚が順に重なり得るように構成されても良い。例えば、脚４のそれぞれは、胴体３の左側及び右側に連結される代わりに、胴体３から放射状に略等角度にて延在するように胴体３に連結されていても良い。或いは、ロボット２は、「６」よりも大きな数のマニプレータを備えていても良い。

【0131】

この場合、制御装置５は、図９の基準姿勢移行処理ルーチンを実行するとき、上方脚数Ｎｕが小さい順に上位脚として抽出された脚のアクチュエータを制御しても良い。例えば、上方脚数Ｎｕの最大値が「２」となっていれば、制御装置５は、以下に記載するような処理を実行しても良い。即ち、制御装置５は、先ず、上方脚数Ｎｕが「０」である脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなるようにアクチュエータを制御する。次いで、制御装置５は、上方脚数Ｎｕが「１」である脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなるようにアクチュエータを制御する。更に、制御装置５は、上方脚数Ｎｕが「２」である脚の回転角度Ｌが待機角度Ｌｗとなるようにアクチュエータを制御する。

【0132】

ロボット２は脚４のそれぞれの変位量（即ち、回転角度Ｌ）を取得する角度センサ６２ａ～６２ｔを備えていたが、これらの変位量センサは省略されても良い。例えば、モータ６１ａ～６１ｔのそれぞれが周知のステッピングモータにより構成され、制御装置５は、これらのステッピングモータへ出力した駆動信号に基づいて脚４の変位量を取得しても良い。即ち、この場合、脚４の変位量センサの機能は、制御装置５によって実現される。

【0133】

脚４のそれぞれが備える第１関節～第３関節のそれぞれは、回転関節であった。これに代わり、脚４が備える関節の一部又は全部は、長さが変化し得る直動関節（スライド関節）であっても良い。この場合、変位量センサは、対応する直動関節の長さを取得する。

【0134】

制御装置５は、ロボット２に搭載されていた。これに代わり、制御装置５によって実現される上述した機能の一部又は全部は、操作制御装置７１によって実現されても良い。

【符号の説明】

【0135】

１…ロボット制御システム
２…ロボット
３…胴体
４…脚
４１…左前脚
４１ａ～４１ｃ…リンク
４１ｄ…基部
４２…左中脚
４２ａ～４２ｃ…リンク
４２ｄ…基部
４３…左後脚
４３ａ～４３ｃ…リンク
４３ｄ…基部
４４…右前脚
４４ａ～４４ｃ…リンク
４５…右中脚
４５ａ～４５ｃ…リンク
４６…右後脚
４６ａ～４６ｃ…リンク
５…制御装置
５１…カメラ
５２…ＩＭＵ
５３…無線通信装置
５４…スイッチ
６１ａ～６１ｔ…モータ
６２ａ～６２ｔ…角度センサ
７…操作端末
７１…操作制御装置
７２…無線通信装置
７３…ディスプレイ
７４…入力装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】