特許 7322276 脚の揺動軌道

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-28

(45)【発行日】2023-08-07

(54)【発明の名称】脚の揺動軌道

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20230731BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20230731BHJP

   B62D 57/032 20060101ALI20230731BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 H

B25J5/00 E

B62D57/032 P

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022502160

(86)(22)【出願日】2019-09-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-13

(86)【国際出願番号】 US2019051058

(87)【国際公開番号】W WO2021025706

(87)【国際公開日】2021-02-11

【審査請求日】2022-03-10

(31)【優先権主張番号】62/883,502

(32)【優先日】2019-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/570,152

(32)【優先日】2019-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518096722

【氏名又は名称】ボストン ダイナミクス，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ホイットマン，エリック

【審査官】影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１４１７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１３９９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／０２

Ｂ２５Ｊ ５／００

Ｂ６２Ｄ ５７／０３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボット（１０）のデータ処理ハードウェア（３６）により、前記ロボット（１０）の脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）に前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）まで揺動させることと、
を含み、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記垂直運動ポリシセットのうちの第一の垂直運動ポリシ（６１０）を決定することであって、前記第一の垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の垂直加速度を前記脚（１２）の垂直加速度限界以内で最大化し、前記脚（１２）の垂直速度を前記脚（１２）の垂直速度限界以内で最大化する、前記第一の垂直運動ポリシ（６１０）を決定することをさらに含み、
前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することは、前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）を、前記第一の垂直運動ポリシ（６１０）で評価することを含む、方法（１７００）。

【請求項2】

前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することは、
前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）に複数のティア（３００）のうちのあるティア（３００）を割り当てることであって、各ティア（３００）は、それぞれの前記ティア（３００）を選択するための選好量に関連付けられ、各ティア（３００）は、前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）に関連付けられるパラメータ（３０２）を含む、前記ティア（３００）を割り当てることと、
前記割り当てられたティア（３００）及び前記パラメータ（３０２）に基づいて、前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択すること
を含む、請求項１に記載の方法（１７００）。

【請求項3】

前記パラメータ（３０２）は、前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）に関連付けられた水平パラメータと、前記垂直運動ポリシセットの各垂直運動ポリシ（６１０）に関連付けられた垂直パラメータの合計に基づく総合的パラメータを含む、請求項２に記載の方法（１７００）。

【請求項4】

ロボット（１０）のデータ処理ハードウェア（３６）により、前記ロボット（１０）の脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）に前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）まで揺動させることと、
を含み、
前記垂直運動ポリシセットから前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することは、前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することの後に行われる、方法（１７００）。

【請求項5】

前記垂直運動ポリシセットから前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することは、前記垂直運動ポリシセットから、前記垂直運動成分を満たす最小加速度及び最小速度に関連付けられる前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することを含む、請求項４に記載の方法（１７００）。

【請求項6】

方法であって、
ロボット（１０）のデータ処理ハードウェア（３６）により、前記ロボット（１０）の脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）に前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）まで揺動させることと、
を含み、
前記方法は、
前記データ処理ハードウェア（３６）において、前記ロボット（１０）によるトリップの表示を受信することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、
第二の水平運動ポリシセットからの水平運動ポリシ（２１０）であって、前記第二の水平運動ポリシセットはトリッピングに関連付けられる、水平運動ポリシ（２１０）又は、
第二の垂直運動ポリシセットからの垂直運動ポリシ（６１０）であって、前記第二の垂直運動ポリシセットはトリッピングに関連付けられる、垂直運動ポリシ（６１０）
のうちの一方を選択すること
をさらに含む、方法（１７００）。

【請求項7】

ロボット（１０）のデータ処理ハードウェア（３６）により、前記ロボット（１０）の脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）に前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）まで揺動させることと、
を含み、
前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することは、
前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）を第一の分析で評価することと、
前記水平運動ポリシセットのサブセットを前記第一の分析に基づく第二の分析で評価することと、
を含む、方法（１７００）。

【請求項8】

方法であって、
ロボット（１０）のデータ処理ハードウェア（３６）により、前記ロボット（１０）の脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）に前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）まで揺動させることと、
を含み、
前記方法は、
前記データ処理ハードウェア（３６）において、前記ロボットの複数の脚（１２）の各々の前記着地目標時間（６４）を受信することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）において、前記脚（１２）の着地順序を、前記ロボットの前記複数の脚（１２）の各々の前記着地目標時間（６４）に基づいて決定することと、
前記データ処理ハードウェア（３６）により、各脚（１２）の前記水平運動ポリシ（２１０）及び前記垂直運動ポリシ（６１０）を前記着地順序に基づいて選択することと、
をさらに含む、方法（１７００）。

【請求項9】

前記垂直運動ポリシセットの各垂直運動ポリシ（６１０）は、最大速度、最大加速度、及び揺動高さを含む、請求項１～８の何れか１項に記載の方法（１７００）。

【請求項10】

前記水平運動ポリシセットの少なくとも１つの水平運動ポリシ（２１０）は、横運動ポリシと縦運動ポリシを含む、請求項１～９の何れか１項に記載の方法（１７００）。

【請求項11】

ロボット（１０）であって、
胴部（１１）と、
前記胴部（１１）に連結され、環境（８）内で前記ロボット（１０）を操縦するように構成された複数の脚（１２）と、
前記脚（１２）と通信するデータ処理ハードウェア（３６）と、
前記データ処理ハードウェア（３６）と通信するメモリハードウェア（３８）であって、前記データ処理ハードウェア（３６）により実行されると、前記データ処理ハードウェア（３６）に
前記複数の脚（１２）のうちのある脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）において前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）へと揺動させること
を含む動作を実行させる命令を記憶したメモリハードウェア（３８）と、
を含み、
前記垂直運動ポリシセットのうちの第一の垂直運動ポリシ（６１０）を決定することであって、前記第一の垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の垂直加速度を前記脚（１２）の垂直加速度限界以内で最大化し、前記脚（１２）の垂直速度を前記脚（１２）の垂直速度限界以内で最大化する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を決定することをさらに含み、
前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することは、前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）を、前記第一の垂直運動ポリシ（６１０）で評価することを含む、ロボット（１０）。

【請求項12】

前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することは、
前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）に複数のティア（３００）のうちのあるティア（３００）を割り当てることであって、各ティアは、それぞれの前記ティア（３００）を選択するための選好量に関連付けられ、各ティア（３００）は、前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）に関連付けられるパラメータ（３０２）を含む、前記ティア（３００）を割り当てることと、
前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を、前記割り当てられたティア（３００）及び前記パラメータ（３０２）に基づいて選択すること
を含む、請求項１１に記載のロボット（１０）。

【請求項13】

前記パラメータ（３０２）は、前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）に関連付けられた水平パラメータと、前記垂直運動ポリシセットの各垂直運動ポリシ（６１０）に関連付けられた垂直パラメータの合計に基づく総合的パラメータを含む、請求項１２に記載のロボット（１０）。

【請求項14】

ロボット（１０）であって、
胴部（１１）と、
前記胴部（１１）に連結され、環境（８）内で前記ロボット（１０）を操縦するように構成された複数の脚（１２）と、
前記脚（１２）と通信するデータ処理ハードウェア（３６）と、
前記データ処理ハードウェア（３６）と通信するメモリハードウェア（３８）であって、前記データ処理ハードウェア（３６）により実行されると、前記データ処理ハードウェア（３６）に
前記複数の脚（１２）のうちのある脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）において前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）へと揺動させること
を含む動作を実行させる命令を記憶したメモリハードウェア（３８）と、
を含み、
前記垂直運動ポリシセットから前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することは、前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することの後に行われる、ロボット（１０）。

【請求項15】

前記垂直運動ポリシセットから前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することは、前記垂直運動ポリシセットから、前記垂直運動成分を満たす最小加速度及び最小速度に関連付けられる前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することを含む、請求項１４に記載のロボット（１０）。

【請求項16】

ロボット（１０）であって、
胴部（１１）と、
前記胴部（１１）に連結され、環境（８）内で前記ロボット（１０）を操縦するように構成された複数の脚（１２）と、
前記脚（１２）と通信するデータ処理ハードウェア（３６）と、
前記データ処理ハードウェア（３６）と通信するメモリハードウェア（３８）であって、前記データ処理ハードウェア（３６）により実行されると、前記データ処理ハードウェア（３６）に
前記複数の脚（１２）のうちのある脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）において前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）へと揺動させること
を含む動作を実行させる命令を記憶したメモリハードウェア（３８）と、
を含み、
前記動作は、
前記ロボット（１０）によるトリップの表示を受信することと、
第二の水平運動ポリシセットからの水平運動ポリシ（２１０）であって、前記第二の水平運動ポリシセットはトリッピングに関連付けられる、水平運動ポリシ（２１０）又は、
第二の垂直運動ポリシセットからの垂直運動ポリシ（６１０）であって、前記第二の垂直運動ポリシセットはトリッピングに関連付けられる、垂直運動ポリシ（６１０）
のうちの一方を選択すること
をさらに含む、ロボット（１０）。

【請求項17】

ロボット（１０）であって、
胴部（１１）と、
前記胴部（１１）に連結され、環境（８）内で前記ロボット（１０）を操縦するように構成された複数の脚（１２）と、
前記脚（１２）と通信するデータ処理ハードウェア（３６）と、
前記データ処理ハードウェア（３６）と通信するメモリハードウェア（３８）であって、前記データ処理ハードウェア（３６）により実行されると、前記データ処理ハードウェア（３６）に
前記複数の脚（１２）のうちのある脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）において前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）へと揺動させること
を含む動作を実行させる命令を記憶したメモリハードウェア（３８）と、
を含み、
前記動作は、
前記水平運動ポリシセットから前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することは、
前記水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ（２１０）を第一の分析で評価することと、
前記水平運動ポリシセットのサブセットを前記第一の分析に基づく第二の分析で評価することと、
を含む、ロボット（１０）。

【請求項18】

ロボット（１０）であって、
胴部（１１）と、
前記胴部（１１）に連結され、環境（８）内で前記ロボット（１０）を操縦するように構成された複数の脚（１２）と、
前記脚（１２）と通信するデータ処理ハードウェア（３６）と、
前記データ処理ハードウェア（３６）と通信するメモリハードウェア（３８）であって、前記データ処理ハードウェア（３６）により実行されると、前記データ処理ハードウェア（３６）に
前記複数の脚（１２）のうちのある脚（１２）の初期位置（５０）と前記脚（１２）の着地場所（６２）との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することと、
前記水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ（２１０）を選択することであって、各水平運動ポリシ（２１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の着地目標時間（６４）に応じて水平軌道を生成する、前記水平運動ポリシ（２１０）を選択することと、
前記垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ（６１０）を選択することであって、各垂直運動ポリシ（６１０）は、前記脚（１２）の前記初期位置（５０）、前記脚（１２）の前記初期速度、前記脚（１２）の前記着地場所（６２）、及び前記脚（１２）の前記着地目標時間（６４）に応じて垂直軌道を生成する、前記垂直運動ポリシ（６１０）を選択することと、
前記選択された水平運動ポリシ（２１０）と前記選択された垂直運動ポリシ（６１０）を実行して、前記ロボットの前記脚（１２）を前記着地目標時間（６４）において前記初期位置（５０）から前記着地場所（６２）へと揺動させること
を含む動作を実行させる命令を記憶したメモリハードウェア（３８）と、
を含み、
前記動作は、
前記ロボットの前記複数の脚（１２）の各々の前記着地目標時間（６４）を受信することと、
前記複数の脚（１２）の着地順序を、前記ロボットの前記複数の脚（１２）の各々の前記着地目標時間（６４）に基づいて決定することと、
各脚（１２）の前記水平運動ポリシ（２１０）及び前記垂直運動ポリシ（６１０）を前記着地順序に基づいて選択することと、
をさらに含む、ロボット（１０）。

【請求項19】

前記垂直運動ポリシセットの各垂直運動ポリシ（６１０）は、最大速度、最大加速度、及び揺動高さを含む、請求項１１～１８の何れか１項に記載のロボット（１０）。

【請求項20】

前記水平運動ポリシセットの少なくとも１つの水平運動ポリシ（２１０）は、横運動ポリシと縦運動ポリシを含む、請求項１１～１８の何れか１項に記載のロボット（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

技術分野
[0001] 本開示は、ロボットの脚揺動軌道に関する。

【背景技術】

【0002】

背景
[0002] ロボット装置は、制約された、又はそれ以外に制限された環境内で様々な作業や又は機能を果たすために、ますます利用されている。これらのロボット装置は多くの場合、このような制約された環境内で障害物を踏んだり又はぶつかったりしないように、効率的にナビゲートする必要がある。こうしたロボット装置がさらに普及する中で、バランスと速度を保持しながら、障害物との接触を回避するリアルタイムでのナビゲーション及びステップ計画が求められている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

概要
[0003] 本開示の１つの態様は、ロボットの脚のための揺動軌道の計画方法を提供する。方法は、データ処理ハードウェアにおいて、ロボットの脚の初期位置とその脚の着地場所を受信することを含む。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、脚の初期位置と着地場所との差を決定することと、データ処理ハードウェアにより、脚の初期位置と着地場所との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することも含む。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することも含む。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシを選択することも含む。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、選択された水平運動ポリシと選択された垂直運動ポリシを実行して、着地目標時間においてロボットの脚を初期位置から着地場所へと揺動させることも含む。

【0004】

[0004] 本開示の他の態様は、ロボットの脚のための揺動軌道の計画方法を提供する。方法は、ロボットのデータ処理ハードウェアにおいて、ロボットの脚の初期位置とロボットのその脚の初期速度を受信することを含む。方法はまた、データ処理ハードウェアにおいて、その脚の着地場所とその脚の着地目標時間を受信することも含む。着地目標時間は、ロボットの脚が着地場所に着地すべき時点までの時間量を表す。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、脚の初期位置と着地場所との差を決定することと、データ処理ハードウェアにより、脚の初期位置と着地場所との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することも含む。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することも含む。各水平運動ポリシは、脚の初期位置、脚の初期速度、脚の着地場所、及び脚の着地目標時間に応じて水平軌道を生成する。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシを選択することも含む。各垂直運動ポリシは、脚の初期位置、脚の初期速度、脚の着地場所、及び脚の着地目標時間に応じて垂直軌道を生成する。方法はまた、データ処理ハードウェアにより、選択された水平運動ポリシと選択された垂直運動ポリシを実行して、ロボットの脚を着地目標時間に初期位置から着地場所まで揺動させることも含む。

【0005】

[0005] 本開示の実装形態は、以下の任意選択的特徴の１つ又は複数を含み得る。幾つかの実装形態において、方法は、データ処理ハードウェアにより、垂直運動ポリシセットのうちの最も積極的な垂直運動ポリシを決定することを含む。最も積極的な垂直ポリシは、脚の垂直加速度を脚の垂直加速度限界以内で最大化し、脚の垂直速度を脚の垂直速度限界以内で最大化する。水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することは、幾つかの例において、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシを、最も積極的な垂直運動ポリシで評価することを含む。任意選択により、水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することは、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシに複数のティアのうちのあるティアを割り当てることを含む。各ティアは、それぞれのティアを選択するための選好量に関連付けられ、各ティアはタイブレーキングパラメータを含む。タイブレーキングパラメータは、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシに関連付けられる。水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することはまた、水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを、割り当てられたティア及びタイブレーキングパラメータに基づいて選択することも含み得る。

【0006】

[0006] タイブレーキングパラメータは、幾つかの実装形態において、水平アンディザイラビリティと垂直アンディザイラビリティの合計に基づく総合的アンディザイラビリティを含む。垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシを選択することは、水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することの後に行い得る。幾つかの例において、垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシを選択することは、垂直運動ポリシセットから、垂直運動成分を満たす最小加速度及び最小速度に関連付けられる垂直運動ポリシを選択することを含む。

【0007】

[0007] 方法は、任意選択により、データ処理ハードウェアにおいて、ロボットによるトリップの表示を受信することを含む。ロボットによるトリップの表示を受信したことに応答して、方法は、データ処理ハードウェアにより、第二の水平運動ポリシセットからの水平運動ポリシ又は第二の垂直運動ポリシセットからの垂直運動ポリシのうちの一方を選択することを含み得る。第二の水平運動ポリシセットはトリッピングに関連付けられ、第二の垂直運動ポリシセットもトリッピングに関連付けられる。水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することは、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシを簡易分析で評価することと、水平運動ポリシセットのサブセットを簡易分析に基づく詳細分析で評価することを含み得る。

【0008】

[0008] 幾つかの実装形態において、方法は、データ処理ハードウェアにおいて、ロボットの複数の脚の各々の着地目標時間を受信することと、データ処理ハードウェアにおいて、脚の着地順序を、ロボットの複数の脚の各々の着地目標時間に基づいて決定することと、データ処理ハードウェアにより、計画順序における各脚の水平運動ポリシ及び垂直運動ポリシを着地順序に基づいて選択することと、をさらに含む。任意選択により、垂直運動ポリシセットの各垂直運動ポリシは、最大速度、最大加速度、及び揺動高さを含む。水平運動ポリシセットの少なくとも１つの水平運動ポリシは、横運動ポリシと縦運動ポリシを含み得る。

【0009】

[0009] 本開示の他の態様は、胴部と、胴部に連結され、環境内でロボットを操縦するように構成された脚と、を含むロボットを提供する。ロボットはまた、脚と通信するデータ処理ハードウェアと、データ処理ハードウェアと通信するメモリハードウェアも含む。メモリハードウェアは、データ処理ハードウェアにより実行されると、データ処理ハードウェアに動作を実行させる命令を記憶する。動作は、ロボットの脚の初期位置と、ロボットのその脚の初期速度を受信することを含む。動作はまた、データ処理ハードウェアにおいて、脚の着地場所と脚の着地目標時間を受信することも含む。着地目標時間は、ロボットの脚が着地場所に着地すべき時点までの時間量を表す。動作はまた、脚の初期位置と着地場所との差を決定することと、脚の初期位置と着地場所との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することも含む。動作はまた、水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することを含む。各水平運動ポリシは、脚の初期位置、脚の初期速度、脚の着地場所、及び脚の着地目標時間に応じて水平軌道を生成する。動作はまた、垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシを選択することも含む。各垂直運動ポリシは、脚の初期位置、脚の初期速度、脚の着地場所、及び脚の着地目標時間に応じて垂直軌道を生成する。動作はまた、選択された水平運動ポリシと選択された垂直運動ポリシを実行して、ロボットの脚を着地目標時間において初期位置から着地場所へと揺動させることも含む。

【0010】

[0010] 本開示の実装形態は、以下の任意選択的な特徴の１つ又は複数を含み得る。幾つかの実装形態において、動作は、垂直運動ポリシセットのうちの最も積極的な垂直運動ポリシを決定することを含む。最も積極的な垂直ポリシは、脚の垂直加速度を脚の垂直加速度限界以内で最大化し、脚の垂直速度を脚の垂直速度限界以内で最大化する。水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することは、幾つかの例において、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシを最も積極的な垂直運動ポリシで評価することを含む。任意選択により、水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することは、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシに複数のティアのうちのあるティアを割り当てることを含む。各ティアはそれぞれのティアを選択する選好量に関連付けられ、各ティアはタイブレーキングパラメータを含む。タイブレーキングパラメータは、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシに関連付けられる。水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することはまた、割り当てられたティア及びタイブレーキングパラメータに基づいて、水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することを含み得る。

【0011】

[0011] タイブレーキングパラメータは、幾つかの実装形態において、水平アンディザイラビリティと垂直アンディザイラビリティの合計に基づく総合的アンディザイラビリティを含む。垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシを選択することは、水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することの後に行われ得る。幾つかの例において、垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシを選択することは、垂直運動ポリシセットから、垂直運動成分を満たす最小加速度及び最小速度に関連付けられる垂直運動ポリシを選択することを含む。

【0012】

[0012] 動作は、任意選択により、ロボットによるトリップの表示を受信することを含む。ロボットによるトリップの表示を受信したことに応答して、動作は、第二の水平運動ポリシセットからの水平運動ポリシ又は第二の垂直運動ポリシセットからの垂直運動ポリシのうちの一方を選択することを含み得る。第二の水平運動ポリシセットはトリッピングに関連付けられ、第二の垂直運動ポリシセットもトリッピングに関連付けられる。水平運動ポリシセットから水平運動ポリシを選択することは、水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシを簡易分析で評価することと、水平運動ポリシセットのサブセットを簡易分析に基づく詳細分析で評価することを含み得る。

【0013】

[0013] 幾つかの実装形態において、動作は、ロボットの複数の脚の各々の着地目標時間を受信することと、脚の着地順序をロボットの複数の脚の各々の着地目標時間に基づいて決定することと、計画順序において各脚の水平運動ポリシ及び垂直運動ポリシを着地順序に基づいて選択することと、をさらに含む。任意選択により、垂直運動ポリシセットの各垂直運動ポリシは、最大速度、最大加速度、及び揺動高さを含む。水平運動ポリシセットの少なくとも１つの水平運動ポリシは、横運動ポリシと縦運動ポリシを含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0014】

図面の簡単な説明

【図1】[0014]ロボットの脚の揺動軌道を計画するための揺動軌道プランナを実行する例示的なロボットの概略図である。

【図2】[0015]図１のロボットの例示的な水平運動ポリシ選択装置の概略図である。

【図3】[0016]ポリシティア及びタイブレーカの例示的な表である。

【図4】[0017]複数の異なる水平運動ポリシの例示的な軌道プロットである。

【図5A】[0018]クリフスクレイピングに分類される軌道の例示的プロットである。

【図5B】[0018]クリフスクレイピングに分類される軌道の例示的プロットである。

【図6】[0019]図１のロボットの例示的な垂直運動ポリシセレクタの概略図である。

【図7】[0020]開始位置と速度を変えた複数の垂直軌道の例示的なプロットである。

【図8】[0021]複数の異なるポリシと障害物との相互作用の例示的なプロットである。

【図9】[0022]衝突検出器及び脚計画変更器を含む図１のロボットの例示的なコンポーネントの概略図である。

【図10】[0023]ロボットの他の脚の例示的な進入禁止領域の概略図である。

【図11A】[0024]ロボットの他の脚の周囲での揺動のための例示的な迂回揺動ポリシの概略図である。

【図11B】[0024]ロボットの他の脚の周囲での揺動のための例示的な迂回揺動ポリシの概略図である。

【図11C】[0024]ロボットの他の脚の周囲での揺動のための例示的な迂回揺動ポリシの概略図である。

【図12】[0025]迂回揺動ポリシの例示的な水平軌道の概略図である。

【図13】[0026]迂回揺動ポリシの他の例示的な水平軌道の概略図である。

【図14】[0027]各種の開始位置から始まる複数の迂回揺動軌道の例示的なプロットである。

【図15】[0028]ロボットの他の複数の脚を操縦するための例示的なＷｉｇｇｌｅポリシの概略図である。

【図16】[0029]トリップの種類と適当なポリシ応答の例示的な表である。

【図17】[0030]ロボットの脚の揺動軌道の計画方法のための例示的な動作配列のフローチャートである。

【図18】[0031]本明細書に記載のシステム及び方法を実施するために使用され得る例示的なコンピューティングデバイスの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

[0032] 各種の図面中の同様の参照記号は同様の要素を示す。

【0016】

詳細な説明
[0033] 脚式ロボット装置（「ロボット」とも呼ぶ）が主流となりつつあるのに伴い、ロボットを様々な制約のある環境中でナビゲートする必要性が増している。例えば、ロボットは、床の上に大小の物体が乱雑に置かれた散乱した部屋を横断する必要があり得る。或いは、他の例として、ロボットは階段を昇降する必要があり得る。典型的に、このような種類の環境でのナビゲートはこれまで、時間のかかる困難なプロセスであり、その結果、脚式ロボットは頻繁に停止したり、物体と衝突したり、及び／又はバランスを崩したりする。本明細書における実装形態は、脚揺動軌道をリアルタイムで生成し、それゆえ脚式ロボット装置を制約された環境中で素早く効率的にナビゲートしながら、円滑さとバランスを保持するのを助ける脚揺動軌道計画のためのシステム及び方法に関する。

【0017】

[0034] 図１を参照すると、ロボット又はロボット装置１０は、胴部１１と、２つ以上の脚１２を含む。ロボット１０は、ロボット１０を制約された環境８中でナビゲートすることを可能にするための揺動脚軌道プランナ１００を実行するように構成される。各脚１２は胴部１１に連結され、脚ジョイント１８により分離される上部分１４と下部分１６を有し得る。各脚１２の下部分１６は足１９で終わる。各脚の足１９は任意選択的であり、脚１２のうちの１つ又は複数の下部分の終端は車輪に連結され得、又は各脚１２の先端は地表面９に直接接触し得る。ロボット１０は、重力方向に沿った垂直重力軸Ｖｇと、質量中心ＣＭを有し、これはロボット１０の分散した質量の加重相対位置の合計がゼロになる点である。ロボット１０は、ロボット１０がとる特定の姿勢又はスタンスを定義するための、垂直重力軸Ｖｇ（すなわち、重力に関する固定参照フレーム）に関するＣＭに基づくポーズＰをさらに有する。ロボット１０の姿勢は、空間内のロボット１０の姿勢角度又は角度位置により定義できる。脚１２の胴部１１に関する移動により、ロボット１０のポーズＰ（すなわち、ロボットのＣＭの位置とロボット１０の姿勢又は姿勢角度との組合せ）が変わる。

【0018】

[0035] 幾つかの実装形態において、ロボット１０は１つ又は複数の付属物をさらに含み、これは例えば胴部１１上に配置され、胴部１１に関して移動するように構成された関節腕２０である。関節腕２０は、５又はそれ以上の自由度を有し得る。さらに、関節腕２０は、マニピュレーションアーム又は単に付属物と互換的に呼ばれ得る。図の例において、関節腕２０は、相互に関して、及び胴部１１にも関して回転可能な２つの部分２２、２４を含むが、関節腕２０はそれより多い、又は少ない部分を含んでもよく、これらも本開示の範囲から逸脱しない。第一の部分２２は、第二の部分２４から関節腕ジョイント２６により分離され得る。エンドエフェクタ２８は、マニピュレータヘッド２８と互換的に呼ばれ得、関節腕２０の第二の部分２４の先端に連結され得、物体を握り／把持するための１つ又は複数のアクチュエータ２９を含み得る。

【0019】

[0036] ロボット１０はまた、少なくとも１つのイメージングセンサ又はカメラ３１を備えるビジョンシステム３０も含み、各センサ又はカメラ３１はロボット１０を取り巻く環境８の画像データ又はセンサデータ１７を視野角３２及び視野３４で捕捉する。ビジョンシステム３０は、視野角３２を調整することによって、又は視野３４を何れかの方向に移動させるために（ロボット１０とは独立して、又はロボット１０を介して）カメラ３１をパンニング及び／又はチルティングすることによって、視野３４を移動させるように構成され得る。代替的に、ビジョンシステム３０は複数のセンサ又はカメラ３１を含み得て、ビジョンシステム３０はロボット１０の周囲の概して３６０度の視野を捕捉する。ビジョンシステム３０のカメラ３１は、幾つかの実装形態において、１つ又は複数のステレオカメラ（例えば、１つ又は複数のＲＧＢＤステレオカメラ）を含む。他の例では、ビジョンシステム３０は、走査型光検知測距（ＬＩＤＡＲ）センサ若しくは走査型レーザ検出測距（ＬＡＤＡＲ）センサ等の１つ又は複数のレーダセンサ、光スキャナ、飛行時間センサ、又は他の３次元（３Ｄ）体積イメージセンサ（又はセンサのあらゆるこのような組合せ）を含む。ビジョンシステム３０は、カメラ又はセンサ３１により捕捉された画像データから得られた画像データ又はセンサデータ１７をロボット１０のデータ処理ハードウェア３６に提供する。データ処理ハードウェア３６は、メモリハードウェア３８とデジタル通信し、幾つかの実装形態において、リモートシステムであり得る。リモートシステムは、単一のコンピュータ、複数のコンピュータ、又はスケーラブル／エラスティックコンピューテングリソース及び／又は記憶リソースを有する分散システム（例えば、クラウド環境）であり得る。

【0020】

[0037] ロボット１０は、データ処理ハードウェア３６上で揺動脚軌道プランナ１００を実行する。脚揺動軌道プランナ１００は、ロボット１０の脚１２の初期又は現在位置若しくは場所５０と初期又は現在速度５２を（例えば、対応する脚１２をモニタするセンサから）受信する。揺動脚軌道プランナ１００はまた、脚１２の着地データ６０も受信する。着地データ６０は、着地場所６２と着地目標時間６４を含む。着地場所６２は、地表面９上の、脚がステップを完了するために接触すべき場所を表す。着地目標時間６４は、ロボット１０の脚１２が着地場所６２において着地すべき時点までの時間量を表す。すなわち、着地目標時間６４は、脚１２が、歩容、バランス、タイミング等を保持するために着地場所６２において地表面９と接触すべき時点（又は時間ウィンドウ）を表す。

【0021】

[0038] 脚揺動軌道プランナ１００は、幾つかの実装形態において、脚１２の初期又は現在位置と着地場所６２との差を決定する。すなわち、脚揺動軌道プランナ１００は、脚１２が着地場所６２に到達するためにその初期又は現在場所５０からどこまで移動しなければならないかを決定する。幾つかの実施位において、プランナ１００は、初期場所５０（例えば、足の離陸場所）のみを使用し、揺動中の脚のリアルタイムの位置測定に依存しない。その他の実装形態は、プランナ１００は脚から（例えば、測定を介して）現在場所５０を連続的に受信する。本明細書で使用されるかぎり、初期場所及び現在場所は互換的である。同様に、初期速度５２及び現在速度５２もまた互換的である。脚揺動軌道プランナ１００は、脚１２の現在位位置と着地場所６２との差を水平運動成分と垂直運動成分に切り離し、又は分離する。言い換えれば、脚揺動軌道プランナ１００は、脚揺動軌道の決定を、着地目標時間６４までに着地場所６２に到達するために、脚１２が必要とする水平移動（例えば、水平運動成分）と脚１２が必要とする垂直移動（例えば、垂直運動成分）に分離する。少なくとも一部にこの差に基づいて、水平運動ポリシセレクタ２００は、水平運動ポリシセットから（例えば、水平運動ポリシデータストア２１２から）水平運動ポリシ２１０を選択し得て、垂直運動ポリシセレクタ６００は、垂直運動ポリシセット６１０から（例えば、垂直運動ポリシデータストア６１２から）垂直運動ポリシ６１０を選択し得る。選択された水平運動ポリシ２１０と選択された垂直運動ポリシ６１０は共同で揺動軌道１３２を形成するための選択ポリシセット１３０を提供し、これは、ロボット１０のデータ処理ハードウェア３６により実行されると、ロボット１０の脚１２を着地目標時間６４内に現在場所５０から着地場所６２に揺動させる。プランナ１００のそれぞれのセレクタ２００、６００により選択された各ポリシ２１０、６１０は、ロボット１０のデータ処理ハードウェア３６上で実行され、脚の現在位置５０及び速度５２並びに着地場所６２及び着地目標時間６４に応じて脚１２の揺動軌道を生成する。

【0022】

[0039] 幾つかの実装形態において、揺動脚軌道プランナ１００の少なくとも一部は、ロボット１０と通信するリモートデバイス上で実行される。例えば、水平運動ポリシセレクタ２００及び／又は垂直運動ポリシセレクタ６００はリモートデバイス上で実行されて、それぞれのポリシ２１０、６１０（例えば、選択されたポリシセット１３０）を選択し得、ロボット１０上で実行される制御システムはポリシセット１３０を受信して実行し、ロボット１０の脚１２を着地目標時間６４において現在位置５０から着地場所６２へと揺動させ得る。任意選択により、揺動軌道プランナ１００の全体がリモートデバイス上で実行され得、リモートデバイスはロボット１０を、脚１２を選択されたポリシセット１３０に基づいて揺動させるように制御／命令し得る。

【0023】

[0040] 次に図２を参照すると、幾つかの実装形態において、水平運動ポリシセレクタ２００は、簡易分析器２２０、詳細分析器２３０、及びティア評価器２４０を含む。簡易分析器２２０は、最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａと、データストア２１２に保存された水平運動ポリシセットの各水平運動ポリシ２１０、２１０ａ～ｎを受信し得る。幾つかの例において、簡易分析器２２０は、最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａを水平運動ポリシ２１０の各々と素早く分析する。これは、一般に最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａが失敗すれば、垂直運動ポリシ６１０の全部が失敗するからである。最も積極的な垂直運動ポリシ６１０は、制約内で最大の加速度及び速度を利用し、したがって、ポリシ６１０Ａが着地目標時間６４に間に合わせることができないか、又は障害物を回避できなければ、おそらく他の何れのポリシ６１０もできない。最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａは、ロボット１０に、脚１２の速度、加速度、及び揺動高さを何れの適用可能な制約２３２内でもできるだけ高く保持するように命令する垂直運動ポリシ６１０と定義される。例えば、最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａは、みかけ上、脚１２を上方に加速させて（すなわち、垂直加速）、上方又は垂直速度限界に到達したら、上方又は垂直定速で（すなわち、上方速度限界で）上方に堕走させ得る。ポリシ６１０Ａはすると、脚１２の上方移動が所望の揺動高さ（すなわち、最大揺動高さ）で停止するまで下方に加速させ得る。ポリシ６１０Ａは、依然として着地場所６２に時間通りに到達しながら、できるだけ長い時間にわたり、所望の揺動高さを保持し得る。最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａは、下方に加速させて、下方速度限界（これは、上方速度限界と同じでも違ってもよい）に到達したら、下方に下方定速（すなわち、下方速度限界）で、脚１２が着地場所６２での着地を実現するまで惰走させ得る。

【0024】

[0041] 各水平運動ポリシ２１０を最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａで分析する際、簡易分析器２２０は、水平運動ポリシセット２１０ａ～ｎから不満足な水平運動ポリシ２１０を素早く排除し得る。具体的には、不満足な水平運動ポリシ２１０を排除することは、水平運動ポリシセレクタ２００による選択のための候補としてこれらのポリシ２１０を排除することを指す。例えば、簡易分析器２２０は、各水平運動ポリシ２１０を、それぞれのポリシ２１０に関するベストケースシナリオの下で評価して、総合的アンディザイラビリティの量を測定し得る。総合的アンディザイラビリティは、水平アンディザイラビリティと垂直アンディザイラビリティの合計とし得る。水平アンディザイラビリティと垂直アンディザイラビリティは、選択されたポリシによる望ましくない効果の尺度である。例えば、ポリシ２１０、６１０のピーク加速度（すなわち、垂直ピーク加速度と水平ピーク加速度）が高いほど、そのポリシのアンディザイラビリティは大きい。アンディザイラビリティは、ポリシ６１０、２１０のその他の特性（例えば、ピーク速度、着地速度、着地時間、揺動高さ、マージン等）にも基づいて測定され得る。任意選択により、幾つかのポリシでは、関連付けられたアンディザイラビリティを変更し得る。例えば、好ましいポリシ（例えば、後でより詳しく述べるＣｕｂｉｃポリシ）は、全体的なアンディザイラビリティを下げるために変更子により重み付けされ得る。その他の、これほどは望ましくないポリシは、アンディザイラビリティを高める変更子を有し得る。

【0025】

[0042] 各水平運動ポリシ２１０を最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａで分析した後、簡易分析器２２０は、簡易分析を通過した水平運動ポリシ２１０Ｓのセット（すなわち、全水平運動ポリシ６１０の当初のセットのサブセット）を詳細分析器２３０に送信する。例えば、その総合的アンディザイラビリティが閾値量より低いポリシ２１０Ｓが詳細分析器に送信され得る。任意選択により、簡易分析器２２０がそれぞれのポリシ２１０を詳細分析器へと通過させるか否か（すなわち、ポリシ２１０がセット２１０Ｓに含められるか否か）は、その他のポリシ２１０に依存する。例えば、簡易分析器２２０が、それぞれのポリシ２１０はすでに分析されたポリシ２１０より高い性能を示すことができないと判断した場合、簡易分析器２２０はそのそれぞれのポリシ２１０を詳細分析器２３０へと通過させないようにし得る。幾つかの実装形態において、簡易分析器２２０は、ポリシ２１０を、最善である可能性が最も高いポリシ２１０を最初に分析して、評価されるポリシ２１０の数をおそらく減らすことによって評価ポリシを最適化するように考案された順序で分析する。順序は、地面又はその他の制約に基づいて静的でも動的でもあり得る。

【0026】

[0043] 引き続き図２を参照すると、詳細分析器２３０は簡易分析器２２０より綿密な分析を行う。幾つかの実装形態において、詳細分析器２３０はポリシ２１０Ｓのセットの各ポリシ２１０にティア３００、３００ａ～ｎ（図３）を割り当てる。各ティア３００は、幾つかの例において、それぞれのティアを選択するための選好量に関連付けられる。すなわち、各ティアは、選択ディザイラビリティの量を有する。ティア３００を割り当てるために、詳細分析器２３０は、例えば着地場所６２、着地目標時間６４、現在位置５０、現在速度５２、及び何れかの適用可能な制約２３２（例えば、最大加速度の制約、最大速度の制約、障害物の制約等）を使って、複数の計算を実行する。詳細分析器は、ポリシ２１０Ｓのセットと割り当てられたティア３００をティア評価器２４０へと通過させる。ティア評価器２４０は、ティア３００を（したがって、ティア３００に割り当てられたポリシ２１０）を最も望ましいものから最も望ましくないものへと（すなわち、そのティアを選択するための選好量により）順序付けし、その後、最も望ましいティア３００に割り当てられたポリシ２１０Ｈを選択する。ティア評価器２４０は、ティアの順序を所定の命令に基づいて静的に、又は現在の環境若しくは制約２３２に基づいて動的に決定し得る。

【0027】

[0044] 次に図３を参照すると、各ティア３００は関連付けられたタイブレーカ又はタイブレーキングパラメータ３０２、３０２ａ～ｎを有し得る。ティア評価器２４０は、複数のポリシ２１０が最も望ましいティア３００を共有する場合、タイブレーカを使用する。例えば、最も望ましいティア３００が「成功」であり、そのタイブレーカ３０２は総合的アンディザイラビリティであり得る。すなわち、最も望ましいティア３００は、ロボット１０の脚１２の足１９を着地目標時間６４に着地場所６２に到達させるポリシ２１０のためのティアであり得る。複数のポリシ２１０が「成功」ティア３００に割り当てられた場合、ティア評価器２４０は成功ティア３００に割り当てられたポリシ２１０の中から、総合的アンディザイラビリティが最も低いポリシ２１０を選択し得る。幾つかの例において、特定のポリシ２１０（例えば、Ｃｕｂｉｃポリシ２１０又はその他の好ましいポリシ２１０）が「成功」ティア３００が割り当てられた場合、この特定のポリシ２１０は、他の何れのポリシ２１０も評価せずに選択され得る。この状況では、選択ポリシ２１０よりよいポリシは他になく、ポリシ２１０を選択するために必要な計算全体が大幅に削減される。他の例では、２番目に望ましいティア３００は「ＸＹ成功；Ｚ不可能」であり得る。ティア評価器２４０は、このティア３００に、水平次元（すなわち、ＸＹ）には着地目標時間６４に着地場所６２に成功裏に到達するポリシ２１０を割り当て得るが、着地目標時間６４に着地場所６２に成功裏に到達する垂直運動ポリシは６１０がない。例えば、足は、現在位置５０及び／又は現在速度５２並びに制約２３２では、所望の着地高さ（例えば、着地場所６２の高さ成分）に到達できない可能性がある。このティア３００に関して、タイブレーカ３０２は何れかの衝突の重大度と総合的アンディザイラビリティの組合せであり得る。例えば、何れのポリシ２１０も成功ティア３００に割り当てられず、２以上のポリシ２１０が「ＸＹ成功；Ｚ不可能」ティア３００に割り当てられた場合、ティア評価器２４０はタイブレーカ３０２を使ってポリシ２１０を選択し得る。

【0028】

[0045] 次に図４を参照すると、水平軌道４１０ａ～ｃがプロット４００に示されており、ｙ軸は位置（例えば、メートルの単位）を表し、ｘ軸は時間（例えば、秒の単位）を表す。水平軌道は、脚が水平面内で（すなわち、横及び／又は前後に）現在場所から着地場所６２まで移動しなければならない距離である。例えば、軌道４１０ａは、Ｃｕｂｉｃ水平運動ポリシ２１０を表し得て、軌道４１０ｂはＢａｎｇＢａｎｇＷａｉｔ（ＢＢＷ）水平運動ポリシ２１０を表し得て、軌道４１０ｃはＷａｉｔＢａｎｇＢａｎｇ（ＷＢＢ）水平運動ポリシ２１０を表し得る。Ｃｕｂｉｃ水平運動ポリシ２１０は、三次多項式の経路をたどる。ＢＢＷ水平運動ポリシ２１０は、できるだけ早く最大速度に到達するためにできるだけ迅速に（制約２３２内で）加速し、その後、減速が必要となるまで惰走する。ＷＢＢ水平運動ポリシ２１０は、ＢＢＷ水平運動ポリシ２１０の反対であり、ＷＢＢ水平運動ポリシはできるだけ長く現在速度５２で惰走し、その後、依然として着地目標時間６４までに着地場所６２に到達するために必要になると、できるだけ迅速に最大速度まで加速させる。

【0029】

[0046] 詳細分析器２３０は、ポリシ２１０を何れの数のティア３００にも割り当て得る。幾つかの例において、ティア３００はクリフスクレイピングを含み、そのタイブレーカは水平マージンである。例えば、ティア３００は「膝地面衝突」及び「膝自己衝突」を含み得て、そのタイブレーカ３０２は衝突重大度、アンディザイラビリティ、及び／又はミスディスタンス（例えば、ロボットの脚が他の脚／物体を見失うまでにどれだけ近いか）である。任意選択により、プランナ１００は、予測されたヒップ位置及び計画された足位置に基づいて、ロボット１０の現在及び将来の膝位置を計算し、予測し得る。計算された膝位置に基づいて、システム１００は選択されたポリシの軌道を比較し、それをロボット１０の付近の地面と比較し得る。

【0030】

[0047] その他のティア３００は、タイブレーカが衝突重大度及び／又はアンディザイラビリティである「地面衝突」、タイブレーカ３０２がミスディスタンスである「ＸＹ標的到達不可」（すなわち、脚１２が着地場所６２に到達できない）を含み得る。このミスディスタンスは、ヒステリシスを含み得る。任意選択により、詳細分析器２３０は「自己衝突」ティア３００を含み、そのタイブレーカ３０２は衝突重大度及び／又はミスディスタンスである。幾つかの実装形態において、詳細分析器２３０は「デフォルト」ティア３００及び「制約侵害」ティア３００を含む。「制約侵害」は、選択されないポリシのためのティア３００であり得る。例えば、ポリシ２１０が加速度の制約（すなわち、最大加速度）を侵害した場合、詳細分析器２３０はポリシ２１０を「制約侵害」ティア３００に割り当て得る。タイブレーカは必要なく、それは、これらのポリシは選択されないからである。「デフォルト」ティア３００は、他の全てのポリシ２１０に「制約侵害」ティアが割り当てられた場合にティア評価器２４０が選択する１つのデフォルトポリシ２１０を含み得る。任意選択により、デフォルトポリシはＢＢＷ水平運動ポリシである。

【0031】

[0048] 次に図５Ａを参照すると、他の例において、軌道５００ａは、脚の軌道５００ａが現在位置５０から着地場所６２へと移動する間に軌道５００ａが障害物５０２に非常に近付くか、実際にそれを擦る場合に「クリフスクレイピング」に分類され得る。軌道は、障害物５０２が実際に擦られる場合、又は脚１２と障害物５０２との間の水平マージン５１０が閾値距離より短い場合（障害物と擦れたり、それと衝突したりすることがなくても）、「クリフスクレイピング」に分類され得る。例えば、図５Ｂの軌道５００ｂもまた、水平マージン５１０が閾値距離より小さければ、クリフスクレイピングに分類され得る。このよう状況では、軌道５００ｂは軌道５００ａより選択され、それは、タイブレーカ（すなわち、水平マージン５１０）が軌道５００ｂの方が大きいからである。

【0032】

[0049] 次に図６を参照すると、幾つかの実装形態において、水平運動ポリシ２１０Ｈが選択された後（図２及び３）、垂直運動ポリシセレクタ６００は選択された水平運動ポリシ２１０Ｈと、垂直運動ポリシデータストア６１２からの各垂直運動ポリシ６１０、６１０ａ～ｎを受信する。垂直運動ポリシセレクタ６００は、ポリシ６１０の穏和性（又は、代替的にポリシの積極性）に基づいて垂直運動ポリシ６１０を整理又は分類し得る。例えば、垂直運動ポリシセレクタ６００は、より低いピーク加速度を有する垂直運動ポリシ６１０を、より高いピーク加速度を有するポリシ６１０より穏和であると分類し得る。垂直運動ポリシセレクタ６００は、垂直運動ポリシ６１０を選択された水平運動ポリシ２１０Ｈと共に評価又は分析する垂直ポリシ評価器６２０を含み得る。幾つかの例において、垂直ポリシ評価器６２０は、ロボット１０の足１９を十分なマージン（すなわち、軌道と地面との間の距離）が十分な状態で着地目標時間６４に着地場所６２まで成功裏にナビゲートする、最も穏和な垂直運動ポリシ６１０を決定する。すなわち、垂直ポリシ評価器６２０は、脚揺動軌道の垂直運動成分を満たす最小加速度及び最小速度に関連付けられる垂直運動ポリシ６１０Ｖを選択し得る。垂直運動成分を満たすことは、障害物の衝突からの閾値量のマージンで着地目標時間６４に着地場所６２に到達することと定義され得る。幾つかの例において、垂直ポリシ評価器６２０は、垂直運動成分を満たすポリシ６１０が評価されるまで、まだ評価されていない最も穏和なポリシ６１０を評価する。この点以降のポリシ６１０は、評価する必要がない。代替的に、垂直ポリシ評価器は、ポリシ６１０が垂直運動成分を満たさなくなるまで、まだ評価されていない最も穏和でないポリシ６１０を評価する。再び、この点以降のポリシ６１０は評価する必要がない。

【0033】

[0050] 幾つかの例において、垂直運動ポリシセレクタ６００は、異常な状況に基づいて特殊ポリシを選択する。例えば、着地の遅延中（すなわち、ロボット１０は脚が着地することを予想したが、脚はまた着地していない）、セレクタ６００は着地が行われるまで、下降を一定の速度で加速又は減速させる特殊遅延着地ポリシを選択し得る。ポリシセレクタ６００は、その他の異常な状況が発生した場合、その他の特殊ポリシを選択し（及び標準的選択シーケンスを迂回し）得る。

【0034】

[0051] それゆえ、揺動脚軌道の水平及び垂直運動成分を分離することによって、且つ最も積極的な垂直運動ポリシ６１０Ａで簡易分析を行うことによって、システム１００は評価されるポリシの組合せ数を大幅に減らす。例えば、Ｍ個の水平運動ポリシ２１０とＮ個の垂直運動ポリシ６１０がある場合、より洗練されていないシステムはＭ×Ｎ回の評価を行い得て、これでは計算コストが高くつく。それに対して、本明細書に記載の実装形態は、理想的な水平運動ポリシ２１０及び垂直運動ポリシ６１０を選択する前に最大でＭ＋Ｎ個のポリシ（一般にはそれよりはるかに少ない）を評価し得る。

【0035】

[0052] 図７は、７つの異なる開始地点からの幾つかの垂直成分揺動軌道７１０のプロット７００を示しており、各開始位置が５種類の開始速度を示している。プロットのｙ軸はロボット１０の足１９の高さ（メートル（ｍ））を表し、ｘ軸は時間（秒（ｓ））を表す。高さの異なる障害物７２０もまた示されている。各軌道７１０は、この例において、制約２３２により可能な最大高さに設定される。図７から明らかであるように、幾つかの地形状況での幾つかの開始場所（例えば、図７では－０．３、－０．２、－０．１）の結果、どの垂直運動ポリシ６１０が選択されても、衝突が生じる。しかしながら、この例では、軌道７１０と障害物７２０との間に十分なマージンがあれば、垂直運動ポリシセレクタ６００は、穏和な加速を提供し、依然として着地場所６２に成功裏に到達する（すなわち、障害物７２０とぶつからない）を提供するポリシ６１０を選択し得る。

【0036】

[0053] 次に図８を参照すると、３種類の垂直運動ポリシ６１０に関する３つの垂直軌道８１０ａ～ｃのプロット８００が示されている。ｙ軸はロボット１０の足１９の高さ（メートル（ｍ））を表し、ｘ軸はロボット１０の足１９の水平位置（メートル（ｍ））を示す。軌道８１０ａは、少なくとも部分的にＣｕｂｉｃ垂直運動ポリシ６１０に追従する軌道を表し、軌道８１０ｂは、少なくとも部分的にＷＢＢ垂直運動ポリシ６１０に追従する軌道を表し（すなわち、このポリシは足が前方に動く前に上昇するのを待つ）、軌道８１０ｃは、少なくとも部分的にＢＢＷ垂直ポリシ６１０に追従する軌道を表す（すなわち、このポリシはかなりの高さに到達する前に足を前方に加速させ始める）。２つの異なる障害物８２０ａ、８２０ｂも示されている。この例では、Ｃｕｂｉｃ垂直運動ポリシの軌道８１０ａは、障害物８２０ａ、８２０ｂを通過できない。それに対して、ＷＢＢ垂直運動ポリシの軌道８１０ｂは、障害物８２０ａを成功裏に通過するが、障害物８２０ｂとはぶつかり、ＢＢＷ垂直運動ポリシの軌道８１０ｃは、障害物８２０ａにはぶつかるが、障害物８２０ｂは成功裏に通過する。それゆえ、障害物８２０ａのみが提示される場合、垂直運動ポリシセレクタ６００はＷＢＢ垂直運動ポリシ６１０を選択し得て、障害物８２０ｂだけが提示される場合、垂直運動ポリシセレクタ６００はＢＢＷ垂直運動ポリシ６１０を選択し得る。両方の障害物８２０ａ、８２０ｂが存在する場合、垂直運動ポリシセレクタ６００は、軌道８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃに関連付けられる垂直運動ポリシ６１０の何れも選択しない。垂直運動ポリシセレクタ６００がマージンの可変量（すなわち、脚が障害物にどれだけ接近して通過し得るか）によって制約され得る。ここで、必要なマージンはゼロであり、軌道８１０ｂ、８１０ｃはそれぞれの障害物８２０ａ、８２０ｂの隅に触れた。

【0037】

[0054] 次に図９を参照すると、幾つかの実装形態において、脚揺動軌道プランナ１００は、着地までの残り時間が最も小さい、ロボット１０の脚１２の揺動軌道を計画する。すなわち、プランナ１００は、ロボット１０の、次に地面に当たる脚１２の計画を立て、その後、第一の脚１２の後に地面に次に当たる第二の脚の計画を立て、等々である。これは、着地までの時間が最も少ない脚１２が、軌道を調整するための自由量が最も小さいため、有利である。すなわち、着地までの時間がより長い脚は、他の脚と衝突を回避するように軌道を調整するための自由度がより大きい。幾つかの例において、脚揺動軌道プランナ１００は、着地順序９０４を各脚１２からの脚データ９０２（例えば、現在位置５０、現在速度５２、着地場所６２、着地目標時間６４等）に基づいて決定する。着地順序に基づき、システム１００は計画順序において各脚のポリシ２１０、６１０を着地順序に基づいて選択し得る。

【0038】

[0055] 脚揺動軌道プランナ１００は、衝突検出器９１０を含み得る。衝突検出器９１０は、ポリシセレクタ２００、６００からの初期選択ポリシ２１０Ｈｉ、６１０Ｖｉを受信し、それ以前に計画された脚との衝突をチェックする。例えば、脚揺動軌道プランナは、脚「Ａ」について最初に計画し得る（それが次に着地するものであるからである）。その後、脚「Ｂ」の計画を立てている間に（この例では、それが脚「Ａ」の次に着地するものであるからである）、衝突検出器９１０は、脚「Ｂ」のために選択されたポリシ２１０Ｈ、６１０Ｖによって脚「Ｂ」が脚「Ａ」と衝突することになるか否かを決定し得る。衝突が検出されると、脚揺動軌道プランナ１００は、衝突する脚（この例では、脚「Ｂ」）のための新しいポリシの選択を試み得、それは、衝突する脚のほうが着地までの時間が長く、したがって、ポリシ２１０、６１０に関する柔軟性もより高いからである。衝突を回避できない場合（すなわち、新しいポリシを選択しても衝突が回避されない）場合、衝突検出器９１０は、幾つかの例において、衝突の回避を試みる中で以前に計画された脚（すなわち、脚「Ａ」）の計画を変更するために、脚計画変更器９２０に計画変更信号９１２を送信する。脚計画変更器９２０は、最終選択ポリシ２１０Ｈｆ、６１０Ｈｆを出力し、これは初期選択ポリシ２１０Ｈｉ、６１０Ｖｉと同じであっても異なっていても（計画変更による）よい。

【0039】

[0056] 脚揺動軌道プランナ１００は、幾つかの実装形態において、自己衝突の回避を支援するために、各脚の周囲に「進入禁止」領域を予測する。次に図１０を参照すると、脚揺動軌道プランナは、他の脚１０３０の着地場所及びそれに対応する進入禁止領域１０２０を回避しながら、着地場所６２に到達するポリシ２１０、６１０を選択し得る。

【0040】

[0057] 次に、図１１Ａ～Ｃを参照すると、幾つかの実装形態において、水平運動ポリシ２１０はさらにｘ座標ポリシ（例えば、前後又は長さ方向運動ポリシ）とｙ座標ポリシ（例えば、横運動ポリシ）にさらに分けられる。図１１Ａに示されるように、幾つかの状況で、水平運動ポリシセレクタ２００は、ロボット１０の他の脚１２と交差する脚軌道を計画する必要があり得る（例えば、ターン、又はトリップからの回復中）。すなわち、水平運動ポリシセレクタ２００は、現在位置５０から、ロボット１０の他の脚１２の進入禁止領域１０２０を横切る着地場所６２への計画を立てる必要があり得る（図１１Ａ）。このような状況において、現在位置５０から着地場所６２までの直接の軌道を計画すると、進入禁止領域１０２０を横切り、おそらく、他の脚１２との衝突を起こし得る。その代わりに、水平運動ポリシセレクタ２００は、脚１２を進入禁止領域１０２０の周囲で操縦するための「迂回揺動」ポリシ２１０を実行し得る。水平運動ポリシセレクタ２００は、幾つかの例において、進入禁止領域１０２０を表す多角形の角１１１０の位置を決定する。プランナ１００は、ウェイポイント１１２０ａ、１１２０ｂを角１１１０から閾値距離（すなわち、マージン）に設置し得る（図１１Ｂ）。

【0041】

[0058] 図１１Ｃに示されるように、水平運動ポリシセレクタ２００は着地場所６２に到達するのに必要なｘ及びｙ移動を分離し得る。例えば、セレクタ２００は、脚１２を現在場所５０からウェイポイント１１２０ａを越える点まで操縦するためのＢＢＷ水平運動ポリシ２１０を計画し得る。水平運動ポリシセレクタ２００は、脚１２がｙ軸のウェイポイント１１２０ａに到達するまでの時間量ｔ_ｃを決定し得る。水平運動ポリシセレクタ２００は、少なくともｔ_ｃ時間が経過するまで、ウェイポイント１１２０ａ、１１２０ｂに向かってｘ方向に移動しないことを確実にし得る。幾つかの例において、プランナ１００は可能であれば脚１２を進入禁止領域１０２０をまたいで揺動させる。例えば、反対側の脚が傾斜している場合、反対側の脚に衝突することなく、進入禁止領域１０２０の一部をまたいで揺動するチャンスがあり得る。この状況で、プランナ１００は垂直運動ポリシ６１０を選択する際の将来の評価の可能性にフラッグを立て得る。

【0042】

[0059] 図１２は、「迂回揺動」ポリシ２１０のｘ位置対時間のプロットを示す。図のように、水平運動ポリシセレクタ２００は、速度限界に到達するか、さらに加速して着地場所６２を通り越すか、又は現在の速度を保持することで進入禁止領域１０２０に入る、の何れかまで加速するポリシ２１０を選択し得る。図の例において、ポリシ２１０は、惰走（すなわち、現在の速度を保持すること）により進入禁止領域１０２０の角に当たるか、触れるまで、わずかに脚を加速させる。この点から、脚１２は時間ｔ_ｃまで惰走し（すなわち、脚は進入禁止領域１０２０を通り過ぎる）、その後、着地場所６２の方向に加速する（例えば、ＢＢＷポリシ２１０による）。

【0043】

[0060] 幾つかの状況において、水平運動ポリシセレクタ２００は、必要な軌道の運動成分をさらに分離し得る。図１３に示されるように、幾つかの状況では、現在場所５０は着地場所６２から進入禁止領域１０２０の反対側にある。この状況では、水平運動ポリシセレクタ２００はＢＢＷポリシを行って（図１３の左側へ）ウェイポイント１１２０ｄを通過し得る。水平運動ポリシセレクタ２００は、図１１Ａ～Ｃに関して説明したように、ウェイポイント１１２０ｄを通過するまでの時間（ｔ_ｃ１）を決定し、その後、他のＢＢＷポリシ２１０を実行し（図１３の上方へ）、その後、残りの動作を実行し得る。

【0044】

[0061] 次に図１４を参照すると、各種の開始場所からの幾つかの「迂回揺動」軌道１４１０、１４１０ａ～ｎがプロット１４００上に示され、各々が着地場所６２に到達しようとしている。プロット１４００のｘ軸はｘ次元における脚１２の位置を表し、プロット１４００のｙ軸はｙ次元における脚１２の位置を表す。「迂回揺動」ポリシ２１０は、進入禁止領域１０２０及び（進入禁止領域１０２０のもとになる脚１２ａ）を避けようとしている。

【0045】

[0062] 「迂回揺動」ポリシの図の例は、着地場所６２に到達するために複数の同じポリシ（例えば、ＢＢＷ）を組み合わせているが、ポリシセレクタ２００は、幾つかの実装形態において、異なる水平運動ポリシ２１０を組み合わせる。水平運動ポリシセレクタ２００は、軸によって異なるポリシ２１０を組み合わせ得る。例えば、セレクタ２００は、ｘ次元においてＢＢＷ水平運動ポリシ２１０を、ｙ次元においてＣｕｂｉｃ水平ポリシ２１０を選択し得る。水平運動ポリシセレクタ２００はまた、時間によってポリシ２１０を組み合わせ得る。例えば、水平運動ポリシセレクタ２００は、揺動の最初の１０％（又は、選択された秒数）にわたりＢＢＷ水平運動ポリシ２１０を選択し、その後、揺動の残りについてＣｕｂｉｃ水平ポリシ２１０に切り替え得る。複合的なポリシは、他の例では（例えば、人間のオペレータにより）事前に決定され、水平運動ポリシセレクタ２００は所定の複合的ポリシを選択し得る。

【0046】

[0063] 次に図１５を参照すると、１つの水平運動ポリシ２１０（例えば、Ｗｉｇｇｌｅポリシ２１０Ｗ）は、着地場所６２に到達するために個々の水平運動ポリシ（ｃｕｂｉｃ、ＢＢＷ、ＷＢＢ等）の何れの組合せも含み得る。図１５に示されるように、幾つかの状況では、水平運動ポリシセレクタ２００は、脚１２をロボット１０の複数の他の脚１２ａ、１２ｂ、及びそれに関連する進入禁止領域１０２０の周囲で操縦するためのポリシ２１０を選択する必要があり得る。

【0047】

[0064] 次に図１６を参照すると、幾つかの実装形態において、脚揺動軌道プランナ１００は、ロボット１０の周囲の環境に応答して、又は決定され、若しくは検出された挙動に応答して、特定のポリシ２１０、６１０を選択する。例えば、プランナ１００が、ロボットは平坦で障害物のない地面内で操縦されると判断した場合、プランナ１００は詳細分析器２３０による詳細分析を必要とせずに、デフォルトで選択ポリシ２１０、６１０を選択する。他の例において、プランナ１００は、ロボット１０によるトリップの表示を受信し、トリッピングに関連付けられるデフォルトのポリシ２１０、６１０で反応し得る。トリップポリシは、水平運動ポリシ２１０及び垂直運動ポリシ６１０、又は代替的に、水平運動ポリシ２１０のみを含み得る。図１６に示されるように、プランナ１００は正常トリップ、最近の正常トリップ、膝トリップ、脚が交差する自己衝突、脚が交差しない自己衝突に反応し得る。例えば、膝トリップに応答して、プランナ１００は膝をゆっくりと前方に移動させて回復させ得る。正常トリップ中、プランナ１００は揺動脚１２の長さ方向の前方移動を停止し、足１９を上昇させ得る。交差する自己衝突中、プランナ１００は揺動脚のもつれをほどくように試みることができ、他方で交差しない自己衝突中、プランナ１００は立脚から横方向に移動して、着地場所６２に向かう動きを継続し得る。

【0048】

[0065] このように、揺動脚軌道プランナ１００は、ロボット１０の脚１２の揺動軌道を水平及び垂直成分に切り離す。最初に水平及び垂直成分を切り離すことによって、プランナ１００は全体的な複雑さを軽減させ、処理要求を低減させる。これによって、プランナ１００は高頻度で揺動脚軌道を計画及び計画変更できる。例えば、プランナ１００は、揺動脚軌道を１００マイクロ秒以下で計画して、ロボット１０が環境の変化又はロボット１０との衝突に素早く反応することができるようにし得る。脚揺動は典型的に、２００ミリ秒～６００ミリ秒超の範囲で継続するため、プランナ１００は脚を着地までに何度も計画変更し得る。幾つかの例において、プランナ１００は、このようなに脚を３ミリ秒ごとに計画する。プランナ１００は、全ての制約２３２が満たされ、他方で障害物との衝突及び自己衝突を回避するのを確実にしようとする。必ずしも全ての制約を満たせるとはかぎらない場合及び／又は着地場所６２又は着地時間６４を実現できない場合、プランナ１００はどの制約／要求事項が満たされるかの優先順位を（例えば、ティア評価器２４０を介して）決めることにより、グレースフルデグラデーションを提供し得る。プランナはまた、例えば揺動中に脚の持ち上げを最小化して揺動軌道を平滑に保つことにより、審美性とバランスも改善し得る。

【0049】

[0066] 図１７は、ロボット１０の揺動脚軌道を計画する方法１７００のための動作の例示的な配列のフローチャートである。動作１６０２で、方法１７００は、データ処理ハードウェア３６において、ロボット１０の脚１２の初期位置５０とロボット１０の脚１２の初期速度５２を受信することを含む。ここで、データ処理ハードウェア３６は、脚揺動軌道プランナ１００を実行し、ロボット１０、ロボット１０と通信するリモートシステム／デバイス、又はそれらの組合せ上にあってよい。動作１７０４で、方法１７００は、データ処理ハードウェア３６で、脚１２の着地場所６２と脚１２の着地目標時間６４を受信することを含む。着地目標時間６４は、ロボット１０の脚１２が着地場所６２に着地すべき地点までの時間量を表す。

【0050】

[0067] 動作１７０６で、方法１７００は、データ処理ハードウェア３６により、脚の初期位置５０と着地場所６２との差を決定することと、動作１７０８で、方法１７００は、データ処理ハードウェア３６により、脚１２の初期位置５０と着地場所６２との差を水平運動成分と垂直運動成分に分離することを含む。

【0051】

[0068] 動作１７１０で、方法１７００は、データ処理ハードウェア３６により、水平運動成分を満たすために水平運動ポリシセットから水平運動ポリシ２１０を選択することを含む。各水平運動ポリシは、脚１２の初期位置５０、脚１２の初期速度５２、脚１２の着地場所６２、及び脚１２の着地目標時間６４に応じて水平軌道を生成する。方法１７００はまた、動作１７１２で、データ処理ハードウェア３６により、垂直運動成分を満たすために垂直運動ポリシセットから垂直運動ポリシ６１０を選択することも含む。各垂直運動ポリシ６１０は、脚１２の初期位置５０、脚１２の初期速度５２、脚１２の着地場所６２、及び脚１２の着地目標時間６４に応じた垂直軌道を生成する。動作１７１４で、方法１７００は、データ処理ハードウェア３６により、選択された水平運動ポリシ２１０と選択された垂直運動ポリシ６１０を実行して、ロボット１０の脚１２を着地目標時間６４において初期位置５０から着地場所６２へと揺動させることを含む。

【0052】

[0069] 図１８は、本明細書に記載されたシステムと方法を実施するために使用され得る例示的なコンピューティングデバイス１８００（例えば、データ処理ハードウェア３６及びメモリハードウェア２０）の概略図である。ここに示されるコンポーネント、それらの接続及び関係、並びにそれらの機能は、例に過ぎないものとし、本明細書に記載され、及び／又は特許請求される本発明の実施を限定するものではない。

【0053】

[0070] コンピューティングデバイス１８００は、プロセッサ１８１０（例えば、データ処理ハードウェア３６）、メモリ１８２０（例えば、メモリハードウェア３８）、記憶装置１８３０、メモリ１８２０と高速拡張ポート１８５０に接続される高速インタフェース／コントローラ１８４０、及び低速バス１８７０と記憶装置１８３０に接続される低速インタフェース／コントローラ１８６０を含む。コンポーネント１８１０、１８２０、１８３０、１８４０、１８５０、及び１８６０の各々は、各種のバスを使って相互接続され、共通のマザボード上に、又はその他の適当な方法で実装され得る。プロセッサ１８１０は、コンピューティングデバイス１８００内で実行されるための命令を処理することができ、これにはメモリ１８２０内又は記憶装置１８３０上に記憶される、高速インタフェース１８４０に連結されたディスプレイ１８８０等の外部入力／出力デバイス上にグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）のためのグラフィック情報を表示させる命令が含まれる。他の実装形態において、複数のプロセッサ及び／又は複数のバスが、複数のメモリ及びメモリタイプと共に適切に使用され得る。また、複数のコンピューティングデバイス１８００が接続され得て、各デバイスが必要な動作の一部を（例えば、サーババンク、ブレードサーバ群、又はマルチプロセッサシステムとして）提供する。

【0054】

[0071] メモリ１８２０は、コンピューティングデバイス１８００内に非一時的に情報を保存する。メモリ１８２０は、コンピュータ可読媒体、揮発性メモリユニット、又は不揮発性メモリユニットであり得る。不揮発性メモリ１８２０は、プログラム（例えば、命令のシーケンス）又はデータ（例えば、プログラム状態情報）をコンピューティングデバイス１８００により使用されるために一時的又は永久的に記憶するために使用される物理デバイスであり得る。不揮発性メモリの例には、フラッシュメモリ及びリードオンリメモリ（ＲＯＭ）／プログラマブルリードオリメモリ（ＰＲＯＭ）／イレーサブルプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）／エレクトロニカルイレーサブルプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）（例えば、典型的に、ブートプログラム等、ファームウェアのために使用される）が含まれるが、これらに限定されない。揮発性メモリの例には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、相変化メモリ（ＰＣＭ）、及びディス又はテープが含まれるが、これらに限定されない。

【0055】

[0072] 記憶装置１８３０は、コンピューティングデバイス１８００のための大量記憶を提供できる。幾つかの実装形態において、記憶装置１８３０は、コンピュータ可読媒体である。各種の異なる実装形態において、記憶装置１８３０はフロッピディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光ディスクデバイス、又はテープデバイス、フラッシュメモリ若しくはその他同様のソリッドステートメモリデバイス又は、記憶エリアネットワーク若しくはその他の構成のデバイスを含むデバイスのアレイであり得る。追加的な実装形態において、コンピュータプログラム製品は、情報キャリア内で有形の状態に具現化される。コンピュータプログラム製品は、実行されると、１つ又は複数の方法、例えば前述の方法を実行する命令を含む。情報キャリアは、コンピュータ又は機械可読媒体、例えばメモリ１８２０、記憶装置１８３０、又はプロセッサ１８１０上のメモリである。

【0056】

[0073] 高速コントローラ１８４０は、コンピューティングデバイス１８００のためのバンド幅集約動作を管理し、他方で、低速コントローラ１８６０は、よりバンド幅集約性の低い動作を管理する。このような担当作業の割り当ては例示にすぎない。幾つかの実装形態において、高速コントローラ１８４０は、メモリ１８２０及び、各種の拡張カード（図示せず）を受け入れ得る高速拡張ポート１８５０に連結される。幾つかの実装形態において、低速コントローラ１８６０は、記憶装置１８３０及び低速拡張ポート１８９０に連結される。低速拡張ポート１８９０は、各種の通信ポート（例えば、ＵＳＢ、Bluetooth、イーサネット、無線イーサネット）を含み得て、１つ又は複数の入力／出力デバイス、例えばキーボード、ポインティングデバイス、スキャナ、又はスイッチや又はルータ等のネットワークデバイスに、例えばネットワークアダプタを通じて連結され得る。

【0057】

[0074] 本明細書の記載のシステム及び技術の各種の実装形態は、デジタル電子機器及び／又は光回路構成、集積回路、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び／又はこれらの組合せで実現できる。これらの各種の実装形態は、特定目的用でも汎用でもよい、記憶システム、少なくとも１つの入力装置、及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受信し、そこにデータ及び命令を送信するために連結された少なくとも１つのプログラマブルプロセッサを含むプログラム可能システム上で実行可能及び／又は解釈可能な１つ又は複数のコンピュータプログラムでの実装を含むことができる。

【0058】

[0075] これらのコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとしても知られる）は、プログラム可能プロセッサのための機械命令を含み、高レベル手続き型及び／又はオブジェクト指向プログラミング言語及び／又はアセンブリ／機械言語で実装できる。本明細書で使用されるかぎり、「機械可読媒体」及び「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械命令及び／又はデータをプログラム可能プロセッサに提供するために使用されるあらゆるコンピュータプログラム製品、非一時的コンピュータ可読媒体、装置、及び／又はデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤｓ））を指し、機械可読信号として機械命令を受け取る機械可読媒体も含まれる。「機械可読信号」という用語は、機械命令及び／又はデータをプログラム可能プロセッサに提供するために使用されるあらゆる信号を指す。

【0059】

[0076] 本明細書に記載されるプロセッサ及びロジックフローは、入力データを処理し、出力を生成することによって機能を果たすために１つ又は複数のコンピュータプログラムを実行する、データ処理ハードウェアとも呼ばれる１つ又は複数のプログラム可能プロセッサにより実行可能である。プロセッサ及びロジックフローはまた、特殊用途の論理回路構成、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途集積回路）等によっても実行可能である。コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサには、例えば汎用及び特殊用途のマイクロプロセッサ、あらゆる種類のデジタルコンピュータの１つ又は複数のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサはリードオンリメモリ若しくはランダムアクセスメモリ又はその両方から命令及びデータを受信する。コンピュータの基本要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令及びデータを記憶するための１つ又は複数のメモリデバイスである。一般に、コンピュータはまた、データを記憶するための１つ又は複数の大量記憶装置、例えば磁気、磁気光ディスク、又は光ディスクを含むか、これらからデータを受信し、又はそれらにデータを送信するために動作的に連結される。しかしながら、コンピュータは、このようなデバイスを含んでいなくてもよい。コンピュータプログラム命令及びデータを記憶するのに適したコンピュータ可読媒体には、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、及びメモリデバイスが含まれ、これらには例えば、半導体メモリデバイス、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイス、磁気ディスク、例えば内蔵ハードディスク若しくはリムーバブルディスク、磁気光ディスク、並びにＣＤ ＲＯＭ及びＤＶＤ－ＲＯＭディスクが含まれる。プロセッサとメモリは、特殊用途の論理回路構成により補足され、又はその中に組み込まれることも可能である。

【0060】

[0077] 様々な実施形態を説明した。しかしながら、本開示の主旨と範囲から逸脱することなく、各種の改良が加えられてよいと理解されたい。したがって、その他の実装形態も以下の特許請求の範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】