特許 7381322 ロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法

(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】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】ロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20231108BHJP

   H02P 3/00 20060101ALI20231108BHJP

   H02P 5/46 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 C

H02P3/00 D

H02P5/46 J

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019226950

(22)【出願日】2019-12-17

(65)【公開番号】P2021094640

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-11-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】掃部 雅幸

(72)【発明者】

【氏名】烏山 純一

【審査官】樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１５３３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１４００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７９７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １９／００

Ｈ０２Ｐ ３／００

Ｈ０２Ｐ ５／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の関節を含むロボット本体部と、
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、
前記モータに電力を供給する電力供給経路に電気的に接続可能に構成され、前記モータの回転により発生する電気エネルギを消費する抵抗成分を含み、前記抵抗成分により前記電気エネルギを消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部とを備え、
前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている、ロボット。

【請求項2】

前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことにより、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の抵抗値を変化させて、前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている、請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記抵抗回路部は、前記モータにおいて発生する回生エネルギを消費する回生抵抗を有する回生抵抗回路部を含む、請求項１または２に記載のロボット。

【請求項4】

前記回生抵抗回路部は、通常動作時に前記回生抵抗を作動させる場合の作動電圧よりも低い作動電圧で異常停止時に前記電力供給経路に対して前記回生抵抗を接続する動作を行うように構成されている、請求項３に記載のロボット。

【請求項5】

前記抵抗回路部は、異常停止信号に基づいて、通常動作から異常停止時の動作に切り替える制御を行うように構成されている、請求項４に記載のロボット。

【請求項6】

前記ロボット本体部は、人間の複数の関節に対応する前記複数の関節を有する人型ロボット本体部を含む、請求項１に記載のロボット。

【請求項7】

前記抵抗回路部は、前記ロボット本体部の倒れを制御する際に、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項8】

複数の関節を含むロボット本体部と、
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、
前記モータに電力を供給する電力供給経路に電気的に接続可能に構成され、前記モータの回転により発生する電気エネルギを消費する抵抗成分を含み、前記抵抗成分により前記電気エネルギを消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部と、
前記電力供給経路の電圧を検出するための電圧検出部と、を備え、
前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記電圧検出部により検出された前記電力供給経路の電圧に基づいて、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている、ロボット。

【請求項9】

前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記電圧検出部により検出された前記電力供給経路の電圧と、所定の基準電圧との比較に基づいて、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている、請求項８に記載のロボット。

【請求項10】

前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記電圧検出部により検出された前記電力供給経路の電圧が前記所定の基準電圧を超えた場合に、前記電力供給経路に対して前記抵抗成分の抵抗値を増加させる動作を行うとともに、前記電力供給経路の電圧が前記所定の基準電圧以下の場合に、前記電力供給経路に対して前記抵抗成分の抵抗値を減少させる動作を行うことにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている、請求項９に記載のロボット。

【請求項11】

前記抵抗回路部は、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の接続状態と非接続状態とを切り替えるスイッチ部をさらに含み、
前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記所定の基準電圧に基づいて、前記スイッチ部のオン動作とオフ動作とを交互に繰り返すことにより、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことによって、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている、請求項９または１０に記載のロボット。

【請求項12】

前記所定の基準電圧は、変更可能に構成されている、請求項９～１１のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項13】

前記抵抗成分は、前記複数の関節毎に設けられている前記複数のモータに対して共通に設けられており、
前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記複数のモータに対して共通に設けられている前記抵抗成分の前記電力供給経路に対する抵抗値を変化させることにより、前記複数のモータに対する前記ダイナミックブレーキの制動力を一括して制御するように構成されている、請求項１～１２のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項14】

人間の複数の関節に対応する複数の関節を含む人型ロボット本体部と、
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、
前記モータに電力を供給する電力供給経路に電気的に接続可能に構成され、前記モータの回転により発生する電気エネルギを消費する抵抗成分を含み、前記抵抗成分により前記電気エネルギを消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部とを備え、
前記抵抗回路部は、異常停止時に前記モータを停止させる際に、前記電力供給経路に対する前記抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、前記モータが停止するまで前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている、人型ロボット。

【請求項15】

複数の関節を含むロボットの異常停止時における倒れ制御方法であって、
前記複数の関節の各々に設けられる複数のモータに電力を供給する電力供給経路の電圧を検出するステップと、
検出された前記電力供給経路の電圧に基づいて、前記電力供給経路に電気的に接続可能に構成され前記モータの回転により発生する電気エネルギを抵抗成分により消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部における前記抵抗成分の、前記電力供給経路に対する抵抗値を変化させることにより、前記ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップとを備える、ロボットの倒れ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法に関し、特に、ダイナミックブレーキが作動されるロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ダイナミックブレーキが作動されるロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、永久磁石を有するモータを制動させる際に、回生回路をダイナミックブレーキとして利用するモータ制御回路が開示されている。また、上記特許文献１には、ロボットのような複数のモータが使用される機種に対して、上記モータ制御回路を適用可能であることが記載されている。

【0004】

具体的には、上記特許文献１に開示されているモータ制御回路は、モータと、モータを駆動するための駆動回路とを備えている。駆動回路は、ブリッジ回路を構成する４つのバイポーラトランジスタからなるトランジスタ（トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３およびＴｒ４）を含む。詳細には、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２が互いに直列に接続されている。また、トランジスタＴｒ３およびトランジスタＴｒ４が互いに直列に接続されている。トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２の接続点と、トランジスタＴｒ３およびトランジスタＴｒ４の接続点との間にモータが接続されている。また、４つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３およびＴｒ４には、それぞれ、並列にダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４が接続されている。また、互いに直列に接続されるトランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２に対して並列に、回生電力消費用抵抗と、回生発生時にオンされる回生用トランジスタとが接続されている。

【0005】

そして、上記特許文献１に開示されているモータ制御回路では、モータが非常停止される際には、モータへの電力の供給が停止されるため、モータが慣性回転される。この際、モータは、発電モードとなっている。そして、発電モードにおいて、回生用トランジスタがオンされる。これにより、モータ、ダイオードＤ１、回生電力消費用抵抗、回生用トランジスタ、ダイオードＤ４、および、モータからなる閉じた経路が形成される。これにより、モータによって発電された電力（モータの回転エネルギ）が回生電力消費用抵抗により熱として消費される。その結果、モータに対して、ダイナミックブレーキが作用することになるので、モータに制動力が働く。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平３－９８４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献１のモータ制御回路のように、モータが非常停止される際に、モータに対するダイナミックブレーキの作用をモータが停止するまで継続的に作用させた場合、モータに対するダイナミックブレーキの制動力が強過ぎる場合があると考えらえる。特に、上記特許文献１のモータ制御回路を人型ロボットのような２足歩行ロボットのモータに適用した場合、非常停止時（異常停止時）にダイナミックブレーキの制動力が強過ぎることに起因して、急激にロボットが停止する。その結果、ロボットが勢いよく転倒することにより、ロボットが破損する場合があるという問題点がある。また、上記特許文献１のモータ制御回路を４足歩行ロボットのモータに適用した場合、非常停止時（異常停止時）に４足歩行ロボットは転倒しないものの、非常停止による衝撃により破損する場合があるという問題点がある。

【0008】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、異常停止時における破損を抑制することが可能なロボット、人型ロボットおよびロボットの倒れ制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるロボットは、複数の関節を含むロボット本体部と、複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、モータに電力を供給する電力供給経路に電気的に接続可能に構成され、モータの回転により発生する電気エネルギを消費する抵抗成分を含み、抵抗成分により電気エネルギを消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部とを備え、抵抗回路部は、異常停止時にモータを停止させる際に、電力供給経路に対する抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。なお、抵抗回路部は、ハードウェアによって構成されている抵抗回路部と、少なくとも一部がソフトウェアによって構成されている抵抗回路部との両方を含む広い概念である。また、抵抗成分とは、抵抗と、半導体素子による抵抗成分とを含む広い概念である。また、異常停止とは、ユーザの操作によってロボットを非常停止させることと、異常によってロボットが異常停止することとを含む広い概念である。

【0010】

この発明の第１の局面によるロボットでは、上記のように、抵抗回路部は、異常停止時にモータを停止させる際に、電力供給経路に対する抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、異常停止時にモータを停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかにロボットが停止する。これにより、ロボットが人型ロボットのように２足歩行ロボットの場合、ロボットが勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、ロボットは、緩やかに倒れ込む。また、４足歩行ロボットの場合、非常停止による衝撃を緩和することができる。これらの結果、異常停止時における破損を抑制することができる。

【0011】

また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、ロボットの関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態でロボットが転倒する場合がある。これによっても、ロボットが破損する場合がある。これに対して、本発明の第１の局面によるロボットでは、上記のように、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態でロボットが転倒することに起因するロボットの破損を抑制することができる。特に、人型ロボットに本発明を適用した場合には、腕（アーム）が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節（肩関節および膝関節）が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕が下がった状態および膝が折れ曲がった状態（しゃがみ込んだ姿勢）に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボットにおいて、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することができる。
この発明の第２の局面によるロボットは、複数の関節を含むロボット本体部と、複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、モータに電力を供給する電力供給経路に電気的に接続可能に構成され、モータの回転により発生する電気エネルギを消費する抵抗成分を含み、抵抗成分により電気エネルギを消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部と、電力供給経路の電圧を検出するための電圧検出部と、を備え、抵抗回路部は、異常停止時にモータを停止させる際に、電圧検出部により検出された電力供給経路の電圧に基づいて、電力供給経路に対する抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。

【0012】

この発明の第３の局面による人型ロボットは、人間の複数の関節に対応する複数の関節を含む人型ロボット本体部と、複数の関節の各々に設けられる複数のモータと、モータに電力を供給する電力供給経路に電気的に接続可能に構成され、モータの回転により発生する電気エネルギを消費する抵抗成分を含み、抵抗成分により電気エネルギを消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部とを備え、抵抗回路部は、異常停止時にモータを停止させる際に、電力供給経路に対する抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、モータが停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。なお、抵抗回路部は、ハードウェアによって構成されている抵抗回路部と、少なくとも一部がソフトウェアによって構成されている抵抗回路部との両方を含む広い概念である。また、抵抗成分とは、抵抗と、半導体素子による抵抗成分とを含む広い概念である。また、異常停止とは、ユーザの操作によってロボットを非常停止させることと、異常によってロボットが異常停止することとを含む広い概念である。

【0013】

この発明の第３の局面による人型ロボットでは、上記のように、抵抗回路部は、異常停止時にモータを停止させる際に、電力供給経路に対する抵抗成分の抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、異常停止時にモータを停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかに人型ロボットが停止する。これにより、人型ロボットが勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、人型ロボットは、緩やかに倒れ込む。その結果、異常停止時における破損を抑制することができる。

【0014】

また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、人型ロボットの関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態で人型ロボットが転倒する場合がある。これによっても、人型ロボットが破損する場合がある。これに対して、本発明の第２の局面による人型ロボットでは、上記のように、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態で人型ロボットが転倒することに起因する人型ロボットの破損を抑制することができる。また、人型ロボットの腕（アーム）が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節（肩関節および膝関節）が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕が下がった状態および膝が折れ曲がった状態（しゃがみ込んだ姿勢）に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボットにおいて、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することができる。

【0015】

この発明の第４の局面によるロボットの倒れ制御方法は、複数の関節を含むロボットの異常停止時における倒れ制御方法であって、複数の関節の各々に設けられる複数のモータに電力を供給する電力供給経路の電圧を検出するステップと、検出された電力供給経路の電圧に基づいて、電力供給経路に電気的に接続可能に構成されモータの回転により発生する電気エネルギを抵抗成分により消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部における抵抗成分の、電力供給経路に対する抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップとを備える。なお、抵抗回路部は、ハードウェアによって構成されている抵抗回路部と、少なくとも一部がソフトウェアによって構成されている抵抗回路部との両方を含む広い概念である。また、抵抗成分とは、抵抗と、半導体素子による抵抗成分とを含む広い概念である。また、異常停止とは、ユーザの操作によってロボットを非常停止させることと、異常によってロボットが異常停止することとを含む広い概念である。

【0016】

この発明の第４の局面によるロボットの倒れ制御方法では、上記のように、検出された電力供給経路の電圧に基づいて、電力供給経路に電気的に接続可能に構成されモータの回転により発生する電気エネルギを抵抗成分により消費することによりダイナミックブレーキを作動させる抵抗回路部における抵抗成分の、電力供給経路に対する抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップを備える。これにより、異常停止時にモータを停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかにロボットが停止する。これにより、ロボットが人型ロボットのように２足歩行ロボットの場合、ロボットが勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、ロボットは、緩やかに倒れ込む。また、４足歩行ロボットの場合、非常停止による衝撃を緩和することができる。これらの結果、異常停止時における破損を抑制することが可能なロボットの倒れ制御方法を提供することができる。

【0017】

また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、ロボットの関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態でロボットが転倒する場合がある。これによっても、ロボットが破損する場合がある。これに対して、本発明の第３の局面によるロボットでは、上記のように、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成することによって、関節がダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、関節が固定された状態で人型ロボットが転倒することに起因するロボットの破損を抑制することが可能なロボットの倒れ制御方法を提供することができる。特に、人型ロボットに本発明を適用した場合には、腕（アーム）が上がった状態、および、膝が伸びた状態で関節（肩関節および膝関節）が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕が下がった状態および膝が折れ曲がった状態（しゃがみ込んだ姿勢）に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボットにおいて、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することが可能なロボットの倒れ制御方法を提供することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、上記のように、異常停止時における破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態による人型ロボットの斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態による人型ロボット（人型ロボット本体部）のブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による人型ロボットのアンプの回路図である。

【図4】本発明の一実施形態による人型ロボットの回生抵抗回路部の回路図である。

【図5】本発明の一実施形態による人型ロボットの倒れ制御方法を説明するためのフロー図である。

【図6】本発明の一実施形態による人型ロボットがしゃがみ込む状態を示す図である。

【図7】本発明の一実施形態による人型ロボットの腕部が水平方向に沿うように配置された状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を具体化した本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

【0021】

図１～図４を参照して、本実施形態による人型ロボット１００（人型ロボット本体部１００ａ）の構成について説明する。また、人型ロボット１００は、ヒューマノイドとも呼ばれる。なお、人型ロボット１００および人型ロボット本体部１００ａは、それぞれ、特許請求の範囲の「ロボット」および「ロボット本体部」の一例である。

【0022】

図１に示すように、人型ロボット１００は、頭部１、首部２、上胴体部３、下胴体部４、腕部５、手部６、脚部７、および、足部８を備えている。上胴体部３と下胴体部４とは、腰関節１０ａを介して屈曲可能に接続されている。これにより、上胴体部３は、下胴体部４に対して、前屈動作、後屈動作、および、左右の旋回動作を行うことが可能である。下胴体部４は、人間の骨盤に対応する。また、腰関節１０ａは、人間の腰に対応している。

【0023】

また、腕部５は、複数のリンク２０と、複数のリンク２０を屈曲可能に支持する肘関節１０ｂとを有する。そして、隣り合うリンク２０が肘関節１０ｂを介して互いに屈曲することにより、腕部５は、屈曲動作を行う。

【0024】

手部６は、腕部５の先端に設けられている。手部６は、複数のリンク（図示せず）と、複数のリンクを屈曲可能に支持する指関節（図示せず）とを有する。

【0025】

脚部７は、複数のリンク２０と、複数のリンク２０を屈曲可能に支持する膝関節１０ｃとを有する。そして、隣り合うリンク２０が膝関節１０ｃを介して互いに屈曲することにより、脚部７は、屈曲動作を行う。そして、脚部７の屈曲動作が制御されることにより足部８を移動させることによって、人型ロボット１００は、二足歩行を行うことが可能になる。

【0026】

上胴体部３と腕部５とは、肩関節１０ｄにより接続されている。また、下胴体部４と脚部７とは、股関節１０ｅにより接続されている。脚部７と足部８とは、足関節（足首の関節）１０ｆにより接続されている。なお、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆは、特許請求の範囲の「関節」の一例である。

【0027】

上記の腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆには、各々、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを駆動させるためのモータ３０が設けられている。モータ３０によって、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを駆動させることにより、人型ロボット１００は、屈曲動作や旋回動作を行う。なお、実際には、図１に図示された部位以外の部位にも関節およびモータ３０が設けられているが、説明の簡略化のため省略している。

【0028】

図２に示すように、人型ロボット１００（人型ロボット本体部１００ａ）には、上記のモータ３０に加えて、回生抵抗回路部６０を含む制御回路部５０と、電源７０と、アンプユニット８０とが設けられている。制御回路部５０は、アンプユニット８０に対して、指令を出力する。なお、図２では、破線の矢印は、通信信号を表している。また、細い実線の矢印は、制御電力を表している。また、太い実線の矢印は、モータ３０を駆動するモータ電力を表している。

【0029】

本実施形態では、回生抵抗回路部６０には、電源７０からモータ駆動電力が供給される。そして、回生抵抗回路部６０は、アンプユニット８０に対して、モータ３０を駆動するための電力を供給するように構成されている。なお、回生抵抗回路部６０の詳細な構成は、後述する。また、回生抵抗回路部６０は、特許請求の範囲の「抵抗回路部」の一例である。

【0030】

制御回路部５０には、電源７０から制御電力が供給される。そして、制御回路部５０は、アンプユニット８０を制御するための電力を供給するように構成されている。

【0031】

アンプユニット８０は、各々、複数のアンプ（サーボアンプ）８１を含む。アンプ８１は、上記腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆ（図１参照）などに設けられた複数のモータ３０の各々に対して設けられている。また、アンプ８１は、モータ３０の駆動を制御する。

【0032】

図３に示すように、アンプ８１は、インバータ部８１ａと、インバータ部８１ａを制御する制御部８１ｂとを含む。インバータ部８１ａは、上アームを構成する３つの半導体スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３と、下アームを構成する３つの半導体スイッチング素子ＳＷ４、ＳＷ５およびＳＷ６とを含む。制御部８１ｂにより、半導体スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のオンオフが制御されることにより、モータ３０に所望の３相（Ｕ、ＶおよびＷ）の電力が供給される。

【0033】

（回生抵抗回路部の詳細な構成）
次に、図２および図４を参照して、本実施形態による回生抵抗回路部６０の詳細な構成について説明する。

【0034】

図４に示すように、回生抵抗回路部６０は、電源７０（図２参照）からモータ３０（アンプユニット８０のアンプ８１）にモータ駆動電力を供給するための電力供給配線６１が設けられている。電力供給配線６１は、正側電位（Ｐ）に接続される正側電位配線６１ａ、負側電位（Ｎ）に接続される負側電位配線６１ｂ、および、アース電位（Ｅ）に接続される接地電位配線６１ｃを含む。また、電力供給配線６１の一方端は、電源７０に接続されるコネクタ６２ａに接続されている。また、電力供給配線６１の他方端は、アンプユニット８０のアンプ８１に接続される複数のコネクタ６２ｃに接続されている。なお、電力供給配線６１は、特許請求の範囲の「電力供給経路」の一例である。

【0035】

回生抵抗回路部６０は、モータ３０にモータ駆動電力を供給する電力供給配線６１に電気的に接続可能に構成されている回生抵抗６３を含んでいる。回生抵抗６３は、モータ３０の回転により発生する電気エネルギ（回生エネルギ）を消費するように構成されている。具体的には、回生抵抗６３の一方端は、正側電位配線６１ａに接続されるとともに、回生抵抗６３の他方端は、後述するトランジスタＴｒ１を介して負側電位配線６１ｂに接続されている。ここで、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、通常動作時には、回生抵抗６３による回生動作を行い、非常停止時には、回生抵抗６３を用いて制動力が減少されたダイナミックブレーキを作動させる動作を行う。この点については、後に詳細に説明する。なお、通常動作時における回生動作においても回生抵抗６３による非常停止時よりも制動力の強いダイナミックブレーキが作動する。また、回生抵抗６３は、通常時の回生動作における電力供給配線６１の電圧の上昇を抑制するために、一般的な人型ロボット１００には、予め設けられている。また、モータ３０は、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆに対応して複数設けられている一方、回生抵抗６３は、複数のモータ３０に対して共通に設けられている。なお、回生抵抗６３は、特許請求の範囲の「抵抗成分」の一例である。また、非常停止は、特許請求の範囲の「異常停止」の一例である。

【0036】

回生抵抗回路部６０には、トランジスタＴｒ１が設けられている。トランジスタＴｒ１のゲートＧは、後述する回生抵抗制御回路部６４に接続されている。トランジスタＴｒ１のドレインＤは、回生抵抗６３に接続されている。トランジスタＴｒ１のソースＳは、負側電位配線６１ｂに接続されている。なお、トランジスタＴｒ１は、特許請求の範囲の「スイッチ部」の一例である。

【0037】

回生抵抗回路部６０には、回生抵抗制御回路部６４が設けられている。回生抵抗制御回路部６４は、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作（回生抵抗６３が電力供給配線６１に電気的に接続された状態にする動作）と非接続動作（回生抵抗６３が電力供給配線６１に電気的に接続された状態を解除する動作）とを制御するように構成されている。また、回生抵抗制御回路部６４は、通常時の回生動作の際には、正側電位配線６１ａの電圧と、第１基準電圧とを比較する。また、回生抵抗制御回路部６４は、非常停止時には、正側電位配線６１ａの電圧と、第２基準電圧とを比較する。なお、本実施形態では、第２基準電圧は、変更可能に構成されている。同様に、第１基準電圧は、変更可能に構成されている。なお、回生抵抗制御回路部６４は、特許請求の範囲の「電圧検出部」の一例である。また、第２基準電圧は、特許請求の範囲の「所定の基準電圧」の一例である。

【0038】

回生抵抗回路部６０の回生抵抗制御回路部６４には、非常停止ボタン４０から非常停止信号が入力される。

【0039】

（通常時の回生動作）
通常時には、人型ロボット１００のモータ３０（図２参照）に対して、減速や反転の指令が行われる際に電力の回生が行われる。電力の回生の際に、電力供給配線６１の電圧が大きくなり過ぎないように、回生抵抗６３が接続される。これにより、回生される電力の一部が回生抵抗６３によって熱として消費されるので、電力供給配線６１の電圧が大きくなり過ぎるのを抑制することが可能になる。また、回生された電力のうち、回生抵抗６３によって熱として消費されない部分は、電源７０に蓄電される。以下、詳細に説明する。

【0040】

通常時には、正側電位配線６１ａの電圧と、第１基準電圧とが回生抵抗制御回路部６４により比較される。正側電位配線６１ａの電圧が、第１基準電圧よりも大きい場合、回生抵抗制御回路部６４から、トランジスタＴｒ１のゲートに対して、トランジスタＴｒ１をオンさせる信号が出力される。これにより、回生抵抗６３が正側電位配線６１ａと負側電位配線６１ｂとの間に電気的に接続されることにより、電力供給配線６１の電圧が低下する。一方、正側電位配線６１ａの電圧が、第１基準電圧以下の場合、回生抵抗制御回路部６４から、トランジスタＴｒ１のゲートに対して、トランジスタＴｒ１をオフさせる信号が出力される。これにより、回生抵抗６３の正側電位配線６１ａおよび負側電位配線６１ｂに対する接続状態が解除されることにより、電力供給配線６１の電圧が上昇する。その結果、正側電位配線６１ａ自体の電圧は、第１基準電圧に応じた比較的高い電圧（たとえば、２００Ｖ）に維持される。言い換えると、通常時に正側電位配線６１ａ自体の電圧が、たとえば２００Ｖに維持されるように、第１基準電圧が調整されている。

【0041】

（非常停止時のダイナミックブレーキ弱め制御）
人型ロボット１００の非常停止について説明する。非常停止とは、ユーザが非常停止ボタン４０（図２参照）を押下（操作）することにより、モータ３０を停止させることによって、人型ロボット１００を停止させる動作である。非常停止時には、アンプ８１（図２参照）の動作が停止されるとともに、電源７０からの電力供給が停止される。すなわち、電源７０側から、電力供給配線６１には電力が供給されない。また、非常停止時に、電力供給配線６１に対して、回生抵抗６３（図４参照）が接続（電気的に接続）されることにより、正側電位配線６１ａ、アンプ８１、モータ３０、負側電位配線６１ｂ、トランジスタＴｒ１、回生抵抗６３、および、正側電位配線６１ａからなる閉じた経路が形成される。その結果、モータ３０によって発電された電力（モータ３０の回転エネルギ）が回生抵抗６３により熱として消費されるので、モータ３０に対して、ダイナミックブレーキが作用する。これにより、モータ３０に制動力が働く。

【0042】

ここで、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるダイナミックブレーキ弱め制御を行うように構成されている。具体的には、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことにより、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させて、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるダイナミックブレーキ弱め制御を行うように構成されている。つまり、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３を接続して、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を０よりも大きくするとともに、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３を非接続にして、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を０にする。そして、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことにより、ダイナミックブレーキの制動力が作用する状態と、作用しない状態とが交互に繰り返される。これにより、人型ロボット１００は、徐々に姿勢を変化させる。

【0043】

また、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるダイナミックブレーキ弱め制御を行うように構成されている。すなわち、人間の複数の関節に対応する腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを有している人型ロボット１００の動作が完全に停止されるまで、ダイナミックブレーキの制動力が減少される。

【0044】

また、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、人型ロボット本体部１００ａの倒れを制御する際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。人型ロボット本体部１００ａには、人型ロボット本体部１００ａの腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを固定する（姿勢を維持する）ための機械的なブレーキ（電磁ブレーキ）などは設けられていない。このため、非常停止時には、最終的に、人型ロボット本体部１００ａは、倒れ込む。本実施形態では、回生抵抗回路部６０により電気的に制動力が減少されたダイナミックブレーキを作動させることによって、人型ロボット本体部１００ａの倒れ込み方が比較的緩やかな倒れ込みになるように制御する。

【0045】

また、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、非常停止信号に基づいて、通常動作から非常停止時の動作に切り替える制御を行うように構成されている。具体的には、ユーザが非常停止ボタン４０（図２参照）を押下（操作）することに基づいて、非常停止信号が回生抵抗制御回路部６４に入力されて、通常動作から非常停止時の動作に切り替えられる。

【0046】

ここで、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、通常動作時に回生抵抗６３を作動させる場合の作動電圧よりも低い作動電圧で非常停止時に電力供給配線６１に対して回生抵抗６３を接続する動作を行うように構成されている。具体的には、上記のように、通常動作時（回生時）には、回生抵抗制御回路部６４は、比較的高い第１基準電圧の作動電圧で、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３を接続して、回生動作を行う。一方、非常停止時には、回生抵抗制御回路部６４は、比較的低い第２基準電圧の作動電圧で、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３を接続して、ダイナミックブレーキを作用させる動作を行う。

【0047】

また、本実施形態では、電力供給配線６１（正側電位配線６１ａ）の電圧が、回生抵抗制御回路部６４により検出される。そして、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧に基づいて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。具体的には、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧と、第２基準電圧とを比較する。そして、回生抵抗回路部６０は、電力供給配線６１の電圧と、第２基準電圧との比較に基づいて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返させる。これにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。

【0048】

具体的には、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１（正側電位配線６１ａ）の電圧が第２基準電圧を超えた場合に、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３の抵抗値を増加させる（回生抵抗６３を接続する）動作を行う。すなわち、回生抵抗制御回路部６４により検出された電圧が第２基準電圧を超える場合に、回生抵抗制御回路部６４から出力されるＨレベルの信号に基づいて、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３が接続される。また、電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧以下の場合に、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３の抵抗値を減少させる（回生抵抗６３を非接続とする）動作が行われる。すなわち、回生抵抗制御回路部６４により検出された電圧が第２基準電圧以下の場合に回生抵抗制御回路部６４から出力されるＬレベルの信号に基づいて、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３が非接続とされる。

【0049】

また、本実施形態では、回生抵抗回路部６０には、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続状態と非接続状態とを切り替えるトランジスタＴｒ１が設けられている。そして、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、第２基準電圧に基づいて、トランジスタＴｒ１がオン動作とオフ動作とを交互に繰り返すことにより、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とが交互に繰り返される。すなわち、回生抵抗制御回路部６４により検出された電圧が第２基準電圧を超える場合に回生抵抗制御回路部６４から出力されるＨレベルの信号に基づいてトランジスタＴｒ１がオンされる。これにより、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３が接続される。また、回生抵抗制御回路部６４により検出された電圧が第２基準電圧を以下の場合に回生抵抗制御回路部６４から出力されるＬレベルの信号に基づいてトランジスタＴｒ１がオフされる。これにより、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３が非接続とされる。

【0050】

そして、正側電位配線６１ａの電圧が、第１基準電圧よりも大きい場合、回生抵抗６３が正側電位配線６１ａと負側電位配線６１ｂとの間に電気的に接続されることにより、電力供給配線６１の電圧が低下する。また、正側電位配線６１ａの電圧が、第２基準電圧以下の場合、回生抵抗６３の正側電位配線６１ａおよび負側電位配線６１ｂに対する接続状態が解除されることにより、電力供給配線６１の電圧が上昇する。その結果、正側電位配線６１ａ自体の電圧は、比較的低い第２基準電圧に応じた電圧（たとえば、３０Ｖ以上６０Ｖ以下）に維持される。言い換えると、非常停止時に、正側電位配線６１ａ自体の電圧が、たとえば３０Ｖ以上６０Ｖ以下の所定電圧に維持されるように、第２基準電圧が調整されている。これにより、回生抵抗６３が正側電位配線６１ａおよび負側電位配線６１ｂに接続されることより作用するダイナミックブレーキの制動力が比較的小さくなる。すなわち、通常動作時のように正側電位配線６１ａ自体の電圧が比較的大きい（２００Ｖなど）場合と比べて、ダイナミックブレーキの制動力が弱められる。

【0051】

また、本実施形態では、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、複数のモータ３０に対して共通に設けられている回生抵抗６３の電力供給配線６１に対する抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、複数のモータ３０に対するダイナミックブレーキの制動力を一括して制御するように構成されている。すなわち、回生抵抗６３が複数のモータ３０に対して共通に設けられているので、回生抵抗６３が接続されることよって発生するダイナミックブレーキの制動力は、複数のモータ３０の各々において略同じである。回生抵抗６３が接続されることより、全てのモータ３０に対してダイナミックブレーキが作用する。また、回生抵抗６３が非接続とされることより、全てのモータ３０に対するダイナミックブレーキの作動が停止される。

【0052】

非常停止時には、電力の供給が停止されるため、ソフトウェアによってダイナミックブレーキの制動力を低減する動作を行う場合には、ダイナミックブレーキの制動力を低減する動作に対する信頼性を確保するのが困難な場合がある。そこで、非常停止時に、回生抵抗制御回路部６４において比較器（図示せず）などを用いてハードウェアによってダイナミックブレーキの制動力を低減する動作を行うことによって、ダイナミックブレーキの制動力を低減する動作に対する信頼性を向上させることが可能になる。

【0053】

（非常停止時の状態の解除）
また、非常停止時の動作が行われた後、ダイナミックブレーキ解除信号が回生抵抗回路部６０（図４参照）に入力されることにより、通常時と同様の動作が行われる。すなわち、ダイナミックブレーキの作用が解除されて、通常時の回生動作が可能になる。

【0054】

（倒れ制御方法）
次に、図１、図４および図５を参照して、人型ロボット１００の非常停止時における倒れ制御方法について説明する。

【0055】

図５に示すステップＳ１において、非常停止ボタン４０が押下されることにより、回生抵抗制御回路部６４（図４参照）は、正側電位配線６１ａの電圧と第２基準電圧とを比較する状態となる。

【0056】

ステップＳ２において、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆの各々に設けられる複数のモータ３０に電力を供給する電力供給配線６１の電圧が回生抵抗制御回路部６４により検出される。

【0057】

ステップＳ３において、回生抵抗制御回路部６４において、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧と、第２基準電圧とが比較される。

【0058】

そして、本実施形態では、検出された電力供給配線６１の電圧に基づいて、回生抵抗６３の、電力供給配線６１に対する抵抗値が変化されて（接続動作と非接続動作とが交互に繰り返されて）、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。具体的には、ステップＳ３において、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧よりも大きい場合、ステップＳ４に進んで、トランジスタＴｒ１がオンされる。これにより、回生抵抗６３が電力供給配線６１に対して接続される。また、ステップＳ３において、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧以下の場合、ステップＳ５に進んで、トランジスタＴｒ１がオフされる。これにより、回生抵抗６３が電力供給配線６１に対して非接続とされる。

【0059】

なお、ステップＳ３～ステップＳ５の動作は、モータ３０が停止するまで継続される。これにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。

【0060】

次に、人型ロボット１００が非常停止時に倒れる動作を、具体的に説明する。

【0061】

たとえば、図１に示すように、非常停止時の前の時点において、人型ロボット１００が直立しているとする。この状態で、非常停止ボタン４０（図２参照）が押下されると、アンプ８１およびモータ３０への電源の供給が停止される。また、非常停止ボタン４０が押下されることにより、回生抵抗回路部６０の回生抵抗制御回路部６４（図４参照）は、正側電位配線６１ａの電圧と第２基準電圧とを比較する状態となる。

【0062】

また、人型ロボット１００では、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆ（モータ３０）を固定する（つまり、姿勢を維持する）ための機械的な電磁ブレーキが設けられていないので、アンプ８１およびモータ３０への電源の供給が停止されることにより、人型ロボット１００は、姿勢を維持することができない。このため、人型ロボット１００は、直立している状態から、図６に示すように、脚部７の膝関節１０ｃおよび股関節１０ｅならびに足部８の足関節１０ｆを折り曲げるように倒れこむ。

【0063】

膝関節１０ｃ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを折り曲げる際、モータ３０への電力の供給が停止されているため、モータ３０は、発電を行うように動作する。そして、膝関節１０ｃ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを折り曲げる際にモータ３０の回転数が徐々に上昇するとともに、発電された電力（電圧）が上昇する。また、発電された電力は、電力供給配線６１に供給される。これにより、電力供給配線６１の電圧も上昇する。そして、電力供給配線６１（正側電位配線６１ａ）の電圧が回生抵抗制御回路部６４によって検出される。

【0064】

そして、検出された電力供給配線６１（正側電位配線６１ａ）の電圧に基づいて、ダイナミックブレーキを作動させる回生抵抗６３の、電力供給配線６１に対する接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御が行われる。なお、第２基準電圧は比較的低く設定されているので、モータ３０に対するダイナミックブレーキは、モータ３０の回転数が比較的小さい状態で作用し始めるとともに、ダイナミックブレーキの制動力は、比較的弱い。これにより、膝関節１０ｃ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを緩やかに折り曲げるように、人型ロボット１００の姿勢が移行された後、人型ロボット１００は動作を停止する。その後、人型ロボット１００は倒れ込む（転倒する）。このように、人型ロボット１００は、比較的緩やかに停止するので、人型ロボット１００が勢いよく転倒するのが抑制される。

【0065】

また、図７に示すように、非常停止時の前の時点において、人型ロボット１００の一対の腕部５のうちの一方が水平方向に沿うように配置されているとする。なお、図７の人型ロボット１００の状態で、非常停止ボタン４０が押下されると、上記のように、膝関節１０ｃ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆも折り曲げられが、説明の簡略化のため、膝関節１０ｃ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆが折り曲げられずに、腕部５の姿勢のみが変化する場合について説明する。

【0066】

この状態で、非常停止ボタン４０が押下されると、アンプ８１およびモータ３０への電源の供給が停止される。人型ロボット１００では、肩関節１０ｄを固定するためのブレーキが設けられていないので、腕部５の自重によって、肩関節１０ｄが回動する。これにより、水平方向に沿うように配置されていた腕部５は、肩関節１０ｄを中心として、弧を描くように回動する。この際、モータ３０への電力の供給が停止されているため、モータ３０は、発電を行うように動作する。そして、肩関節１０ｄが回動している状態で、電力供給配線６１の電圧が、回生抵抗制御回路部６４によって第２基準電圧と比較され、回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とが交互に繰り返される。これにより、ダイナミックブレーキの制動力が弱められるので、腕部５は、肩関節１０ｄを中心として、比較的緩やかに回動した後、停止する。このように、腕部５は、比較的緩やかに停止するので、腕部５が勢いよく上胴体部３または下胴体部４などに衝突するのが抑制される。

【0067】

また、人型ロボット１００が動いている状態（モータ３０の回転数が比較的高い場合）において、非常停止ボタン４０が押下されると、モータ３０によって発電される電力の電圧が比較的高いのでダイナミックブレーキが作用する。これにより、モータ３０の回転数が低下し、発電される電力の電圧が第２基準電圧の近傍に低下した状態で、回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とが交互に繰り返される。これにより、ダイナミックブレーキの制動力が弱められる。その結果、人型ロボット１００の関節が固定された状態（硬直状態）で人型ロボット１００が転倒するのが抑制される。

【0068】

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0069】

本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかに人型ロボット１００が停止する。これにより、人型ロボット１００が勢いよく転倒するのが抑制される。つまり、人型ロボット１００は、緩やかに倒れ込む。その結果、非常停止時における破損を抑制することができる。

【0070】

また、ダイナミックブレーキの制動力が強すぎる場合、人型ロボット１００の腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆがダイナミックブレーキの強い制動力により固定された状態で人型ロボット１００が転倒する場合がある。これによっても、人型ロボット１００が破損する場合がある。これに対して、本実施形態の人型ロボット１００では、上記のように、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成することによって、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆがダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆが固定された状態で人型ロボット１００が転倒することに起因する人型ロボット１００の破損を抑制することができる。特に、人型ロボット１００では、腕部５（アーム）が上がった状態、および、膝９ａが伸びた状態で関節（肩関節１０ｄおよび膝関節１０ｃ）が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕部５が下がった状態および膝９ａが折れ曲がった状態（しゃがみ込んだ姿勢）に徐々に移行して転倒させることができる。これにより、特に、人型ロボット１００において、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することができる。

【0071】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、異常停止時にモータ３０を停止させる際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことにより、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させて、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すだけで、容易に、ダイナミックブレーキの制動力を減少させることができる。

【0072】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、モータ３０において発生する回生エネルギを消費する回生抵抗６３を有する。これにより、通常時において、人型ロボット１００の減速の際などに行われる回生動作において発生する回生エネルギを消費する回生抵抗６３を用いて、非常停止時のダイナミックブレーキを作用させることができる。これにより、通常時の回生動作に用いられる回生抵抗６３と、非常停止時のダイナミックブレーキを作用させるための抵抗とを別個に設ける場合と異なり、人型ロボット１００の回路構成が複雑になるのを抑制することができる。

【0073】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、通常動作時に回生抵抗６３を作動させる場合の作動電圧よりも低い作動電圧で非常停止時に電力供給配線６１に対して回生抵抗６３を接続する動作を行うように構成されている。これにより、モータ３０の回転数が比較的小さい状態（モータ３０の発電電圧が小さい状態）でダイナミックブレーキが作用するので、人型ロボット１００の姿勢が大きく変化する前にダイナミックブレーキを作用させることができる。すなわち、非常停止時に、人型ロボット１００の姿勢が徐々に変化されながら、人型ロボット１００が停止される。これにより、人型ロボット１００の姿勢が急激に変化することに起因して、人型ロボット１００自身の一の部位（たとえば腕部５）が他の部位（たとえば上胴体部３、下胴体部４）に強い力で衝突するのを抑制することができる。その結果、ダイナミックブレーキの作用が遅れる（効かない）ことに起因する、人型ロボット１００の破損を抑制することができる。

【0074】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、非常停止信号に基づいて、通常動作から非常停止時の動作に切り替える制御を行うように構成されている。これにより、非常停止信号に基づいて、直ちに通常動作から非常停止時の動作に切り替えることができるので、非常停止時に迅速にモータ３０に対してダイナミックブレーキを作用させることができる。

【0075】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、モータ３０が停止することにより人型ロボット１００の動作が停止されるまでダイナミックブレーキの制動力を減少させることができるので、人型ロボット１００の動作が完全に停止されるより前の途中の段階においてダイナミックブレーキの制動力が増加するのを抑制することができる。その結果、人型ロボット１００の動作が完全に停止されるより前の途中の段階において、ダイナミックブレーキの制動力が強くなることに起因して人型ロボット１００が勢いよく転倒するのを抑制することができる。

【0076】

また、本実施形態では、上記のように、人型ロボット本体部１００ａは、人間の複数の関節に対応する腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆを有する。ここで、人型ロボット１００（人型ロボット本体部１００ａ）は、２足歩行を行うので、比較的転倒しやすい。このため、上記のように、非常停止時に、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うことは、比較的転倒しやすい人型ロボット１００が破損するのを抑制する場合において特に有効である。

【0077】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、人型ロボット本体部１００ａの倒れを制御する際に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、人型ロボット本体部１００ａの倒れ制御を行う際に、倒れる動作の期間中、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、比較的緩やかに人型ロボット本体部１００ａが倒れ込むように制御することができる。

【0078】

また、本実施形態では、上記のように、電力供給配線６１の電圧を検出するための回生抵抗制御回路部６４をさらに備え、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧に基づいて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。ここで、モータ３０の回転数の増加とともに、モータ３０によって発電される電力の電圧（電力供給配線６１の電圧）が高くなる。そこで、上記のように、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧に基づいて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことにより、モータ３０の回転数（電圧）が過度に増加するのを抑制することができる。これにより、モータ３０に対するダイナミックブレーキの制動力が過度に強くなるのを抑制することができる。

【0079】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧と、第２基準電圧との比較に基づいて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。これにより、モータ３０によって発電される電力の電圧が、第２基準電圧に応じた電圧よりも上昇するのが抑制されて、第２基準電圧に応じた電圧に近い電圧に維持されるので、モータ３０に対するダイナミックブレーキの制動力を所望の弱い大きさに維持することができる

【0080】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧を超えた場合に、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３の抵抗値を増加させる（回生抵抗６３を接続する）動作を行うとともに、電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧以下の場合に、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３の抵抗値を減少させる（回生抵抗６３を非接続とする）動作を行うことにより、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うように構成されている。これにより、回生抵抗制御回路部６４により検出された電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧を超えた場合に、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３が接続されるので、電力供給配線６１の電圧を低下させることができる。また、電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧以下の場合に、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３が非接続とされるので、電力供給配線６１の電圧を上昇させることができる。これにより、モータ３０によって発電される電力の電圧を、容易に第２基準電圧に応じた電圧に近い電圧に維持することができる。

【0081】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗回路部６０は、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続状態と非接続状態とを切り替えるトランジスタＴｒ１をさらに含み、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、第２基準電圧に基づいて、トランジスタＴｒ１のオン動作とオフ動作とを交互に繰り返すことにより、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことによって、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行うように構成されている。これにより、トランジスタＴｒ１のオン動作とオフ動作とを切り替えるだけで、容易に、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続状態と非接続状態とを切り替えることができる。

【0082】

また、本実施形態では、上記のように、第２基準電圧は、変更可能に構成されている。これにより、人型ロボット１００の腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆに設けられるモータ３０の仕様に応じて第２基準電圧を変更することができるので、モータ３０などの仕様に応じて、適切に、ダイナミックブレーキの制動力を減少させることができる。

【0083】

また、本実施形態では、上記のように、回生抵抗６３は、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆ毎に設けられている複数のモータ３０に対して共通に設けられており、回生抵抗回路部６０は、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、複数のモータ３０に対して共通に設けられている回生抵抗６３の電力供給配線６１に対する抵抗値を変化させる（接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す）ことにより、複数のモータ３０に対するダイナミックブレーキの制動力を一括して制御するように構成されている。これにより、複数のモータ３０に対して個別に回生抵抗６３を設ける場合と異なり、人型ロボット１００の回生抵抗回路部６０を構成する部品点数の増加および回生抵抗回路部６０の回路構成の複雑化を抑制することができるので、人型ロボット１００の小型化を図ることができる。

【0084】

また、本実施形態では、上記のように、検出された電力供給配線６１の電圧に基づいて、電力供給配線６１に電気的に接続可能に構成されモータ３０の回転により発生する電気エネルギを回生抵抗６３により消費することによりダイナミックブレーキを作動させる回生抵抗回路部６０における回生抵抗６３の、電力供給配線６１に対する抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させるフィードバック制御を行うステップを備える。これにより、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、ダイナミックブレーキの制動力が減少されるので、非常停止時において人型ロボット１００が勢いよく転倒することに起因する破損を抑制することが可能な人型ロボット１００の倒れ制御方法を提供することができる。また、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆがダイナミックブレーキの強い制動力により固定されるのが抑制されるので、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆが固定された状態で人型ロボット１００が転倒することに起因する人型ロボット１００の破損を抑制することが可能な人型ロボット１００の倒れ制御方法を提供することができる。また、腕部５（アーム）が上がった状態、および、膝９ａが伸びた状態で関節（肩関節１０ｄおよび膝関節１０ｃ）が強い制動力により固定されるのを抑制することができるとともに、減少された弱い制動力により腕部５が下がった状態および膝９ａが折れ曲がった状態（しゃがみ込んだ姿勢）に徐々に移行して転倒させることができるので、人型ロボット１００において、転倒することに起因する破損を効果的に抑制することが可能な人型ロボット１００の倒れ制御方法を提供することができる。

【0085】

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0086】

たとえば、上記実施形態では、人型ロボット１００に本発明が適用される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、人型ロボット１００以外の動物を模した２足歩行のロボットや４足歩行ロボットなどに本発明を適用してもよい。４足歩行ロボットに適用した場合、非常停止による衝撃を緩和することができるので、異常停止時における破損を抑制することができる。

【0087】

また、上記実施形態では、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返すことにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力供給配線６１に対して常に接続された状態の回生抵抗の抵抗値を変化させることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行ってもよい。すなわち、電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧を超えた場合に、回生抵抗の抵抗値を大きくし、電力供給配線６１の電圧が第２基準電圧以下の場合に、回生抵抗の抵抗値を小さくすることにより、ダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行ってもよい。

【0088】

また、上記実施形態では、本発明の「抵抗成分」として回生抵抗６３が用いられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明の「抵抗成分」として半導体素子による抵抗成分を用いてもよい。

【0089】

また、上記実施形態では、人型ロボット１００に予め設けられる回生エネルギを消費する回生抵抗６３を用いてダイナミックブレーキを作用させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回生エネルギを消費する回生抵抗６３とは別個に、ダイナミックブレーキを作用させるための専用の抵抗を設けてもよい。この場合、そのような専用の抵抗を有する抵抗回路部を回生抵抗回路部とは別個に設けてもよい。

【0090】

また、上記実施形態では、電力供給配線６１に対して回生抵抗６３が接続される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ３０とアンプ８１とを接続する配線に、回生抵抗６３を接続するようにしてもよい。

【0091】

また、上記実施形態では、非常停止時に電力供給配線６１に対して回生抵抗６３を接続する基準となる第２基準電圧が、通常動作時に回生抵抗６３を作動させる基準となる第１基準電圧よりも低い例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、通常動作時に回生抵抗６３を作動させる基準となる第１基準電圧が比較的低ければ、第２基準電圧が第１基準電圧と同等であってもよい。

【0092】

また、上記実施形態では、非常停止ボタン４０がユーザにより押下されることにより、人型ロボット１００が非常停止される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、人型ロボット１００にセンサを設けて、センサが人型ロボット１００の姿勢や動作を検知することに基づいて、人型ロボット１００が自動的に非常停止されてもよい。また、人型ロボット１００に異常が発生した場合に、モータ３０が停止するまでダイナミックブレーキの制動力を減少させる制御を行ってもよい。

【0093】

また、上記実施形態では、非常停止時にモータ３０を停止させる際に、電力供給配線６１の電圧に基づいて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返す例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ３０の回転数を検出するとともに、検出されたモータの回転数に基づいて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返してもよい。

【0094】

また、上記実施形態では、トランジスタＴｒ１がオン動作とオフ動作とを交互に繰り返すことにより、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とが交互に繰り返される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、トランジスタＴｒ１以外のスイッチ部（リレーなど）を用いて、電力供給配線６１に対する回生抵抗６３の接続動作と非接続動作とを交互に繰り返してもよい。

【0095】

また、上記実施形態では、第１基準電圧および第２基準電圧が変更可能に構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１基準電圧および第２基準電圧が固定されていてもよい。

【0096】

また、上記実施形態では、回生抵抗６３が、複数のモータ３０に対して共通に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回生抵抗６３が、複数のモータ３０に対して個別に設けられていてもよい。これにより、腰関節１０ａ、肘関節１０ｂ、膝関節１０ｃ、肩関節１０ｄ、股関節１０ｅおよび足関節１０ｆ毎にダイナミックブレーキの制動力を個別に制御することが可能になる。

【符号の説明】

【0097】

１０ａ 腰関節（関節）
１０ｂ 肘関節（関節）
１０ｃ 膝関節（関節）
１０ｄ 肩関節（関節）
１０ｅ 股関節（関節）
１０ｆ 足関節（関節）
３０ モータ
６０ 回生抵抗回路部（抵抗回路部）
６１ 電力供給配線（電力供給経路）
６３ 回生抵抗（抵抗成分）
６４ 回生抵抗制御回路部（電圧検出部）
１００ 人型ロボット（ロボット）
１００ａ 人型ロボット本体部（ロボット本体部）
Ｔｒ１ トランジスタ（スイッチ部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】