特許 7542623 ロボットとロボットの製造方法

(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】2024-08-22

(45)【発行日】2024-08-30

(54)【発明の名称】ロボットとロボットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 5/00 20060101AFI20240823BHJP

   B25J 19/02 20060101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

B25J5/00 F

B25J19/02

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022535391

(86)(22)【出願日】2021-07-08

(86)【国際出願番号】 JP2021025847

(87)【国際公開番号】W WO2022009961

(87)【国際公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-01-06

(31)【優先権主張番号】P 2020119286

(32)【優先日】2020-07-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】310021766

【氏名又は名称】株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】香田 祐太

(72)【発明者】

【氏名】尾花 功一

【審査官】臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２５４８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３２２２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２５５５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３４５０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０２８５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００３／０６８４５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１４６６００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１５８１７５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ５／００－１９／０２

Ｇ０１Ｇ １９／０２－２３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

足裏面を有している足部と、
前記足部に配置されている第１の荷重センサと第２の荷重センサとを含む複数の荷重センサと、
前記複数の荷重センサの出力に基づいて前記足裏面に作用している荷重を算出する制御装置と、
記憶装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記荷重の重心位置に応じた補正値を算出する補正値算出部と、
算出された前記補正値と前記複数の荷重センサの出力とに基づいて前記足裏面に作用している前記荷重を算出する荷重算出部とを有し、
前記記憶装置は、前記足裏面上の位置と前記補正値とを対応づける補正基礎情報を有し、
前記複数の荷重センサの中心位置から、前記第１の荷重センサと前記第２の荷重センサの間の位置に向かう方向においては、前記複数の荷重センサの中心位置からの距離に応じて、算出される荷重が小さくなるように、前記補正基礎情報は規定されており、
前記補正値算出部は、前記補正基礎情報を参照し、前記重心位置に応じた補正値を算出する
ロボット。

【請求項2】

前記重心位置は、前記複数の荷重センサの出力と前記複数の荷重センサの位置とに基づいて算出される
請求項１に記載されるロボット。

【請求項3】

前記記憶装置は、前記補正基礎情報として、前記足裏面上の位置と前記補正値とを対応づけるマップ又は関数を有している
請求項１に記載されるロボット。

【請求項4】

前記補正基礎情報は、前記足裏面上の第１の位置について規定されている第１の補正値と、前記足裏面上の第２の位置について規定されている第２の補正値とを含み、
前記補正値算出部は、前記荷重の重心位置が前記第１の位置と前記第２の位置との間の第３の位置にあるとき、前記第１の補正値と前記第２の補正値との間の値を補間する
請求項１に記載されるロボット。

【請求項5】

前記補正値算出部は、前記複数の荷重センサで検知した荷重に前記補正値を加算又は乗算して得られる値を、前記足裏面に作用している荷重として算出する
請求項１に記載されるロボット。

【請求項6】

前記補正値算出部は、前記複数の荷重センサでそれぞれ検知した複数の荷重の総和を前記補正値で補正し、補正により得られた値を前記足裏面に作用している荷重として算出する
請求項１に記載されるロボット。

【請求項7】

第１の荷重センサと第２の荷重センサとを含む複数の荷重センサを有している足部を有しているロボットの製造方法において、
前記足部の足裏面上の対象位置に所定荷重を加え、前記複数の荷重センサの出力を取得する出力取得工程と、
前記複数の荷重センサの出力から換算係数を利用して荷重を算出する荷重算出工程と、
算出された前記荷重と前記所定荷重とに基づいて前記対象位置における補正値を算出する補正値算出工程と、
前記足裏面上の複数の位置を前記対象位置として順番に選択し、前記複数の位置のそれぞれについて前記出力取得工程、前記荷重算出工程、及び前記補正値算出工程を実行する工程と、
前記複数の位置と、前記複数の位置のそれぞれについて算出された前記補正値とを対応づける補正基礎情報を生成する工程と
を含み、
前記複数の荷重センサの中心位置から、前記第１の荷重センサと前記第２の荷重センサの間の位置に向かう方向においては、前記複数の荷重センサの中心位置からの距離に応じて、算出される荷重が小さくなるように、前記補正基礎情報は規定される
ロボットの製造方法。

【請求項8】

前記対象位置として選択される前記複数の位置の数は、前記複数の荷重センサの数よりも多い
請求項７に記載されるロボットの製造方法。

【請求項9】

前記複数の荷重センサは、互いに直交する２方向に分散して配置されており、
前記対象位置として選択される前記複数の位置は、前記複数の荷重センサの間の位置を含む
請求項７に記載されるロボットの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は足部を有しているロボットとロボットの製造方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

脚部で歩行するロボットの開発が進められている。この種のロボットには、足裏に作用する荷重（床から受ける反力）を検知する複数のセンサを脚部の下端に位置する足部に有し、そのセンサの出力を利用して、ロボットの姿勢や歩行の状態把握を行うものがある（例えば、下記特許文献1）。足裏に作用する荷重を正確に検知することは、姿勢や歩行の安定性を向上するために重要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２９９０４５公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

足部を構成する部材の剛性が位置によって変わる場合がある。その場合、荷重が作用した位置によってセンサを通して検知する荷重が変わり、荷重を正確に検知することが困難となる。このことは、姿勢や歩行の安定性にとって好ましくない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示で提案するロボットの一例は、足裏面を有している足部と、前記足部に配置されている複数の荷重センサと、前記複数の荷重センサの出力に基づいて前記足裏面に作用している荷重を算出する制御装置とを有している。前記制御装置は、前記荷重の重心位置に応じた補正値を算出する補正値算出部と、算出された前記補正値と前記複数の荷重センサの出力とに基づいて前記足裏面に作用している前記荷重を算出する荷重算出部とを有している。このロボットによれば、足裏面に作用している荷重を正確に算出できるようになるので、ロボットの姿勢や歩行の安定性を向上できる。

【0006】

本開示で提案するロボットの製造方法の一例は、足部の足裏面上の対象位置に所定荷重を加え、足部に設けられている複数の荷重センサの出力を取得する出力取得工程と、前記複数の荷重センサの出力から換算係数を利用して荷重を算出する荷重算出工程と、算出された前記荷重と前記所定荷重とに基づいて前記対象位置における補正値を算出する補正値算出工程と、を含む。そして、前記足裏面上の複数の位置を前記対象位置として順番に選択し、前記複数の位置のそれぞれについて前記出力取得工程、前記荷重算出工程、及び前記補正値算出工程を実行する。この方法によれば、足裏面に作用している荷重を正確に算出できるロボットを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示で提案するロボットの概要を示す斜視図である。

【図2】ロボットが有している制御システムを示すブロック図である。

【図3A】足部の平面図である。

【図3B】図３ＡにあるＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線が示す切断面で得られる断面図である。

【図4】制御装置の機能を表すブロック図である。

【図5】補正基礎情報を説明するための図である。

【図6】制御装置が実行する処理の例を示すフロー図である。

【図7A】換算係数を特定する手順を説明するための図である。

【図7B】補正値マップを作成する手順を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書では、実施形態の一例として、図１等で示すロボット１について説明する。

【0009】

図１はロボット１の概要を示す斜視図である。ロボット１は二足歩行が可能なロボットであり、胴体２と、胴体２から下方に伸びている左右の下肢５Ｌ・５Ｒとを有している。また、ロボット１は頭部４、及び左右の上肢３Ｌ・３Ｒを有している。

【0010】

ロボット１は、頭部４を動かすための複数のアクチュエータ１１ａ・１１ｂ・１１ｃ、及び、胴体２を動かすための複数のアクチュエータ１１ｄ・１１ｅ・１１ｆを有している。各上肢３Ｒ・３Ｌにも、上肢３Ｒ・３Ｌを動かすための複数のアクチュエータが設けられている。例えば、肘の関節に位置するアクチュエータ１１ｇ、上腕に位置するアクチュエータ１１ｈ、及び、肩関節に位置するアクチュエータ１１ｉ・１１ｊを各上肢３Ｒ・３Ｌは有している。

【0011】

各下肢５Ｒ・５Ｌにも、下肢５Ｒ・５Ｌを動かすための複数のアクチュエータが設けられている。例えば、下肢５Ｒ・５Ｌの下端に位置する足部６と、下肢５Ｒ・５Ｌの下部である下腿部５ｄとの連結部は足首の関節に相当し、この連結部に位置するアクチュエータ１１ｋ・１１ｍを下肢５Ｒ・５Ｌは有している。また、各下肢５Ｒ・５Ｌは、膝の関節に位置するアクチュエータ１１ｎ、及び、股の関節に位置するアクチュエータ１１ｐ・１１ｑ・１１ｒを有している。

【0012】

図２はロボット１の制御システムを示すブロック図である。制御装置２０は演算装置２１と記憶装置２２とを有している。演算装置２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し、記憶装置２２はＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を有している。演算装置２１は記憶装置２２に格納されているプログラムを実行し、上述したアクチュエータ１１ａ～１１ｒで構成されるアクチュエータ群１１を制御する。なお、演算装置２１と記憶装置２２はロボット１に搭載されていてもよいし、ロボット１と有線又は無線で接続されたコンピュータに搭載されていてもよい。

【0013】

ロボット１は、各アクチュエータ１１ａ～１１ｒの駆動（具体的には動力源であるモータの角度位置や速さ）を検知するセンサや、ロボット１の各部位に作用している加速度などを検知するセンサを含む各種センサＳＥを有している。制御装置２０は、各種センサＳＥが出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３を有してもよい。制御装置２０は各種センサＳＥから入力される信号に基づいて、ロボット１の状態や各部位の動作を検知し、検知した状態や動作に応じてアクチュエータ１１ａ～１１ｒを制御する。

【0014】

各種センサＳＥは、足部６に配置される荷重センサ６３Ａ～６３Ｄ（図３Ａ参照）を有している。制御装置２０は、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力に基づいて足部６の裏面（足裏面）に作用している荷重を算出する。制御装置２０は、算出した荷重に基づいてアクチュエータ群１１を駆動し、ロボット１を歩行させる。制御装置２０が実行する荷重の算出処理については後において詳説する。

【0015】

［足部］
図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、足部６の構造の一例について説明する。図３Ａは足部６の平面図であり、図３Ｂは図３ＡにあるＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線が示す切断面で得られる断面図である。以下の説明では、図３ＡにあるＺ１及びＺ２が示す方向をそれぞれ上方及び下方と称し、Ｙ１及びＹ２をそれぞれ前方及び後方と称する。図３ＢにあるＸ１－Ｘ２が示す方向を左右方向と称する。

【0016】

図３Ａ及び図３Ｂで示すように、足部６は、ロボット１の歩行時に床面に接する下面（足裏面）を有している底部６１と、底部６１の上方に位置している甲部６２とを有している。足部６は、底部６１と甲部６２との間に位置し、足裏面に作用した荷重を検知するための複数の荷重センサ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃ・６３Ｄを有している。荷重センサ６３としては、例えば、ひずみゲージ式や圧電式を使用することができる。荷重センサ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃ・６３Ｄの位置は足裏面に沿った平面において、直交する２方向に分散している。図３Ａで示す例では、荷重センサ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃ・６３Ｄは前後方向と左右方向とに分散している。足部６は４つの荷重センサ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃ・６３Ｄを有し、これら４つのセンサは矩形の頂点に位置している。（以下では、４つの荷重センサ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃ・６３Ｄを区別しない場合には、荷重センサについて符号６３を用いる。）足部６はロボット１の平面視において矩形であり、４つの荷重センサ６３は足部６の角の近傍に位置している。

【0017】

図３Ｂで示すように、荷重センサ６３は、本体６３ａと検出部６３ｂとを有している。検出部６３ｂは本体６３ａに対して僅かに上下動可能であってよい。荷重センサ６３は、検出部６３ｂに対して上下方向で作用する力に応じた信号（電圧信号）を出力する。

【0018】

本体６３ａは、例えば、甲部６２を構成する上フレーム６２ａの下面に固定される。検出部６３ｂは、例えば、底部６１を構成する下フレーム６１ａに螺子などの固定具によって固定される。甲部６２と底部６１の距離が縮小する方向の力と、同距離が拡大する方向の力の双方を荷重センサ６３が検知できれば、その取り付け構造は図で示す例に限られない。検出部６３ｂが甲部６２に取り付けられ、本体６３ａが底部６３に取り付けられてもよい。フレーム６１ａ・６２ａは、例えば金属の板であるが、樹脂の板であってもよい。甲部６２は回路基板６６を有し、本体６３ａは例えば電線を介して回路基板６６に接続される。荷重センサ６３の出力（電圧値）は、回路基板６６を通して、制御装置２０に入力される。

【0019】

また、甲部６２と底部６１との間には弾性部材が配置されてもよい。足部６は、例えば、甲部６２と底部６１とが互いに離れる方向にこれらを付勢する弾性部材を有している。弾性部材としては、例えばばね６４を利用できる。ばね６４はコイルばねであり、甲部６２と底部６１との間に配置されている。ばね６４は複数の荷重センサ６３の間に配置されている。また、足部６は、甲部６２と底部６１との距離が所定値より小さくなるように、甲部６２と底部６１とを連結する連結部材６５ａ・６５ｂを有している。連結部材６５ａは、例えば、ばね６４の内側に通されるボルトであり、連結部材６５ｂは、ボルトの端部に取り付けられるナットやワッシャーである。甲部６２と底部６１は、連結部材６５ａ・６５ｂが制限する範囲内では、ばね６４の弾性力に抗して互いに接近できる。

【0020】

なお、甲部６２と底部６１との間に配置される弾性部材は、これらが離れる方向に付勢する弾性部材でなくてもよい。甲部６２と底部６１との距離の変化（底部６１に対する甲部６２の僅かな傾斜）を許容する構造であれば、甲部６２と底部６１との間に配置される弾性部材は、必ずしもこれら２つの部位が離れる方向に付勢する弾性部材でなくてもよい。例えば、弾性部材は、定常状態（ロボット１が正立している状態）で甲部６２と底部６１とに対してその弾性力を作用させないものであってもよいし、定常状態で甲部６２と底部６１とが互いに近づく方向にこれらに力を加える弾性部材であってもよい。

【0021】

上述したように、複数の荷重センサ６３の中心にばね６４が配置され、各荷重センサ６３の検出部６３ｂは底部６１に連結されている。そのため、例えば、荷重センサ６３Ｄに圧縮荷重が作用した場合、下フレーム６１ａがばね６４の位置を中心にして傾き、荷重センサ６３Ｄに対して対角線上に位置している荷重センサ６３Ａには引張荷重が作用する。したがって、荷重センサ６３は、圧縮荷重と引張荷重とに応じた信号を出力するセンサであってよい。例えば、荷重センサ６３は、圧縮荷重を受けたときに正の電圧値を出力し、引張荷重を受けたときに負の電圧値を出力してよい。荷重センサ６３と荷重は以下の関係を有してよい。
圧縮荷重Ｆ＝Ｋｐ×Ｖ（Ｖ≧０）
引張荷重Ｆ＝Ｋｎ×Ｖ（Ｖ＜０）
・Ｖ：荷重センサが出力する電圧
・Ｋｐ：正の電圧値について利用される換算係数
・Ｋｎ：負の電圧値について利用される換算係数
複数の荷重センサ６３のそれぞれについて換算係数Ｋｐ・Ｋｎが特定されており、制御装置２０は換算係数Ｋｐ・Ｋｎを利用して各荷重センサ６３の出力（電圧値Ｖ）から荷重を算出する。

【0022】

足部６の構造は、ロボット１が有する例に限られない。例えば、足部６の構造は以下のようであってもよい。
・ロボット１の例とは異なり、本体６３ａは底部６１の下フレーム６１ａに固定され、検出部６３ｂは甲部６２の上フレーム６２ａに取り付けられていてもよい。
・足部６は、甲部６２と底部６１とが離れる方向にこれらを付勢する弾性部材（図で示す例においてばね６４）を有していなくてもよい。
・荷重センサ６３の検出部６３ｂは、底部６１に固定されていなくてもよい。この場合、底部６１を検出部６３ｂに予め押しつけている弾性部材、すなわち荷重センサ６３に対してプリロードを加える弾性部材を足部６は有してもよい。
・荷重センサ６３の位置や数も、ロボット１の例に限られない。例えば、荷重センサ６３の数は３つでもよいし、５つでもよい。

【0023】

［制御装置が行う処理］
制御装置２０が実行する処理について説明する。上述したように、制御装置２０は、複数の荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力に基づいて底部６１の下面（足裏面）に作用している荷重（床から受ける反力）を算出する。足裏面に作用している荷重は、基本的には、各荷重センサ６３で検知される荷重の総和である。ところが、足部６を構成する部材（例えば、フレーム６１ａ・６２ａ）の形状や剛性によっては、足部６を構成する部材は荷重を受けると僅かに歪む。荷重が加わる位置によって、歪みの度合いが変わってしまうことがある。その結果、荷重が加わる位置の変化に伴って、荷重センサ６３で検知される荷重も変動してしまうことがある。本開示で提案する制御装置２０はそのような荷重の変動を防止するために、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力に基づいて算出される荷重を、荷重の重心位置に応じて補正する。

【0024】

図４は、制御装置２０の機能を表すブロック図である。図４で示すように、制御装置２０は、その機能として、荷重重心算出部２０Ａと、補正値算出部２０Ｂと、荷重算出部２０Ｃと、アクチュエータ制御部２０Ｄとを有している。これら算出部２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄは、演算装置２１が記憶装置２２に格納されているプログラムを実行することによって実現される。

【0025】

［荷重重心算出部］
荷重重心算出部２０Ａは、複数の荷重センサ６３の出力に基づいて荷重の重心位置を算出する。「荷重の重心位置」とは、複数の荷重センサ６３のそれぞれが検知する荷重の重心である。言い換えれば、「荷重の重心位置」とは、底部６１の下面（足裏面）に作用している荷重（床から受ける反力）が点荷重（集中荷重）であるとの仮定の下で算出され得る、その点荷重の位置である。荷重重心算出部２０Ａは、複数の荷重センサ６３の出力と複数の荷重センサ６３の位置とに基づいて重心位置を算出する。例えば、以下の式１及び２によって、荷重の重心位置は算出され得る。
（式１）Ｘｆ＝Ｆａ×Ｘａ＋Ｆｂ×Ｘｂ＋Ｆｃ×Ｘｃ＋Ｆｄ×Ｘｄ
（式２）Ｙｆ＝Ｆａ×Ｙａ＋Ｆｂ×Ｙｂ＋Ｆｃ×Ｙｃ＋Ｆｄ×Ｙｄ
・Ｘｆ：荷重の重心位置のＸ座標・Ｙｆ：荷重の重心位置のＹ座標
・Ｆａ：荷重センサ６３Ａで検知される荷重（他の荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄについても同様であり、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄはそれぞれ荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄで検知される荷重である。）
・Ｘａ：荷重センサ６３ＡのＸ座標（他の荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄについても同様であり、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄはそれぞれ荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３ＤのＸ座標である。）
・Ｙａ：荷重センサ６３ＡのＹ座標（他の荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄについても同様であり、Ｙｂ、Ｙｃ、Ｙｄはそれぞれ荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３ＤのＹ座標である。）

【0026】

［補正値算出部］
補正値算出部２０Ｂは、荷重の重心位置（Ｘｆ、Ｙｆ）に応じた補正値を算出する。記憶装置２２には、荷重の重心位置と補正値とを対応づける補正基礎情報が予め格納されている。補正値算出部２０Ｂは、補正基礎情報を参照し、荷重重心算出部２０Ａで算出された重心位置に対応する補正値を算出する。

【0027】

図５は補正基礎情報の例を説明するための図である。補正基礎情報は、具体的には、足裏面上の位置と補正値とを対応づけるマップ又は関数である。図５において、位置座標（０、０）は、複数の荷重センサ６３の中心Ｐｃ（複数の荷重センサ６３の重心位置、図３Ｂ参照）である。複数の荷重センサ６３の中心Ｐｃ（０、０）は、足裏面の前後方向及び左右方向での中心に一致していてよい。補正基礎情報は、例えば、中心Ｐｃ（０、０）から２つの荷重センサ６３の間の位置に向かう方向、例えば図３Ａにおいて中心線Ｃｙに沿った方向においては、中心Ｐｃからの距離が増すに従って、算出される荷重が小さくなるように規定されてよい。また、補正基礎情報は、中心Ｐｃからの距離が増すに従って、補正量（ロボット１の例においては低減量）が大きくなるように規定されてよい。

【0028】

補正値は、例えば、複数の荷重センサ６３の出力から換算された荷重に乗算する値である。この場合、「補正値：１」は補正がなされないことを意味する。図５で示される補正基礎情報では、中心Ｐｃ（０、０）近傍では１に近い補正値が規定されている。中心Ｐｃ（０、０）から前方又は後方に離れるにしたがって補正値は下がっている。すなわち、中心Ｐｃ（０，０）から、前側の２つの荷重センサ６３Ａ・６３Ｃ（図３Ａ参照）の中間位置に向かう方向においては、中心Ｐｃ（０、０）からの距離に応じて補正値が下がっている。同様に、中心Ｐｃ（０，０）から後側の２つの荷重センサ６３Ｂ・６３Ｄ（図３Ａ参照）の中間位置に向かう方向においては、中心Ｐｃ（０、０）からの距離に応じて補正値が下がっている。

【0029】

補正基礎情報（マップ）においては、予め選択された複数の位置についてだけ、補正値が定められていてよい。補正値が定められている位置の数は、荷重センサ６３の数より多いのが望ましい。荷重重心算出部２０Ａにおいて算出された荷重の重心位置が、補正値が定められている位置の間であった場合、補正値算出部２０Ｂは補正値を補間してよい。すなわち、第１の位置と第２の位置とに第１補正値と第２補正値とがそれぞれ対応づけられているロボットにおいて、第１の位置と第２の位置との間の第３の位置が荷重の重心位置として算出された場合、補正値算出部２０Ｂは、第１補正値と第２補正値の間の補正値を算出してよい。

【0030】

［荷重算出部］
荷重算出部２０Ｃは、補正値算出部２０Ｂにおいて算出された補正値と複数の荷重センサ６３の出力とに基づいて足裏面に作用している荷重を算出する。荷重算出部２０Ｃは、例えば、以下の式（３）を利用して荷重を算出する。
（式３）Ｆ＝（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ）×Ｃｆ
・Ｃｆ：補正値算出部２０Ｂで算出された補正値
・Ｆａ：荷重センサ６３Ａで検知される荷重（他の荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄについても同様であり、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄはそれぞれ荷重センサ６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄで検知される荷重である。）

【0031】

なお、補正基礎情報で規定される補正値は、荷重Ｆａ・Ｆｂ・Ｆｃ・Ｆｄの総和に乗算されるものではなく、荷重Ｆａ・Ｆｂ・Ｆｃ・Ｆｄの総和に加算されるものであってもよい。すなわち、荷重算出部２０Ｃは、例えば、以下の式（４）を利用して荷重を算出してもよい。
（式４）Ｆ＝Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ＋Ｃｆ

【0032】

［アクチュエータ制御部］
アクチュエータ制御部２０Ｄは、荷重算出部２０Ｃで算出された荷重Ｆと、荷重重心算出部２０Ａで算出された重心位置（Ｘｆ、Ｙｆ）とに基づいて、アクチュエータ群１１を制御する。アクチュエータ制御部２０Ｄは、例えば、下肢５Ｒ・５Ｌに設けられているアクチュエータ１１ｋ・１１ｍ・１１ｎ・１１ｐ・１１ｑ・１１ｒを順番に動かし、ロボット１を歩行させる。このとき、アクチュエータ制御部２０Ｄは、荷重算出部２０Ｃで算出された荷重Ｆと、荷重重心算出部２０Ａで算出された重心位置（Ｘｆ、Ｙｆ）とに基づいて、足部６が床面から離れているか否かを判断する。

【0033】

［フロー］
図６は、制御装置２０が実行する処理の例を示すフロー図である。

【0034】

制御装置２０は、各荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力（電圧値）を取得し（Ｓ１０１）、電圧値を荷重Ｆａ～Ｆｄに換算する（Ｓ１０２）。上述したように、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄのそれぞれについて、正の電圧値用の換算係数Ｋｐと、負の電圧値用の換算係数Ｋｎが規定されている。制御装置２０は、取得した電圧値の符号に応じて換算係数を選択し、選択した換算係数を利用して電圧値から荷重Ｆａ～Ｆｄを算出する。

【0035】

荷重重心算出部２０Ａは、上述した式１及び式２を利用し、荷重Ｆａ～Ｆｄと各荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの位置とに基づいて、荷重の重心位置（Ｘｆ、Ｙｆ）を算出する（Ｓ１０３）。次に、補正値算出部２０Ｂは、補正基礎情報を参照し、重心位置（Ｘｆ、Ｙｆ）に対応する補正値Ｃｆを算出する（Ｓ１０４）。荷重算出部２０Ｃは、式３を利用して、補正値Ｃｆと各荷重センサ６３Ａ～６３Ｄによって検知された荷重Ｆａ～Ｆｄとに基づいて、荷重Ｆを算出する（Ｓ１０５）。

【0036】

アクチュエータ制御部２０Ｄは、算出された荷重Ｆと重心位置（Ｘｆ、Ｙｆ）とに基づいて、下肢５Ｒ・５Ｌに設けられているアクチュエータ１１ｋ・１１ｍ・１１ｎ・１１ｐ・１１ｑ・１１ｒを動かすための制御信号を出力する（Ｓ１０６）。制御装置２０は、アクチュエータの制御が終了したか否かを判断し、制御が未だ継続する場合には、Ｓ１０１～Ｓ１０６までの処理を再び実行する。制御装置２０は、例えばロボット１が歩行している間中は、Ｓ１０１～Ｓ１０６までの処理を所定の周期で繰り返し実行する。

【0037】

［補正基礎情報を得る手順］
補正基礎情報を得るための手順（補正値を規定するマップや関数を作成する手順）について説明する。

【0038】

例えば制御装置２０は、まず、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄについてキャリブレーションを実行し、各荷重センサ６３Ａ～６３Ｄについて上述した換算係数Ｋｐ・Ｋｎを得る。図７Ａは、換算係数を特定する手順を説明するための図である。例えば制御装置２０は、図７Ａで示すように、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄが配置されている４つの位置Ｐ１～Ｐ４に、順番に荷重を加える。そして、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力（電圧値）と、加えた荷重と、各荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの換算係数Ｋｐ・Ｋｎの連立方程式を生成し、その解（換算係数Ｋｐ・Ｋｎ）を求める。

【0039】

次に、足裏面における複数の位置に順番に荷重を加え、算出された換算係数Ｋｐ及びＫｎと荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力と利用して算出される荷重と、実際に加えた荷重とを比較し、その比較から各位置での補正値を算出する。

【0040】

図７Ｂは、補正値マップを作成する手順を説明するための図である。例えば制御装置２０は、図７Ｂで示すように、足裏面における複数の位置から位置Ｐ５を選択し、この位置Ｐ５に荷重Ｆ１を加える。そして、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力（電圧値）を取得する（出力取得工程）。次に、荷重センサ６３Ａ～６３Ｄの出力から換算係数Ｋｐ・Ｋｎを利用して荷重を算出する（荷重算出工程）。つまり、４つの荷重センサ６３Ａ～６３Ｄで検知される荷重Ｆａ～Ｆｄの総和を算出する。そして、算出された荷重（荷重Ｆａ～Ｆｄの総和）と実際に加えた荷重Ｆ１とを比較し、位置Ｐ５における補正値を算出する（補正値算出工程）。例えば、換算係数Ｋｐ・Ｋｎを利用して算出される荷重がＦ５となった場合、位置Ｐ５について補正値Ｃｆ５（Ｃｆ５＝Ｆ１／Ｆ５）を得る。次に、位置Ｐ５とは別の位置Ｐ６を選択し、出力取得工程、荷重算出工程、及び補正値算出工程を再び実行する。

【0041】

足裏面上で選択される複数の位置（補正値が算出される位置）は、荷重センサ６３の位置とは異なる位置を含むのが望ましい。また、足裏面上で選択される位置の数は、荷重センサ６３の数（ロボット１において４つ）より多いのが望ましい。そして、足裏面上で選択される複数の位置は、複数の荷重センサ６３の位置の間の位置を含んでよい。こうすることで、荷重センサ６３が配置されていない位置においても、正確な荷重算出が可能となる。例えば、図７Ｂで示されるように、位置Ｐ５～Ｐ１７で示される１３カ所に順番に荷重が加えられ、各位置で補正値が算出されてよい。取得された補正値と位置（Ｐ５～Ｐ１７）とを対応づける補正基礎情報（マップ又は関数）を生成し、記憶装置２２に格納する。

【0042】

補正値が特定される位置や位置の数は、図７Ｂで説明される例に限られない。荷重を加えた位置の間の位置での補正値は、補間されてもよい。例えば、位置Ｐ５と位置Ｐ６の間の位置での補正値は、位置Ｐ５について得られた補正値と、位置Ｐ６について得られた補正値との補間により規定されてよい。

【0043】

［まとめ］
以上説明したように、ロボット1は、足裏面を有している足部６と、足部６に配置されている複数の荷重センサ６３と、複数の荷重センサ６３の出力に基づいて足裏面に作用している荷重を算出する制御装置２０とを有している。制御装置２０は、荷重の重心位置に応じた補正値を算出する補正値算出部２０Ｂと、算出された補正値と複数の荷重センサ６３の出力とに基づいて足裏面に作用している荷重を算出する荷重算出部２０Ｃとを有している。このロボット１によれば、足裏面に作用している荷重を正確に算出できるようになるので、ロボットの姿勢や歩行の安定性を向上できる。

【0044】

また、ロボット１の製造においては、足部６の足裏面上の対象位置（図７Ｂで示す位置Ｐ５～Ｐ１７の一つ）に所定荷重を加え、足部６に設けられている複数の荷重センサ６３の出力を取得する（出力取得工程）。次に、複数の荷重センサ６３の出力から換算係数Ｋｐ・Ｋｎを利用して荷重を算出する（荷重算出工程）。算出された荷重と、実際に加えた所定荷重とに基づいて対象位置における補正値を算出する（補正値算出工程）。そして、足裏面上の複数の位置（図７Ｂで示すＰ５～Ｐ１７）を対象位置として順番に選択し、複数の位置のそれぞれについて出力取得工程、荷重算出工程、及び補正値算出工程を実行する。この方法によれば、足裏面に作用している荷重を正確に算出できるロボット１を製造できる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】