腿式移动机器人的控制方法以及腿式移动机器人

摘要

机器人(100)所具有的控制部(14)在悬空腿(例如腿部连结体LR)着落在路面上时，控制驱动腿部连结体LR所具有的踝关节(122)的执行器(15)以使踝关节(122)变柔，并使踝关节(122)的实际角度不追随预先设定了的目标角度而是根据路面的形状发生变化。并且，控制部(14)在腿部连结体LR着地了之后，修正踝关节(122)的目标角度的轨迹以消除踝关节(122)的实际角度与目标角度的差。另外，控制部(14)通过控制执行器(15)以使踝关节(122)变硬来使变成了支承腿的腿部连结体LR的踝关节(122)的实际角度追随修正后的目标角度的轨迹。

权利要求

1.一种腿式移动机器人的行走控制方法，所述腿式移动机器人包括多个腿部连结体，当所述多个腿部连结体中的作为悬空腿的第一腿部连结体着落在路面上时，控制驱动所述第一腿部连结体所具有的第一腿部关节的驱动部以使所述第一腿部关节变柔，由此使着落在所述路面上的所述第一腿部连结体的所述第一腿部关节的实际角度不追随预先确定了的目标角度的轨迹而是根据所述路面的形状被动地发生变化，在所述第一腿部连结体着落在所述路面上之后，修正所述目标角度的轨迹以消除使所述第一腿部关节变硬时的所述第一腿部关节的实际角度与所述目标角度的差，通过控制所述驱动部以使所述第一腿部关节变硬来使成为了支承腿的所述第一腿部连结体的所述第一腿部关节的实际角度追随修正后的所述目标角度的轨迹。

2.如权利要求1所述的行走控制方法，其中，

通过改变所述第一腿部关节追随所述目标角度的追随速度来改变所述第一腿部关节的柔度。

3.如权利要求1所述的行走控制方法，其中，

通过增减所述驱动部的输出转矩来改变所述第一腿部关节的柔度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的行走控制方法，其中，通过将使所述第一腿部关节变硬时的所述第一腿部关节的实际角度与所述目标角度的差和所述目标角度相加来修正所述目标角度。

5.如权利要求1至3中任一项所述的行走控制方法，其中，通过将使所述第一腿部关节变硬时的所述第一腿部关节的实际角度与所述目标角度的差、以及所述第一腿部连结体为支承腿期间的连结有所述多个腿部连结体的所述腿式移动机器人的躯体部的目标姿势角度与实际姿势角度的差和所述目标角度相加来修正所述目标角度。

6.如权利要求1至3中任一项所述的行走控制方法，其中，在所述第一腿部连结体再次变为了悬空腿期间后使对所述目标角度的修正量为0。

7.如权利要求1至3中任一项所述的行走控制方法，其中，在所述腿部连结体的顶端设置有脚掌，

所述第一腿部关节是可转动地支承所述脚掌的踝关节。

8.如权利要求1至3中任一项所述的行走控制方法，其中，在所述腿部连结体的顶端设置有脚掌，所述脚掌包括脚掌基部、脚尖部、以及将所述脚尖部可转动地与所述脚掌基部结合的脚尖关节，所述第一腿部关节是所述脚尖关节。

9.一种腿式移动机器人，包括：

躯体部；

多个腿部连结体，分别至少具有一个腿部关节并与所述躯体部连结；

驱动部，驱动所述腿部关节；以及

控制部，控制所述驱动部以使所述腿部关节的实际角度追随预先设定了的目标角度的轨迹；

在所述多个腿部连结体中的作为悬空腿的第一腿部连结体着落在路面上时，所述控制部控制所述驱动部以使作为所述第一腿部连结体的所述腿部关节的第一腿部关节变柔，由此使所述第一腿部关节的实际角度不追随所述目标角度的轨迹而是根据所述路面的形状被动地发生变化，在所述第一腿部连结体着落在所述路面上之后，所述控制部基于使所述第一腿部关节变硬时的所述第一腿部关节的实际角度与预先设定了的所述目标角度的差来修正所述目标角度的轨迹，并且通过控制所述驱动部以使所述第一腿部关节变硬来使变为了支承腿的所述第一腿部连结体的所述第一腿部关节的实际角度追随修正后的所述目标角度的轨迹。

10.如权利要求9所述的腿式移动机器人，其中，

所述控制部通过将使所述第一腿部关节变硬时的所述第一腿部关节的实际角度与所述目标角度的差和所述目标角度相加来修正所述目标角度。

11.如权利要求9所述的腿式移动机器人，其中，

所述控制部通过将使所述第一腿部关节变硬时的所述第一腿部关节的实际角度与所述目标角度的差、以及所述第一腿部连结体为支承腿期间的连结有所述多个腿部连结体的所述腿式移动机器人的躯体部的目标姿势角度与实际姿势角度的差和所述目标角度相加来修正所述目标角度。

12.如权利要求9至11中任一项所述的腿式移动机器人，其中，所述控制部在所述第一腿部连结体再次变为了悬空腿期间后使对所述目标角度的修正量为0。

说明书

腿式移动机器人的控制方法以及腿式移动机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及通过使多个腿部连结体(link)动作而行走的腿式移动机器人，特别是涉及使腿部连结体着落在路面上时的腿式移动机器人的动作控制。

背景技术

[0002] 例如专利文献1公开了以下的腿式移动机器人，该腿式移动机器人具有躯体部和与躯体部连结的两个腿部连结体，并且通过两个腿部连结体交替地向前方伸出并使其着落在路面上而行走。一般来说，腿式移动机器人基于以已知的路面作为前提而制作的步态数据来进行逆运动学计算，计算出用于实现步态数据所描述的各部位的轨迹的踝关节和膝关节等腿部关节的目标角度。另外，步态数据是包括腿式移动机器人的ZMP(zeromoment point，零力矩点)轨迹、重心轨迹、躯体部的轨迹、以及经由踝关节设置在腿部连结体的顶端上的脚掌的轨迹等的时序数据。并且，腿式移动机器人按照追随以下轨迹的方式来驱动腿部关节并由此来进行行走动作，所述轨迹是时序地计算出的目标角度的轨迹。即，腿式移动机器人包括用于使腿部关节的实际角度追随目标角度的轨迹的伺服机构。 [0003] 专利文献1：日本专利文献特开平5-245780号公报。

发明内容

[0004] 发明所要解决的问题

[0005] 但是，当腿式移动机器人在存在未知凹凸的不平整路面上行走时，基于已知的路面形状而预先设定了的目标角度的轨迹未必是最适于进行稳定的行走动作的轨迹。即，即便使腿部关节的实际角度追随基于已知的路面形状而设定了的目标角度，也难以使腿式移动机器人稳定地持续行走，在 最坏的情况下有可能导致机器人跌倒。

[0006] 用于使腿式移动机器人在这样的存在未知凹凸的不平整路面上行走的有效的控制方法之一是：例如使作为腿部关节之一的踝关节成为柔软的状态而使脚掌着落在路面上，通过作用在脚掌上的来自路面的反作用力使踝关节角度被动地发生变化，由此使踝关节角度效仿路面形状。

[0007] 但是，如果使腿部关节被动地效仿路面形状，则在刚着地后的腿部关节的实际角度与预先设定了的目标角度之间会产生偏差。如果未恰当地补偿该偏差对机器人的行走造成的影响，则无法稳定地进行以着地了的腿部连结体作为新的支承腿之后的行走。具体地说，由于着地后成为支承腿的腿部连结体的关节急剧地追随目标角度，有可能导致腿式移动机器人的重心位置发生急剧的变化。另外，如上所述，有时基于已知的路面形状而预先设定了的目标角度的轨迹不是恰当的轨迹。在该情况下，即便使腿部关节追随原来的目标角度，腿式移动机器人也无法进行稳定的行走动作。

[0008] 本发明是考虑到上述问题而完成的，其目的在于当为了使效仿路面形状而变化了的腿部关节的实际角度追随目标角度而再次使腿部关节变硬了时，抑制由于腿部关节追随背离了实际角度的目标角度而导致腿式移动机器人产生不稳定的举动。 [0009] 用于解决问题的手段

[0010] 本发明的第一方式的方法是包括多个腿部连结体的腿式移动机器人的行走控制方法，进行以下所述的处理。首先，当所述多个腿部连结体中的作为悬空腿的第一腿部连结体着落在路面上时，控制驱动所述第一腿部连结体所具有的第一腿部关节的驱动部以使所述第一腿部关节变柔，由此使着落在所述路面上的所述第一腿部连结体的所述第一关节的实际角度不追随预先确定了的目标角度的轨迹而是根据所述路面的形状发生变化。并且，在所述第一腿部连结体着落在所述路面上之后，修正所述目标角度的轨迹以消除所述第一腿部关节的实际角度与所述目标角度的差。另外，通过控制所述驱动部以使所述第一腿部关节变硬来使成为了支承腿的所述第一腿部连结体的所述第一关节的实际角度追随修正后的所述目标角度的轨迹。

[0011] 如上所述，在本发明的第一方式的方法中，修正预先设定了的目标角度的轨迹，以消除在使腿部关节变柔的状态下使腿部连结体着地时产生的腿部关节的实际角度与作为控制目标的目标角度的差。由此，能够在为了使效仿路面形状而发生了变化的腿部关节的实际角度追随目标角度而再次使腿部关节变硬了时，抑制由于腿部关节急剧地追随与实际角度不同的目标角度而导致腿式移动机器人产生不稳定的举动。

[0012] 另外，在上述第一方式中，可以采用以下方式：通过改变所述第一关节追随所述目标角度的追随速度来改变所述第一关节的柔度。另外，也可以采用以下方式：通过增减所述驱动部的输出转矩来改变所述第一关节的柔度。

[0013] 另外，可以采用以下方式：通过将使所述第一关节变硬时的所述第一关节的实际角度与所述目标角度的差和所述目标角度相加来修正上述第一方式中的所述目标角度。由此，能够容易地修正腿部关节的实际角度与预先设定了的目标角度的偏差。 [0014] 另外，也可以采用以下方式：通过将使所述第一关节变硬时的所述第一关节的实际角度与所述目标角度的差、以及连结有所述多个腿部连结体的所述腿式移动机器人的躯体部的目标姿势角度与实际姿势角度的差和所述目标角度相加来修正上述第一方式中的所述目标角度。由此，能够在使第一关节变硬时的第一关节的实际角度的计测值包含误差时、第一关节的实际角度与目标角度的差包含误差时、或者计算出了第一关节的实际角度与目标角度的差之后成为支承腿的腿部连结体与路面的接触状态发生了变化时，抑制将第一腿部连结体作为支承腿而接下来着地的腿部连结体产生位置误差。因此，能够使行走动作稳定。

[0015] 另外，在上述第一方式中，可以采用以下方式：在所述第一腿部连结体再次变为了悬空腿期间后使对所述目标角度的修正量为0。由此，能够使再次使第一腿部连结体作为悬空腿而着地时的第一腿部连结体的姿势(根据第一关节角度确定的姿势)成为基于预先设定了的目标角度θref(t)的姿势。因此，能够防止由于过去的路面的凹凸等而发生了变化的第一腿部连结体的姿势被保持而产生的第一腿部连结体与行走环境内的物体 的出乎意料的接触等。

[0016] 另外，上述第一方式中的腿部关节的一个例子是可转动地支承设置在所述腿部连结体的顶端的脚掌的踝关节。另外，腿部关节的其他例子是用于使设置在脚掌上的脚尖部相对于脚掌基部动作的脚尖关节。

[0017] 本发明的第二方式的腿式移动机器人包括：躯体部；多个腿部连结体，分别至少具有一个腿部关节并与所述躯体部连结；驱动部，驱动所述腿部关节；以及控制部，控制所述驱动部以使所述腿部关节的实际角度追随预先设定了的目标角度的轨迹。这里，在所述多个腿部连结体中的作为悬空腿的第一腿部连结体着落在路面上时，所述控制部控制所述驱动部以使作为所述第一腿部连结体的所述腿部关节的第一腿部关节变柔，由此使所述第一关节的实际角度不追随所述目标角度的轨迹而是根据所述路面的形状发生变化。并且，在所述第一腿部连结体着落在所述路面上之后，所述控制部基于所述第一腿部关节的实际角度与预先设定了的所述目标角度的差来修正所述目标角度的轨迹，并且通过控制所述驱动部以使所述第一腿部关节变硬来使变为了支承腿的所述第一腿部连结体的所述第一关节的实际角度追随修正后的所述目标角度的轨迹。

[0018] 如上所述，本发明的第二方式的腿式移动机器人也基于在使腿部关节变柔的状态下使腿部连结体着地时产生的腿部关节的实际角度与作为控制目标的目标角度的差来修正预先设定了的目标角度的轨迹。由此，能够在为了使效仿路面形状而发生了变化的腿部关节的实际角度追随目标角度而再次使腿部关节变硬了时，抑制由于腿部关节急剧地追随与实际角度不同的目标角度而导致腿式移动机器人产生不稳定的举动。 [0019] 发明的效果

[0020] 通过本发明，在为了使效仿路面形状而变化了的腿部关节的实际角度追随目标角度而再次使腿部关节变硬了时，能够抑制由于腿部关节追随背离了实际角度的目标角度而导致腿式移动机器人产生不稳定的举动。

附图说明

[0021] 图1是发明的实施方式一的腿式移动机器人的模型图；

[0022] 图2是表示发明的实施方式一的腿式移动机器人的控制系统的框图； [0023] 图3是表示发明的实施方式一的腿式移动机器人的腿部连结体的着地控制处理的流程图；

[0024] 图4A是发明的实施方式一的腿式移动机器人的腿部放大图；

[0025] 图4B是发明的实施方式一的腿式移动机器人的腿部放大图；

[0026] 图5是表示发明的实施方式一的腿式移动机器人的踝关节角度的时间变化的图； [0027] 图6A是为了说明在发明的实施方式二中使用的参数的定义而参照的腿式移动机器人的侧面图；

[0028] 图6B是为了说明在发明的实施方式二中使用的参数的定义而参照的腿式移动机器人的侧面图；

[0029] 图7是表示发明的实施方式二中的踝关节目标角度的修正量的图； [0030] 图8A是为了说明发明的实施方式二中的踝关节目标角度的修正的详细情况而参照的腿式移动机器人的侧面图；

[0031] 图8B是为了说明发明的实施方式二中的踝关节目标角度的修正的详细情况而参照的腿式移动机器人的侧面图；

[0032] 图9是为了说明脚掌与路面的设置状态的变化而参照的腿式移动机器人的侧面图。

[0033] 标号说明

[0034] 100腿式移动机器人

[0035] 10视觉传感器

[0036] 11环境地图制作部

[0037] 12步态数据生成部

[0038] 13动作生成部

[0039] 14控制部

[0040] 15执行器

[0041] 16编码器

[0042] 122、128踝关节(间距方向)

[0043] 131R、131L脚掌

[0044] 50路面

[0045] 51台阶

[0046] BD躯体部

[0047] AR右臂部连结体

[0048] AL左臂部连结体

[0049] LR右腿部连结体

[0050] LL左腿部连结体

具体实施方式

[0051] 以下，参照附图来详细地说明应用了本发明的具体实施方式。在各附图中，对相同的要素标注相同的标号。另外，有时省略与相同要素相关的重复说明。 [0052] 实施方式一

[0053] 本实施方式的机器人100是具有两个腿部连结体的腿式移动机器人。首先，参照图1来说明机器人100的关节自由度。图1是通过关节和连结关节之间的连杆来表示机器人100的模型图。机器人100具有头部101、两个腿部连结体LR和LL、两个臂部连结体AR和AL、以及连结它们的躯体部BD。

[0054] 在机器人100的头部101设置有视觉传感器101，该视觉传感器101获取外界的三维的点群数据、即距离图像数据。支承头部101的颈关节具有侧倾(roll)方向上的关节102、俯仰(pitch)方向上的关节103、以及横摆(yaw)方向上的关节103。右臂部连结体AR具有肩的俯仰方向上的关节105、肩的侧倾方向上的关节106、上臂的横摆方向上的关节
107、肘的俯仰方向上的关节108、以及手腕的横摆方向上的关节109，并且在右臂部连结体AR的末端设置有手部141R。另外，手部141R的机构根据保持的物体的形状、类别等来确定即可，例如可以是具有多个手指的、具有多个关节和多自由度的构造。 [0055] 左臂部连结体AL具有与右臂部连结体AR相同的构造。具体地说，左臂部连结体AL具有五个关节110至114，在其末端具有手部141L。

[0056] 右腿部连结体LR具有腰的横摆方向上的关节118、腰的俯仰方向上的关节119、腰的侧倾方向上的关节120、膝的俯仰方向上的关节121、脚踝的俯仰方向上的关节122、以及脚踝的侧倾方向上的关节123。在踝关节122和123的下部设置有脚掌131R。 [0057] 左腿部连结体LL具有与右腿部连结体LR相同的构造。具体地说，左腿部连结体LL具有六个关节124至129，在其末端具有脚掌131L。

[0058] 躯体部143具有横摆方向上的关节115、侧倾方向上的关节116、以及俯仰方向上的关节117。

[0059] 接下来说明用于使机器人100行走的控制系统。图2表示了机器人100的控制系统的构成例子。在图2中，如上所述，视觉传感器10获取机器人100的外界的距离图像数据。具体地说，视觉传感器10可以是激光测距仪等有源距离传感器。另外，视觉传感器10也可以包括具有CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器等摄像元件的多个照相机，并使用通过这多个照相机拍摄获得的图像数据来生成距离图像数据。具体地说，从通过多个照相机拍摄获得的图像数据检测出对应点并通过立体观测(stereoscopic viewing)复原对应点的三维位置即可。这里，在对多个拍摄图像中的对应点的搜索中使用采用了对多个拍摄图像的时空微分的约束式(constraint expression)的梯度法或相关法等公知的方法即可。

[0060] 环境地图生成部11使用距离图像数据来生成与机器人100所处的环境相关的环境地图。环境地图例如作为从距离图像数据检测出的多个平面的集合而被生成。 [0061] 步态数据生成部12参照由环境地图生成部11制作的环境地图来决定目标到达位置，并生成用于到达所决定的目标到达位置的步态数据。这里，步态数据例如包括机器人100的ZMP轨迹、机器人100的重心轨迹、脚掌131R和131L的着地位置的轨迹等。 [0062] 动作生成部13输入步态数据来执行逆运动学计算，生成用于实现步态数据的各个关节的目标角度的轨迹。这里生成的目标角度的轨迹例如包 括支承脚掌131R、131L的俯仰方向上的踝关节122、128的目标角度轨迹θref(t)。

[0063] 控制部14输入计算出的各个关节的目标角度轨迹和通过编码器16计测出的各个关节的实际角度来执行反馈控制，计算出用于驱动各个关节的转矩控制值。执行器15按照由控制部14计算出的转矩控制值来驱动各个关节，由此使机器人100执行行走动作。 [0064] 另外，如果考虑在机器人100行走的路面上有可能存在未知的凹凸或者由于机器人100自身的挠曲而产生的腿部连结体LR和LL等的位置误差，则难以使机器人100完全按照预先计算出的目标角度的轨迹来行走。因此，机器人100在使悬空腿侧的脚掌131R或131L着落在路面上时，预先使踝关节122或128成为柔软的状态，并通过作用于落在了路面上的脚掌131R或131L的来自路面的反作用力使踝关节角度被动地发生变化。即，机器人
100在悬空腿着地时使踝关节角度效仿路面形状。

[0065] 所谓踝关节122和128柔软的状态意味着踝关节122和128不追随预先设定了的目标角度θref(t)、它们的实际角度根据与脚掌131R、131L接触的路面的形状而发生变化的状态。具体地说，减小为了使悬空腿的踝关节122或128追随目标角度而应用于控制部14的反馈控制增益来降低悬空腿的踝关节追随目标角度的追随速度即可。或者，也可以通过限制驱动悬空腿侧的踝关节122或128的执行器15的输出转矩的最大值来降低悬空腿的踝关节追随目标角度的追随速度。

[0066] 以下说明为了在使踝关节变柔软了的状态下使悬空腿侧的腿部连结体的脚掌着落在路面上后将着地了的腿部连结体变换为支承腿而继续行走动作，以控制部14为主体而被执行的控制处理。图3是表示在使悬空腿侧的腿部连结体着地时由控制部14执行的控制程序的流程图。另外，在以下的说明中，将使处于悬空腿时期的腿部连结体LR着地时作为例子来进行说明。

[0067] 在步骤S10中，控制部14通过降低对处于悬空腿时期的腿部连结体LR的踝关节122的反馈控制增益来降低踝关节122追随目标角度θref(t)的追随速度。即，成为踝关节122能够效仿路面形状而灵活地发生变化的状态。

[0068] 在步骤S11中，在腿部连结体LR着地完成后，计算出踝关节122的对目标关节轨迹θref(t)的修正量A1(t)。另外，腿部连结体LR着地完成的时点基于由步态数据规定的脚掌131R的着地时点来确定即可。另外，也可以在脚掌131R上设置接触传感器(未图示)和力传感器(未图示)，使用它们的检测结果来检测脚掌131R的底面与路面的接触状态，由此来判定着地完成时点。

[0069] 在本实施方式中，通过以下的(1)式来计算出某时刻t的修正量A1(t)。在(1)式中，时刻t0为着地结束时点。另外，θreal是通过编码器16计测出的踝关节122的实际角度。即，在本实施方式中，将着地完成时点t0的效仿路面形状而发生了变化的踝关节122的实际角度θreal(t0)与预先设定了的目标角度θref(t0)的差Δini作为修正量A1(t)。

[0070] A1(t)＝Δini＝θreal(t0)-θref(t0)…(1)

[0071] 图4A表示了在路面50上没有未知的台阶、着地完成时点t0的踝关节122的实际角度θreal(t0)与预先设定了的目标角度θref(t0)一致的理想的状态。另一方面，图4B表示了在脚掌131R的着地场所存在未知的凸台阶51的情况。如图4B所示，如果在脚掌131R的脚尖侧存在凸台阶51，则踝关节会根据凸台阶51的形状而发生变化。因此，着地完成时点t0的踝关节122的实际角度θreal(t0)比目标角度θref(t0)小。因此，在图4B的情况下，按照(1)式的定义计算出的差Δini、即修正量A1(t)为负值。 [0072] 返回到图3来继续进行说明。在步骤S12中，控制部14增大踝关节122的控制增益并进行控制以使踝关节122的实际角度θreal(t)追随修正后的目标角度θref_c1(t)。
这里，修正后的目标角度θref_c1(t)例如使用以下的(2)式来计算即可。使踝关节122追随修正后的目标角度θref_c1(t)的控制至少在腿部连结体LR为支承腿的期间持续执行即可。

[0073] θref_c1(t)＝θref(t)±A1(t)…(2)

[0074] 另外，在作为支承腿的腿部连结体LR再次离开路面而成为了悬空腿之后在悬空腿期间内通过预定的时间常数使得对目标角度θref(t)的修正量A1(t)收敛为0即可。由此，能够使再次使腿部连结体LR着地时的脚掌131R的姿势成为遵循预先设定的目标角度θref(t)的固定的姿势。由此，根据路面的凹凸而使其变化了的脚掌131R的修正后的姿势在悬空腿期间中也被保持，从而能够防止行走环境内的物体与脚掌131R的出乎意料的接触。

[0075] 图5是表示踝关节122的实际角度θreal(t)、目标角度θref(t)、以及修正后的目标角度θref_c1(t)的关系的图。图5的点划线表示了实际角度θreal(t)的时间变化，图5的虚线表示了目标角度θref(t)的轨迹。另外，图5的实线表示了修正后的目标角度θref_c1(t)的轨迹。

[0076] 在图5中，当腿部连结体LR处于悬空腿时期时，进行控制以使实际角度θreal(t)追随预先设定了的目标角度θref(t)。接着，当观察使腿部连结体LR着地的着地期间时，由于踝关节122成为柔软的状态，因此实际角度θreal(t)根据路面形状而发生变化。因此，实际角度θreal(t)背离了目标角度θref(t)。然后，当经过了腿部连结体LR着地完成的时点t0时，腿部连结体LR成为支承腿，因此踝关节122成为硬的状态。由此，踝关节122追随修正后的目标角度θref_c1(t)。另外，在踝关节122开始追随修正后的目标角度θref_c1(t)的开始时点t0，实际角度θreal(t0)与修正后的目标角度θref_c1(t)连续。

[0077] 如上所述，本实施方式的机器人100使踝关节122变柔而使脚掌131R着地。然后，在使脚掌131R着地后，当为了使效仿路面形状而发生了变化的踝关节122的实际角度追随目标角度而使踝关节122变硬时，通过(1)式所示的修正量A1(t)来修正使踝关节122追随的目标角度θref(t)。由于修正后的目标角度θref_c1(t)在使踝关节122变硬的开始时点t0与实际角度θreal(t0)连续，因此不会由于踝关节122急剧地发生变化而导致机器人100产生不稳定的举动。即，本实施方式的机器人100能够抑制由于踝关节122急剧地追随与实际角度θreal(t0)不同的当初的目标角度θref(t0)而产生不稳定的举动。 [0078] 实施方式二

[0079] 在上述发明的实施方式一中，使与目标角度θref(t)相加的修正量 A1(t)为基于效仿路面形状而发生了变化的实际角度θreal(t0)而确定的恒定值Δini。当差Δini正确地表示出路面形状时，使用通过(1)式确定的修正量A1(t)而进行的对目标角度θref(t)的修正是恰当的。但是，腿部连结体LR的着地例如是在0.1秒左右的短时间内发生的现象，因此考虑有时难以在行走中始终计算出正确的实际角度θreal(t0)和差Δini。另外，如图9所示，在以下情况下也使用差Δini来修正目标角度θref(t)是不妥当的：在脚掌131R的着地完成、决定了差Δini之后的腿部连结体LR成为支承腿的期间内，脚掌131R的底面与路面50的接触状态发生了变化。

[0080] 因此，为了进一步提高机器人100的行走稳定性，本实施方式的腿式移动机器人通过以下的(3)式来计算出对目标角度θref(t)的修正量A2(t)。

[0081]

[0082] 这里， 是躯体部BD的姿势角的实际角度 (t)与目标角度 (t)的差。图6A和图6B表示了目标角度 (t)、实际角度 (t)、以及差 (t)的关系。如图6A所示，目标角度 (t)是为了在已知的路面50上行走而预先计划的躯体部BD的姿势角轨迹。这里，关于 (t)，将重力方向作为原点，将从重力方向前倾的方向作为正方向，将从重力方向后倾的方向作为负方向。另一方面， (t)是躯体部BD的姿势角的实际角度。躯体部BD的姿势角的实际角度 (t)例如通过陀螺传感器(未图示)来检测即可。当存在图6B所示的未知的凸台阶51等外部干扰因素时，在实际角度 (t)与目标角度 (t)之间会产生偏差。该偏差为差 (t)，通过以下的(4)式来定义。

[0083]

[0084] 图7表示了(3)式所示的修正量A2(t)的时间变化的一个例子。图7中的实线所表示的图为修正量A2(t)。即，在本实施方式中，计算出时刻t0的Δini，并在增大了控制增益以使踝关节122变硬之后，使与躯体部BD的绝对座标相对的姿势角的实际角度 (t)与目标角度 (t)的差 (t)反映在对踝关节角度的修正量上。

[0085] 通过(3)式所示的修正量A2(t)修正了的目标角度θref_c2(t)通过以下的(5)式来表示。即，当躯体部BD比目标角度前倾时，向躯体部BD后倾的方向修正踝关节的目标角。相反，当躯体部BD比目标角度后倾时，向躯体部BD前倾的方向修正踝关节的目标角。 [0086]

[0087]

[0088] 如果对比在发明的实施方式一中采用的踝关节122的目标角θref_c1(t)和在本实施方式中采用的目标角θref_c2(t)，则如图8A和图8B所示。图8A所示的侧面图表示了踝关节122追随目标角θref_c1(t)、但是由于Δini有误差而产生了姿势角差 的状态。这样，如果θref_c1(t)包含了误差，则接下来着地的腿部连结体LL的脚掌131L相对于路面50的高度有可能产生偏差。一旦产生了这样的高度偏差，则着地的定时(timing)会偏离预定时刻，并且脚掌131L着地时的冲击变大。因此，变为不稳定的行走动作。 [0089] 另一方面，图8B所示的侧面图表示了通过使姿势角的偏差 (t)反映在踝关节的目标角θref_c2(t)上而使踝关节122追随目标角θref_c2(t)的状态。这样，通过反映出姿势角的偏差 (t)来修正踝关节的目标角，能够抑制接下来着地的腿部连结体LL产生位置误差，从而能够使行走动作稳定。

[0090] 另外，本实施方式的腿式移动机器人的结构和使悬空腿着地时的全部控制程序除了在控制部14的腿部连结体的着地控制中使用上述修正量A2(t)这一点以外与上述发明的实施方式一相同。

[0091] 其他实施方式

[0092] 在上述实施方式一和二中，为了简化说明而对俯仰方向上的踝关节122和128的控制进行了详细的说明。但是，勿庸置疑，除了俯仰方向上的关节122和128以外，还可以将本发明应用在侧倾方向上的踝关节123和129的控制上。另外，不限于踝关节，本发明也可以应用在对膝关节等其他的腿部关节的控制上。另外，在实施方式一和二中说明了脚掌131R和131L不具有关节的机器人，但是脚掌131R和131L也可以具有脚尖关 节。即，也可以构成为：脚掌131R和131L分别被分割为脚掌基部和脚尖部，脚尖部以能够经由脚尖关节进行转动的方式与脚掌基部结合。在这样构成的腿式移动机器人中，也可以将本发明应用在对脚尖关节的控制上。

[0093] 另外，在上述发明的实施方式一和二中说明了以下内容：机器人100自身识别环境并生成环境地图，基于生成的环境地图来生成步态数据，并基于生成的步态数据来生成腿部关节的目标角度轨迹。但是，环境地图数据、步态数据、以及腿部关节的目标角度轨迹数据也可以通过从外部输入而将其保存在机器人100中。

[0094] 另外，本发明不限于上述实施方式，勿庸置疑可以在不脱离上述本发明的主旨的范围内进行各种变更。