図1は、本実施例に係るロボット歩行を説 明する図である。ここで、ロボットの右脚は 実線で、ロボットの左脚は点線で表されてい る。ここでは、あらかじめロボットの歩行運 動中のさまざまな姿勢を定義する複数のフレ ームPiがロボット制御装置に設定される。正� ��には、フレームはロボットの関節の角度な� ��のパラメータを定義する。

 図1では、P0からP11までの12のフレームが� �定されている。ただし、このフレーム数は� �意である。フレームP0は、ロボットが倒れる ことなく単独で立っている歩行前の姿勢を表 している。フレームP1,P6,P11は、ロボットが倒 れることなく単独で立って、動かないでいる 姿勢である。

 たとえば、フレームP6では、ロボットの� �ニア速度は0であり、ロボットは左脚のみで� ��っており、歩幅は0である。フレームP1とフ� ��ームP11のロボットの状態は同じである。す� ��わち、これらのフレームP1,P11においては、� ��ボットのリニア速度は0であり、ロボットは 右脚のみで立っており、歩幅は0となってい� �。歩幅が0とは、ロボットの両脚が揃ってい� ��ことを意味する。フレームP1,P6,P11において� ��、ロボットは単独で立っており、また、歩� ��は0であるので、これらのフレームをリファ レンスフレームと呼ぶこととする。

 あるフレームから別のフレームへの切り� ��えは、すべての介在するフレームの姿勢を� ��間することにより行われる。また、リファ� ��ンスフレーム以外のフレームにおける各姿� ��は大まかに定義されたものであり、これら� ��各姿勢は歩行が安定的に行われるように適� ��修正される。

 図2は、各フレームP0~P11の状態遷移図であ る。ロボットの状態は、フレームP0からリフ� ��レンスフレームP1(リファレンスフレームP11� ��同じ)あるいはリファレンスフレームP6に遷� ��する。また、ロボットの状態は、リファレ� ��スフレームP1あるいはリファレンスフレー� �P6からフレームP0に遷移することもできる。� ��1の例では、まず、フレームP0からリファレ� ��スフレームP1にロボットの状態が遷移する� �その後、ロボットの状態は、リファレンス� �レームP2からリファレンスフレームP10を経由 してリファレンスフレームP11に遷移する。

 このように、ロボットが転倒することな� ��単独で立っているリファレンスフレームP1,P 6,P11を含むフレーム情報を取得し、ロボット� ��動作がリファレンスフレームP1,P6,P11の姿勢� ��なるようフレームP0~P11の間で姿勢を補間す� ��ことにより、ロボットの状態が制御される� ��その結果、たとえロボットの姿勢が不安定� ��なった場合でも、リファレンスフレームで� ��姿勢が安定な状態となる。すなわち、ロボ� ��トは歩行運動を安定して継続することがで� ��る。

 また、リファレンスフレームP6,P11では、� ��ボットは歩行を停止し、安定して立ってい� ��状態なので、それ以降の歩行の歩幅を変更� ��たり、歩行する方向を変更したり、あるい� ��、歩行以外の運動を開始したりすることが� ��易にできる。

 図3は、本実施例に係るロボットの概略図 である。このロボットは、胴体20、胴体に備� ��られたジャイロセンサ60、右脚30Rおよび左� �30Lの2本の脚を有する。また、各脚は6つの関 節を有する。すなわち、各脚の自由度は6で� �る。なお、関節の数は任意である。

 関節は、ピッチ腰関節10、右ヨー股関節11 R、左ヨー股関節11L、右ロール股関節12R、左� �ール股関節12L、右ピッチ股関節13R、左ピッ� �股関節13L、右ピッチ膝関節14R、左ピッチ膝� �節14L、右ピッチ足首関節15R、左ピッチ足首� �節15L、右ロール足首関節16R、左ロール足首� �節16Lを含む。各関節には、モータ(図示せず) が組み込まれている。各関節のモータは、そ れぞれの関節の動きを制御する。また、各関 節には位置センサ(図示せず)が組み込まれて� ��る。各関節の位置センサは、それぞれの関� ��の動き、具体的には回転角度を検出する。

 ピッチ腰関節10は、胴体20の前後の動き(� �ッチング)を制御する。右ヨー股関節11Rおよ� ��左ヨー股関節11Lは、それぞれの脚の付け根� ��分におけるロボットの左右に回転する動き( ヨーイング)を生じさせる。

 右ロール股関節12Rおよび左ロール股関節1 2Lは、それぞれの脚の付け根部分におけるロ� ��ットの横向きの回転(ローリング)を生じさ� �る。右ピッチ股関節13Rおよび左ピッチ股関� �13Lは、それぞれの脚の付け根部分における� �ボットの前後の回転(ピッチング)を生じさせ る。

 また、右ピッチ膝関節14Rおよび左ピッチ� ��関節14Lは、それぞれの膝部分におけるロボ� ��トの前後の動き(ピッチング)を生じさせる� �右ピッチ足首関節15Rおよび左ピッチ足首関� �15Lは、それぞれの足首部分におけるロボッ� �の前後の動き(ピッチング)を生じさせる。右 ロール足首関節16Rおよび左ロール足首関節16L は、それぞれの足首部分におけるロボットの 横向きの動き(ローリング)を生じさせる。

 また、それぞれの脚には、足裏が取り付� ��られている。図3には、左脚30Lに取り付けら れた足裏40が示されている。それぞれの足裏� ��は、4つの力センサが組み込まれている。な お、力センサの数は任意である。図3には、� �裏40に備えられた力センサ50a~50dが示されて� �る。これらの力センサは、足裏40が床面から 受ける反力を測定する。力センサにより測定 された反力は、ロボットの動きのコンプライ アンス制御およびフィードバック制御に用い られる。

 ジャイロセンサ60は、横向き(ローリング) 方向および前後(ピッチング)方向の胴体20の� �転角度を測定する。ジャイロセンサ60により 測定された回転角度は、ロボットの動きのフ ィードバック制御に用いられる。

 図4は、ロボットの歩行運動を説明するタ イムチャートである。時間t0で、右ロール股� ��節12R、左ロール股関節12L、右ロール足首関� ��16R、左ロール足首関節16Lは、左脚を持ち上� ��るため、両脚をロボットの右側に傾けるロ� ��リングの動作を行う。この動作を行う場合� ��右ロール股関節12R、左ロール股関節12L、右� ��ール足首関節16R、左ロール足首関節16Lの動� ��は、ギアバックラッシュ補償の分だけわず� ��に異なるものとなる。

 ローリング動作の振幅は、試行錯誤によ� ��決定される。あるいは、ローリング動作の� ��幅は、胴体20のローリング角の評価関数が� �小となるようにフィードバック制御を行う� �とにより決定される。

 時間t1では、右ロール股関節12R、左ロー� �股関節12L、右ロール足首関節16R、左ロール� �首関節16Lはローリングの動作を停止する。� �して、左脚を持ち上げるため、すなわち、� �脚のリフティング操作を行うため、左ピッ� �膝関節14Lは、左脚を縮めるように回転し、� �ピッチ足首関節15Lは、左足首を縮めるよう� �回転する。

 時間t2では、左ピッチ膝関節14Lおよび左� �ッチ足首関節15Lはリフティングの動作を停� �する。そして、右ピッチ股関節13Rおよび右� �ッチ足首関節15Rは回転して、胴体20が前方に 移動するようピッチングの動作を行う。

 時間t2と時間t3の間では、右ピッチ股関節 13Rおよび右ピッチ足首関節15Rは、ピッチング の動作を停止する。

 時間t3では、左ピッチ膝関節14Lは、左脚� �床面に着地させるため、左脚を伸ばすよう� �回転し、左ピッチ足首関節15Lは、左足首を� �ばすように回転する。

 時間t4では、左脚が床面に着地する。加� �て、右ロール股関節12R、左ロール股関節12L� �右ロール足首関節16R、左ロール足首関節16L� �、右脚を持ち上げるため、両脚をロボット� �左側に傾けるローリングの動作を行う。さ� �に、右ピッチ股関節13Rおよび右ピッチ足首� �節15Rは、元の状態、すなわち、時間t2におけ る状態に戻るように回転する。さらに、右脚 を前方に振り出すため、左ピッチ股関節13Lお よび左ピッチ足首関節15Lは回転して、胴体20� ��前方に移動するようピッチングの動作を行� ��。

 時間t4と時間t5の間では、右ピッチ股関節 13Rおよび右ピッチ足首関節15Rは元の状態に戻 るとともに、左ピッチ股関節13Lおよび左ピッ チ足首関節15Lはピッチングの動作を停止する 。

 そして、時間t5では、右ロール股関節12R� �左ロール股関節12L、右ロール足首関節16R、� �ロール足首関節16Lはローリングの動作を停� �する。さらに、右脚を持ち上げるため、す� �わち、右脚のリフティング操作を行うため� �右ピッチ膝関節14Rは、右脚を縮めるように� �転し、右ピッチ足首関節15Rは、右足首を縮� �るように回転する。

 時間t6では、右ピッチ膝関節14Rおよび右� �ッチ足首関節15Rはリフティングの動作を停� �する。さらに、左ピッチ股関節13Lおよび左� �ッチ足首関節15Lは、元の状態、すなわち、� �間t4における状態に戻るように回転する。そ の結果、ロボットの姿勢が、リファレンスフ レームP6で定義される姿勢に設定される。

 時間t6と時間t7の間では、左ピッチ股関節 13Lおよび左ピッチ足首関節15Lは元の状態に復 帰する。その結果、ロボットの姿勢が、リフ ァレンスフレームP6で定義される姿勢に設定� ��れる。すなわち、ロボットのリニア速度は0 であり、ロボットは左脚のみで立っており、 歩幅は0となる。

 時間t7では、右脚を前方に振り出すため� �左ピッチ股関節13Lおよび左ピッチ足首関節15 Lは回転して、胴体20が前方に移動するようピ ッチングの動作を行う。

 時間t7と時間t8の間では、左ピッチ股関節 13Lおよび左ピッチ足首関節15Lは、ピッチング の動作を停止する。時間t8では、右脚を床面� ��着地させるため、右ピッチ膝関節14Rは、右� ��を伸ばすように回転し、右ピッチ足首関節1 5Rは、右足首を伸ばすように回転する。

 時間t9では、右脚が床面に着地する。加� �て、右ロール股関節12R、左ロール股関節12L� �右ロール足首関節16R、左ロール足首関節16L� �、左脚を持ち上げるため、両脚をロボット� �右側に傾けるローリングの動作を行う。さ� �に、左脚を前方に振り出すため、右ピッチ� �関節13Rおよび右ピッチ足首関節15Rは回転し� �、胴体20が前方に移動するようピッチングの 動作を行う。さらに、左ピッチ股関節13Lおよ び左ピッチ足首関節15Lは、元の状態、すなわ ち、時間t7における状態に戻るように回転す� ��。

 時間t10では、右ロール股関節12R、左ロー� ��股関節12L、右ロール足首関節16R、左ロール� ��首関節16Lはローリングの動作を停止する。� ��らに、左脚を持ち上げるため、すなわち、� ��脚のリフティング操作を行うため、左ピッ� ��膝関節14Lは、左脚を縮めるように回転し、� ��ピッチ足首関節15Lは、左足首を縮めるよう� ��回転する。

 時間t11では、左ピッチ膝関節14Lおよび左� ��ッチ足首関節15Lはリフティングの動作を停� ��する。さらに、右ピッチ股関節13Rおよび右� ��ッチ足首関節15Rは、元の状態、すなわち、� ��間t9における状態に戻るように回転する。� �の結果、ロボットの姿勢が、リファレンス� �レームP11で定義される姿勢に設定される。

 時間t11以後、右ピッチ股関節13Rおよび右� ��ッチ足首関節15Rは元の状態に復帰する。そ� ��結果、ロボットの姿勢が、リファレンスフ� ��ームP11で定義される姿勢に設定される。す� ��わち、ロボットのリニア速度は0であり、ロ ボットは右脚のみで立っており、歩幅は0と� �る。このような動きを繰り返すことにより� �ロボットの歩行運動が実現される。

 図5は、本実施例に係るロボット制御シス テムの機能ブロック図である。このロボット 制御システムは、外部端末装置100とロボット 110とを含む。

 外部端末装置100は、ロボットの動作を管� ��するオペレータにより操作されるパーソナ� ��コンピュータなどである。この外部端末装� ��100は、ロボット110との間で通信を行う。こ� ��通信は、さまざまな種類の情報の授受を含� ��ものである。

 この外部端末装置100は、あらかじめ設定� ��たロボット110のフレーム情報および/または ロボット110への指令情報などをロボット110に 送信したり、ロボット110からロボット110の状 態(姿勢や速度など)に係る情報などを受信す� ��。ロボット110から得られた情報は、表示装� ��(図示せず)に表示される。

 ロボット110は、たとえば2本脚のヒューマノ イドロボットである。このロボット110は、ジ ャイロセンサ111、ジャイロセンサ制御部112、 関節113 ₁ ~113 _n 、関節制御部114 ₁ ~114 _n (nは自然数)、力センサ115 ₁ ~115 _m (mは自然数)、力センサ制御部116 ₁ ~116 _m 、通信インターフェース121、メモリ122、中央 制御部123を有する。

 ジャイロセンサ111は、図3に示したジャイ ロセンサ60と同様の機能を有する。このジャ� ��ロセンサ111は、ロボット110の胴体20に備え� �れ、横向き(ローリング)方向および前後(ピ� �チング)方向の胴体20の回転角度を測定する� �ジャイロセンサ制御部112は、ジャイロセン� �111の機能を制御するとともに、ジャイロセ� �サ111により測定された回転角度の情報を中� �制御部123に送信する。

 関節113 ₁ ~113 _n は、ロボット110をさまざまに動かすものであ る。モータ(図示せず)がこれらの関節を駆動� ��せる。関節には、図3で説明したピッチ腰関 節10、右ヨー股関節11R、左ヨー股関節11L、右� ��ール股関節12R、左ロール股関節12L、右ピッ� ��股関節13R、左ピッチ股関節13L、右ピッチ膝� ��節14R、左ピッチ膝関節14L、右ピッチ足首関� ��15R、左ピッチ足首関節15L、右ロール足首関� ��16R、左ロール足首関節16Lが含まれる。

 関節制御部114 ₁ ~114 _n は、各関節113 ₁ ~113 _n の動作を制御する。特に、関節制御部114 ₁ ~114 _n は、関節113 ₁ ~113 _n が所定の時間に、所定の角速度で所定の角度 だけ回転するよう制御する。この角度、角速 度、時間は中央制御部123により指定される。

 力センサ115 ₁ ~115 _m は、ロボット110の右脚および左脚の足裏に設 けられる。この力センサ115 ₁ ~115 _m は、床面からの反力を測定する。また、この 力センサ115 ₁ ~115 _m は、図3で説明した力センサ50a~50dと同様の機� ��を有する。力センサ制御部116 ₁ ~116 _m は、力センサ115 ₁ ~115 _m の機能を制御するとともに、力センサ115 ₁ ~115 _m により測定された反力の情報を中央制御部123 に送信する。

 通信インターフェース121は、外部端末装� ��100との間で通信を行う。この通信インター� ��ェース121は、外部端末装置100との間で無線� ��信および/または有線通信を行う。

 メモリ122は、さまざまな情報を記憶する� ��たとえば、メモリ122は、外部端末装置100か� ��受信した情報および/または外部端末装置100 に送信される情報を記憶するとともに、中央 制御部123によりなされた種々の演算の結果に 係る情報を記憶する。

 中央制御部123は、ロボット110を全体制御す� ��。この中央制御部123は、たとえば、外部端� ��装置100から受信したフレーム情報を基にし� ��、ロボット110が動作する際の各関節113 ₁ ~113 _n の回転開始時間、角速度、回転角などを算出 し、その結果を関節制御部114 ₁ ~114 _n に送信する。

 また、中央制御部123は、外部端末装置100� ��ら通信インターフェース121を介してロボッ� ��110の動作制御要求を受け付ける。動作制御� ��求とは、歩幅の変更要求や歩行方向の変更� ��求、あるいは歩行以外の動作の実行要求を� ��むものである。

 中央制御部123は、リファレンスフレームP1,P 6,P11の姿勢が実現された後にのみ、上記要求� ��実行する。要求を実行する際には、中央制� ��部123は、要求された動作に対応する関節113 ₁ ~113 _n の回転開始時間、角速度、回転角などの情報 を関節制御部114 ₁ ~114 _n に送信する。リファレンスフレームP1,P6,P11に おいては、ロボット110は、片脚で安定して立 っているので、ロボット110がリファレンスフ レームP1,P6,P11に対応する姿勢で立っている場 合に上記要求を実行することは都合がよいこ とである。

 なお、ここでは、中央制御部123がさまざま� ��パラメータを算出することとしているが、� ��部端末装置100がそれらを算出し、ロボット� ��制御する構成を採用することとしてもよい� ��このような構成を採用する場合には、外部� ��末装置100は、回転開始時間、角速度、回転� ��などの算出に必要な情報をロボット110から� ��信し、受信した情報に基づいて各パラメー� ��を算出する。関節制御部114 ₁ ~114 _n は、外部端末装置100から算出結果の情報を受 信し、受信した情報に基づいてロボット110の 動作制御を行う。

 以下に、中央制御部123が行うロボット制� ��処理について詳細に説明する。図6は、中央 制御部123の構成を示す機能ブロック図である 。同図に示すように、この中央制御部123は、 動作生成部123aと、コンプライアンス制御部12 3bと、フィードバック制御部123cと、反射制御 部123dと、補正部123eとを有する。

 動作生成部123aは、外部端末装置100から通信 インターフェース121を介して受信したフレー ム情報を基にして、ロボット110が動作する際 の各関節113 ₁ ~113 _n の回転開始時間、角速度、回転角などを算出 し、補正部123eに出力する処理部である。ま� �、この動作生成部123aは、ロボット110がロー� ��ングフェーズ、リフティングフェーズ、着� ��(ランディング)フェーズうちのどのフェー� �にあるかのフェーズ情報をコンプライアン� �制御部123bおよびフィードバック制御部123cに 渡す。

 コンプライアンス制御部123bは、力センサ115 ₁ ~115 _m によって測定された力センサデータおよび動 作生成部123aからのフェーズ情報に基づいて� �地動作などのコンプライアンス制御を行う� �理部であり、コンプライアンス制御量を算� �して補正部123eに出力する。

 フィードバック制御部123cは、ジャイロセン サ111によって測定されたジャイロセンサデー タに基づくジャイロフィードバック制御およ び力センサ115 ₁ ~115 _m によって測定された力センサデータに基づく ZMPフィードバック制御を行う処理部であり、 フィードバック制御量を算出して補正部123e� �出力する。

 反射制御部123dは、歩行中のロボット110の上 半身に加えられた外力を検出し、反射制御を 行う処理部であり、力センサ115 ₁ ~115 _m によって測定された力センサデータ、ジャイ ロセンサ111によって測定されたジャイロセン サデータを用いてロボット110が外力に対して 安定するように制御する。

 補正部123eは、動作生成部123aが各関節113 ₁ ~113 _n に対して算出した回転開始時間、角速度、回 転角などをコンプライアンス制御部123b、フ� �ードバック制御部123cおよび反射制御部123dの 出力で補正し、各関節113 ₁ ~113 _n のモータに対するコマンドを出力する処理部 である。

 次に、反射制御部123dによる反射制御の詳 細について説明する。ここで、ロボット110へ の外力とは、ロボット110が外部から押される などによって受ける大きな力のことである。

 ロボット110への外力はジャイロインデック� ��によって検出される。ここで、ジャイロイ� ��デックスとは、ジャイロセンサ111によって� ��出された値を(Gyro _x ,Gyro _y )とし、足裏40の幅/長さをνとすると
である。

 反射制御部123dは、ジャイロインデックス の値が所定の閾値を越えると、ロボット110の 歩行動作を停止し、ZMPの位置、ZMPの位置変化 量およびロボット110が片脚立ちか両脚立ちか に基づいて反射制御を行う。ここで、所定の 閾値は、ジャイロフィードバック安定度マー ジンから決定される。すなわち、所定の閾値 は、ジャイロフィードバックによってロボッ ト110を安定させることができなくなるときの ジャイロインデックスの値である。

 図7は、ロボット110が歩行中に右脚で片脚 立ちをしている場合の通常のZMPの軌跡を太い 矢印で示している。ロボット110が歩行中に上 半身に外力を受けると、外力を受けた方向に よって、ZMPは通常の軌跡からはずれる。反射 制御部123dは、ZMPが安定領域内であるか否か� �ZMPを安定領域内に維持可能か否か、および� �ロボット110が片脚立ちか両脚立ちかに基づ� �て反射制御を行う。ここで、安定領域とは� �足裏40が形成する四角形である。

 反射制御部123dは、ZMPの位置および変化量を 判定するために、力センサデータを用いてZMP を計算する。図8は、反射制御部123dによるZMP� ��計算法を示す図である。同図に示すように� ��反射制御部123dは、4つの力センサデータF ₁ ~F ₄ および力センサが取り付けられた座標を用い てZMP(x _m ,y _m )を計算する。また、反射制御部123dは、ZMP(x _m ,y _m )からZMPの変化量を計算する。また、反射制� �部123dは、左右の足裏40で検出される力の大� �さによって、ロボット110が片脚立ちか両足� �ちかを判定する。

 次に、反射制御部123dによる反射制御の処 理手順について説明する。図9は、反射制御� �123dによる反射制御の処理手順を示すフロー� ��ャートである。なお、この反射制御処理は� ��定の時間間隔で起動される。

 図9に示すように、この反射制御処理では 、反射制御部123dは、ジャイロインデックス� �所定の閾値を越えたか否かを判定し(ステッ� ��S1)、所定の閾値を超えていない場合には、� ��射制御は不要であるため、処理を終了する� ��

 これに対して、ジャイロインデックスが� ��定の閾値を越えた場合には、ZMPが所定の安� ��領域内にあるか否かを判定する(ステップS2) 。その結果、ZMPが所定の安定領域内にない場 合には、ロボット110の転倒を防ぐための反射 制御として第1反射制御を行う(ステップS3)。� ��お、第1反射制御の詳細については後述する 。

 一方、ZMPが所定の安定領域内にある場合� ��は、ロボット110が片脚立ちの状態にあるか� ��かを判定し(ステップS4)、片脚立ちの状態に ある場合には、ロボットを安定化させるため の反射制御として第2反射制御を行う(ステッ� ��S5)。なお、第2反射制御の詳細については後 述する。

 一方、ロボット110が両脚立ちの状態にあ� ��場合には、ZMPを所定の安定領域内に維持可� ��であるか否かを判定する(ステップS6)。ここ で、ZMPを所定の安定領域内に維持可能である か否かは、ZMPの変化量が所定の閾値以内であ るか否かによって判定する。

 その結果、ZMPを所定の安定領域内に維持� ��能である場合には、ロボットを安定化させ� ��ための反射制御として第3反射制御を行い(� �テップS7)、ZMPを所定の安定領域内に維持可� �でない場合には、ロボットを安定化させる� �めの反射制御として第4反射制御を行う(ステ ップS8)。なお、第3反射制御および第4反射制� ��の詳細については後述する。

 このように、ジャイロインデックス、ZMP� ��位置、ZMPの位置変化量およびロボット110が� ��脚立ちか両脚立ちかに基づいて反射制御を� ��うことによって、上半身に加えられた外力� ��対してロボット110を転倒させることなく、� ��定させることができる。

 次に、第1反射制御の処理手順について説 明する。図10は、第1反射制御の処理手順を示 すフローチャートである。同図に示すように 、第1反射制御では、反射制御部123dは、ロボ� ��ト110の歩行動作を停止し(ステップS31)、ロ� �リング振幅およびZMPフィードッバックゲイ� �を増加する(ステップS32)。なお、ZMPフィード バック制御は足首関節と腰関節または股関節 とを制御する。

 そして、反射制御部123dは、上半身の振動 を抑えるためにジャイロフィードバックのゲ インを減少し(ステップS33)、上げている脚を� ��半身が振られている方向へ動かす(ステップ S34)。ここで、上半身が振られている方向は� �ZMPの軌跡から算出する。そして、最終姿勢� �おいて、ジャイロフィードバックのゲイン� �増加させる(ステップS35)。

 このように、ZMPが所定の安定領域内にな� ��場合に、ローリング振幅およびZMPフィード� ��バックゲインを増加し、上げている脚を上� ��身が振られている方向へ動かすことによっ� ��、ロボット110の転倒を防ぐことができる。

 次に、第2反射制御の処理手順について説 明する。図11は、第2反射制御の処理手順を示 すフローチャートである。同図に示すように 、第2反射制御では、反射制御部123dは、ロボ� ��ト110の歩行動作を停止し(ステップS51)、上� �ている脚を外力の方向へ動かして着地させ� �(ステップS52)。

 ここで、上げている脚を動かす距離は、Z MPの現在地と所定の安定領域の中心との距離� ��比例する。そして、外力が減少するとロボ� ��ト110の姿勢を元の姿勢に復帰する(ステップ S53)。

 このように、片脚立ちの場合に、上げて� ��る脚を外力の方向へZMPの現在地と所定の安� ��領域の中心との距離に比例した距離だけ動� ��して着地させることによって、ロボット110� ��安定させることができる。

 次に、第3反射制御の処理手順について説 明する。図12は、第3反射制御の処理手順を示 すフローチャートである。同図に示すように 、第3反射制御では、反射制御部123dは、コン� ��ライアンス制御および上半身を安定化する� ��めのジャイロフィードバック制御を行った� ��まロボット110の歩行動作を停止する(ステッ プS71)。

 そして、腰関節または股関節と足首関節� ��動作させて上半身を前に曲げる(ステップS72 )。前屈の程度は、上半身に加えられた外力� �大きさに依存する。そして、上半身が振動� �ないように制御するジャイロフィードバッ� �の目標値を前屈の角度に基づいて変更する(� ��テップS73)。

 このように、両脚立ちの場合に、上半身� ��前屈させることによって、ロボット110を安� ��させることができる。

 次に、第4反射制御の処理手順について説 明する。図13は、第4反射制御の処理手順を示 すフローチャートである。同図に示すように 、第4反射制御では、反射制御部123dは、コン� ��ライアンス制御および上半身を安定化する� ��めのジャイロフィードバック制御を行った� ��まロボット110の歩行動作を停止する(ステッ プS81)。

 そして、腰関節または股関節と足首関節� ��動作させて上半身を前に曲げるとともに、� ��を折り曲げて重心を下げる(ステップS82)。� �屈および脚の折り曲げの程度は、上半身に� �えられた外力の大きさに依存する。そして� �上半身が振動しないように制御するジャイ� �フィードバックの目標値を前屈の角度に基� �いて変更する(ステップS83)。

 このように、両脚立ちの場合でZMPを所定� ��安定領域内に維持することができない場合� ��は、上半身を前屈させるとともに脚を折り� ��げて重心を下げることによって、ロボット1 10を安定させることができる。

 上述してきたように、本実施例では、ロ� ��ット110の上半身に外力が加えられた場合に� ��反射制御部123dが、ジャイロインデックスを 用いて反射制御が必要であるか否かを判定し 、反射制御が必要と判定した場合には、ZMPの 位置、ZMPの位置変化量およびロボット110が片 脚立ちか両脚立ちかに基づいて適切な反射制 御を行うこととしたので、ロボット110を転倒 させることなく安定させることができる。

 なお、本実施例では、ロボット制御装置� ��ついて説明したが、ロボット制御装置が有� ��る構成をソフトウェアによって実現するこ� ��で、同様の機能を有するロボット制御プロ� ��ラムを得ることができる。そこで、このロ� ��ット制御プログラムを実行するコンピュー� ��について説明する。

 図14は、本実施例に係るロボット制御プ� �グラムを実行するコンピュータの構成を示� �機能ブロック図である。同図に示すように� �このコンピュータ200は、RAM210と、CPU220と、� �ラッシュメモリ230と、USBインターフェース24 0と、COMインターフェース250とを有する。

 RAM210は、プログラムやプログラムの実行� ��中結果などを記憶するメモリであり、図5に 示したメモリ122に対応する。CPU220は、RAM210か らプログラムを読み出して実行する中央処理 装置である。フラッシュメモリ230は、プログ ラムやデータを格納する不揮発性メモリであ り、USBインターフェース240は、コンピュータ 200を関節やセンサに接続するためのインター フェースである。COMインターフェース250は、 外部端末装置100と通信するためのインターフ ェースであり、図5に示した通信インターフ� �ース121に対応するものである。そして、こ� �コンピュータ200において実行されるロボッ� �制御プログラム231は、フラッシュメモリ230� �ら読み出されてCPU220によって実行される。