本發(fā)明涉及用于控制雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作的步行控制方法、記錄步行控制流程的記錄媒體以及雙足步行機(jī)器人。

背景技術(shù)：

以往，研發(fā)模仿人類等雙足步行動(dòng)物的身體機(jī)制及動(dòng)作的雙足步行機(jī)器人的工作得以推進(jìn)。

例如，日本專利第3167406號(hào)(以下稱為專利文獻(xiàn)1)公開一種腿式移動(dòng)機(jī)器人的步行控制裝置，所述腿式移動(dòng)機(jī)器人包括基體和通過第1關(guān)節(jié)連接于該基體并分別至少具備第2關(guān)節(jié)的多根腿部連桿，該腿式移動(dòng)機(jī)器人利用多根腿部連桿交替支撐自重并步行。

以往的該步行控制裝置通過配置于各關(guān)節(jié)的伺服馬達(dá)對(duì)各關(guān)節(jié)角度進(jìn)行跟蹤控制以達(dá)成目標(biāo)值，其以相對(duì)于重力方向的絕對(duì)角度來檢測(cè)基體的傾斜角度及/或傾斜角速度，并將檢測(cè)值乘以規(guī)定的增益所獲得的校正量加到游腿側(cè)的腿部連桿的第1關(guān)節(jié)及/或第2關(guān)節(jié)的控制值中。

專利文獻(xiàn)1的步行控制裝置控制游腿使其以與傾斜的大小成比例的步幅朝向傾斜方向邁步。即，專利文獻(xiàn)1的步行控制裝置不是使軀體部分始終保持垂直，而是通過使游腿在要著地之前邁出與傾斜角度相對(duì)應(yīng)的步幅，從而確保游腿著地之后的穩(wěn)定性。

對(duì)于以往的步行控制裝置而言，例如，雙足步行機(jī)器人在用單腳接觸地面的狀態(tài)下受到外力，并在傾斜的狀態(tài)下恢復(fù)直立狀態(tài)時(shí)，有可能傾斜沒有完全恢復(fù)還留有傾斜或者傾斜會(huì)進(jìn)一步增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題而做，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的步行動(dòng)作的步行控制方法、記錄步行控制流程的記錄媒體以及雙足步行機(jī)器人。

本發(fā)明的一方面所涉及的步行控制方法是步行控制裝置的步行控制方法，用于控制雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作，該雙足步行機(jī)器人具備上身部、連接于所述上身部的第1腿部、連接于所述上身部的第2腿部、驅(qū)動(dòng)所述第1腿部的第1驅(qū)動(dòng)部及驅(qū)動(dòng)所述第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)部，其中包括以下步驟：調(diào)整所述雙足步行機(jī)器人的重心位置以便所述雙足步行機(jī)器人能以規(guī)定的基準(zhǔn)角度直立；在所述雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，取得表示所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息；在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方為了所述步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，根據(jù)所述傾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部動(dòng)作，以便讓所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明，在第1腿部及第2腿部的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，將上身部相對(duì)于可直立的規(guī)定的基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的步行動(dòng)作。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式的雙足步行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是用于說明本實(shí)施方式的雙足步行機(jī)器人在俯仰軸方向的步行控制的模式圖。

圖3是表示本實(shí)施方式中對(duì)俯仰軸方向的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖4是用于說明本實(shí)施方式中通過步行控制裝置實(shí)現(xiàn)的俯仰軸方向的步行動(dòng)作的流程圖。

圖5是用于說明本實(shí)施方式的雙足步行機(jī)器人在翻滾軸方向的步行控制的模式圖。

圖6是表示本實(shí)施方式中對(duì)翻滾軸方向的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖7是用于說明本實(shí)施方式中通過步行控制裝置實(shí)現(xiàn)的翻滾軸方向的步行動(dòng)作的流程圖。

圖8是用于說明上身部因外力傾斜時(shí)的以往的步行控制的模式圖。

圖9是用于說明上身部因外力傾斜時(shí)的本實(shí)施方式的步行控制的模式圖。

圖10是利用倒立擺對(duì)專利文獻(xiàn)1的步行控制進(jìn)行說明的模式圖。

圖11是利用倒立擺對(duì)本實(shí)施方式的步行控制進(jìn)行說明的模式圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的基礎(chǔ)知識(shí)

作為雙足步行機(jī)器人的平衡控制方法，廣為人知的是以力學(xué)觀點(diǎn)為基礎(chǔ)的被稱為零力矩點(diǎn)(以下略稱zmp)的平衡控制方法。

當(dāng)雙足步行機(jī)器人步行時(shí)，來自地球的重力和因步行發(fā)生的慣性力作用于雙足步行機(jī)器人。重力和慣性力的合力的軸與地面的交點(diǎn)因?yàn)槠浜狭Φ牧貫?，故被稱為zmp。此外，作為來自地面的反作用力，地面反力作用于雙足步行機(jī)器人中著地的腳上。該地面反力作用的點(diǎn)被稱為地面反力作用點(diǎn)。當(dāng)雙足步行機(jī)器人保持理想的平衡狀態(tài)步行時(shí)，目標(biāo)zmp和地面反力作用點(diǎn)相一致。即，通過使目標(biāo)zmp和地面反力作用點(diǎn)相一致，能夠使雙足步行機(jī)器人在不失去平衡的狀態(tài)下穩(wěn)定地步行。

然而，在采用zmp的步行控制方法中，利用設(shè)置于腳掌的傳感器來檢測(cè)地面反力作用點(diǎn)從而保持平衡，但是在地面不平整、地面存在異物或凹凸的情況下容易變得不穩(wěn)定。此外，需要始終考慮到目標(biāo)zmp來生成步態(tài)，然而，在生成步態(tài)時(shí)，不能唯一地計(jì)算出與目標(biāo)zmp相一致的軌道，一般通過收斂計(jì)算獲得近似的軌道，這會(huì)造成用于生成步態(tài)的計(jì)算量增大。而且，由于地面反力作用點(diǎn)是重要因素，并且步態(tài)計(jì)算較為困難，因此難以跟隨快速運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步，也難以應(yīng)對(duì)因上身的任意運(yùn)動(dòng)帶來的重心位置的變化，遇到快速運(yùn)動(dòng)時(shí)容易失去平衡。

此外，如上所述，專利文獻(xiàn)1的步行控制裝置控制游腿使其以與傾斜的大小成比例的步幅朝向傾斜方向邁步。即，專利文獻(xiàn)1的步行控制裝置不是使軀體部分始終保持垂直，而是通過使游腿在要著地之前邁出與傾斜角度相對(duì)應(yīng)的步幅，從而確保游腿著地之后的穩(wěn)定性。

對(duì)于以往的步行控制裝置而言，例如，雙足步行機(jī)器人在用單腳接觸地面的狀態(tài)下受到外力，并在傾斜的狀態(tài)下恢復(fù)直立狀態(tài)時(shí)，有可能傾斜沒有完全恢復(fù)還留有傾斜或者傾斜會(huì)進(jìn)一步增大。

為了解決上述問題，本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的步行控制方法是步行控制裝置的步行控制方法，用于控制雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作，該雙足步行機(jī)器人具備上身部、連接于所述上身部的第1腿部、連接于所述上身部的第2腿部、驅(qū)動(dòng)所述第1腿部的第1驅(qū)動(dòng)部及驅(qū)動(dòng)所述第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)部，其中包括以下步驟：調(diào)整所述雙足步行機(jī)器人的重心位置以便所述雙足步行機(jī)器人能以規(guī)定的基準(zhǔn)角度直立；在所述雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，取得表示所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息；在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方為了所述步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，根據(jù)所述傾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部動(dòng)作，以便讓所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，調(diào)整雙足步行機(jī)器人的重心位置以便雙足步行機(jī)器人能以規(guī)定的基準(zhǔn)角度直立。在雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，取得表示上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息。在第1腿部及第2腿部的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，根據(jù)傾斜角度使第1腿部及第2腿部動(dòng)作，以便讓上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

因此，在第1腿部及第2腿部的任一方為了步行動(dòng)而沒有接觸地面的狀態(tài)下，將上身部相對(duì)于可直立的規(guī)定的基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的步行動(dòng)作。

此外，在上述步行控制方法中，也可以是：當(dāng)使所述第1腿部及所述第2腿部動(dòng)作以便讓所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)，基于所述傾斜角度生成第1校正信號(hào)，該第1校正信號(hào)用于校正將所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)的所述第1腿部及所述第2腿部的各自的動(dòng)作；基于所述第1校正信號(hào)校正用于使所述第1腿部及所述第2腿部進(jìn)行步行動(dòng)作的控制信號(hào)，并將校正后的所述控制信號(hào)分別輸出到所述第1驅(qū)動(dòng)部及所述第2驅(qū)動(dòng)部。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)使第1腿部及第2腿部動(dòng)作以便讓上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)，基于傾斜角度生成第1校正信號(hào)，該第1校正信號(hào)用于校正將上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)的第1腿部及第2腿部的各自的動(dòng)作?；诘?校正信號(hào)校正用于使第1腿部及第2腿部進(jìn)行步行動(dòng)作的控制信號(hào)。校正后的控制信號(hào)分別輸出到第1驅(qū)動(dòng)部及第2驅(qū)動(dòng)部。

因此，通過根據(jù)第1校正信號(hào)校正用于使第1腿部及第2腿部進(jìn)行步行動(dòng)作的控制信號(hào)，能夠?qū)⑸仙聿肯鄬?duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

此外，在上述步行控制方法中，也可以通過將第1校正量加到累計(jì)校正量來生成所述第1校正信號(hào)，其中，所述第1校正量是根據(jù)所述傾斜角度為了將所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)所計(jì)算出的校正量，所述累計(jì)校正量是到計(jì)算出所述第1校正量為止累計(jì)的校正量。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過將第1校正量加到累計(jì)校正量來生成所述第1校正信號(hào)，其中，所述第1校正量是根據(jù)傾斜角度為了將上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)所計(jì)算出的校正量，所述累計(jì)校正量是到計(jì)算出第1校正量為止累計(jì)的校正量。

因此，由于將與上身部的傾斜角度對(duì)應(yīng)的第1校正量累計(jì)到累計(jì)校正量來生成第1校正信號(hào)，能夠保持雙足步行機(jī)器人的穩(wěn)定點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的平衡控制。

此外，在上述步行控制方法中，也可以根據(jù)以規(guī)定時(shí)刻的所述傾斜角度為變量的第1函數(shù)來計(jì)算所述第1校正量。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，利用第1函數(shù)，能夠容易地計(jì)算出對(duì)應(yīng)于上身部的傾斜角度的第1校正量。

此外，在上述步行控制方法中，也可以生成用于使所述第1腿部及所述第2腿部中的支撐腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第1控制信號(hào)；生成用于使所述第1腿部及所述第2腿部中的游腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第2控制信號(hào)；生成將所述第1控制信號(hào)和所述第1校正信號(hào)合成的第3控制信號(hào)，并將該第3控制信號(hào)輸出到所述第1腿部及所述第2腿部之中成為支撐腿的一方；生成將所述第2控制信號(hào)和所述第1校正信號(hào)合成的第4控制信號(hào)，并將該第4控制信號(hào)輸出到所述第1腿部及所述第2腿部之中成為游腿的那一方。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，生成用于使第1腿部及第2腿部中的支撐腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第1控制信號(hào)；生成用于使第1腿部及第2腿部中的游腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第2控制信號(hào)；生成將第1控制信號(hào)和第1校正信號(hào)合成的第3控制信號(hào)，并將該第3控制信號(hào)輸出到第1腿部及第2腿部之中成為支撐腿的一方；生成將第2控制信號(hào)和第1校正信號(hào)合成的第4控制信號(hào)，并將該第4控制信號(hào)輸出到第1腿部及第2腿部之中成為游腿的那一方。

因此，以將上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)的方式，能夠使第1腿部及第2腿部之中成為支撐腿的一方和第1腿部及第2腿部之中成為游腿的那一方進(jìn)行動(dòng)作。

此外，在上述步行控制方法中，也可以根據(jù)所述雙足步行機(jī)器人的前后方向的傾斜角度計(jì)算所述第1校正量及所述累計(jì)校正量；所述第1控制信號(hào)包含第1前后方向控制信號(hào)，該第1前后方向控制信號(hào)是在所述雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使所述第1腿部及所述第2腿部之中的支撐腿向前后方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)；所述第2控制信號(hào)包含第2前后方向控制信號(hào)，該第2前后方向控制信號(hào)是在所述雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使所述第1腿部及所述第2腿部之中的游腿向前后方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)；通過將所述第1校正信號(hào)加在所述第1前后方向控制信號(hào)，生成所述第3控制信號(hào)；通過從所述第2前后方向控制信號(hào)減去所述第1校正信號(hào)，生成所述第4控制信號(hào)。

采用上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)雙足步行機(jī)器人的前后方向的傾斜角度計(jì)算第1校正量及累計(jì)校正量。第1控制信號(hào)包含第1前后方向控制信號(hào)，該第1前后方向控制信號(hào)是在雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使第1腿部及第2腿部之中的支撐腿向前后方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。第2控制信號(hào)包含第2前后方向控制信號(hào)，該第2前后方向控制信號(hào)是在雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使第1腿部及第2腿部之中的游腿向前后方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。通過將第1校正信號(hào)加在第1前后方向控制信號(hào)，生成第3控制信號(hào)。另外，通過從第2前后方向控制信號(hào)減去第1校正信號(hào)，生成第4控制信號(hào)。

因此，由于根據(jù)雙足步行機(jī)器人的前后方向的傾斜角度計(jì)算第1校正量及累計(jì)校正量，能夠使第1腿部及第2腿部向前后方向驅(qū)動(dòng)，將上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

此外，在上述步行控制方法中，也可以判斷基于所述第3控制信號(hào)的所述第1腿部或所述第2腿部的第1驅(qū)動(dòng)量是否超過第1閾值；判斷基于所述第4控制信號(hào)的所述第1腿部或所述第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)量是否超過所述第1閾值；當(dāng)判斷為所述第1驅(qū)動(dòng)量超過所述第1閾值時(shí)，將所述第1驅(qū)動(dòng)量變更為所述第1閾值；當(dāng)判斷為所述第2驅(qū)動(dòng)量超過所述第1閾值時(shí)，將所述第2驅(qū)動(dòng)量變更為所述第1閾值。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，判斷基于第3控制信號(hào)的第1腿部或第2腿部的第1驅(qū)動(dòng)量是否超過第1閾值；判斷基于第4控制信號(hào)的第1腿部或第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)量是否超過第1閾值；在被判斷為第1驅(qū)動(dòng)量超過第1閾值的情況下，將第1驅(qū)動(dòng)量變更為第1閾值。此外，在被判斷為第2驅(qū)動(dòng)量超過第1閾值的情況下，將第2驅(qū)動(dòng)量變更為第1閾值。

因此，可以控制為相對(duì)于支撐腿的第1驅(qū)動(dòng)量和相對(duì)于游腿的第2驅(qū)動(dòng)量都不會(huì)超過可驅(qū)動(dòng)的第1閾值。

此外，在上述步行控制方法中，也可以是：當(dāng)所述雙足步行機(jī)器人被所述第1腿部及所述第2腿部支撐時(shí)，不計(jì)算所述第1校正量。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)雙足步行機(jī)器人被第1腿部及第2腿部支撐時(shí)，不計(jì)算第1校正，因此可以防止第1校正量與累計(jì)校正量相加所引起的步幅的變化。

此外，在上述步行控制方法中，也可以根據(jù)所述雙足步行機(jī)器人的左右方向的傾斜角度計(jì)算所述第1校正量及所述累計(jì)校正量；所述第1控制信號(hào)包含第1左右方向控制信號(hào)，該第1左右方向控制信號(hào)是在所述雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使所述第1腿部及所述第2腿部之中的支撐腿向左右方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)；所述第2控制信號(hào)包含第2左右方向控制信號(hào)，該第2左右方向控制信號(hào)是在所述雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使所述第1腿部及所述第2腿部之中的游腿向左右方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)；通過將所述第1校正信號(hào)加在所述第1左右方向控制信號(hào)，生成所述第3控制信號(hào)；通過將所述第1校正信號(hào)乘以規(guī)定的系數(shù)而得的第2校正信號(hào)與所述第2左右方向控制信號(hào)相加，從而生成所述第4控制信號(hào)。

采用上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)雙足步行機(jī)器人的左右方向的傾斜角度計(jì)算第1校正量及累計(jì)校正量。第1控制信號(hào)包含第1左右方向控制信號(hào)，該第1左右方向控制信號(hào)是在雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使第1腿部及第2腿部之中的支撐腿向左右方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。第2控制信號(hào)包含第2左右方向控制信號(hào)，該第2左右方向控制信號(hào)是在雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，用于使第1腿部及第2腿部之中的游腿向左右方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。通過將第1校正信號(hào)加在第1左右方向控制信號(hào)，生成第3控制信號(hào)。此外，通過將第1校正信號(hào)乘以規(guī)定的系數(shù)而得的第2校正信號(hào)與第2左右方向控制信號(hào)相加，從而生成第4控制信號(hào)。

因此，由于根據(jù)雙足步行機(jī)器人的左右方向的傾斜角度計(jì)算第1校正量及累計(jì)校正量，能夠使第1腿部及第2腿部向左右方向驅(qū)動(dòng)，將上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

此外，在上述步行控制方法中，也可以判斷基于所述第3控制信號(hào)的所述第1腿部或所述第2腿部的第1驅(qū)動(dòng)量是否超過所述第1腿部及所述第2腿部相互干擾的第2閾值；判斷基于所述第4控制信號(hào)的所述第1腿部或所述第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)量是否超過所述第2閾值；當(dāng)判斷為所述第1驅(qū)動(dòng)量超過所述第2閾值時(shí)，將所述第1驅(qū)動(dòng)量變更為比所述第2閾值少的規(guī)定值；當(dāng)判斷為所述第2驅(qū)動(dòng)量超過所述第2閾值時(shí)，將所述第2驅(qū)動(dòng)量變更為比所述第2閾值少的規(guī)定值。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，判斷基于第3控制信號(hào)的第1腿部或第2腿部的第1驅(qū)動(dòng)量是否超過第1腿部及第2腿部相互干擾的第2閾值；判斷基于第4控制信號(hào)的第1腿部或第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)量是否超過第2閾值。當(dāng)判斷為第1驅(qū)動(dòng)量超過第2閾值時(shí)，將第1驅(qū)動(dòng)量變更為比第2閾值少的規(guī)定值。此外，當(dāng)判斷為第2驅(qū)動(dòng)量超過第2閾值時(shí)，將第2驅(qū)動(dòng)量變更為比第2閾值少的規(guī)定值。

因此，可以控制為相對(duì)于支撐腿的第1驅(qū)動(dòng)量和相對(duì)于游腿的第2驅(qū)動(dòng)量都不會(huì)超過可驅(qū)動(dòng)的第2閾值。

此外，在上述步行控制方法中，也可以是：當(dāng)表示所述雙足步行機(jī)器人步行的步行面的凹凸的值為規(guī)定值以下時(shí)，將所述規(guī)定的系數(shù)設(shè)為正值。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過將與第1校正信號(hào)相乘的規(guī)定的系數(shù)設(shè)為正值，能夠在凹凸較少的步行面上穩(wěn)定地步行。

此外，在上述步行控制方法中，也可以是：當(dāng)表示所述雙足步行機(jī)器人步行的步行面的凹凸的值大于規(guī)定值時(shí)，將所述規(guī)定的系數(shù)設(shè)為負(fù)值。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過將與第1校正信號(hào)相乘的規(guī)定的系數(shù)設(shè)為負(fù)值，能夠在有凹凸的步行面上穩(wěn)定地步行。

此外，在上述步行控制方法中，也可以是：當(dāng)檢測(cè)出所述上身部相對(duì)于所述第1腿部及所述第2腿部呈大致平行的直立狀態(tài)時(shí)，將所述累計(jì)校正量清除為零，再次生成所述第1控制信號(hào)及所述第2控制信號(hào)。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)檢測(cè)出上身部相對(duì)于第1腿部及第2腿部呈大致平行的直立狀態(tài)時(shí)，將累計(jì)校正量清除為零。并且，再次生成第1控制信號(hào)及第2控制信號(hào)。

因此，即使振動(dòng)周期因?yàn)橥饬簳r(shí)發(fā)生變化，也能跟隨變化的振動(dòng)周期，可以平穩(wěn)地繼續(xù)進(jìn)行橫向的重心移動(dòng)。

此外，在上述步行控制方法中，也可以存儲(chǔ)通過將所述第1校正信號(hào)與所述第1控制信號(hào)及所述第2控制信合成而發(fā)生的所述第1腿部及所述第2腿部的步幅的變化量；將所存儲(chǔ)的所述變化量與所述第1控制信號(hào)及所述第2控制信號(hào)相加；使所存儲(chǔ)的所述變化量隨著時(shí)間的推移減少最后成為零。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)通過將第1校正信號(hào)與第1控制信號(hào)及第2控制信合成而發(fā)生的第1腿部及第2腿部的步幅的變化量，將所存儲(chǔ)的所述變化量與第1控制信號(hào)及第2控制信號(hào)相加。因此，當(dāng)將所存儲(chǔ)的累計(jì)校正量清除為零時(shí)，可以防止步幅發(fā)生急劇的變化。此外，所存儲(chǔ)的變化量隨著時(shí)間的推移減少，最后成為零。因此，可以恢復(fù)到以第1控制信號(hào)及第2控制信號(hào)為基準(zhǔn)的步幅。

本發(fā)明的另一方面所涉及的記錄步行控制流程的記錄媒體，其中，步行控制流程用于控制雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作，該雙足步行機(jī)器人具備上身部、連接于所述上身部的第1腿部、連接于所述上身部的第2腿部、驅(qū)動(dòng)所述第1腿部的第1驅(qū)動(dòng)部及驅(qū)動(dòng)所述第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)部，該步行控制流程包括：調(diào)整所述雙足步行機(jī)器人的重心位置，以便使所述雙足步行機(jī)器人可以規(guī)定的基準(zhǔn)角度直立；；在所述雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中取得表示所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息；在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方為了所述步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，根據(jù)所述傾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部動(dòng)作，以便讓所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，以可使雙足步行機(jī)器人直立的規(guī)定的基準(zhǔn)角度對(duì)該雙足步行機(jī)器人的重心位置進(jìn)行調(diào)整。在雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作中，取得表示上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息。在第1腿部及第2腿部的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，根據(jù)傾斜角度使第1腿部及第2腿部動(dòng)作，以便讓上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

因此，在第1腿部及第2腿部的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，將上身部相對(duì)于可直立的規(guī)定的基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的步行動(dòng)作。

本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的雙足步行機(jī)器人包括：上身部；連接于所述上身部的第1腿部；連接于所述上身部的第2腿部；驅(qū)動(dòng)所述第1腿部的第1驅(qū)動(dòng)部；驅(qū)動(dòng)所述第2腿部的第2驅(qū)動(dòng)部；取得部，在調(diào)整了雙足步行機(jī)器人的重心位置而雙足步行機(jī)器人以可直立的規(guī)定的基準(zhǔn)角度步行動(dòng)作中，取得表示所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息；以及控制部，在所述第1腿部及所述第2腿部的任一方為了所述步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，根據(jù)所述傾斜角度使所述第1腿部及所述第2腿部動(dòng)作，以便讓所述上身部相對(duì)于所述基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在調(diào)整了雙足步行機(jī)器人的重心位置而雙足步行機(jī)器人以可直立的規(guī)定的基準(zhǔn)角度步行動(dòng)作中，取得表示上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息。在第1腿部及第2腿部的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，根據(jù)傾斜角度使第1腿部及第2腿部動(dòng)作，以便讓上身部相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

因此，在第1腿部及第2腿部的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，將上身部相對(duì)于可直立的規(guī)定的基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的步行動(dòng)作。

下面，參照附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。以下的實(shí)施方式是將本發(fā)明具體化的一種例子，并不用于限定本發(fā)明的技術(shù)范圍。

在上述的采用zmp的步行控制方法中，通過腳掌傳感器對(duì)地面反力作用點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)對(duì)保持平衡極為重要。然而，在人的雙足步行中，與地面反力作用點(diǎn)相比，姿勢(shì)反射、特別是前庭脊髓反射中的緊張性迷路反射或強(qiáng)直性頸部反射等不經(jīng)意的反射對(duì)步行時(shí)的保持平衡發(fā)揮重要的作用。在不經(jīng)意的姿勢(shì)反射中，當(dāng)身體傾斜時(shí)，通過使傾斜側(cè)的腿伸長(zhǎng)，并使相反側(cè)的腿彎曲，從而恢復(fù)姿勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)如生物一般的靈活的平衡控制，這種機(jī)制極為重要。通常，失去平衡跌倒的狀態(tài)也可以說是上身部大幅度傾斜的狀態(tài)。因此，如果可以將上身部始終保持垂直狀態(tài)，就不會(huì)跌倒。

于是，在本實(shí)施方式中，在步行時(shí)上身部發(fā)生傾斜的情況下進(jìn)行如下控制，即，通過將對(duì)應(yīng)于傾斜角度的校正量實(shí)時(shí)地疊加在髖關(guān)節(jié)致動(dòng)器，可以將上身部的傾斜校正為垂直，從而上身部始終保持垂直狀態(tài)。

圖1是表示本實(shí)施方式的雙足步行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的雙足步行機(jī)器人1包括上身部2、第1腿部3、第2腿部6、步行控制裝置10、傾斜角度檢測(cè)部11、第1俯仰(pitch)軸致動(dòng)器12、第2俯仰軸致動(dòng)器13、第1翻滾(roll)軸致動(dòng)器14及第2翻滾軸致動(dòng)器15。

上身部2模仿人的上身(軀體)。第1腿部3模仿人的一方的腿，其連接于上身部2。第2腿部6模仿人的另一方的腿，其連接于上身部2。

第1俯仰軸致動(dòng)器12、第2俯仰軸致動(dòng)器13、第1翻滾軸致動(dòng)器14及第2翻滾軸致動(dòng)器15設(shè)置于將上身部2與第1腿部3及第2腿部6相連接的髖關(guān)節(jié)。另外，雙足步行機(jī)器人1不僅具有髖關(guān)節(jié)，還具有膝關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)等，但是這些關(guān)節(jié)與本實(shí)施方式的步行動(dòng)作無關(guān)，因此省略其說明。

第1俯仰軸致動(dòng)器12繞俯仰軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第1腿部3。第2俯仰軸致動(dòng)器13繞俯仰軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第2腿部6。

第1翻滾軸致動(dòng)器14繞翻滾軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第1腿部3。第2翻滾軸致動(dòng)器15繞翻滾軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第2腿部6。

例如，傾斜角度檢測(cè)部11是三軸陀螺儀，檢測(cè)上身部2在俯仰軸方向的傾斜角度及上身部2在翻滾軸方向的傾斜角度。

步行控制裝置10控制雙足步行機(jī)器人1的步行動(dòng)作。雙足步行機(jī)器人1的重心位置被調(diào)整成可使雙足步行機(jī)器人1以規(guī)定的基準(zhǔn)角度直立。步行控制裝置10，根據(jù)由傾斜角度檢測(cè)部11檢測(cè)出的上身部2在俯仰軸方向的傾斜角度來使第1腿部3及第2腿部6動(dòng)作，以使上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

首先，說明對(duì)本實(shí)施方式的俯仰軸方向(前后方向)的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制裝置。

圖2是用于說明本實(shí)施方式的雙足步行機(jī)器人在俯仰軸方向的步行控制的模式圖。在圖2中，從側(cè)面觀察雙足步行機(jī)器人1。在圖2中，上身部2和第1腿部3通過髖關(guān)節(jié)7相連接，上身部2和第2腿部6通過髖關(guān)節(jié)8相連接，在髖關(guān)節(jié)7及髖關(guān)節(jié)8分別設(shè)有繞俯仰軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器。例如，第1腿部3是步行時(shí)接觸地面的支撐腿，第2腿部6是步行時(shí)沒有接觸地面的游腿。

在此，通過致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的髖關(guān)節(jié)7、8的角度變更與上身部2相對(duì)于重力方向的傾斜角度的變化相配合。

通常，致動(dòng)器以10ms左右的時(shí)間間隔進(jìn)行控制。在某時(shí)刻t，當(dāng)上身部2相對(duì)于垂直線5的俯仰軸方向的傾斜角度為δθx，基本步行動(dòng)作的支撐腿側(cè)的俯仰軸髖關(guān)節(jié)角度為θ0t-1時(shí)，通過將時(shí)刻t的基本步行動(dòng)作的控制量θ0t加在值ixt上，從而計(jì)算被更新的支撐腿側(cè)的俯仰軸髖關(guān)節(jié)角度a0t(a0t＝θ0t+ixt)，其中，所述值ixt是將傾斜校正量αδθx(α為系數(shù))加在直到上次為止的累計(jì)值ixt-1上的值(＝ixt-1+αδθx)。

此外，也可以通過與支撐腿側(cè)的俯仰軸髖關(guān)節(jié)角度a0t同樣的處理來計(jì)算游腿側(cè)的俯仰軸髖關(guān)節(jié)角度a1t，但是值ixt的符號(hào)成為相反。因此，通過從時(shí)刻t的基本步行動(dòng)作的控制量θ1t減去值ixt來計(jì)算被更新的游腿側(cè)的俯仰軸髖關(guān)節(jié)角度a1t(a1t＝θ1t-ixt)，其中，所述值ixt是將傾斜校正量αδθx(α為系數(shù))加在直到上次為止的累計(jì)值ixt-1上的值(＝ixt-1+αδθx)。

用于使傾斜角度δθx最小化的校正方法相當(dāng)于pid(proportional-integral-differential，比例-積分-微分)控制的積分項(xiàng)，ixt＝ixt-1+αδθx對(duì)應(yīng)于積分項(xiàng)。專利文獻(xiàn)1的技術(shù)采用pid控制的比例項(xiàng)。

接著，說明對(duì)本實(shí)施方式的俯仰軸方向的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制裝置。

圖3是表示本實(shí)施方式中對(duì)俯仰軸方向的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

步行控制裝置10具備俯仰軸傾斜角度取得部100及俯仰軸控制部101。

俯仰軸傾斜角度取得部100，在雙足步行機(jī)器人1的步行動(dòng)作中取得表示上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息。俯仰軸傾斜角度取得部100取得由傾斜角度檢測(cè)部11檢測(cè)出的上身部2在俯仰軸方向的傾斜角度δθx。

在第1腿部3及第2腿部6的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，俯仰軸控制部101根據(jù)傾斜角度使第1腿部3及第2腿部6動(dòng)作，以便讓上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。特別是，在第1腿部3及第2腿部6的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，俯仰軸控制部101根據(jù)俯仰軸方向的傾斜角度使第1腿部3及第2腿部6動(dòng)作，以便讓上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

俯仰軸控制部101具備俯仰軸校正量累計(jì)部103、存儲(chǔ)部104、第1俯仰軸控制信號(hào)生成部105、第1合成部106、第2俯仰軸控制信號(hào)生成部107及第2合成部108。

俯仰軸校正量累計(jì)部103，當(dāng)使第1腿部3及第2腿部6動(dòng)作以便讓上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)，基于俯仰軸方向的傾斜角度δθx生成第1俯仰軸校正信號(hào)，該第1俯仰軸校正信號(hào)用于校正將上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)的第1腿部3及第2腿部6的各自的動(dòng)作。俯仰軸校正量累計(jì)部103通過將第1校正量加到累計(jì)校正量ix來生成第1俯仰軸校正信號(hào)，其中，第1校正量是根據(jù)俯仰軸方向的傾斜角度δθx為了將上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)所計(jì)算出的校正量，所述累計(jì)校正量ix是到計(jì)算出第1校正量為止累計(jì)的校正量。其中，根據(jù)雙足步行機(jī)器人1的前后方向(俯仰軸方向)的傾斜角度來計(jì)算第1校正量及累計(jì)校正量。

俯仰軸校正量累計(jì)部103，根據(jù)以規(guī)定時(shí)刻的傾斜角度δθx為變量的第1函數(shù)f1(δθx)計(jì)算第1校正量。此外，第1函數(shù)f1(δθx)也可以是將傾斜角度δθx乘以規(guī)定的系數(shù)α的函數(shù)(αδθx)，還可以是將傾斜角度δθx的正弦函數(shù)乘以規(guī)定的系數(shù)α而得的函數(shù)(α·sin(δθx))。

如上所述，第1俯仰軸校正信號(hào)可被表示為累計(jì)校正量ix(＝ix+f1(δθx))。

存儲(chǔ)部104用于存儲(chǔ)由俯仰軸校正量累計(jì)部103計(jì)算的累計(jì)校正量ix。

第1俯仰軸控制信號(hào)生成部105生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的支撐腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第1俯仰軸控制信號(hào)。第1俯仰軸控制信號(hào)生成部105生成以角度θ0作為控制量的第1俯仰軸控制信號(hào)，所述角度θ0是以髖關(guān)節(jié)為中心使支撐腿向俯仰軸方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度。

第1合成部106生成將第1俯仰軸控制信號(hào)(θ0)和第1俯仰軸校正信號(hào)(ix)合成的第3俯仰軸控制信號(hào)(a0)，并將第3俯仰軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的一方的支撐腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器109。第1合成部106通過將第1俯仰軸校正信號(hào)加在第1俯仰軸控制信號(hào)來生成第3俯仰軸控制信號(hào)。

支撐腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器109是第1俯仰軸致動(dòng)器12及第2俯仰軸致動(dòng)器13中的任一個(gè)，根據(jù)第3俯仰軸控制信號(hào)使第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的腿部向俯仰軸方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

第2俯仰軸控制信號(hào)生成部107生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的游腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第2俯仰軸控制信號(hào)。第2俯仰軸控制信號(hào)生成部107生成以角度θ1作為控制量的第2俯仰軸控制信號(hào)，所述角度θ1是以髖關(guān)節(jié)為中心使游腿向俯仰軸方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度。

第2合成部108生成將第2俯仰軸控制信號(hào)(θ1)和第1俯仰軸校正信號(hào)(ix)合成的第4俯仰軸控制信號(hào)(a1)，并將第4俯仰軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的那一方的游腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器110。第2合成部108通過從第2俯仰軸控制信號(hào)減去第1俯仰軸校正信號(hào)來生成第4俯仰軸控制信號(hào)。

這樣，第1合成部106及第2合成部108根據(jù)第1校正信號(hào)校正用于使第1腿部3及第2腿部6進(jìn)行步行動(dòng)作的第1俯仰軸控制信號(hào)及第2俯仰軸控制信號(hào)，將校正后的第3俯仰軸控制信號(hào)及第4俯仰軸控制信號(hào)分別輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3的第1俯仰軸致動(dòng)器12及用于驅(qū)動(dòng)第2腿部6的第2俯仰軸致動(dòng)器13。

游腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器110是第1俯仰軸致動(dòng)器12及第2俯仰軸致動(dòng)器13中的任一個(gè)，根據(jù)第4俯仰軸控制信號(hào)使第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的腿部向俯仰軸方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

這樣，將與第1俯仰軸控制信號(hào)θ0相加的第1俯仰軸校正信號(hào)ix的符號(hào)設(shè)為正，將與第2俯仰軸控制信號(hào)θ1相加的第1俯仰軸校正信號(hào)ix的符號(hào)設(shè)為負(fù)，通過使相加的第1俯仰軸校正信號(hào)ix的符號(hào)彼此相反，即使步幅發(fā)生變化，也能始終將雙足步行機(jī)器人1的重心位置維持在步幅的中心。

另外，在雙足步行機(jī)器人1被第1腿部3及第2腿部6支撐的情況下，第1合成部106及第2合成部108不需計(jì)算第1校正量。在此情況下，由于不計(jì)算第1校正量，累計(jì)校正量固定不變。因此，第1合成部106生成將第1俯仰軸控制信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部104中的表示累計(jì)校正量的第1俯仰軸校正信號(hào)合成的第3俯仰軸控制信號(hào)。此外，第2合成部108生成將第2俯仰軸控制信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部104中的表示累計(jì)校正量的第1俯仰軸校正信號(hào)合成的第4俯仰軸控制信號(hào)。

接著，對(duì)本實(shí)施方式中通過步行控制裝置實(shí)現(xiàn)的俯仰軸方向的步行動(dòng)作進(jìn)行說明。

圖4是用于說明本實(shí)施方式中通過步行控制裝置實(shí)現(xiàn)的俯仰軸方向的步行動(dòng)作的流程圖。

首先，在步驟s1，傾斜角度檢測(cè)部11檢測(cè)上身部2相對(duì)于垂直線的俯仰軸方向的傾斜角度。

接著，在步驟s2，俯仰軸傾斜角度取得部100取得由傾斜角度檢測(cè)部11檢測(cè)出的俯仰軸方向的傾斜角度。

然后，在步驟s3，俯仰軸校正量累計(jì)部103通過將第1校正量加到累計(jì)校正量來生成第1俯仰軸校正信號(hào)，其中，第1校正量是根據(jù)所取得的俯仰軸方向的傾斜角度為了將上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)所計(jì)算出的校正量，所述累計(jì)校正量是到計(jì)算出第1校正量為止累計(jì)的校正量。俯仰軸校正量累計(jì)部103將累計(jì)校正量存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部104，并且，將所生成的第1俯仰軸校正信號(hào)輸出到第1合成部106及第2合成部108。

接著，在步驟s4，第1俯仰軸控制信號(hào)生成部105生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的支撐腿進(jìn)行俯仰軸方向的步行動(dòng)作的第1俯仰軸控制信號(hào)。

然后，在步驟s5，第2俯仰軸控制信號(hào)生成部107生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的游腿進(jìn)行俯仰軸方向的步行動(dòng)作的第2俯仰軸控制信號(hào)。

接著，在步驟s6，第1合成部106生成將由俯仰軸校正量累計(jì)部103生成的第1俯仰軸校正信號(hào)與由第1俯仰軸控制信號(hào)生成部105生成的第1俯仰軸控制信號(hào)相加的第3俯仰軸控制信號(hào)。第1合成部106將所生成的第3俯仰軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的腿部的支撐腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器109。

接著，在步驟s7，第2合成部108生成從第2俯仰軸控制信號(hào)生成部107所生成的第2俯仰軸控制信號(hào)減去由俯仰軸校正量累計(jì)部103生成的第1俯仰軸校正信號(hào)的第4俯仰軸控制信號(hào)。第2合成部108將所生成的第4俯仰軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的腿部的游腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器110。

接著，在步驟s8，支撐腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器109根據(jù)由第1合成部106生成的第3俯仰軸控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的腿部。

然后，在步驟s9，游腿側(cè)俯仰軸致動(dòng)器110根據(jù)由第2合成部108生成的第4俯仰軸控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的腿部。之后，返回到步驟s1的處理，控制通過步行控制裝置10實(shí)現(xiàn)的俯仰軸方向的步行動(dòng)作。

這樣，根據(jù)基本步行動(dòng)作，支撐腿和游腿輪換交替，并且與髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及踝的俯仰軸相對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器被驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，如果上身部相對(duì)于垂直線在俯仰軸方向傾斜δθx，則將δθx乘以系數(shù)α而得的αδθx加在累計(jì)校正量ix，并將累計(jì)校正量ix(＝ix+αδθx)加在伴隨基本步行動(dòng)作的雙足的髖關(guān)節(jié)俯仰軸驅(qū)動(dòng)量θ0、θ1上。

另外，俯仰軸控制部101還可以具備：第1判斷部，判斷基于第3俯仰軸控制信號(hào)的第1腿部3或第2腿部6的第1驅(qū)動(dòng)量是否超過第1閾值；第2判斷部，判斷基于第4俯仰軸控制信號(hào)的第1腿部3或第2腿部6的第2驅(qū)動(dòng)量是否超過第1閾值；第1變更部，在被判斷為第1驅(qū)動(dòng)量超過第1閾值的情況下，將第1驅(qū)動(dòng)量變更為第1閾值；以及第2變更部，在被判斷為第2驅(qū)動(dòng)量超過第1閾值的情況下，將第2驅(qū)動(dòng)量變更為第1閾值。

此時(shí)，第1判斷部及第1變更部也可以按照第1驅(qū)動(dòng)量的符號(hào)變更第1閾值的符號(hào)，第2判斷部及第2變更部也可以按照第2驅(qū)動(dòng)量的符號(hào)變更第1閾值的符號(hào)。此外，第1判斷部也可以對(duì)第1驅(qū)動(dòng)量的絕對(duì)值和第1閾值進(jìn)行比較，第2判斷部也可以對(duì)第2驅(qū)動(dòng)量的絕對(duì)值和第1閾值進(jìn)行比較。

接著，說明對(duì)本實(shí)施方式的翻滾軸方向(左右方向)的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制裝置。

在步行時(shí)，當(dāng)使腿從接觸地面的狀態(tài)即立腿相切換到離開地面的狀態(tài)即游腿相時(shí)，或者從游腿相切換到立腿相時(shí)，需要在左右方向上穩(wěn)定地進(jìn)行重心移動(dòng)。

在步行狀態(tài)下，腿的左右間隔比腿的前后間隔(步幅)窄，因此必須使左右的重心移動(dòng)良好地與從立腿相向游腿相轉(zhuǎn)移瞬間的抬腿時(shí)機(jī)同步，否則失去橫向的平衡，有可能導(dǎo)致跌倒。

為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的橫向重心移動(dòng)，需要針對(duì)各機(jī)器人分別設(shè)定符合其機(jī)體的振幅d和周期τ，但僅僅如此，因外部擾動(dòng)、機(jī)器人本身的機(jī)構(gòu)松動(dòng)或擾亂等影響，還難以維持穩(wěn)定的左右重心移動(dòng)。

于是，在本實(shí)施方式中，除了實(shí)現(xiàn)周期性的橫向重心移動(dòng)的橫向基本步行動(dòng)作，還對(duì)橫向的傾斜進(jìn)行校正以使上身部成為垂直，從而使步行動(dòng)作穩(wěn)定。

圖5是用于說明本實(shí)施方式的雙足步行機(jī)器人在翻滾軸方向的步行控制的模式圖。在圖5中，從正面觀察雙足步行機(jī)器人1。在圖5中，上身部2和第1腿部3通過髖關(guān)節(jié)7相連接，上身部2和第2腿部6通過髖關(guān)節(jié)8相連接，在髖關(guān)節(jié)7及髖關(guān)節(jié)8分別設(shè)有繞翻滾軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器。例如，第1腿部3是步行時(shí)接觸地面的支撐腿，第2腿部6是步行時(shí)沒有接觸地面的游腿。

在某時(shí)刻t，當(dāng)上身部2相對(duì)于垂直線5的左右方向(翻滾軸方向)的傾斜角度為δθy，基本步行動(dòng)作的支撐腿側(cè)的翻滾軸髖關(guān)節(jié)角度為θ0t-1時(shí)，通過將時(shí)刻t的基本步行動(dòng)作的控制量θ0t加在值iyt上，從而計(jì)算被更新的支撐腿側(cè)的翻滾軸髖關(guān)節(jié)角度b0t，其中，所述值iyt是將傾斜校正量βδθy(β為系數(shù))加在直到上次為止的累計(jì)值iyt-1上的值(＝iyt-1+βδθx)。

此外，通過將累計(jì)值iyt和系數(shù)γ的乘積加在時(shí)刻t的基本步行動(dòng)作的翻滾軸髖關(guān)節(jié)角度θ1t上來計(jì)算游腿側(cè)的翻滾軸髖關(guān)節(jié)角度b1t(b1t＝θ1t+γiyt)。另外，在系數(shù)γ為1的情況下，即使對(duì)傾斜進(jìn)行校正，游腿和支撐腿也相對(duì)于橫向彼此平行地被驅(qū)動(dòng)，成為適合于起伏較少的地板上面等的穩(wěn)定的步態(tài)。另一方面，在系數(shù)γ為負(fù)值的情況下，當(dāng)對(duì)傾斜進(jìn)行校正時(shí)，游腿和支撐腿相對(duì)于橫向朝著彼此相反的方向被驅(qū)動(dòng)，即使在地面不平整的情況下也能容易地保持平衡。

圖6是表示本實(shí)施方式中對(duì)翻滾軸方向的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

步行控制裝置10具備翻滾軸傾斜角度取得部200及翻滾軸控制部201。

翻滾軸傾斜角度取得部200，在雙足步行機(jī)器人1的步行動(dòng)作中取得表示上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度的傾斜角度的信息。翻滾軸傾斜角度取得部200取得由傾斜角度檢測(cè)部11檢測(cè)出的上身部2在翻滾軸方向的傾斜角度δθy。

在第1腿部3及第2腿部6的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，翻滾軸控制部201根據(jù)傾斜角度使第1腿部3及第2腿部6動(dòng)作，以便讓上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。特別是，在第1腿部3及第2腿部6的任一方為了步行動(dòng)作而沒有接觸地面的狀態(tài)下，翻滾軸控制部201根據(jù)翻滾軸方向的傾斜角度使第1腿部3及第2腿部6動(dòng)作，以便讓上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)。

翻滾軸控制部201具備翻滾軸校正量累計(jì)部203、存儲(chǔ)部204、第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205、第1合成部206、第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207、校正增益乘法部208及第2合成部209。

翻滾軸校正量累計(jì)部203，當(dāng)使第1腿部3及第2腿部6動(dòng)作以便讓上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)，基于翻滾軸方向的傾斜角度δθy生成第1翻滾軸校正信號(hào)，該第1翻滾軸校正信號(hào)用于校正將上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)時(shí)的第1腿部3及第2腿部6的各自的動(dòng)作。翻滾軸校正量累計(jì)部203通過將第1校正量加到累計(jì)校正量iy上來生成第1翻滾軸校正信號(hào)，其中，所述第1校正量是根據(jù)翻滾軸方向的傾斜角度δθy為了將上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)所計(jì)算出的校正量，所述累計(jì)校正量iy是到計(jì)算出第1校正量為止累計(jì)的校正量。其中，根據(jù)雙足步行機(jī)器人1的左右方向(翻滾軸方向)的傾斜角度來計(jì)算第1校正量及累計(jì)校正量。

翻滾軸校正量累計(jì)部203，根據(jù)以規(guī)定時(shí)刻的傾斜角度δθy為變量的第1函數(shù)f1(δθy)計(jì)算第1校正量。另外，第1函數(shù)f1(δθy)也可以是將傾斜角度δθy乘以規(guī)定的系數(shù)β的函數(shù)(βδθy)，還可以是將傾斜角度δθy的正弦函數(shù)乘以規(guī)定的系數(shù)β而得的函數(shù)(β·sin(δθy))。

如上所述，第1翻滾軸校正信號(hào)可被表示為累計(jì)校正量iy(＝iy+f1(δθy))。

存儲(chǔ)部204用于存儲(chǔ)由翻滾軸校正量累計(jì)部203計(jì)算的累計(jì)校正量iy。

第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的支撐腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第1翻滾軸控制信號(hào)。第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205生成以角度θ0作為控制量的第1翻滾軸控制信號(hào)，所述角度θ0是以髖關(guān)節(jié)為中心使支撐腿向翻滾軸方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度。

第1合成部206生成將第1翻滾軸控制信號(hào)(θ0)和第1翻滾軸校正信號(hào)(iy)合成的第3翻滾軸控制信號(hào)(b0)，并將第3翻滾軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的一方的支撐腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器210。第1合成部206通過將第1翻滾軸校正信號(hào)加在第1翻滾軸控制信號(hào)上來生成第3翻滾軸控制信號(hào)。

支撐腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器210是第1翻滾軸致動(dòng)器14及第2翻滾軸致動(dòng)器15中的任一個(gè)，根據(jù)第3翻滾軸控制信號(hào)使第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的腿部向翻滾軸方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的游腿進(jìn)行步行動(dòng)作的第2翻滾軸控制信號(hào)。第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207生成以角度θ1作為控制量的第2翻滾軸控制信號(hào)，所述角度θ1是以髖關(guān)節(jié)為中心使游腿向翻滾軸方向旋轉(zhuǎn)時(shí)的角度。

校正增益乘法部208通過將第1翻滾軸校正信號(hào)(iy)乘以規(guī)定的系數(shù)(γ)來生成第2翻滾軸校正信號(hào)(γiy)。

另外，當(dāng)表示雙足步行機(jī)器人1步行的步行面的凹凸的值為規(guī)定值以下時(shí)，校正增益乘法部208將規(guī)定的系數(shù)γ設(shè)為正值。在此情況下，雙足步行機(jī)器人1具備用于將步行面的凹凸數(shù)值化來檢測(cè)的傳感器。由此，即使對(duì)傾斜進(jìn)行校正，例如系數(shù)γ為1的情況下，游腿和支撐腿也相對(duì)于橫向彼此平行地被驅(qū)動(dòng)，可在起伏較少的步行面上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的步態(tài)。此外，當(dāng)表示雙足步行機(jī)器人1步行的步行面的凹凸的值大于規(guī)定值時(shí)，校正增益乘法部208將規(guī)定的系數(shù)γ設(shè)為負(fù)值。由此，當(dāng)對(duì)傾斜進(jìn)行校正時(shí)，游腿和支撐腿相對(duì)于橫向朝著彼此相反的方向被驅(qū)動(dòng)，即使在地面不平整的情況下也能容易地保持平衡。

第2合成部209生成將第2翻滾軸控制信號(hào)(θ1)和第2翻滾軸校正信號(hào)(γiy)合成的第4翻滾軸控制信號(hào)(b1)，并將第4滾軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的那一方的游腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器211。第2合成部209通過將第1翻滾軸校正信號(hào)乘以規(guī)定的系數(shù)而得的第2翻滾軸校正信號(hào)與第2翻滾軸控制信號(hào)相加，從而生成第4翻滾軸控制信號(hào)。

游腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器211是第1翻滾軸致動(dòng)器14及第2翻滾軸致動(dòng)器15中的任一個(gè)，根據(jù)第4翻滾軸控制信號(hào)使第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的腿部向翻滾軸方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

這樣，第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205及第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207連續(xù)生成作為驅(qū)動(dòng)模式的第1翻滾軸控制信號(hào)θ0及第2翻滾軸控制信號(hào)θ1，通過將作為傾斜校正量的第1翻滾軸校正信號(hào)iy及第2翻滾軸校正信號(hào)γiy疊加在所述第1翻滾軸控制信號(hào)θ0及第2翻滾軸控制信號(hào)θ1，從而能夠使上身部2保持垂直。

此外，當(dāng)檢測(cè)出上身部2相對(duì)于第1腿部3及第2腿部6呈大致平行的直立狀態(tài)時(shí)，翻滾軸校正量累計(jì)部203也可以將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204的累計(jì)校正量清除為零。接著，第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205也可以再次生成第1翻滾軸控制信號(hào)，第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207也可以再次生成第2翻滾軸控制信號(hào)。由此，即使振動(dòng)周期因?yàn)橥饬簳r(shí)發(fā)生變化，也能跟隨變化的振動(dòng)周期，可以平穩(wěn)地繼續(xù)進(jìn)行橫向的重心移動(dòng)。另外，當(dāng)再度生成第1翻滾軸控制信號(hào)及第2翻滾軸控制信號(hào)時(shí)，保持相對(duì)于左右腿部的支撐腿和游腿的輪換順序。

此外，第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205及第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207也可以存儲(chǔ)通過將第1翻滾軸校正信號(hào)與第1翻滾軸控制信號(hào)合成，并將第2翻滾軸校正信號(hào)與第2翻滾軸控制信號(hào)合成而發(fā)生的第1腿部3及第2腿部6的步幅的變化量。第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205將所存儲(chǔ)的變化量加在第1翻滾軸控制信號(hào)。第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207將所存儲(chǔ)的變化量加在第2翻滾軸控制信號(hào)。由此，當(dāng)將存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部204中的累計(jì)校正量清除為零時(shí)，可以防止步幅發(fā)生急劇的變化。此外，第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205及第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207使所存儲(chǔ)的變化量隨著時(shí)間的推移而減少最后成為零。由此，可以恢復(fù)到以第1翻滾軸控制信號(hào)及第2翻滾軸控制信號(hào)為基準(zhǔn)的步幅。

此外，在雙足步行機(jī)器人1被第1腿部3及第2腿部6支撐的情況下，第1合成部206及第2合成部209不需計(jì)算第1校正量。在此情況下，由于不計(jì)算第1校正量，累計(jì)校正量固定不變。因此，第1合成部206生成將第1翻滾軸控制信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的表示累計(jì)校正量的第1翻滾軸校正信號(hào)合成的第3翻滾軸控制信號(hào)。此外，第2合成部209生成將第2翻滾軸控制信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的表示累計(jì)校正量的第1翻滾軸校正信號(hào)合成的第4翻滾軸控制信號(hào)。

接著，對(duì)本實(shí)施方式中通過步行控制裝置實(shí)現(xiàn)的翻滾軸方向的步行動(dòng)作進(jìn)行說明。

圖7是用于說明本實(shí)施方式中通過步行控制裝置實(shí)現(xiàn)的翻滾軸方向的步行動(dòng)作的流程圖。

首先，在步驟s21，傾斜角度檢測(cè)部11檢測(cè)上身部2相對(duì)于垂直線的翻滾軸方向的傾斜角度。

接著，在步驟s22，翻滾軸傾斜角度取得部200取得由傾斜角度檢測(cè)部11檢測(cè)出的翻滾軸方向的傾斜角度。

然后，在步驟s23，翻滾軸校正量累計(jì)部203通過將第1校正量加到累計(jì)校正量來生成第1翻滾軸校正信號(hào)，其中，第1校正量是根據(jù)所取得的翻滾軸方向的傾斜角度為了將上身部2相對(duì)于基準(zhǔn)角度維持在規(guī)定的角度范圍內(nèi)所計(jì)算出的校正量，所述累計(jì)校正量是到計(jì)算出第1校正量為止累計(jì)的校正量。翻滾軸校正量累計(jì)部203將累計(jì)校正量存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204，并將所生成的第1翻滾軸校正信號(hào)輸出到第1合成部206及校正增益乘法部208。

接著，在步驟s24，第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的支撐腿進(jìn)行翻滾軸方向的步行動(dòng)作的第1翻滾軸控制信號(hào)。

然后，在步驟s25，第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207生成用于使第1腿部3及第2腿部6中的游腿進(jìn)行翻滾軸方向的步行動(dòng)作的第2翻滾軸控制信號(hào)。

接著，在步驟s26，第1合成部206生成將由翻滾軸校正量累計(jì)部203生成的第1翻滾軸校正信號(hào)與由第1翻滾軸控制信號(hào)生成部205生成的第1翻滾軸控制信號(hào)相加的第3翻滾軸控制信號(hào)。第1合成部206將所生成的第3翻滾軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的腿部的支撐腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器210。

接著，在步驟s27，校正增益乘法部208生成將由翻滾軸校正量累計(jì)部203生成的第1翻滾軸校正信號(hào)乘以規(guī)定的系數(shù)的第2翻滾軸校正信號(hào)。校正增益乘法部208將所生成的第2翻滾軸校正信號(hào)輸出到第2合成部209。

接著，在步驟s28，第2合成部209生成將由校正增益乘法部208生成的第2翻滾軸校正信號(hào)與由第2翻滾軸控制信號(hào)生成部207生成的第2翻滾軸控制信號(hào)相加的第4翻滾軸控制信號(hào)。第2合成部209將所生成的第4翻滾軸控制信號(hào)輸出到用于驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的腿部的游腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器211。

接著，在步驟s29，支撐腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器210根據(jù)由第1合成部206生成的第3翻滾軸控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為支撐腿的腿部。

然后，在步驟s30，游腿側(cè)翻滾軸致動(dòng)器211根據(jù)由第2合成部209生成的第4翻滾軸控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)第1腿部3及第2腿部6之中成為游腿的腿部。之后，返回到步驟s21的處理，控制通過步行控制裝置10實(shí)現(xiàn)的翻滾軸方向的步行動(dòng)作。

另外，翻滾軸控制部201還可以具備：第1判斷部，判斷基于第3翻滾軸控制信號(hào)的第1腿部3或第2腿部6的第1驅(qū)動(dòng)量是否超過第1腿部3和第2腿部6相互干擾的第2閾值；第2判斷部，判斷基于第4翻滾軸控制信號(hào)的第1腿部3或第2腿部6的第2驅(qū)動(dòng)量是否超過第2閾值；以及第1變更部，在被判斷為第1驅(qū)動(dòng)量超過第2閾值的情況下，將第1驅(qū)動(dòng)量變更為比第2閾值少的規(guī)定值；以及第2變更部，在被判斷為第2驅(qū)動(dòng)量超過第2閾值的情況下，將第2驅(qū)動(dòng)量變更為比第2閾值少的規(guī)定值。

此時(shí)，第1判斷部及第1變更部也可以按照第1驅(qū)動(dòng)量的符號(hào)變更第2閾值的符號(hào)，第2判斷部及第2變更部也可以按照第2驅(qū)動(dòng)量的符號(hào)變更第2閾值的符號(hào)。此外，第1判斷部也可以對(duì)第1驅(qū)動(dòng)量的絕對(duì)值和第2閾值進(jìn)行比較，第2判斷部也可以對(duì)第2驅(qū)動(dòng)量的絕對(duì)值和第2閾值進(jìn)行比較。

在此，對(duì)以往的步行控制和本實(shí)施方式的步行控制的區(qū)別進(jìn)行說明。

圖8是用于說明上身部因外力傾斜時(shí)的以往的步行控制的模式圖，圖9是用于說明上身部因外力傾斜時(shí)的本實(shí)施方式的步行控制的模式圖。

如圖8所示，對(duì)于以往的步行控制裝置而言，例如，雙足步行機(jī)器人在用單腳接觸地面的狀態(tài)下從橫向受到外力之后，在上身傾斜θa度的狀態(tài)下恢復(fù)直立姿勢(shì)時(shí)，存在傾斜沒有完全恢復(fù)還留有部分傾斜，或者傾斜會(huì)進(jìn)一步增大，因此有可能發(fā)生雙足步行機(jī)器人跌倒的情況。

另一方面，如圖9所示，對(duì)于本實(shí)施方式的步行控制裝置而言，雙足步行機(jī)器人例如在用單腳接觸地面的狀態(tài)下從橫向受到外力之后，在上身傾斜δθ的狀態(tài)下恢復(fù)直立姿勢(shì)時(shí)，因?yàn)橐允股仙聿砍蔀榇怪钡姆绞叫Ｕ齼A斜，能夠防止雙足步行機(jī)器人失去平衡而跌倒的情況。

因此，本實(shí)施方式的雙足步行機(jī)器人無需在腳掌上設(shè)置傳感器，就可實(shí)現(xiàn)能夠承受外力的步行動(dòng)作。此外，本實(shí)施方式的步行控制裝置與以往的步行控制裝置不同，不需進(jìn)行針對(duì)目標(biāo)zmp的收斂計(jì)算，因此能迅速計(jì)算軌道。此外，本實(shí)施方式的步行控制裝置也可以應(yīng)對(duì)上身部的任意運(yùn)動(dòng)帶來的重心位置的變化，即使是快速運(yùn)動(dòng)也能夠容易地跟隨。進(jìn)一步，本實(shí)施方式的步行控制裝置故意向前傾斜，通過賦予向前方向的傾斜，能夠自然地開始步行或者改變步行速度。

進(jìn)一步，對(duì)專利文獻(xiàn)1的步行控制和本實(shí)施方式的步行控制的區(qū)別進(jìn)行說明。

圖10是利用倒立擺對(duì)專利文獻(xiàn)1的步行控制進(jìn)行說明的模式圖，圖11是利用倒立擺對(duì)本實(shí)施方式的步行控制進(jìn)行說明的模式圖。

首先，對(duì)專利文獻(xiàn)1的步行控制進(jìn)行說明。如圖10所示，在時(shí)刻t＝0的初始姿勢(shì)時(shí)，臺(tái)車位置為x0，倒立擺的傾斜e為0。此時(shí)，控制量k為x0。接著，在時(shí)刻t＝1時(shí)，如果臺(tái)車位置為x0，倒立擺的傾斜e成為θ1，則控制量k為x0+αθ1＝x1，使臺(tái)車向倒立擺傾斜的方向移動(dòng)距離(x1-x0)。然后，在時(shí)刻t＝2，如果臺(tái)車位置為x1，倒立擺的傾斜e成為0，則控制量k為x0，使臺(tái)車向相反的方向移動(dòng)距離(x0-x1)，返回到初始位置。之后，在時(shí)刻t＝3，由于臺(tái)車通過在時(shí)刻t＝2時(shí)的控制返回到初始位置，因此傾斜e成為θ2，傾斜校正變得無效。此時(shí)，通常是θ1＜θ2。

這樣，專利文獻(xiàn)1的步行控制方法不是使上身部始終保持垂直，而是通過使游腿在要著地之前邁出與傾斜角度相對(duì)應(yīng)的步幅，從而確保游腿著地之后的穩(wěn)定性。

下面，對(duì)本實(shí)施方式的步行控制進(jìn)行說明。如圖11所示，在時(shí)刻t＝0的初始姿勢(shì)時(shí)，臺(tái)車位置為x0，倒立擺的傾斜e為0。此時(shí)，校正累計(jì)值i＝0，控制量k＝x0+i＝x0+0＝x0。接著，在時(shí)刻t＝1時(shí)，如果臺(tái)車位置為x0，倒立擺的傾斜e成為θ1，則成為校正累計(jì)值i＝i+αθ1，控制量k＝x0+i＝x0+αθ1＝x1，使臺(tái)車向倒立擺傾斜的方向移動(dòng)距離(x1-x0)。然后，在時(shí)刻t＝2，如果臺(tái)車位置為x1，倒立擺的傾斜e成為0，則成為校正累計(jì)值i＝i+0，控制量k＝x0+i＝x1，臺(tái)車的位置不變。之后，在時(shí)刻t＝3，如果倒立擺的傾斜e為0，則臺(tái)車的位置不變，在不施加外力的情況下，倒立擺的傾斜e一直被維持在0。

這樣，本實(shí)施方式的步行控制方法累計(jì)校正量，因此，在校正后將校正量與校正累計(jì)值i相加，加入到固定值，從而保持雙足步行機(jī)器人的穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的平衡控制。

即，以往技術(shù)是控制對(duì)固定的標(biāo)準(zhǔn)步行動(dòng)作施加與上身部的傾斜角度相對(duì)應(yīng)的校正量(比例控制)，而本發(fā)明是控制對(duì)固定的標(biāo)準(zhǔn)步行動(dòng)作施加與上身部的傾斜角度相對(duì)應(yīng)的校正量的累計(jì)值(積分控制)，這兩者的動(dòng)作是完全不同的。

另外，上述實(shí)施方式中的各構(gòu)成要素也可以由專用的硬件構(gòu)成，還可以通過執(zhí)行符合各構(gòu)成要素的軟件程序來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于各構(gòu)成要素而言，也可以由cpu或處理器等程序執(zhí)行部讀出并執(zhí)行記錄在硬盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等計(jì)算機(jī)可讀取的記錄媒體中的軟件程序，來實(shí)現(xiàn)各構(gòu)成要素的動(dòng)作或功能。

此外，當(dāng)實(shí)現(xiàn)各構(gòu)成要素的動(dòng)作或功能時(shí)使用的數(shù)據(jù)也可以記錄在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器或硬盤等可寫記錄媒體中。

本發(fā)明所涉及的步行控制方法、記錄步行控制流程的記錄媒體及雙足步行機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的步行動(dòng)作，它們作為對(duì)雙足步行機(jī)器人的步行動(dòng)作進(jìn)行控制的步行控制方法、記錄步行控制流程的記錄媒體及雙足步行機(jī)器人而有用。