JP2006000966A - Robot device and its control method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method for a robot device improving entertaining nature and usability. <P>SOLUTION: In this robot device, the rotation of a motor serving as a power source for driving a movable part is controlled according to action contents to be carried out, and the rotating state of the motor is detected. Based on the detected rotating state of the motor, the magnitude of external force applied to the movable part is estimated. Based on the estimated result of the magnitude of external force, the rotation of the motor is controlled so that the magnitude of external force and the displacement quantity in the rotating state of the motor due to the external force are in the proportional relation with the preset adjustment gain as a proportional constant, and the adjustment gain set to a control means is changed according to the situation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

Translated fromJapanese

本発明はロボット装置及びその制御方法に関し、例えばヒューマノイドタイプのロボット装置に適用して好適なものである。  The present invention relates to a robot apparatus and a control method therefor, and is suitably applied to, for example, a humanoid type robot apparatus.

近年、人間の形態を模したヒューマノイドタイプのロボットの研究開発が多くの企業や各種研究機関において行われている。  In recent years, research and development of humanoid robots that imitate human forms have been carried out in many companies and various research institutions.

この場合、この種のロボット装置においては、各種作業を行う上で『手』の構造は非常に重要であり、より人間に近い動きを望む場合、対象物を掴む、摘む又は握るといった複雑な動作を確実に行い得る構造であることが要求され、またその動きにも各種の工夫が要求される。  In this case, in this type of robot apparatus, the structure of the “hand” is very important in performing various operations, and when a movement closer to a human is desired, a complicated operation such as grasping, picking or grasping an object is performed. It is required to have a structure that can reliably perform the movement, and various devices are also required for the movement.

そこで、従来、このようなヒューマノイドタイプのロボットの手構造及び当該ロボットの手の制御方法として、指をそれぞれ硬度の異なる骨格層、柔軟層及び表面層の３層構造とすることによって把持能力を向上させることや、かかる指の動きをコンプライアンス制御することによって対象物を確実かつ適切に把持し得るようにすることが本願特許出願人により提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
特願２００２−３４１０４７Therefore, conventionally, as a hand structure of such a humanoid type robot and a method for controlling the hand of the robot, the gripping ability is improved by making the finger a three-layer structure of a skeleton layer, a flexible layer and a surface layer having different hardnesses. It has been proposed by the applicant of the present patent application that the object can be grasped reliably and appropriately by performing compliance control on the movement of the finger and such a finger (see, for example, Non-Patent Document 1).
Japanese Patent Application No. 2002-341047

ところで、上述した非特許文献１において開示された従来のロボットにおいては、コンプライアンス制御による外力に対する指部の柔らかさが固定であり、このため外力に対する指部の柔らかさが柔らかく設定されている場合には、スイッチを押すなどの指部に高い剛性が要求される行動や作業を行い得ず、逆に、外力に対する指部の柔らかさが固く設定されている場合には、複雑な外形形状を有する外部物体をその表面に指部を倣わせて柔らかく持つといった、指部に低い剛性が要求される行動や作業を行い得ない問題がある。  By the way, in the conventional robot disclosed inNon-Patent Document 1 described above, the softness of the finger portion with respect to the external force by the compliance control is fixed, and therefore the softness of the finger portion with respect to the external force is set to be soft. Can not perform actions and work that require high rigidity to the finger, such as pressing a switch, and conversely has a complicated outer shape when the softness of the finger against external force is set firmly There is a problem that it is impossible to perform an action or work that requires low rigidity of the finger part, such as holding an external object softly following the finger part on the surface.

しかしながら、今後のロボットの使用環境を考慮すると、このような指部に高い剛性が要求されるような行動及び作業、並びに低い剛性が要求される行動及び作業のいずれについても実用上十分に対応し得るロボットの出現が要求され、逆に、このようなロボットを構築することができれば、ロボットの用途の幅を広げて、その有用性を向上させ得るものと考えられる。  However, in consideration of future use environments of robots, it is practically sufficient to handle both actions and tasks that require high rigidity for such fingers and actions and tasks that require low rigidity. Appearance of a robot to be obtained is required, and conversely, if such a robot can be constructed, it is considered that the usefulness of the robot can be improved by expanding the range of uses of the robot.

一方、従来のロボットにおいては、上述のように各種作業を行う上で重要な役割を果たす指部の保護については何ら考慮されていないが、一般的にロボットの指部は細身で構造的に壊れ易く、ロボットの転倒時における床面との衝突や、勢い良く手を動かしたときの外部物体との衝突などによって容易に破損するため、かかる事態の発生時に指部を保護する何らかの工夫が望まれる。  On the other hand, in conventional robots, no consideration is given to finger protection that plays an important role in performing various operations as described above. In general, robot fingers are slender and structurally broken. It easily breaks due to a collision with the floor when the robot falls or a collision with an external object when you move your hand vigorously. .

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、有用性を向上させ得るロボット装置及びその制御方法を提案しようとするものである。  The present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose a robot apparatus and a control method thereof that can improve usability.

かかる課題を解決するため本発明においては、ロボット装置において、上位コントローラから与えられる指令に応じて、可動部を駆動する動力源としてのモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段と、センサ手段の検出結果に基づいて可動部に作用する外力の大きさを推定する外力推定手段とを設け、制御手段が、外力推定手段の推定結果に基づいて、外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが予め設定された調整ゲインを比例定数とする比例関係となるようにモータの回転を制御し、上位コントローラが、状況に応じて制御手段に設定された調整ゲインを変更するようにした。  In order to solve such a problem, in the present invention, in the robot apparatus, in accordance with a command given from the host controller, a control means for controlling the rotation of the motor as a power source for driving the movable part, and the rotation state of the motor are detected. And an external force estimating means for estimating the magnitude of the external force acting on the movable part based on the detection result of the sensor means, and the control means determines the magnitude of the external force based on the estimation result of the external force estimating means. The motor rotation is controlled so that the amount of displacement in the rotation state of the motor due to the external force has a proportional relationship with a preset adjustment gain as a proportional constant, and the host controller is set in the control means according to the situation. The adjustment gain was changed.

この結果このロボット装置では、いわゆるコンプライアンス制御による外力に対する可動部の柔らかさを状況に応じて切り換えることができる。  As a result, in this robot apparatus, the softness of the movable part with respect to an external force by so-called compliance control can be switched according to the situation.

また本発明においては、ロボット装置の制御方法において、可動部を駆動する動力源としてのモータの回転を、実行すべき行動内容に応じて制御すると共に、当該モータの回転状態を検出する第１のステップと、検出したモータの回転状態に基づいて、可動部に作用する外力の大きさを推定する第２のステップと、外力の大きさの推定結果に基づいて、外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが予め設定された調整ゲインを比例定数とする比例関係となるように、モータの回転を制御する第３のステップと、状況に応じて、制御手段に設定された調整ゲインを変更する第４のステップとを設けるようにした。  According to the present invention, in the control method of the robot apparatus, the rotation of the motor as the power source for driving the movable part is controlled according to the action content to be executed, and the first rotation state of the motor is detected. A step, a second step of estimating the magnitude of the external force acting on the movable part based on the detected rotational state of the motor, and a magnitude of the external force based on the estimation result of the magnitude of the external force, and the external force The third step of controlling the rotation of the motor is set in the control means according to the situation so that the displacement amount in the rotation state of the motor has a proportional relationship with a preset adjustment gain as a proportional constant. And a fourth step for changing the adjustment gain.

この結果このロボット装置の制御方法によれば、いわゆるコンプライアンス制御による外力に対する可動部の柔らかさを状況に応じて切り換えることができる。  As a result, according to the control method of the robot apparatus, the softness of the movable part with respect to an external force by so-called compliance control can be switched according to the situation.

本発明によれば、変位自在の可動部を有するロボット装置において、上位コントローラから与えられる指令に応じて、可動部を駆動する動力源としてのモータの回転を制御する制御手段と、モータの回転状態を検出するセンサ手段と、センサ手段の検出結果に基づいて可動部に作用する外力の大きさを推定する外力推定手段とを設け、制御手段が、外力推定手段の推定結果に基づいて、外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが予め設定された調整ゲインを比例定数とする比例関係となるようにモータの回転を制御し、上位コントローラが、状況に応じて制御手段に設定された調整ゲインを変更するようにしたことにより、いわゆるコンプライアンス制御による外力に対する可動部の柔らかさを状況に応じて切り換えることができ、かくして有用性を向上させ得るロボット装置を実現できる。  According to the present invention, in a robot apparatus having a movable part that can be displaced, a control means for controlling the rotation of a motor as a power source for driving the movable part in response to a command given from the host controller, and the rotational state of the motor Sensor means for detecting the external force, and external force estimation means for estimating the magnitude of the external force acting on the movable part based on the detection result of the sensor means, and the control means determines the external force based on the estimation result of the external force estimation means. The rotation of the motor is controlled so that the magnitude and the amount of displacement of the rotation state of the motor due to the external force have a proportional relationship with a preset adjustment gain as a proportional constant, and the host controller controls the control means according to the situation. By changing the set adjustment gain, the softness of the movable part against external force by so-called compliance control is switched according to the situation. Bets can be, thus possible to realize a robot apparatus capable of improving the usability.

また本発明によれば、変位自在の可動部を有するロボット装置の制御方法において、可動部を駆動する動力源としてのモータの回転を、実行すべき行動内容に応じて制御すると共に、当該モータの回転状態を検出する第１のステップと、検出したモータの回転状態に基づいて、可動部に作用する外力の大きさを推定する第２のステップと、外力の大きさの推定結果に基づいて、外力の大きさと、当該外力によるモータの回転状態の変位量とが予め設定された調整ゲインを比例定数とする比例関係となるように、モータの回転を制御する第３のステップと、状況に応じて、制御手段に設定された調整ゲインを変更する第４のステップとを設けるようにしたことにより、いわゆるコンプライアンス制御による外力に対する可動部の柔らかさを状況に応じて切り換えることができ、かくして有用性を向上させ得るロボット装置の制御方法を実現できる。  According to the invention, in the control method of the robot apparatus having the movable part that can be displaced, the rotation of the motor as the power source for driving the movable part is controlled according to the content of the action to be performed, Based on the first step of detecting the rotation state, the second step of estimating the magnitude of the external force acting on the movable part based on the detected rotation state of the motor, and the estimation result of the magnitude of the external force, A third step for controlling the rotation of the motor so that the magnitude of the external force and the amount of displacement in the rotational state of the motor by the external force have a proportional relationship with a preset adjustment gain as a proportional constant; The fourth step of changing the adjustment gain set in the control means is provided, so that the softness of the movable part against the external force by so-called compliance control is provided. Depending can be switched in, thus possible to realize a control method for a robot apparatus capable of improving the usability.

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。  Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（１）本実施の形態によるロボットの構成
図１及び図２において、１は全体として本実施の形態による２足歩行型のロボットを示し、胴体部ユニット２の上部に頭部ユニット３が配設されると共に、当該胴体部ユニット２の上部左右にそれぞれ同じ構成の腕部ユニット４Ａ、４Ｂがそれぞれ配設され、かつ胴体部ユニット２の下部左右にそれぞれ同じ構成の脚部ユニット５Ａ、５Ｂがそれぞれ所定位置に取り付けられることにより構成されている。(1) Configuration of Robot According to this Embodiment In FIGS. 1 and 2, 1 indicates a bipedal walking robot according to this embodiment as a whole, and ahead unit 3 is disposed above thebody unit 2. In addition,arm units 4A and 4B having the same configuration are respectively disposed on the upper left and right of thebody unit 2, andleg units 5A and 5B having the same structure are disposed on the lower left and right of thebody unit 2, respectively. It is configured by being attached at a predetermined position.

胴体部ユニット２においては、体幹上部を形成するフレーム１０及び体幹下部を形成する腰ベース１１が腰関節機構１２を介して連結することにより構成されており、体幹下部の腰ベース１１に固定された腰関節機構１２の各アクチュエータＡ_１、Ａ_２をそれぞれ駆動することによって、体幹上部を図３に示す直交するロール軸１３及びピッチ軸１４の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。In thetorso unit 2, aframe 10 that forms the upper part of the trunk and awaist base 11 that forms the lower part of the trunk are connected via ahip joint mechanism 12. By driving the actuators A₁ and A₂ of the fixedhip joint mechanism 12, the upper part of the trunk can be independently rotated around the orthogonal roll axis 13 and the pitch axis 14 shown in FIG. Has been made.

また頭部ユニット３は、フレーム１０の上端に固定された肩ベース１５の上面中央部に首関節機構１６を介して取り付けられており、当該首関節機構１６の各アクチュエータＡ_３、Ａ_４をそれぞれ駆動することによって、図３に示す直交するピッチ軸１７及びヨー軸１８の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。Thehead unit 3 is attached to the center of the upper surface of theshoulder base 15 fixed to the upper end of theframe 10 via aneck joint mechanism 16, and the actuators A₃ and A₄ of theneck joint mechanism 16 are respectively connected to thehead unit 3. By being driven, it can be rotated independently around the orthogonal pitch axis 17 andyaw axis 18 shown in FIG.

さらに各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、それぞれ肩関節機構１９を介して肩ベース１５の左右に取り付けられており、対応する肩関節機構１９の各アクチュエータＡ_５、Ａ_６をそれぞれ駆動することによって図３に示す直交するピッチ軸２０及びロール軸２１の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。Furthermorearm units 4A, 4B are attached to the left andright shoulder base 15 respectively via ashoulder joint mechanism 19, FIG by driving corresponding to each actuator A_5, A₆ of theshoulder joint mechanism 19 respectively 3 can be rotated independently around theorthogonal pitch axis 20 and roll axis 21 shown in FIG.

この場合、各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、それぞれ上腕部を形成するアクチュエータＡ_７の出力軸に肘関節機構２２を介して前腕部を形成するアクチュエータＡ_８が連結され、当該前腕部の先端に手部２３が取り付けられることにより構成されている。In this case, each of thearm units 4A, 4B, the actuator A₈ to form a forearm via anelbow joint mechanism 22 is connected to each output shaft of the actuator A₇ forming the upper arm, the tip end of the forearm It is configured by attaching thehand portion 23.

そして各腕部ユニット４Ａ、４Ｂでは、アクチュエータＡ_７を駆動することによって前腕部を図３に示すヨー軸２４の回りに回転させ、アクチュエータＡ_８を駆動することによって前腕部を図３に示すピッチ軸２５の回りにそれぞれ回転させることができるようになされている。Thearm units 4A, in 4B, the forearm is rotated around theyaw axis 24 shown in FIG. 3 by driving the actuator A_7, pitch indicating the forearm in Fig. 3 by driving the actuator A₈ Each of them can be rotated around anaxis 25.

これに対して各脚部ユニット５Ａ、５Ｂにおいては、それぞれ股関節機構２６を介して体幹下部の腰ベース１１にそれぞれ取り付けられており、それぞれ対応する股関節機構２６の各アクチュエータをＡ_９〜Ａ_１１それぞれ駆動することによって、図３に示す互いに直交するヨー軸２７、ロール軸２８及びピッチ軸２９の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。On the other hand, eachleg unit 5A, 5B is attached to thewaist base 11 at the lower part of the trunk via thehip joint mechanism 26, and the actuators of the correspondinghip joint mechanism 26 are respectively A_{9 to} A_11. By driving each of them, theyaw axis 27, theroll axis 28 and thepitch axis 29 which are orthogonal to each other shown in FIG.

この場合各脚部ユニット５Ａ、５Ｂは、それぞれ大腿部を形成するフレーム３０の下端に膝関節機構３１を介して下腿部を形成するフレーム３２が連結されると共に、当該フレーム３２の下端に足首関節機構３３を介して足部３４が連結されることにより構成されている。  In this case, eachleg unit 5A, 5B is connected to a lower end of aframe 30 that forms a thigh, aframe 32 that forms a lower leg through aknee joint mechanism 31, and to the lower end of theframe 32. Thefoot portion 34 is connected via anankle joint mechanism 33.

これにより各脚部ユニット５Ａ、５Ｂにおいては、膝関節機構３１を形成するアクチュエータＡ_１２を駆動することによって、下腿部を図３に示すピッチ軸３５の回りに回転させることができ、また足首関節機構３３のアクチュエータＡ_１３、Ａ_１４をそれぞれ駆動することによって、足部３４を図３に示す直交するピッチ軸３６及びロール軸３７の回りにそれぞれ独立に回転させ得るようになされている。Thus leg units 5A, in 5B, by driving the actuator A₁₂ which forms aknee joint mechanism 31, it is possible to rotate the lower leg around thepitch axis 35 shown in FIG. 3, also ankles By driving the actuators A₁₃ and A₁₄ of thejoint mechanism 33, thefoot 34 can be rotated independently around theorthogonal pitch axis 36 and roll axis 37 shown in FIG.

一方、胴体部ユニット２の体幹下部を形成する腰ベース１１の背面側には、図４に示すように、当該ロボット１全体の動作制御を司るメイン制御部４０と、電源回路及び通信回路などの周辺回路４１と、バッテリ４５（図５）となどがボックスに収納されてなる制御ユニット４２が配設されている。  On the other hand, on the back side of thewaist base 11 that forms the lower part of the trunk of thetrunk unit 2, as shown in FIG. 4, amain control unit 40 that controls the operation of theentire robot 1, a power supply circuit, a communication circuit, and the like. Acontrol unit 42 in which the peripheral circuit 41 and the battery 45 (FIG. 5) are housed in a box is provided.

そしてこの制御ユニット４２は、各構成ユニット（胴体部ユニット２、頭部ユニット３、各腕部ユニット４Ａ、４Ｂ及び各脚部ユニット５Ａ、５Ｂ）内にそれぞれ配設された各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄと接続されており、これらサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄに対して必要な電源電圧を供給したり、これらサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄと通信を行うことができるようになされている。  Thecontrol unit 42 includessub-control units 43A to 43A disposed in the constituent units (thebody unit 2, thehead unit 3, thearm units 4A and 4B, and theleg units 5A and 5B). It is connected to 43D and can supply a necessary power supply voltage to thesesub-control units 43A to 43D and can communicate with thesesub-control units 43A to 43D.

また各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄは、それぞれ対応する構成ユニット内の各アクチュエータＡ_１〜Ａ_１４と接続されており、当該構成ユニット内の各アクチュエータＡ_１〜Ａ_１４をメイン制御部４０から与えられる各種制御コマンドに基づいて指定された状態に駆動し得るようになされている。Thesub-control units 43A to 43D are connected to the actuators A_{1 to} A_{14 in} the corresponding constituent units, respectively, and the actuators A_{1 to} A₁₄ in the constituent units are given from themain control unit 40. It can be driven to a designated state based on various control commands.

さらに頭部ユニット３には、図５に示すように、このロボット１の「目」として機能するＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ５０及び「耳」として機能するマイクロホン５１及びタッチセンサ５２などからなる外部センサ部５３と、「口」として機能するスピーカ５４となどがそれぞれ所定位置に配設され、制御ユニット４２内には、バッテリセンサ５５及び加速度センサ５６などからなる内部センサ部５７が配設されている。  Further, as shown in FIG. 5, thehead unit 3 includes an external device including a CCD (Charge Coupled Device)camera 50 that functions as an “eye” of therobot 1, amicrophone 51 that functions as an “ear”, atouch sensor 52, and the like. Asensor unit 53 and aspeaker 54 functioning as a “mouth” are disposed at predetermined positions, and aninternal sensor unit 57 including abattery sensor 55 and anacceleration sensor 56 is disposed in thecontrol unit 42. Yes.

そして外部センサ部５３のＣＣＤカメラ５０は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをメイン制御部に送出する一方、マイクロホン５１は、ユーザから音声入力として与えられる「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の各種命令音声を集音し、かくして得られた音声信号Ｓ１Ｂをメイン制御部４０に送出するようになされている。  Then, theCCD camera 50 of theexternal sensor unit 53 captures the surrounding situation and sends the obtained image signal S1A to the main control unit, while themicrophone 51 provides “walk” and “down” given as voice input from the user. ”Or“ Follow the ball ”is collected, and the audio signal S1B thus obtained is sent to themain control unit 40.

またタッチセンサ５２は、図１及び図２において明らかなように頭部ユニット３の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてメイン制御部４０に送出する。  1 and 2, thetouch sensor 52 is provided in the upper part of thehead unit 3, and detects the pressure received by the physical action such as “blow” or “slap” from the user. The detection result is sent to themain control unit 40 as a pressure detection signal S1C.

さらに内部センサ部５７のバッテリセンサ５５は、バッテリ４５のエネルギ残量を所定周期で検出し、検出結果をバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａとしてメイン制御部４０に送出する一方、加速度センサ５６は、３軸方向（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）の加速度を所定周期で検出し、検出結果を加速度検出信号Ｓ２Ｂとしてメイン制御部４０に送出する。  Further, thebattery sensor 55 of theinternal sensor unit 57 detects the remaining energy of thebattery 45 at a predetermined period, and sends the detection result to themain control unit 40 as a remaining battery level detection signal S2A, while theacceleration sensor 56 has three axes. The acceleration in the direction (x-axis, y-axis, and z-axis) is detected at a predetermined cycle, and the detection result is sent to themain control unit 40 as an acceleration detection signal S2B.

メイン制御部部４０は、外部センサ部５３のＣＣＤカメラ５０、マイクロホン５１及びタッチセンサ５２等からそれぞれ供給される画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃ等（以下、これらをまとめて外部センサ信号Ｓ１と呼ぶ）と、内部センサ部５７のバッテリセンサ５５及び加速度センサ等からそれぞれ供給されるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び加速度検出信号Ｓ２Ｂ等（以下、これらをまとめて内部センサ信号Ｓ２と呼ぶ）に基づいて、ロボット１の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの働きかけの有無などを判断する。  Themain control unit 40 includes an image signal S1A, an audio signal S1B, a pressure detection signal S1C, and the like (hereinafter collectively referred to as an external sensor) supplied from theCCD camera 50,microphone 51,touch sensor 52, and the like of theexternal sensor unit 53, respectively. (Referred to as the signal S1), the remaining battery level detection signal S2A and the acceleration detection signal S2B supplied from thebattery sensor 55 and the acceleration sensor of theinternal sensor unit 57, respectively (hereinafter collectively referred to as the internal sensor signal S2). Based on the above, the situation around and inside therobot 1, the instruction from the user, the presence / absence of the action from the user, and the like are determined.

そしてメイン制御部４０は、この判断結果と、予め内部メモリ４０Ａに格納されている制御プログラムと、そのとき装填されている外部メモリ５８に格納されている各種制御パラメータとに基づいて続く行動を決定し、決定結果に基づく制御コマンドを対応するサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄに送出する。この結果、この制御コマンドに基づき、そのサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄの制御のもとに、対応するアクチュエータＡ_１〜Ａ_１４が駆動され、かくして頭部ユニット３を上下左右に揺動させたり、腕部ユニット４Ａ、４Ｂを上にあげたり、歩行するなどの行動がロボット１により発現されることとなる。Themain control unit 40 determines the action to be continued based on the determination result, the control program stored in theinternal memory 40A in advance, and various control parameters stored in theexternal memory 58 loaded at that time. Then, the control command based on the determination result is sent to the correspondingsub-control units 43A to 43D. As a result, based on this control command, the corresponding actuators A_{1 to} A₁₄ are driven under the control of thesub-control units 43A to 43D, thus swinging thehead unit 3 up and down, left and right, Actions such as raising theunit units 4A and 4B or walking are expressed by therobot 1.

またこの際メイン制御部４０は、必要に応じて所定の音声信号Ｓ３をスピーカ５４に与えることにより当該音声信号Ｓ３に基づく音声を外部に出力させたり、外見上の「目」として機能する頭部ユニット３の所定位置に設けられたＬＥＤに駆動信号を出力することによりこれを点滅させる。  At this time, themain control unit 40 outputs a sound based on the sound signal S3 to the outside by giving a predetermined sound signal S3 to thespeaker 54 as necessary, or functions as an “eye” in appearance. By outputting a drive signal to the LED provided at a predetermined position of theunit 3, this is blinked.

このようにしてこのロボット１においては、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無などに基づいて自律的に行動することができるようになされている。  In this way, therobot 1 can behave autonomously based on the surrounding and internal conditions, instructions from the user, presence / absence of actions, and the like.

（２）ロボット１における手部２３の構成
（２−１）手部２３の概略構成
次に、このロボット１における手部２３の構成について説明する。(2) Configuration ofHand 23 in Robot 1 (2-1) Schematic Configuration ofHand 23 Next, the configuration of thehand 23 in therobot 1 will be described.

このロボット１の手部２３には、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、それぞれ人間の親指、人差し指、中指、薬指及び小指に相当する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が設けられている。As shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), therobot 23 has ahand portion 23 having first tofifth finger portions 60₁ to 60₁ corresponding to a human thumb, index finger, middle finger, ring finger, and little finger, respectively. 60₅ is provided.

この場合、第１の指部６０_１は、指先部６１_１及び指元部６１_２が第１の指関節６１_３を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されることにより構成されており、指元部６１_２の下端部が、手本体部６２の内側面（以下、これを手の平面と呼ぶ）６２Ａにおける下部右端近傍位置（右手）又は下部左端近傍位置（左手）に、第２の指関節６１_４を介して手部２３の内側に向けて屈曲自在に連結されている。In this case, thefirst finger portion 60₁ is constituted by afingertip portion 61₁ and theYubimoto portion 61₂ is refracted rotatably connected toward the inside of thefirst knuckle 61₃ via thehand portion 23 are, the lower end portion of theYubimoto portion 61_2, the inner surface of the hand main body 62 (hereinafter referred to as the plane of the hand) lower near the right end position in 62A (right hand) or lower near the left end position (left hand), It is bent rotatably connected toward the inside of thehand portion 23 through thesecond knuckle 61_4.

また第２〜第５の指部６０_２〜６０_５は、それぞれ指先部６２_１及び中指部６２_２が第１の指関節６２_３を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されると共に、指中部６２_２及び指元部６２_４が第２の指関節６２_５を介して手部２３の内側に向けて屈折自在に連結されることにより構成され、指元部６２_４の下端部が、手本体部６２の先端に第３の指関節６２_６を介して手部２３の内側に向けて屈曲自在に連結されている。The second to fifth fingers₆₀ 2-60₅ is refracted rotatably connected toward thefingertip portion 62₁ and themiddle finger portion 62_2, respectively to the inside of thehand portion 23 through thefirst knuckle 62₃ Rutotomoni, is constituted by a finger central 62₂ andYubimoto 62₄ is refracted rotatably connected toward the inside of thesecond knuckle 62₅ through thehand unit 23, the lower end ofYubimoto 62₄ parts have been bent rotatably connected toward the inside of thehand portion 23 through the third finger joint 62₆ to the tip of thehand body portion 62.

これによりこのロボット１においては、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を伸ばし又は屈曲させることで、図６のように手部を開いたり、図７及び図８のように手部２３を閉じたりすることができ、かくして例えば図９及び図１０のようにボール等の対象物６４、６５を掴んだり、図１１のように紙や薄板等の対象物６６を摘むことができるようになされている。Thereby, in thisrobot 1, by extending or bending the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ , the hand portion is opened as shown in FIG. 6, or the hand portion as shown in FIGS. 23 can be closed, and thus, for example, theobjects 64 and 65 such as balls can be grasped as shown in FIGS. 9 and 10, and the object 66 such as paper and thin plates can be picked as shown in FIG. Has been made.

このとき第２〜第５の指部６０_１〜６０_５は、図６に示すように、手を開いた状態において、これら第２〜第５の指部６０_１〜６０_５が手部本体６２の下端部１点Ｐを中心として一定角度間隔（例えば15〔°〕間隔）で放射方向に伸びるように手本体部６２に取り付けられている。また第１の指部６０_１は、図７に示すように、その中心線Ｋ_１が第３の指部の中心線Ｋ_２と一定角度θ_ｔｈをもって交差するように手本体部６２に取り付けられている。In this case the second tofifth fingers₆₀ 1 to 60_5, as shown in FIG. 6, in opened hand, these second tofifth fingers₆₀ 1 to 60₅ is thehand body 62 Is attached to the handmain body 62 so as to extend in the radial direction at a constant angular interval (for example, 15 °). Thefirst finger portion 60_1, as shown in FIG. 7, attached to thehand body portion 62 so as to intersect with a certain angle theta_th its center line K₁ is the center line K₂ of the third finger ing.

これによりこのロボット１においては、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５によって、例えば図９及び図１０のように対象物６４、６５を複数方向から包み込むように把持することができ、かくして大きな対象物から小さな対象物まで広い範囲の大きさの対象物を確実に把持することができるようになされている。As a result, in therobot 1, the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ can hold theobjects 64 and 65 so as to be wrapped from a plurality of directions as shown in FIGS. 9 and 10, for example. Thus, it is possible to reliably hold a wide range of sizes of objects from large objects to small objects.

また、かかる第１の指部６０_１の角度θ_ｔｈは、図７のように対象物を掴む状態に第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を屈曲させたときに、第１の指部６０_１の先端部が第２の指部６０_２の先端部及び第３の指部６０_３の先端部とそれぞれ接触する角度に選定されており、かくして対象物を摘む際に、図１１のように、少なくとも第１の指部６０_１の先端部と、第２の指部６０_２の先端部と、第３の指部６０_３の先端部との３点によって当該対象物６７を確実に保持し得るようになされている。Further, according the first angle theta_th fingers 60_1, when formed by bending the first tofifth fingers₆₀ 1 to 60₅ of the state grasping the object as shown in FIG. 7, the first tip of thefinger portion 60₁ are selected in the angle of contact respectively with the second tip portion of thefinger portion 60₂ and thethird finger portion 60₃ of the tip, thus when picking an object, Figure 11 as reliably at least afirst finger portion 60₁ of the front end portion, asecond finger portion 60₂ of the tip, theobject 67 by the three points and thethird finger portion 60₃ of the tip of the To be able to hold on.

なおこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の長さは、それぞれ異なる長さに選定されており、これにより第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を広い範囲で接触させながら対象物を把持することができるようになされている。In the case of this embodiment, the lengths of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are selected to be different from each other, whereby the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60 60 are selected._An object can be gripped while contacting₅ in a wide range.

（２−２）手部２３の具体的構成
ここで、実際上、手本体部６２においては、図１２に示すように、手の平面６２Ａが全体としてほぼ丸四角形状となるように構成されており、その第１の指部６０_１の取付け位置を含む下部と、当該手の平面６２Ａ全体の４分の３程度の面積を占める先端部とに凸形状の丘部６２Ａ_１、６２Ａ_３（図１２（Ａ）において斜線部よりも上側部分及び下側部分）が設けられると共に、これら先端部の丘部６２Ａ_１及び下部の丘部６２Ａ_３間に凹形状の窪み部６２Ａ_２（図１２（Ａ）において斜線部分）が設けられている。(2-2) Specific Configuration ofHand Part 23 Here, in practice, the handmain body part 62 is configured such that theflat surface 62A of the hand has a substantially round rectangular shape as a whole, as shown in FIG. a lower portion including the first mounting position of thefinger unit 60_1, thehill portion_62A 1 of the tip portion and a convex shape which accounts for approximately 3area 4 of thetotal plane 62A of the hand, 62A₃ (FIG. 12 ( in a) with the upper and lower portions than the hatched portion) is provided, in these tip oflands 62A₁ andlower lands 62A₃ betweenconcave recess 62A₂ (Figure 12 (a) (Hatched portion) is provided.

この場合、図１２からも明らかなように、先端部の丘部６２Ａ_１及び窪み部６２Ａ_２間は滑らかな曲面により繋がれているのに対し、下部の丘部６２Ａ_３及び窪み部６２Ａ_２間には段差６２Ｂが設けられており、これにより対象物を手の平面６２Ａ上に安定して載せることができ、また対象物を安定して把持することができるようになされている。In this case, as it is apparent from FIG. 12, whereas betweenlands 62A₁ and the recessedportion 62A₂ of the tip are connected by a smooth curved surface, the bottom between thehill portion 62A₃ and the recessedportion 62A₂ Is provided with astep 62B, whereby the object can be stably placed on thehand plane 62A, and the object can be stably grasped.

また手本体部６２の手の平面６２Ａには、ゴム材等の摩擦係数の大きい材料からなる表面材６３が貼着されており、これにより対象物を把持する際に当該表面材６３と対象物との間に生じる摩擦によってより一層と安定して当該対象物を手の平面６２Ａ内に保持し得るようになされている。  Further, asurface material 63 made of a material having a large coefficient of friction such as a rubber material is attached to the handflat surface 62A of the handmain body 62, whereby thesurface material 63, the object, The object can be held in theplane 62A of the hand more stably by the friction generated between the two.

一方、第１の指部６０_１においては、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、指先部６１_１の骨を構成する樹脂又はアルミ合金等の硬度の高い材料からなる第１の骨格層７０_１と、指元部６１_１の骨を構成する同じ材料からなる第２の骨格層７０_２とを有し、これら第１及び第２の骨格層７０_１、７０_２が第１の指関節６１_３を構成する当該第１の指部６０_１の横方向（矢印ａ）と平行に設けられた第１の軸体７１により、一体にかつ屈曲自在に連結されている。On the other hand, in thefirst finger portion 60_1, as shown in FIG. 13 (A) and (B), thefingertip portion 61₁ of the bones constituting the resin or the first consisting of a high hardness aluminum alloy materialskeletal layer 70_1, theYubimoto unit 61_first bone from the same material consisting second constitutingskeletal layer 70₂ and has a first and secondskeletal layer₇₀ 1, 70₂ are first thefirst shaft 71 provided in parallel with thefirst finger portion 60₁ in the lateral direction (arrow a) constituting theknuckles 61_3, and is integral with and bent freely connected.

また指元部６１_２の下端部には、第２の指関節６１_４を構成する第２の軸体７２が当該指元部６１_２を第１の軸体７１と平行に貫通するように設けられ、この第２の軸体７２が手本体部６２（図６）の所定位置に設けられた軸受け７３（図６（Ａ））によって軸支されている。Also at the lower end of the base of thefinger portion 61_2, provided as asecond shaft 72 which constitutes the second finger joint 61₄ parallel to penetrate the base of thefinger portion 61₂ and thefirst shaft 71 Thesecond shaft body 72 is pivotally supported by a bearing 73 (FIG. 6A) provided at a predetermined position of the hand main body 62 (FIG. 6).

これにより第１の指部６０_１においては、図７について上述したように、第３の指部６０_３の中心軸ｋ_２との角度θ_ｔｈを保ちながら、指先部６１_１及び指元部６１_２をそれぞれ独立に手部の内６２Ａ側に自在に屈曲させ得るようになされている。Thus in thefirst finger portion 60_1, as described above with reference to FIG. 7, while maintaining the angle theta_th between the center axis_{k 2} of thethird finger portion 60_3, thefingertip portion 61₁ and theYubimoto 61₂ can be independently bent to the inside 62A side of the hand portion.

このとき、第１及び第２の骨格層７０_１、７０_２は、図１３（Ｃ）に示すように、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材からなる柔軟層７４により一体に覆われると共に、当該柔軟層７４は、厚さ0.3〜１〔mm〕程度、硬度がＨｓ40〜60程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて形成された表面層７５により一体に覆われている。Together this time, the first and secondskeletal layer₇₀ 1, 70_2, as shown in FIG. 13 (C), alpha gel, theflexible layer 74 hardness such Sorubosein or urethane foam is made of a flexible material Hs0 And theflexible layer 74 is a surface layer formed of a flexible material such as rubber, PCV, or palliurethane having a thickness of about 0.3-1 [mm] and a hardness of about Hs 40-60. 75 is integrally covered.

これによりこのロボット１においては、対象物を把持等する際に、第１の指部６０_１の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができることから、当該対象物を確実に把持等することができ、また上述のように第１の指部６０_１が第１及び第２の骨格層７０_１、７０_２、柔軟層７４及び表面層７５の３層構造となっていることから、第１の指部６０_１の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐え得るようになされている。Thus, in thisrobot 1, when the gripping such an object, a first resiliently and the inner surfaces of thefingers 60₁ in a direction that is recessed in accordance with the surface shape of the object is flexibly displaced the subject because it can be brought into close contact with the object, it is possible to reliably grip like the object, also thefirst finger portion 60₁ is the first and secondskeletal layer 70 as described above_1, 70_2, flexible Since it has a three-layer structure of thelayer 74 and thesurface layer 75, the surface of thefirst finger portion 601 is not easily damaged while giving flexibility to the surface of the_firstfinger portion 601, and can sufficiently withstand long-term use practically. It is made like that.

同様に、第２〜第５の指部６０_２〜６０_５においては、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、指先部６３_１の骨を構成する樹脂又はアルミ合金等の硬度の高い材料からなる第１の骨格層８０_１と、指中部６３_２の骨を構成する同じ材料からなる第２の骨格層８０_２と、指元部６３_２の骨を構成する同じ材料からなる第３の骨格層８０_３とを有し、これら第１〜第３の骨格層８０_１〜８０_３が、第１の指関節６３_３を構成する第１の軸体８１と、第２の指関節６３_５を構成する第２の軸体８２とにより、一体にかつ屈曲自在に連結されている。Similarly, in the fingers₆₀ 2-60₅ of the second to fifth, as shown in FIG. 14 (A) and (B), the hardness of the resin or an aluminum alloy or the like constituting the bone of thefingertip portion 63₁ first skeletal layer 80₁ made of high material, and the second skeletal layer 80₂ of the same material which constitutes the bone of the finger central 63_2, first made of the same material constituting thebone Yubimoto 63₂ 3 and a skeleton layer_803, these first to third skeletal layer₈₀ 1-80_3, thefirst shaft member 81 which constitutes thefirst knuckle 63_3, second finger joint by asecond shaft 82 which constitutes a 63₅ are integrally and bendably connected.

また指元部６３_４の下端部には、第３の指関節６３_６を構成する第３の軸体８３が当該指元部６３_４を第１及び第２の軸体８１、８２と平行に貫通するように設けられ、この第３の軸体８３が手本体部６２の所定位置に設けられた対応する軸受け８４_１〜８４_４（図６（Ａ））によって軸支されている。Also at the lower end of the base of thefinger portion 63_4, thethird knuckle 63₆third shaft 83 is the base of thefinger portion 63₄ of which constitutes the parallel to the first andsecond shafts 81 and 82 Thethird shaft body 83 is provided so as to pass through, and is supported by corresponding bearings 84_{1 to} 84₄ (FIG. 6A) provided at predetermined positions of the handmain body 62.

これにより第２〜第５の指部６０_２〜６０_５においては、図６について上述したように、指先部６３_１、指中部６３_２及び指元部６３_３をそれぞれ独立に手部２３の内側に向けて自在に屈曲させ得るようになされている。Thus in the finger portions₆₀ 2-60₅ of the second to fifth, as described above for FIG. 6, the inner side of thefingertip portion 63_1, finger middle 63₂ andYubimoto 63₃hand portion 23 to independently It can be bent freely toward

このとき、第１〜第３の骨格層８０_１〜８０_３は、図１４（Ｃ）に示すように、第１の指部６０_１の場合と同様に、αゲル、ソルボセイン又は発泡ウレタン等の硬度がＨｓ０の柔軟材からなる柔軟層８５により一体に覆われると共に、当該柔軟層８５は、厚さ0.3〜１〔mm〕程度、硬度がＨｓ40〜60程度の例えばゴム、ＰＣＶ又はパリウレタン等の屈曲性のある材料を用いて形成された表面層８６により一体に覆われている。At this time, as shown in FIG. 14 (C), the_first to_third skeleton layers 80₁ to 80₃ are made of α gel, sorbosein, urethane foam, or the like, as in the case of thefirst finger portion 60₁ . Theflexible layer 85 is integrally covered with aflexible layer 85 made of a flexible material having a hardness of Hs0, and theflexible layer 85 has a thickness of about 0.3 to 1 [mm] and a hardness of aboutHs 40 to 60, such as rubber, PCV, or parylene urethane. It is integrally covered with asurface layer 86 formed using a flexible material.

これによりこのロボット１においては、対象物を把持等する際に、第２〜第５の指部６０_２〜６０_５の内側面をその対象物の表面形状に応じて凹む方向に弾力的かつ柔軟に変位させて当該対象物に密着させることができることから、当該対象物を確実に把持等することができ、また上述のように第２〜第５の指部６０_２〜６０_５が第１〜第３の骨格層８０_１〜８０_３、柔軟層８５及び表面層８６の３層構造となっていることから、第２〜第５の指部６０_２〜６０_５の表面に柔軟性をもたせながらも当該表面が損傷し難く、長期使用にも実用上十分に耐え得るようになされている。Thereby, in thisrobot 1, when gripping an object, the inner surface of the_{second tofifth}finger portions 60₂ to 605 is elastic and flexible in a direction to dent according to the surface shape of the object. since by displacing can be brought into close contact with the object, the said object to be able reliably to grip the like, also second tofifth fingers 60_2-605 first through as described above Since the third skeleton layers 80₁ to 80₃ , theflexible layer 85 and thesurface layer 86 have a three-layer structure, the surfaces of the_{second tofifth}finger portions 60_{2 to} 605 have flexibility. However, the surface is not easily damaged, and can be sufficiently practically used even for long-term use.

なおこの実施の形態の場合、図１５に示すように、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５における各指先部６１_１、６３_１（図１３、図１４）の先端部は、先端に行くほど腹面６０_１Ａ〜６０_５Ａが背面に近づくように湾曲して形成されると共に、これと対向する第１の骨格層７０_１、８０_１の先端部７０_１Ａ、８０_１Ａは、その第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の先端に行くにつれて当該第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の背面側に近づくように、例えば45〔°〕程度の傾斜角を有するテーパ状に形成されている。In the case of this embodiment, as shown in FIG. 15, the tip portions of thefingertip portions 61₁ and 63₁ (FIGS. 13 and 14) in the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are the tip ends. The distal surfaces 70₁ A and 80₁ A of the first skeleton layers 70₁ and 80₁ that are formed so as to be curved so that the abdominal surfaces 60₁ A to 60₅ A approach the back surface as they go to , so as to approach the rear side of thefinger portions₆₀ 1 to 60₅ of the first to fifth as going to the first to fifth tip of thefinger portions₆₀ 1 to 60_5, for example, 45 [°] of about tilt It is formed in a tapered shape having corners.

これによりロボット１においては、対象物を掴むときに最も力が加わる第１〜第５の指部６０１〜６０５の各指先部６１１、６３１における腹面６０１Ａ〜６０５Ａの先端部を、より一層と当該対象物の表面に沿って凹むように変位させてその接触面積を拡大させることができ、かくして当該対象物と第１〜第５の指部６０１〜６０５との間の摩擦力を向上させて、対象物をより一層確実に把持し得るようになされている。  Thereby, in therobot 1, the tip of theabdominal surfaces 601A to 605A in thefingertip portions 611 and 631 of the first tofifth finger portions 601 to 605 to which the force is most applied when the object is grasped is further increased. The contact area can be expanded by denting along the surface of the object, thus increasing the frictional force between the object and the first tofifth finger portions 601 to 605, and the object An object can be gripped more reliably.

またこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０１〜６０５の表面層７５、８６においては、全体としてその断面形状が図１３（Ｃ）及び図１４（Ｃ）に示すように中空の丸四角形状に選定されると共に、各指先部６１_１、６３_１の腹面形状が丸四角形状に選定されており、これにより第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を対象物と広い接触面積で接触させて、当該対象物を確実に把持することができるようになされている。In this embodiment, the surface layers 75 and 86 of the first tofifth finger portions 601 to 605 are hollow as shown in FIGS. 13C and 14C as a whole. And the abdominal surface shape of each of thefingertip portions 61₁ and 63₁ is selected to be a round square shape, whereby the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are defined as objects. The object can be reliably gripped by making contact with a wide contact area.

このとき第１の指部６０_１は第２〜第５の指部６０_２〜６０_５よりも幅広に形成されており、これにより例えば図１１（Ｂ）のように第１〜第３の指部６０_１〜６０_３によって３点支持により紙又は薄板等の対象物６７を摘む際にも、１点支持側となる第１の指部６０_１の当該対象物６７に対する接触面積を大きくして、当該対象物６７をより安定に保持し得るようになされている。First to third fingers as in this case thefirst finger portion 60₁ is formed wider than the fingers₆₀ 2-60₅ of the second to fifth, thereby for example, FIG. 11 (B) when picking anobject 67 of paper or thin or the like by three-point support by the unit (60)_through 603 also to increase the contact area with respect to thefirst finger portion 60₁ of theobject 67 to be 1-point support side Theobject 67 can be held more stably.

さらにこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５における各指先部６１_１、６３_１の腹面６０_１Ａ〜６０_５Ａ側には、図１６に示すように、複数の同心円状の凹凸からなる凹凸パターンでなる指紋部８７が摩擦力向上のため設けられており、これにより例えば図１７に示すように、床面８８上に置かれた紙８９を、第１及び第２の指部６０１、６０２の各指紋部８７との間に生じる摩擦を利用して摘み上げ得るようになされている。Further, in the case of this embodiment, on the side of the abdominal surface 60₁ A to 60₅ A of eachfingertip portion 61₁ , 63_{1 in} the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ , as shown in FIG. Afingerprint portion 87 having a concavo-convex pattern made up of a plurality of concentric concavo-convex portions is provided for improving the frictional force. As a result, for example, as shown in FIG. Thesecond finger portions 601 and 602 can be picked up using friction generated between thefinger portions 87 and thefingerprint portions 87.

また第１〜第５の指部６０_１〜６０_５における各指紋部８７の中央部には、図１６（Ａ）に示すように、それぞれ所定深さの窪み部８７Ａが設けられており、かくして図１８のように第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の腹面６０_１Ａ〜６０_５Ａを対象物９０に接触させたときに、これら第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の指紋部８７における窪み部８７Ａ内の空気圧が上昇して当該窪み部８７Ａ内から空気が外部に押し出されて、当該窪み部８７Ａにおいて吸着作用を生じさせ得るようになされている。Further, as shown in FIG. 16 (A), ahollow portion 87A having a predetermined depth is provided at the center of eachfingerprint portion 87 in the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ , respectively. When the abdominal surfaces 60₁ A to 60₅ A of the_{first tofifth}finger portions 60_{1 to} 60₅ are brought into contact with theobject 90 as shown in FIG. 18, the first tofifth finger portions 60₁ to 60₁ to 60₅ air and air pressure rise in the recessedportion 87A in thefingerprint portion 87 from within therecess 87A of being pushed out, are adapted to give rise to adsorption in therecess portion 87A.

これによりこのロボット１においては、対象物をより一層確実に把持することができ、かくして例えば第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の各指紋部８７による摩擦力と、当該各指紋部８７の窪み部８７Ａにおける吸着力と、指先の柔軟性とを利用して、図１９（Ａ）に示すように、ボール９１をその重心Ｇ_Ｐ位置よりも高い位置において把持することもできるようになされている。Thereby, in thisrobot 1, a target object can be hold | gripped more reliably, and, for example, the frictional force by eachfingerprint part 87 of the_1st-5th finger parts 601-605, and each said fingerprint part As shown in FIG. 19 (A), theball 91 can be gripped at a position higher than the position of the center of gravity_GP by using the suction force in thehollow portion 87A of 87 and the flexibility of the fingertip. Has been made.

さらにこの実施の形態の場合、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の表面層７５、８６は無色透明な材料を用いて形成されており、当該表面層７５、８６（図１３（Ｃ）、図１４（Ｃ））における柔軟層７４、８５（図１３（Ｃ）、図１４（Ｃ））との境界面（表面層７５、８６の内面）又は柔軟層７４、８５における表面層７５、８６との境界面（柔軟層７４、８５の表面）にはそのロボット１に固有の識別情報が例えば図２０に示すような２次元バーコードとして印刷されている。Further, in the case of this embodiment, the surface layers 75 and 86 of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are formed using a colorless and transparent material, and the surface layers 75 and 86 (FIG. 13 ( C), the boundary surface (the inner surface of the surface layers 75 and 86) with theflexible layers 74 and 85 (FIG. 13C and FIG. 14C) in FIG. 14C, or the surface layer in theflexible layers 74 and 85 Identification information unique to therobot 1 is printed as a two-dimensional barcode as shown in FIG. 20, for example, on the boundary surfaces with 75 and 86 (surfaces of theflexible layers 74 and 85).

これによりこのロボット１においては、この２次元バーコードに基づいて識別することができ、これによりロボット１間の混同を防止すると共にロボット１の盗難等を抑制することができるようになされている。  As a result, therobot 1 can be identified based on the two-dimensional barcode, thereby preventing confusion between therobots 1 and preventing therobot 1 from being stolen.

他方、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５においては、図１３及び図１４に示すように、それぞれその背面側の先端位置に、例えば樹脂材等の硬度がＨｓ70程度でかつ滑り易い材料からなる爪９２が接着剤等を用いて交換自在に取り付けられている。On the other hand, in the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ , as shown in FIGS. 13 and 14, for example, the hardness of the resin material or the like is aboutHs 70 and is slippery at the tip position on the back side. Aclaw 92 made of a material is attached to be exchangeable using an adhesive or the like.

この場合、爪９２は、その先端部が第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の先端から僅かに突出するように接着されており、これにより机面上や床面上に置かれた小物や紙を、これら第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の先端から突出する爪９２を引掻けるようにして摘むことができるようになされている。In this case, thepawl 92 has its leading end portion is adhered to slightly protrude from the first to the fifth distal end of thefinger portion 60₁ to 60_5, are thereby placed on the desk surface or a floor surface A small object or paper can be picked by scratching thenail 92 protruding from the tips of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ .

また爪９２においては、図１３及び図１４からも明らかなように、その先端部は円弧状に形成されており、これにより各方向から爪９２を対象物に均等に引掻け得るように、かつ爪９２を対象物に引掻けるなどする際に当該爪９２に作用する外力を分散させて、当該爪９２を破損し難くし得るようになされている。  Moreover, in the nail | claw 92, as evident also from FIG.13 and FIG.14, the front-end | tip part is formed in circular arc shape, and so that the nail | claw 92 can be equally scratched to a target object from each direction by this, In addition, when thenail 92 is scratched by an object, an external force acting on thenail 92 is dispersed to make thenail 92 difficult to break.

また爪９２の先端部は、先に行くほど第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の腹面６０_１Ａ〜６０_５Ａ側に反るように湾曲して形成されており、これにより例えば図１９（Ｂ）に示すように、床面上にある小物９３を第１の指部６０_１の爪９２と、第２の指部６０_２の爪９２とにより引掻けるようにして、確実に摘むことができるようになされている。The tip of thenail 92 is formed so as to bend toward the abdominal surface 60₁ A to 60₅ A side of the_{first tofifth}finger portions 60_{1 to} 60₅ , for example, as shown in FIG. 19 (B), and a small 93first pawl 92 of thefingers 60₁ located on the floor, in the catch so by thesecond claw 92 of thefingers 60_2, It is made so that it can be picked reliably.

（３）ロボット１における手部２３の駆動制御
（３−１）システム構成
次に、かかる構造を有する手部２３を駆動制御する駆動制御系のシステム構成について説明する。(3) Drive Control ofHand 23 in Robot 1 (3-1) System Configuration Next, a system configuration of a drive control system that drives and controls thehand 23 having such a structure will be described.

このロボット１の場合、手部２３における手本体部６２の内部には、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５にそれぞれ対応させて、これら第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を伸ばし又は曲げるように駆動するための第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５が収納され、当該手部２３及び前腕部間を連結する手首関節１０１には、手部２３をロール方向（軸θ_Ｒの回りの方向）及びピッチ方向（軸θ_Ｐの回りの方向）に駆動するため２軸一体型の第６のアクチュエータ部１０２が設けられている。In the case of thisrobot 1, thehand body portion 62 in thehand portion 23 is made to correspond to the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ as shown in FIGS. 21 (A) and 21 (B). The first tofifth actuator portions 100_{1 to} 100₅ for driving the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ to extend or bend are housed, and thehand portion 23 and the forearm portion are stored. the wrist joint 101 for connecting the sixth actuator biaxial integral for driving thehand portion 23 in the roll direction (axial theta about the direction_R) and (around the axis theta_P) pitchdirection A unit 102 is provided.

また第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５内には、図２２に示すように、それぞれ当該第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５を制御するための第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５が収納されると共に、第６のアクチュエータ部１０２内には、ピッチ軸用及びロール軸用の第６及び第７の制御装置１０４_１、１０４_２が収納されている。さらにロボット１の前腕部を構成するアクチュエータＡ_８（図１、図２１）内には、インテリジェントＨＵＢ１０５が収納され、当該インテリジェントＨＵＢ１０５と、第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２とがディジーチェーン接続されている。Also in the first tofifth actuator unit₁₀₀ 1 to 100_5, as shown in FIG. 22, the respective first to for controlling theactuator unit₁₀₀ 1 to 100₅ of the first to fifth 5 Thecontrol devices 103_{1 to} 103₅ are accommodated, and thesixth actuator unit 102 accommodates the sixth andseventh control devices 104₁ and 104₂ for the pitch axis and the roll axis. . Furthermore, anintelligent HUB 105 is housed in the actuator A₈ (FIGS. 1 and 21) constituting the forearm portion of therobot 1, and theintelligent HUB 105 and the first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ , 104₂ and are daisy chained.

この場合、インテリジェントＨＵＢ１０５は、図２２に示すように、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェース回路１１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１及びシリアル通信用インターフェース回路１１２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ１１３とが設けられており、ＵＳＢインターフェース回路１１０を介して上位コントローラ（サブ制御部４３Ｃ（図４））と通信し、またシリアル通信用インターフェース回路１１２を介して第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２とシリアル通信し得るようになされている。In this case, as shown in FIG. 22, theintelligent HUB 105 includes a USB (Universal Serial Bus)interface circuit 110, a CPU (Central Processing Unit) 111, a serialcommunication interface circuit 112, a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random And amemory 113 such as an access memory, and communicates with the host controller (sub control unit 43C (FIG. 4)) via theUSB interface circuit 110, and the first to first via the serialcommunication interface circuit 112. Theseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ and 104₂ can be serially communicated.

そしてこのインテリジェントＨＵＢ１０５は、８〔ms〕周期で上位コントローラと通信し、上位コントローラから各第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２に対する位置指令値（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））などの各種コマンドが与えられると、これら位置指令値（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））に基づいて２〔ms〕周期のサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））を生成し、これをディジーチェーン接続された後段の第１の制御装置１０３_１に送出するようになされている。Theintelligent HUB 105 communicates with the host controller at a cycle of 8 [ms], and the position command values (U1 (N)) from the host controller to the first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ , and 104₂ . When various commands such as .about.U7 (N)) are given, servo commands (Ref1 (k) to Ref7 (k) having a period of 2 [ms] based on these position command values (U1 (N) to U7 (N)). )) Is generated and sent to the_firstcontrol device 1031 at the subsequent stage connected in a daisy chain.

このとき第１の制御装置１０３_１は、前段のインテリジェントＨＵＢ１０５からサーボ指令が与えられると、そのうちの自己に対するサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ））を取り込み、この後はこのサーボ指令に基づいて対応する第１のアクチュエータ部１００_１を制御する一方、前段のインテリジェントＨＵＢ１０５から与えられたサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））のうち、自己に対するサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ））を、当該第１のアクチュエータ部１００_１内の後述する対応するＤＣモータの現在位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ））に置き換えて、これらを後段の第２の制御装置１０３_２に送出する。At this time, when a servo command is given from the precedingintelligent HUB 105, the_firstcontrol device 1031 takes in the servo command (Ref1 (k)) for the self, and thereafter, thefirst control device 1031 corresponds to the first based on this servo command. while controlling theactuator unit 100₁ of 1, of the servo command given from the preceding intelligent HUB105 (Ref1 (k) ~Ref7 ( k)), a servo command to the self (Ref1 (k)), the first replacing the current position data representing the current position of the corresponding DC motor (described later) of theactuator portion 100 in the_first (P1 (k)), and sends them to thesecond control unit 103₂ of the subsequent stage.

同様に、第２〜第７の制御装置１０３_２〜１０３_５、１０４_１、１０４_２は、前段の他の第１〜第６の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１から現在位置データ及びサーボ指令が与えられると、そのうちの自己に対するサーボ指令（Ｒｅｆ２（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））を取り込み、この後はこのサーボ指令に基づいて対応する第２〜第６のアクチュエータ部１００_２〜１００_５、１０１を制御する一方、前段の第１〜第６の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１から与えられたサーボ指令及び現在位置データのうち、自己に対するサーボ指令を、対応する第２〜第６のアクチュエータ部１００_２〜１００_５、１０４_１、１０４_２内の後述するＤＣモータの現在位置を表す現在位置データ（Ｐ２（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））に置き換えて、これらをさらに後段の他の第３〜第７の制御装置１０３_３〜１０３_５、１０４_１、１０４_２又はインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。Similarly, the second toseventh control devices 103_{2 to} 103₅ , 104₁ , and 104₂ receive current position data and servos from the other first tosixth control devices 103_{1 to} 103₅ , 104_{1 in} the preceding stage. When the command is given, the servo commands (Ref2 (k) to Ref7 (k)) for the self are taken in, and thereafter, the corresponding_second tosixth actuator sections 100_{2 to} 100₅ based on the servo commands are taken. , 101, while the servo commands and the current position data given from the_first tosixth control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ in the previous stage are assigned the corresponding second to second servo commands. 6 to current position data (P2 (k) to P7 (k)) representing the current position of a DC motor to be described later in theactuator sections 100_{2 to} 100₅ , 104₁ and 104₂ . Instead, these are further sent to the other third toseventh control devices 103_{3 to} 103₅ , 104₁ , 104₂ or theintelligent HUB 105 in the subsequent stage.

この結果、インテリジェントＨＵＢ１０５には、最後の第７の制御装置１０４_２から各ＤＣモータの現在位置データが与えられ、かくしてインテリジェントＨＵＢ１０５は、これら各ＤＣモータの現在位置データを８〔ms〕周期で上位コントローラに送出する。そして、上位コントローラは、これら各ＤＣモータの現在位置データに基づいて、各第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２に対する新たな位置指令値（Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ））を生成し、これを次の周期にインテリジェントＨＵＢ１０５に与える。As a result, the intelligent HUB105 the current position data is given for each DC motors from thecontrol unit 104₂ of the last 7, thus intelligent HUB105 is higher these current position data of each DC motor 8 [ms] cycle Send to controller. Based on the current position data of each of the DC motors, the host controller then creates new position command values (U1 (N) ˜) for the_first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ and 104₂ . U7 (N)) is generated and given to theintelligent HUB 105 in the next cycle.

このようにしてこのロボット１においては、上位コントローラがインテリジェントＨＵＢ１０５を介して手部２３の容姿制御を行い得るようになされている。  In this way, in therobot 1, the host controller can perform the appearance control of thehand portion 23 via theintelligent HUB 105.

（３−２）第１〜第６のアクチュエータ部１００_１〜１００_５、１０２の構成
ここで、第１〜第５のアクチュエータ１００_１〜１００_５においては、図２３に示すように、ギアボックス１２０に固定されたＤＣモータ１２１を動力源として有している。そしてＤＣモータ１２１の出力軸１２１Ａにはギア１２２が取り付けられ、当該ギア１２２がギアボックス１２０内の例えば冠歯車等でなるギア１２３と歯合している。(3-2) Configuration of First toSixth Actuator Parts 100_{1 to} 100₅ , 102 Here, in the first tofifth actuators 100_{1 to} 100₅ , as shown in FIG. TheDC motor 121 is fixed as a power source. Agear 122 is attached to theoutput shaft 121 </ b> A of theDC motor 121, and thegear 122 meshes with agear 123 formed of, for example, a crown gear in thegear box 120.

またギア１２３は、当該ギア１２３を同軸に貫通する回転軸１２４に固定されると共に、当該回転軸１２４はギアボックス１２０内において回転自在に枢支され、かつ当該回転軸１２４の両端部にはそれぞれ握締め用回転軸１２５及び開放用回転軸１２６が同軸に固定されている。  Further, thegear 123 is fixed to arotating shaft 124 that passes through thegear 123 coaxially, and therotating shaft 124 is pivotally supported in thegear box 120 and is provided at both ends of therotating shaft 124. The grippingrotary shaft 125 and the openingrotary shaft 126 are fixed coaxially.

そして握締め用回転軸１２５の周側面には、第１のワイヤ１２７の一端側がＤＣモータ１２１を正転駆動したときに巻き取り得る方向に巻回されると共に、その先端部が固定されている。またこの第１のワイヤ１２７の他端側は、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の内部腹面側を通って当該第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の内部先端にその端部が固定されている。And the one end side of the1st wire 127 is wound in the direction which can be wound up when theDC motor 121 carries out normal rotation drive, and the front-end | tip part is being fixed to the surrounding side surface of therotating shaft 125 for clamping. . The other end of thefirst wire 127, the corresponding first to fifth through the interior ventral side of thefinger portions₆₀ 1 to 60₅ of the first tofifth fingers₆₀ 1 to 60₅ The end is fixed to the inner tip.

これによりロボット１においては、第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５のＤＣモータ１２１を正転駆動して第１のワイヤ１２７を握締め用回転軸１２５の周側面に巻き取ることで、当該第１のワイヤ１２７により指先部６１_１、６３_１をその腹面側に引っ張るようにして、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を屈曲するように駆動させることができるようになされている。Thus, in therobot 1, theDC motor 121 of the_first to_fifth actuatorunits 100_{1 to} 100₅ is driven to rotate forward so that thefirst wire 127 is wound on the peripheral side surface of the clampingshaft 125. thefingertip portion₆₁ 1, 63₁ by thefirst wire 127 and to pull on the ventral side, can be driven so as to bend thefingers₆₀ 1 to 60₅ of the corresponding first to fifth It is made like that.

また開放用回転軸１２６の周側面には、第２のワイヤ１２８の一端部がＤＣモータ１２１を逆転駆動したときに巻き取り得る方向に巻回されると共に、その先端部が固定されている。またこの第２のワイヤ１２８の他端側は、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の内部背面側を通って当該第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の内部先端にその端部が固定されている。In addition, one end portion of thesecond wire 128 is wound around the peripheral side surface of theopening rotation shaft 126 in a direction that can be wound when theDC motor 121 is driven in reverse rotation, and the tip end portion is fixed. The other end of thesecond wire 128, the corresponding first to fifth through the interior back side of thefinger portions₆₀ 1 to 60₅ of the first tofifth fingers₆₀ 1 to 60₅ The end is fixed to the inner tip.

これによりロボット１においては、第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５のＤＣモータ１２１を逆転駆動して第２のワイヤ１２８を開放用回転軸１２６の周側面に巻き取ることで、当該第２のワイヤ１２８により指先部６１_１、６３_１をその背面側に引っ張るようにして、対応する第１〜第５の指部１００_１〜１００_５を伸ばすように駆動させることができるようになされている。Thereby, in therobot 1, theDC motor 121 of the_first to_fifth actuatorunits 100_{1 to} 100₅ is driven in reverse to wind thesecond wire 128 around theopening rotation shaft 126. By pulling thefingertip portions 61₁ and 63₁ to the back side by thesecond wire 128, the corresponding first tofifth finger portions 100_{1 to} 100₅ can be driven to extend. ing.

さらに開放用回転軸１２６の端面には、位置検出センサ１３０を構成する環状の樹脂マグネット１３１が当該開放用回転軸１２６と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１３２が配置され、当該制御基板１３２における樹脂マグネット１３１と対向する所定位置に樹脂マグネット１３１と共に位置検出センサ１３０を構成する第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂが搭載されている。  Further, anannular resin magnet 131 constituting theposition detection sensor 130 is fixed to the end surface of theopening rotation shaft 126 coaxially with theopening rotation shaft 126 and is opposed to theopening rotation shaft 126 in parallel with a small distance. Thecontrol board 132 is arranged so that the first andsecond Hall elements 133A and 133B constituting theposition detection sensor 130 together with theresin magnet 131 are mounted at predetermined positions facing theresin magnet 131 on thecontrol board 132. Yes.

このとき樹脂マグネット１３１は、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２のセンサ信号（以下、これを第１及び第２の位置検出信号と呼ぶ）に基づいて対応するＤＣモータ１２１の現在位置を検出し得るようになされている。  At this time, theresin magnet 131 is magnetized in a predetermined pattern so that the magnetic pole density detected by the first andsecond Hall elements 133A and 133B changes according to the rotational position thereof. The current position of thecorresponding DC motor 121 is detected based on first and second sensor signals (hereinafter referred to as first and second position detection signals) output from the twoHall elements 133A and 133B, respectively. It is made to be able to do.

また制御基板１３２には、対応するＤＣモータ１２１を駆動制御する図２２について上述した第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５が形成されている。そして、この第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５には、上述のようにインテリジェントＨＵＢ１０５からのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１３０（図２３（Ｂ））の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５は、このサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１２１を駆動制御するようになされている。Further, thecontrol board 132 is formed with the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ described above with reference to FIG. 22 for driving and controlling the correspondingDC motor 121. Then, this is the first tofifth control unit₁₀₃ 1 to 103_5, servo command from the intelligent HUB105 as described above (Ref1 (k) ~Ref7 (k )) (FIG. 22), the above-described position detection First and second position detection signals output from the first andsecond Hall elements 133A and 133B of the sensor 130 (FIG. 23B) are provided. Thus, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ drive and control the correspondingDC motor 121 based on the servo command and the first and second position detection signals.

なおこの実施の形態の場合、第１及び第２のワイヤ１２７、１２８においては、常に一定のテンションをもって握締め用回転軸１２５又は開放用回転軸１２６に巻回されており、これにより例えば第１〜第５の指部６０_１〜６０_５にその屈曲可能な方向の外力が与えられたときに、これに応じて握締め用回転軸１２５又は開放用回転軸１２６が回転するようになされている。これによりこのロボット１においては、かかる外力が第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に与えられたことを、対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５が位置検出センサ１３０からの第１及び第２の位置検出信号に基づいて容易に認識し得るようになされている。In the case of this embodiment, the first andsecond wires 127, 128 are always wound around therotary shaft 125 for clamping or therotary shaft 126 for opening with a constant tension. When the external force in the bendable direction is applied to thefifth finger portions 60_{1 to} 60₅ , the grippingrotary shaft 125 or the openingrotary shaft 126 is rotated accordingly. . As a result, in therobot 1, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ correspond to the position detection sensors that the external force is applied to the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_5. Based on the first and second position detection signals from 130, it can be easily recognized.

一方、第６のアクチュエータ１０２においては、図２４に示すように、筐体１４０内部の所定位置に固定された動力源としてのロール軸用のＤＣモータ１４１及びピッチ軸用のＤＣモータ１４２を有している。  On the other hand, as shown in FIG. 24, thesixth actuator 102 has a rollaxis DC motor 141 and a pitchaxis DC motor 142 as power sources fixed at predetermined positions inside thehousing 140. ing.

この場合、ロール軸用のＤＣモータ１４１の出力軸１４１Ａにはギア１４３が固着されると共に、当該ギア１４３は、ギア１４４、当該ギア１４４と一体形成されたギア１４５、ギア１４６、当該ギア１４６と一体形成されたギア１４７、ギア１４８、当該ギア１４８と一体形成されたギア１４９及びギア１５０を順次介してロール軸用出力軸１５１と連結されている。  In this case, thegear 143 is fixed to theoutput shaft 141A of theDC motor 141 for the roll shaft, and thegear 143 includes thegear 144, thegear 145 integrally formed with thegear 144, thegear 146, and thegear 146. The rollshaft output shaft 151 is connected through agear 147, agear 148, and agear 149 and agear 150, which are integrally formed with thegear 148, sequentially.

このときロール軸用出力軸１５１は、図２１からも明らかなように、ロボット１の前腕部に固定されており、かくしてＤＣモータ１４１を駆動することによって手部２３を全体としてロール方向に回転駆動することができるようになされている。  At this time, as apparent from FIG. 21, the rollshaft output shaft 151 is fixed to the forearm portion of therobot 1, and thus theDC motor 141 is driven to rotate thehand portion 23 in the roll direction as a whole. Has been made to be able to.

またピッチ軸用のＤＣモータ１４２の出力軸１４２Ａにはギア１５２が固定されると共に、当該ギア１５２は、ギア１５３、当該ギア１５３と一体形成されたギア１５４、ギア１５５、当該ギア１５５と一体形成されたギア１５６及びギア１５７を順次介してピッチ軸用出力軸１５８と連結されている。  Agear 152 is fixed to theoutput shaft 142A of theDC motor 142 for the pitch axis, and thegear 152 is integrally formed with thegear 153, thegear 154 formed integrally with thegear 153, thegear 155, and thegear 155. The pitchshaft output shaft 158 is connected to thepitch shaft 158 and thegear 157 sequentially.

このときピッチ軸用出力軸１５８は、図２１からも明らかなように、手部２３の手部本体６２の後端に固定された第１の軸受け１５８Ａにより固定保持されている。また筐体１４０におけるピッチ軸用出力軸１５８との対向面には当該ピッチ軸用出力軸１５８と同軸に回転軸１６０が回転自在に設けられていると共に、当該回転軸１６０は、図２１からも明らかなように、手部２３の手部本体６２の後端に固定された第２の軸受け１５９Ｂにより固定保持されている。  At this time, the pitchshaft output shaft 158 is fixedly held by the first bearing 158A fixed to the rear end of the hand portionmain body 62 of thehand portion 23, as is apparent from FIG. Arotating shaft 160 is rotatably provided coaxially with the pitchaxis output shaft 158 on the surface of thehousing 140 facing the pitchaxis output shaft 158. Therotation shaft 160 is also shown in FIG. As is obvious, the second hand 159B fixed to the rear end of the hand portionmain body 62 of thehand portion 23 is fixed and held.

これによりこのロボット１においては、第６のアクチュエータ部１０２におけるＤＣモータ１４２を回転駆動することによって、手部２３を全体としてピッチ方向に回転駆動することができるようになされている。  As a result, in therobot 1, thehand portion 23 can be rotationally driven in the pitch direction as a whole by rotationally driving theDC motor 142 in thesixth actuator portion 102.

さらに第６のアクチュエータ部１０２においては、ロール軸用出力軸１５１の内面側に環状の樹脂マグネット１６２が当該ロール軸用出力軸１５１と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１６３が配置され、当該制御基板１６３における樹脂マグネット１６２と対向する所定位置に樹脂マグネット１６２と共に位置検出センサ１６１を構成する第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂが搭載されている。  Further, in thesixth actuator portion 102, anannular resin magnet 162 is fixed coaxially with the rollshaft output shaft 151 on the inner surface side of the rollshaft output shaft 151, and in parallel with this, a slight distance is provided. Thecontrol board 163 is arranged so as to face each other, and the first andsecond Hall elements 164A and 164B constituting theposition detection sensor 161 together with theresin magnet 162 are arranged at predetermined positions facing theresin magnet 162 on thecontrol board 163. It is installed.

このとき樹脂マグネット１６２は、図２３について上述した樹脂マグネット１３１と同様に、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２のセンサ信号（以下、これを第１及び第２の位置検出信号と呼ぶ）に基づいて対応するＤＣモータ１４１の現在位置を検出し得るようになされている。  At this time, like theresin magnet 131 described above with reference to FIG. 23, theresin magnet 162 has a predetermined pattern so that the magnetic pole density detected by the first andsecond Hall elements 164A and 164B changes according to the rotational position. The first and second sensor signals (hereinafter referred to as first and second position detection signals) output from the first andsecond Hall elements 164A and 164B, respectively, are magnetized. Based on this, the current position of thecorresponding DC motor 141 can be detected.

また制御基板１６３には、図２２について上述した第６の制御装置１０４_１が形成されている。そしてこの第６の制御装置１０４_１には、上述のようにインテリジェントＨＵＢ１０５からのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１６１（図２４（Ａ））の第１及び第２のホール素子１６４Ａ、１６４Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第６の制御装置１０４_１は、かかるサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１４１を駆動制御するようになされている。Thecontrol board 163 includes acontrol unit 104₁ of the sixth described above with reference to FIG. 22 are formed. The sixth to thecontrol device 104_1, the servo command from the intelligent HUB105 as described above (Ref1 (k) ~Ref7 (k )) ( FIG. 22), theposition detection sensor 161 described above (FIG. 24 (A )) And the first and second position detection signals outputted from the first andsecond Hall elements 164A and 164B. Thus thecontrol unit 104₁ of the sixth, such a servo command, have been made to theDC motor 141 corresponding to control driving based on the first and second position detection signal.

これと同様にして、ピッチ軸用出力軸１５８の内面側には環状の樹脂マグネット１６５が当該ピッチ軸用出力軸１５８と同軸に固着されると共に、これと平行にかつ僅かな距離を介して対向するように制御基板１６６が配置され、当該制御基板１６６における樹脂マグネット１６５と対向する所定位置に樹脂マグネット１６５と共に位置検出センサ１６７を構成する第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂが搭載されている。  Similarly, anannular resin magnet 165 is fixed coaxially to the pitchshaft output shaft 158 on the inner surface side of the pitchshaft output shaft 158 and is opposed to the pitchshaft output shaft 158 in parallel with a small distance. Thecontrol board 166 is arranged so that the first andsecond Hall elements 168A and 168B constituting theposition detection sensor 167 together with theresin magnet 165 are mounted at predetermined positions facing theresin magnet 165 on thecontrol board 166. Yes.

このとき樹脂マグネット１６５は、図２３について上述した樹脂マグネット１３１と同様に、その回転位置に応じて第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂにより検出される磁極密度が変化するように所定パターンで着磁されており、これにより第１及び第２のホール素子１６８Ａ、１６８Ｂからそれぞれ出力される第１及び第２の位置検出信号に基づいて対応するＤＣモータ１４２の現在位置を検出し得るようになされている。  At this time, like theresin magnet 131 described above with reference to FIG. 23, theresin magnet 165 has a predetermined pattern so that the magnetic pole density detected by the first andsecond Hall elements 168A and 168B changes according to the rotational position. Magnetized so that the current position of thecorresponding DC motor 142 can be detected based on the first and second position detection signals output from the first andsecond Hall elements 168A and 168B, respectively. Has been made.

また制御基板１６６には、図２２について上述した第７の制御装置１０４_２が形成されている。そしてこの第７の制御装置１０４_２には、上述のようにインテリジェントＨＵＢ１０５からのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、上述の位置検出センサ１６７（図２４（Ａ））の第１及び第２のホール素子から出力される第１及び第２の位置検出信号とが与えられる。かくして第７の制御装置１０４_２は、かかるサーボ指令と、第１及び第２の位置検出信号とに基づいて対応するＤＣモータ１４２を駆動制御するようになされている。Thecontrol board 166, thecontrol unit 104₂ of the 7 described above is formed on FIG. And this is the seventh control unit 104_2, a servo command from the intelligent HUB105 as described above (Ref1 (k) ~Ref7 (k )) ( FIG. 22), theposition detection sensor 167 described above (FIG. 24 (A )) And the first and second position detection signals output from the first and second Hall elements. Thus thecontrol unit 104₂ of the seventh, such a servo command, have been made to theDC motor 142 corresponding to control driving based on the first and second position detection signal.

（３−３）第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２の構成
ここで第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２においては、図２５に示すように、制御基板１３２、１６３、１６６上に各種通信及び制御回路等が形成されたモータ制御用ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）１７０並びに第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂが搭載されると共に、当該制御基板１３２、１６３、１６６にモータ駆動回路１７１が形成されることにより構成されている。(3-3) first toseventh control unit₁₀₃ 1 to 103₅ of₁₀₄ 1, 104₂ of the configuration where the first toseventh control unit₁₀₃ 1 to 103_5,104 1, at 104_2, As shown in FIG. 25, a motor control LSI (Large Scale Integrated circuit) 170 in which various communication and control circuits are formed oncontrol boards 132, 163, and 166, and first andsecond Hall elements 133A, 133B, 164A, 164B, 168A, 168B are mounted, and amotor drive circuit 171 is formed on thecontrol boards 132, 163, 166.

この場合、第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２では、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される上述の第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、後述のようにモータ駆動回路１７１により検出された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流値を表す駆動電流検出信号Ｓ２がモータ制御用ＬＳＩ１７０に与えられる。In this case, in the first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ , 104₂ , the above-mentioned first output from the first andsecond Hall elements 133A, 133B, 164A, 164B, 168A, 168B. The first and second position detection signals S1A, S1B and the drive current detection signal S2 representing the coil current values of thecorresponding DC motors 121, 141, 142 detected by themotor drive circuit 171 as described later are themotor control LSI 170. Given to.

また、第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２においては、電源ラインＬ_Ｖｃｃ及びアースラインＬ_ＧＮＤと、送信用及び受信用の２本のシリアル通信ラインＬ_ＲＸＤ、Ｌ_ＴＸＤと、クロック入力用の１本の信号ラインＬ_ＣＬＫとを有するケーブル１７２を通じて他の第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２又はインテリジェントＨＵＢ１０５（図２２）と接続されており、かくしてモータ制御用ＬＳＩ１７０がこのケーブル１７２を介して駆動電力を入力し、かつ他の第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２等を介してインテリジェントＨＵＢ１０５と交信することができるようになされている。Further, in the first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ and 104₂ , the power supply line L_Vcc and the ground line L_GND, and two serial communication lines L_RXD for transmission and reception, Other first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ , 104₂ or intelligent HUB 105 (FIG. 22) throughcable 172 having L_TXD and one signal line L_CLK for clock input Thus, themotor control LSI 170 inputs drive power via thiscable 172, and intelligently via the other first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ , 104₂ etc. Communication with theHUB 105 is made possible.

そしてモータ制御用ＬＳＩ１７０は、このケーブル１７２等を介してインテリジェントＨＵＢ１０５から与えられるサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）と、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂからの第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂと、モータ駆動回路１７１からの駆動電流検出信号Ｓ２とに基づいて、当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加すべき駆動電流値を算出し、当該算出結果に基づき生成したＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号Ｓ３をモータ駆動回路１７１に出力するようになされている。  Then, themotor control LSI 170 transmits servo commands (Ref1 (k) to Ref7 (k)) (FIG. 22) given from theintelligent HUB 105 via thecable 172 and the like, and the first andsecond Hall elements 133A, 133B, Based on the first and second position detection signals S1A and S1B from 164A, 164B, 168A and 168B, and the drive current detection signal S2 from themotor drive circuit 171, it is applied to theDC motors 121, 141 and 142. The power drive current value is calculated, and a PWM (Pulse Width Modulation) signal S3 generated based on the calculation result is output to themotor drive circuit 171.

かくしてモータ駆動回路１７１は、モータ制御用ＬＳＩ１７０から与えられるＰＷＭ信号Ｓ３に基づいて、対応する値の駆動電流Ｉ_Ｄを対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加することにより当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動する。Thus, themotor drive circuit 171 applies the corresponding value of the drive current_ID to thecorresponding DC motors 121, 141, 142 based on thePWM signal S 3 given from themotor control LSI 170, thereby causing theDC motors 121, 141. , 142 are driven.

またこの際、モータ駆動回路１７１は、そのＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイルに流れる駆動電流の実際値を検出し、当該検出結果を上述のように駆動電流検出信号Ｓ２としてモータ制御用システムＬＳＩ１７０に送出する。  At this time, themotor drive circuit 171 detects the actual value of the drive current flowing through the coils of theDC motors 121, 141, 142, and the detection result is used as the drive current detection signal S2 as described above to the motorcontrol system LSI 170. To send.

このようにしてこのロボット１においては、モータ制御用ＬＳＩ１７０及びモータ駆動回路１７１からなる第１〜第７の制御装置１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２によって、上位コントローラから与えられたサーボ指令に応じて対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動させ得るようになされている。In this way, in therobot 1, servo commands given from the host controller by the first toseventh control devices 103_{1 to} 103₅ , 104₁ , and 104₂ including themotor control LSI 170 and themotor drive circuit 171. CorrespondingDC motors 121, 141, 142 can be driven accordingly.

（３−４）モータ制御用ＬＳＩ１７０及びモータ駆動回路１７１の構成
モータ制御用ＬＳＩ１７０においては、図２６に示すように、演算処理ブロック１８０と、レジスタ１８１と、電流制御部１８９を構成する減算器１８２、電流比例ゲイン乗算器１８３、ＰＷＭ変換ブロック１８４、位置検出ブロック１８５並びに第１及び第２のアナログ／ディジタル変換回路１８６、１８７とから構成されている。(3-4) Configuration ofMotor Control LSI 170 andMotor Drive Circuit 171 In themotor control LSI 170, as shown in FIG. 26, anarithmetic processing block 180, aregister 181, and asubtractor 182 that constitutes acurrent control unit 189. , A currentproportional gain multiplier 183, aPWM conversion block 184, aposition detection block 185, and first and second analog /digital conversion circuits 186 and 187.

そして、このモータ制御用ＬＳＩ１７０では、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂ（図２５）から供給される第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂが第２のアナログ／ディジタル変換回路１８８においてディジタル変換され、得られた第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂが位置検出ブロック１８５に与えられる。  In thismotor control LSI 170, the first and second position detection signals S1A, S1B supplied from the first andsecond Hall elements 133A, 133B, 164A, 164B, 168A, 168B (FIG. 25) are supplied to the first and second position detection signals S1A, S1B. The first and second position detection data D1A and D1B obtained by digital conversion in the two analog /digital conversion circuits 188 are supplied to theposition detection block 185.

位置検出ブロック１８５は、供給される第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づいて、対応する第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５（図２３）内のＤＣモータ１２１（図２３）の現在位置、又は第６のアクチュエータ部１０２（図２４）内の対応するＤＣモータ１４１、１４２（図２４）の回転位置を検出し、かくして得られた上述の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））（図２２）をレジスタ１８１に格納する。Theposition detection block 185, based on the supplied first and second position detection data D1A and D1B, the DC motors 121 (in the corresponding first tofifth actuator units 100_{1 to} 100₅ (FIG. 23)) ( 23) or the rotational position of thecorresponding DC motor 141, 142 (FIG. 24) in the sixth actuator unit 102 (FIG. 24) is detected, and the current position data (P1 (P1 ( k) to P7 (k)) (FIG. 22) are stored in theregister 181.

演算処理ブロック１８０は、このレスジタ１８１に格納された現在位置データを読み出し、当該読み出した現時位置データと、インテリジェントＨＵＢ１０５から与えられるサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）とに基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２（図２５）の出力軸を指定された回転角度にまで回転駆動させるためのトルクを発生させるために必要な電流の目標値（以下、これを目標電流値と呼ぶ）Ｉ_０を算出し、得られた目標電流値Ｉ_０をレジスタ１８１に格納する。Thearithmetic processing block 180 reads the current position data stored in theregister 181 and reads the current position data thus read and servo commands (Ref1 (k) to Ref7 (k)) (FIG. 22) given from theintelligent HUB 105. On the basis of the target value (hereinafter referred to as a target value) of current necessary for generating torque for rotating the output shaft of thecorresponding DC motor 121, 141, 142 (FIG. 25) to a specified rotation angle. I_{0 (} referred to as target current value) is calculated, and the obtained target current value I₀ is stored in theregister 181.

一方、レジスタ１８１に格納された目標電流値Ｉ_０は減算器１８２により読み出される。このとき減算器１８２には、モータ駆動回路１７１（図２５）から与えられる上述の駆動電流検出信号Ｓ２を第１のアナログ／ディジタル変換回路１８６においてディジタル変換してなる駆動電流検出データＤ３が与えられる。On the other hand, the target current value I₀ stored in theregister 181 is read by thesubtractor 182. At this time, thesubtractor 182 is supplied with drive current detection data D3 obtained by digitally converting the drive current detection signal S2 given from the motor drive circuit 171 (FIG. 25) in the first analog /digital conversion circuit 186. .

かくして減算器１８２は、目標電流値Ｉ_０から駆動電流検出データＤ３に基づき得られるそのときの実際のＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流の検出値を減算し、得られた目標電流値Ｉ_０に対する差分を表す差分電流値データＤ４を電流比例ゲイン乗算器１８３に送出する。Thus thesubtractor 182, the detected value of the actual coil current of the DC motor 121,141,142 at that time from the target current value_{I 0} is obtained based on the drive current detection data D3 is subtracted, resulting target current value I_The difference current value data D4 representing the difference with respect to₀ is sent to the currentproportional gain multiplier 183.

電流比例ゲイン乗算器１８３は、差分電流値データＤ４に対し、かかる差分を「０」に収束させるための所定の電流比例ゲインＧｐを乗算し、かくして得られた実際にＤＣモータ１２１、１４１、１４２に印加すべき駆動電流の目標値（以下、これを印加電流目標値と呼ぶ）Ｉ_１をＰＷＭ変換ブロック１８４に送出する。The currentproportional gain multiplier 183 multiplies the difference current value data D4 by a predetermined current proportional gain Gp for converging the difference to “0”, and theDC motors 121, 141, 142 thus obtained are actually obtained. Is sent to thePWM conversion block 184 as a drive current target value I₁ (hereinafter referred to as an applied current target value).

ＰＷＭ変換ブロック１８４は、供給される印加電流目標値Ｉ_１をＰＷＭ変調し、得られたＰＷＭ信号Ｓ３を上述のようにモータ駆動回路１７１に送出する。このときＰＷＭ変換ブロック１８４及びモータ駆動回路１７１間は、第１及び第２の信号ラインにより接続されており、ＰＷＭ変換ブロック１８４は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を正転駆動するときにはＰＷＭ信号Ｓ３を第１の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出すると共に、ＰＷＭ信号Ｓ３における論理「１」レベルの信号（以下、これを基準信号と呼ぶ）Ｓ４を他方の第２の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出する。PWM conversion block 184, the applied current target value_{I 1} supplied to the PWM modulation, a PWM signal S3 obtained is sent to themotor driving circuit 171 as described above. At this time, thePWM conversion block 184 and themotor drive circuit 171 are connected by the first and second signal lines, and thePWM conversion block 184 performs PWM when driving thecorresponding DC motors 121, 141, 142 in the normal direction. The signal S3 is sent to themotor drive circuit 171 via the first signal line, and a signal of logic "1" level (hereinafter referred to as a reference signal) S4 in the PWM signal S3 is sent to the other second signal line. To themotor drive circuit 171.

またＰＷＭ変換ブロック１８４は、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を逆転駆動するときにはＰＷＭ信号Ｓ３を第２の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出すると共に、基準信号を第１の信号ラインを介してモータ駆動回路１７１に送出する。  ThePWM conversion block 184 sends the PWM signal S3 to themotor drive circuit 171 via the second signal line and drives the reference signal to the first signal line when thecorresponding DC motors 121, 141, 142 are driven in reverse rotation. To themotor drive circuit 171.

モータ駆動回路１７１においては、図２７に示すように、２個の増幅器１９０Ａ、１９０Ｂからなるゲートドライブ回路１９１と、２個のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型ＮチャンネルＦＥＴ（Field Effect Transistor）１９２_１、１９２_２及び２個のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２_３、１９２_４がブリッジ状に接続されてなるインバータ回路１９３とから構成されている。In themotor drive circuit 171, as shown in FIG. 27, agate drive circuit 191 composed of twoamplifiers 190A and 190B, two MOS (Metal Oxide Semiconductor) type N-channel FET (Field Effect Transistor) 192₁ , 192₂ and two MOS type P-channel FETs 192₃ and 192₄ are connected to each other in aninverter circuit 193 connected in a bridge shape.

そしてモータ駆動回路１７１では、第１の信号ラインが第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２_４のゲートと、ゲートドライブ回路１９１の第１の増幅器１９０Ａを介してインバータ回路１９３の第１のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２_１のゲートとにそれぞれ接続されると共に、第２の信号ラインが第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２_３のゲートと、ゲートドライブ回路１９１の第２の増幅器１９０Ｂを介してインバータ回路１９３の第２のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２_２のゲートとにそれぞれ接続されている。Then, in themotor driving circuit 171, and the gate of the first signal line is the second MOS type P-channel FET192_4, the first MOS type N-channel of thefirst inverter circuit 193 through theamplifier 190A of thegate drive circuit 191 The second signal line is connected to the gate of the FET 192₁ and the second signal line is connected to the gate of the first MOS type P-channel FET 192₃ and thesecond amplifier 190 B of thegate drive circuit 191. They are connected respectively to the gate of the MOS type N-channel FET192_2.

またこのモータ駆動回路１７１では、第１のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２_１及び第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２_３の接続中点と、第２のＭＯＳ型ＮチャンネルＦＥＴ１９２_２及び第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２_４の接続中点とがそれぞれ対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２内のコイルと接続されている。Further, in thismotor drive circuit 171, the connection midpoint of the first MOS type N-channel FET 192₁ and the first MOS type P-channel FET 192₃ , the second MOS type N-channel FET 192₂ and the second MOS type P-channel FET192 and_fourth connection midpoint is connected to the coil in the DC motor 121,141,142 corresponding respectively.

これによりモータ駆動回路１７１においては、第１又は第２の信号ラインを介してＰＷＭ変換ブロックから与えられるＰＷＭ信号Ｓ３をインバータ回路１９３においてアナログ波形の駆動電流に変換し、これをかかる対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイルに駆動電流として供給することができるようになされている。  Thereby, in themotor drive circuit 171, the PWM signal S3 given from the PWM conversion block via the first or second signal line is converted into an analog waveform drive current in theinverter circuit 193, and this is converted into the corresponding DC motor. Thecoils 121, 141, and 142 can be supplied as drive currents.

またモータ駆動回路１７１においては、第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２_３のソース及びグランド間と、第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２_４のソース及びグランド間とにそれぞれ第１及び第２の電流検出用チップ抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されている。In themotor drive circuit 171, the first and second current detection terminals are connected between the source and the ground of the first MOS type P-channel FET 192₃ and between the source and the ground of the second MOS type P-channel FET 192₄ , respectively. Chip resistors R1 and R2 are connected.

そして、この第１の電流検出用チップ抵抗Ｒ１及び第１のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２３の接続中点と、第２の電流検出用チップ抵抗Ｒ２及び第２のＭＯＳ型ＰチャンネルＦＥＴ１９２４の接続中点とがそれぞれ差動増幅器１９４を介してモータ制御用ＬＳＩ１７０（図２６）と接続されており、これによりモータ駆動回路１７１により検出された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２のコイル電流の検出結果を上述のように駆動電流検出信号Ｓ２としてモータ制御用ＬＳＩ１７０に供給し得るようになされている。  Then, the connection midpoint of the first current detection chip resistor R1 and the first MOS P-channel FET 1923, and the connection midpoint of the second current detection chip resistor R2 and the second MOS P-channel FET 1924, Are connected to the motor control LSI 170 (FIG. 26) via thedifferential amplifier 194, and the coil current detection results of thecorresponding DC motors 121, 141, 142 detected by themotor drive circuit 171 are thereby described. Thus, the drive current detection signal S2 can be supplied to themotor control LSI 170.

（３−５）モータ制御用ＬＳＩ１７０の各処理ブロックの具体的構成
次に、モータ制御用ＬＳＩ１７０の演算処理ブロック１８０、位置検出ブロック１８５、ＰＷＭ変換ブロック１８４について、それぞれその構成を詳細に説明する。(3-5) Specific Configuration of Each Processing Block ofMotor Control LSI 170 Next, the configuration of thearithmetic processing block 180,position detection block 185, andPWM conversion block 184 of themotor control LSI 170 will be described in detail.

（３−５−１）演算処理ブロック１８０の詳細構成
演算処理ブロック１８０においては、図２６に示すように、ＣＰＵ２００と、各種プログラムが格納されたＲＯＭ２０１と、ＣＰＵ２００のワークメモリとしてのＲＡＭ２０２と、汎用のパラレル通信に対応したパラレル通信用入出力回路２０３と、ディジーチェーン接続された他の第１〜第７の制御装置１００_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２（図２２）等との間の入出力インターフェース回路でなるシリアル通信用入出力回路２０４と、サーボ割込みのための１〔ms〕周期のサーボ割込信号Ｓ１０及びＰＷＭ周期である50〔μs〕周期のパルス信号Ｓ１１を発生するカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５と、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５からサーボ割込信号Ｓ１０が正しく発生されているかをＣＰＵ２００が判断するための１〔ms〕周期以上の所定周期の基準信号でなるウォッチドッグ信号Ｓ１２を発生するウォッチドッグ信号発生回路２０６とがＣＰＵバス２０７を介して相互に接続されることにより構成されている。(3-5-1) Detailed Configuration ofArithmetic Processing Block 180 In thearithmetic processing block 180, as shown in FIG. 26, aCPU 200, a ROM 201 storing various programs, aRAM 202 as a work memory of theCPU 200, and a general purpose Between the parallel communication input /output circuit 203 corresponding to the parallel communication and other daisy chain connected first toseventh control devices 100_{1 to} 103₅ , 104₁ , 104₂ (FIG. 22), etc. An input /output circuit 204 for serial communication, which is an input / output interface circuit, and a counter that generates a servo interrupt signal S10 with a period of 1 [ms] for a servo interrupt and a pulse signal S11 with a period of 50 [μs] as a PWM period. Servo interrupt signal S from timer /control circuit 205 and counter / timer / control circuit 205 A watchdog signal generation circuit 206 that generates a watchdog signal S12, which is a reference signal having a predetermined period of 1 [ms] period or more, for allowing theCPU 200 to determine whether or not 10 is generated correctly is mutually connected via theCPU bus 207. It is comprised by connecting to.

そしてＣＰＵ２００は、シリアル通信用入出力回路２０４を介してディジーチェーン接続された他の第１〜第７の制御装置１００_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２（図２２）等から電源電圧Ｖｃｃ（図２７）が供給されると、まずＲＯＭ２０１に格納された初期プログラムに基づいて、各種制御ゲインの初期設定処理等の立上り処理を実行する。Then, theCPU 200 supplies power supply voltage Vcc (from the other first toseventh control devices 100_{1 to} 103₅ , 104₁ , 104₂ (FIG. 22) etc. connected in a daisy chain via the serial communication input /output circuit 204. When FIG. 27) is supplied, first, based on an initial program stored in the ROM 201, a rising process such as an initial setting process for various control gains is executed.

またＣＰＵ２００は、この後、この結果としてカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられるサーボ割込み信号Ｓ１０に基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するためのモータ回転制御処理を１〔ms〕毎に実行する。  TheCPU 200 thereafter performs a motor rotation control process for controlling the rotation of thecorresponding DC motor 121, 141, 142 based on the servo interrupt signal S10 given from the counter / timer /control circuit 205 as a result. Run every [ms].

（３−５−２）位置検出ブロック１８５の詳細構成
次に、位置検出ブロック１８５の構成を詳細に説明する。なおその前提として、先に第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５における位置検出センサ１３０（図２３）及び第６のアクチュエータ部１０２における各位置検出センサ１６１、１６７（図２４）の構成について説明する。(3-5-2) Detailed Configuration ofPosition Detection Block 185 Next, the configuration of theposition detection block 185 will be described in detail. As a premise thereof, the configuration of the position detection sensors 130 (FIG. 23) in the_first to_fifth actuatorunits 100_{1 to} 100₅ (FIG. 23) and theposition detection sensors 161 and 167 (FIG. 24) in thesixth actuator unit 102. Will be described.

各位置検出センサ１３０、１６１、１６７においては、図２８に示すように、樹脂マグネット１３１、１６２、１６５がその周方向に沿って磁束密度φ（θｍ）が次式  In each of theposition detection sensors 130, 161, 167, as shown in FIG. 28, theresin magnets 131, 162, 165 have a magnetic flux density φ (θm) of the following formula along the circumferential direction.

のように変化するように着磁されている。なお、この（１）式において、φ_０は最大磁束密度を表し、θ_ｍは磁束密度が０となる基準位置Ｐ_０からの回転角度を示す。It is magnetized so as to change. In this equation (1), φ₀ represents the maximum magnetic flux density, and θ_m represents the rotation angle from the reference position P₀ where the magnetic flux density is zero.

一方、位置検出センサ１３０、１６１、１６７の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂ（図２３、図２４）は、それぞれ図２９に示すように、樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と対向し、かつ当該樹脂マグネット１３１、１６２、１６５と同心円上のπ／２だけ回転角度がずれた位置に位置するように制御基板１３２、１６３、１６６（図２３、図２４）に搭載されている。  On the other hand, the first andsecond Hall elements 133A, 133B, 164A, 164B, 168A, and 168B (FIGS. 23 and 24) of theposition detection sensors 130, 161, and 167 are respectively shown in FIG. , 162, 165 and thecontrol boards 132, 163, 166 (FIGS. 23, 24) so that the rotation angle is shifted by π / 2 concentrically with theresin magnets 131, 162, 165. It is mounted on.

そして、このように配置された第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される上述の第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂは、図３０に示すように、センサゲインをＧ_０、第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂの位置における最大磁束密度をφ_１とし、上述のθ_ｍを用いて、それぞれ次式The first and second position detection signals S1A and S1B output from the first andsecond Hall elements 133A, 133B, 164A, 164B, 168A, and 168B arranged in this way are shown in FIG. as shown, the sensor gain_{G 0,} the first andsecond Hall elements 133A, 133B, 164A, 164B, 168A, the maximum magnetic flux density was phi₁ in the position of 168B, by using the above theta_m, respectively following formula

のように表すことができる。It can be expressed as

従って、これら第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂに基づいて、以下の手順により樹脂マグネット１３１、１６２、１６５の回転角度θ_ｍを求めることができる。Thus, the first and second position detection signal S1A, based on S1B, it is possible to obtain the rotation angle theta_m of the resin magnet 131,162,165 by the following procedure.

すなわち、まずその初期値を０として回転角度演算値θ_ｘを設定し、次式That is, first, the rotation angle calculation value θ_x is set with the initial value set to 0, and the following formula

を演算する。Is calculated.

そしてＥθ_ｘ＝０とならない場合には、θ_ｘを次式If Eθ_x = 0, θ_x is

により算出する。ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインをそれぞれ示し、共に正の定数である。Calculated by Here, Kp represents a proportional gain, and Ki represents an integral gain, both of which are positive constants.

この算出したθ_ｘを用いて（４）式を再び演算し、この後Ｅθ_ｘ＝０となるまでこれを繰り返す。この結果Ｅθ_ｘはゼロ値に収束してゆき、このときθ_ｘが次式Using the calculated θ_x , the equation (4) is calculated again, and thereafter this is repeated until Eθ_x = 0. As a result, Eθ_x converges to a zero value. At this time, θ_x is expressed by the following equation:

として与えられる。As given.

従って、この（６）式と、（５）式により算出されるθ_ｘとに基づいて、次式Therefore, based on the equation (6) and θ_x calculated by the equation (5), the following equation:

のように樹脂マグネットの回転角度θ_ｍを求めることができる。なお（６）式及び（７）式において、Ｎは０以上の整数を表す。Thus, the rotation angle θ_m of the resin magnet can be obtained. In the formulas (6) and (7), N represents an integer of 0 or more.

かかる原理に基づいて位置検出ブロック１８５は、図３１に示すように構成されており、位置検出センサ１３０、１６１、１６７の第１及び第２のホール素子１３３Ａ、１３３Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂから出力される第１及び第２の位置検出信号Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂを第２のアナログ／ディジタル変換回路１８７によりディジタル変換してなる第１及び第２の位置検出データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂをそれぞれ第１及び第２の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂに入力する。  Based on this principle, theposition detection block 185 is configured as shown in FIG. 31, and the first andsecond Hall elements 133A, 133B, 164A, 164B, 168A, 168B of theposition detection sensors 130, 161, 167 are configured. The first and second position detection signals D1A and D1B obtained by digitally converting the first and second position detection signals S1A and S1B output from the digital signal by the second analog /digital conversion circuit 187, respectively. 2 is input to themultipliers 210A and 210B.

このとき第１及び第２の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂには、それぞれ後述のように先行して算出した回転角度演算値θ_ｘの余弦値（ｃｏｓθ_ｘ）又は正弦値（ｓｉｎθ_ｘ）が第１及び第２の関数変換部２１４Ａ、２１４Ｂから与えられる。At this time, the first andsecond multipliers 210A and 210B have the cosine value (cos θ_x ) or sine value (sin θ_x ) of the rotation angle calculation value θ_x calculated in advance as described below, respectively. Given from thesecond function converters 214A and 214B.

かくして第１の乗算器２１０Ａは、第１の位置検出データＤ１Ａ及び回転角度演算値θ_ｘの余弦値（ｃｏｓθ_ｘ）を乗算し、乗算結果を減算器２１１に送出する。また第２の乗算器２１０Ｂは、第２の位置検出データＤ１Ｂ及び回転角度演算値θ_ｘの及び正弦値（ｓｉｎθ_ｘ）を乗算し、乗算結果を減算器２１１に送出する。Thus, thefirst multiplier 210A multiplies the first position detection data D1A and the cosine value (cos θ_x ) of the rotation angle calculation value θ_x and sends the multiplication result to thesubtractor 211. The second multiplier 210_{</ b} > B multiplies the second position detection data D_<b > 1_</b > B by the rotation angle calculation value θ_x and the sine value (sin θ_x ), and sends the multiplication result to thesubtractor 211.

減算器２１１は、供給される第１の乗算器２１０Ａの乗算結果から第２の乗算器２１０Ｂの乗算結果を減算することにより（４）式で与えられる演算結果を得、これを第３の乗算器２１２に送出する。  Thesubtractor 211 obtains the operation result given by the equation (4) by subtracting the multiplication result of thesecond multiplier 210B from the supplied multiplication result of thefirst multiplier 210A, and obtains the result of the third multiplication. To thedevice 212.

そしてこの乗算結果には、この後第３の乗算器２１２において、Ｓをラプラス演算子として、次式  Then, the multiplication result is obtained from the following expression in thethird multiplier 212 using S as a Laplace operator:

で与えられる積分ゲイン及び比例ゲインＫｒが順次乗算され、その後第４の乗算器２１３において１／Ｓ（Ｓはラプラス演算子）が乗算される。Are sequentially multiplied by an integral gain and a proportional gain Kr, and then multiplied by 1 / S (S is a Laplace operator) in afourth multiplier 213.

この結果、第４の乗算器２１３における乗算結果として回転角度演算値θ_ｘが得られ、これが第１及び第２の関数演算器２１４Ａ、２１４Ｂに与えられる。そして第１及び第２の関数演算器２１４Ａ、２１４Ｂは、供給される回転角度演算値θ_ｘの正弦値（ｓｉｎθ_ｘ）及び余弦値（ｃｏｓθ_ｘ）をそれぞれ演算し、演算結果を上述のように第２又は第１の乗算器２１０Ａ、２１０Ｂに与える。As a result, a rotation angle calculation value θ_x is obtained as a multiplication result in thefourth multiplier 213, and this is given to the first andsecond function calculators 214A and 214B. The first andsecond function calculators 214A and 214B respectively calculate the sine value (sin θ_x ) and cosine value (cos θ_x ) of the supplied rotation angle calculation value θ_x , and the calculation result as described above. This is applied to the second orfirst multiplier 210A, 210B.

一方、第４の乗算器２１３から出力される回転角度演算値θ_ｘは、レジスタ１８１（図２６）に格納される。そしてこの回転角度演算値θ_ｘは、この後演算処理ブロック１８０により読み出され、上述のように対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置を表す現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））として当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の制御に利用される。On the other hand, the rotation angle calculation value θ_x output from thefourth multiplier 213 is stored in the register 181 (FIG. 26). And the rotation angle calculated value theta_x, thereafter read out by theprocessing block 180, the current position data representing the current position of the DC motor 121,141,142 corresponding to the above (P1 (k) ~P7 ( k)) is used to control theDC motors 121, 141, 142.

なお位置検出ブロック１８５における上述のような回転角度演算値θ_ｘの演算処理は、演算処理ブロック１８０のカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられるパルス信号Ｓ１１に基づいて行われる。従って、この位置検出ブロック１８５から出力される回転角度演算値θ_ｘは、パルス信号Ｓ１１の周期である50〔μs〕毎に更新されることとなる。Note arithmetic processing of the rotation angle calculation value theta_x as described above in theposition detecting block 185 is performed based on the pulse signal S11 supplied from the countertimer control circuit 205 of theoperation processing block 180. Thus, the rotation angle calculation value theta_x output from theposition detecting block 185, and thus to be updated is the period of the pulse signal S11 every 50 [μs].

（３−５−３）ＰＷＭ変換ブロック１８４の詳細構成
ＰＷＭ変換ブロック１８４においては、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される乗算結果に基づいて、50〔μs〕周期のパルスのパルス幅を制御することにより、ＰＷＭ変調信号Ｓ３及び基準信号Ｓ４を生成し、これらをモータ駆動回路１７１（図２５）に送出する。(3-5-3) Detailed Configuration ofPWM Conversion Block 184 ThePWM conversion block 184 controls the pulse width of a 50 [μs] cycle pulse based on the multiplication result supplied from the currentproportional gain multiplier 183. As a result, the PWM modulation signal S3 and the reference signal S4 are generated and sent to the motor drive circuit 171 (FIG. 25).

実際上、ＰＷＭ変換ブロック１８４は、図３１に示すように、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される印加電流目標値Ｉ_１（図２６）を図示しない内部レジスタにセットし、印加電流目標値Ｉ_１が正のときには、当該印加電流目標値Ｉ_１を演算処理ブロック１８０（図２６）のカウンタ・タイマ・コントロール回路２０５から与えられる、50〔μs〕周期のＰＷＭパルス信号Ｓ１１の立上りエッジ毎に第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａ内のダウンカウンタ（図示せず）にセットする。In practice, as shown in FIG. 31, thePWM conversion block 184 sets the applied current target value I₁ (FIG. 26) supplied from the currentproportional gain multiplier 183 in an internal register (not shown) and applies the applied current target value I. when₁ is positive, given the applied current target value I₁ from the countertimer control circuit 205 of the operation processing block 180 (FIG. 26), first for each rising edge of the 50 [μs] period of the PWMpulse signal S11 1 is set in a down counter (not shown) in the PWM pulsesignal generation circuit 220A.

そしてこのダウンカウンタは、演算処理ブロック１８０のＣＰＵクロック（0.1〔μs〕）の立上りエッジ毎にカウンタ値を減少させてゼロ値で停止する。従って、第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａの出力は、ダウンカウンタのカウント値がゼロ値になるまで出力が論理「１」レベル、カウンタ値がゼロ値となってからは論理「０」レベルとなる。  The down counter decreases the counter value at each rising edge of the CPU clock (0.1 [μs]) of thearithmetic processing block 180 and stops at the zero value. Therefore, the output of the first PWM pulsesignal generation circuit 220A is the logic “1” level until the count value of the down counter reaches zero, and the logic “0” level after the counter value reaches zero. Become.

また次のＰＷＭパルス信号Ｓ１１の立上りエッジで再びレジスタに格納された印加電流目標値Ｉ_１が第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａのダウンカウンタに再びセットされて上述の処理が繰り返される。The process described above is repeated applied current target value I₁ stored in the re-register on the rising edge of the next PWM pulse signal S11 is again set to the down counter of the first PWM pulsesignal generation circuit 220A.

従って、第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａからは、レジスタに格納される印加電流目標値Ｉ_１が更新されるまで、当該印加電流目標値Ｉ_１に比例した一定のパルス幅Ｔ_ｏｎのＰＷＭ信号Ｓ３が出力され、第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂからは、論理「０」レベルの基準信号Ｓ４が出力される。Therefore, from the first PWM pulsesignal generation circuit 220A, to applied current target value I₁ stored in the register is updated, a predetermined pulse width T_on of the PWM signal proportional to the applied current target value I₁ S3 is output, and the second PWM pulse signal generation circuit 220B outputs a reference signal S4 having a logic “0” level.

一方、ＰＷＭ変換ブロック１８４においては、印加電流目標値Ｉ_１が負であった場合にはその絶対値を演算して正の整数に変換した後、この印加電流目標値Ｉ_１を第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂ内のダウンカウンタ（図示せず）にセットする。On the other hand, in thePWM conversion block 184, after conversion to a positive integer by computing the absolute value when the applied current target value I₁ is negative, the applied current target value I₁ second PWM A down counter (not shown) in the pulse signal generation circuit 220B is set.

この結果このときには、第２のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ｂからは、上述の第１のＰＷＭパルス信号発生回路２２０Ａと同様にして、レジスタに格納される印加電流目標値Ｉ_１が更新されるまで、当該印加電流目標値Ｉ_１に比例した一定のパルス幅Ｔ_ｏｎのＰＷＭ信号Ｓ３が出力される。またこのとき第１のＰＷＭ信号発生回路２２０Ａからは、論理「１」レベルの基準信号Ｓ４が出力される。The result this time, from the second PWM pulse signal generating circuit 220B, as in the first PWM pulsesignal generation circuit 220A described above, until the applied current target value I₁ stored in the register is updated, PWM signal S3 constant pulse width_{T on} proportional to the applied current target value_{I 1} is output. At this time, the first PWMsignal generation circuit 220A outputs a reference signal S4 having a logic “1” level.

このようにしてＰＷＭ変換ブロック１８４においては、電流比例ゲイン乗算器１８３から供給される演算結果の印加電流目標値Ｉ_１に応じたパルス幅のＰＷＭ信号Ｓ３及び基準信号Ｓ４を生成し、これをモータ駆動回路１７１に送出し得るようになされている。In this way, in thePWM conversion block 184, and generates a PWM signal S3 and the reference signal S4 having a pulse width corresponding to the applied current target value I₁ of the calculation result supplied from the currentproportional gain multiplier 183, a motor this It can be sent to thedrive circuit 171.

（４）演算処理ブロック１８０におけるソフトウェア制御
（４−１）ソフトウェア制御の一連の流れ
次に、演算処理ブロック１８０におけるソフトウェア制御について説明する。(4) Software Control in Arithmetic Processing Block 180 (4-1) Series of Software Control Flow Next, software control in thearithmetic processing block 180 will be described.

演算処理ブロック１８０のＣＰＵ２００（図２６）は、図３３に示すデータ処理手順に従って、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２を駆動制御するための各種処理を実行する。  The CPU 200 (FIG. 26) of thearithmetic processing block 180 executes various processes for driving and controlling thecorresponding DC motors 121, 141, 142 in accordance with the data processing procedure shown in FIG.

すなわちＣＰＵ２００は、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５（図２６）からサーボ割込信号Ｓ１０が与えられるごとにこのデータ処理手順を実行し、まずシリアル通信用入出力回路２０４（図２６）を制御することにより、インテリジェントＨＵＢ１０５（図２２）から送信される上述のサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））（図２２）やこれ以外の各種コマンドを受信させ、これをＲＡＭ２０２（図２６）に格納する（ステップＳＰ１）。  That is, theCPU 200 executes this data processing procedure every time the servo interrupt signal S10 is given from the counter / timer / control circuit 205 (FIG. 26), and first controls the serial communication input / output circuit 204 (FIG. 26). As a result, the servo commands (Ref1 (k) to Ref7 (k)) (FIG. 22) transmitted from the intelligent HUB 105 (FIG. 22) and various other commands are received, and these are received in the RAM 202 (FIG. 26). Store (step SP1).

次いでＣＰＵ２００は、このＲＡＭ２０２に格納したサーボ指令や各種コマンドに対し、例えばデータフォーマット変換処理等の所定のデータ受信処理を施す（ステップＳＰ２）。因みに、インテリジェントＨＵＢ１０５（図２２）との通信は２〔ms〕周期で行われ、従ってインテリジェントＨＵＢ１０５からのサーボ指令等が２〔ms〕ごとに与えられるのに対し、カウンタ・タイマ・コンロトール回路２０５からのサーボ割込信号Ｓ１０は１〔ms〕ごとに与えられるため、上述のようなステップＳＰ１及びステップＳＰ２における受信処理はこのデータ処理手順の実行の２回に１回の割合で行われることとなる。  Next, theCPU 200 performs predetermined data reception processing such as data format conversion processing on the servo commands and various commands stored in the RAM 202 (step SP2). Incidentally, communication with the intelligent HUB 105 (FIG. 22) is performed at a cycle of 2 [ms], and therefore, the servo command from theintelligent HUB 105 is given every 2 [ms], whereas the counter / timer /control circuit 205 Since the servo interrupt signal S10 is given every 1 [ms], the reception processing in step SP1 and step SP2 as described above is performed once every two times of execution of this data processing procedure. Become.

続いてＣＰＵ２００は、かかるデータ受信処理により得られた２〔ms〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ））と、このときＲＡＭ２０２に格納されている先行して得られた対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））（図２２）とに基づいて、当該ＤＣモータ１２１、１４１、１４２の１〔ms〕ごとの目標位置を表すサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）を生成する（ステップＳＰ３）。  Subsequently, theCPU 200 corresponds to the servo command (Ref1 (k) to Ref7 (k)) obtained every 2 [ms] obtained by the data reception process, and the previously obtained corresponding stored in theRAM 202. Based on the current position data (P1 (k) to P7 (k)) (FIG. 22) of theDC motors 121, 141, 142, the target position for each [ms] of theDC motors 121, 141, 142 is expressed. Servo commands (Ref1 (k) ′ to Ref7 (k) ′) are generated (step SP3).

なお、ＣＰＵ２００は、電源投入時等の上位コントローラから未だサーボ指令等が与えられていない初期時には、当該サーボ指令に代えて、予めＲＯＭ２０１（図２６）に格納されたシステム初期設定値を読み出し、当該システム設定値に基づいて同様の処理を実行する。  Note that theCPU 200 reads a system initial setting value stored in advance in the ROM 201 (FIG. 26) instead of the servo command at the initial stage when the servo command or the like is not yet given from the host controller such as when the power is turned on. Similar processing is executed based on the system setting value.

またＣＰＵ２００は、かかるサーボ指令に代えて、例えば上位コントローラから電流比例ゲイン乗算器１８３（図２６）について上述した電流比例ゲインＧ_Ｐや、位置検出ブロック１８５（図２６）の（２）式について上述したセンサゲインＧ_０、後述するコンプライアンス制御に関するコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊ等の制御ゲインを変更すべきコマンドが与えられたときには、当該コマンドに応じてＲＡＭ２０２に格納されている対応する制御ゲインを変更する。Further, theCPU 200 replaces the servo command with the current proportional gain_GP described above for the current proportional gain multiplier 183 (FIG. 26) from the host controller or the expression (2) of the position detection block 185 (FIG. 26). When a command for changing the control gain such as the sensor gain G₀ and the compliance adjustment gain Kadj related to the compliance control described later is given, the corresponding control gain stored in theRAM 202 is changed according to the command.

一方、ＣＰＵ２００は、上述のようにして１〔ms〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）を生成すると、当該サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、このとき位置検出ブロック１８５から与えられる現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の回転を制御するための回転制御処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ２００は、かかる回転制御処理として、サーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´）と、現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ））とに基づいて、図２６について上述した電流指令値Ｉ_０を算出し、これをレジスタ１８１に格納する（ステップＳＰ４）。On the other hand, when theCPU 200 generates the servo commands (Ref1 (k) ′ to Ref7 (k) ′) every 1 [ms] as described above, the servo commands (Ref1 (k) ′ to Ref7 (k) ′). ) And current position data (P1 (k) to P7 (k)) given from theposition detection block 185 at this time, rotation control processing for controlling the rotation of thecorresponding DC motors 121, 141, 142 Execute. Specifically, theCPU 200 performs the rotation control process based on servo commands (Ref1 (k) ′ to Ref7 (k) ′) and current position data (P1 (k) to P7 (k)). The current command value I₀ described above with reference to FIG. 26 is calculated and stored in the register 181 (step SP4).

またＣＰＵ２００は、これと共にかかる位置検出ブロック１８５からの現在位置データや、後述のようなコンプライアンス制御処理において得られた差分ｅ_１（図３４）等の内部変数のデータ（以下、モータ内部変数データと呼ぶ）をＲＡＭ２０２（図２６）に格納する。In addition, theCPU 200 also stores the current position data from theposition detection block 185 and internal variable data such as the difference e₁ (FIG. 34) obtained in the compliance control processing described later (hereinafter referred to as motor internal variable data). Stored in the RAM 202 (FIG. 26).

そしてＣＰＵ２００は、この後このＲＡＭ２０２に格納された対応するＤＣモータ１２１、１４１、１４２の現在位置データ及びモータ内部変数データ等を外部に送信するためのデータ変換処理等の所定のデータ送信処理を実行し、得られたデータ送信処理後の現在位置データやモータ内部変数データをＲＡＭ２０２に格納する（ステップＳＰ５）。  TheCPU 200 then executes predetermined data transmission processing such as data conversion processing for transmitting the current position data of thecorresponding DC motors 121, 141, 142 stored in theRAM 202, motor internal variable data, and the like to the outside. The obtained current position data and motor internal variable data after the data transmission processing are stored in the RAM 202 (step SP5).

そしてＣＰＵ２００は、この後シリアル通信入出力回路２０４（図２６）を制御することにより、かかるＲＡＭ２０２に格納されたデータ送信処理後の現在位置データやモータ内部変数データをディジーチェーン接続された他の第２〜第７の制御装置１０３_２〜１０３_７、１０４_１、１０４_２又はインテリジェントＨＵＢ１０５に送信する（ステップＳＰ６）。Then, theCPU 200 controls the serial communication input / output circuit 204 (FIG. 26) thereafter, so that the current position data and the motor internal variable data after the data transmission process stored in theRAM 202 are daisy chained. The second toseventh control devices 103_{2 to} 103₇ , 104₁ , 104₂ or theintelligent HUB 105 are transmitted (step SP6).

このようにして演算処理ブロック１８０においては、インテリジェントＨＵＢ１０５からのサーボ指令やコマンドに基づいて、対応する各種処理を実行するようになされている。  In this way, in thearithmetic processing block 180, various corresponding processes are executed based on the servo commands and commands from theintelligent HUB 105.

（４−２）回転制御処理の具体的内容
ここで、図３３について上述したデータ処理手順のステップＳＰ４での回転制御処理に関し、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５内のＣＰＵ２００の具体的な処理内容について説明する。(4-2) Specific Contents of Rotation Control Processing Here, regarding the rotation control processing at step SP4 of the data processing procedure described above with reference to FIG. 33, theCPU 200 in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ Specific processing contents will be described.

ＣＰＵ２００は、かかる回転制御処理時、インテリジェントＨＵＢ１０５からのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ））に基づき生成した１〔ms〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ５（ｋ）´）と、位置検出ブロック１８５により検出された現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ５（ｋ））とに基づいて、位置制御処理とコンプライアンス制御処理とを並列的に同時に実行することにより目標電流値Ｉ_０を生成する。During the rotation control process, theCPU 200 performs servo commands (Ref1 (k) ′ to Ref5 (k) ′) for every 1 ms generated based on the servo commands (Ref1 (k) to Ref5 (k)) from the intelligent HUB 105. ) And the current position data (P1 (k) to P5 (k)) detected by theposition detection block 185, the position control process and the compliance control process are simultaneously executed in parallel to achieve the target current value. to generate a I_0.

因みに、位置制御とは、１〔ms〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ５（ｋ）´）である目標とする回転角度と、現在位置データ（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ５（ｋ））に基づき得られるＤＣモータ１２１（図２３）の出力軸の現在の回転角度（現在位置）とを比較して、その差分に基づき対応するＤＣモータ１２１に印加する駆動電流を制御することにより、かかる差分を「０」に収束させる制御をいう。  Incidentally, the position control refers to a target rotation angle that is a servo command (Ref1 (k) ′ to Ref5 (k) ′) every 1 [ms], and current position data (P1 (k) to P5 (k)). ) Based on the difference between the current rotation angle (current position) of the output shaft of the DC motor 121 (FIG. 23) obtained on the basis of the difference and controlling the drive current applied to the correspondingDC motor 121, Control that converges the difference to “0”.

またここでのコンプライアンス制御とは、ＤＣモータ１２１に外力が与えられたときに、当該外力の大きさと、ＤＣモータ１２１の変位量とが比例関係となるようにＤＣモータ１２１の変位量を制御することをいう。そしてこのときの比例定数をコンプライアンス調整ゲインといい、当該コンプライアンス調整ゲインが「０」であるときに外力があっても変位量が「０」、つまり高剛性となる。またコンプライアンス調整ゲインが「０」よりも大きくなるにつれて徐々に変位量が大きくなって、低剛性となる。このようにコンプライアンス調整ゲインの大きさに応じてＤＣモータ１２１の外力による変位量を制御でき、例えばロボット１の第１〜第５の指部６０_１〜６０_５（図６）に外力が作用したときに当該外力によって第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が破損するのを防止したり、ロボット１が対象物を把持する際の柔らかさを制御することができる。こうした柔らかさを制御する方法がコンプライアンス制御である。The compliance control here controls the amount of displacement of theDC motor 121 so that when the external force is applied to theDC motor 121, the magnitude of the external force is proportional to the amount of displacement of theDC motor 121. That means. The proportionality constant at this time is referred to as a compliance adjustment gain, and when the compliance adjustment gain is “0”, even if there is an external force, the displacement amount is “0”, that is, the rigidity is high. Further, as the compliance adjustment gain becomes larger than “0”, the displacement amount gradually increases and the rigidity becomes low. In this way, the amount of displacement due to the external force of theDC motor 121 can be controlled in accordance with the magnitude of the compliance adjustment gain. For example, the external force is applied to the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ (FIG. 6) of therobot 1. Sometimes, the external force can prevent the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_{5 from} being damaged, and the softness when therobot 1 grips the object can be controlled. A method for controlling such softness is compliance control.

そしてＣＰＵ２００は、かかる位置制御処理及びコンプライアンス制御処理を同時並列的に実行することにより、予め設定されたコンプライアンス調整ゲインに応じた剛性で手部２３の容姿制御を行う。  TheCPU 200 executes the position control process and the compliance control process simultaneously in parallel, thereby performing the appearance control of thehand portion 23 with rigidity according to a preset compliance adjustment gain.

実際上、ＣＰＵ２００は、対応するＤＣモータ１２１の回転制御処理時、図３４に示すように、１〔ms〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ５（ｋ）´）と、このとき位置検出ブロック１８５から与えられるＤＣモータ１２１の現在位置Ｙｆとの差分ｅ_１を計算し（ステップＳＰ１０）、その差分ｅ_１に位置比例ゲインＫｐを乗算することにより、対応するＤＣモータ１２１を実際に駆動制御するための目標電流値Ｉ_０´を算出する（ステップＳＰ１１）。In practice, theCPU 200 performs the servo control (Ref1 (k) ′ to Ref5 (k) ′) every 1 [ms] and the position at this time as shown in FIG. A difference e₁ from the current position Yf of theDC motor 121 given from thedetection block 185 is calculated (step SP10), and thecorresponding DC motor 121 is actually driven by multiplying the difference e₁ by a position proportional gain Kp. A target current value I₀ ′ for control is calculated (step SP11).

そしてＣＰＵ２００は、この目標電流値Ｉ_０´と後述のコンプライアンス調整値Ｔｒｅｆとを加算することにより目標電流値Ｉ_０を算出し（ステップＳＰ１２）、これを上述のようにレジスタ１８１（図２６）に格納する。この結果、この目標電流値Ｉ_０が減算器１８２（図２６）により読み出され、この後この目標電流値Ｉ_０に基づいて、かかる差分ｅ１を「０」とするように上述のような位置制御が行われる。Then, theCPU 200 calculates the target current value I₀ by adding the target current value I₀ ′ and the compliance adjustment value Tref described later (step SP12), and stores this in the register 181 (FIG. 26) as described above. Store. As a result, the target current value I₀ is read by the subtractor 182 (FIG. 26), and thereafter, based on the target current value I₀ , the position as described above is set so that the difference e1 is “0”. Control is performed.

一方、ＣＰＵ２００は、これと同時並列的にそのＤＣモータ１２１と同じ特性の数学モデルによるＤＣモータ１２１の現在位置を演算する（ステップＳＰ１３）。  On the other hand, theCPU 200 calculates the current position of theDC motor 121 based on a mathematical model having the same characteristics as that of theDC motor 121 simultaneously and in parallel (step SP13).

具体的に、ＣＰＵ２００は、１〔ms〕ごとのサーボ指令（Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ５（ｋ）´）と、かかる数学モデルにより算出される現在の対応するＤＣモータ１２１の理論的な現在位置（以下、これをモデル現在位置と呼ぶ）ＹＭｆとの差分ｅ_２を算出し（ステップＳＰ１３Ａ）、この差分ｅ_２に実モデルの位置比例ゲインＫｐと同じ値の位置比例ゲインＫＭｐを乗算することにより、実モデルの目標電流値Ｉ_０´と対応する理論的な目標電流値（以下、これをモデル目標電流値と呼ぶ）Ｉ_０（ｍ）´を算出する（ステップＳＰ１３Ｂ）。Specifically, theCPU 200 calculates the servo current command (Ref1 (k) ′ to Ref5 (k) ′) every 1 [ms] and the current theoretical position of thecorresponding DC motor 121 calculated by the mathematical model. By calculating a difference e₂ from YMf (hereinafter referred to as the model current position) (step SP13A) and multiplying the difference e₂ by a position proportional gain KMp having the same value as the position proportional gain Kp of the actual model. Then, a theoretical target current value I_{0 (m)} ′ corresponding to the target current value I₀ ′ of the actual model (hereinafter referred to as a model target current value) I_{0 (m)} ′ is calculated (step SP13B).

そしてＣＰＵ２００は、このモデル目標電流値Ｉ_０（ｍ）´に対し、かかる差分ｅ_２を「０」に収束させるための電流比例ゲインとして、図２６について上述した電流比例ゲイン乗算器１８３において差分電流値データＤ４に乗算する電流比例ゲインＧｐと同じ値の電流比例ゲインＧＭｐを乗算することにより、実モデルの印加電流目標値Ｉ_１（図２６）に対応する理論的な印加電流目標値（以下、これをモデル印加電流目標値と呼ぶ）Ｉ_１（ｍ）を算出する（ステップＳＰ１３Ｃ）。Then, theCPU 200 sets the difference current in the currentproportional gain multiplier 183 described above with reference to FIG. 26 as a current proportional gain for converging the difference e₂ to “0” with respect to the model target current value I_{0 (m)} ′. by multiplying the current proportional gain GMp the same value as the current proportional gain Gp to be multiplied by the value data D4, the theoretical applied current target value corresponding to the application of the actual model current target value I_{1 (FIG.} 26) (hereinafter, This is called a model applied current target value) I_{1 (m)} (step SP13C).

続いてＣＰＵ２００は、モデル印加電流目標値Ｉ_１（ｍ）に対して実モデルの対応するＤＣモータ１２１のモータ定数Ｋｍと同じ値のモータ定数モデルＫＭｍを乗算することにより、このときの実モデルにおけるＤＣモータ１２１の出力トルクＴｍと対応する理論的なＤＣモータ１２１の出力トルクＴＭｍ（以下、これをモデル出力トルクＴＭｍ）を算出する（ステップＳＰ１３Ｄ）。Subsequently, theCPU 200 multiplies the model applied current target value I_{1 (m)} by the motor constant model KMm having the same value as the motor constant Km of theDC motor 121 corresponding to the actual model, thereby obtaining A theoretical output torque TMm of theDC motor 121 corresponding to the output torque Tm of the DC motor 121 (hereinafter referred to as model output torque TMm) is calculated (step SP13D).

さらにＣＰＵ２００は、この後このモデル出力トルクＴＭｍと、後述のように算出される外力の推定トルクでなる外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔとを加算することにより、このときの実モデルにおけるＤＣモータ１２１の出力軸に生じるトルクの理論的な総和でなる総和トルクＴｆと対応する理論的な総和トルク（以下、これをモデル総和トルクと呼ぶ）ＴＭｆを算出する（ステップＳＰ１３Ｅ）。  Further, theCPU 200 thereafter adds the model output torque TMm and the external force estimated torque Tf_est, which is an estimated external force torque calculated as described later, to the output shaft of theDC motor 121 in the actual model at this time. A total torque Tf, which is a theoretical total of the torques generated, and a theoretical total torque (hereinafter referred to as model total torque) TMf corresponding to the total torque Tf are calculated (step SP13E).

そしてＣＰＵ２００は、この後モデル総和トルクＴＭｆに対して、次式  TheCPU 200 then calculates the following equation for the model total torque TMf:

で与えられる数学モデル上での第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の機械的な特性に応じた定数を乗算することにより、上述した対応するＤＣモータ１２１のモデル現在位置ＹＭｆを算出する（ステップＳＰ１３Ｆ）。なお、この（９）式において、ＪＭｙ、ＤＭｙは、それぞれ実モデルにおける第１〜第５のアクチュエータ部１００_１〜１００_５（図２３）の機構的な慣性モーメントＪｙ又は摩擦係数Ｄｙと同じ値の定数であり、Ｓはラプラス演算子を示す。The model current position YMf of thecorresponding DC motor 121 described above is calculated by multiplying a constant corresponding to the mechanical characteristics of the first tofifth fingers 60_{1 to} 60₅ on the mathematical model given by (Step SP13F). In this equation (9), JMy and DMy have the same values as the mechanical moment of inertia Jy or the friction coefficient Dy of the_first to_fifth actuatorunits 100_{1 to} 100₅ (FIG. 23) in the actual model, respectively. It is a constant and S represents a Laplace operator.

次いでＣＰＵ２００は、位置検出ブロック１８５により検出された実モデルにおけるＤＣモータ１２１の現在位置（以下、適宜、これを実モデル現在位置と呼ぶ）Ｙｆからモデル現在位置ＹＭｆを減算することにより、これら実モデル現在位置Ｙｆ及びモデル現在位置ＹＭｆの差分Ｙｆｅｒを算出する（ステップＳＰ１４）。  Next, theCPU 200 subtracts the model current position YMf from the current position (hereinafter referred to as the actual model current position) Yf of theDC motor 121 in the actual model detected by theposition detection block 185, thereby obtaining these actual models. A difference Yfer between the current position Yf and the model current position YMf is calculated (step SP14).

さらにＣＰＵ２００は、この差分Ｙｆｅｒに所定の推定ゲインＫｅｓｔを乗算することにより、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に作用した外力の推定トルクでなる上述の外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔを算出する。Further, theCPU 200 multiplies the difference Yfer by a predetermined estimated gain Kest to obtain the above-described external force estimated torque Tf_est that is the estimated torque of the external force applied to the corresponding first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_5. calculate.

ここで、この外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔを上述のようにモデル目標電流値Ｉ_０（ｍ）´と加算すると、数学モデルにより算出されるモデル現在位置ＹＭｆが実モデル現在位置Ｙｆと同様に変化し、実モデル現在位置Ｙｆとモデル現在位置ＹＭｆとの差分Ｙｆｅｒが「０」に収束するようになる。Here, the when the external force estimated torque Tf_est adds a model target current value I₀ as described above_{(m) ',} the model current position YMf changes like the actual model current position Yf calculated by mathematical model, the actual The difference Yfer between the model current position Yf and the model current position YMf converges to “0”.

そして、差分Ｙｆｅｒが「０」に収束したときの外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔが、実際に対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に作用した外力トルクＴｆ＿ｅｘｔと同じ値となることから、この外力トルクＴｆ＿ｅｘｔを外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔとして精度良く求めることができる。Since the estimated external force torque Tf_est when the difference Yfer converges to “0” becomes the same value as the external force torque Tf_ext that has actually acted on the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ . This external force torque Tf_ext can be obtained with high accuracy as the external force estimated torque Tf_est.

なお、このときの収束応答時間は推定ゲインＫｅｓｔの大きさによって決定し、この推定ゲインＫｅｓｔが大きいほど、収束応答時間が短くなり、推定ゲインＫｅｓｔが小さいほど収束応答時間が長くなる。  The convergence response time at this time is determined by the magnitude of the estimated gain Kest. The larger the estimated gain Kest, the shorter the convergence response time, and the smaller the estimated gain Kest, the longer the convergence response time.

一方、ＣＰＵ２００は、このようにして算出された外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔに上述のコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを乗算することによりコンプライアンス調整値Ｔｒｅｆを算出すると共に、このコンプライアンス調整値Ｔｒｅｆを上述のように位置制御処理により算出した目標電流値Ｉ_０´に加算する。On the other hand, theCPU 200 calculates the compliance adjustment value Tref by multiplying the external force estimated torque Tf_est calculated in this way by the above-described compliance adjustment gain Kadj, and the position control processing as described above. Is added to the target current value I₀ ′ calculated by the above.

この結果、対応するＤＣモータ１２１がメイン制御部４０からの位置指令値Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ５（Ｎ）（インテリジェントＨＵＢ１０５からのサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ））とは別に、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に作用する外力の大きさ及びそのとき設定されているコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの大きさに応じて駆動するようになり、かくして当該第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に外力が与えられたときに、当該第１〜第５の指部６０_１〜６０_５がこの外力に従って当該外力と同じ方向に屈曲するようになる。As a result, the correspondingDC motor 121 responds separately from the position command values U1 (N) to U5 (N) from the main control unit 40 (servo command values Ref1 (k) to Ref5 (k) from the intelligent HUB 105). The first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are driven in accordance with the magnitude of the external force acting on the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ and the magnitude of the compliance adjustment gain Kadj set at that time. when an external force is applied to thefinger portions₆₀ 1 to 60₅ of 5,finger portions₆₀ 1 to 60₅ of the first to fifth is to bend in the same direction as the external force in accordance with the external force.

この場合において、コンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの値が次式  In this case, the value of the compliance adjustment gain Kadj is

を満たすときには、結果的に外力トルクＴｆ＿ｅｘｔと同じトルクがコンプライアンス調整値Ｔｒｅｆとして加算されるため、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の動きは、位置制御処理による外力に対する反作用力がキャンセルされた動きとなる。かくして、このときその第１〜第５の指部６０_１〜６０_５は、外力により軽く曲げることができるようになる。As a result, since the same torque as the external force torque Tf_ext is added as the compliance adjustment value Tref, the corresponding movements of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ react with the external force by the position control process. The force is canceled. Thus, at this time, the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ can be bent lightly by an external force.

一方、コンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの値が次式  On the other hand, the value of the compliance adjustment gain Kadj is

であるときには、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の動きは、上述のような位置制御処理による外力に対する反作用力が減衰された動きとなる。かくして、このときその第１〜第５の指部６０_１〜６０_５は、外力に対してコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊに応じた大きさの反作用力をもって曲げることができるようになる。When this is the case, the corresponding movements of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are movements in which the reaction force against the external force by the position control process as described above is attenuated. Thus, at this time, the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ can be bent with a reaction force having a magnitude corresponding to the compliance adjustment gain Kadj with respect to the external force.

このようにコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの値を調整することによって、外力に対する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の反作用力を制御することができる。そしてこのようなコンプライアンス制御によって、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に外力が作用したときに、その第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が上位コントローラ（メイン制御部４０（図５））からの位置指令値Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ５（Ｎ）に反して外力に応じて動くようになり、これにより外力が作用したことに起因する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の破損を未然かつ有効に防止したり、外界物をその形状に沿って柔らかく把持することができる。Thus, by adjusting the value of the compliance adjustment gain Kadj, the reaction force of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ against the external force can be controlled. Then Such compliance control, when an external force is exerted on thefinger portions₆₀ 1 to 60₅ of the first to fifth, the first tofifth fingers₆₀ 1 to 60₅ is the upper-level controller (main controller 40 (FIG. 5)), it moves according to the external force against the position command values U1 (N) to U5 (N) from the first to fifth fingers resulting from the action of the external force. The breakage of 60_{1 to} 60₅ can be prevented in advance and effectively, and an external object can be softly gripped along its shape.

（５）ロボット１におけるコンプライアンス制御
（５−１）コンプライアンス制御に関する一連の流れ
次に、ロボット１における実際のコンプライアンス制御に関する一連の流れについて、図３５を用いて説明する。(5) Compliance Control in Robot 1 (5-1) Series of Flows Related to Compliance Control Next, a series of flows related to actual compliance control in therobot 1 will be described with reference to FIG.

このロボット１においては、メイン制御部４０の制御のもとに、対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５におけるコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを状況に応じて変更することにより、通常時には第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に高い剛性をもたせる一方、外部物体の把持時やロボット１の転倒時には第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の剛性を低くして、当該外部物体をその形状に沿って柔らかく把持したり、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が床面に衝突することに起因する破損を有効に防止することができるようになされている。In thisrobot 1, under the control of themain controller 40, the compliance adjustment gain Kadj in the corresponding first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ is changed according to the situation, so that While the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are given high rigidity, the rigidity of the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ is lowered when gripping an external object or when therobot 1 falls. The external object is softly gripped along its shape, and can be effectively prevented from being damaged due to the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ colliding with the floor surface. Yes.

またこのロボット１においては、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に予想外の外力が作用したときには、メイン制御部４０の制御を離れてインテリジェントＨＵＢ１０５が対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５におけるコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを変更することにより、その第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を反射的に外力に対して柔らかくさせて、当該外力が作用したことに起因する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の破損を有効に防止できるようになされている。Further, in thisrobot 1, when an unexpected external force is applied to the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ , the control of themain control unit 40 is left and the first to fifth corresponding to theintelligent HUB 105 corresponds. By changing the compliance adjustment gain Kadj in thecontrol devices 103_{1 to} 103₅ , the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are made soft against the external force in a reflective manner, and the external force is applied. The first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ due to the above can be effectively prevented from being damaged.

すなわちこのロボット１の場合、メイン制御部４０の演算部４０Ｂは、当該ロボット１の電源が投入された初期時、予め外部メモリ５８（図５）に格納されている、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての通常時用のコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの規定値（以下、これらを通常時用調整ゲイン規定値と呼ぶ）を読み出し、これらをインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。In other words, in the case of thisrobot 1, thecalculation unit 40B of themain control unit 40 first to fifth fingers stored in the external memory 58 (FIG. 5) in advance when therobot 1 is powered on. The normal values of compliance adjustment gain Kadj for normal time (hereinafter referred to as normal value of normal adjustment gain) forunits 60_{1 to} 60₅ are read out and sent tointelligent HUB 105.

またメイン制御部４０の演算部４０Ｂは、この後、上述のような自律制御処理により決定した次の自己の行動内容等に基づいて、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に対する位置指令値Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ５（Ｎ）を順次生成し、これを８〔ms〕の通信周期ごとに対応するサブ制御部４３Ｃを介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。In addition, thecalculation unit 40B of themain control unit 40 thereafter positions relative to the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ based on the next action content determined by the autonomous control process as described above. The command values U1 (N) to U5 (N) are sequentially generated and sent to theintelligent HUB 105 via thesub-control unit 43C corresponding to each communication period of 8 [ms].

インテリジェントＨＵＢ１０５は、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５の構成（親指、人指し指、中指、薬指及び小指）を構成比調整部１０５Ｂにおいて管理しており、メイン制御部４０から送信される第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての各通常時用調整ゲイン規定値を第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する。かくして第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５は、これら通常時用調整ゲイン規定値のうちの対応するものを取り込み、その値をコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの初期値として設定する。Theintelligent HUB 105 manages the configuration (thumb, index finger, middle finger, ring finger, and little finger) of the first tofifth control devices 103_{1 to} 103_{5 in} the componentratio adjustment unit 105B, and is transmitted from themain control unit 40. The normal adjustment gain prescribed values for the first to_fifth fingerportions 60_{1 to} 60₅ are transmitted to the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ . Thus, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ take in corresponding ones of the normal-time adjustment gain prescribed values, and set the values as initial values of the compliance adjustment gain Kadj.

またインテリジェントＨＵＢ１０５は、この後８〔ms〕周期でメイン制御部４０から送信される位置指令値Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ５（Ｎ）に基づいて２〔ms〕ごとのサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）を生成し、これを２〔ms〕の通信周期ごとに第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する。かくして第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５は、この後、インテリジェントＨＵＢ１０５から送信されるサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）と、上述のようにして設定したコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとに基づいて、位置制御処理とコンプライアンス制御処理とを並列的に同時に実行する。Further, theintelligent HUB 105 thereafter performs servo command values Ref1 (k) to 2 [ms] based on the position command values U1 (N) to U5 (N) transmitted from themain control unit 40 at intervals of 8 [ms]. Ref5 (k) is generated and transmitted to the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ every 2 [ms] communication period. Thus, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ thereafter transmit the servo command values Ref1 (k) to Ref5 (k) transmitted from theintelligent HUB 105 and the compliance adjustment gain Kadj set as described above. Based on the above, the position control process and the compliance control process are simultaneously executed in parallel.

一方、メイン制御部４０の演算部４０Ｂは、外部物体を把持することを次の行動として決定し、実際に当該外部物体をロボット１に把持させる際には、予め外部メモリ５８（図５）に格納されている、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての把持時用のコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの規定値（以下、これらを把持時用調整ゲイン規定値と呼ぶ）を読み出す。On the other hand, thecalculation unit 40B of themain control unit 40 determines to hold the external object as the next action, and when actually causing therobot 1 to hold the external object, thecalculation unit 40B stores the external object in the external memory 58 (FIG. 5) in advance. The stored prescribed values of the compliance adjustment gain Kadj for gripping of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ (hereinafter referred to as “adjustment gain defining values for gripping”) are read out.

この場合これら把持時用調整ゲイン規定値は、対応する通常時用調整ゲイン規定値に比べて値が大きく選定されており、かくしてコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとしてこれら把持時用調整ゲイン規定値を第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５にそれぞれ設定することにより、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を通常時に比べて低剛性にすることができるようになされている。In this case, the gripping adjustment gain prescribed values are selected to be larger than the corresponding normal adjustment gain prescribed values. Thus, the gripping adjustment gain prescribed values are used as the compliance adjustment gain Kadj. By setting the_fifthcontrol devices 103_{1 to} 103₅ respectively, the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ can be made to be less rigid than normal.

そしてメイン制御部の演算部４０Ｂは、これら読み出した第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての把持時調整ゲイン用規定値を、対応するサブ制御部４３Ｃを介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送信する。Thecalculation unit 40B of the main control unit transmits the read regulation value for adjustment gain at the time of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ to theintelligent HUB 105 via the correspondingsub control unit 43C. To do.

またメイン制御部４０の演算部４０Ｂは、ロボット１が転倒状態（ロボット１が転倒し始めてから転倒し終えるまでの状態）時に加速度センサ５６により検出される重力が「０」となることを利用して、加速度センサ５６から供給される加速度検出信号Ｓ２Ｂに基づきロボット１の転倒状態を検出したときには、予め外部メモリ５８に格納されている、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての転倒時用のコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの規定値（以下、これらを転倒時用調整ゲイン規定値と呼ぶ）を読み出し、これらをインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。これら転倒時用調整ゲイン規定値も、それぞれ対応する通常時用調整ゲイン規定値に比べて値が大きく選定されている。そして演算部４０Ｂは、これらを対応するサブ制御部４３Ｃを介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送信する。Further, thecalculation unit 40B of themain control unit 40 uses that the gravity detected by theacceleration sensor 56 becomes “0” when therobot 1 is in a fall state (a state from when therobot 1 starts to fall until it finishes falling). When the fall state of therobot 1 is detected based on the acceleration detection signal S2B supplied from theacceleration sensor 56, the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ stored in theexternal memory 58 in advance are detected. The prescribed values of the compliance adjustment gain Kadj for the fall (hereinafter referred to as the fall adjustment gain prescribed values) are read out and sent to theintelligent HUB 105. The fall adjustment gain prescribed values are also selected to be larger than the corresponding normal adjustment gain prescribed values. Then, thecalculation unit 40B transmits these to theintelligent HUB 105 via the correspondingsub control unit 43C.

このときインテリジェントＨＵＢ１０５は、メイン制御部４０から送信される位置指令値Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ５（Ｎ）に基づいて２〔ms〕ごとのサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）を順次生成する。そしてインテリジェントＨＵＢ１０５は、このサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）とメイン制御部４０から送信されるコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとを第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する。At this time, theintelligent HUB 105 sequentially generates servo command values Ref1 (k) to Ref5 (k) every 2 [ms] based on the position command values U1 (N) to U5 (N) transmitted from themain control unit 40. To do. Theintelligent HUB 105 transmits the servo command values Ref1 (k) to Ref5 (k) and the compliance adjustment gain Kadj transmitted from themain control unit 40 to the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ .

第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５は、送信されるサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）に基づいて対応するＤＣモータ１２１の回転を制御する一方、把持用調整ゲイン規定値又は転倒時用調整ゲイン規定値が送信されてきたときには、それまで自己内部において設定していたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの設定値をその値に更新し、当該更新した新たなコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊに基づいて対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についてのコンプライアンス制御を実行する。The first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ control the rotation of thecorresponding DC motor 121 based on the transmitted servo command values Ref1 (k) to Ref5 (k), while adjusting the gripping adjustment gain. Value or the fall adjustment gain specified value is transmitted, the setting value of the compliance adjustment gain Kadj that has been set in the self until then is updated to that value, and based on the updated new compliance adjustment gain Kadj The compliance control for the corresponding first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ is executed.

この結果、外部物体を把持したときには、当該外部物体から受ける反作用力（外力）が常に把持時用調整ゲイン規定値に応じた一定の大きさとなるように第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が動作するため、外部物体が複雑な形状であってもその形状に倣って第１〜第５の指部６０_１〜６０_５を屈曲させて当該外部物体を一定圧力で柔らかく把持することができる。またロボット１が転倒して第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が床面に衝突したときにも、これら第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が低剛性であるため、床面から当該第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に与えられる衝突力（外力）に従って当該衝突力の方向に第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が屈曲し、当該衝突力によって第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が破損するのを未然かつ有効に防止することができる。As a result, when the external object is gripped, the first tofifth fingers 60₁ to 60₁ to 60₁ to 60₁ so that the reaction force (external force) received from the external object always has a constant magnitude corresponding to the gripping adjustment gain specified value. 60_{for 5} operates, it is gripped soften the external object by bending thefingers 60₁ to 60₅ of the first to fifth in imitation even complicated shapes external object to the shape at constant pressure Can do. Also, when therobot 1 falls and the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ collide with the floor surface, the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ have low rigidity. The first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ bend in the direction of the collision force according to the collision force (external force) applied to the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ from the floor surface, It is possible to effectively prevent the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_{5 from} being damaged by the collision force.

他方、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５は、位置検出ブロック１８５（図２６）により検出した対応するＤＣモータ１２１の現在位置（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ５（ｋ））と、図３４について上述した方法より算出した外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔとを、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての状態量として２〔ms〕の通信周期ごとにインテリジェントＨＵＢ１０５に送信する。On the other hand, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ correspond to the current positions (P1 (k) to P5 (k)) of thecorresponding DC motor 121 detected by the position detection block 185 (FIG. 26), The external force estimated torque Tf_est calculated by the method described above for 34 is transmitted to theintelligent HUB 105 as a state quantity for the corresponding first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ every 2 [ms] communication cycle.

インテリジェントＨＵＢ１０５は、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５から送信される状態量を、８〔ms〕の通信周期ごとに対応するサブ制御部４３Ｃを介してメイン制御部４０に送信する一方、これら状態量のうちの第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔの値を演算部１０５Ａにおいて常時監視する。Theintelligent HUB 105 transmits the state quantity transmitted from the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ to themain control unit 40 via thesub control unit 43C corresponding to each communication period of 8 [ms]. On the other hand, the value of the external force estimated torque Tf_est for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ among these state quantities is constantly monitored by thecalculation unit 105A.

そしてインテリジェントＨＵＢ１０５の演算部１０５Ａは、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔの値が予め格納された所定の閾値以上となったときには、予めメモリ１１３（図２２）に格納されている第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての反射制御用調整ゲイン規定値のうち、対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５についての反射制御用調整ゲイン規定値を読み出し、これをその第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する。When the value of the external force estimated torque Tf_est for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ becomes equal to or greater than a predetermined threshold stored in advance, thearithmetic unit 105A of theintelligent HUB 105 stores in advance the memory 113 (FIG. 22). Reflection control for the corresponding first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ among the reflection control adjustment gain prescribed values for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ stored in The adjustment gain specified value is read out and transmitted to the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ .

かくしてこのとき第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５は、コンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの設定値をその反射制御用調整ゲイン規定値に更新し、当該更新したコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊに基づいて対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についてのコンプライアンス制御を実行する。Thus, at this time, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ update the setting value of the compliance adjustment gain Kadj to the reflection control adjustment gain specified value, and respond based on the updated compliance adjustment gain Kadj. The compliance control for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ is executed.

この場合において、かかる第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての反射制御用調整ゲイン規定値は、それぞれ対応する通常時用調整ゲイン規定値よりも大きな値に選定されている。従って、このときその第１〜第５の指部６０_１〜６０_５が通常時よりも外力に対して柔らかくなるため、当該第１〜第５の指部６０_１〜６０_５がその外力が作用したことに起因して破損するのを有効に防止することができる。In this case, the reflection control adjustment gain prescribed values for the_first tofifth fingers 60_{1 to} 60₅ are selected to be larger than the corresponding normal adjustment gain prescribed values. Accordingly, since the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are softer than the normal force at this time, the external force acts on the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_5. It is possible to effectively prevent damage due to the failure.

（５−２）各部の具体的な処理内容
ここでメイン制御部４０は、上述のようなコンプライアンス制御に関する各種処理を、図３６に示す第１のコンプライアンス制御処理手順ＲＴ１に従って実行する。(5-2) Specific Processing Contents of Each Unit Here, themain control unit 40 executes various processes related to compliance control as described above according to the first compliance control processing procedure RT1 shown in FIG.

すなわちメイン制御部４０は、ロボット１の電源が投入されると、この第１のコンプライアンス制御処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において、予め外部メモリ５８（図５）に格納されている、図３４について上述したコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊ、外力推定ゲインＫｅｓｔ、位置比例ゲインＫｐ，ＫＭｐ及び電流比例ゲインＧＭｐなどの各種制御ゲイン、並びに数学モデルにおけるモータ定数ＫＭｍ、指モデルにおける慣性モーメントＪＭｙ及び摩擦係数ＤＭｙなどの各種機械定数と、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５の構成（親指、人指し指、中指、薬指及び小指）とを読み出し、これを対応するサブ制御部４３Ｃ（図４、図５）を介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。That is, when the power of therobot 1 is turned on, themain control unit 40 starts the first compliance control processing procedure RT1 at step SP0, and is stored in the external memory 58 (FIG. 5) in advance at step SP1. 34, various control gains such as the compliance adjustment gain Kadj, the external force estimation gain Kest, the position proportional gains Kp and KMp, and the current proportional gain GMp described above with reference to FIG. Various machine constants such as the coefficient DMy and the configurations (thumb, index finger, middle finger, ring finger, and little finger) of the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ are read out and correspond to thesub-control unit 43C (FIG. 4). , FIG. 5) to theintelligent HUB 105 .

またメイン制御部４０は、続くステップＳＰ２において、ロボット１の次の行動として外部物体を把持しようとしているときには、ＣＣＤカメラ５０（図５）から与えられる画像信号Ｓ１Ａ（図５）に基づいて、例えばステレオ測距法等によりその外部物体までの距離を検出する。またメイン制御部４０は、続くステップＳＰ３において、加速度センサ５６（図５）から供給される加速度検出信号Ｓ２Ｂ（図５）に基づいてロボット１の姿勢を検出する。  Further, when themain control unit 40 intends to hold an external object as the next action of therobot 1 in the subsequent step SP2, based on the image signal S1A (FIG. 5) given from the CCD camera 50 (FIG. 5), for example, The distance to the external object is detected by a stereo ranging method or the like. In step SP3, themain control unit 40 detects the posture of therobot 1 based on the acceleration detection signal S2B (FIG. 5) supplied from the acceleration sensor 56 (FIG. 5).

そしてメイン制御部４０は、この後ステップＳＰ４に進んで、ステップＳＰ２における検出結果に基づき、そのとき把持対象の外部物体が把持可能な距離内にあるか否かを判断し、肯定結果を得ると、ステップＳＰ６に進んで、外部メモリ５８（図５）から第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての把持時用調整ゲイン規定値をそれぞれ読み出し、これらを対応するサブ制御部４３Ｃを介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送出し、その後ステップＳＰ８に進む。なお、ステップＳＰ２及びステップＳＰ４は、外部物体を把持する予定がない場合には省略される。Then, themain control unit 40 proceeds to step SP4, and based on the detection result in step SP2, determines whether or not the external object to be gripped is within a grippable distance at that time, and obtains a positive result. Then, proceeding to step SP6, the adjustment gain regulation values for grasping for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are read from the external memory 58 (FIG. 5), respectively, and the correspondingsub control unit 43C is read out. To theintelligent HUB 105, and then proceeds to step SP8. Note that step SP2 and step SP4 are omitted when there is no plan to hold an external object.

これに対してメイン制御部４０は、ステップＳＰ４等が省略されたときや、ステップＳＰ４において否定結果を得たときには、ステップＳＰ５に進んで、ステップＳＰ３における検出結果に基づいて、現在、ロボット１が転倒状態にあるか否かを判断する。  On the other hand, when step SP4 or the like is omitted or when a negative result is obtained in step SP4, themain control unit 40 proceeds to step SP5, and based on the detection result in step SP3, therobot 1 is currently Judge whether it is in a fall state.

そしてメイン制御部４０は、このステップＳＰ５において肯定結果を得ると、ステップＳＰ６に進んで、外部メモリ５８（図５）から第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての転倒時用調整ゲイン規定値をそれぞれ読み出し、これらを対応するサブ制御部４３Ｃを介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送出した後にステップＳＰ８に進む。If themain control unit 40 obtains an affirmative result in step SP5, themain control unit 40 proceeds to step SP6 to adjust for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ from the external memory 58 (FIG. 5). Each of the specified gain values is read out and sent to theintelligent HUB 105 via the correspondingsub-control unit 43C before proceeding to step SP8.

これに対してメイン制御部４０は、ステップＳＰ５において否定結果を得ると、ステップＳＰ７に進んで、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての通常時用調整ゲイン規定値（例えば「０」）をそれぞれ読み出し、これらを対応するサブ制御部４３Ｃを介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送出した後にステップＳＰ８に進む。なお、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５においてコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとして既に通常時用調整ゲイン規定値が設定されているときには、このステップＳＰ７は省略される。On the other hand, if themain control unit 40 obtains a negative result in step SP5, themain control unit 40 proceeds to step SP7, and the normal-time adjustment gain prescribed value (for example, "" for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_5). 0 ") are read out and sent to theintelligent HUB 105 via the correspondingsub-control unit 43C, and then the process proceeds to step SP8. Note that when the normal adjustment gain prescribed value is already set as the compliance adjustment gain Kadj in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₃ , this step SP7 is omitted.

そしてメイン制御部４０は、ステップＳＰ８に進むと、そのときロボット１が実行すべき行動内容に応じて第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信すべき位置指令値Ｕ１（ｋ）〜Ｕ５（ｋ）（図２２）を算出し、これを対応するサブ制御部４３Ｃを介してインテリジェントＨＵＢ１０５に送出する。When themain control unit 40 proceeds to step SP8, the position command value U1 (k) to be transmitted to the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ according to the action content to be executed by therobot 1 at that time. .About.U5 (k) (FIG. 22) is calculated and sent to theintelligent HUB 105 via the correspondingsub-control unit 43C.

さらにメイン制御部４０は、この後ステップＳＰ２に戻って、さらにこの後ステップＳＰ２〜ステップＳＰ８について同様の処理を８〔ms〕周期で繰り返す。  Further, themain control unit 40 thereafter returns to step SP2, and thereafter repeats the same processing for step SP2 to step SP8 at a cycle of 8 [ms].

このようにしてメイン制御部４０は、状況に応じて第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５におけるコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを変更する。In this way, themain control unit 40 changes the compliance adjustment gain Kadj in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ according to the situation.

一方、インテリジェントＨＵＢ１０５のＣＰＵ１１１（図２２）は、図３７に示す第２のコンプライアンス制御処理手順ＲＴ２に従って、上述のようなコンプライアンス制御に関する各種処理を実行する。  On the other hand, the CPU 111 (FIG. 22) of theintelligent HUB 105 executes various processes related to compliance control as described above in accordance with the second compliance control processing procedure RT2 shown in FIG.

すなわちＣＰＵ１１１は、ロボット１の電源が投入されると、この第２のコンプライアンス制御処理手順ＲＴ２をステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１１において、メイン制御部４０から上述の各種制御ゲイン及び各種機械定数並びにコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの初期値（通常時用調整ゲイン規定値）と、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５の構成（親指、人指し指、中指、薬指及び小指）とが送信されるのを待ち受ける。そして、ＣＰＵ１１１は、これらを受信すると、このうち各種制御ゲイン、各種機械定数及びコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの初期値を対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する一方、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５の構成を構成比調整部１０５Ｂ（図３５）において管理する。That is, when the power of therobot 1 is turned on, theCPU 111 starts the second compliance control processing procedure RT2 in step SP10, and in the subsequent step SP11, themain control unit 40 controls the above-described various control gains, various machine constants, and the like. The initial value of compliance adjustment gain Kadj (ordinary adjustment gain standard value) and the configurations of first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ (thumb, index finger, middle finger, ring finger, and little finger) are transmitted. Await. Upon receiving these, theCPU 111 transmits various control gains, various machine constants, and initial values of the compliance adjustment gain Kadj to the corresponding first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ , while The configurations of the fifth tothird control devices 103_{1 to} 103₅ are managed by the configurationratio adjusting unit 105B (FIG. 35).

そしてＣＰＵ１１１は、この後ステップＳＰ１２に進んで、メイン制御部４０から位置指令値Ｕ１（ｋ）〜Ｕ５（ｋ）やコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの変更値（通常時用調整ゲイン規定値、把持時用調整ゲイン規定値又は転倒時用調整ゲイン規定値）が送信されてきた場合には、これを受信してステップＳＰ１３に進む。またＣＰＵ１１１は、これらが送信されてきていない場合にはそのままステップＳＰ１３に進む。  Then, theCPU 111 proceeds to step SP12 to change the position command values U1 (k) to U5 (k) and the change value of the compliance adjustment gain Kadj (normal adjustment gain specified value, adjustment for gripping) from themain control unit 40. If a specified gain value or a fall adjustment gain specified value) is transmitted, the process proceeds to step SP13. Further, when these have not been transmitted, theCPU 111 proceeds to step SP13 as it is.

そしてＣＰＵ１１１は、ステップＳＰ１３に進むと、最後に受信したメイン制御部４０からの位置指令値Ｕ１（ｋ）〜Ｕ５（ｋ）に基づいて第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に対するサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）を生成し、これらをそれぞれ対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する一方、ステップＳＰ１２においてコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの変更値を受信したときには、これを対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する。Then, when theCPU 111 proceeds to step SP13, the servo for the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ is based on the last received position command values U1 (k) to U5 (k) from themain control unit 40. Command values Ref1 (k) to Ref5 (k) are generated and transmitted to the corresponding first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ , respectively, while the changed value of the compliance adjustment gain Kadj is received in step SP12. When this is done, this is transmitted to the corresponding first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ .

さらにＣＰＵ１１１は、この後ステップＳＰ１４に進んで、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５からそれぞれ送信される対応するＤＣモータ１２１（図２３）の現在位置（Ｐ１（ｋ）〜Ｐ５（ｋ））及び外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔ（図３４）を受信し、この後ステップＳＰ１５に進んで、これら受信した第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についての外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔのうちのいずれかが、これら第１〜第５の指部６０_１〜６０_５についてそれぞれ予め設定された対応する閾値よりも大きいか否かを判断する。Further, theCPU 111 thereafter proceeds to step SP14, and the current positions (P1 (k) to P5 (P) of the corresponding DC motors 121 (FIG. 23) transmitted from the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ respectively. k)) and external force estimated torque Tf_est (FIG. 34), and then proceeds to step SP15, where any of the received external force estimated torques Tf_est for the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_{5 is} received. Is determined to be greater than a corresponding threshold value set in advance for each of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ .

そしてＣＰＵ１１１は、このステップＳＰ１５において否定結果を得るとステップＳＰ１２に戻り、これに対して肯定結果を得ると、ステップＳＰ１６に進んで、その第１〜第５の指部６０_１〜６０_５について予め定められた反射制御用調整ゲイン規定値をメモリ１１３（図２２）から読み出して、対応する第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に送信する。If theCPU 111 obtains a negative result in step SP15, it returns to step SP12, and if it obtains an affirmative result, it proceeds to step SP16, and the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ are preliminarily determined. The predetermined adjustment gain regulation value for reflection control is read from the memory 113 (FIG. 22) and transmitted to the corresponding first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ .

さらにＣＰＵ１１１は、この後ステップＳＰ１２に戻って、さらにこの後ステップＳＰ１２〜ステップＳＰ１６について同様の処理を２〔ms〕周期で繰り返す。  Further, theCPU 111 thereafter returns to step SP12, and thereafter repeats the same processing for step SP12 to step SP16 at a cycle of 2 [ms].

このようにしてインテリジェントＨＵＢ１０５のＣＰＵ１１１は、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５にある一定以上の外力が作用したときに、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５におけるコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを変更する。In this way, theCPU 111 of theintelligent HUB 105 performs compliance in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ when an external force of a certain level or more is applied to the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_5. The adjustment gain Kadj is changed.

他方、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５のＣＰＵ２００（図２６）は、図３８に示す第３のコンプライアンス制御処理手順ＲＴ３に従って、上述のようなコンプライアンス制御に関する各種処理を実行する。On the other hand, the CPU 200 (FIG. 26) of the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ executes various processes related to compliance control as described above in accordance with the third compliance control processing procedure RT3 shown in FIG.

すなわちＣＰＵ２００は、ロボット１の電源が投入されると、この第３のコンプライアンス制御処理手順ＲＴ３をステップＳＰ２０において開始し、続くステップＳＰ２１において、インテリジェントＨＵＢ１０５から各種制御ゲイン及び各種機械的定数並びにコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊが送信されるのを待ち受ける。そしてＣＰＵ２００は、これらを受信すると、これらをそれぞれ対応する制御ゲイン若しくは機械的定数又はコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの初期値として設定する。  That is, when the power of therobot 1 is turned on, theCPU 200 starts the third compliance control processing procedure RT3 in step SP20, and in the subsequent step SP21, various control gains, various mechanical constants, and compliance adjustment gains from theintelligent HUB 105. Wait for Kadj to be sent. When receiving these, theCPU 200 sets them as the initial values of the corresponding control gain, mechanical constant, or compliance adjustment gain Kadj.

そしてＣＰＵ２００は、この後ステップＳＰ２２に進んで、対応する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に対する外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔを算出し、さらにこの後ステップＳＰ２３に進んで、インテリジェントＨＵＢ１０５から送信されるサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）やコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの変更値を受信する。そしてＣＰＵ２００は、この後このサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）に基づいて対応するＤＣモータ１２１の回転を制御する一方、コンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの変更値が送信されてきた場合には、当該コンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの設定値をその変更値に変更する。Then, theCPU 200 proceeds to step SP22 to calculate the external force estimated torque Tf_est for the corresponding first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ , and then proceeds to step SP23 to be transmitted from theintelligent HUB 105. The servo command values Ref1 (k) to Ref5 (k) and the change value of the compliance adjustment gain Kadj are received. Then, theCPU 200 thereafter controls the rotation of thecorresponding DC motor 121 based on the servo command values Ref1 (k) to Ref5 (k). On the other hand, when the change value of the compliance adjustment gain Kadj is transmitted, The set value of the compliance adjustment gain Kadj is changed to the changed value.

続いてＣＰＵ２００は、ステップＳＰ２４に進んで、ステップＳＰ２２において算出した外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔをインテリジェントＨＵＢ１０５に送信する一方、この後ステップＳＰ２２に戻り、さらにこの後ステップＳＰ２２〜ステップＳＰ２４について同様の処理を１〔ms〕周期で繰り返す。  Subsequently, theCPU 200 proceeds to step SP24, and transmits the external force estimated torque Tf_est calculated in step SP22 to theintelligent HUB 105. Thereafter, theCPU 200 returns to step SP22, and thereafter performs the same processing for steps SP22 to SP24 1 [ ms].

このようにして第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５のＣＰＵ２００は、インテリジェントＨＵＢ１０５から送信されるサーボ指令値Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ５（ｋ）及びコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊに基づいて対応するＤＣモータ１２１の回転を１〔ms〕で制御する。In this way, theCPUs 200 of the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ correspond to the corresponding DC based on the servo command values Ref 1 (k) to Ref 5 (k) and the compliance adjustment gain Kadj transmitted from theintelligent HUB 105. The rotation of themotor 121 is controlled at 1 [ms].

（６）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、ロボット１は、通常時には、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５にコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとして通常時用調整ゲイン規定値を設定し、この通常時用調整ゲイン規定値に基づいて第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の外力に対する柔らかさを制御する一方、外部物体の把持時やロボット１の転倒時には、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に設定されたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを通常時用調整ゲイン規定値よりも値の大きな把持時用調整ゲイン規定値又は転倒時用調整ゲイン規定値に変更し、この把持時用調整ゲイン規定値又は転倒時用調整ゲイン規定値に基づいて第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の外力に対する柔らかさを制御する。(6) Operation and effect of the present embodiment In the above configuration, therobot 1 normally supplies the normal adjustment gain specified value as the compliance adjustment gain Kadj to the first tofifth control devices 103_{1 to} 103_5. set, while controlling the softness for the first tofifth fingers 60₁ to 60₅ of the external force on the basis of the normal time adjustment gain specified value, when fall of the grip or when therobot 1 of the external object, the The compliance adjustment gain Kadj set in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ is changed to a grip adjustment gain specified value or a fall adjustment gain specified value larger than the normal adjustment gain specified value. and, to control the softness for the grasping during adjustment gain specified value or the first tofifth force fingers 60_through 603₅ based on the fall adjustment gain specified value.

従って、このロボット１は、通常時には第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に高い剛性をもたせながら、外部物体の把持時やロボット１の転倒時には第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の剛性を低くすることができるため、指部に高い剛性が要求される作業を行うことができる一方で、複雑な外形形状を有する外部物体をその表面に指部を倣わせて柔らかく持つことが可能であり、さらに転倒時における第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の破損も有効に防止できる。Therefore, thisrobot 1, while in the normal rememberinghigh rigidity fingers 60₁ to 60₅ of the first to fifth, gripping or during tipping the first to fifth fingers during 60 of therobot 1 of_the external object it is possible to lower the rigidity of 60_5, while it is possible to perform the task of high rigidity fingers is required, soft, slightly modeled after the fingers the external object on the surface having a complex outer shape it is possible to have further also the first to break thefifth finger portion 60₁ to 60₅ in a fall can be effectively prevented.

またこのロボット１では、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に一定レベル以上の外力が作用したときに、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に設定されたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの設定値を、インテリジェントＨＵＢ１０５の制御のもとに、反射制御用調整ゲイン規定値に変更する。In therobot 1, the compliance adjustment set in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ when an external force of a certain level or more is applied to the first tofifth finger portions 60_{1 to} 60_5. The set value of the gain Kadj is changed to the reflection control adjustment gain specified value under the control of theintelligent HUB 105.

従って、このロボット１では、第１〜第５の指部６０_１〜６０_５に予想外の外力が作用した場合に第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の剛性が反射的に低くなるため、当該外力に起因する第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の破損を有効に防止することができる。Accordingly, in thisrobot 1, the rigidity of the first tofifth fingers₆₀ 1 to 60₅ is reflectively lower when unexpected external force acts on thefingers₆₀ 1 to 60₅ of the first to fifth Therefore, damage to the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ due to the external force can be effectively prevented.

以上の構成によれば、通常時には、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５にコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとして通常時用調整ゲイン規定値を設定し、この通常時用調整ゲイン規定値に基づいて第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の外力に対する柔らかさを制御する一方、外部物体の把持時やロボット１の転倒時には、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に設定されたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを通常時用調整ゲイン規定値よりも値の大きな把持時用調整ゲイン規定値又は転倒時用調整ゲイン規定値に変更し、この把持時用調整ゲイン規定値又は転倒時用調整ゲイン規定値に基づいて第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の外力に対する柔らかさを制御するようにしたことにより、指部に高い剛性が要求される作業を行うことができる一方で、複雑な外形形状を有する外部物体をその表面に指部を倣わせて柔らかく持つことが可能であり、さらに転倒時における第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の破損も有効に防止でき、かくして第１〜第５の指部６０_１〜６０_５の破損の有効に防止しながら有用性を向上させ得るロボットを実現できる。According to the above configuration, the normal adjustment gain prescribed value is set as the compliance adjustment gain Kadj in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ at the normal time, and based on the normal adjustment gain prescribed value. While controlling the softness of the_first tofifth finger portions 60_{1 to} 60₅ against the external force, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ are used when holding an external object or when therobot 1 falls. The set compliance adjustment gain Kadj is changed to a gripping adjustment gain specified value or a fall adjustment gain specified value that is larger than the normal adjustment gain specified value. by based on use adjustment gain prescribed value so as to control the softness for the first tofifth force fingers 60_through 603_5, high rigidity fingers is required Work While it is possible to perform, it is possible to have soft, slightly modeled after the fingers the external object on the surface having a complex outer shape, further the first tofifth fingers 60₁ at afall 60₅ of breakage can also be effectively prevented, thus possible to realize a first to fifth robot capable of improving the usability while effectively preventing damage to thefingers 60₁ to 60_5.

（７）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１のように構成された２足歩行型のヒューマノイドタイプのロボット１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成のロボット装置に広く適用することができる。(7) Other Embodiments In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the biped walkinghumanoid robot 1 configured as shown in FIG. 1 is described. The present invention is not limited to this, and can be widely applied to robot apparatuses having various configurations.

また上述の実施の形態においては、ロボット１が外部物体を把持する際と、ロボット１が転倒状態にあるときにのみ、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に設定されたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを変更するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これ以外のタイミングで第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に設定されたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを変更するようにしても良く、要は、必要な状況時にかかるコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを変更するようにすれば良い。Further, in the above-described embodiment, the compliance adjustment set in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ is performed only when therobot 1 grips an external object and when therobot 1 is in a falling state. The case where the gain Kadj is changed has been described, but the present invention is not limited to this, and the compliance adjustment gain Kadj set in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ is changed at other timings. In short, what is necessary is to change the compliance adjustment gain Kadj when necessary.

この場合において上述の実施の形態においては、ロボット１が外部物体を把持する際には把持対象の外部物体の種類等にかかわりなく、常に第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に設定されたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊを一定の把持時用調整ゲイン規定値に変更するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば把持時用調整ゲイン規定値を複数用意しておき、外部物体を把持する際には画像認識処理によりその外部物体を識別し、当該外部物体が卵のような壊れ易いものであるときにはコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとして最も小さい把持時用調整ゲイン規定値を設定する一方で、当該外部物体が固く重みのあるものであるときにはコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊとして最も大きい把持時用調整ゲイン規定値を設定するというように、把持対象に応じて把持時用調整ゲイン規定値として異なるものを用いるようにしても良い。In this case, in the above-described embodiment, when therobot 1 grips an external object, the first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ are always set regardless of the type of external object to be gripped. The case where the compliance adjustment gain Kadj is changed to a fixed gripping adjustment gain prescribed value has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, a plurality of gripping adjustment gain prescribed values are prepared. When gripping an external object, the external object is identified by image recognition processing, and when the external object is fragile, such as an egg, the smallest adjustment gain regulation value for gripping is set as the compliance adjustment gain Kadj On the other hand, when the external object is hard and heavy, the compliance adjustment gain Kadj has the largest gripping time. And so setting the adjustment gain specified value, it may be used different as gripping during adjustment gain specified value in accordance with the grasped object.

さらに上述の実施の形態においては、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５のＣＰＵ２００によって算出された外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔを監視し、当該外力推定トルクＴｆ＿ｅｓｔの値が予め設定された閾値よりも大きいときは、対応する第１〜第５の指部６０１〜６０５の剛性を低くするように、第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５に設定されたコンプライアンス調整ゲインＫａｄｊの設定値を反射制御用調整ゲイン規定値に変更する外力監視手段としての機能をインテリジェントＨＵＢ１０５にもたせるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、かかる機能を第１〜第５の制御装置１０３_１〜１０３_５側（例えばＣＰＵ２００）にもたせるようにしても良い。Furthermore, in the above-described embodiment, the external force estimated torque Tf_est calculated by theCPU 200 of the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ is monitored, and the value of the external force estimated torque Tf_est is set based on a preset threshold value. Is larger, the set value of the compliance adjustment gain Kadj set in the_first tofifth control devices 103_{1 to} 103₅ so as to lower the rigidity of the corresponding first tofifth finger portions 601 to 605. Although theintelligent HUB 105 is provided with a function as an external force monitoring means for changing the control gain to the reflection control adjustment gain specified value, the present invention is not limited to this, and this function is not limited to the first to fifth control devices. 103₁ to 103 may be imparted to the₅ side (e.g., CPU 200).

本発明は、ヒューマノイドタイプのロボットのほか、種々の形態のロボット装置に広く適用することができる。  The present invention can be widely applied to various types of robot apparatuses in addition to humanoid robots.

本実施の形態によるロボットの外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the robot by this Embodiment.本実施の形態によるロボットの外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the robot by this Embodiment.本実施の形態によるロボットの外観構成の説明に供する斜視図である。It is a perspective view with which it uses for description of the external appearance structure of the robot by this Embodiment.ロボットの内部構造の説明に供するブロック図である。It is a block diagram with which it uses for description of the internal structure of a robot.ロボットの内部構成の説明に供するブロック図である。It is a block diagram with which it uses for description of the internal structure of a robot.ロボットの手部の外観構成を示す略線的な正面図及び側面図である。It is the rough-line front view and side view which show the external appearance structure of the hand part of a robot.手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。It is the rough-line front view and side view with which it uses for description of a structure of a hand part.手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。It is the rough-line front view and side view with which it uses for description of a structure of a hand part.手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。It is the rough-line front view and side view with which it uses for description of a structure of a hand part.手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。It is the rough-line front view and side view with which it uses for description of a structure of a hand part.手部の構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。It is the rough-line front view and side view with which it uses for description of a structure of a hand part.手本体部の説明に供する略線的な正面図、Ａ_１−Ａ_１´断面図、Ａ_２−Ａ_２´断面図である。Schematic front view for explaining the hand main_body, A₁ -A 1 'sectional_view, A₂ -A 2' is a cross-sectional view.第１の指部の構成を示す略線的な側面図、背面図及び断面図である。It is a rough-line side view, back view, and sectional drawing which show the structure of a 1st finger | toe part.第２〜第５の指部の構成を示す略線的な側面図、背面図及び断面図である。It is an approximate line side view, back view, and sectional view showing composition of the 2nd-5th finger part.指先の構造の説明に供する断面図である。It is sectional drawing with which it uses for description of the structure of a fingertip.指先の形状の説明に供する略線的な側面図及び正面図である。It is a rough-line side view and front view with which it uses for description of the shape of a fingertip.紙を掴む動作の説明に供する略線的な側面図である。It is an approximate line side view used for explanation of operation which grasps paper.指紋部の説明に供する略線的な側面図である。It is a rough-line side view with which it uses for description of a fingerprint part.把持及び摘みの動作の説明に供する略線的な側面図である。It is an approximate line side view used for explanation of operation of grasping and picking.２次元バーコードを示す略線図である。It is a basic diagram which shows a two-dimensional barcode.手部の駆動制御系のシステム構成の説明に供する略線的な正面図及び側面図である。FIG. 2 is a schematic front view and a side view for explaining a system configuration of a hand drive control system.インテリジェントＨＵＢ並びに第１〜第７の制御装置の接続関係の説明に供するブロック図である。It is a block diagram with which it uses for description of the connection relationship of intelligent HUB and the 1st-7th control apparatus.第１〜第５のアクチュエータ部の構成を略線的に示す正面図及び側面図である。It is the front view and side view which show the structure of a 1st-5th actuator part substantially linearly.第６のアクチュエータ部の構成を略線的に示す正面図及び側面図である。It is the front view and side view which show the structure of a 6th actuator part substantially.第１〜第７の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 1st-7th control apparatus.モータ制御用ＬＳＩの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of LSI for motor control.モータ駆動回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a motor drive circuit.樹脂マグネットの着磁パターンの説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of the magnetization pattern of a resin magnet.樹脂マグネットと第１及び第２のホール素子との位置関係を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the positional relationship of a resin magnet and the 1st and 2nd Hall element.第１及び第２の位置検出信号の説明に供する波形図である。It is a wave form diagram with which it uses for description of the 1st and 2nd position detection signal.位置検出ブロックの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a position detection block.ＰＭＷ変換ブロックの説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of a PMW conversion block.演算処理ブロックにおけるソフトウェア制御の説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of the software control in an arithmetic processing block.演算処理ブロックにおけるＤＣモータの回転制御の説明に供するブロック図である。It is a block diagram with which it uses for description of rotation control of the DC motor in an arithmetic processing block.ロボットのコンプライアンス制御に関する一連の流れの説明に供するブロック図である。It is a block diagram with which it uses for description of a series of flows regarding the compliance control of a robot.第１のコンプライアンス制御処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a 1st compliance control processing procedure.第２のコンプライアンス制御処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a 2nd compliance control processing procedure.第３のコンプライアンス制御処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 3rd compliance control processing procedure.

符号の説明Explanation of symbols

１……ロボット、４０……メイン制御部、６０_１〜６０_５……指部、１０３_１〜１０３_５、１０４_１、１０４_２……制御装置、１０５……インテリジェントＨＵＢ、１１１、２００……ＣＰＵ、１２１、１４１、１４２……ＤＣモータ、１３０、１６１、１６７……位置検出センサ、１７０……モータ制御用ＬＳＩ、１８０……演算処理ブロック、１８５……位置検出ブロック、Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ……位置検出信号、Ｕ１（Ｎ）〜Ｕ７（Ｎ）……位置指令値、Ｒｅｆ１（ｋ）〜Ｒｅｆ７（ｋ）、Ｒｅｆ１（ｋ）´〜Ｒｅｆ７（ｋ）´……サーボ指令値、Ｐ１（ｋ）〜Ｐ７（ｋ）……現在位置データ。
1 ...... robot, 40 ......main control_unit, 601 through 603₅ ......_fingers, 103₁ to 103_5, 104 1, 104₂ ......controller 105 ...... intelligent HUB, 111,200 ......CPU 121, 141, 142 ... DC motor, 130, 161, 167 ... position detection sensor, 170 ... motor control LSI, 180 ... arithmetic processing block, 185 ... position detection block, S1A, S1B ... position Detection signal, U1 (N) to U7 (N) ... Position command value, Ref1 (k) to Ref7 (k), Ref1 (k) 'to Ref7 (k)' ... Servo command value, P1 (k) to P7 (k): Current position data.

Claims (8)

Translated fromJapanese

変位自在の可動部が設けられたロボット装置において、
上記可動部を駆動する動力源としてのモータと、
実行すべき行動内容に応じた指令を出力する上位コントローラと、
上記上位コントローラから与えられる上記指令に応じて上記モータの回転を制御する制御手段と、
上記モータの回転状態を検出するセンサ手段と、
上記センサ手段の検出結果に基づいて上記可動部に作用する外力の大きさを推定する外力推定手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記外力推定手段の推定結果に基づいて、上記外力の大きさと、当該外力による上記モータの上記回転状態の変位量とが予め設定された調整ゲインを比例定数とする比例関係となるように上記モータの回転を制御し、
上記上位コントローラは、
状況に応じて上記制御手段に設定された上記調整ゲインを変更する
ことを特徴とするロボット装置。In a robot apparatus provided with a movable part that can be displaced,
A motor as a power source for driving the movable part;
A host controller that outputs a command according to the action content to be executed;
Control means for controlling the rotation of the motor in accordance with the command given from the host controller;
Sensor means for detecting the rotational state of the motor;
External force estimation means for estimating the magnitude of external force acting on the movable part based on the detection result of the sensor means,
The control means includes
Based on the estimation result of the external force estimating means, the motor has a proportional relationship in which the magnitude of the external force and the displacement amount of the rotation state of the motor due to the external force have a preset adjustment gain as a proportional constant. Control the rotation of
The upper controller is
The robot apparatus, wherein the adjustment gain set in the control means is changed according to a situation. 上記可動部は、
上記ロボット装置の手部に設けられた指部であり、
上記上位コントローラは、
当該ロボット装置が外部物体を把持する際に、上記指部の剛性を低くするように、上記制御手段に設定された上記調整ゲインを変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。The movable part is
A finger provided on the hand of the robot device;
The upper controller is
The robot apparatus according to claim 1, wherein when the robot apparatus grips an external object, the adjustment gain set in the control means is changed so as to reduce the rigidity of the finger unit. 上記可動部は、
上記ロボット装置の手部に設けられた指部であり、
上記上位コントローラは、
当該ロボット装置の転倒を検出したときに、上記指部の剛性を低くするように、上記制御手段に設定された上記調整ゲインを変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。The movable part is
A finger provided on the hand of the robot device;
The upper controller is
2. The robot apparatus according to claim 1, wherein the adjustment gain set in the control unit is changed so that the rigidity of the finger portion is lowered when a fall of the robot apparatus is detected. 上記上位コントローラとは別個に設けられ、上記外力推定手段の推定結果を監視する外力監視手段を具え、
上記外力監視手段は、
上記外力推定手段により推定された上記外力の大きさが予め設定された大きさよりも大きいときは、上記外力に対する上記可動部の剛性を低くするように、上記制御手段に設定された上記調整ゲインを更新する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。Provided separately from the host controller, comprising external force monitoring means for monitoring the estimation result of the external force estimation means,
The external force monitoring means is
When the magnitude of the external force estimated by the external force estimation means is larger than a preset magnitude, the adjustment gain set in the control means is set so as to reduce the rigidity of the movable part with respect to the external force. The robot apparatus according to claim 1, wherein the robot apparatus is updated. 変位自在の可動部が設けられたロボット装置の制御方法において、
上記可動部を駆動する動力源としてのモータの回転を、実行すべき行動内容に応じて制御すると共に、当該モータの回転状態を検出する第１のステップと、
検出した上記モータの回転状態に基づいて、上記可動部に作用する外力の大きさを推定する第２のステップと、
上記外力の大きさの推定結果に基づいて、上記外力の大きさと、当該外力による上記モータの上記回転状態の変位量とが予め設定された調整ゲインを比例定数とする比例関係となるように、上記モータの回転を制御する第３のステップと、
状況に応じて、上記制御手段に設定された上記調整ゲインを変更する第４のステップと
を具えることを特徴とするロボット装置の制御方法。In the control method of the robot apparatus provided with the movable unit that can be displaced,
A first step of controlling rotation of a motor as a power source for driving the movable part according to the action content to be executed, and detecting a rotation state of the motor;
A second step of estimating the magnitude of an external force acting on the movable part based on the detected rotational state of the motor;
Based on the estimation result of the magnitude of the external force, the magnitude of the external force and the amount of displacement in the rotational state of the motor due to the external force have a proportional relationship with a preset adjustment gain as a proportional constant. A third step of controlling the rotation of the motor;
And a fourth step of changing the adjustment gain set in the control means according to the situation. 上記可動部は、
上記ロボット装置の手部に設けられた指部であり、
上記第４のステップでは、
当該ロボット装置が外部物体を把持する際に、上記指部の剛性を低くするように、上記制御手段に設定された上記調整ゲインを変更する
ことを特徴とする請求項５に記載のロボット装置の制御方法。The movable part is
A finger provided on the hand of the robot device;
In the fourth step,
The robot apparatus according to claim 5, wherein when the robot apparatus grips an external object, the adjustment gain set in the control means is changed so as to reduce the rigidity of the finger portion. Control method. 上記可動部は、
上記ロボット装置の手部に設けられた指部であり、
上記第４のステップでは、
当該ロボット装置の転倒を検出したときに、上記指部の剛性を低くするように、上記制御手段に設定された上記調整ゲインを変更する
ことを特徴とする請求項５に記載のロボット装置の制御方法。The movable part is
A finger provided on the hand of the robot device;
In the fourth step,
The control of the robot apparatus according to claim 5, wherein the adjustment gain set in the control means is changed so that the rigidity of the finger portion is lowered when the fall of the robot apparatus is detected. Method. 上記第２又は３のステップにおいて、
上記可動部に作用する外力の大きさの推定結果を監視し、
上記第４のステップにおいて、
推定した上記外力の大きさが予め設定された大きさよりも大きいときは、上記外力に対する上記可動部の剛性を低くするように、上記制御手段に設定された上記調整ゲインを更新する
ことを特徴とする請求項５に記載のロボット装置の制御方法。
In the second or third step,
Monitor the estimation result of the magnitude of the external force acting on the movable part,
In the fourth step,
When the estimated magnitude of the external force is larger than a preset magnitude, the adjustment gain set in the control means is updated so as to reduce the rigidity of the movable part with respect to the external force. The method for controlling a robot apparatus according to claim 5.

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