WO1993009018A1 - Microrobot - Google Patents

Description

明 細 書 マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト

技 術 分 野

本発明 は極めて小 さ な 例え ば約 1 立方セ ン チ メ 一 ト ル 程度の大 き さ で ワ イ ヤ レ ス 制御可能な マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト に関す る 。 背 景 技 術

従来、 ロ ボ ッ 卜 を ワ イ ヤ レ ス制御す る 場合 に は ラ ジ オ コ ン ト ロ ー ル と 言われ る 制御を行 っ てお り 、 電波を利用 し た制御方式が用 い ら れて い た。 ま た、 方向 を制御す る た め に は電波 に制御信号を重畳 さ せて操舵 し て い た。 更 に 、 自 律的 に所望の方向 に 向 かわせ る た め に は指向性を 有す る ア ン テナ を用 い た り 、 視覚セ ン サ等を併用 し た り し てい た。 走行部 に は車輪を用 い て走行抵抗を減 ら し て い た。 ま た、 充電す る た め に の端子は剛体の接点か ら 成 り 、 框体の 凹部 に形成 さ れて い た。

と こ ろ が、 前述の ロ ボ ッ 卜 の制御方式で は電波を利用 し てい る た め、 送信側及び受信 共 Ίこ多 く の電気素子を 必要 と し、 操舵の た めの機構が必要な こ と か ら 小型化に は適 し てい な か っ た。 ま た、 例え ば電波が発信 さ れ る 方 向 に 自 律的 に移動 さ せ る シ ス テ ム にす る た め に は前述の ア ン テナやセ ン サを付加す る 必要があ り 、 こ の点 に お い て も小型化に は適 し てい なか っ た。 更に、 駆動部以外の 部分を車輪で支持 し た場合に は車輪が小 さ い と大 き な凹 凸を乗 り 越え る 事ができず、 逆に、 車輪が大 き い と 小型 化が困難であ っ た。 充電端子 も取 り 扱い上小さ く す る事 ができず、 小型化の妨げにな っ てい た。

ま た、 その よ う な ロ ボ ッ ト に何等かの作業を さ せよ う と し て も 、 そ の よ う な機構がま だ開発 さ れてい な い状況 にあ っ た。

更に、 小形化の要請か ら大容量のバ ッ テ リ ーを取 り 付 け る こ とができず、 ワ イ ヤ レ ス制御 と い う 観点力、 ら は非 接蝕で充電する こ と が望ま し いが、 その よ う な充電機構 も ま だ開発さ てい な と い う 状況にあ っ た。

発 明 の 開 示

本発明の 目 的は、 1 立方セ ン チ メ ー ト ル程度の大 き さ の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト を提供す る こ と に あ る 。

本発明の他の 目 的は、 1 立方セ ン チ メ ー ト ル程度の大 き さ の ロ ボ ッ ト本体に作業機構を備えたマイ ク ロ ロ ボ ッ ト を提供する こ と にあ る。

本発明の更に他の 目 的は、 1 立方セ ン チ メ ー ト ル程度 の大き さであ っ て、 且つ非接触に充電可能な マ イ ク ロ 口 ボ ッ ト を提供する こ と にあ る。

本発明の一つの態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 検出 領域が一部重複する少な く と も 2 個のセ ンサ と 、 互い に 独立 して駆動され、 移動方向 に対 し直角方向 に離れた駆 動点有す る 少な く と も 1 対の駆動部 と 、 セ ン サ の 出力 に 基づい て駆動部を制御す る 制御部 と 、 充電可能で あ り 、 セ ン サ、 駆動部及び制御部 に電源電圧を供給す る 電源部 と を有す る 。 そ し て、 制御部及び電源部が 1 対の駆動部 の 間 に配置 さ れて い る 。 こ の よ う に構成 さ れた こ と に よ り 小形化が可能に な っ て い る 。 特に セ ン サ の検出領域を 重複 さ せた こ と に よ り 、 簡単な 回路で 目 標に対 し て 自 律 的 に移動す る 機能が得 ら れ る 。 ま た、 駆動部がそ れぞれ 独立 し て制御 さ れ る の で、 簡単な 機構で複雑な動作を制 御す る こ と がで き る 。 更に、 制御部及び電源部が 1 対の 駆動部の 間 に配置 さ れて い る の で、 ロ ボ ッ ト 本体の小形 化が可能に な っ て い る 。

ま た、 本発明の他の態様 に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト に お い て は、 2 組の駆動部 に よ っ て走行 グ ラ ン ド に対 し て駆 動 さ れ る 2 つ の駆動点 と 、 走行 グ ラ ン ド に対 し て摩擦接 触する 摺動点の 3 点に よ り 指示 さ れ る 。 従 っ て、 バ ラ ン スカ と れて安定 し た走行が可能に な っ て い る 。

ま た、 本発明 の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト に お い て は、 2 つ の駆動点を結ぶ線分 は、 走行 グ ラ ン ド の傾 斜に よ っ ては重心に お け る 重力の方向 と 鎖交 し 、 鎖交の 前後で摺動点の位置が異な る よ う に し て い る 。 摺動点は 駆動点を結ぶ線分 と 重心の位置関係 に よ っ て変化 し 、 従 つ て、 登 り 坂では駆動点の上方に マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の重 心が位置 し 、 摩擦力が大 き く な り 登坂力が向上 し て い る ， ま た、 本発明 の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト に お い ては、 框体よ り 突出 し可撓性を有 し、 かつ電源部 と導 通 してい る 突起部を有す る 。 こ の突起部は搢動部 と し て 機能 し、 走行抵抗が減 っ て走行性や走破性が向上す る ば か り でな く 電源部と導通 させて充電用 の端子 と し た事に よ り 、 充電の作業が容易に な っ た と共に、 電源部に応力 を集中 さ せて破壊 し て し ま う 事がな く な っ た。

本発明の他の態様に よ る マイ ク ロ ロ ボ ッ ト におい ては 制御部に含ま れる 乇一 夕がス テ ッ プモー タであ る ため、 移動量をその ス テ ッ プ数に よ り プ ロ ダラ ミ ン グでき る 。

本発明の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ポ ッ 卜 におい ては、 制御部は、 1 対の駆動部の駆動開始時に加速制御を行 つ て駆動開始時の駆動力を高めてい る 。 ま た、 制御部は、 —方の駆動部が駆動中に他方の駆動部の駆動を開始す る 際に は、 他方の駆動部の駆動条件を一方の駆動部の駆動 条件 と一致さ せて加速制御を し てお り 、 こ れに よ り 旋回 移動か ら 直進移動への移行を円滑に し てい る 。

本発明の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト において は、 障害物を検出する 障害物セ ン サを有 し 、 制御部は、 障害 物セ ン サが障害物を検出する と、 1 対の駆動部の少な く と も一方を所定時間逆転駆動 し 、 マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト を障 害物か ら遠ざかる方向 に 自動的 に移動 さ せる 。 の後に 定常動作に戻す こ と に よ り 、 マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト を障害物 か ら遠ざか る方向に 自動的に移動 ざせ こ とができ る。

本発明の他の態様によ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト におい て、 制御部は、 駆動部にそれぞれ含ま れる モー タ卷線の誘起 電圧 に基づい てモ ー タ の 回転の有無を検出す る 。 そ し て、 例え ばモ ー タ が回転 し て い な い こ と を検出す る と 、 全モ 一 夕 を所定時間逆転駆動 し た 後 に 、 回転 し て い な い と さ れた モ ー タ を所定時間駆動 し 、 そ の後 に定常動作 に戻す こ と に よ り 、 マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 を障害物か ら遠 ざか る 方 向 に 自 動的 に移動 さ せ る こ と がで き る 。

本発明 の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 に お い て、 制御部 は駆動部を加速 し な が ら 駆動 し 、 起動時 に は駆動 パル ス幅を広 く し 、 高速時に は駆動パ ル ス 幅を狭 く 制御 す る 。 従 っ て、 大 き な駆動力が得 ら れ、 かつ エ ネ ルギー 効率がよ く な る の で電源部の 消耗が少な く な る 。

本発明 の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 に お い て、 制御部 は駆動部に そ れぞれ供給す る 駆動パ ル ス の送出 夕 イ ミ ン グを一致 さ せ る 。 こ の場合に は直進性が良 く な る 。

本発明 の他の態様 に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 に お い て は、 駆動部に よ り 駆動 さ れ る 少な く と も 2 個の ス ク リ ュ ー を 有 し 、 制御部は、 駆動部に そ れぞれ供給す る 駆動パ ル ス の送出する タ イ ミ ン グを相互 にず ら し て い る 。 こ の場合 に は、 駆動パルス の送出 タ イ ミ ン グをず ら す こ と に よ り 電源部の急速な消耗を防いで い る 。

本発明 の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 検出領 域が一部重複す る 少な く と も 2 個の方向制御用 セ ン サ と 、 互い に独立 し て駆動 さ れ、 移動方向 に対 し 直角方向 に離 れた駆動点を有す る 少な く と も 1 対の駆動部 と 、 非接触 に て操作側か ら の作業指令を受け る 作業制御用 セ ン サ と 、 作業用駆動手段 と 、 セ ン サ の 出力 に基づい て駆動部を制 御する と共に、 作業制御用 セ ン サの出力 に基づいて作業 用駆動手段を制御する制御部 と を有す る 。 前記方向制御 セ ン サの 出力 に基づい て進行方向を 自動的 に制御 し、 所 望の位置ま で移動 させた後に、 操作側か ら の指令 に よ り 作業制御用セ ン サ に指令を与え て作業用駆動手段を駆動 し て所望の作業をさせる こ と がで き る 。

本発明の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 外部力、 ら の指令を非接触で受信する受信セ ン サ と 、 互い に独立 して駆動 され、 移動方向 に対 し直角方向 に離れた駆動点 を有する少な く と も 1 対の駆動部 と、 作業用駆動手段 と 、 受信セ ンサの出力に基づい て駆動部を制御する と 共に作 業用駆動手段を制御する 制御部と を有する 。 こ の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は方向制御用セ ン サを装備 し てお ら ず、 そ の 機能を受信セ ン サ に持たせてい る 。 従 っ て、 そ の受信セ ンサによ り 外部か ら の指令に基づいて進行方向が制御 さ れ、 ま た作業 も可能に な っ てい る。

本発明の他の態様によ る マイ ク ロ ロボ ッ ト は、 外部に 対 して情報を非接触で発信す る発信素子 と 、 検出素子と を装備 し てお り 、 制御部は検出素子で検出 さ れた情報を 発信素子を介 し て発信す る。 こ れに よ り ロ ボ ッ ト が置か れてい る状況が外部に伝え られる。

本発明の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロボ ッ ト は、 作業用 駆動手段と じ てマ イ ク ロ ポ ン プを装備 し、 'マ イ ク ロ ボ ン プの駆動によ り 液を微量ずつ吐出 させ る こ と ができ る 。 本発明 の他の態様 に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 作業用 駆動手段 と し て、 ハ ン ド機構及 びハ ン ド機構を駆動す る 駆動部 と を装備 し てお り 、 こ の ハ ン ド機構に よ り 部品の 運搬等の処理が可能 に な っ て い る 。

本発明 の他の態様 に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 光フ ァ ィ バを介 し て受光 し 、 電源電圧を供給す る 光起電力素子 と 、 液を吐出す る マ イ ク ロ ポ ン プ と 、 光フ ァ イ バを介 し て得 ら れた光 に重畳 さ れて い る 制御信号を解析 し て、 マ イ ク 口 ポ ン プを駆動す る 制御部 と を有 し 、 内視鏡の先端 部に取 り 付け ら れ る 。 内視鏡に よ り 体内 を観察 し な 力《 ら 所望の位置でマ イ ク ロ ボ ン プを駆動 し て例え ば薬液を吐 出 さ せ る こ と 力 で き る 。

本発明 の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 モ ー タ 例え ばス テ ツ プモ ー タ を 内蔵 し 、 液が入 っ て い る 非磁性 管内 に配置 さ れ る ロ ボ ッ 卜 本体 と 、 非磁性管の外側 に設 け ら れ、 ス テ 'ッ プモ 一 夕 の ス テ 一 夕 に モ ー タ の 極数 に 対 応 し て磁束を供給す る 励磁装置 と を有す る 。 外部か ら 駆 動エネ ルギ ー を非接触で供給す る こ と がで き る と 共に、 モー タ の駆動 も 制御す る こ と がで き る 。

本発明 の他の態様 に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 励磁装 置が非磁性管の長 さ 方向 に移動 自 に支持 さ れてお り 、 こ の励磁装置を移動す る こ と に よ り ロ ボ ッ ト 本体 も 移動 し 、 ロ ボ ッ ト 本体の位置制御がで き る 。

本発明の他の態様 に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 検出領 域が一部重複す る 少な く と も 2 個の セ ン サ と 、 互い に独 立 して駆動 さ れ、 移動方向に対 し 直角方向 に離れた駆動 点を有する少な く と も 1 対の駆動部 と 、 セ ン サ の出力 に 基づいて前記駆動部を制御す る 制御部 と 、 非接触で充電 可能であ り 、 セ ン サ、 駆動部及び制御部に電源電圧を供 給する 電源部 と を有す る 。 セ ン サ の検出領域を重複 させ た こ と によ り 、 簡単な回路で 目 標に対 し て自律的 に移動 する機能が得 ら れる 。 ま た、 駆動部がそれぞれ独立 し て 制御さ れる ので、 簡単な機構で複雑な動作を制御す る こ と がで き 、 マイ ク ロ ロ ボ ッ ト 本体の小形化を可能に し て い る 。 更に、 電源部が非接触で充電可能にな っ てお り 、 従っ て、 完全な ワ イ ヤ レ ス制御がで き る 。

本発明の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 駆動部 に はモ ー タ を内蔵 し、 外部に設け られた充電用 コ イ ルの 磁界に よ り モ ー タ の巻線に誘起電圧が発生 し、 そ の誘起 電圧を整流 して電源部を充電す る 。 そ して、 こ の ロ ボ ッ ト は、 充電用 コ イ ルが設置 さ れてい る充電用ス タ ン ド に 向か っ て自動的に移動する機構を有す る。 従 っ て、 電源 部の電圧が低 ぐな る と 自動的に充電用ス タ ン ドに向か つ て移動 し、 電源部が自動的に充電される。

本発明の他の態様に よ る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 電源部 に光起電素子又は熱発電素子が接続され、 光又 は外部に 設け られた吸発熱体の吸熱及び発熱に応答 して発電 して 電源部を充電する よ う に し たので、 電源部が自動的に充

½ S o

更に雷源部に昇圧回路が接銃さ れ、 電源部の電圧に応 じ て 自 動的 に昇圧動作をす る よ ラ に し た ので、 電源部の 電圧が低下 し て も 回路を正常に動作 さ せ る こ と がで き る 更に、 本 明 の他の態様 に よ る マ イ ク D Π ボ ッ 卜 は、 モ ー タ を内蔵 し 、 フ ィ ン を回転駆動す る 駆動部 と 、 外側 に開 き 、 管内壁 と 係合す る ァ ー ム と 、 非接触で充電可能 であ り 、 セ ン サ及び駆動部 に電源電圧を供給す る 電源部 と、 電源部の電圧が所定の基準電圧値以下 に な る と 、 モ 一 夕 の駆動を停止す る と it に マ ー ム を開 い て液体中 に て 停留 さ せ る 制御部 と を有す る 。 停留中 に 液体の流れ に よ り フ ィ ン が回転す る と モ 一 夕 の巻線に誘起電圧が発生 し そ の誘起電圧を整流 し て電源部を充電す る 。 従 つ て、 液 体中 に て 自 動的 に充電が可能に な っ て い る 。 図面の簡単 な 説明

は本発明 の一実施例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の側面図 であ る 0

図 2 は図 1 の上面図であ る 。

図 3 は図 1 の底面図であ る 。

図 4 は傾斜 し た走行グラ ン ドを ロ ボ ッ ト 本体が登 る 場 合の説明図であ る 。

図 5 は本発明の他の実施例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の側面 図であ る o

図 6 は図 5 の底面図であ る 。

図 7 は上記マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の車輪の側面拡大図で あ る o 図 8 は回路部の詳細を示 し た ブロ ッ ク 図であ る 。 図 9 はセ ン サの回路図であ る 。

図 1 0 は駆動部の平面図であ る。

図 1 1 は図 1 0 の駆動部の展開図であ る 。

図 1 2 は図 1 又は図 5 の実施例の ロ ボ ッ 卜 の基本動作 例を示すタ イ ミ ン グチ ヤ一 卜であ る 。

図 1 3 は図 5 の実施例の ロ ボ ッ ト の駆動開始時の基本 動作を示すタ イ ミ ン グチ ヤ 一 ト であ る。

図 1 4 は図 5 の実施例の ロ ボ ッ 卜 の駆動開始時の動作 を示すタ イ ミ ン グチ ヤ一 ト であ る。

図 1 5 図 5 の実施例の ロ ボ ッ 卜 の駆動パルス の波形図 であ る 。

図 1 6 は障害物を回避する場合の処理 （そ の 1 ) を示 すフ ロ ー チ ヤ 一 卜 であ る。

図 1 7 はそ の回避動作の説明図であ る 。

図 1 8 は障'害物を回避する 場合の処理 （ そ の 2 ) を示 すフ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る 。

図 1 9 はそ の回避動作の説明図であ る 。

図 2 0 はステ ッ プモー タ の回転の有無を検出す る 方法 を示 し た タ イ ミ ン グチ ャ ー ト であ る。

図 2 1 、 図 2 2及び図 2 3 は本発明の他の実施例に係 る マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の正面、 側面及び背面をそれぞれ示 し た図であ る。

図 2 4 は図 2 1 〜図 2 3 の実施例のモー タ駆動回路の 周辺の回路を示 し た ブロ ッ ク 図であ る。 図 2 5 は本発明 の他の実施例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の上 面図であ る 。

図 2 6 は図 2 5 の実施例の 回路部の詳細を示 し た プ ロ ッ ク 図であ る 。 - 図 2 7 は図 2 6 の 回路部の制御動作を示す フ ロ ー チ ヤ ー ト であ る 。

図 2 8 は図 2 5 及び図 2 6 に お い て作業制御用 セ ン サ を装備 し な か っ た場合の動作を示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る

図 2 は回路部の他の実施例の詳細を示す プ ロ ッ ク 図 であ る 。

図 3 0 は本発明 の他の実施例の ロ ボ ッ 卜 本体の上面図 であ る 。

図 3 1 は図 2 9 の 回路部の制御動作を示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る 。

図 3 2 は本発明 の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト を 内視鏡 に適用 し た例を示す断面図であ る 。

図 3 3 は本発明 の他の実施例 に係 る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の底面図であ る 。

図 3 4 は図 3 3 の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の側面図であ る 。 図 3 5 は本発明 の他の実施例 に係 る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の側面図であ る 。

図 3 6 は図 3 5 の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の底面図であ る 。 図 3 7 は図 3 5 及び図 3 6 の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の 回路 部の詳細を示 し た プ ロ ッ ク 図であ る 。 図 3 8 は図 3 5 〜図 3 7 のマ ク ロ ロ ボ ッ ト の制御動作 を示 し た フ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る 。

図 3 9 は図 3 5 の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト カ ハ ン ドを上げた と き の状態を示す図であ る 。

図 4 0 は図 3 5 の マ イ ク ロ ロ ポ ッ 卜 がハ ン ドを開い た と き の状態を示す図であ る。 ·

図 4 1 は本発明の他の実施例に係る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の概念図であ る。

図 4 2 は図 4 1 の側面図であ る 。

図 4 3 は作業用モー タ の詳細を示 し た図であ る 。

図 4 4 、 図 4 5及び図 4 6 は作業モ ー タ の動作原理を 示 し た図であ る 。

図 4 7 は回路部に電磁誘導に よ る 充電機構を付加 し た 回路部の詳細を示 したプロ ッ ク 図であ る。

図 4 8 は図 4 7 の実施例のモ ー タ駆動回路の詳細を示 すブロ ッ ク 図であ る。

図 4 9 は電源部を構成 してい る 電気二重層 コ ン デ ン サ の放電特性図であ る。

図 5 0 は電圧調整器の詳細を示す回路説明図であ る。 図 5 1 、 図 5 2 及び図 5 3 は昇圧手段の動作説明図で あ る。

図 5 4 は充電ス タ ン ドの斜視図であ る 。

図 5 5 はエネ ルギー供给装置の構成を示すプ ロ ッ ク 図 であ る。

図 5 6 は 自動充電時の動作を示すフ ロ ー チ ヤ 一 卜 であ る Ο

図 5 7 は本発明 の他の実施例 に係 る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の正面図であ る 。

図 5 8 は図 5 7 の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の背面図で あ る 。 図 5 9 は図 5 8 の 5 9 - 5 9 断面図であ る 。

図 6 0 は図 5 7 の ア ー ム の機能を説明す る 図であ る 。 図 6 1 は光起電力素子に よ り 充電す る 場合の制御部の 構成を示すブ ロ ッ ク 図であ る 。

図 6 2 は図 6 1 の実施例の動作を示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る Ο

図 6 3 は充電、 障害回避、 作業及び帰投を組み合わせ た制御をす る 場合の動作を示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る 。 発明を実施す る た め の最良の形態 図 1 は本発明 の一実施例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の側面図 であ り 、 図 2 はそ の上面図であ る 。 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の 正面部に は図示の よ う に 1 対の セ ン サ 1 2 , 1 4 が設け ら れてい る 。 こ の セ ン サ 1 2 , 1 4 に は例え ばフ ォ ト ダ ィ オ ー ド、 フ ォ ト ト ラ ン ジ ス タ 等力、 ら な る 光セ ン サ や 、 音波を圧電素子に よ り 電圧 に変換す る 超音波セ ン サ等が 用 い られ る 力《、 こ の実施例 に お い て は フ ォ 卜 ト ラ ン ジ ス タ を用 い る も の と す る 。 そ し て、 セ ン サ 1 2 は検出領域 と し ての視野 A 1 を有 し 、 セ ン サ 1 4 も 検出領域 と し て の視野 Α 2 を有 し てお り 、 両視野 A l , Α 2 は そ の 中央 部で重複 し てお り 、 両セ ン サ 1 2 , 1 4 は重複 し た視野 A 3 を有す る。 従っ て、 光源か ら の光が正面即ち 視野 A 3 にあ る と き に は、 両セ ンサ 1 2 , 1 4 がそ の光を検出 する こ と にな る 。 な お、 セ ン サ 1 2 は ロボ ッ ト 本体 1 0 の左側に配置されてい る ので後述する 図面の フ ロ ー チ ヤ — ト においては L セ ンサ と 記述 し、 ま た、 セ ン サ 1 4 は ロ ボ ッ ト本体 1 0 の右側に配置されてい る ので同様に し て R セ ンサ と記述す る 。

図 3 は図 1 の底面図であ る 。 電源部 1 6 が中央部分に 配置さ れてお り 、 こ れは例えば電気二重層 コ ンデ ン サ、 ニ ッ ケル力 ドニゥ ム電池等か ら な る。 こ の電源部 1 6 に 近接 し て回路部 2 2 が設け られてい る 。 こ の 回路部 2 2 は回路基板 2 3 に実装 し た C M O S — I C 2 4 、 ブルダ ゥ ン用 の チ ッ プ抵抗 2 6 等を含んでお り 、 そ の詳細は後 述する。 駆動部 2 8 , 3 0 はそれぞれス テ ッ プモ ー タ及 び減速機構を内蔵 し 、 回路部 2 2 によ り 制御 さ れ、 これ ら の ス テ ッ プモ ー タ及び減速機構を介 し て、 出力軸 3 2 , 3 4 と嵌合 し た車輪 3 6 , 3 8 を回転駆動す る 。 車輪 3 6 , 3 8 は外周に ゴムが取 り 付け られてい る 。 なお、 車 輪 3 6 , 3 8 の形状は円形に限 られず、 そ の用途に応 じ て三角形、 四角形等の種々 の形状を取 り 得る。

スぺー サ 3 9 は、 框体 3 9 a に対 して電源部 1 6 、 回 路部 2 2 及び駆動部 2 8 , 3 0 を支持 し てい る 。 電源部 1 6及び回路部 2 2 は一対の駆動部 2 8 , 3 0 の 間であ つ て、 両者が重な る よ う に配置さ れてい る。 従 っ て、 電 源部 1 6 及び回路部 2 2 は全体の体積の割に は面積を広 く と れ る 。 こ の た め 、 電源部 1 6 に お い て は コ ン デ ン サ や二次電池の 内部抵抗を小 さ く で き る の で大電流が効率 良 ぐ取 り 出せ、 回路部 2 2 に お い て は複雑な機能を有す る 大型の I C チ ッ プの実装に有利であ る 。 更に 、 駆動部 2 8 , 3 0 は相互 に離れた位置 に配置 さ れて い る の で磁 気的な干渉等がな く な る。

マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の底部 に は摺動部 1 , 2 力く 設け ら れてお り 、 ど ち 力、 ら 一方が走行 グ ラ ン ド 3 に接 し て い る 。 図 1 の実施例 に お い て はマ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 本体 1 0 の重心 G は、 車輪 3 6 が走行 グラ ン ド 3 と 接す る 駆 動点 3 6 a の鉛直方向 4 に対 し て、 わずか に 図の左方 (以後前方 と 呼ぶ） に あ る 為、 搢動部 1 が走行 グラ ン ド に接 し て い る 。

図 4 は走行 グラ ン ド 3 が傾斜 し てお り ロ ボ ッ 卜 本体 1 0 がそ の斜面を登 る 場合を示す説明 図であ る 。 こ こ で は、 駆動部の登坂能力が限界に近い も の と す る 。 こ の よ う な 状況にお い て、 重心 G は鉛直方向 3 に対 し て図右側 （以 下後方 と 呼ぶ） に位置 し摺動部 2 が走行 グ ラ ン ド 3 に接 し てい る 。 こ こ で、 登坂能力 を向上 さ せ る に は、 駆動部 の ト ル ク を增すばか り でな く 、 摺動部の摩擦抵抗を減 ら し 、 駆動点 3 6 a の摩擦力 を増す必要があ る 。 即 ち 、 最 も駆動力を必要 と す る 登坂に おい て は駆動部の駆動力の 反作用 に よ り マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の前方が持 ち上 がろ う と す る 力 と 、 重心 と 鉛直方向 の関係 に よ る と 力 を 合わせた状態で、 駆動点 3 6 a に 全ての重量がかか る 重 心の位置が良い。 換言すれば、 走行グ ラ ン ドが平 ら か下 り 坂であ る場合に は、 重心 G は鉛直方向 よ り 前にあ り 、 登坂能力の限界近傍で重心 Gが鉛直方向よ り 後方にあ る 構成、 即ち 、 走行グラ ン ド 3 に よ っ ては駆動点の鉛直方 向 3 に対 し重心 G が鎖交す る 位置関係にあ る事が好ま し い 0

図 5 及び図 6 は本発明の他の実施例に係 る ロ ボ ッ ト 本 体の側面図及び底面図であ る 。 こ の実施例におい ては充 電とバラ ン サの ため に触覚部 1 8及び尾 2 0 が設け ら れ てい る。

こ の触覚部 1 8及び尾 2 0 に はそれぞれ搢動部 1 8 a , 2 0 a が設け られ前述の摺動部 1 , 2 と 同等の機能を有 し てい る が、 走行グラ ン ド 3 と接す る 位置力 < ロ ボ ッ ト 本 体 1 0 の外部に あ る。 こ の た め、 搢動部 1 8 a , 1 8 a にかか る 力が少な く 、 摩擦抵抗が少な い為、 走行の ロ ス が少ない。 触覚部 1 8及び尾 2 0 の端部側に は曲げ部 1 8 b , 2 0 b が設け られてお り 、 走行グラ ン ドに対 し滑 らかに湾曲 し てい る。 こ の よ う な構成におい て は、 走行 グラ ン ド 3 に大き な凹凸があ っ て も摺動 し なが ら容易 に 走破する こ とがで き る。

こ の触覚部 1 8及び尾 2 0 は可撓性のみ ら ず導電性 を も備えてお り 、 少な く と も一方は、 電気二重層 コ ン デ ンサゃ二次電池等か ら な る電源部 1 6 に導通 し てい る 。 こ の様な構成においては、 触覚部 1 8 又は'尾 2 0 の突起 部を介 して電源部 1 6 を充電で き る ため、 取 り 扱いが容 易であ る ばか り でな く 、 可撓性があ る ので、 応力が集中 す る こ と がな く 破壊 さ れに く い。

図 7 は本発明 の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の車輪 3 4 , 3 6 の 側面の部分拡大図であ る 。 外周部 に 凹部 3 5 、 凸部 3 7 を設け、 ゴム や プラ ス チ ッ ク な どの高摩擦剤 3 5 a , 3 7 a を添付 し て い る 。 こ の様な 構成に お い てて は、 高摩 擦剤 3 5 a , 3 7 a が硬化性を有す る 液状であ れば、 表 面張力 に よ り 図示の形状で硬化す る た め 、 走行 グ ラ ン ド に対 し 、 高摩擦剤 3 7 a の部分の みが接す る 。 従 っ て、 マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の荷重が集中 し 高摩擦剤 3 7 a が弾性 変化 し 易 く な り 、 大 き な摩擦抵抗が得 ら れ、 登坂能力が 向上す る 。 な お、 凹凸の形状 は本実施例 に 限定す る も の では な く 、 車輪 に替え て ア ー ム等を用 い た場合 に お い て も 同様に接触部 に高摩擦剤を添付すれば良い。

図 8 は回路部 2 2 の詳細を示 し た プ ロ ッ ク 図であ る 。 A L U、 各種の レ ジ ス タ 等で構成 さ れた C P U コ ア 4 0 に は、 プ ロ グラ ム力《格納 さ れて い る R 0 M 4 2 、 そ の R 0 M 4 2 の ァ ド レ ス デ コ ー ダ 4 4 、 各種デー タ が格納 さ れる R A M 4 6 、 及びそ の R A M 4 6 の ア ド レ ス デ コ ー ダ 4 8が接続 さ れてい る 。 水晶振動子 5 0 は発振器 5 2 に接続 さ れ、 発振器 5 2 の発振信号は C P U コ ア 4 0 に ク ロ ッ ク 信号 と し て供給 さ れ る 。 入出力制御回路 5 4 に はセ ン サ 1 2， 1 4 の 出力が入力 し 、 それは C P U コ ア 4 0 に 出力 さ れ る 。 電圧調整器 5 6 は電源部 1 6 の電圧 を回路部 2 2 に安定 し て供給す る た めの も のであ る 。 モ 一 夕駆動制御回路 5 8 は C P ϋ コ ア 4 0 と の 間で制御信 号の授受を行い、 モー タ 駆動回路 6 0 , 6 2 を介 し てス テ ツ プモ一 夕 6 4 ， 6 6 を制御する 。 以上の各回路等の 電源電圧は電源部 1 6 か ら 供給 さ れてい る 。

なお、 ステ ッ プモ ー タ 6 4 は駆動部 3 0 に 内蔵さ れて お り 、 ロ ポ ッ ト 本体 1 0 の右側に配置さ れてい る ので、 後述する 図面の フ ロ ー チ ャ ー ト においては Rモ ー タ と記 述 し、 ま た、 ス テ ッ プモ ー タ 6 6 は駆動部 2 8 に 内蔵 さ れてお り 、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の左側に配置 さ れてい る の で同様に し て L モー タ と 記述す る。

図 9 はセ ンサ 1 2 の回路図であ る 。 セ ン サ 1 2 はホ ト ト ラ ン ジス タ 1 2 a 力、 ら 構成 されてお り 、 こ の ホ ト ト ラ ン ジ ス 夕 1 2 a の エ ミ ッ タ に直列にプルダウ ン抵抗 2 6 が接続されてい る。 ホ ト ト ラ ン ジス タ 1 2 b の エ ミ ッ タ か ら受光出力が取 り 出 され、 受光出力 は入出力制御回路 5 4 にて波形整形 されて C P U コ ア 4 0 に 出力 さ れ る。 こ の回路図はセ ンサ 1 2 の例であ るが、 セ ン サ 1 4 も 全 く 同一の構成力、 ら な てい る 。

図 1 0 は駆動部 3 0 の平面図であ り 、 図 1 1 は そ の展 開図であ る。 ス テ ッ プモー タ 6 4 は励磁コ イ ル 6 8及び、 マ グネ ッ 卜 か ら な る ロ ー タ 7 0 を有 し、 電子時計におい て用 い られる電磁式 2極ス テ ツ プモ一 夕 がこ の実施例に おいては用 い られてい る 。 口 一 夕 7 0 は ピニオ ン 7 2 を 駆動 し、 ピニオ ン 7 2 はギヤを介 して ピニオ ン 7 4 を駆 動 し、 ピニオ ン 7 4 はギヤを介 して ピニオ ン 7 6 を駆動 し 、 こ の よ う に し て減速 さ れた ピニオ ン 7 6 は車輪 3 8 を回転駆動す る 。 こ の 図 6 及び図 7 の機構 は電子時計の 機構を適用 し た も ので あ る 。 駆動部 2 8 の機構 も 図 6 及 び図 7 に示 さ れた機構 と 同一で あ る 。 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 は、 図 6 及び図 7 に示す よ う に 、 高速回転 さ せ た も の を減速 さ せて車輪を 回転駆動す る よ う に し て い る の で駆動部 3 0 , 2 8 の小形化が図 ら れて い る 。 更に 、 励磁 コ イ ル 6 8 力 ロ ー タ 7 ◦ か ら 離れた位置 に設 け ら れ い る ので、 こ の点に お い て も駆動部 3 ◦ , 2 8 の薄形化 ♦ 小形化力 図 ら れてい る 。

図 1 2 は上述の実施例の ロ ボ ッ 卜 の基本動作例を示 し た タ イ ミ ン グチ ャ ー ト であ る 。 セ ン サ 1 2 , 1 4 に光力く 入射 し な い と そ の 出力 は 0 V で あ る が、 入射す る と そ の 光量に応 じ た電圧を出力す る 。 そ の電圧 は入出力制御回 路 5 4 に おい て所望の ス レ ッ シ ョ ル ド電圧で波形成形 さ れ、 C P U コ ア 4 0 に入力 し 、 モ ー タ 駆動制御回路 5 8 は駆動回路 6 4 , 6 6 を介 し て ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 に正、 逆に交互 に駆動パ ル ス を供給す る 。 従 っ て、 セ ンサ 1 2 が受光 し て い る 区間 S i は ス テ ッ プモ ー 夕 6 4 が駆動 し 、 車輪 3 8 が回転駆動 さ れ る 。 セ ン サ 1 4 が受 光 し てい る 区間 S つ は ス テ ッ プモ ー タ 6 6 が駆動 し 、 車 輪 3 6 が回転駆動 さ れ る 。 双方の セ ン サ 1 2 , 1 4 が受 光 し てい る 区間 Wで は ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 が駆動 し 、 車輪 3 8 , 3 6 が回転駆動 さ れ る 。

従っ て、 最 も単純な駆動例 と し て、 光源か ら の光が視 野 A l にあ る と （但 し視野 A 3 を除 く ） 光セ ン サ 1 2 は それを受光 し、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 がその受光出力 に応 じ てが車輪 3 8 をに回転 さ せ る 。 こ の と き、 車輪 3 6 は 停止状態に な っ てい る の で、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は全体力 左の方向 に向か っ て旋回移動する こ と に な る 。 ま た、 光 源か ら の光が視野 A 2 に あ る'と （但 し視野 A 3 を除 く ） 光セ ンサ 1 4 はそれを受光 し、 ステ ッ プモ 一 夕 6 6 はそ の受光出力に応 じ て車輪 3 6 を回転さ せ る。 こ の と き 、 車輪 3 8 は停止状態にな っ てい る ので、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は全体が右方向 に向か っ て旋回移動す る こ と に な る 。 更に、 光源力、 ら の光が視野 A 3 に あ る と光セ ン サ 1 2， 1 4 はそれを受光 し、 ス テ ッ プモー タ 6 4 , 6 6 はそ の 受光出力 に応 じ て車輪 3 8 , 3 6 を回転駆動 さ せ、 ロ ボ ッ ト本体 1 0 は真っ 直 ぐ移動す る こ と に な る 。 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は こ の よ う に し て制御 される こ と に よ り 光源に 向力、 つ て移動する こ と にな る 。

尚、 本実施例においては、 セ ン サの位置と視野の方向 に対 し て動 く 駆動部の配置は一つ の組み合わせを示 し た 本実施例に限定する も のではな い。

と こ ろで、 上記の動作説明に おいては受光セ ンサ 1 2， 1 4が受光 し た と き には一定の速度で駆動する場合の例 について説明 し たが、 駆動開始時に は加速度をつ けて駆 動 し た方が駆動力が高ま る。

図 1 3 は駆動開始時に加速制御する場合の基本動作を 示すフ ロ ーチ ヤ一 ト であ る あ る 。 ま ず、 C P U コ ア 4 0 は ス テ ッ プモ ー タ 6 4 の駆動パ ル ス の ク 口 ッ ク 周波数 R c を 1 6 H z に設定 し （S1)、 次 に そ駆動パ ル ス を計数す る カ ウ ン 夕 の値 R c を リ セ ッ 卜 す る （S2)。 次に 、 セ ン サ 1 2 か ら の受光出力があ る か ど う かを判断 し （S3)、 受光 出力があ っ た場合 に は、 上記の ク ロ ッ ク 周波数 R c の駆 動パル ス を 1 パ ル ス 供給 し て ス テ ッ プモ ー タ 6 4 を駆動 し 、 そ の と き のパ ル ス を計数す る （S4)。 そ の計数値 R n が所定値例え ば 1 5 であ る か ど う かを判断 し （S5)、 1 5 に な っ て い な ければ上述の処理 （S3), (S4)を繰 り 返す。

ク ロ ッ ク 周波数 R c ( = 1 6 H z ) の駆動パ ル ス で 1 5 パル ス分駆動す る と 、 次 に 、 駆動パ ル ス の ク ロ ッ ク 周 波数 R c 力 1 2 8 H z (最大値） に達 し て い る 力、 ど う 力、 を判断 し 、 そ の値 に達 し て い な い場合 に は、 駆動パノレ ス の ク ロ ッ ク 周波数 R c を例え ば 3 2 H z に設定 し て （S7)、 上述の処理を同様に繰 り 返す。 そ し て 、 駆動パ ル ス の ク ロ ッ ク 周 波数 R c 力 1 2 8 H z (最大値） に 達す る と ( S 6 )、 それ以後は そ の周波数の駆動パルス で駆動す る 。 セ ン サ 1 2 の受光出-力がな く な る と （S3)、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 を停止す る （S8)。

こ の フ ロ ー チ ャ ー ト は セ ン サ 1 2 ( L セ ン サ ） と ス テ ッ プモ ー タ 6 4 ( R モ ー タ ） と の関係を示 し た も の であ る が、 セ ン サ 1 4 ( R セ ン サ ） と ス テ ッ プモ ー タ 6 6 ( L モ ー タ ） と の関係 も 全 く 同様であ る 。

と こ ろ で、 図 1 3 の フ ロ ー チ ャ ー ト は理解を容易 にす る た め に、 セ ン サ 1 2 と セ ン サ 1 4 と 関係を述べな 力、 つ たが、 例えばセ ンサ 1 4 が受光状態にあ っ てス テ ッ プモ 一 夕 6 6 が駆動 さ れ、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 が光源の方に 向 て い く と 、 セ ン サ 1 2 も受光状態に な る 。 こ の よ う に場 合 に はセ ン サ 1 2 に よ っ て駆動 さ れ る ス テ ッ プモ ー タ 6 4 の駆動状態をス テ ツ プモー タ 6 6 の駆動状態に一致さ せる必要があ る 。 こ の よ う ！こ駆動状態を位置 させな けれ ぱ、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 が光源の方に向 い た時点で直線移 動がで き な く な る 。 つ ま り 旋回移動か ら 直線移動への移 行が円滑に行われな く な る 。

図 1 4 は上記の点を考慮 し た制御の フ ロ ー チ ヤ 一 卜 で あ る。 上述の場合 と 同様に、 C P U コ ア 4 0 はス テ ッ プ モー タ 6 4 の駆動パルス の ク ロ ッ ク周波数 R c を 1 6 H z に設定 し （S 1 )、 次にそ の駆動パルス の数を計数す る 力 ゥ ン タ の値 R c を リ セ ッ ト する （S 2 )。 次に、 も う 一方の 側 の セ ン サ 1 4 の受光 出 力 が あ る か ど う かを判断す る (S 2 a) 。 セ ン サ 1 4 の受光出力があ っ た場合に は、 セ ン サ 1 4 の側の制御系の駆動パルス の ク 口 ッ ク 周波数 L c 及びカ ウ ン タ の値 L 、n をセ ン サ 1 2 側の駆動パルス の ク 口 ッ ク 周波数 R c 及び力 ゥ ン タ の値 R n と し て初期設定 す る （S 2b ) 。 こ の よ う に し て設定 し た後に は、 図 9 の フ 口 一 チ ャ ー ト と 同様に処理さ れる。 なお、 こ の フ ロ ー チ ヤ ー ト も セ ンサ 1 2 の制御系につ い ての動作を示す も の であ る が、 セ ンサ 1 4 の制御系におい て も 同様であ る。

つ ま り 、 駆動開始時に他のセ ン サ の制御系が駆動状態 に あ る と その状態を初期値と し て取 り 込んで始動す る よ う に し た の で、 一方の セ ン サ に の みが受光 し た場合 に は 加速 し なが ら 方向 を変え 、 そ し て両方の セ ン サが受光す る よ う に な る と そ の 瞬間 に両制御系を 同 じ駆動状態 に さ せて直進 さ せ る 。 従 っ て、 旋回移動か ら 直線移動への移 行が円滑 に行われ、 光に対す る 応答性が向上す る 。

図 1 5 は駆動パ ル ス の波形図であ る 。 図 1 3 及び図 1 4 の フ ロ ー チ ャ ー ト に お い て示 し た よ う に駆動開始時 に 加速す る 場合 に駆動力 を増す た め に は、 例え ば 1 6 H z の ク ロ ッ ク 周波数の場合 に は そ の パ ル ス 幅を 7 . 8 m s e c と し そ の パ ル ス幅を大 き く と り 、 周波数が高 く な る に従 っ てそ の ノ、' ル ス 幅 は小 さ く てす む の で、 3 2 H z の ク ロ ッ ク 周波数の場合に は そ の パ ノレ ス 幅を 6 . 3 m s e c 、 6 4 H z の ク ロ ッ ク 周波数の場合 に は そ の パ ル ス 幅 を 5 . 9 m s e c 、 1 2 8 H z の ク ロ ッ ク 周波数の場合 に は そ のノ、。ル ス幅を 3 . 9 m s e c と す る 。 こ の よ う に す る こ と に よ り 必要な駆動力 に応 じ た駆動パ ル ス を供給 す る こ と がで き 、 合理的な駆動が可能に な る 。

図 1 6 は障害物を.回避す る 場合の処理を示す フ ロ ー チ ャ 一 ト であ り 、 図 1 7 はそ の 回避動作の説明 図であ る 。 こ こ では図示を省略す る が、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の前部 に、 超音波セ ン サ 、 渦電流セ ン サ、 若 し く は接触セ ン サ又 は こ れ ら の組み合わせか ら な る 障害物セ ン サを設け る も の と す る 。

ま ず、 そ の障害物セ ン サ に よ り 障害物があ る か ど う 力、 を判断す る （S 1 1 ) 。 障害物がな ければそ の ま ま 作業を続 ける （又 はその ま ま進む） （S12) 、 障害物があれば、 ス テ ツ プモー タ 6 4又は 6 6 を逆転す る （S13) 。 そ の状態 を所定時間例えば 5秒間続け る （S14) 。 こ の時間は方向 変換する に必要な時間であればよ い ので こ の時間に限定 される も のではな く 、 ま た、 移動距離を設定 し て も よ い その後再.びその障害物セ ン サ iこよ り 障害物があ る か ど う かを判断す る （S11) 。 こ の よ う な処理を綠 り 返す こ と に よ り 障害物があ っ た場合には方向を変換 し て回避する よ う に してい る。

図 1 8 は街突をス テ ツ プモ ー タ の誘起電圧に よ り 検出 し、 そ し て障害物を回避する場合の処理を示すフ ロ ー チ ャ 一 ト であ り 、 図 1 9 はそ の回避動作の説明図であ る 。 ス テ ッ プモー タ 6 4， 6 6 を駆動 し （S21 ) 、 そ の状態で ス テ ッ プモ ー タ 6 4 が回転 し て い る 力、 ど う 力、を検出 し (S22) 、 回転 していれば次に ス テ ッ プモ ー タ 6 6が回転 してい る かど う かを検出す る （S23) 。 ス テ ッ プモー タ 6 6 も 回転 し ていれば障害物はな い も の と し て作業を続け る （S24) 。 なお、 ス テ ッ プモー タ 6 4 , 6 6 の回転の有 無の検出方法はモー タが回転す る と励磁コ イ ル 6 8 に誘 起する電圧は大き いが、 回転 し てい な い と小さ い こ と を 利用する。

図 2 0 はステ ッ プモ ー タ の回転の有無を検出す る方法 を示 し た タ イ ミ ン グチ ャ ー ト であ る。 図示の よ う に、 ス テ ツ プモー タ が回転状態にあ る と き は、 駆動パルスが印 加 された後に ロ ー タ 7 0が回転す る と 、 ロ ー タ 7 0 の回 転に伴 っ て誘起電圧が励磁 コ イ ル 6 8 に誘起 さ れ、 誘起 電流が流れ る 。 そ の誘起電流の大 き さ を例え ば コ ン パ レ 一 夕 に よ り 検出す る こ と に よ り 回転状態を把握す る こ と がで き る 。 ス テ ッ プモ ー タ が回転状態 に な い と き は、 駆 動パルス が印加 さ れた後 に ロ ー タ 7 0 が回転せず、 従 つ て誘起電圧が励磁 コ イ ル 6 8 に誘起 さ れず、 誘起電流が 流れな い。 こ れに よ り 回転状態に な い こ と を把握す る こ と がで き る 。

ス テ ッ プモ ー タ 6 4 の 回転を検出 し た 際 に 回転 し て い な い も の と判断 さ れた場合に は （S22) 、 ス テ ッ プモ ー 夕 6 4 , 6 6 の駆動を停止 し （S25) 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 を逆転す る （826) 。 そ の逆転駆動状態を例え ば 5 秒 間継続 し （S27) 、 次に 回転 さ れて い な い と 判断 さ れた ス テ ツ プモ ー タ 6 4 を再び駆動 し （S28) 、 そ の状態を例え ば 5 秒間継続す る （ S 29 ) 。 そ の後最初の処理 （ S 21 ) に戻 る 。 ま た、 ス テ ッ プモ ー タ 6 6 の 回転を検出 し た 際に 回 転 し てい な い も の と 判断 さ れた場合 に は （S23) 、 ス テ ツ プモ 一 夕 6 4 , 6 6-の駆動を停止 し （S30) 、 ス テ ッ プモ 一 夕 6 4 , 6 6 を逆転す る （331) 。 そ の逆転駆動状態を 例え ば 5 秒間継続 し （S32) 、 再びス テ ッ プモ ー タ 6 6 を 駆動 し （S3S) 、 そ の状態を 5 秒間継続す る （S29) 。 そ の 後最初の処理 （S21) に戻 る。

以上の よ う に し てス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 の 回転の 有無を検出 し て回転 し て い な ければそ の駆動を一旦停止 した後 に逆転 し 、 次に、 回転 し て い な い と 判断 さ れた ス テ ツ プモー タを再び回転 させる よ う に してい る。 例えば ロ ボ ヅ ト 本体 1 0 が壁に衝突 し てス テ ッ プモ ー タ 6 6 が 回転 し てい ない状態が発生する と 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 ， 6 6 の駆動を一旦停止 し た後に逆転 し て後退さ せ、 そ の 後ス テ ッ プモー タ 6 6 を駆動 して方向を変換す る 。 そ の 後ステ ッ プモー タ 6 4 ， 6 6 を駆動 して直進 さ せ る よ う に し てい る ので、 障害物を回避 して進む こ と がで き る 。

なお、 図 1 8 の フ ロ ー チ ヤ 一 ト において はス テ ッ プモ 一 夕 6 4 , 6 6 の双方を駆動 し てい る 状態下に おけ る 障 害物の回避につ いて説明 し たが、 いずれか一方の みを駆 動 し てい る場合につ いて も 同様に処理 される。 例えばス テ ツ プモー タ 6 4 が駆動 してい る場合に は、 図 1 8 にお いて処理（S21) においてス テ ッ プモー タ 6 4 を駆動 し、 その後は処理（S22) 、 処理（S25) 〜 （S29) を行 う こ と に よ り 対処でき る。 ス テ ッ プモー タ 6 6 を駆動 し てい る 場 合 も 同様であ り 、 図 1 8 において処理 （S21) におい てス テ ツ プモー タ 6 6 を駆動 し、 そ の後は処理（S23) 、 処理 (S30) 〜 （S33) , (S29) を行う こ と に よ り 対処で き る。

図 2 2 〜図 2 3 は本発明の他の実施例に係 る マイ ク 口 ロ ボ ッ 卜 の正面、 側面及び背面をそれぞれ示 し た図であ る。 ロボ ッ ト 本体の前部に はセ ンサ 8 2 a 〜 8 2 d が設 け られ、 後部に はス ク リ ユ ーが 8 4 a 〜 8 4 d が設け ら れてお り 、 液体中で駆動でき る よ う に構成さ れてい る 。 ス ク リ ュ ー 8 4 a 〜 8 4 d が左右上下に 4 個設け られて お り それぞれステ ッ プモー 夕 に よ り 駆動 される ので、 口 ポ ッ ト 本体 8 0 を左右方向 に制御がで き る の は勿論、 上 下方向 に も 制御で き る 。 な お、 図 1 又 は図 5 の ロ ボ ッ 卜 はモ ー 夕 が 2 個 し かな い ので同一の タ イ ミ ン グで各モ ー 夕 に駆動パルス を供給す る が、 こ の実施例 に お い て は ス ク リ ユ ー 8 4 a 〜 8 4 d 力 4 個設け ら れて い る のでそ れ を駆動す る ス テ ッ プモ ー タ も 4 個必要 に な り 、 こ れ ら を 同一の タ イ ミ ン グの駆動パルス で駆動 し た ので は電源部 1 6 の消耗が激 し く な る の で図 2 4 に示す回路 に よ り そ の タ イ ミ ン グをず ら し てい る 。

図 2 4 はモ ー タ 駆動回路の周辺の 回路を示 し た プ ロ ッ ク 図であ る 。 こ の 回路図 に お い て は、 図 8 の モ ー タ 駆動 回路 6 0 , 6 2 の他に モ ー タ 駆動回路 8 6 , 8 8 を設け、 こ れ ら の駆動回路 は ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 , 9 0 , 9 2 を駆動す る 。 そ し て、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 , 9 0 ， 9 2 はス ク リ ユ ー 8 4 a 〜 8 4 d を回転駆動す る 。 こ の実施例 に お い て は、 更に モ ー タ 駆動回路 6 0 , 6 2 ， 8 6 , 8 8 の位相 を制御す る 位相差回路 9 4 〜 ： L 0 0 を 設けてお り 、 各位相差回路 9 4 〜 1 0 0 の位相調整角 を 異な ら せて、 モ ー 夕 駆動回路 6 0 , 6 2 , 8 6 , 8 8 力、 ら 同一の タ イ ミ ン グで駆動パルスが出力 し な い よ う に し て い る 。

なお、 上述の実施例 に お いて はセ ン サ に よ り 光を検出 し てそ の方向 に進む例 につ い て説明 し たが、 検出 の対象 は光だけでな く 、 磁気、 熱 （赤外線） 、 音、 電磁波等で あ っ て も よ い。 ま た、 検出対象物に進むの で はな く そ れ 力、 ら逃げる よ う に制御する こ と も で き る。 そ の場合に は 図 1 又は図 5 の実施例に おいてはセ ン サ 1 2 のオ フ に よ り ス テ ッ プモー タ 6 4 を駆動 し、 そ し て車輪 3 8 を駆動 する 。 セ ンサ 1 4 のオ フ に よ り ス テ ッ プモ ー タ 6 6 を駆 動 し、 そ して車輪 3 6 を駆動す る 。 セ ン サ 1 2 , 1 4 の 双方がオ ンの と き に はス テ ッ プモー タ 6 4 , 6 6 を逆転 駆動 し、 そ し て車輪 3 8， 3 6 を反転駆動する こ と に に よ り 、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 を後退又は退避さ せ る 。 更に、 2種類以上の検出対象物を用意 し、 一方の検出対象物 に 対 し てはそれに向か っ て制御 し、 他方の検出対象物に対 してはそれか ら逃げる よ う に制御すれば、 き め細かな制 御が可能にな る。 こ の制御は図 2 1 〜図 2 3 の 口 ボ ッ ト 本体 1 0 0 に も 勿論適用でき る。

ロボ ッ ト 本体の移動方向 は光等の検出対象物を基準と す る だけでな く 、 例えば移動軌跡を予めプ ロ グラ ム し て おいて、 それに従っ て制御する よ う に し て も よ い。 ま た、 外部か ら 司令を与えてそ の移動軌跡を制御 し て も よ い。 更に、 上述の各制御を適宜組み合わせつつ、 且つ学習機 能を持たせて制御する よ う に して も よ い。

図 2 5 は本発明の他の実施例のマイ ク ロ ロ ボ ッ 卜 の上 面図であ る。 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の正面部に は図示の よ う に 1 対の方向制御セ ンサ 1 2 , 1 4 が設け られてい る が、 こ の他に ロ ボ ッ ト本体 1 0 の上部には図示の よ う に作業 制御用セ ンサ 1 5 が設け られてお り 、 後述する よ う に、 こ の作業制御用セ ン サ 1 5 を介 して外部か ら の作業指令 を受け る 。 な お、 こ の ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の底面図 は図 6 の実施例 と 同様であ る 。

図 2 6 は図 2 5 の実施例の 回路部 2 2 の詳細を示 し た ブ ロ ッ ク 図であ る 。 A L U、 各種の レ ジ ス タ 等で構成 さ れた C P U コ ア 4 0 に は、 プ ロ グラ ム が格納 さ れて い る R O M 4 2 、 そ の R 0 M 4 2 の ア ド レ ス デ コ ー ダ 4 4 、 各種デー タ が格納 さ れ る R A M 4 6 、 及びそ の R A M 4 6» の ア ド レ ス デ コ ー ダ 4 8が接铙 き れて い る 。 水晶振動 子 5 0 .は発振器 5 2 に接続 さ れ、 発振器 5 2 の発振信号 は C P U コ ア 4 0 に ク ロ ッ ク 信号 と し て供給 さ れ る 。 入 出力制御回路 5 4 に は方向制御用 セ ン サ 1 2 , 1 4 及び 作業制御用セ ン サ 1 5 の 出力が入力 し 、 そ れは C P U コ ァ 4 0 に 出力 さ れ る 。 モ ー タ 駆動制御回路 5 8 は C P U コ ア 4 0 と の 間で制御信号の授受を行い、 モ ー タ 駆動回 路 6 0 , 6 2 を介 し て ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 を制御 す る と 共に、 ァ ク チ ユ エ 一 タ 駆動回路 6 3 を介 し て作業 用 ァ ク チ ユ エ一 夕 6 7 を制御す る 。

な お、 ス テ ッ プモ 夕 6 4 は駆動部 3 0 に 内蔵 さ れて お り 、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の右側に配置 さ れて い る ので、 後述す る 図面の フ ロ ー チ ヤ 一 ト に お い て は Rモ ー タ と 記 述 し 、 ま .た、 ス テ ッ プモ ー タ 6 6 は駆動部 2 8 に 内蔵 さ れてお り 、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の左側に配置 さ れて い る の で同様に し て L モ ー タ と 記述す る 。

図 2 7 は図 2 6 の回路部の制御動作を示す フ ロ ー チ ヤ ー ト であ る。 方向制御用 セ ン サ 1 2 , 1 4 に よ り 発光 し てい る タ ーゲ ッ 卜 に向っ て移動 し、 操作者の指示に よ り 作業用 セ ン サ 1 5がその指示を受信 し て所定の作業をす る O

ま ず、 C P ϋ コ ア 4 0 は方向制御用セ ン サ 1 2が受光 し てオ ン にな っ てい る かど う かを判断 し （S41) 、 オ ン に な っ ていれば光源は左側に あ る も の と し てス テ ッ プモ ー タ 6 4 を駆動 して車輪 3 8を回転駆動 し、 左側に旋回す る （S42) 。 ま た、 方向制御用セ ン サ 1 2がオ フ に な っ て い れば （S41) 、 ス テ ッ プ モ ー タ 6 4 の駆動を停止す る (S48) 。 次に、 方向制御用セ ンサ 1 4 が受光 し てオ ン に な っ てい る かど う かを判断 し （S44) 、 オ ン にな っ ていな けばステ ッ プモー タ 6 6 の駆動を停止す る （S45) 。 以上 の処理を籙 り 返 して方向制御用セ ン サ 1 4 がオ ン に な る と （S44) 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 6 を駆動する （S47) 。 こ の よ う に動作する こ と によ り ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は光源に向 かっ て移動 し、 次に、 作業制御用 セ ン サ 1 5が受光 し て い る か ど う かを判断 し （S47) 、 作業制御用セ ンサ 1 5が 受光 し ていな い状態では上述の動作を綠 り 返 し て前進す る 。 作業制御用セ ンサ 1 5が受光 してオ ン にな っ てい る と、 ァ ク チ ユエ一 夕駆動動回路 6 3 に よ り 作業用 ァ ク チ ユ エー タ 6 7 を制御 し て所望の作業をする （S48) 。

図 2 8 は図 2 5及び図 2 6 において作業制御用セ ン サ 1 5を装備 しなか っ た場合の の動作を示すフ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る。 こ の実施例 において も、 ま ず、 C Ρ ϋ コ ア 4 0 は方向制御用セ ンサ 1 2が受光 し てオ ン に な っ てい る か ど う 力、を判断 し （S51) 、 オ ン に な っ て いれば光源は左 側に あ る も の と し て ス テ ッ プモ ー タ 6 4 を駆動 し て車輪

3 8 を回転駆動 し 、 左側に旋回す る （S52) 。 ま た、 方向 制御用 セ ン サ 1 2 がオ フ に な っ ていれば （S51) 、 ス テ ツ プモ ー タ 6 4 の駆動を停止す る （S53) 。 次 に、 方向制御 用 セ ン サ 1 4 が受光 し てオ ン に な っ てい る 力、 ど う かを判 断 し （S54) 、 オ ン に な っ て い な け ばス テ ッ プモ ー タ 6 6 の駆動を停止す る （S55) 。 以上の処理を繰 り 返 し て方向 制御用 セ ン サ 1 4 がオ ン な る と （S54) 、 ス テ ッ プモ ー タ

6 6 を駆動す る （357) 。 こ の よ う に動作す る こ と に よ り ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は光源に 向力、 つ て移動 し 、 次 に、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 力 回転 し て い る 力、 ど う かを判断 し

(S57) 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 が回転 し て い る 状態 では上述の動作を繰 り 返 し て前進す る 。 ロ ボ ッ ト 本体 1

0 が所定の個所に到達 し て衝突す る と ス テ ッ プモ ー タ 6

4 , 6 6が そ の瞬間回転 し な く な る の で、 そ の 回転 し な い こ と を も っ て所定の位置 に到達 し た も の と 見な し て、 次に、 ァ ク チ ユ エ一 夕駆動動回路 6 3 に よ り 作業用 ァ ク チ ユ エ一 夕 6 7 を制御 し て所望の作業をす る （S58〉 。

な お、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 が回転 し て い る 力、 ど う かの判断は次の よ う に し てな さ れ る 。 ス テ ッ プモ ー タ が回転状態に あ る と き に は駆動パルスが励磁 コ イ ル 6 8 に供給 さ れた後 1こ ロ ー タ 7 0 が回転 し 、 そ の ロ ー タ 7 0 の回転に伴 っ て誘起電圧が励磁 コ イ ル 6 8 に誘起 さ れ、 誘導電流が流れ る 。 そ の誘導電流の大 き さ を コ ンパ レ ー タ等によ り 検出す る こ と に よ り 回転状態に あ る こ と が検 出 される 。 ス テ ツ プモー タが回転状態に な い と き に は、 駆動パルスが供給された後に ロ ー タ 7 0 が回転せず、 従 つ て誘起電圧が励磁コ イ ル 6 8 に誘起 さ れな い。 こ れに よ り 回転状態に な い こ と が検出 さ れ る 。

図 2 は回路部 2 2 の他の実施例の詳細を プロ ッ ク 図 であ る。 こ の実施例におい てはセ ン サ と し て、 受信セ ン サ 1 ◦ 2 、 発信素子 1 0 4 及び検出素子 1 0 6 を入出力 制御回路 5 4 に接続 してい る 。 図 3 0 はその ロ ボ ッ ト 本 体 1 0 の上面図であ り 、 受信セ ン サ 1 0 2 及び発信素子 1 0 4 が図示の位置に配置 さ れてい る。 こ の実施例 にお いては受信セ ン サ 1 0 2 に よ り 移動の指令 と 作業の指令 と を受け る よ う に し てお り 、 例えば赤外線を利用 し てそ の指令 （直進指令、 右折指令、 左折指令、 後退指令、 作 業指令等） に応 じ たパ タ ー ン のパルス信号.等を受光セ ン サ 1 0 2 に向けて出力す る 。 検出素子 1 0 6 は例えばィ メ ー ジセ ン サ、 触覚セ ン サ等か ら構成 き れてお り 、 検出 素子 1 0 6 で検出 さ れた情報は発信素子 1 0 4 を用 い て 操作側に伝え られる。

図 3 1 は図 2 9 の回路部の制御動作を示すフ ロ ーチ ヤ — ト であ る。 ま ず、 受信セ ン サ 1 0 2 が直進指令 操作 側か ら受け る と C P ϋ コ ア 4 0 はそれを判断 し て（S 6 1 ) 、 ステ ッ プモー タ 6 4 , 6 6 を駆動 し 直進する （S 62 ) 。 受 信セ ンサ 1 0 2 が右折指令を操作側か ら受け る と C Ρ ϋ コ ア 4 0 はそれを判断 して （S 6 3 ) 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 6 -83- を駆動 し右折す る （S64) 。 受信セ ン サ 1 0 2 が左折指令 を操作側力、 ら受け る と C P U コ ア 4 0 は それを判断 し て (S65) 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 を駆動 し 左折す る （S66) 。 受信セ ン サ 1 0 2 が後退指令を操作側か ら 受 け る と C P U コ ア 4 0 は そ れを判断 し て （S67) 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 を逆回転駆動 し て ロ ボ ッ ト 本体 1 0 を後退 さ せ る （ S 68 ) 。 いずれの移動制御指令 も な か っ た場合 に は ス テ ツ プモ ー タ 6 4 , 6 6 の駆動を停止 さ せ る （S69) 。 次 に 、 C P U コ ア 4 0 は作業指令が入力 さ れて い る 力、 ど う かを判断す る （S70) 。 作業指令が入力 さ れて い な い場合 に は そ の ま ま 終了す る が、 作業指令が入力 さ れて い る 場 合 に は ァ ク チ ユ エ 一 夕 駆動回路 6 3 に よ り 作業用 ァ ク チ ユ エ 一 夕 6 7 を制御 し て所望の 作業を行 う （S71) 。 そ の 後、 C P U コ ア 4 0 は受信セ ン サ 1 0 2 を介 し て発信指 令が入力 し て い る か ど う かを判断 し （S72) 、 発信指令が 入力 し て い る 場合に は例え ば検出素子 1 0 6 に よ り 検出 さ れた情報を符号化 し て発信素子 1 0 4 を介 し て操作側 に送信す る S73) o 以上の処理がサ イ ク リ ッ ク に繰 り 返 さ れ る 。

と こ ろ で、 上述の作業 と し て は各種の作業が挙げ ら れ る が、 そ の例を示す と 次の と お り であ る 。

(1) マイ ク ロ ポ ン プに よ り 薬液の吐出。

(2) 温度、 圧力、 成分、 画像等の セ ン シ ン グ。

(3) ハ ン ドに よ る 作業 （例え ばパー ツ等の運搬） 。

(4) デー タ の記憶 · 送信。 ( 5 ) マイ ク ロ ロ ボ ッ ト 自体の作用 （例えば穴埋め、 自爆に よ る加工、 種々 の機能を も っ た ロ ボ ッ ト が集積 し て働 く ） 。

(6) サ ン プルの摂取、 投棄。

図 3 2 は本発明 のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト を内視鏡に適用 し た例を示す断面図であ る。 こ の装置におい ては、 回路部 2 2 に よ り 制御 される プラ ン ジ ャ 1 1 0 を有 し 、 こ の プ ラ ン ジ ャ 1 1 0 はそ の先端部に設け ら れた ビス ト ン 1 1 2 を駆動する 。 マイ ク ロ ポ ンプ 1 1 4 はプラ ン ジ ャ 1 1 0及び ビス ト ン 1 1 2 力、 ら構成 さ れてお り 、 こ の ビス 卜 ン 1 1 2 の移動に よ り 薬液 1 1 6 は ノ ズル 1 1 8 を介 し て管内 に吐出 さ れる 。 こ の ロ ボ ッ 卜 の外周側に は光起電 力素子 1 2 0が取 り 付け ら れてい る。 発光部か ら の光が 光フ ァ イ ノ 1 2 2 に よ り 導かれ ミ ラ 一 1 2 4 で反射 し、 それは更に管内壁 1 2 6 で反射 し て今ま で と は逆の経路 で受光部に導かれ、 内視鏡 と しての機能を果たす。 こ の 管内壁 1 2 6 で反射 し た光の一部は光起電素子 1 2 0 に も入力 し、 回路部 2 2 の電源部 （図示せず） を充電す る 。 なお、 こ の実施例の構成は、 図 2 5及び図 2 6 に記載さ れた実施例 と そ の基本的な考え方は同一であ る が、 セ ン サ 1 2 , 1 4、 車輪 3 6 , 3 8、 ス テ ツ ッ プモ ータ 6 4 , 6 6等の部材が不要に な っ てい る。

こ の実施例においては、 回路部 2 2 に はデコ ー ダを内 蔵 し てお り 、 そ の デコ ー ダは光起電力素子 1 2 0 の出力 が接続される電源部に並列接銃され、 充電電流に含ま れ る 制御信号を取 り 出 し て解析す る 。 従 っ て、 こ の実施例 にお い て は、 内視鏡 と し て管内 を観察 し な が ら 所望の位 置で、 作業指令を光 フ ァ イ バ 1 2 2 を介 し て操作側か ら 供給 し 、 回路部 2 2 は そ れを光起電素子 1 2 0 を介 し て 取 り 込み、 プラ ン ジ ャ 1 1 ◦ を駆動 し て薬液 1 2 4 を ノ ズノレ 1 1 8 力、 ら 吐出す る 。

図 3 3 は本発明 の他の実施例 に係 る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の底面図であ り 、 図 3 4 は そ の側面図であ る 。 こ の突施 例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 図 2 5 に示 さ れ る ロ ボ ッ ト 本 体に マ イ ク ロ ポ ン プ 1 3 0 を 内蔵 さ せ、 前面部 に ノ ズル 1 3 2 を設け た も のであ る 。 こ の実施例 に お い て は、 例 え ば図 2 7 の フ ロ ー チ ャ ー ト の作業 （S48) 、 図 2 8 の フ 口 一 チ ャ ー ト の作業 （S58) 及び図 3 1 の フ ロ ー チ ャ ー ト の作業 （S71) に お い て、 マ イ ク ロ ポ ン プ 1 3 ◦ を駆動 し て ノ ズル 1 3 2 か ら 薬液を吐出す る 。

図 3 5 は本発明 の他の実施例 に 係 る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の側面図であ り 、 図 3 6 は そ の底面図で あ る 。 こ の実施 例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 図 2 5 に示 さ れ る ロ ボ ッ ト 本 体 1 0 にハ ン ド機構を設け た も の で あ る 。 ロ ボ ッ 卜 本体 1 0 の上部に上モ ー タ ュニ ッ ト 1 4 0 が設け ら れ、 そ れ は上 ピニオ ン 1 4 2 を回転 さ せ、 上 ピニオ ン 1 4 2 は上 ギヤ 1 4 4 と 係合 し て、 軸 1 5 2 に 回転 自 在に支持 さ れ てい る上ア ー ム 1 4 6 を駆動す る 。 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の 下部に下モ ー タ ュニ ッ ト 1 4 8 が設 け ら れ、 そ れは下 ピ 二オ ン 1 4 9 を回転 さ せ、 下 ピニオ ン 1 4 9 は下ギヤ 1 5 0 と係合 し、 軸 1 5 2 に回転自 在に支持されてい る 下 ア ー ム 1 5 4 を駆動する 。 こ の上ア ー ム 1 4 6及び下ァ ーム 1 5 4 はハ ン ド 1 5 6 を構成 し てい る。

図 3 7 は図 3 5及び図 3 6 の実施例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の回路部 2 2 の詳細を示 し た ブロ ッ ク 図であ る 。 こ の 実施例は図 2 6 の 回路図 と基本的に同一であ る が、 上モ ー タ駆動回路 1 6 0及び下モ ー ダ駆動回路 1 6 2が設け ら れて い る 。 上モー タ駆動回路 1 6 0 は上モ ー タ ュニ ッ ト 1 4 0 に内蔵 し てい る上モ ー タ 1 6 4 を駆動制御 し、 下モー タ 駆動回路 1 6 2 は下モー タュニ ッ ト 1 4 8 に 内 蔵 し てい る下モー タ 1 6 6 を駆動制御す る 。 な お、 上モ ー タ 1 6 4 及び下モー タ 1 6 6.はス テ ッ プモ ー タで構成 されい る のが望ま し く 、 その よ う に し た場合に は上モ ー タ 1 6 4 と下モー タ 1 6 6 と を同期 し て駆動す る のが容 易 に な る 。

図 3 8 は図 3 5 〜図 3 7 の実施例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の制御動作を示すフ ロ ー チ ャ ー ト であ る。 ま ず、 作業制 御用セ ン サ 1 5が制御指令を受け る と 、 C P U コ ア 4 0 はその指令がア ー ム を.上げる指令であ る かど う かを判断 する （S81) 。 そ の指令がア ー ム を上げる指令であ っ た場 合に は上モー タ駆動回路 1 6 0 に よ り 上モー タ 1 6 4 を 反時計方向に回転させる （S82) 。 こ れに よ り 上ア ー ム 1 4 6 は時計方向に回動する。 次に、 下モ ー タ駆動回路 1 6 2 によ り 下モー タ 1 6 6 を反時計方向 に回転さ せ る （S 83) 。 これによ り 下ア ー ム 1 5 4 は時計方向 に回動す る 。 -S7- こ の よ う に上ア ー ム 1 4 6 及び下ア ー ム 1 5 4 を共 に 時 計方向 に 回転 さ せ る こ と に よ り ハ ン ド 1 5 6 は図 3 9 に 示 さ れ る よ う に上力 る 。

ま た 、 C P U コ ア 4 0 力 ア ー ム を下げ る と い う 指令を 受け取 る と （S84) 、 上モ ー タ 駆動回路 1 6 0 に よ り 上モ 一 夕 1 6 4 を時計方向 に 回転 さ せ る （S85) 。 こ れ に よ り 上ア ー ム 1 4 6 は反時計方向 に 回動す る 。 次に 、 下モ ー 夕 駆動回路 1 6 2 に よ り 下モ ー タ 1 6 6 を時計方向 に 回 転 さ せ る （S86) 。 こ れ に よ り 下ア ー ム 1 5 4 は反時計方 向 に 回動す る 。 こ の よ う に上ア ー ム 1 4 6 及び下ア ー ム 1 5 4 を共 に反時計方向 に 回転 さ せ る こ と に よ り ハ ン ド 1 5 6 は下力《 る 。

ま た、 C P U コ ア 4 0 がア ー ム を開 く と い う 指令を受 け取 る と （S87) 、 上モ ー タ 駆動回路 1 6 0 に よ り 上モ 一 夕 1 6 4 を反時計方向 に 回転 さ せ る （S88) 。 こ れ に よ り 上ア ー ム 1 4 6 は時計方向 に 回動す る 。 次に 、 下モ 一 夕 駆動回路 1 6 2 に よ り 下モ ー タ 1 6 6 を時計方向 に 回転 さ せ る （S86) 。 こ れ に よ り 下ア ー ム 1 5 4 は反時計方向 に 回動す る 。 こ の よ う に上ア ー ム 1 4 6 を時計方向 に 回 転 さ せ、 下ア ー ム 1 5 4 を反時計方向 に 回転 さ せ る こ と に よ り 、 上ア ー ム 1 4 6 と 下ア ー ム 1 5 4 と は図 4 0 に 示 さ れ る よ う に開 く 。

ま た、 C P U コ ア 4 0 がア ー ム を閉 じ る と い う 指令を 受け取 る と （S90) 、 上モ 一 夕 駆動回路 1 6 0 に よ り 上モ — 夕 1 6 4 を時計方向 に 回転 さ せ る （S91) 。 こ れに よ り 上ア ーム 1 4 6 は反時計方向 に回動する 。 次に、 下モ ー タ駆動回路 1 6 2 によ り 下モ ー タ 1 6 6 を反時計方向に 回転させる （S92) 。 これに よ り 下ア ー ム 1 5 4 は時計方 向 に回動する。 こ の よ う に上ア ー ム 1 4 6 と 下ア ー ム 1 5 4 と を互い に接近する よ う に制御す る こ と に よ り 、 上 アー ム 1 4 6 と下ア ーム 1 5 4 と は閉 じ る 。

図 4 1 は本発明 の他の実施例 に係 る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト の概念図であ り 、 図 4 2 はそ の側面図であ る 。 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は図示の よ う に作業用 モー タ 2 0 0 を内蔵 し て お り 、 こ の作業用モー タ 2 0 0 はモー 夕 ス テ一 夕 2 0 2 と ロ ー タ 2 0 4 と力、 ら構成 されてい る。 こ の ロ ボ ッ ト 本 体 1 0 は非磁性管 2 0 6 内に配置 されてお り 、 こ の非磁 性管 2 0 6 に は液が入っ てい る も の と す る。 非磁性管 2 0 6 の外側に は コ イ ルス テー タ 2 0 8が配置 さ れ、 コ ィ ルス テ一 タ 2 0 8 に は コ イ ル 2 1 0が巻回 されてい る。

図 4 3 は作業モー タ 2 0 0 の詳細を示 し た 図であ る 。 モー タ ステー タ 2 0 2 に は内周部に一対の 内 ノ ツ チ 2 0 2 a が設け られ、 外周部に一対の外 ノ ツ チ 2 0 2 b が設 け られてお り 、 内 ノ ッ チ 2 0 2 a の位置と外 ノ ッ チ 2 0 •2 b の位置と は図示の よ う に周方向 にずれてい る 。 口 一 タ 2 0 4 はマ グネ ッ ト カ、 ら構成 されてお り 、 N極 と S 極 の 2極に着磁ざれてい る 。 外部か ら の磁界がかけ ら れる と 、 図示の よ う に磁束 2 1 2がモー タ ス テ一 タ 2 0 2 内

•2Γ る ₀

図 4 3 〜 4 6 は作業モー タ 2 0 0 の動作原理を示す図 であ る 。 図 4 4 は磁界が外部力、 ら 加え ら れて い な い状態 を示 し た 図であ る 。 こ の状態で は ロ ー タ 2 0 4 の N 極 と S 極 との境界点が内 ノ ツ チ 2 0 2 a に対向 し て安定 し て い る 。 次に、 磁界を図 4 5 の よ う に か け る と 、 ロ ー タ 2 0 4 は回転す る が、 外 ノ ツ チ 2 0 2 b の部分の モ 一 タ ス テ 一 タ 2 0 2 の部分 は狭 く な っ て い る の で、 強い磁界が 加わ る と 磁気飽和 し 、 こ の部分で の磁界は弱 く な る の で、 ロ ー タ 2 0 4 の前記の境界点 は外 ノ ツ チ 2 0 2 b の部分 で安定す る 。 そ の後、 磁界を外部か ら 加え る の を停止す る と 、 図 4 6 に示す よ う に 、 ロ ー タ 2 0 4 の前記境界点 力《内 ノ ッ チ 2 0 2 a に対向 し て安定す る 。 こ の よ う に し て図 4 4 力、 ら 図 4 6 に 力、 けて 口 一 夕 2 0 4 は半回転 し て い る こ と が分か る 。 次に 、 磁界を反対方向か ら 供給す る と 、 ロ ー 夕 2 0 4 は更 に半回転す る 。 こ の よ う に磁界を 交互 に加え る こ と に よ り ロ ー タ 2 0 4 は連続的 に 回転す る こ と に.な る 。 な お、 上記の説明 は半時計方向 に 回転 さ せ る 場合の例であ る が、 時計方向 に も 同様に し て回転 さ せ る こ と がで き る 。 ま た、 こ の モ ー タ の動作原理 自 体 は 上述の実施例の ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 等 に も適用 さ れ る 。

作業用 モ ー タ 2 0 0 の動作原理が明 ら か に な つ た と こ ろで、 次に 図 4 1 及び図 4 2 の装置の動作説明 をす る 。 コ イ ル 2 1 0 に正 · 負の励磁電流を供給す る と 、 コ イ ル ス テ 一 タ 2 0 8 に そ れに対応 し た磁束が発生 し 、 そ の磁 束は非磁性管 2 0 6 を通 っ てモ ー タ ス テ 一 タ 2 0 2 に至 り 、 上述の動作原理に よ り ロ ー タ 2 0 4 が回転す る 。 そ の ロ ー タ 2 0 4 の回転に よ り マ イ ク ロ ポ ンプと し て機能 させた り 、 図示 し な い ス ク リ ユ ー を回転 させて推進 し た り 或い は液体の流れを作っ た り す る こ と がで き る 。 或い は図示 し な い 力 ツ タ 一を回転 さ せて 目 的 と す る 部分を削 除 し た り する こ と も で き る 。 - 特に こ の実施例 におい ては コ イ ノレステ一 タ 2 0 8 を非 磁性管 2 0 6 の長さ方向 に移動す る と 、 そ の磁界に よ る 磁力に よ り 作業用モー タ 2 0 0 それ 自体 も そ の移動に沿 つ て移動す る 。 従っ て、 外部か ら 磁界を加え る こ と に よ り マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の位置を制御す る こ とがで き る。 更に、 外部か ら磁界を加え る こ と に よ り 作業用 モ — 夕 2 0 0 を駆動する こ と 力 でき る ので、 マ イ ク ロ ロ ボ ヅ ト 本体 1 0 に は作業用モー タ 2 0 0 を駆動す る ェネ ル ギー を保存す る手段 （蓄電池） を必要 と し な い。 な お、 コ イ ルス テ一 タ 2 0 8 は 1 個ではな く 、 非磁性管 2 0 6 の長さ方向に沿 っ て複数個設けて、 複数の ロ ボ ッ ト 本体 1 ◦ を順次駆動さ せる よ う に し て も よ い。 ま た、 コ イ ル 2 1 0 は単相であ る必要はな く 、 3 相等の多相 コ イ ルに よ っ て構成 して も よ い。 そ の場合 に は乇一 タ ス テ ー タ 2 0 2 等 も それに.対応 し た構成にする 。

な お、 上述の実施例の ス テ ッ プモ ー タ は図 4 1 の実施 例を除い て、 超音波モータ等に よ っ て も よ い。 ま た、 必 要に応 じて上述の各実施例の要素を適宜組み合わせてマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト を構成 して も よ い。 次に、 電源 1 6 に対す る 充電機構 につ い て説明す る 。 図 4 7 は電磁誘導に よ る 充電機構を付加 し た 回路部 2 2 の詳細を示 し た プ ロ ッ ク 図であ る 。 モ ー タ 駆動回路 6 2 の充電回路の 出力が電源部 1 6 に接続 さ れ、 こ の電源 部 1 6 に は電圧調整器 5 6 が接続 さ れて い る 。 こ の電圧 調整器 5 6 は昇圧回路 3 0 0 と 電圧 リ ミ ッ タ 一 3 0 2 と 力、 ら 構成 さ れて い る 。

図 4 8 ほ こ の実施例の 乇 — 夕 駆動回路 6 2 の詳細を示 す回路図であ る 。 モ ー タ ド ラ イ ノく' 3 0 4 , 3 0 6 , 3 0 8 , 3 1 0 は励磁 コ イ ル 6 8 に対 し て図示の よ う に H接 続 さ れ、 そ し て、 各 ドラ イ バに は並列に 、 且つ逆方向 に ダイ オ ー ド 3 1 2 , 3 1 4 , 3 1 6 , 3 1 8が接続 さ て い る 。 ま た、 交流磁界を検出す る た め の ス ィ ッ チ 3 2 0 , 3 2 2 が励磁 コ イ ル 6 8 の 両端 に接続 さ れ、 こ れ ら の ス イ ッ チ 3 2 0 , 3 2 2力 閉成 さ れ る と 、 励磁 コ ィ ノレ 6 8 に対 し て閉回路が形成 さ れ る 。 ま た 、 励磁 コ イ ル 6 8 の 両端 は磁界検出用 イ ンバ一 タ 3 2 4 , 3 2 6 に導かれ、 そ の 出力 はオ ア 回路 2 8 を介 し てモ ー タ駆動制御回路

5 8 に導かれ る 。 定常的に は ド ラ イ バ 3 0 4 , 3 1 0 と ド ラ イ バ 3 0 8， 3 0 6 と が交互 に駆動 さ れ励磁 コ イ ル

6 8 に励磁電流が供給 さ れて ス テ ツ プモ ー タ 6 6 が駆動 さ れ る 力 、 充電動作時に は全 ド ラ イ バ 3 0 4 , 3 0 6 , 3 0 8 , 3 1 0 をオ フ に し て 、 後述す る 充電ス タ ン ド の 充電 コ イ ルか ら の電磁誘導を励磁 コ イ ル 6 8が受 け る と 、 誘起電圧がダ イ オ ー ド 3 1 2 , 3 1 4 , 3 1 6 , 3 1 8 に よ り 整流さ れて電源部 1 6 に導かれて充電動作をす る なお、 ドラ イ バ 3 0 4 , 3 0 6 , 3 0 8 , 3 1 0 が図示 の よ う に F E T に よ り 構成 さ れていてそれに等価的に含 ま れる ダイ ォー ドが十分機能す る 場合 に は外付けの ダイ オ ー ド 3 1 2 , 3 1 , 3 1 6 , 3 1 8を省略す る こ と もでき る。

図 4 9 は電源部 1 6 を構成 し てい る 電気二重層 コ ン デ ン サ 3 3 4 の放電特性であ り 、 図 5 0 は電圧調整器 5 6 の詳細を示す回路説明図であ る 。 図 5 0 において は、 高 容量コ ン デ ン サ 3 3 4及び リ ミ ッ タ ー ス ィ ッ チ 3 3 0 を 有 し、 更に も う 1 つ の電源と して コ ン デ ン サ 3 6 0 を有 し てい る 。 コ ン デ ン サ 3 3 4 力、 ら コ ン デ ン サ 3 6 0 へ そ の電圧を昇圧 し なが ら充電する手段が破線 1 3 5 で囲ま れた部分に示されてい る。 コ ン デ ンサ 3 3 4 力、 ら コ ン デ ン サ 3 6 0へ昇圧 し なが ら充電す る手段 3 3 5 は コ ン デ ン サ 3 4 0 , 3 5 0 と ス ィ ッ チ 3 3 6 , 3 3 8 , 3 4 2 , 3 4 4 , 3 4 6 , 3 4 8 , 3 5 2 と か ら構成 さ れてい る。 コ ンデ ンサ 3 6 ひか ら.制御部 2 2 の各部に電源電圧が供 耠 さ れて い る 。 検出器 3 3 2 は コ ン デ ン サ 3 3 4 の電圧 を検出する。

次に図 5 0 の回路の動作を説明する。

大容量コ ンデ ンサ 3 3 4がフ ル充電された後 に そ の電 圧が 1 . 2 V以上の時は コ ン デ ンサ 3 3 4 と コ ン デ ンサ 3 6 0 と は同 じ電圧であ る。 コ ン デ ン サ 3 3 4 の電圧が 1 . 2 V〜 0 . 8 Vの時は昇圧手段 3 3 5 に よ り 1 . 5 倍 に昇圧 し て コ ン デ ン サ 3 6 0 へ充電す る 。 こ の動作 は 図 4 9 の t j 〜 t ₃ の 区間であ る 。 従 っ て、 こ の時の コ ン デ ン サ 3 6 0 の電圧 は ： L . 8 V 〜 1 . 2 V と な る 。 コ ン デ ン サ 3 3 4 の電圧力 ◦ . 8 V 〜 0 . 6 V の 時 は昇圧 手段 3 3 5 に よ り 2 倍に昇圧 さ れ コ ン デ ン サ 3 6 0 に充 電 さ れ る 。 こ の動作図 4 9 の t 。 の 区間であ る 。 こ の 時 の コ ン デ ン サ 3 6 0 の電圧 は 1 . 6 V 〜 1 . 2 V と 7よ る 。

コ ン デ ン サ 3 3 4 の電圧が 0 . 6 以下の時 は昇圧手段 3 3 5 に よ り 3 倍に昇圧 し て コ ン デ ン サ 3 6 0 に充電す る 。 こ の動作は図 4 9 の t ₄ 以降で あ る 。 こ の状態を示 し た のが図 4 9 であ る 。 実線で示 し た電圧が図 5 0 の コ ン デ ン サ 3 6 0 の電圧であ り 破線で示 し た電圧が コ ン デ ン サ 3 3 4 の電圧で あ る 。

次に昇圧手段 3 3 5 の動作を説明す る 。

昇圧す る 時、 ま ず コ ン デ ン サ 3 3 4 力、 ら コ ン デ ン サ 3 4 0 ， 3 5 0 に充電 し それ力、 ら コ ン デ ン サ 3 3 4 , 3 4 0 , 3 5 (Γに よ り コ ン デ ン サ 3 6 0 を充電す る 。 即 ち 図 5 1 〜図 5 3 に示す動作を く り 返す事 に よ り 昇圧充電が 可能 と な る 。

1 , 5 倍昇圧の時は図 5 1 の （ A ) 、 （ B )

2 . 0 倍昇圧の時 は図 5 2 の （ A ) 、 （ B )

3 0 倍昇圧の時は図 5 3 の （ A ) 、 （ B ) に示 し て い る 。

こ れ ら の切換は 図 5 0 の ス ィ ッ チ 3 3 6 , 3 3 8 , 3 4 2 , 3 4 4 , 3 4 6 , 3 4 8 , 3 5 2 の ス イ ッ チ ン グ に よ り 実行される。

以上述べた よ う に こ の実施例 に よ れば動作可能な時間 を、 図 4 9 に お い て、 t ₂ 時間力、 ら t ₅ 時間ま で伸ば し てい る 。 ま た、 コ ン デ ンサ 3 3 4 の電圧で言え ば従来 0 ,

9 V ら か 1 . 8 Vの 間で しか使え な か っ た も のが、 本実 施例によれば 0. 3 Vか ら 1 . 8 Vま で使 う こ と がで き 、 コ ン デ ンサ 3 3 4 に蓄え ら れたエネ ルギーが有効に使わ れてい る こ と力 分る。

ま た、 こ の実施例では昇圧手段 3 3 5 が 1 . 5倍、 2.

0倍、 3. 0 倍の 3種類の昇圧手段を有 し、 それを電圧 検出部 3 3 2 に よ る 電圧信号に よ り 切換えて使っ てい る が、 本発明 は こ の 3種に限定さ れる も の では な く 、 1 種 類で も又多種類用意 して も よ く 又倍率 も さ ま ざ ま考え ら れる 。 ま た、 電圧の検出を本実施例では コ ン デ ン サ 3 3 4 の電圧を検出 し てい る （ 1 . 8 , 1 . 2 , 0 . 8 , 0. 6 V ) がコ ン デ ンサ 3 6 0 の電圧を検出 し て （ 1 . 8 V , 1 . 2 V ) 、 昇圧手段 3 3 5 の 内容 と比較 し て昇圧状態 を決め る こ と も 勿論可能であ る 。 こ の方法は検出電圧が 少な く て良い と い う 利点があ る。

図 5 4 は上述のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト に適用 さ れ る充電ス タ ン ドの斜視図であ る 。 図示の よ う に、 例え ば赤外線を 放射する 信号発生装置 3 7 0 の近傍に はエネ ルギー供耠 装置 3 7 2が設置 さ れてお り 、 エネ ルギー供給装置 3 7 2 の上部 ίこ は充電エ リ ァ 3 7 4が形成 さ れてい る 。 図 5 5 は エネ ルギー供給装置 3 7 2 の構成を示す プ ロ ツ ク 図であ る 。 発振器 3 7 6 の 出力 は増幅器 3 7 8 に よ り 増幅 さ れて充電 コ イ ル 3 8 0 を励磁す る 。 こ の充電 コ ィ ノレ 3 8 0 の励磁電流の周波数 は ス テ ッ プモ ー タ の追随 可能な周波数よ り も 高い周波数に 設定 し てお く 。

図 5 6 は 自 動充電時の動作を示す フ ロ ー チ ヤ 一 卜 で あ る 。 C P U コ ア 4 0 は電源部 1 6 の電圧値を取 り 込み、 それが所定の基準電圧 よ り 高い か ど う かを判断 し （S111)、 高い場合 に は通常の動作を継铳す る （Sli2)。 電源部 1 6 の電圧が所定の基準電圧 V L よ り 低い場合 に は充電動作 を開始す る 。 ま ず、 ロ ボ ッ ト 本体 1 ◦ は そ の場で一回転 す る 。 例え ば左側に旋回 し 始め、 セ ン サ 1 2 がオ ン な つ て い る か ど う かを判断 し （S 113 )、 オ ン な つ て い れば信号 発生装置 1 7 0 は左側に あ る も の と し 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 を駆動す る （S114)。 こ れ に よ り 車輪 3 8 が回転駆動 し て左側に旋回す る 。 ま た 、 セ ン サ 1 4 力《オ ン な つ て い る か ど う かを判断 し （SI 15)、 オ ン な つ て いれば信号発生 装置 1 7 0 は右側に ^ る も の と し 、 ス テ ッ プモ ー 夕 6 6 を駆動す る （S116)。 こ れに よ り 車輪 3 6 が回転駆動 し て 右側に旋回す る 。 な お、 こ の セ ン サ 1 2 , 1 4 は そ れぞ れ 2 個の素子を内蔵 し 、 一方 の素子 は例え ば通常の光に 応答 し てガイ ド用 い ら れ、 他方の素子 は例え ば信号発生 装置 3 7 0 か ら の赤外線に の み反応 し て充電エ リ ア 3 7 4 をサ ー チす る の に用 い ら れ る も の と す る 。

次に、 図 4 8 のス ィ ッ チ 3 2 0 , 3 2 2 を閉成 し 、 仮 に ロ ボ ッ 卜 本体 1 0 が充電エ リ ア 3 7 4 に到達する と 、 励磁コ イ ル 6 8 は充電コ ィ ノレ 3 8 0 に よ っ て発生す る 磁 界を受けて誘起電圧を発生する。 こ の誘起電圧はイ ンバ 一 夕 3 2 4 , 3 2 6及びオア 回路 3 2 8 を介 し て C P U コ ア 4 0 に取 り 込ま れ、 そ こ で交流磁界が検出 さ れた こ とが検出 さ れる （S117)。 こ の よ う に し て交流磁界が検出 され る と、 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は充電エ リ ア 1 7 4 の上に い る こ と に な る ので、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 の駆動 を停止する （S118)。 励磁コ イ ル 6 8 は充電 コ イ ル 3 8 0 に よ っ て発生する 磁界を受けて誘起電圧を発生 し 、 そ の 誘起電圧はダイ オー ド 3 1 2 , 3 1 8 , 3 1 6 , 3 0 6 に よ り 整流さ れて電源部 1 6 に導かれ、 電源部 1 6 に は 充電電流が供給さ れる。 そ して、 C P U コ ア 4 0 は電源 部 1 6 の電圧を取 り 込んでそれが基準値 V H よ り 高いか ど う かを判断 し （SI 19 )、 高 く な る と再び通常の動作に移 る （S112)。

なお、 充電ス タ ン ド の信号発生装置 3 7 0 は超音波、 磁気等を発生す る.も の で も よ い。 その場合に は ロ ボ ッ ト 本体側に はそれを検出する セ ンサを装備す る必要があ る 。 ま た、 エネ ルギー供耠装置 3 7 2か ら発生す る磁気、 光、 熱等を検出 して移動する よ う に して も よ い。 そ の場合に は信号発生装置 3 7 0 は不要に な る。

更に、 エネルギー供耠装置 3 7 2はロ ボ ッ ト 本体 1 0 が充電エ リ ア 3 7 4 に到達 し てか ら 作動させ る よ う に し て も よ く 、 その場合には省エネ ノレギー化が図 ら れ る 。 図 5 7 〜図 6 0 は本発明 の他の実施例 に係 る マ イ ク 口 ロ ボ ッ ト を示す図であ り 、 図 5 7 は前方か ら 見た 図、 図 5 8 は後方力、 ら 見た 図、 図 5 9 は図 5 8 の 5 9 — 5 9 断 面図、 図 6 0 はア ー ム の機能を説明す る 図で あ る 。 こ の 実施例の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト は、 管 内 を流れ る 液体中で フ ィ ン を回転す る こ と に よ り 推進す る と 共に 、 充電時 に は 液体の流れを利用 し て発電 し そ れに よ り 充電す る よ う に し た も のであ る 。 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 の前部 に は 4 本の ァ ー ム 4 0 0 が取 り 付 け ら れてお り 、 後部 に は フ ィ ン 4 〇 2 が取 り 付け られそ の外周部 に は外歯 4 0 4 が設 け ら れ て い る 。 ま た、 フ ィ ン 4 0 2 は カ ノ <一部 4 0 6 に よ り 覆 われて い る 。 フ ィ ン 4 0 2 は ピニオ ン 4 0 8 を介 し て ス テ ツ プモ ー タ 6 6 に連結 さ れて い る 。 ア ー ム 4 〇 0 は そ の一方の端部がプラ ン ジ ャ 4 1 0 に よ り 駆動 さ れ る よ う に構成 さ れてお り 、 プラ ン ジ ャ 4 1 0 が引 かれ る と ァ 一 ム 4 0 0 が拡が り 、 ア ー ム 4 0 0 の端部が管の 内壁 に押 し 当て ら れ る と ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は液中 に停留す る 。

こ の実施例の 回路 2 2 の構成 は図 4 7 に示 さ れて い る も の と 基本的 に は同一であ り 、 図 4 7 の ス テ ッ プモ 一 夕 6 4 を プラ ン ジ ャ 4 1 0 に置 き 換え ればよ い。 通常の動 作状態に お い て は、 ス テ ッ プモ ー 夕 6 6 よ り フ ィ ン 4 0 2が回転駆動 さ れ ロ ボ ッ ト 本体 1 0 は液中を前進す る 。 そ し て、 電源部 1 6 の電圧が所定の基準値 V L よ り 低 く な る と 、 ス テ ッ プモ ー 夕 6 6 の駆動を停止 し 、 プラ ン ジ ャ 4 1 0 を引 い て ア ー ム 4 0 0 を拡げ る 。 こ れ に よ り 口 ボ ッ ト 本体 1 0 が液体中に て停止す る こ と に な る 。 そ の 停留状態にて管内 に液が流れてい る と 、 フ ィ ン 4 0 2が 回転 し そ の結果ス テ ツ プモ ー タ 6 6 の ロ ー タ 7 0 が回転 し、 励磁コ イ ル 6 8 に誘起電圧が発生 し 、 そ の誘起電圧 は上述の実施例の場合 と 同様に整流 さ れて電源部 1 6 に 導かれ、 電源部 1 6 に充電電流が供給 さ れる 。 こ の よ う に して充電さ れ所定の基準電圧 V H 以上にな る と 、 ブラ ン ジ ャ 4 1 0 を復帰さ せてア ー ム 4 0 0 を閉 じ て ロ ボ ッ ト本体 1 0 の停留状態を解き 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 6 を駆 動す る こ と に よ り 再び前進を開始する。

図 6 1 は光起電力素子に よ り 充電する 場合の制御部の 構成を示すブロ ッ ク 図であ る。 光起電力素子 と し て例え ばソ ー ラ ー セ ノレ 4 1 2 を有 し、 こ の ソ ー ラ ー セ ル 4 1 2 の出力 は電圧調整器 5 6 の リ ミ ッ タ 3 0 2 (図 4 7参照） を介 して電源部 1 6 に供給 さ れる と共に、 デコ ーダ 4 1 6 を介 し て C P' ϋ コ ア 4 0 に供給 さ れる 。

図 6 2 は図 6 1 の実施例の動作を示すフ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る。 こ の実施.例におい ては通常の作業時 も ソ ー ラ ー セル 4 1 2 に よ り 充電を し てい る。 と こ ろが、 電源部 1 6 の電圧が所定の基準電圧 V L よ り 低 く な る と （S 121)、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4 , 6 6 を駆動 し （S 122)、 そ の状態を これ ら のモー タ の回転が検出で き な く な る ま で維続する (S123), (S124)o つま り 、 ス テ ッ プモ ー タ 6 4， 6 6 を ロ ボ ッ ト 本体 1 0 が壁等に街突す る ま で駆動する こ と に よ り ロ ボ ッ ト 本体 1 0 を隅の方に退避させ、 そ の状態で 例 え ば 1 0 0 秒程度 の 間充電す る （S125)。 そ し て 、 電 源部 1 6 の 電圧 が所定 の 基 準電圧 V L よ り 高 く な る と (S121)、 再び通常の作業時 に戻 る （S122)。 な お、 こ の実 施例 に お い て は発光側の発光素子を制御す る こ と に よ り 、 発光素子か ら エネ ルギー を供給す る だけで な く 、 制御信 号を発光エ ネ ルギー に重畳 さ せ る こ と に よ り 制御信号を 供給す る こ と も で き る 。 ロ ボ ッ ト 本体 1 0 側で は ソ 一 ラ 一セ ル 2 1 2 の 出力 を デ コ ー ダ 4 1 6 に よ り 解析 し て C P U コ ア 4 0 に取 り 込む。

と こ ろ で、 図 6 1 の実施例 に お い て は ソ ー ラ ー セ ノレ 4 1 2 に よ る 例 につ い て説明 し たが、 こ れを熱発電素子 に 置 き 換え て も よ い。 熱発電素子 は温度差に よ り 発電す る の で 、 エネ ノレ一供給側に お い て は吸熱及び発熱を交互 に 繰 り 返せば （充電ス タ ン ド に て吸発熱素子を駆動す る ） 、 熱発電素子は継続的 に発電で き る 。 但 し 、 そ の場合 に は、 熱発電素子の 出力 は交互 に正、 負を繰 り 返すの で 、 充電 回路 2 1 4 に は整流回路が必要 と な る 。 こ の場合だ けで な く 、 電磁誘導に.よ り 充電す る 場合 に お い て、 励磁 コ ィ ル 6 8 に よ ら ず、 充電用 の コ ィ ノレ を ソ ー ラ ー セ ル 2 1 2 の代わ り に設けて それに よ つ て電源部 1 6 を充電す る 場 合 に も 整流回路が必要に な る 。

図 6 3 は充電、 障害回避、 作業及び帰投を組み合わせ た制御をす る 場合の動作を示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る 。

じ ？ 11 コ ァ 4 0 は電源部 1 6 の電圧を取 り 込ん でそ の 値が所定 の 基準電圧 V L よ り 高 い か ど う か を判断す る (S131)。 電源部 1 6 の電圧が所定の基準電圧 V L よ り も 低ければ充電動作に移 る （S 132)。 こ の充電動作は上述の 各実施例におけ る動作 と 同一であ る 。 電源部 1 6 の電圧 が所定の基準電圧 V L よ り も 高ければ移動 し （ S133) 、 次に障害物があ る か ど う かを判断する （S134)。 障害物の 有無の検出 は、 例えば障害物検出用 の セ ン サを取 り 付け てそれに よ り 検出 し た り 、 ス テ ッ プモ ー タ が回転 してい ない状態を検出する こ と に よ り 行 う 。 後者の場合の検出 は次の よ う に し て行な う 。 回転状態に あ る と き に はス テ ッ プモー タ の励磁コ イ ルに駆動パルス を供耠 し た後に、 誘起電圧が大と な り 、 回転 し てい な い状態に お いては誘 起電圧が小 と な る ので、 誘起電圧の大 き さ を検出する こ と に よ り その判断がな さ れる 。

障害物があ る と判断された と き には （S134)、 回避動作 をする （S135)。 回避動作と し ては、 停止、 後退等の制御 処理を行 う こ と に よ り な される 。 障害物がな い と判断 さ れる と、 所望の作業 （前進等） を行 う （S136)。 次に、 帰 投指令あ るかど う かを判断 し （S137)、 帰投指令がな けれ ば上述の処理を繰 り 返 し、 帰投指,令があ っ た場合に は帰 投する （S138)。 こ の実施例にお いては帰投指令が外部か ら あ る ま での作業を続けてい る が、 作業が終わ っ た ら 自 動的に帰投する よ う に し て も よ い。 帰投の方法は充電ス タ ン ドへの移動と 同様にな される。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 検出領域が一部重複す る 少な く と も 2 個の セ ン サ と 、

互い に独立 し て駆動 さ れ、 移動方向 に対 し 直角 方向 に 離れた駆動点を有す る 少な く と も 1 対の駆動部 と 、

前記セ ン サ の 出力 に基づい て前記駆動部を制御す る 制 御部 と 、

充電可能であ り 、 前記セ ン サ 、 前記駆動部及び前記制 御部に電源電圧を供給す る 電源部 と

を有 し 、 前記制御部及び前記電源部が前記駆動部の 間 に 配置 さ れて い る マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 。

2 . 2 組の駆動部に よ っ て走行 グ ラ ン ド に対 し て駆 動 さ れ る 2 つ の駆動点 と 、 走行 グラ ン ド に対 し て摩擦接 触す る摺動点の 3 点 に よ り 支持 さ れ る 請求項 1 記載の マ ィ ク ロ ロ ボ ッ 卜 。

3 . 2 つ の駆動点を結ぶ線分 は、 走行 グ ラ ン ド の傾 斜に よ っ て は重心に お け る 重力 の方向 と 鎖交 し 、 鎖交の 前後で摺動点の位置が異な る 請求項 2 記載の マ イ ク ロ ロ ホ ッ ト 。

4 . 框体よ り 突出 し 可撓性を有 し 、 かつ電源部 と 導 通 し て い る 突起部を有す る 請求項 1 記載の マ イ ク 口 ロ ボ ッ 小 o

5 . 前記駆動部 に含 ま れ る モ ー タ は ス テ ッ プモ ー タ であ る こ と を特徴 と す る 請求項 1 記載の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 o

6 . 前記制御部は、 前記駆動部の駆動開始時に加速 制御を行い、 一方の駆動部が駆動中 に他方の駆動部の駆 動を開始する 際に は、 他方の駆動部の駆動条件を—方の 駆動部の駆動条件と 一致させる 請求項 1 記載の マ イ ク 口 π ボ ッ 卜 。

7 . 障害物を検出す る 障害物セ ン サを有 し、 前記制 御部は、 前記障害物セ ン サが障害物を検出する と 、 前記 駆動部の少な く と も一つ の駆動部を所定時間逆転駆動 し、 そ の後定常動作に戻す請求項 6 記載の マイ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

8 . 前記制御部は、 前記駆動部に それぞれ含ま れ る モー タ 巻線の誘起電圧に基づいてモー タ の回転の有無を 検出する 請求項 6 記載の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

9 . 前記制御部は、 前記駆動部を加速 し なが ら駆動 し、 起動時に は駆動パルス幅を広 く し、 高速時に は駆動 パルス幅を狭 く 制御する 請求項 1 記載の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト o

1 0 . 前記制御部は、 前記駆動部にそれぞれ供給す る駆動パルス の送出 タ イ ミ ン グを一致 させ る 請求項 1 記 載のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 1 . 前記駆動部によ り 駆動 さ れ る 少な く と も 2 個 の-ス ク リ ュ ーを有 し、 前記制御部は、 前記駆動部に それ ぞれ供給する 駆動パルス の送出 タ イ ミ ン グを相互にず ら す請求項 6 記載のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 2 . 検出領域が一部重複する少な く と も 2 個の方 向制御用セ ン サと、 互い に独立 し て駆動 さ れ、 移動方向 に対 し 直角 方向 に 離れた駆動点を有す る 少な く と も 1 対の駆動部 と 、

非接触に て操作側か ら の作業指令を受け る 作業制御用 セ ン サ と 、

作業用駆動手段-と 、

前記方向制御用 セ ン サ の 出力 に基づい て前記駆動部を 制御す る と 共 に、 前記作業制御用 セ ン サ の 出力 に 基づい て前記作業用駆動手段を制御す る 制御部 と

を有す る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 3 . 外部か ら の指令を非接触で受信す る 受信セ ン サ と 、

互い に独立 し て駆動 さ れ、 移動方向 に対 し 直角方向 に 離れた駆動点を有す る 少な く と も 1 対の駆動部 と 、

作業用駆動手段 と 、

前記受信セ ン サの 出力 に基づい て前記駆動部を制御す る と共に 、 前言≤作業用駆動手段を制御す る 制御部 と を有す る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 4 . 外部に対 し て情報を非接触で発信す る 発信素 子 と 、 検出素子 と を有 し 、 前記制御部 は該検出素子で検 出 さ れ た 情報 を前記発信素子 を介 し て発信す る 請求項 1 3 記載の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 5 . 作業用駆動手段 と し てマ イ ク ロ ポ ン プを有 し 、 該マ イ ク ロ ポ ン プの駆動 に よ り 液を吐出す る 請求項 1 2 又 は 1 3 記載のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 6 . 作業用駆動手段 と し て、 ハ ン ド機構及び該ハ ン ド機構を駆動する駆動部を有する 請求項 1 2 又は 1 3 言己載のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 7 . 光フ ァ イ バを介 し て受光 し、 電源電圧を供給 す る光起電力素子と 、

液を吐出す る マ イ ク ロ ポ ン プと 、

光フ ァ イ バを介 して得 ら れた光に重畳 さ れてい る 制御 信号を解析 し て、 前記マ イ ク ロ ポ ン プを駆動す る 制御部 と

を有 し、 内視鏡の先端部に取 り 付け ら れた マ イ ク ロ ロ ボ

'ソ 卜

1 8 . モ 一 夕 を内蔵 し、 液が入 っ てい る 非磁性管内 に配置される ロ ボ ッ ト 本体 と、

前記非磁性管の外側に設け ら れ、 前記モ ー タ の ス テ 一 タ に該モ ー タ の極数に対応 し た磁束を供給す る 励磁装置 と

を有するマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

1 9 . 前記励磁装置は非磁性管の長 さ方向 に移動 自 在に支持されてい る 請求項 1 記載のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

2 0 . . 前記電源 は非接触で充電可能であ る請求項 1 記載のマイ ク ロ ロ ボ、 ッ ト 。

2 1 . 前記駆動部にはモ ー タ を内蔵 し、 外部に設け られた充電用 コ イ ルの磁界に よ り 誘起電圧が該モ ー タ の 巻線に発生 し、 その誘起電圧を,整流 し て前記電源部を充 電する請求項 2 0 記載のマ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

2 2 . 前記充電用 コ イ ルが設置さ れてい る 充電用 ス タ ン ドに 向か っ て 自 動的 に移動す る 機構を有す る 請求項

2 0 記載の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

2 3 . 前記電源部 に光起電素子が接続 さ れ、 光起電 素子の 出力 に よ り 前記電源部を充電す る 請求項 2 0 記載 の マ イ ク ロ ロ ボ' ッ ト 。

2 4 . 前記電源部 に熱発電素子が接続 さ れ、 外部 に 設け ら れた吸発熱体の吸熱及び発熱に応答 し て発電 し て 前記電源部を充電す る 請求項 2 0 記載の マ イ ク ロ ロ ボ ッ 卜 ₀

2 5 . 前記電源部に昇圧回路が接続 さ れ、 前記電源 部の電圧 に応 じ て 自 動的 に昇圧動作をす る 請求項 2 ◦ 記 載の マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。

2 6 . モ ー タ を内蔵 し 、 フ ィ ン を回転駆動す る 駆動 部 と 、

外側に開 き 、 管内壁 と 係合す る ア ー ム と 、

非接触で充電可能であ り 、 前記セ ン サ 、 前記駆動部及 び前記制御部に電源電圧を供給す る 電源部 と を有 し 、 前記電源部の電圧 所定の基準電圧値以下に な る と 、 前記モ ー タ の駆動を停止す る と 共 に前記ア ー ム を開 いて 液体中 に て停留 さ せ る 制御部 と を有 し 、

停留中 に液体の流れに よ り 前記 フ ィ ン が回転す る と 前 記モ ー タ の巻線に発生 し 、 そ の誘起電圧を整流 し て前記 雷源部を充電す る マ イ ク ロ ロ ボ ッ ト 。