JP2009012668A - コントローラおよびそれを用いた移動ロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】移動ロボットシステムは、ポインタコントローラ600と、ポインタコントローラ600によって操縦される浮上移動装置100とを備えている。オペレータ210がポインタコントローラ600を握持した状態で所定の方向を指し示せば、浮上移動装置100は所定の方向における所定の位置へ向かって移動する。
【選択図】図1
Description
上記の構成によれば、筐体が指し示す方向と複数の信号が互いに重なる領域とを対応させることによって、移動体を所望の方向に容易に移動させることができる。
図1〜図63を用いて、本発明の移動ロボットシステムの一実施の形態の浮上撮影システムを説明する。なお、本実施の形態では静止画を撮影する浮上撮影システムの説明がなされているが、本発明の移動ロボットシステムは、これに限定されるものではなく、移動する機能を有するロボットを有するものであれば、いなかるものであってもよい。たとえば、移動ロボットシステムは、動画を撮影する移動ロボットシステムであってもよい。この移動ロボットシステムは、後述されるズーム機能付きシャッターボタン620が、録画開始・停止ボタンに変更されるだけで容易に実現され得るものである。
<構成の概要>
まず、図1を用いて浮上撮影システムの全体構成を説明する。
ポインタコントローラ600から前方空間に向かって、その方角に応じたデータが赤外線光信号として送信されている。浮上移動装置100は、後述されるデータ受信センサ700を用いて上記データを受信することによって、ポインタコントローラ600を基準として、自身が基準に対していずれの位置に存在するのかを検出することができる。
なお、本実施の形態においては、浮上移動装置100は、まず、その正面がポインタコントローラ600を向くように姿勢を変更し、その後、ポインタコントローラ600が指し示す方向におけるいずれかの位置に移動する。この手順を採用した主な理由は、浮上移動装置100がこの順序で動作することが最も簡単な方法であると考えられるからである。なぜなら、浮上移動装置100は、その正面がポインタコントローラ600を向く姿勢になっていない状態においては、浮上移動装置100のポインタコントローラ600に対する姿勢に応じてその移動する方向が異なってしまうためである。このため、最初に、浮上移動装置100の正面がポインタコントローラ600を向くように姿勢を変更することが必要である。なお、浮上移動装置の正面は、予め基準として決定されている部分であり、本実施の形態においては、画像センサ180が、俯角0度の際に正対する面(前方を向く面)である。
次に、ポインタコントローラ600が、図2〜図5を用いて説明される。
ポインタコントローラ600は、図2および図3に示されるように、円筒形状を有している。ポインタコントローラ600の円柱形状の一方の底面には、光信号照射部610が設けられている。ポインタコントローラ600の円柱形状の周面には、ズーム兼用シャッターボタン620、位置変更ボタン630、姿勢変更ボタン640、および画角確認ボタン650が設けられている。
光信号照射部610は、4つの赤外線発光ダイオード611〜614を有している。4つの赤外線発光ダイオード611〜614のそれぞれは、図4に示されるように、その照射角が20度以下である円形の平面領域を通過する光を発する。4つの赤外線発光ダイオード611〜614の光軸は、それぞれ、ポインタコントローラ600の円筒形状の中心軸(指し示す方向)に対して上、下、左、右に8度だけ傾いている。したがって、4つの赤外線発光ダイオード611〜614から照射される4つの光の全てが重なる領域であることを示す位置データ「1111」が照射される平面領域は、約8度の立体角を有する照射光の一断面領域である。これは、腕を伸ばした場合における握り拳程度の大きさに相当する広がりを有する領域である。この程度の範囲内での位置のバラツキが、本実施の形態の浮上移動装置100の位置精度に対応している。ただし、前述の値は、操作性と要求される位置精度とを考慮して決定されるべきで値であり、本実施の形態に示される値に限定されない。
ズーム兼用シャッターボタン620は、図2に示されるように、ポインタコントローラ600の光信号照射部610が設けられている端部およびそれとは逆側の端部に向かって倒され得る。このとき、浮上移動装置100に対して、ポインタコントローラ600から離れる動作を行うことを指示する信号、および、ポイントコントローラ600に近づく動作を行うことを指示する信号のいずれかが、前述のシリアルデータ中の操縦データ内に含まれる。
次に、画像センサ180周辺の構成が、図6〜図9を用いて説明される。
画像センサ180には、図6〜図9に示されるように、CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon)イメージャ181が、仰角を制御する仰角アクチュエータ182に搭載されており、その合計質量は200mgである。画像センサ180によって取得された画像情報は、後述される通信装置170によってポインタコントローラ600に送信される。
仰角アクチュエータ182は、後の超音波モータの項において説明されている超音波振動子121と同一の構成を有する仰角制御用超音波振動子183を備えており、仰角制御用超音波振動子183が、半円形状を有する仰角ロータ184を駆動する。仰角ロータ184は、円形の貫通孔を有するベアリング185に回転軸186が回転可能に装着されており、回転軸186は、図1に示される筐体101の底部プレート102に、アーム187を媒介として固定されている。後述のように、仰角制御用超音波振動子183は、仰角ロータ184を、その円弧の円周方向に回動させることができるので、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージャ181の上下方向の画角に対応する領域の位置を変更することができる。
画角表示LED189は、CMOSイメージャ181と同一の基板上に設けられており、CMOSイメージャと同一の運動をする。また、画角表示LEDにおいては、拡散白色光を照射するLEDの一部に緑色フィルターが設けられ、他の部位に赤色フィルターが設けられている。緑色フィルターを透過する光の照射範囲は、CMOSイメージャ181の画角に対応する範囲と一致している。この構成により、CMOSイメージャ181の画角に対応する範囲内に位置する人には画角表示LED189は緑色に見え、CMOSイメージャ181の画角に対応する範囲外に位置する人には赤色に見える。なお、画角表示LED189は、消費電力節約のため、上記ポインタコントローラ600における画角確認ボタン650がONのときにのみ点灯する。
ポインタコントローラ600は、図2に示されるように、通信装置670およびストレージ680を有している。浮上移動装置100の画像センサ180が撮影した画像は、通信装置670を経由してストレージ680に保存される。
以上に説明された機能を実現するためのコントローラの構成の一例が図3に示されている。各操作ボタンの操作によって出力される信号は一括してDATA_Bと称される。コントローラ演算装置690は、図3に示されるように、赤外線発光ダイオード611〜614を備えている。赤外線発光ダイオード611〜614は、それぞれ、LEDドライバ691〜694に接続されている。位置データと前述のDATA_Bとが組み合わされたデータが、LEDドライバ691〜694に与えられる。LEDドライバ691〜694は、それぞれ、共通のクロック機能およびトリガ機能を有しており、トリガ機能により与えられた基準タイミングから、共通のクロック機能に従って、前述のデータを含む光信号を照射する。
なお、上記のポインタコントローラ600においては、本実施の形態における浮上撮影システムを実現するために必要な構成のみの説明がなされているが、操縦インターフェイスおよび付加機能などは、本発明の機能を損なわない限り付け加えられていてもよい。また、上記の操作用ボタン類の配置は任意のものである。また、本発明のシステムは、ポインタコントローラ600がディスプレイを備えており、電波通信等の高速な通信によって、画像センサ180のライブビュー画像を確認しながら撮影することができるシステムであってもよい。また、逆に、ストレージ680等は、本発明の移動ロボットシステムの必須の構成ではないので、ポインタコントローラ600の画像取得のために必要でないのであれば、設けられていなくてもよい。
次に、図6〜図10を用いて、データ受信センサ700が説明される。
赤外線受光素子711〜714は、受光感度分布が図10に示されるように配置されている。赤外線受光素子の受光感度のピークは、ポインタコントローラ600における赤外線発光ダイオード611〜614が出力する赤外線の波長に一致している。また、赤外線受光素子711〜714は、それぞれ、前述の変調周波数、すなわち38kHzの信号のみを除去して、情報を抽出する機能を有する。すなわち、赤外線受光素子711〜714へ入力される信号は、実質的にポインタコントローラ600から照射された信号のみであると考えられる。なお、赤外線受光素子711〜714の出力結果は行動演算装置700に入力されている。
赤外線受光素子711〜714が図10に示される感度分布を有するため、赤外線受光素子711〜714のそれぞれの出力の有無を判定することによって、浮上移動装置100は、ポインタコントローラ600に対する自身の方位を認識することができる。本実施の形態においては、赤外線受光素子711〜714によって受信されたデータは、ビット0〜ビット3のそれぞれの「1/0」の組み合わせからなる4ビットの方位データとして、後述される受信データと組み合わせられ、行動演算装置751によって実行される行動決定のために用いられる。
赤外線受光素子711〜714によって受信されたデータは、ポインタコントローラ600の項において説明されたような4ビットの位置データおよび5ビットの操縦データからなる。このうち、4ビットの位置データは、前述の方位データと組み合わせられ、行動演算装置751によって行われる行動決定のために用いられる。また、5ビットの操縦データによって、浮上移動装置100が操縦される。
本実施の形態で説明される赤外線受光素子711〜714の構成および配置等は、一例であり、上記方位決定機能およびデータ受信機能が損なわれるのでなければ、前述の実施の形態の構成および配置に限定されない。例えば、ポインタコントローラ600が指し示している方向のいずれかの位置に浮上移動装置100が留まっている場合にのみ、データ受信機能が必要であるならば、この場合を除き、赤外線受光素子711〜714が前述のシリアルデータを受信する必要はない。
(機能)
図11に示されるように、行動演算装置751は、上記ポインタコントローラ600から発信されシリアルデータを、データ受信センサ700を経由して受信する。それにより、行動演算装置751は、データ受信センサ700から、ポインタコントローラ600の方位データを得る。これらのデータによって、行動演算装置751は、後述する行動演算アルゴリズムを用いて、浮上移動装置100の行動を決定する。この決定された行動のためのデータが、運動指令として後述される制御回路150に入力される。
次に、浮上移動装置100の行動決定手法を説明する。なお、この行動決定のための演算は、行動演算装置751において、後述されるROM752に格納された表1および表2に示されるデータテーブルを参照することによって行われる。
まず、前述の受信データにおける操縦データを用いて、浮上移動装置100の行動の態様が決定される。これは、前述の受信データの全てのビットの1/0によって決定される。たとえば、ポインタコントローラ600における位置変更ボタン630が押されている場合、姿勢変更ボタン640が押されている場合、または、ズーム兼用シャッターボタン620によってポインタコントローラ600から離れるように指示が出されているか若しくはポインタコントローラ600に近づくように指示が出されている場合には、浮上移動装置100の羽ばたき方が変更される。また、姿勢変更ボタン640が押されており、X軸回りの姿勢変更指示が、上記受信データに含まれており、かつ、その受信データが上側の赤外線受光素子712もしくは下側の方赤外線受光素子714によって受け取られた場合には、浮上移動装置100における画像センサ180の仰角が変更される。なお、X軸まわりの姿勢の変更、すなわち、X軸回りの回転を指示する信号を受信した浮上移動装置は、浮上移動装置の筐体の姿勢を変更するのでなく、CMOSイメージャの仰角を変更することとしている。さらに、いずれのボタンも押されていない場合には、浮上移動装置100はホバリングする。また、シャッターボタン620が押されている場合には、画像センサ180により撮影が行われる。
浮上移動装置100は、位置変更ボタン630が押されている場合、すなわち上記受信データのビット7が1である場合、上記受信データにおける位置データの値を用いて、表1に示されるテーブルを参照して、自身の行動を決定する。このように、後述される関数Pattern_Flapping(x,y,z,θz)を用いることで、左右の羽部の羽ばたき方を決定することができる。
姿勢変更ボタン640が押されている場合、すなわち、上記受信データのビット8が1である場合には、上記方位データに基づいて、浮上移動装置100の姿勢および画像センサ180の仰角が変更される。
ズーム兼用シャッターボタン620によって、浮上移動装置100にポインタコントローラ600から離れるように指示が出されている場合、または、浮上移動装置100にポインタコントローラ600に近づくように指示が出されている場合、すなわち、受信データのビット4が1である場合、または、受信データのビット5が1である場合には、浮上移動装置100は、後退または前進する。これは、関数Pattern_Flapping(x,y,z,θz)のy方向の制御に対応する。
以上の行動を決定するためのデータとして、前述の表1および表2に示される行動決定テーブルが設けられている。ただし、θxは画像センサ180の仰角である。x軸回りの回転以外の行動は、関数Pattern_Flapping(x、y、z、θz)を用いて、左および右の羽部の羽ばたき方を変更することにより決定される。
浮上移動装置100がポインタコントローラ600に正対していない場合、すなわち、浮上移動装置100の正面がポインタコントローラ600を向いていない場合には、位置変更ボタン630またはズーム兼シャッターボタン620の押圧によって浮上移動装置100へ移動の指示が出されても、浮上移動装置100は所望される位置に向かって移動することができない。したがって、この場合には、浮上移動装置100は、ホバリングを行うか、もしくは、姿勢変更ボタン640が押されたと見なして、自己の正面をポインタコントローラ600に向けるための動作を開始することが有効である。これは、プログラム上の条件分岐処理によって容易に実現され得る。一方、浮上移動装置100が、自身とポインタコントローラ600との相対的な位置関係を既に認識している場合には、座標変換などによって、浮上移動装置100が移動するべき方向を、行動演算装置751が算出してもよい。
なお、本実施の形態においては、説明の簡便さおよび汎用性を鑑み、前述の受信データによって決定された行動のデータに基づいて、関数Pattern_Flapping(x、y、z、θz)を用いて、左および右の羽部の羽ばたき方を決定する手法が採用されているが、この関数を用いずに、前述の受信データと左および右の羽部の羽ばたき方とが対応付けられたデータテーブルを用いて、前述の受信データに基づいて、左および右の羽部の羽ばたき方を決定する手法が採用されてもよい。
続いて、ポインタコントローラ600により制御される、羽ばたき飛行により浮上する浮上移動装置100を説明する。説明の簡略のため、左右対称である構成要素には同一参照符号が付され、それらのうち左側のみの説明がなされる。
まず、図1および図12を用いて、本実施の形態の浮上移動装置の全体構成を説明する。この項目は、全体構成を説明するためのものであるため、各構成要素の詳細な構成および動作は後述される。
羽部110は、図13〜図17に示されたような形状を有し、長さが65mmであり、かつ、幅が16mmである。羽部110は、前縁部1102、羽面部1103、枠部1104、枝部1105、およびアクチュエータ接合部1106を有している。なお、羽面部1103とは、前縁部1102、枠部1104、枝部1105、およびアクチュエータ接合部1106以外の部分であって、細長板状部1107、1108、および1109とアラミドフィルム1114とからなる部分である。
前縁部1102は、図14に示されるように、羽部110の長手方向に沿って延びる溝構造、すなわちコルゲーションと呼ばれる凹凸形状を有している。そのため、前縁部1102においては、長手方向を含む面内の曲げ変形に対する剛性が、長手方向を回転中心軸とする曲げ変形に対する剛性に比較して、高くなっている。なお、この前縁部1102の凹凸形状は、プリプレグと呼ばれるCFRP層の原材料のシートを、この凹凸形状に対応する金型に密着させた状態で加熱することによって容易に成形され得る。また、前縁部1102には荷重が大きくかかる。そのため、前縁部1102は、細長板状部が設けられていない構造、すなわち隙間がない密実構造であるので、羽面部1103より剛性が高くなっている。さらに、前縁部1102は、根元に近づくにしたがって、累積的に荷重が増加するため、根元が先端に比べ太くなっている。根元部分での前縁部1102の幅および高さは約2mmであり、先端部分での前縁部1102の幅および高さは約1mmである。ただし、図の記述精度の制約から、図14〜図17においては、根元部分における前縁部1102の幅と先端部分における前縁部1102の幅とは同じ幅で描かれている。
羽面部1103は、図14〜図17に示されるように、CFRP層の細長板状部1107、1108および1109、およびアラミドフィルム1114によって構成されている。羽部110と同一の外形を有するアラミドフィルム1114が、CFRP層の細長板状部によって挟まれている。
<枠部>
羽面部1103を構成するアラミドフィルム1114は、図14に示されるように、アクチュエータ接合部1106、前縁部1102、および枠部1104の間に張られている。そのため、アラミドフィルム1114の端部の破損が防止されている。本実施の形態では、枠部1104の幅は約0.5mmである。なお、枠部1104は、図14に示されるよう
に、羽面部1103を取り囲む形状であるため、それが延びる方向は位置によって異なる。枠部1104の繊維軸の方向は、それの延びる方向に一致している。
羽部110が大きくなった場合には、羽部110の先端部の回転半径も大きくなる。この場合、流体に対する相対速度が大きくなるため、羽部110の先端部には大きな流体力が生じる。羽部110の先端部に生じる流体力が大きくなっても、羽部110の先端部の制御性を維持する必要がある。そのため、前縁部1102に接続され、前縁部1102から斜め方向に延びる枝部1105が設けられている。枝部1105の幅は約0.9mmである。枝部1105は、X軸方向の羽部110の先端側を向く方向を0°とした場合に、−30°の方向に延びるように形成されている。
アクチュエータ接合部1106は、実際には、羽部110を駆動するアクチュエータとの適合性に応じて、その形状が決定される。本実施の形態のアクチュエータ接合部1106は、図14に示される形状であるものとする。また、羽ばたき運動により生じる流体力に起因する変形を防止するため、アクチュエータ接合部1106の材料としては、細長板状部を有しない、すなわち隙間がない密実な構造のCFRP層が用いられる。さらに、アクチュエータ接合部1106の前方端には溝構造が設けられている。このアクチュエータ接合部1106の溝構造と前縁部1102の溝構造とは連続するように設けられている。
CFRPの比重が1.6g/cm3であるものとして、表1に前述の羽部110の各部位の質量が示されている。表1に示されるように、羽部110の質量は、約26.5mgである。また、アクチュエータ接合部1106の質量は約10.8mgである。
次に、図18〜図26を用いて、本発明のアクチュエータとしての上部超音波モータ120および下部超音波モータ130を説明する。
まず、上部超音波モータ120および下部超音波モータ130の構成を説明する。
次に、図18〜図26を用いて、上部超音波モータ120の駆動原理を説明する。
次に、図25を用いて、接触部1215から上部ロータ122へ予圧を与える機構を説明する。
図18に示す上部磁気エンコーダ126には、パターン周期の1/4の間隔を置いてA相およびB相のための2つの検出部が設けられている。この上部磁気エンコーダ126は、一般的なエンコーダと同様に、上部ロータ122の回転方向に応じてA相およびB相の位相のずれの状態が異なる。そのため、たとえば、A相のアップエッジがカウンタのトリガとして利用され、B相のレベルの1/0がアップカウント/ダウンカウントのうちのいずれを使用するかを決定するために用いられれば、上部ロータ122の回転角θ1を検出することが可能である。この回転角θ1の算出は、中央演算装置151において行なわれる。
なお、図18〜図26において示された超音波モータは、一般的なアクチュエータの一例であり、浮上移動装置のアクチュエータは、前述のような構造の超音波モータに限定されない。たとえば、アクチュエータとして、電磁モータまたは内燃機関が用いられてもよい。また、回転角検出のための装置は、羽ばたき飛行を阻害するものでなければ、いかなるものであってもよい。たとえば、前述の磁気エンコーダを用いる手法の替わりに、光学式エンコーダを用いる手法が採用されてもよい。
次に、図27〜図30を用いて羽駆動メカニズムについて説明する。
また、捻り角(回転角β)は、羽部110の羽軸(前縁部1102)の軸周りの回転角であるため、次の式(2)によって示されるβの余弦値から算出される。
ただし、L3に関しては、次の式(3)が成り立つ。
ここで、sqrt()は()内の値の正の平方根である。
したがって、βが1つの値に決定される。
cos(θ1−θ2)=[R1×R1+R2×R2−L3×L3]/2×R1×R2・・・(6)
ただし、L3に関しては、次の式(7)が成立する。
なお、L3の複号(±)が、正であるか、または、負であるかは、実際の羽部110の挙動を考慮することによって、容易に決定される。
(トルク補助機構)
次に、図33〜図37を用いて、トルク補助機構を説明する。
羽ばたき飛行においては羽部110の運動方向が反転するため、打ち上げと打ち下ろしとの間に行なわれる羽部110の切り返しにおいては、アクチュエータに要求されるトルクは高くなる。しかしながら、羽部110の切り返しの直前まではアクチュエータに要求されるトルクは小さい。そこで、アクチュエータに要求されるトルクが小さな期間に、何らかの方法を用いて、アクチュエータ(上部および下部超音波モータ120および130)の運動エネルギーを蓄積しておき、アクチュエータに高いトルクが要求される期間に、蓄積されたエネルギーを羽部110に与えることで、アクチュエータに要求されるトルクの時刻歴を平滑化することができる。
次に、図36および図37を用いて、最大トルクをT_MAXに低減させるためのバネ301のバネ定数および収縮量の設計思想を説明する。なお、回転角θ1およびトルクT1は負の値になり得るが、説明の簡便のため、本項目の説明では、回転角θ1およびトルクT1の符号は、すべて正の値であるものとする。
この際に与えられる補助トルクT_springは、次の式(9)で表わされる。
また、次の式(10)が成立する。
したがって、次の式(11)が得られる。
厳密には、すべての時刻において、式(11)が成立する必要があるが、本実施の形態においては、図36に示すように、トルクT1の最大値である場合において、式(11)が成立すれば、アクチュエータに要求されるトルクを大きく低下させることができる。
弾性変形してエネルギーを蓄える部材としては、金属などの弾性体またはゴムなどの超弾性体が適している。特に、ゴム紐は、比重が小さくかつ軽量化され易いものであるため、エネルギーを蓄える部材として望ましい。
本項目においては、打ち上げ動作後の切り返しの際のトルクの時刻歴を平滑化する手法が説明されているが、打ち下ろし動作後の切り返しの際のトルクの時刻歴を平滑化する手法も、前述の手法と同様である。また、上部超音波モータ120のトルク補助機構の説明のみがなされたが、下部超音波モータ130のトルク補助機構にも、上部超音波モータ120のトルク補助機構と同様の構成を適用することが可能である。
<動作の基本原理>
本実施の形態における浮上移動装置100は、羽部110の羽ばたき運動が生み出す浮上力の作用点より下側の部分の質量が大きいため、自動的に、図1に示される姿勢になる。すなわち、X軸周りの回転およびY軸周りの回転を制御する必要はない。一方、X軸、Y軸、およびZ軸のそれぞれに沿った並進加速度、ならびにZ軸周りの回転加速度(以下、「角加速度」とも言う)は、羽ばたき方によって変更される。尚、羽ばたき運動により生じる力は羽部の運動に伴って変化するが、ここでは、羽ばたき運動の1周期平均の力を羽ばたき運動により生じる力とする。
本実施の形態における浮上移動装置100においては、トルク補助機構が適正に機能するためには、上部超音波モータ120の回転角θ1すなわちストローク角αの振幅は固定されている必要がある。そこで、浮上移動装置100の動作を制御するために、下部超音波モータ130の回転角θ2が変更される。すなわち、浮上移動装置100は、捻り角βの変更によって、流体の流れを変化させ、それにより、姿勢を変化させる。
Dickinsonらによって明らかにされているように、図38に示すように、(1)羽ばたき運動の切り返し動作の中間のタイミングよりも先、すなわち切り返しの前半に羽部110を捻る(捻り先行切り返し)と、浮上力は増加し、一方、図39に示すように、(2)羽ばたき運動の切り返し動作の中間のタイミングよりも後、すなわち切り返しの後半に羽部110を捻る(捻り遅れ切り返し)と、浮上力は減少する、という現象が起きる。
さらに本発明者らは、図38に示す前述の(1)の動作によれば、切り返し動作前の羽進行方向に沿った抗力が増大し、図39に示す前述の(2)の動作によれば、その抗力が減少することを見出した。打ち上げ時に生じる前後方向の抗力と、打ち下ろし時に生じる前後方向の抗力とは、互いに逆向きである。そのため、打ち上げ動作と打ち下ろし動作とが前後方向に垂直な平面に対して鏡面対称であれば、それらの動作による抗力は相殺され、推進力はゼロとなる。このため、浮上移動装置は、上下方向のみにおける移動を行うことができる。
逆に、打ち上げ時の切り返しと打ち下ろし時の切り返しとにおいて、図38に示す前述の(1)の動作と図39に示す前述の(2)の動作とが異なれば、その2つ動作による前後方向の抗力同士の間に差異が生じ、前方または後方のいずれかに推進力が生じる。より具体的には、図40に示されるように、打ち下ろしの後半では、遅れ切り返しによって、前方への加速度が得られ、また、打ち上げの後半では、先行切り返しによって、前方への加速度が得られる。一方、同様に、図40に示されるように、打ち下ろしの後半では、先行切り返しによって、後方への加速度が得られ、また、打ち上げの後半では、遅れ切り返しによって、後方への加速度が得られる。
尚、前方への加速度が得られる動作および後方への加速度が得られる動作のいずれが実行されるときにおいても、上方への加速度の変化と下方向への加速度の変化とを相殺することは可能である。このため、水平方向における加速度のみを得ることが可能である。
以上の説明のように、左および右の羽部110のそれぞれのストローク角α、すなわちθ1の振幅が固定されていても、θ2の時刻歴のみを変更し、打ち上げにおける羽部110の切り返しのタイミングと打ち下ろしにおける切り返しのタイミングとを異ならせることにより、羽部110に上下方向および前後方向における加速度を生じさせることができる。また、左の羽部110に生じる加速度と右の羽部110に生じる加速度とを異ならせることによって、浮上移動装置100の姿勢を左または右に傾けること、ならびに、浮上移動装置100が左方向または右方向へ旋回することが可能になる。
以下、図38に示す前述の(1)に記載の羽ばたき方を捻り先行切り返し(以下、単に、「先行切り返し」という。)と言い、図39に示す前述の(2)に記載の羽ばたき方を捻り遅れ切り返し(以下、単に、「遅れ切り返し」という。)と言い、図34に示すホバリング時の羽ばたき方を中央切り返しと言うものとする。
図34には、ホバリング時の羽ばたき方が示されている。図34においては、回転角θ1およびθ2の時刻歴が、羽部110の断面の時刻歴とともに示されている。このときの浮上力は自重と釣り合っており、前後方向への推進力はゼロである。
図38には、Z軸に沿った上方への移動、すなわち上昇のための羽ばたき方が示されている。図39には、Z軸に沿った下方への移動、すなわち下降のための羽ばたき方が示されている。図38および図39においては、回転角θ1およびθ2の時刻歴が、羽部110の断面の時刻歴とともに示されている。なお、左右の羽部110は、YZ平面を対称面とする鏡面対称の動作を行なう。
図41および図44には、前方へ移動するための羽ばたき方が示され、図41および図45には、後方へ移動するための羽ばたき方が示されている。なお、左右の羽部110は、YZ平面を対称面として、鏡面対称の動作を行なう。
左方への移動を行なうためには、右の羽部110が上昇のための動作をし、左の羽部110が下降のための動作をすればよい。これにより、浮上移動装置1は、左の羽部110が右の羽部110よりも下側に位置するように姿勢を変更し、それにより、浮上力のベクトルの先端が鉛直上方向きの状態から右側に傾く。これにより、浮上移動装置100を左方へ移動させる力が生じる。
Z軸周りに正方向の回転、すなわち左への旋回を行なうためには、左の羽部110が後退のための羽ばたき方で動作し、右の羽部110が前進のための羽ばたき方で動作すればよい。
本実施の形態においては、姿勢は自律的に安定するため、Z軸周り以外の回転を制御することは必要ではないが、敢えて姿勢を傾けたい場合などに、Y軸周りの回転角、すなわちロール角の変更を実現することができれば、便利である場合がある。
以上により、切り返しのタイミングが異なる3種類の羽ばたき方、すなわち、先行切り返し、遅れ切り返し、および中央切り返しを使い分けることで、浮上移動装置100は空間を自在に移動することができる。また、左右の羽の振幅を変更することにより、ロール角の変更が可能である。
上記のように、θ1=0°の位相において羽ばたき方の変更を行なうのであれば、羽ばたき方の状態を示す表現方法として、打ち下ろし、打ち上げ、およびそれぞれの終端での切り返し、という区分を行なうことは適切ではない。打ち下ろし後半および打ち下ろし後の切り返しおよび打ち上げの前半を前方羽ばたき運動とし、打ち上げ後半および打ち上げ後の切り返しおよび打ち下ろしの前半を後方羽ばたき運動として、羽ばたき方を二つに区分することが合理的である。
左羽前方羽ばたき:先行切り返し
左羽後方羽ばたき:中央切り返し
右羽前方羽ばたき:中央切り返し
右羽後方羽ばたき:遅れ切り返し
という組み合わせが選択された場合には、表7から、(−2,−2,0,0)の値が得られる。これにより、図1に示される座標系において、浮上移動装置は、右前方へ移動する。
(補足事項)
なお、本項目においては、最も簡便に位置制御を実現する手法の一例が記載されているが、本発明の羽ばたき方は本項目の羽ばたき方に限定されるものではない。たとえば、本実施の形態においては、回転角θ1およびθ2の角速度は、切り返しの期間を除いて略一定であるものとされている。つまり、羽部110の往復運動は、図54に示すように、角速度が一定である打ち上げおよび打ち下ろしの運動と、これに連続する、角速度が変化する切り返しの運動、すなわち往復運動の運動方向を反転させるための運動とからなるものである。切り返しの運動の角速度は、打ち上げの運動の角速度および打ち下ろしの運動の角速度のそれぞれに連続するように変化する。この切り返しの運動としては、例えば1変数の三角関数等が挙げられる。しかしながら、回転角θ1およびθ2の角速度を変化させることによって、周囲流体から受ける反作用を変化させて、浮上移動装置100を移動させる手法が用いられてもよい。
位置検出センサ160は、筐体101に固定されている。そのため、位置検出センサ160によって計測された位置および姿勢は、浮上移動装置100の位置および姿勢そのものとなる。位置検出センサ160は、図46に示すように、計測された位置および姿勢のデータを後述する中央演算装置151に与える。このような機能を実現するためのセンサは、技術の進展により変化するものであり、本発明の本質に関わるものではないため、いかなるものであってもよい。また、前述の姿勢を検出するためのセンサの一例としては、磁気と加速度との組み合せで、0.5°程度の姿勢の変化を検出することができるものが市販されている。たとえば、GPS(Global Positioning System)によって1m程度の誤差で位置検出を行うことができる。また、近年、UWB(Ultra Wide Band)のような、通信に用いる電波を利用して距離計測を行う技術も開発されている。
制御回路150は、図46および図47に示すように、中央演算装置151(Central Processing Unit)、中央演算装置151の指令により上および下部超音波モータ120および130を駆動するドライバ152、ならびに、ドライバ152に高電圧を供給する昇圧回路153等を有している。
オペレータ210が操作するコントローラ600により浮上移動装置100に与えられた情報により、行動演算装置751は浮上移動装置100の行動を決定する。この決定された行動は、今後、運動指令と称する。運動指令は、一時記憶装置(以後、「RAM(Random Access Memory)」と言う。)155に格納される。中央演算装置151は、RAM155に記憶された運動指令に基づいて、左右の羽の羽ばたき方および画像センサ180の仰角を選択し、更にその羽ばたき方を実現するための、各超音波モータの駆動データを固定記憶装置(以後、「ROM(Read Only Memory)」と言う。)154から得る。その後、中央演算装置151は、その駆動データをドライバ152に与える。それにより、浮上移動装置100は、前述の運動指令に従った行動を行う。
(機能の概要)
中央演算装置151は、前述の運動指令、ROM154およびRAM155の情報を用いて、ドライバ152にPWM(Pulse Width Modulation)信号および回転方向制御信号を出力する。これにより、オペレータ210がポインタコントローラ600を用いて浮上移動装置100へ与えた運動指令に応じて超音波モータ120おび130が動作する。その結果、運転指令に対応する羽ばたき方が実現される。なお、羽ばたきの往復運動の周期は、反復タイマ156を用いて決定される。
中央演算装置151は、図46および図47に示すように、反復タイマ156を内蔵している。反復タイマ156は、羽ばたき運動の位相ψとして、−0.5〜0.5の値を50Hzの繰り返し周期で、中央演算装置151に出力する。ただし、羽ばたき運動の位相ψが、−0.5からカウントアップされ、0.5になると、再度、位相ψの値が−0.5からカウントアップされるものとする。この反復タイマ156の1周期に対応して、羽部110が往復運動の中央位置よりも前方に位置する前方羽ばたき運動、および、羽部110が往復運動の中央位置よりも後方に位置する後方羽ばたき運動のそれぞれが行なわれる。すなわち、反復タイマ156の1周期が羽ばたき運動の周期の2倍に対応する。本実施の形態においては、位相ψが正であれば、浮上移動装置100は後方羽ばたき運動を行ない、位相ψが負であれば浮上移動装置100は前方羽ばたき運動を行なうものとする。近年、機器制御に用いられているマイクロコントローラの多くには、本項で説明されている反復タイマとほぼ同様の、オートリロードタイマと呼ばれる機能が含まれており、これを用いることで、最も簡便に本項の反復タイマの機能を実現することができる。
ROM154は、羽ばたき方のデータを格納している。羽ばたき方のデータは、ドライバ152へ送信されるPWM制御信号のデューティ比の時刻歴のデータである。なお、超音波モータ120および130には、周波数が250KHzでありデューティ比が50%に固定された駆動電圧が印加される。一方、図48に示すように、ドライバ152へ送信されるPWM制御信号のデューティ比とは、デューティ比が50%に固定された250KHzの駆動電圧のON期間とOFF期間との和に対するON期間の比率である。
中央演算装置151は、位相ψの符号に基づいて、現在の羽ばたき方が前方羽ばたき運動であるか、または、後方羽ばたき運動であるかを判断する。その後、中央演算装置151は、ROM154に格納されている表4または表6に示すデータに基づいて、羽ばたき方の状態を判断するとともに、RAM155に格納されている運動指令に応じて、前述のMODEの値を判断する。
ドライバ152は、中央演算装置151から与えられたPWM制御信号のON/OFFおよび回転方向制御信号に応じて、超音波モータ120を回転/停止、および、正転/反転させる。
:Label
if(PWM=ON) then
if(回転方向=正方向) then
φA=1
φB=1
φA=0
φB=0
end if
if(回転方向=逆方向) then
φB=1
φA=1
φB=0
φA=0
end if
end if
goto Label
但し、これらは簡易に前者回路の動作を表現するための一例であり、実際のプログラムにおいては、φAおよびφBのそれぞれが250kHzの矩形波となるようなタイミング調整が行われるため、ダミーの実行文の挿入等が必要になる。
昇圧回路153は、電源190の電圧(3V)を、超音波モータの駆動のために必要な±15Vの電圧に変更して、±15Vの電圧をドライバ152に印加する。昇圧回路153としては、一般的なDC(Direct Current)−DCコンバータが用いられ、その一例として、3mm×3mm×0.85mmという小型パッケージが市販されている。昇圧回路153の質量は約25mgである。
前述の制御の体系のブロック図が図46に示されている。なお、4つの超音波モータの駆動方法は同一であるため、図46には左の羽部110を駆動する上部超音波モータ120の制御体系のみが示され、他の制御体系は省略されている。また、図47は、後述する図52のフローチャートにおけるデータ処理の流れを説明するための機能ブロック図である。
次に、図52を用いて、浮上移動装置の制御のためのフローチャートの一例を説明する。なお、このフローチャートは、一例であり、浮上移動装置100のアプリケーションによって変更され得るものである。
ポインタコントローラ600によりオペレータ210の指示が浮上移動装置100に与えられ、浮上移動装置100は受信されたシリアルデータの位置信号および方位信号を用いて、表1および表2のデータを参照して、浮上移動装置100の行動を算出する。算出された行動は、運動指令として中央演算装置151に与えられる。
中央演算装置151は、反復タイマ156から送信されてきた位相ψの値のデータに基づいて、浮上移動装置100の現時刻での羽ばたき方の状態を認識する。具体的には、中央演算装置151は、位相ψの値が正であれば、浮上移動装置100が後方羽ばたき運動を行なっていると判断し、位相ψが負であれば、浮上移動装置100が前方羽ばたき運動を行なっていると判断する。
中央演算装置151は、左および右それぞれの羽部について、上記運動指令(前進、後退等)に応じて表4または表6の行成分を選択し、かつ、上記羽ばたき方の状態(前方羽ばたき、もしくは、後方羽ばたき)に応じて表4または表6の列成分を選択する。それにより、中央演算装置151は、中央切り返し、先行切り返し、および遅れ切り返しの中からいずれか1の羽ばたきモード、すなわちMODEの値を選択する。選択された羽ばたきモードのデータは、RAM155に格納される。
中央演算装置151は、前述の羽ばたきモードのデータに基づいて、ROM154に格納されたDuty1(ψ、MODE)およびDuty2(ψ、MODE)のデータの中からドライバ152へ送信されるPWM制御信号のデューティ比を選択する。
中央演算装置151は、上記PWM制御信号のデューティ比の正または負に応じて、回転方向制御信号をドライバ152に出力するとともに、そのデューティ比のPWM信号をドライバ152に出力する。すなわち、ABS(A)をAの絶対値とし、SIGN(A)をAの符号とすると、回転方向制御信号はSIGN(Duty)であり、デューティ比はABS(Duty)である。なお、ここで、Dutyは、上部および下部超音波モータ120および130に対応しているDuty1(ψ、MODE)およびDuty2(ψ、MODE)を意味する。
ドライバ152は、上記回転方向制御信号に応じて、振幅が30Vであり、かつ、周波数が250kHzである矩形波の電圧を表面電極1216および裏面電極1217に印加する。これらの2つの矩形波は、±90°位相が異なっている。具体的には、ドライバ152は、超音波振動子121の表面電極1216に矩形波の電位φBを与え、また、超音波振動子121の裏面電極1217に矩形波の電位φAを与える。この矩形波の電位φAの位相と矩形波の電位φBの位相とが±90°ずれている。
ψ=0またはψ=−0.5の場合には、羽ばたき方の状態が変更されたことを意味するため、再びステップS1の処理が実行され、運動指令の変更も含め、羽ばたきモードが更新される。ψ=0またはψ=−0.5以外の場合には、羽ばたきモードは更新されず、ステップS4の処理が実行され、新たな位相ψが設定され、ステップS1に戻る。
なお、上記指令の形態はあくまで説明のための一例であり、これに限定されない。たとえば、速度指令が電圧値としてアナログ信号で与えられることにより、量子化誤差のない滑らかな速度指令が得られる手法が用いられてもよい。また、超音波モータの駆動に必要な電圧は、技術の進歩によって変化し得るものである。たとえば、現行の主なTTL(Transistor Transistor Logic)−IC(Integration Circuit)やCPU(Central Processing Unit)の駆動電圧である3V以下で駆動し得る超音波モータが実現されれば、昇圧回路153は不要となる。
<<単独性>>
本実施の形態における羽ばたき浮上移動装置100の制御は、表4および表6に示されるように、全て、羽ばたき運動の両端における羽部の捻り動作のタイミングの選択によって行われる。これは、胴体の姿勢に拘束されないため、単独性が確保される。
前述の羽部110の捻り、すなわち切り返しの動作は、羽ばたき運動における羽部110の往復運動の始点または終点を含む特定期間においてのみ異なり、いずれの羽ばたき方においても、羽ばたき運動の往復運動の中心位置を含む所定期間においては、羽部110の運動は同一である。つまり、複数種類の羽ばたき運動は、往復運動の中心位置を含むタイミングにおいて、共通の動作をする。このため、羽ばたき運動中に羽ばたき方の変更がなされても、その羽ばたき方の変更が共通の動作をするタイミングにおいてなされるのであれば、1の羽ばたき方から他の羽ばたき方への変化における羽部110の挙動は、連続的なものである。つまり、羽ばたき方の変更はスムーズに行われる。
また、2つの特定期間は、互いに1/2周期ずれていてもよい。これによれば、1の特定期間と他の特定期間とが時間的に最も大きくずれて繰り返される。そのため、一方の特定期間における羽ばたき運動に起因して生じる気流が、他の特定期間における羽ばたき運動に起因して生じる気流に及ぼす影響が最も小さくなる。そのため、羽ばたき運動の変更における「独立性」が確保される。
また、2つの特定期間の一方の期間における羽ばたき運動により生じる流体力のうちの一の方向成分と、2つの特定期間の他方の期間における羽ばたき運動により生じる流体力のうちの一の方向成分とが、相殺される。これによれば、羽ばたき運動の変更に起因する浮上移動装置の姿勢の変化の態様が単純になる。そのため、浮上移動装置を所望の姿勢にするための制御が容易になる。したがって、羽ばたき運動の変更における「単純性」が確保される。
通信装置170は、画像センサ180よって得られた画像情報を、ポインタコントローラ600に送信する。この手段は一般的に用いられている無線通信で、浮上移動するに十分軽量に実装できるものであれば特に限定が必要なものではない。
本発明の駆動エネルギー源としての電源190は、必要とされる電力を供給できる放電特性を有し、かつ、浮上を妨げない質量を有するものであれば、いかなるものであってもよい。
筐体101は、底部プレート102、上部プレート103、底部プレート102と上部プレート103とを連結するフレーム部104、および、底部プレート102に設けられた脚105からなる。
<質量>
本発明者らの計算によれば、羽部1枚が生み出す浮上力は1.2gfである。よって、羽部2枚が生み出す浮上力は2.4gfである。また、各構成要素の質量が表7に示されている。表7に示されるように、浮上移動装置100の総質量は2.17gfであり、この値は、前述の浮上力2.4gfよりも小さいため、浮上移動装置100は、浮上することができる。
本発明者らの計算によれば、浮上移動装置100の羽部が1.2gfの浮上力を生ずるに要求される機械的パワーは上および下部超音波モータ120および130共に最大40mWである。各超音波モータのエネルギー変換効率は33%である。したがって、浮上のために要求される最大電力は超音波モータ1つにつき約120mWであり、それらの電力の合計は480mWである。ドライバ152および昇圧回路153の総合効率は約85%であるため、4つの超音波モータの駆動のために必要な電力は最大565mWである。
次に、図55〜図61を用いて、本発明の実施の形態2の移動ロボットシステムを説明する。なお、説明の簡便のため、実施の形態1と同一の構成要素には同一番号が付され、その説明は繰り返されない。
先ず、図55〜図57を用いて、システムの全体の構成およびシステムの動作原理が説明される。
図60に示されるように、ポインタコントローラ2600は、実施の形態1におけるポインタコントローラ600の構成に加え、方位信号受信センサ615を備えている。その他の構成は、実施の形態1におけるポインタコントローラ600の構成と同一である。
以上の機能を実現する一例となる構成が図61に示されている。方位信号受信センサ615から、受信センサドライバ695を経由して、コントローラ演算装置690へ入力される方位信号は、DATA_Rと称される。また、各操作ボタンの信号は、一括してDATA_Bと称される。コントローラ演算装置690は、図61に示されるように、赤外線発光ダイオード611〜614にそれぞれ接続されたLEDドライバ691〜694に対して、前述の位置データ、DATA_R、およびDATA_Bを与える。LEDドライバ691〜694は共通のクロック信号およびトリガ信号を与えられており、トリガ信号を契機として、クロック信号に同期して、前述のデータを含む光信号を送信する。
浮上移動装置2100は、実施の形態1における赤外線受光素子711〜714の代わりに、データ受信センサ2700内に、方位指示用赤外線発光ダイオード2711〜2714に加えて、赤外線信号受光素子2715を備えている。
上記浮上移動装置2100より発せられる方位信号は、混信を防ぐため、上記ポインタコントローラ2600より発せられる上記シリアルデータの信号と異なる周波数を用いて変調されることが望ましい。これは、例えば、方位信号の変調周波数を、シリアルデータの変調周波数である38kHzとは異ならせる等の手法によって、既に実用化されている技術を用いて容易に実現され得る。
次に、図62および図63を用いて、本発明の実施の形態3のシステムが説明される。なお、説明の簡便のため、実施の形態1と同一の構成要素には同一の参照符号が付され、その説明は繰り返さない。
位置変更ボタン630がONされると、浮上移動装置3100の位置および姿勢、ならびに、浮上移動装置3100における画像センサ180の仰角が制御される。本実施の形態においては、姿勢変更ボタン640は使用されない。
<構成>
浮上移動装置3100は、筐体3110にメインロータアクチュエータ3120を備えている。メインロータ3130は、メインロータアクチュエータ3120によって回転される。なお、メインロータアクチュエータ3120は、メインロータ3130のピッチおよびその回転面の前側、後側、左側、および右側のそれぞれへの傾きを制御することができる。また、浮上移動装置3100の後尾には、テイルロータアクチュエータ3140およびテイルロータアクチュエータ3140よって回転駆動されるテイルロータ3150が設けられている。
<制御要素>
<X軸方向への並進制御>
メインアクチュエータ3120には、図示されないロータ傾斜機構が設けられており、メインロータ3130の回転面を、前側、後側、左側、および右側のいずれかに傾斜させることができる。ここでは、浮上移動装置3100は、ロータ左右方向傾斜角信号の入力値が正であれば、図62に示されるY軸周りに正方向の回転をするように、一方、ロータ左右方向傾斜角信号の入力値が負であれば、図62に示されるY軸周りに負方向の回転をするように、メインロータ3130の回転面を左または右に傾斜させるものとする。
同様に、浮上移動装置3100は、メインアクチュエータ3120におけるロータ傾斜機構によって、ロータ前後方向傾斜角信号の入力値が正であれば、図62に示されるX軸まわりに正方向に回転し、ロータ前後方向傾斜角信号の入力値が負であるなら、図62に示されるX軸まわりに正方向に回転し、メインロータ3130の回転面を前側または後側に傾斜させるものとする。これにより、メインロータ3130の発生する流体力に前後方向の水平方向成分が生じ、Y軸方向、すなわち前後に移動することができる。
メインアクチュエータ3120には、図示されないロータピッチ制御機構が設けられており、メインロータ3130のピッチを変更することができる。ここでは、ロータピッチ信号の入力値が正であれば、メインロータ3130のピッチを増加させることによって揚力を増大させ、一方、ロータピッチ信号の入力値が負であれば、メインロータ3130のピッチを減少させることによって揚力を低下させるものとする。これにより、メインロータ3130が発生させる揚力が増減する。その結果、浮上移動装置3100は、Z軸方向、すなわち、上下方向に移動することができる。
テイルロータアクチュエータ3140は、ホバリング時には、テイルロータ3150を、メインロータ3130の回転によって生じるモーメントを打ち消すだけの流速を生み出す回転数f0で回転させている。この回転数を基準として、テイルロータ3150の回転数を増減させることにより、浮上移動装置3100にZ軸まわりの回転を行わせることができる。ここでは、テイルロータ回転数の入力値が正であれば、テイルロータアクチュエータ3140の回転数をf0より増加させることによって浮上移動装置3100をZ軸まわりに正方向に旋回させ、テイルロータ回転数の入力値が負であれば、テイルロータアクチュエータ3140の回転数をf0より減少させることによって浮上移動装置3100をZ軸まわりに負方向に旋回させるものとする。これにより、浮上移動装置3100は、Z軸方向の回転、すなわち、左または右への回転を行うことが出来る。
一般に、本体に対するメインロータの回転面の姿勢を大きく変化させることができない回転翼機においては、その姿勢変更のためには位置変更を同時に行わざるを得ない。そのため、回転翼機の姿勢を単独で変更することは容易ではない。このため、本実施の形態においては、説明の簡便のため、X軸およびY軸まわり回転は制御されないものとする。
次に、図63および表8を用いて本実施の形態における制御回路3150が説明される。
なお、本発明の実施の形態における浮上移動装置3100は、本発明のコントローラが回転翼機に適用された場合の一例であり、コントローラ以外の構成、例えば、テイルロータアクチュエータ3140の構成、および、テイルロータアクチュエータを用いるか否か等は、本発明の本質とは関連性を有していないため、いかなるものであってもよい。
Claims (21)
- オペレータが握持することができ、かつ、指し示す方向が認識され得る形状または模様を有する筐体と、
前記筐体に設けられ、移動機能を有するロボットに該ロボットの移動方向を指令する情報を出力する情報出力部とを備え、
前記情報出力部は、それぞれが信号を照射する複数の信号照射部を有し、
前記複数の信号照射部から照射される複数の信号は、互いに重畳される性質を有しており、かつ、仮想の平面上において互いに重なる領域を有している、コントローラ。 - 前記筐体の指し示す方向が、前記互いに重なる領域を通過する、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記複数の信号照射部が2つ、3つ、または4つの信号照射部からなる、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記複数の信号照射部が2つの信号照射部からなり、
前記2つの信号照射部は、それぞれが実質的に同一の半径を有する2つの円形状の領域を通過するように2つの信号を照射し、
前記筐体が指し示す方向を特定可能な仮想の直線が、実質的に、前記2つの円形状の領域の中心同士を結ぶ線分の中点の位置を通過する、請求項1に記載のコントローラ。 - 前記複数の信号照射部が4つの信号照射部からなり、
前記4つの信号照射部は、それぞれが実質的に同一の半径を有する4つの円形状の領域を通過するように4つの信号を照射し、
前記4つの円形状の領域は、それらの4つの中心点が実質的に正方形の4つの頂点に位置付けられており、
前記筐体が指し示す方向を特定可能な仮想の直線が、実質的に、正方形の対角線の交点の位置を通過する、請求項1に記載のコントローラ。 - 前記複数の信号の互いに重畳される性質が、物理量の強度である、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記物理量の強度は、光の強度である、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記4つの信号のそれぞれが互いに異なる値を特定可能な4ビットのデジタル信号である、請求項5に記載のコントローラ。
- 前記指し示す方向が認識され得る形状が、前記筐体の表面上に設けられた突起部によって形成された、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記筐体が、前記指し示す方向に平行に延びるレーザ光を発射するレーザポインタを有する、請求項1に記載のコントローラ。
- 請求項1〜10に記載のコントローラと、
前記コントローラから前記移動方向を指令する情報を受けて、該情報に基づいて移動するロボットとを備え、
前記ロボットは、
前記コントローラから照射されている前記複数の信号の重畳状態を検出し得るセンサと、
前記センサによって検出された前記複数の信号の重畳状態に関連付けられた所定の移動方向を特定可能なデータを記憶したメモリと、
前記メモリに記憶された前記データに基づいて前記ロボットを所定の移動方向に移動させる制御手段とを含む、移動ロボットシステム。 - 前記制御手段は、前記ロボットが前記複数の信号の重畳されている数がより多い領域に向かって移動するように制御を実行する、移動ロボットシステム。
- 前記ロボットは、
前記コントローラから照射された信号の照射方向を検出するセンサを含み、
前記制御手段は、前記ロボットの所定の部位が前記照射方向上に位置するように前記ロボットの姿勢を制御する、請求項10に記載の移動ロボットシステム。 - 前記ロボットは、請求項1に記載のコントローラの複数の信号照射部から照射された複数の信号と同一機能を果たす複数の方位信号を照射する方位信号照射部を含み、さらに、
前記コントローラが、前記複数の方位信号を受信する受信部を含み、前記信号照射部から複数の信号とともに前記複数の方位信号を前記ロボットに照射し、
前記制御手段が、前記複数の信号に予め関連づけて移動方向を制御し、かつ、前記方位信号に関連づけて、前記ロボットの回転方向を制御する、移動ロボットシステム。 - 前記コントローラが、前記複数の信号に加えて、前記コントローラと前記ロボットとを結ぶ線に沿った方向において前記ロボットを移動させ得る信号を照射する、請求項11〜14に記載の移動ロボットシステム。
- 前記コントローラは、前記複数の信号に加えて、該コントローラから出力される前記複数の信号を無効化する信号を出力することができる、請求項11〜13に記載の移動ロボットシステム。
- ロボットが浮上して移動することができる浮上移動ロボットである、請求項11〜16に記載の移動ロボットシステム。
- 前記浮上移動ロボットは、その重心に対して浮上力の作用点が鉛直上方に位置付けられている、請求項17に記載の移動ロボットシステム。
- 前記浮上移動ロボットが羽ばたき運動する羽部を有する羽ばたきロボットである、請求項17に記載の移動ロボットシステム。
- 前記記浮上移動ロボットが回転翼を有するヘリコプターである、請求項17に記載の移動ロボットシステム。
- 前記浮上移動ロボットが仰角を変化させることが可能であるカメラを有しており、
前記コントローラは前記カメラの操作スイッチを有している、請求項17に記載の移動ロボットシステム。
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