JP3087484B2

JP3087484B2 - マイクロロボット

Info

Publication number: JP3087484B2
Application number: JP04346792A
Authority: JP
Inventors: 修宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH06190759A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型でワイヤレス制御可
能なマイクロロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のロボ
ットの制御方式では電波を利用しているため、送信側及
び受信側共に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。

【０００４】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、小型でワイヤレス制御可能なマイクロロ
ボットを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】（１）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
重複し、検出量に応じた出力を発生する少なくとも２個
のセンサと、互いに独立して駆動するように装着された
少なくとも一対の駆動部と、ＣＰＵを含み、センサの出
力が所定の基準値を超えた時、その基準値を超えたセン
サに対して対角側に位置する前記駆動部の駆動を制御す
る制御部と、充電可能な電池を含み、センサ、駆動部及
び制御部に電源電圧を供給する電源装置とを有するマイ
クロロボットにおいて、コード信号を発する発信素子を
更に有し、制御部は、センサの出力にコード信号の反射
信号が含まれていると障害物が有るものと判定して駆動
部に回避の動作を行わせるものである。

【０００６】このように構成したことにより、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。そして、センサの出力に基づいて障害物の有
無を判定し（前記のコード信号の反射信号の有無に基づ
いて）、障害物があれば回避動作を行わせる。

【０００７】（２）本発明の他の態様によるマイクロロ
ボットは、側部にそれぞれ設けられ、検出領域が一部重
複し、検出量に応じた出力を発生する一対のセンサと、
前輪及び後輪からなる一対の車輪を備え、互いに独立し
て駆動するように装着された駆動部と、マイクロロボッ
ト本体の姿勢制御を行うためにマイクロロボット本体の
移動方向を制御するための舵とり部と、ＣＰＵを含み、
一対のセンサの出力に応じて駆動部の駆動を制御する制
御部と、充電可能な電池を含み、センサ、駆動部及び制
御部に電源電圧を供給する電源装置とを備え、前輪は舵
とり部によって移動方向が可変制御され、制御部は、一
対のセンサのうち、一方のセンサの出力が他方のセンサ
の出力よりも大である場合には、他方のセンサが配置さ
れた側にマイクロロボット本体が移動するように、舵と
り部を制御することにより前輪の移動方向を制御する。

【０００８】（３）また、本発明の他の態様によるマイ
クロロボットは、上記（１）又は（２）のマイクロロボ
ットにおいて、制御部は主としてＣＰＵ−ＩＣから構成
され、センサとＣＰＵ−ＩＣとを可撓性を有する回路基
板に一体化して実装し曲げて配置してなる。このように
構成したことにより、センサの相対的な位置が予め決め
られ、センサの検出精度が高められる。

【０００９】（４）また、本発明の他の態様によるマイ
クロロボットは、上記（１）、（２）又は（３）のマイ
クロロボットにおいて、一対の駆動部に駆動される駆動
車と、筆記具からなる接触部とにより３点で支持される
ものである。このように構成したことにより、ロボット
本体を移動させることによって筆記具で文字等を安定し
て描かせることができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例のマイクロロボット
の側面図であり、図２はその上面図である。ロボット本
体１０の正面部には図示のように一対のセンサ１２，１
４が設けられている。このセンサ１２，１４には例えば
フォトダイオード、フォトトランジスタ等からなる光セ
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が、この実施例においてはフォトト
ランジスタを用いるものとする。そして、センサ１２は
検出領域としての視野Ａ１を有し、センサ１４も検出領
域としての視野Ａ２を有しており、両視野Ａ１，Ａ２は
その中央部で重複しており、両センサ１２，１４は重複
した視野Ａ３を有する。従って、光源からの光が正面即
ち視野Ａ３にあるときには、両センサ１２，１４がその
光を検出することになる。なお、センサ１２はロボット
本体１０の左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Ｌセンサと記述し、また、セン
サ１４はロボット本体１０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。ロボット本体１０の正
面部には更に発信素子１３が取り付けられており、後述
するように障害物の検出及び作業指令の入力に使用され
る。

【００１１】図３は図１の底面図である。電源部１６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、ニッケルカドニウム電池等からなり、充電と
バランサのために設けられた触覚部１８及び尾２０を介
して充電可能に構成されている。この電源部１６に近接
して回路部２２が設けられている。この回路部２２は回
路基板２３に実装したＣＰＵ−ＩＣ２４、プルダウン用
のチップ抵抗２６等を含んでおり、その詳細は後述す
る。駆動部２８，３０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２２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３２，３
４と嵌合した車輪３６，３８を回転駆動する。車輪３
６，３８は外周にゴムが取り付けられている。なお、車
輪３６，３８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。

【００１２】スペーサ３９は、框体３９ａに対して電源
部１６、回路部２２及び駆動部２８，３０を支持してい
る。電源部１６及び回路部２２は一対の駆動部２８，３
０の間であって、両者が重なるように配置されている。
従って、電源部１６及び回路部２２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１６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
電流が効率良く取り出せ、回路部２２においては複雑な
機能を有する大型のＩＣチップの実装に有利である。更
に、駆動部２８，３０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。

【００１３】図４はＣＰＵ−ＩＣ２４の詳細を示したブ
ロック図である。ＡＬＵ、各種のレジスタ等で構成され
たＣＰＵコア４０には、プログラムが格納されているＲ
ＯＭ４２、そのＲＯＭ４２のアドレスデコーダ４４、各
種データが格納されるＲＡＭ４６、及びそのＲＡＭ４６
のアドレスデコーダ４８が接続されている。水晶振動子
５０は発振器５２に接続され、発振器５２の発振信号は
ＣＰＵコア４０にクロック信号として供給される。入出
力制御回路５４にはセンサ１２，１３，１４の出力が入
力し、それはＣＰＵコア４０に出力される。電圧調整器
５６は電源部１６の電圧を低電圧にかつ安定化して回路
部２２に供給するためのものである。モータ駆動制御回
路５８はＣＰＵコア４０との間で制御信号の授受を行
い、モータ駆動回路６０，６２を介してステップモータ
６４，６６を制御する。以上の各回路等の電源電圧は電
源部１６又は電圧調整器５６から供給されている。

【００１４】なお、ステップモータ６４は駆動部３０に
内蔵されており、ロボット本体１０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６６は駆動部２
８に内蔵されており、ロボット本体１０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。

【００１５】図５はセンサ１２の回路図である。センサ
１２はホトトランジスタ１２ａから構成されており、こ
のホトトランジスタ１２ａのエミッタに直列にプルダウ
ン抵抗２６が接続されている。ホトトランジスタ１２ｂ
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５４にて波形整形されてＣＰＵコア４０に出
力される。この回路図はセンサ１２の例であるが、セン
サ１４も全く同一の構成からなっている。

【００１６】図６は駆動部３０の平面図であり、図７は
その展開図である。ステップモータ６４は励磁コイル６
８及び、マグネットからなるロータ７０を有し、電子時
計において用いられる電磁式２極ステップモータがこの
実施例においては用いられている。ロータ７０はピニオ
ン７２を駆動し、ピニオン７２はギヤを介してピニオン
７４を駆動し、ピニオン７４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７６は
車輪３８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２８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６４，６６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３０，２８の小形化が図られてい
る。更に、励磁コイル６８がロータ７０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３０，２
８の薄形化・小形化が図られている。

【００１７】図８は上述の実施例のロボットの基本動作
例を示したタイミングチャートである。センサ１２，１
４に光が入射しないとその出力は０Ｖ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５４において所望のスレッショルド電圧で波
形成形され、ＣＰＵコア４０に入力し、モータ駆動制御
回路５８は駆動回路６４，６６を介してステップモータ
６４，６６に正、逆に交互に駆動パルスを供給する。従
って、センサ１２が受光している区間Ｓ_１はステップモ
ータ６４が駆動し、車輪３８が回転駆動される。センサ
１４が受光している区間Ｓ_２はステップモータ６６が駆
動し、車輪３６が回転駆動される。双方のセンサ１２，
１４が受光している区間Ｗではステップモータ６４，６
６が駆動し、車輪３８，３６が回転駆動される。

【００１８】従って、最も単純な駆動例として、光源か
らの光が視野Ａ１にあると（但し視野Ａ３を除く）光セ
ンサ１２はそれを受光し、ステップモータ６４がその受
光出力に応じて車輪３８を回転させる。このとき、車輪
３６は停止状態になっているので、ロボット本体１０は
全体が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Ａ２にあると（但し視野Ａ３を
除く）光センサ１４はそれを受光し、ステップモータ６
６はその受光出力に応じて車輪３６を回転させる。この
とき、車輪３８は停止状態になっているので、ロボット
本体１０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、光源からの光が視野Ａ３にあると光センサ
１２，１４はそれを受光し、ステップモータ６４，６６
はその受光出力に応じて車輪３８，３６を回転駆動さ
せ、ロボット本体１０は真っ直ぐ移動することになる。
ロボット本体１０はこのようにして制御されることによ
り光源に向かって移動することになる。

【００１９】ところで、上記の動作説明においては受光
センサ１２，１４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９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ャー
トである。まず、ＣＰＵコア４０はステップモータ６４
の駆動パルスのクロック周波数Ｒｃを１６Ｈｚに設定し
(S1)、次にその駆動パルスを計数するカウンタの値Ｒｃ
をリセットする(S2)。次に、センサ１２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Ｒｃの駆動パルスを１パルス
供給してステップモータ６４を駆動し、そのときのパル
スを計数する(S4)。その計数値Ｒｎが所定値例えば１５
であるかどうかを判断し(S5)、１５になっていなければ
上述の処理(S3)，(S4)を繰り返す。

【００２０】クロック周波数Ｒｃ（＝１６Ｈｚ）の駆動
パルスで１５パルス分駆動すると、次に、駆動パルスの
クロック周波数Ｒｃが１２８Ｈｚ（最大値）に達してい
るかどうかを判断し、その値に達していない場合には、
駆動パルスのクロック周波数Ｒｃを例えば３２Ｈｚ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Ｒｃが１２８Ｈｚ（最大値）
に達すると(S6)、それ以後はその周波数の駆動パルスで
駆動する。センサ１２の受光出力がなくなると(S3)、ス
テップモータ６４を停止する(S8)。このフローチャート
はセンサ１２（Ｌセンサ）とステップモータ６４（Ｒモ
ータ）との関係を示したものであるが、センサ１４（Ｒ
センサ）とステップモータ６６（Ｌモータ）との関係も
全く同様である。

【００２１】ところで、図９のフローチャートは理解を
容易にするために、センサ１２とセンサ１４と関係を述
べなかったが、例えばセンサ１４が受光状態にあってス
テップモータ６６が駆動され、ロボット本体１０が光源
の方に向ていくと、センサ１２も受光状態になる。この
ように場合にはセンサ１２によって駆動されるステップ
モータ６４の駆動状態をステップモータ６６の駆動状態
に一致させる必要がある。このように駆動状態を位置さ
せなければ、ロボット本体１０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。

【００２２】図１０は上記の点を考慮した制御のフロー
チャートである。上述の場合と同様に、ＣＰＵコア４０
はステップモータ６４の駆動パルスのクロック周波数Ｒ
ｃを１６Ｈｚに設定し(S1)、次にその駆動パルスの数を
計数するカウンタの値Ｒｃをリセットする(S2)。次に、
もう一方の側のセンサ１４の受光出力があるかどうかを
判断する(S2a) 。センサ１４の受光出力があった場合に
は、センサ１４の側の制御系の駆動パルスのクロック周
波数Ｌｃ及びカウンタの値Ｌｎをセンサ１２側の駆動パ
ルスのクロック周波数Ｒｃ及びカウンタの値Ｒｎとして
初期設定する(S2b) 。このようにして設定した後には、
図９のフローチャートと同様に処理される。なお、この
フローチャートもセンサ１２の制御系についての動作を
示すものであるが、センサ１４の制御系においても同様
である。

【００２３】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。

【００２４】ところで、上述の説明においては説明を簡
単にするために赤外線や超音波等によるコード信号を発
する発信素子１３の動作については説明を省略したが、
次に、この発信素子１３の動作について説明する。図１
１は発信素子１３の動作を説明するための説明図であ
り、図においてコントローラ８０からは発信素子１３の
コード信号とは異なる赤外線や超音波等によるコード信
号が放射できるようになっているものとする。以下、発
信素子１３として赤外線を照射する発光ダイオードを用
い、コントローラ８０からは赤外光によるコード信号を
発生し、センサ１２，１４は赤外光にも反応するものと
して説明する。

【００２５】図１２は発光ダイオード１３の動作を加味
した動作を示すフローチャートである。まず、ステップ
モータ６４，６６を駆動する(S11) 。次に、発光ダイオ
ード１３を一定のコード信号に基いて発光させる(S12)
。その後、センサ１２，１４の受光信号を入出力制御
回路５４が入力し(S13) 、そこで増幅及びフィルタリン
グをした後にＣＰＵコア４０に取り込む(S14) 。このと
き、センサ１２，１４が受光するのは、発光ダイオード
１３の光が障害物に当たって反射して戻ってくる光と、
コントロータ８０の作業指令による光信号とがある。Ｃ
ＰＵコア４０は入力信号が障害物コードであるかどうか
を判断する(S15) 。入力信号が障害物のコードではない
と判断されると、センサ１２，１４どちらへの入力信号
であってもコントローラ８０からの信号をデコードし(S
16) 、その内容に基いた作業（走行・作業）をさせる(S
17) 。入力信号が障害物のコードであると判断される、
Ｒセンサ１４に入光があるかどうかを判断し(S18) 、Ｒ
センサ１４に入光があると判断されるとＲモータ６４を
所定時間例えば５秒間逆回転させ障害物を回避する(S1
9) 。Ｒセンサ１４に入光がないと判断されると、次に
Ｌモータ６６を所定時間例えば５秒間逆回転させ障害物
を回避する(S20) 。以上のようにして障害物を回避する
と共に、コンローラ８０から任意の作業指令を与えるこ
とができる。この様な構成においては、光センサ１２，
１４により指向性による方向の制御ばかりでなく、コー
ド信号を受光する事により作業の制御をする事もでき
る。

【００２６】なお、上述の実施例においては発光ダイオ
ード１３によって発光させることにより障害物を監視す
る例について説明したが、障害物がコード信号を出すの
であればこの発光ダイオード１３を省略することも可能
であり、その場合には図１３の処理(S12) が省略され
る。また、Ｌセンサ１２及びＲセンサ１４によりコード
信号を受光させる場合について説明したが、コード信号
を受信する専用のセンサを設けてもよい。さらに、図１
３に示すように、発信素子１３の内部に前述の機能を示
す発光ダイオード（ＬＥＤ）１３ｂ及びフォトセンサ１
３ａを内蔵しても良い。この場合、ＶＤＤとＶＳＳの端
子に電圧を与えることにより発光し、受光信号はＯＵＴ
端子に現れる。

【００２７】図１４は本発明の他の実施例の不倒式マイ
クロロボットの上面図であり、図１５はその正面図であ
る。ロボット本体８２の前部及び後部にそれぞれタイヤ
８４，８６が取り付けられており、タイヤ８４はその方
向が自転車の前輪のように左右に舵とりされるものとす
る。ロボット本体８２には図４と同様な回路部を内蔵し
ており、一方のモータはロボットを駆動する駆動部に内
蔵され、他方のモータはタイヤ８４の方向を制御するた
めの舵とり部に内蔵され駆動制御回路５８で制御されて
いる。また、ロボット本体８２の上部にはランプ８８が
点灯しているものとする。

【００２８】図１６はロボット本体８２が自立するため
の制御を示したフローチャートである。まず、Ｌセンサ
１２の受光出力とＲセンサ１４の受光出力とが同一であ
るかどうかを判定し(S11) 、両者が同一であると判断さ
れるとロボット本体８２は垂直に自立しているものとし
てタイヤ８４の向きは現状維持とする(S12) 。また、Ｌ
センサ１２の受光出力とＲセンサ１４の受光出力とを比
較し、Ｌセンサ１２の受光出力＜Ｒセンサ１４の受光出
力の場合には、ロボット本体８２が右側へ戻るようにタ
イヤ８４の方向を操作する(S14) 。つまり、タイヤ８４
の向きを図１４のＬ側に制御する。また、Ｌセンサ１２
の受光出力＜Ｒセンサ１４の受光出力の条件を満たさな
い場合には、ロボット本体８２が左側へ戻るようにタイ
ヤ８４の方向を操作する(S15) 。つまり、タイヤ８４の
向きを図１４のＲ側に制御する。以上の処理を繰り返す
ことによりロボット本体８２は自立することになる。

【００２９】図１７は図１４及び図１５の実施例の変形
例を示すマイクロロボットの正面図である。このマイク
ロロボットにおいては、線材８９の中央部分が支点９０
としてロボット本体８２に取り付けられ、線材８９の一
端にランプ９２を取り付け、他端に重り９４を取り付け
ている。このようにランプ９２及び重り９４を取り付
け、重り９４が常に垂直方向を向くようにしたことによ
り、例えば図示のようにロボット本体８２が傾いた場合
にはＲセンサ１４の受光出力が大となり、図１６のフロ
ーチャートに従って制御されることにより、自立制御が
なされる。

【００３０】ところで、マイクロロボットを使用する環
境によっては防水・防塵構造を必要とする場合がある。
図１８はそのような場合の防水・防塵構造のマイクロロ
ボットの断面図であり、ここでは磁気カップリングによ
る例が示されている。全体が磁気を透過する防水壁１０
０により覆われており、防水壁１００の内部にはＲモー
タ６４及びＬモータ６６が配置されると共にそれらによ
ってそれぞれ駆動される一対の駆動輪１０２が左右に配
置される。そして、この駆動輪１０２には永久磁石１０
４が分布して取り付けられる。防水壁１００の外側に設
けられた窪みの部分にも一対の駆動輪１０６が配置され
る。この駆動輪１０６には、永久磁石１０４と対向した
位置に永久磁石１０８が取り付けらる。従って、Ｒモー
タ６４及びＬモータ６６がそれぞれ駆動されると一対の
駆動輪１０２も回転する。この駆動輪１０２が回転する
と、その永久磁石１０２に駆動輪１０６の永久磁石１０
８が吸引されて駆動輪１０６も回転することになる。こ
の駆動輪１０６の回転駆動によりロボット本体は移動す
ることになる。

【００３１】図１９は防水・防塵構造のマイクロロボッ
トの他の例の断面図であり、ここでは直接駆動による例
が示されている。全体が磁気を透過する防水壁１００に
より覆われており、防水壁１００の内部には一対の電磁
石１１０が左右に配置されている。防水壁１００の外側
に設けられた窪みの部分にも一対の駆動輪１１２が配置
される。この駆動輪１１２には、電磁石１１０と対向し
た側に永久磁石１１４が取り付けられている。そして、
電磁石１１０及び永久磁石１１４によりフラットモータ
１１６が構成されている。従って、電磁石１１０を適宜
励磁することによりフラットモータ１１６が回転し、駆
動輪１１２が回転してロボット本体が移動する。なお、
図１９の実施例は電磁力を利用したモータの例について
説明したが、超音波モータも同様に適用することができ
る。

【００３２】図２０は防水・防塵構造のマイクロロボッ
トの他の例の断面図であり、駆動モータとして円環型の
超音波モータを用いている。駆動回路１３４は振動子１
３２を駆動する信号を発生し、防水壁１００を介し振動
部１３１で車輪１３０と摩擦接触し回転させる。防水壁
１００の下部には除振部１３３が設けられており、これ
は振動の伝達と防水の機能をもっている。この様な構成
においては防水壁１００を介して振動を伝える事ができ
る為、防水・防塵が容易である。もちろん、超音波モー
タとしては各種の方式が利用できるし、車輪を駆動する
までもなく、走行面に直接振動を加えて移動する事も可
能である。さらに、液体中であれば、超音波振動による
流れを起こし推進する事もできる。

【００３３】図２１はマイクロロボッットの軌道を示し
た平面図であり、図２２はその２２−２２断面図であ
る。基盤１１８に図示のような凸部１２０ａ，１２０ｂ
を設けると、この凸部１２０ａ，１２０ｂにより案内壁
が形成される。従って、マイクロロボットに対する光源
による案内を厳密にしなくとも、この軌道１２０に沿っ
てマイクロロボットを移動させることができる。

【００３４】図２３は上述の軌道の変形例を示した断面
図である。この軌道１２０Ａはその全体が突起状になっ
ており、図２１の例とは反対にマイクロロボットの移動
が不安定になる。これは例えばマイクロロボットをゲー
ムに使用する場合に有益である。例えば軌道１２０Ａに
沿って終点まで行ったら勝ちであり、軌道から外れてマ
イクロロボットが倒れたら負けとするようなゲームをす
ることができる。図２１及び図２２，２３に示した軌道
は、紙を素材としてそれをプレス加工することにより実
現することができ、例えば雑誌等に綴じ込んでおくこと
もできる。

【００３５】図２４はセンサ１２，１４と回路部２２の
関係を示す平面図であり、可撓性を有する回路基板２３
上にＣＰＵ−ＩＣ２４と指向性を有するセンサ１２，１
４を実装している。前述のように検出領域を一部重複さ
せ、かつ、安定した指向特性を保持させるにはセンサの
位置関係が重要であることは言うまでもない。従って、
センサ１２とセンサ１４とを一体の回路基板で結合して
両者の距離を一定化し、さらに配線を容易にする為にＣ
ＰＵ−ＩＣ２４を実装した回路基板２３とも一体化して
いる。加えて、回路基板２３はポリイミド等の材質から
なり可撓性をもたせることにより、図１、図２等で示し
たロボット本体１０の目の部分への取りつけを可能にし
ている。この時、ロボット本体１０によりセンサ１２，
１４の方向を定める事により検出領域の指向特性をより
安定化している。

【００３６】図２５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り、本実施例においては、ロボット
本体１０に図１における尾２０の代りに筆記具１２０を
取りつけている。このような構成においては、ロボット
の走行に伴って軌道が描画されるので、プログラミング
や外部からの指令により文字や絵がかける。従って、超
小型のプロッタが構成される。

【００３７】図２６は本発明の他の実施例のマイクロロ
ボットの回路図である。本実施例においては上述のマイ
クロロボットの最も簡略化した形態をとっており、セン
サとして非接触で作動し検出領域が相互に一部重複する
スイッチ１５０，１６０を用いている。このスイッチ１
５０，１６０のオン・オフにより電源部からＲ・Ｌモー
タ６４，６６に供給する電力を制御する。この場合スイ
ッチ１５０，１６０にはＲ・Ｌモータ６４，６６を直接
駆動することのできる電流を供給することができる、例
えばダーリントンタイプのフォトトランジスタやホール
ＩＣ等を用いる。本実施例において、例えばスイッチ１
５０が被検出物（例えば光）を検出するとオンになり、
Ｒモータ６４は電力が供給されて駆動を開始し、ロボッ
ト本体は左側に向かって移動する。また、スイッチ１６
０が被検出物を検出するとオンになり、Ｌモータ６６は
電力が供給されて駆動を開始し、ロボット本体は右側に
向かって移動する。更に、スイッチ１５０，１６０の双
方が検出するとＲ・Ｌモータ６４，６６が駆動されて、
前進することになる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の一つの態様によるマイクロロボ
ットによれば、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。特に、一方のセンサの出力があると対角側の駆動部
を駆動し、両方のセンサの出力があると両方の駆動部を
駆動することで、非常に簡単なロジックで目的の方向に
誘導させることができるという優れた効果が得られてい
る。

【００３９】また、センサの出力に基づいて障害物の有
無を判定し（コード信号の反射信号の有無に基づい
て）、障害物があれば回避動作を行わせるようにしたの
で、障害物の有無に応じた適切な移動動作を行わせるこ
とが可能になっている。

【００４０】本発明の他の態様によるマイクロロボット
によれば、側部にそれぞれ設けられた一対のセンサのう
ち、一方のセンサの出力が他方のセンサの出力よりも大
である場合には、他方のセンサが配置された側にマイク
ロロボット本体が移動するように、舵とり部を制御する
ことにより前輪の移動方向を制御してロボット本体の姿
勢を制御するようにしたので、ロボット本体が細長く可
倒なものであっても、非常に簡単なロジックで自立しな
がら目的の方向に移動することが可能になっている。

【００４１】また、本発明の他の態様によるマイクロロ
ボットは、制御部は主としてＣＰＵ−ＩＣから構成さ
れ、センサとＣＰＵ−ＩＣとを可撓性を有する一体化し
た回路基板に実装したので、センサが相対的な位置が予
め決められており、検出精度が高められる。

【００４２】また、本発明の他の態様によるマイクロロ
ボットは、ロボット本体を駆動車及び筆記具により３点
で支持するようにしたので、ロボット本体を移動させる
ことによって筆記具で文字等を安定して描かせることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のマイクロロボットの側面図
である。

【図２】図１の上面図である。

【図３】図１の底面図である。

【図４】図１の回路部の詳細を示したブロック図であ
る。

【図５】センサの回路図である。

【図６】図１の駆動部の平面図である。

【図７】図６の展開図である。

【図８】図１の実施例のロボットの基本動作例を示すタ
イミングチャートである。

【図９】図１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ャートである。

【図１０】図１の実施例のロボットの駆動開始時の動作
を示すタイミングチャートである。

【図１１】図１の発・受光素子の動作を説明するための
説明図である。

【図１２】発信素子の動作を加味した動作を示すフロー
チャートである。

【図１３】発・受光素子の詳細を示した回路図である。

【図１４】本発明の他の実施例の不倒式マイクロロッボ
ットの上面図である。

【図１５】図１４のマイクロロッボットの正面図であ
る。

【図１６】図１５のロボット本体が自立するための制御
を示したフローチャートである。

【図１７】図１４及び図１５の実施例の変形例を示すマ
イクロロボットの正面図である。

【図１８】本発明の他の実施例のマイクロロボットの断
面図である。

【図１９】本発明の他の実施例のマイクロロボットの断
面図である。

【図２０】本発明の他の実施例のマイクロロボットの断
面図である。

【図２１】マイクロロボッットの軌道を示した平面図で
ある。

【図２２】図２１の２２−２２断面図である。

【図２３】図２２の変形例を示した断面図である。

【図２４】センサと回路部との関係を示した平面図であ
る。

【図２５】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。

【図２６】本発明の他の実施例のマイクロロボットの回
路図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 13/08 B25J 5/00 G05D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検出領域が一部重複し、検出量に応じた
出力を発生する少なくとも２個のセンサと、互いに独立して駆動するように装着された少なくとも一
対の駆動部と、ＣＰＵを含み、前記センサの出力が所定の基準値を超え
た時、その基準値を超えたセンサに対して対角側に位置
する前記駆動部の駆動を制御する制御部と、充電可能な電池を含み、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装置とを有するマイ
クロロボットにおいて、コード信号を発する発信素子を更に有し、前記制御部
は、前記センサの出力に前記コード信号の反射信号が含
まれていると障害物が有るものと判定して前記駆動部に
回避の動作を行わせることを特徴とするマイクロロボッ
ト。
【請求項２】側部にそれぞれ設けられ、検出領域が一
部重複し、検出量に応じた出力を発生する一対のセンサ
と、前輪及び後輪からなる一対の車輪を備え、互いに独立し
て駆動するように装着された駆動部と、マイクロロボット本体の姿勢制御を行うためにマイクロ
ロボット本体の移動方向を制御するための舵とり部と、ＣＰＵを含み、一対のセンサの出力に応じて前記駆動部
の駆動を制御する制御部と、充電可能な電池を含み、センサ、駆動部及び制御部に電
源電圧を供給する電源装置とを備え、前記前輪は前記舵とり部によって移動方向が可変制御さ
れ、前記制御部は、前記一対のセンサのうち、一方のセンサ
の出力が他方のセンサの出力よりも大である場合には、
前記他方のセンサが配置された側にマイクロロボット本
体が移動するように、前記舵とり部を制御することによ
り前記前輪の移動方向を制御することを特徴とするマイ
クロロボット。
【請求項３】前記制御部は主としてＣＰＵ−ＩＣから
構成され、前記センサと前記ＣＰＵ−ＩＣとを可撓性を
有する回路基板に一体化して実装し曲げて配置してなる
ことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロロボッ
ト。
【請求項４】前記一対の駆動部により駆動される駆動
車と、筆記具からなる接触部とにより３点で支持される
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載のマイクロロ
ボット。