JPH07101371B2 - Driven body control device - Google Patents
Driven body control deviceInfo
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- JPH07101371B2 JPH07101371B2 JP2232801A JP23280190A JPH07101371B2 JP H07101371 B2 JPH07101371 B2 JP H07101371B2 JP 2232801 A JP2232801 A JP 2232801A JP 23280190 A JP23280190 A JP 23280190A JP H07101371 B2 JPH07101371 B2 JP H07101371B2
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- driven body
- magnetic field
- control system
- microrobot
- control
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はマイクロロボットその他の被駆動体の制御装
置に関するものである。The present invention relates to a control device for a microrobot or other driven body.
［従来の技術］ ミクロレベルの微小の歯車等の機械部品を加工する微小
のアクチュエータや生体内に入れてけがの治療や癌細胞
の切除等の作業を行う微小の医療用アクチュエータの開
発が望まれている。[Prior Art] It is desired to develop a micro actuator that processes mechanical parts such as micro gears on a micro level and a micro medical actuator that is put in a living body to perform work such as treatment of injuries and excision of cancer cells. ing.
［発明が解決しようとする課題］ しかしその様な微小のアクチュエータの開発は未だ行な
われていない。[Problems to be Solved by the Invention] However, such minute actuators have not been developed yet.
特にこのようなアクチュエータには被駆動体の位置検
出、被駆動体の回転及び姿勢制御、被駆動体の移動制
御、被駆動体との通信、被駆動体へのエネルギー供給の
技術を開発する必要があるが、これらの技術は未だ開発
されていない。Especially for such actuators, it is necessary to develop technologies for position detection of the driven body, rotation and posture control of the driven body, movement control of the driven body, communication with the driven body, and energy supply to the driven body. However, these technologies have not been developed yet.
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、被駆動体の位置検出、被駆動体の回転及び姿勢制
御、被駆動体の移動制御、被駆動体との通信、被駆動体
へのエネルギー供給を実現することができる被駆動体の
制御装置を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes position detection of a driven body, rotation and posture control of the driven body, movement control of the driven body, communication with the driven body, and driven body. It is an object of the present invention to provide a control device for a driven body that can supply energy to the driven body.
［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の被駆動体の制御装置
は、外部磁場の変化を一定の手順で行うように決められ
ている外部磁場を形成するインピーダンス可変の直交軸
コイルと、前記外部磁場内に位置しインピーダンス可変
の直交軸コイルを有する被駆動体とを備え、前記被駆動
体に制御系を備えさせ、前記被駆動体の直交軸コイルに
流れる電流の高周波成分を前記制御系に対する制御信号
の入力信号として使用し、前記電流の低周波成分を前記
制御系の電源として使用することを特徴としている。[Means for Solving the Problem] To this end, the controlled device for a driven body according to the present invention has a variable impedance that forms an external magnetic field that is determined to change the external magnetic field in a fixed procedure. And a driven body having a variable impedance orthogonal axis coil located in the external magnetic field, the driven body having a control system, and a current flowing through the orthogonal axis coil of the driven body. Is used as an input signal of a control signal to the control system, and the low frequency component of the current is used as a power source of the control system.
［作用］ 被駆動体が有する内側直交軸コイルには外側直交軸コイ
ルによって形成される外部磁界の影響を受けて起電力が
生じる。起電力の電流の周波数を周波数分離し、高周波
成分と低周波成分とに分離する。この高周波成分を復調
して検出することによって被駆動体に制御装置から通信
することができる。[Operation] An electromotive force is generated in the inner orthogonal shaft coil of the driven body under the influence of the external magnetic field formed by the outer orthogonal shaft coil. The frequency of the electromotive force current is frequency-separated into a high-frequency component and a low-frequency component. By demodulating and detecting this high frequency component, it is possible to communicate with the driven body from the control device.
分離した低周波数成分を整流、レギュレーションして電
源として使用する。また、外部磁場を回転させることに
よって内側コイルつまり被駆動体の回転及び姿勢制御を
行うことができる。It rectifies and regulates the separated low frequency component and uses it as a power supply. Further, by rotating the external magnetic field, the rotation and attitude of the inner coil, that is, the driven body can be controlled.
また、分離した低周波数成分を変調させることによって
磁場から受ける力の方向を選択し、被駆動体を移動させ
ることができる。また、外部磁界の強度の変化を検出し
て、内側コイルの位置を検出することができる。また、
内側コイルのインピーダンスを検出することによって、
内側コイルの位置、速度、向きその他の状態を検出する
ことができる。つまり、内側コイルから外側コイルへの
通信が可能となる。Further, by modulating the separated low frequency component, the direction of the force received from the magnetic field can be selected and the driven body can be moved. Further, the position of the inner coil can be detected by detecting the change in the strength of the external magnetic field. Also,
By detecting the impedance of the inner coil,
The position, speed, orientation and other states of the inner coil can be detected. That is, communication from the inner coil to the outer coil becomes possible.
［実施例］ 以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。[Embodiment] Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings illustrating an embodiment.
第１図において、１は被駆動体の一例としてのマイクロ
ロボットの制御システムである。制御システム１は磁界
２を形成するインピーダンス可変の複数の外側コイル3
a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3hを配置している。磁界２内には
制御対象であるマイクロロボット４が位置する。マイク
ロロボット４は第２図に示すように直交２方向に形成さ
れたインピーダンス可変の内側コイル5a,5bを有する。In FIG. 1, reference numeral 1 is a control system of a microrobot as an example of a driven body. The control system 1 comprises a plurality of outer coils 3 of variable impedance that form a magnetic field 2.
a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h are arranged. A microrobot 4 which is a control target is located in the magnetic field 2. As shown in FIG. 2, the microrobot 4 has inner coils 5a and 5b of variable impedance formed in two orthogonal directions.
制御システムでは磁界を３次元方向に形成することが望
ましいが、この実施例では説明の便宜上、磁界２を２次
元方向に形成しており、従って、外側コイル3a,3b,3e,3
fと外側コイル3c,3d,3g,3hは直交方向に形成されてい
る。従ってまた、マイクロロボット４における内側コイ
ル5a,5bも直交方向に形成されている。マイクロロボッ
ト４には第３図に示す制御回路６が設けられている。制
御回路６には共振回路７、周波数分離器８、復調器11、
整流器及びレギュレータ12、コンデンサ13、電圧測定器
14及び制御系15を備えている。制御系15としては例えば
マイクロコンピュータを使用する。また、説明の便宜
上、マイクロロボットは１台しか描かれていないが実際
には制御システム内において複数のマイクロロボットを
同時に制御することが可能である。In the control system, it is desirable to form the magnetic field in the three-dimensional direction, but in this embodiment, for convenience of explanation, the magnetic field 2 is formed in the two-dimensional direction. Therefore, the outer coils 3a, 3b, 3e, 3 are formed.
The f and the outer coils 3c, 3d, 3g, 3h are formed in the orthogonal direction. Therefore, the inner coils 5a and 5b of the microrobot 4 are also formed in the orthogonal direction. The microrobot 4 is provided with a control circuit 6 shown in FIG. The control circuit 6 includes a resonance circuit 7, a frequency separator 8, a demodulator 11,
Rectifier and regulator 12, capacitor 13, voltage measuring instrument
14 and a control system 15. As the control system 15, for example, a microcomputer is used. Further, for convenience of explanation, only one microrobot is shown, but in reality, it is possible to simultaneously control a plurality of microrobots in the control system.
このような構成においてマイクロロボット４の制御は次
のようにしてなされる。In such a configuration, the control of the microrobot 4 is performed as follows.
まず、外側コイル3a〜3hを駆動して磁界２を形成する。
マイクロロボット４を並進させる場合には第４図に示す
ように、同軸方向の外側コイル3a〜3fと3b〜3eを切り変
えることによって内側コイル5a,5bに直接の力を作用さ
せる。この磁界２は外側コイル3a〜3hの駆動電流の周波
数を変えて外側コイル3a〜3hのインピーダンスを変える
ことによって変調可能である。特にマイクロロボット４
の動力とならない高い周波数による変調は、その変調波
をマイクロロボット４に対する制御信号の通信に利用す
ることができる。磁界２の変調によって内側コイル5a,5
bを通過する磁束が変化し、内側コイル5a,5bに起電力が
生じる。内側コイル5a,5bに流れる電流は共振回路７に
よって取出され、周波数分離器８によって周波数分離さ
れる。周波数分離された電流成分のうち、高周波成分は
復調器11で復調して制御系15に対する制御信号の入力信
号として利用する。First, the outer coils 3a to 3h are driven to form the magnetic field 2.
When the microrobot 4 is translated, as shown in FIG. 4, the outer coils 3a to 3f and 3b to 3e in the coaxial direction are switched to apply a direct force to the inner coils 5a and 5b. This magnetic field 2 can be modulated by changing the frequency of the drive current of the outer coils 3a to 3h to change the impedance of the outer coils 3a to 3h. Especially micro robot 4
The modulation with a high frequency that does not act as a power can be used for communication of the control signal to the microrobot 4. Inner coils 5a, 5 by modulation of magnetic field 2
The magnetic flux passing through b changes and electromotive force is generated in the inner coils 5a and 5b. The current flowing through the inner coils 5a and 5b is taken out by the resonance circuit 7 and frequency-separated by the frequency separator 8. Of the frequency-separated current components, the high-frequency component is demodulated by the demodulator 11 and used as the input signal of the control signal to the control system 15.
周波数分離された電流成分のうち、低周波成分は整流器
及びレギュレータ12によって整流され、コンデンサ13に
よって平滑化されて制御系15の電源となる。一方、低周
波数成分の一部分は電圧測定器14によって電圧が測定さ
れ、電圧測定器14の出力は制御系15に波形または位相の
情報を入力する。一方、内側コイル5a,5bのインピーダ
ンスは当初は磁場２の条件に対応した値をとるが、この
インピーダンスの値は内側コイル5a,5bの状態、すなわ
ち、内側コイル5a,5bの位置、速度、向きその他の状態
が変化することによって変化する。Of the frequency-separated current components, the low-frequency components are rectified by the rectifier and regulator 12, smoothed by the capacitor 13 and used as the power supply for the control system 15. On the other hand, the voltage of a part of the low frequency component is measured by the voltage measuring device 14, and the output of the voltage measuring device 14 inputs the waveform or phase information to the control system 15. On the other hand, the impedance of the inner coils 5a and 5b initially takes a value corresponding to the condition of the magnetic field 2. It changes as other conditions change.
従って、内側コイル5a,5bのインピーダンスを測定する
ことによって、マイクロロボット４の状態変化を検出す
ることができる。つまり、マイクロロボット４から外側
コイルに通信が可能である。Therefore, the state change of the microrobot 4 can be detected by measuring the impedance of the inner coils 5a and 5b. That is, the microrobot 4 can communicate with the outer coil.
次に、マイクロロボット４を回転させる場合には、第５
図に示すように、同軸方向の外側コイル3a〜3fを3c〜3h
に切り換えるように、順次外側コイル3a〜3hの駆動を切
り換えて磁場２を回転させる。Next, when rotating the microrobot 4,
As shown in the figure, connect the outer coils 3a to 3f in the coaxial direction to 3c to 3h.
The outer magnetic coils 3a to 3h are sequentially driven so that the magnetic field 2 is rotated.
この時、内側コイル5a,5bのインピーダンスを外側コイ
ル3a〜3hとの通信、電圧測定器14からの波形、位相信号
に基づいて同期をとって調整し、インピーダンスの合成
によって任意の方向に感度を持たせ、磁場２への感受率
を制御し、磁場から受ける力を制御して、マイクロロボ
ット４の回転及び並進を行う。At this time, the impedance of the inner coil 5a, 5b is adjusted in synchronization with the communication with the outer coils 3a to 3h, the waveform from the voltage measuring device 14, and the phase signal, and the sensitivity is adjusted in any direction by combining the impedances. The susceptibility to the magnetic field 2 is controlled and the force received from the magnetic field is controlled to rotate and translate the microrobot 4.
［発明の効果］ このようにして、この発明では、微小な被駆動体へのエ
ネルギー供給、移動、回転、姿勢制御、位置検出を１つ
のシステムで実現することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to realize energy supply, movement, rotation, attitude control, and position detection to a minute driven body by one system.
第１図はこの発明の被駆動体の制御装置を示す構成説明
図、第２図はマイクロロボットの拡大構成説明図、第３
図はマイクロロボットに備えられる回路を示すブロック
図、第４図はマイクロロボットの並進の原理を示す説明
図、及び第５図はマイクロロボットの回転の原理を示す
説明図である。 １……制御システム、２……磁界、 3a〜3h……外側コイル、 ４……マイクロロボット、 5a〜5b……内側コイル、 ６……制御回路、７……共振回路、 ８……周波数分離器、11……復調器、 12……整流器及びレギュレータ、 13……コンデンサ、14……電圧測定器、 15……制御系、16……コンデンサFIG. 1 is a structural explanatory view showing a controlled device of a driven body of the present invention, FIG. 2 is an enlarged structural explanatory view of a micro robot, and FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit provided in the microrobot, FIG. 4 is an explanatory view showing the principle of translation of the microrobot, and FIG. 5 is an explanatory view showing the principle of rotation of the microrobot. 1 ... Control system, 2 ... Magnetic field, 3a-3h ... Outer coil, 4 ... Micro robot, 5a-5b ... Inner coil, 6 ... Control circuit, 7 ... Resonance circuit, 8 ... Frequency separation Device, 11 ... Demodulator, 12 ... Rectifier and regulator, 13 ... Capacitor, 14 ... Voltage measuring device, 15 ... Control system, 16 ... Capacitor
Claims (1)
決められている外部磁場を形成するインピーダンス可変
の直交軸コイルと、前記外部磁場内に位置しインピーダ
ンス可変の直交軸コイルを有する被駆動体とを備え、前
記被駆動体に制御系を備えさせ、前記被駆動体の直交軸
コイルに流れる電流の高周波成分を前記制御系に対する
制御信号の入力信号として使用し、前記電流の低周波成
分を前記制御系の電源として使用することを特徴とする
被駆動体の制御装置1. An impedance variable quadrature axis coil for forming an external magnetic field, which is determined so as to change the external magnetic field in a fixed procedure, and a coil having an impedance variable quadrature axis coil located in the external magnetic field. A driving body, the driven body is provided with a control system, and the high frequency component of the current flowing in the orthogonal axis coil of the driven body is used as an input signal of the control signal to the control system, and the low frequency of the current is used. Control device for driven body, wherein component is used as power source of the control system
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-
1990
- 1990-09-03 JP JP2232801A patent/JPH07101371B2/en not_active Expired - Lifetime
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