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JP3674619B2 - Micro robot - Google Patents
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JP3674619B2 JP2003294922A JP2003294922A JP3674619B2 JP 3674619 B2 JP3674619 B2 JP 3674619B2 JP 2003294922 A JP2003294922 A JP 2003294922A JP 2003294922 A JP2003294922 A JP 2003294922A JP 3674619 B2 JP3674619 B2 JP 3674619B2
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Description

本発明は極めて小さな例えば約1立方センチメー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。   The present invention relates to a micro robot capable of wireless control in a very small size, for example, about 1 cubic centimeter.

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。   Conventionally, when a robot is wirelessly controlled, control called radio control is performed, and a control method using radio waves has been used. Further, in order to control the direction, steering is performed by superimposing a control signal on the radio wave. Further, in order to autonomously move in a desired direction, a directional antenna is used, or a visual sensor or the like is used in combination. Running resistance was reduced by using wheels in the running section. In addition, the terminal for charging consists of a rigid contact point and is formed in the recess of the housing.

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。   However, since the above-described robot control method uses radio waves, both the transmission side and the reception side require many electric elements, and a mechanism for steering is required, which is not suitable for downsizing. Further, for example, in order to make a system that moves autonomously in the direction in which radio waves are transmitted, it is necessary to add the above-described antenna and sensor, and this point is not suitable for downsizing. Further, when the parts other than the drive unit are supported by the wheels, if the wheels are small, it is impossible to get over the large unevenness. Conversely, if the wheels are large, it is difficult to reduce the size. The charging terminal could not be made small for handling, which hindered miniaturization.

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からは非接触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。
In addition, even if such a robot tries to perform some work, such a mechanism has not yet been developed.
In addition, a large-capacity battery cannot be attached due to the demand for miniaturization, and it is desirable to charge it without contact from the viewpoint of wireless control, but such a charging mechanism has not yet been developed. .

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。   An object of the present invention is to provide a microrobot having a size of about 1 cubic centimeter.

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を有する少なくとも1対の駆動部と、前記センサのオン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、前記駆動部、前記制御部及び前記電源部がそれぞれ板状に形成されて、前記1対の駆動部の間に前記制御部及び前記電源部が重なるように配置され、前記1対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すべり摩擦接触する摺動部とにより支持され、前記2つの駆動点の前後にそれぞれ前記摺動部を有し、重心から延びる鉛直方向の線分と、前記2つの駆動点を結ぶ線分とが、走行グランドの傾斜によって交差し、前記2つの駆動点を結ぶ線分に対して、前記鉛直方向の線分が前にある場合には前記前の摺動部が前記走行グランドに接し、前記鉛直方向の線分が後にある場合には前記後の摺動部が前記走行グランドに接する。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。また、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。更に、1対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部とにより支持されているので、バランスがとれて安定した走行が可能になっている。
A microrobot according to an aspect of the present invention includes at least a pair of drives having at least two sensors whose detection areas partially overlap, and driving points that are driven independently of each other and separated in a direction perpendicular to the moving direction. and parts, and a controller for controlling the driving unit based on the oN output of the sensor, it can be charged, the sensor, and a power supply unit for supplying a power supply voltage to the drive unit and the control unit, the The drive unit, the control unit, and the power supply unit are each formed in a plate shape, and are arranged so that the control unit and the power supply unit overlap between the pair of drive units, and run by the pair of drive units. It is supported by two driving points that are driven with respect to the ground and sliding portions that are in sliding frictional contact with the traveling ground , each having the sliding portions before and after the two driving points, and from the center of gravity. Extending lead When the line segment connecting the two drive points intersects with the line segment connecting the two drive points, and the line segment connecting the two drive points is ahead of the line segment connecting the two drive points. The front sliding portion is in contact with the traveling ground, and when the vertical line segment is behind, the rear sliding portion is in contact with the traveling ground. With this configuration, the size can be reduced. In particular, by overlapping the detection areas of the sensors, a function of autonomously moving with respect to the target can be obtained with a simple circuit. In addition, since the driving units are controlled independently, complicated operations can be controlled with a simple mechanism. In addition, since the control unit and the power supply unit are disposed between the pair of drive units, the robot body can be miniaturized. Furthermore, since it is supported by two drive points that are driven by a pair of drive parts with respect to the travel ground and a sliding part that is in frictional contact with the travel ground, a balanced and stable travel is possible. It has become.

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し、該突起部に通電することにより前記電源部を充電する。突起部は摺動部として機能し、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。   Moreover, in the micro robot according to another aspect of the present invention, the power supply unit includes a projection that protrudes from the housing and has flexibility and is electrically connected to the power supply unit. To charge. The projecting part functions as a sliding part, and not only the running resistance is reduced and the running performance and running performance are improved, but also the charging work is facilitated by making it electrically connected to the power supply part and the charging work is facilitated. , The stress is concentrated on the power supply and it is no longer destroyed.

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1対のセンサ12,14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。   FIG. 1 is a side view of a micro robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view thereof. A pair of sensors 12 and 14 are provided on the front surface of the robot body 10 as shown in the figure. For the sensors 12 and 14, for example, an optical sensor made of a photodiode, a phototransistor, or the like, an ultrasonic sensor that converts a sound wave into a voltage by a piezoelectric element, or the like is used. . The sensor 12 has a visual field A1 as a detection region, the sensor 14 also has a visual field A2 as a detection region, and both the visual fields A1 and A2 overlap at the center thereof. Have overlapping fields of view A3. Therefore, when the light from the light source is in the front, that is, in the visual field A3, both sensors 12 and 14 detect the light. Since the sensor 12 is arranged on the left side of the robot body 10, it will be described as an L sensor in the flowchart of the drawings described later. Also, since the sensor 14 is arranged on the right side of the robot body 10, the R sensor is similarly used. Is described.

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CMOS−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32,34と嵌合した車輪36,38を回転駆動する。車輪36,38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。   FIG. 3 is a bottom view of FIG. The power supply unit 16 is disposed in the central portion, and is composed of, for example, an electric double layer capacitor, a nickel cadmium battery, or the like. A circuit section 22 is provided in the vicinity of the power supply section 16. The circuit unit 22 includes a CMOS-IC 24 mounted on a circuit board 23, a pull-down chip resistor 26, and the like, details of which will be described later. The drive units 28 and 30 each have a built-in step motor and speed reduction mechanism, and are controlled by the circuit unit 22 to rotate and drive the wheels 36 and 38 fitted to the output shafts 32 and 34 via the step motor and speed reduction mechanism. To do. The wheels 36 and 38 have rubber attached to the outer periphery. The shapes of the wheels 36 and 38 are not limited to a circle, and may take various shapes such as a triangle and a quadrangle depending on the application.

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28,30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。   The spacer 39 supports the power supply unit 16, the circuit unit 22, and the drive units 28 and 30 with respect to the housing 39a. The power supply unit 16 and the circuit unit 22 are disposed between the pair of driving units 28 and 30 so as to overlap each other. Therefore, the power supply unit 16 and the circuit unit 22 can have a large area for the entire volume. For this reason, since the internal resistance of the capacitor and the secondary battery can be reduced in the power supply unit 16, a large current can be taken out efficiently, and the circuit unit 22 is advantageous for mounting a large IC chip having a complicated function. Furthermore, since the drive units 28 and 30 are arranged at positions separated from each other, magnetic interference or the like is eliminated.

マイクロロボット本体10の底部には摺動部1,2が設けられており、どちか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ト本体10の重心Gは、車輪36が走行グランド3と接する駆動点36a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、摺動部1が走行グランドに接している。   Sliding parts 1 and 2 are provided at the bottom of the microrobot body 10, one of which is in contact with the traveling ground 3. In the embodiment of FIG. 1, the center of gravity G of the microrobot body 10 is slightly to the left of the drawing (hereinafter referred to as the front) with respect to the vertical direction 4 of the drive point 36a where the wheel 36 contacts the traveling ground 3. The sliding part 1 is in contact with the traveling ground.

図4は走行グランド3が傾斜しておりロボット本体10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4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、駆動部のトルクを増すばかりでなく、摺動部の摩擦抵抗を減らし、駆動点36a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10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36a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4に対し重心Gが鎖交する位置関係にある事が好ましい。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a case where the traveling ground 3 is inclined and the robot body 10 climbs the inclined surface. Here, it is assumed that the climbing ability of the drive unit is close to the limit. In such a situation, the center of gravity G is located on the right side of the figure (hereinafter referred to as the rear) with respect to the vertical direction 4, and the sliding portion 2 is in contact with the traveling ground 3. Here, in order to improve the climbing ability, it is necessary not only to increase the torque of the driving unit, but also to reduce the frictional resistance of the sliding unit and increase the frictional force of the driving point 36a. That is, in the uphill that requires the most driving force, the force that the front of the micro robot body 10 tries to lift by the reaction of the driving force of the driving unit and the force according to the relationship between the center of gravity and the vertical direction are combined. The position of the center of gravity where all the weight is applied to the drive point 36a is good. In other words, when the traveling ground is flat or downhill, the center of gravity G is in front of the vertical direction, and the center of gravity G is behind the vertical direction near the limit of the climbing ability, that is, depending on the traveling ground 3 It is preferable that the center of gravity G is in a positional relationship with the vertical direction 4 of the drive point.

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18及び尾20が設けられている。この触覚部18及び尾20にはそれぞれ摺動部18a,20a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と接する位置がロボット本体10の外部にある。このため、摺動部18a,20a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18及び尾20の端部側には曲げ部18b,20b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。   5 and 6 are a side view and a bottom view of a robot body according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a tactile part 18 and a tail 20 are provided for charging and a balancer. The tactile part 18 and the tail 20 are provided with sliding parts 18a and 20a, respectively, and have the same functions as the sliding parts 1 and 2, but the position in contact with the traveling ground 3 is outside the robot body 10. It is in. For this reason, since the force applied to the sliding portions 18a and 20a is small and the frictional resistance is small, the travel loss is small. Bending portions 18b and 20b are provided on the end side of the tactile sense portion 18 and the tail 20, and are smoothly curved with respect to the traveling ground. In such a configuration, even if the traveling ground 3 has large irregularities, it can easily run while sliding.

この触覚部18及び尾20は可撓性のみな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や二次電池等からなる電源部16に導通している。この様な構成においては、触覚部18又は尾20の突起部を介して電源部16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。   The tactile part 18 and the tail 20 have not only flexibility but also conductivity, and at least one of them is electrically connected to the power supply part 16 composed of an electric double layer capacitor, a secondary battery or the like. In such a configuration, since the power supply unit 16 can be charged via the protrusions of the tactile part 18 or the tail 20, not only is it easy to handle, but it is flexible, so stress does not concentrate. Hard to be destroyed.

図7は本発明のマイクロロボットの車輪34,36の側面の部分拡大図である。外周部に凹部35、凸部36を設け、ゴムやプラスチックなどの高摩擦剤35a,36aを添付している。この様な構成においてては、高摩擦剤35a,36a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36aの部分のみが接する。従って、マイクロロボットの荷重が集中し高摩擦剤36a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。   FIG. 7 is a partially enlarged view of the side surfaces of the wheels 34 and 36 of the micro robot of the present invention. A concave portion 35 and a convex portion 36 are provided on the outer peripheral portion, and high friction agents 35a and 36a such as rubber and plastic are attached. In such a configuration, if the high friction agents 35a and 36a are curable liquids, the high friction agents 35a and 36a are cured in the shape shown in the figure by surface tension, so that only the portion of the high friction agents 36a is in contact with the traveling ground. Therefore, the load of the micro robot is concentrated, and the high friction agent 36a is easily elastically changed, so that a large frictional resistance is obtained and the climbing ability is improved. The shape of the unevenness is not limited to the present embodiment, and a high friction agent may be similarly attached to the contact portion even when an arm or the like is used instead of the wheel.

図8は回路部22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ROM42、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12,14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の電圧を回路部22に安定して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から供給されている。   FIG. 8 is a block diagram showing details of the circuit unit 22. A CPU core 40 composed of an ALU, various registers, etc. is connected to a ROM 42 storing a program, an address decoder 44 of the ROM 42, a RAM 46 storing various data, and an address decoder 48 of the RAM 46. Yes. The crystal unit 50 is connected to an oscillator 52, and an oscillation signal from the oscillator 52 is supplied to the CPU core 40 as a clock signal. The outputs of the sensors 12 and 14 are input to the input / output control circuit 54 and output to the CPU core 40. The voltage regulator 56 is for stably supplying the voltage of the power supply unit 16 to the circuit unit 22. The motor drive control circuit 58 exchanges control signals with the CPU core 40 and controls the step motors 64 and 66 via the motor drive circuits 60 and 62. The power supply voltages of the above circuits and the like are supplied from the power supply unit 16.

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28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。   Since the step motor 64 is built in the drive unit 30 and is disposed on the right side of the robot body 10, it is described as an R motor in the flowchart of the drawings described later, and the step motor 66 is included in the drive unit 28. Since it is built-in and arranged on the left side of the robot body 10, it is similarly described as an L motor.

図9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。   FIG. 9 is a circuit diagram of the sensor 12. The sensor 12 comprises a phototransistor 12a, and a pull-down resistor 26 is connected in series with the emitter of the phototransistor 12a. The light reception output is taken out from the emitter of the phototransistor 12 b, and the light reception output is waveform-shaped by the input / output control circuit 54 and output to the CPU core 40. This circuit diagram is an example of the sensor 12, but the sensor 14 also has the same configuration.

図10は駆動部30の平面図であり、図11はその展開図である。ステップモータ64は励磁コイル68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76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30,28の薄形化・小形化が図られている。   FIG. 10 is a plan view of the drive unit 30, and FIG. 11 is a development view thereof. The step motor 64 has an exciting coil 68 and a rotor 70 made of a magnet, and an electromagnetic two-pole step motor used in an electronic timepiece is used in this embodiment. The rotor 70 drives a pinion 72, the pinion 72 drives a pinion 74 via a gear, the pinion 74 drives a pinion 76 via a gear, and the pinion 76 thus decelerated drives the wheel 38 to rotate. To do. The mechanism shown in FIGS. 6 and 7 is an electronic timepiece mechanism. The mechanism of the drive unit 28 is also the same as that shown in FIGS. As shown in FIGS. 6 and 7, the step motors 64 and 66 are designed to reduce the size of the drive units 30 and 28 because the wheels rotated by driving the wheels rotated at a high speed are decelerated. Furthermore, since the exciting coil 68 is provided at a position away from the rotor 70, the drive units 30 and 28 are also made thinner and smaller in this respect.

図12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12,14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60,62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S1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S2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64,66が駆動し、車輪38,36が回転駆動される。   FIG. 12 is a timing chart showing an example of the basic operation of the robot of the above-described embodiment. If no light is incident on the sensors 12 and 14, the output is 0V. However, if the light is incident, a voltage corresponding to the amount of light is output. The voltage is waveform-shaped at a desired threshold voltage in the input / output control circuit 54 and input to the CPU core 40, and the motor drive control circuit 58 is alternately forward and reverse to the step motors 64 and 66 via the drive circuits 60 and 62. A driving pulse is supplied. Accordingly, in the section S1 where the sensor 12 receives light, the step motor 64 is driven and the wheels 38 are driven to rotate. In the section S2 where the sensor 14 receives light, the step motor 66 is driven, and the wheels 36 are driven to rotate. In the section W in which both sensors 12 and 14 receive light, the step motors 64 and 66 are driven, and the wheels 38 and 36 are rotationally driven.

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が車輪38をに回転させる。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66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。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。   Therefore, as the simplest driving example, when the light from the light source is in the field of view A1 (except for the field of view A3), the light sensor 12 receives it, and the step motor 64 turns the wheel 38 according to the light reception output. Rotate. At this time, since the wheel 36 is in a stopped state, the entire robot body 10 turns in the left direction. When the light from the light source is in the visual field A2 (except for the visual field A3), the optical sensor 14 receives the light, and the step motor 66 rotates the wheel 36 in accordance with the received light output. At this time, since the wheel 38 is in a stopped state, the entire robot body 10 turns in the right direction. Further, when the light from the light source is in the visual field A3, the optical sensors 12 and 14 receive the light, and the step motors 64 and 66 rotate and drive the wheels 38 and 36 according to the received light output, so that the robot body 10 moves straight. Will do. The robot main body 10 moves toward the light source by being controlled in this way. In the present embodiment, the arrangement of the drive units that move with respect to the position of the sensor and the direction of the visual field is not limited to the present embodiment showing one combination.

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。   By the way, in the above description of the operation, an example in which driving is performed at a constant speed when the light receiving sensors 12 and 14 receive light has been described. However, driving force increases when driving with acceleration at the start of driving.

図13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。   FIG. 13 is a flowchart showing the basic operation when acceleration control is performed at the start of driving. First, the CPU core 40 sets the clock frequency Rc of the drive pulse of the step motor 64 to 16 Hz (S1), and then resets the value Rc of the counter that counts the drive pulse (S2). Next, it is determined whether or not there is a light reception output from the sensor 12 (S3). If there is a light reception output, one pulse of the above-mentioned clock frequency Rc is supplied to drive the step motor 64, The pulses at that time are counted (S4). It is determined whether or not the count value Rn is a predetermined value, for example, 15 (S5). If it is not 15, the above processes (S3) and (S4) are repeated.

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。   After driving for 15 pulses with a drive pulse having a clock frequency Rc (= 16 Hz), it is next determined whether or not the clock frequency Rc of the drive pulse has reached 128 Hz (maximum value). Then, the clock frequency Rc of the drive pulse is set to 32 Hz, for example (S7), and the above processing is repeated in the same manner. When the clock frequency Rc of the drive pulse reaches 128 Hz (maximum value) (S6), the drive pulse is then driven with the drive pulse of that frequency. When the light receiving output of the sensor 12 is lost (S3), the step motor 64 is stopped (S8). This flowchart shows the relationship between the sensor 12 (L sensor) and the step motor 64 (R motor), but the relationship between the sensor 14 (R sensor) and the step motor 66 (L motor) is exactly the same. .

ところで、図13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。   Incidentally, the flow chart of FIG. 13 does not describe the relationship between the sensor 12 and the sensor 14 in order to facilitate understanding. However, for example, the sensor 14 is in a light receiving state, the step motor 66 is driven, and the robot body 10 is a light source. The sensor 12 is also in a light receiving state when moving in the direction. In this case, it is necessary to match the driving state of the step motor 64 driven by the sensor 12 with the driving state of the step motor 66. If the driving state is not positioned in this way, linear movement cannot be performed when the robot body 10 faces the light source. That is, the transition from the turning movement to the linear movement cannot be performed smoothly.

図14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Rc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。 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。   FIG. 14 is a flowchart of control in consideration of the above points. As in the case described above, the CPU core 40 sets the clock frequency Rc of the drive pulse of the step motor 64 to 16 Hz (S1), and then resets the value Rc of the counter that counts the number of drive pulses (S2). . Next, it is determined whether there is a light reception output of the sensor 14 on the other side (S2a). When there is a light reception output of the sensor 14, the clock frequency Lc and the counter value Ln of the drive pulse of the control system on the sensor 14 side are initially set as the clock frequency Rc and the counter value Rn of the drive pulse on the sensor 12 side. (S2b). After setting in this way, the same processing as in the flowchart of FIG. 9 is performed. This flowchart also shows the operation of the control system of the sensor 12, but the same applies to the control system of the sensor 14. In other words, when the control system of another sensor is in a driving state at the start of driving, the state is taken as an initial value and started, so when only one sensor receives light, the direction is changed while accelerating, When both sensors receive light, at the moment, both control systems are put in the same drive state and go straight. Therefore, the transition from the turning movement to the linear movement is smoothly performed, and the response to light is improved.

図15は駆動パルスの波形図である。図13及び図14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16Hzのクロック周波数の場合にはそのパルス幅を7.8msec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パルス幅は小さくてすむので、32Hzのクロック周波数の場合にはそのパルス幅を6.3msec、64Hzのクロック周波数の場合にはそのパルス幅を5.9msec、128Hzのクロック周波数の場合にはそのパルス幅を3.9msec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。   FIG. 15 is a waveform diagram of drive pulses. In order to increase the driving force when accelerating at the start of driving as shown in the flowcharts of FIGS. 13 and 14, for example, in the case of a clock frequency of 16 Hz, the pulse width is set to 7.8 msec and the pulse width is increased. As the frequency increases, the pulse width can be reduced. Therefore, in the case of a clock frequency of 32 Hz, the pulse width is 6.3 msec, and in the case of a clock frequency of 64 Hz, the pulse width is 5.9 msec and a clock of 128 Hz. In the case of frequency, the pulse width is set to 3.9 msec. By doing so, it is possible to supply a driving pulse corresponding to the required driving force, and rational driving becomes possible.

図16は障害物を回避する場合の処理を示すフローチャートであり、図17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10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。   FIG. 16 is a flowchart showing a process for avoiding an obstacle, and FIG. 17 is an explanatory diagram of the avoidance operation. Although illustration is omitted here, an obstacle sensor composed of an ultrasonic sensor, an eddy current sensor, a contact sensor, or a combination thereof is provided at the front of the robot body 10.

まず、その障害物センサにより障害物があるかどうかを判断する(S11) 。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、ステップモータ64又は66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により障害物があるかどうかを判断する(S11) 。このような処理を繰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。   First, it is determined by the obstacle sensor whether there is an obstacle (S11). If there is no obstacle, the operation is continued (or proceeds as it is) (S12). If there is an obstacle, the step motor 64 or 66 is reversed (S13). This state is continued for a predetermined time, for example, 5 seconds (S14). This time is not limited to this time as long as it is necessary for the direction change, and the moving distance may be set. Thereafter, it is determined again by the obstacle sensor whether there is an obstacle (S11). By repeating such processing, if there is an obstacle, the direction is changed to avoid it.

図18は衝突をステッ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ートであり、図19はその回避動作の説明図である。ステップモータ64,66を駆動し(S21) 、その状態でステップモータ64が回転しているかどうかを検出し(S22) 、回転していれば次にステップモータ66が回転しているかどうかを検出する(S23) 。ステップモータ66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64,66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68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。   FIG. 18 is a flowchart showing a process when a collision is detected by an induced voltage of a step motor and an obstacle is avoided, and FIG. 19 is an explanatory diagram of the avoidance operation. The step motors 64 and 66 are driven (S21), and it is detected whether or not the step motor 64 is rotating in that state (S22). If it is rotating, it is next detected whether or not the step motor 66 is rotating. (S23). If the step motor 66 is also rotating, it is assumed that there is no obstacle (S24). The method for detecting whether or not the step motors 64 and 66 are rotating utilizes the fact that the voltage induced in the exciting coil 68 is large when the motor rotates, but is small when the motor is not rotating.

図20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、ステッ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70が回転すると、ロータ70の回転に伴って誘起電圧が励磁コイル68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ータ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70が回転せず、従って誘起電圧が励磁コイル68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。   FIG. 20 is a timing chart showing a method for detecting the presence or absence of rotation of the step motor. As shown in the figure, when the step motor is in a rotating state, when the rotor 70 rotates after the drive pulse is applied, an induced voltage is induced in the exciting coil 68 as the rotor 70 rotates, and an induced current flows. The rotational state can be grasped by detecting the magnitude of the induced current, for example, with a comparator. When the step motor is not in the rotating state, the rotor 70 does not rotate after the drive pulse is applied, so that no induced voltage is induced in the exciting coil 68 and no induced current flows. Thereby, it can be grasped that it is not in a rotating state.

ステップモータ64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) 、ステップモータ64,66の駆動を停止し(S25) 、ステップモータ64,66を逆転する(S26) 。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ップモータ64を再び駆動し(S28) 、その状態を例えば5秒間継続する(S29) 。その後最初の処理(S21) に戻る。また、ステップモータ66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) 、ステップモータ64,66の駆動を停止し(S30) 、ステップモータ64,66を逆転する(S31) 。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66を駆動し(S33) 、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。   When it is determined that the motor does not rotate when the rotation of the step motor 64 is detected (S22), the driving of the step motors 64 and 66 is stopped (S25), and the step motors 64 and 66 are reversed (S26). ) The reverse drive state is continued for 5 seconds, for example (S27), the step motor 64 determined not to be rotated next is driven again (S28), and the state is continued for 5 seconds, for example (S29). Thereafter, the process returns to the first process (S21). If it is determined that the rotation of the step motor 66 is not detected (S23), the drive of the step motors 64 and 66 is stopped (S30), and the step motors 64 and 66 are reversed. (S31). The reverse drive state is continued for, for example, 5 seconds (S32), the step motor 66 is driven again (S33), and the state is continued for 5 seconds (S29). Thereafter, the process returns to the first process (S21).

以上のようにしてステップモータ64,66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ップモータを再び回転させるようにしている。例えばロボット本体10が壁に衝突してステップモータ66が回転していない状態が発生すると、ステップモータ64,66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66を駆動して方向を変換する。その後ステップモータ64,66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。   As described above, the presence or absence of rotation of the step motors 64 and 66 is detected, and if the rotation is not performed, the driving is temporarily stopped and then reverse rotation is performed. Next, the step motor that is determined not to rotate is rotated again. I am doing so. For example, when the robot main body 10 collides with a wall and the state where the step motor 66 does not rotate occurs, the driving of the step motors 64 and 66 is temporarily stopped and then reversely moved backward, and then the step motor 66 is driven to move in the direction. Convert. Thereafter, the step motors 64 and 66 are driven to advance straight, so that the vehicle can proceed while avoiding obstacles.

なお、図18のフローチャートにおいてはステップモータ64,66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。例えばステップモータ64が駆動している場合には、図18において処理(S21) においてステップモータ64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66を駆動している場合も同様であり、図18において処理(S21) においてステップモータ66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。   In the flowchart of FIG. 18, the avoidance of the obstacle in the state where both the step motors 64 and 66 are driven has been described, but the same processing is performed when only one of them is driven. For example, when the step motor 64 is driven, it can be dealt with by driving the step motor 64 in the process (S21) in FIG. 18, and thereafter performing the processes (S22) and processes (S25) to (S29). The same applies to the case where the step motor 66 is driven. In FIG. 18, the step motor 66 is driven in the process (S21), and thereafter, the processes (S23), (S30) to (S33), (S29) are performed. Can be dealt with.

図22〜図23は本発明の他の実施例に係るマイクロロボットの正面、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82a〜82dが設けられ、後部にはスクリューが84a〜84d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84a〜84d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タにより駆動されるので、ロボット本体80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。   22 to 23 are views showing a front surface, a side surface, and a back surface of a micro robot according to another embodiment of the present invention. Sensors 82a to 82d are provided at the front part of the robot main body, and screws 84a to 84d are provided at the rear part, which are configured to be driven in the liquid. Since the four screws 84a to 84d are provided on the left and right and up and down and are driven by the step motors, respectively, the robot body 80 can be controlled in the left and right directions, as well as in the up and down directions.

図1又は図5のロボットはモータが2個しかないので同一のタイミングで各モータ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ュー84a〜84dが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16の消耗が激しくなるので図24に示す回路によりそのタイミングをずらしている。   Since the robot of FIG. 1 or FIG. 5 has only two motors, the drive pulse is supplied to each motor at the same timing. In this embodiment, four screws 84a to 84d are provided, so that they are driven. Four stepping motors are required, and if these are driven with drive pulses having the same timing, the power supply unit 16 is consumed so much that the timing is shifted by the circuit shown in FIG.

図24は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。この回路図においては、図8のモータ駆動回路60,62の他にモータ駆動回路86,88を設け、これらの駆動回路はステップモータ64,66,90,92を駆動する。そして、ステップモータ64,66,90,92はスクリュー84a〜84d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60,62,86,88の位相を制御する位相差回路94〜100を設けており、各位相差回路94〜100の位相調整角を異ならせて、モータ駆動回路60,62,86,88か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。   FIG. 24 is a block diagram showing peripheral circuits of the motor drive circuit. In this circuit diagram, motor drive circuits 86 and 88 are provided in addition to the motor drive circuits 60 and 62 of FIG. 8, and these drive circuits drive step motors 64, 66, 90 and 92. The step motors 64, 66, 90, and 92 rotate the screws 84a to 84d. In this embodiment, phase difference circuits 94 to 100 for controlling the phases of the motor drive circuits 60, 62, 86, and 88 are further provided. The phase adjustment angles of the phase difference circuits 94 to 100 are made different to drive the motors. The drive pulses are not output from the circuits 60, 62, 86, 88 at the same timing.

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か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12のオフによりステップモータ64を駆動し、そして車輪38を駆動する。センサ14のオフによりステップモータ66を駆動し、そして車輪36を駆動する。センサ12,14の双方がオンのときにはステップモータ64,66を逆転駆動し、そして車輪38,36を反転駆動することににより、ロボット本体10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21〜図23のロボット本体100にも勿論適用できる。   In the above-described embodiment, the example in which light is detected by the sensor and proceeds in the direction has been described. However, the detection target may be not only light but also magnetism, heat (infrared rays), sound, electromagnetic waves, and the like. . Further, it is possible to control to escape from the detection object instead of proceeding. In that case, in the embodiment of FIG. 1 or FIG. 5, the step motor 64 is driven by turning off the sensor 12, and the wheel 38 is driven. When the sensor 14 is turned off, the step motor 66 is driven and the wheel 36 is driven. When both the sensors 12 and 14 are on, the step motors 64 and 66 are driven in reverse and the wheels 38 and 36 are driven in reverse to retract or retract the robot body 10. Furthermore, if two or more types of detection objects are prepared, one detection object is controlled toward it, and the other detection object is controlled so as to escape from it, fine control is possible. become. This control can be applied to the robot main body 100 shown in FIGS.

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25は本発明の他の実施例のマイクロロボットの上面図である。ロボット本体10の正面部には図示のように1対の方向制御センサ12,14が設けられているが、この他にロボット本体10の上部には作業制御用センサ15(図25には図示せず、図26参照)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15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10の底面図は図6の実施例と同様である。
The moving direction of the robot body may be based not only on the detection target such as light but also, for example, by previously programming the movement trajectory and controlling it accordingly. Further, the movement trajectory may be controlled by giving a command from outside. Furthermore, the above-described controls may be combined as appropriate and controlled with a learning function.
FIG. 25 is a top view of a micro robot according to another embodiment of the present invention. A pair of direction control sensors 12 and 14 are provided on the front portion of the robot body 10 as shown in the figure. In addition to this, a work control sensor 15 (not shown in FIG. 26), and receives a work command from the outside via the work control sensor 15, as will be described later. The bottom view of the robot body 10 is the same as that of the embodiment of FIG.

図26は図25の実施例の回路部22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ROM42、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には方向制御用センサ12,14及び作業制御用センサ15の出力が入力し、それはCPUコア40に出力される。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を制御すると共に、アクチュエータ駆動回路63を介して作業用アクチュエータ67を制御する。   FIG. 26 is a block diagram showing details of the circuit unit 22 of the embodiment of FIG. A CPU core 40 composed of an ALU, various registers, etc. is connected to a ROM 42 storing a program, an address decoder 44 of the ROM 42, a RAM 46 storing various data, and an address decoder 48 of the RAM 46. Yes. The crystal unit 50 is connected to an oscillator 52, and an oscillation signal from the oscillator 52 is supplied to the CPU core 40 as a clock signal. Outputs from the direction control sensors 12 and 14 and the work control sensor 15 are input to the input / output control circuit 54 and output to the CPU core 40. The motor drive control circuit 58 exchanges control signals with the CPU core 40, controls the step motors 64, 66 through the motor drive circuits 60, 62, and works with the work actuator 67 through the actuator drive circuit 63. To control.

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28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。   Since the step motor 64 is built in the drive unit 30 and is disposed on the right side of the robot body 10, it is described as an R motor in the flowchart of the drawings described later, and the step motor 66 is included in the drive unit 28. Since it is built-in and arranged on the left side of the robot body 10, it is similarly described as an L motor.

図27は図26の回路部の制御動作を示すフローチャートである。方向制御用センサ12,14により発光しているターゲットに向って移動し、操作者の指示により作業用センサ15がその指示を受信して所定の作業をする。   FIG. 27 is a flowchart showing the control operation of the circuit unit of FIG. The direction control sensors 12 and 14 move toward the target that emits light, and the work sensor 15 receives the instruction according to an instruction from the operator and performs a predetermined work.

まず、CPUコア40は方向制御用センサ12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64を駆動して車輪38を回転駆動し、左側に旋回する(S42) 。また、方向制御用センサ12がオフになっていれば(S41) 、ステップモータ64の駆動を停止する(S43) 。次に、方向制御用センサ14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66の駆動を停止する(S45) 。以上の処理を繰り返して方向制御用センサ14がオンになると(S44) 、ステップモータ66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10は光源に向かって移動し、次に、作業制御用センサ15が受光しているかどうかを判断し(S47) 、作業制御用センサ15が受光していない状態では上述の動作を繰り返して前進する。作業制御用センサ15が受光してオンになっていると、アクチュエータ駆動動回路63により作業用アクチュエータ67を制御して所望の作業をする(S48) 。   First, the CPU core 40 determines whether or not the direction control sensor 12 receives light and is turned on (S41), and if it is turned on, the step motor 64 is driven to drive the wheel 38 on the assumption that the light source is on the left side. Is rotated and turned to the left (S42). If the direction control sensor 12 is off (S41), the driving of the step motor 64 is stopped (S43). Next, it is determined whether the direction control sensor 14 receives light and is turned on (S44). If it is not turned on, the driving of the step motor 66 is stopped (S45). When the above processing is repeated and the direction control sensor 14 is turned on (S44), the step motor 66 is driven (S47). By operating in this way, the robot body 10 moves toward the light source, and then determines whether or not the work control sensor 15 is receiving light (S47), and the work control sensor 15 is not receiving light. Then, the above operation is repeated to advance. When the work control sensor 15 receives light and is turned on, the actuator drive moving circuit 63 controls the work actuator 67 to perform a desired work (S48).

図28は図25及び図26において作業制御用センサ15を装備しなかった場合のの動作を示すフローチャートである。この実施例においても、まず、CPUコア40は方向制御用センサ12が受光してオンになっているかどうかを判断し(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64を駆動して車輪38を回転駆動し、左側に旋回する(S52) 。また、方向制御用センサ12がオフになっていれば(S51) 、ステップモータ64の駆動を停止する(S53) 。次に、方向制御用センサ14が受光してオンになっているかどうかを判断し(S54) 、オンになっていなけばステップモータ66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14がオンなると(S54) 、ステップモータ66を駆動する(S57) 。このように動作することによりロボット本体10は光源に向かって移動し、次に、ステップモータ64,66が回転しているかどうかを判断し(S57) 、ステップモータ64,66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10が所定の個所に到達して衝突するとステップモータ64,66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、アクチュエータ駆動動回路63により作業用アクチュエータ67を制御して所望の作業をする(S58) 。   FIG. 28 is a flowchart showing the operation when the work control sensor 15 is not equipped in FIGS. Also in this embodiment, the CPU core 40 first determines whether or not the direction control sensor 12 receives light and is turned on (S51). If it is turned on, the step motor 64 assumes that the light source is on the left side. Is driven to rotate the wheel 38 and turn leftward (S52). If the direction control sensor 12 is off (S51), the driving of the step motor 64 is stopped (S53). Next, it is determined whether the direction control sensor 14 receives light and is turned on (S54). If it is not turned on, the driving of the step motor 66 is stopped (S55). When the above processing is repeated and the direction control sensor 14 is turned on (S54), the step motor 66 is driven (S57). By operating in this way, the robot body 10 moves toward the light source, and then it is determined whether or not the step motors 64 and 66 are rotating (S57), and the step motors 64 and 66 are rotating. Then, the above operation is repeated to advance. When the robot body 10 reaches a predetermined location and collides, the step motors 64 and 66 do not rotate at that moment. Therefore, it is considered that the robot has reached a predetermined position by not rotating, and then the actuator driving circuit 63 is operated. Thus, the work actuator 67 is controlled to perform a desired work (S58).

なお、ステップモータ64,66が回転しているか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68に供給された後にロータ70が回転し、そのロータ70の回転に伴って誘起電圧が励磁コイル68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。ステッ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70が回転せず、従って誘起電圧が励磁コイル68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。   Whether the step motors 64 and 66 are rotating is determined as follows. When the step motor is in a rotating state, the rotor 70 rotates after a drive pulse is supplied to the exciting coil 68, and an induced voltage is induced in the exciting coil 68 as the rotor 70 rotates, and an induced current flows. By detecting the magnitude of the induced current using a comparator or the like, it is detected that the motor is in a rotating state. When the step motor is not in the rotating state, the rotor 70 does not rotate after the drive pulse is supplied, and therefore the induced voltage is not induced in the exciting coil 68. Thereby, it is detected that it is not in a rotating state.

図29は回路部22の他の実施例の詳細を示すブロック図である。この実施例においてはセンサとして、受信センサ102、発信素子104及び検出素子106を入出力制御回路54に接続している。図30はそのロボット本体10の上面図であり、受信センサ102及び発信素子104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102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102に向けて出力する。検出素子106は例えばイメージセンサ、触覚センサ等から構成されており、検出素子106で検出された情報は発信素子104を用いて操作側に伝えられる。   FIG. 29 is a block diagram showing details of another embodiment of the circuit unit 22. In this embodiment, the receiving sensor 102, the transmitting element 104, and the detecting element 106 are connected to the input / output control circuit 54 as sensors. FIG. 30 is a top view of the robot body 10 in which the receiving sensor 102 and the transmitting element 104 are arranged at the illustrated positions. In this embodiment, a movement command and a work command are received by the receiving sensor 102, and for example, using infrared rays, the command (straight forward command, right turn command, left turn command, reverse command, work command, etc.) is used. A pulse signal having a corresponding pattern is output to the light receiving sensor 102. The detection element 106 includes, for example, an image sensor, a tactile sensor, and the like, and information detected by the detection element 106 is transmitted to the operation side using the transmission element 104.

図31は図29の回路部の制御動作を示すフローチャートである。まず、受信センサ102が直進指令を操作側から受けるとCPUコア40はそれを判断して(S61) 、ステップモータ64,66を駆動し直進する(S62) 。受信センサ102が右折指令を操作側から受けるとCPUコア40はそれを判断して(S63) 、ステップモータ66を駆動し右折する(S64) 。受信センサ102が左折指令を操作側から受けるとCPUコア40はそれを判断して(S65) 、ステップモータ64を駆動し左折する(S66) 。受信センサ102が後退指令を操作側から受けるとCPUコア40はそれを判断して(S67) 、ステップモータ64,66を逆回転駆動してロボット本体10を後退させる(S68) 。いずれの移動制御指令もなかった場合にはステップモータ64,66の駆動を停止させる(S69) 。次に、CPUコア40は作業指令が入力されているかどうかを判断する(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アクチュエータ駆動回路63により作業用アクチュエータ67を制御して所望の作業を行う(S71) 。その後、CPUコア40は受信センサ102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106により検出された情報を符号化して発信素子104を介して操作側に送信する(S73) 。以上の処理がサイクリックに繰り返される。   FIG. 31 is a flowchart showing the control operation of the circuit unit of FIG. First, when the receiving sensor 102 receives a straight-ahead command from the operation side, the CPU core 40 determines that (S61), and drives the step motors 64 and 66 to go straight (S62). When the reception sensor 102 receives a right turn command from the operation side, the CPU core 40 determines that (S63), and drives the step motor 66 to turn right (S64). When the reception sensor 102 receives a left turn command from the operation side, the CPU core 40 determines that (S65), and drives the step motor 64 to turn left (S66). When the reception sensor 102 receives a reverse command from the operation side, the CPU core 40 determines that (S67), and reversely drives the step motors 64 and 66 to retract the robot body 10 (S68). If there is no movement control command, the driving of the step motors 64 and 66 is stopped (S69). Next, the CPU core 40 determines whether or not a work command has been input (S70). If the work command is not input, the process is terminated as it is, but if the work command is input, the actuator drive circuit 63 controls the work actuator 67 to perform a desired work (S71). Thereafter, the CPU core 40 determines whether or not a transmission command is input via the reception sensor 102 (S72). If a transmission command is input, the CPU core 40 encodes information detected by the detection element 106, for example. The data is transmitted to the operating side via the transmitting element 104 (S73). The above process is cyclically repeated.

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。
By the way, various works are mentioned as the above-mentioned work, and examples thereof are as follows.
(1) Discharge of chemicals with a micro pump.
(2) Sensing temperature, pressure, components, images, etc.
(3) Work by hand (for example, carrying parts).
(4) Data storage / transmission.
(5) The action of the micro robot itself (for example, filling holes, processing by self-destruction, and robots with various functions work together).
(6) Sample intake and disposal.

図32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22により制御されるプランジャ110を有し、このプランジャ110はその先端部に設けられたピストン112を駆動する。マイクロポンプ114はプランジャ110及びピストン112から構成されており、このピストン112の移動により薬液116はノズル118を介して管内に吐出される。このロボットの外周側には光起電力素子120が取り付けられている。発光部からの光が光ファイバ122により導かれミラー124で反射し、それは更に管内壁126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126で反射した光の一部は光起電素子120にも入力し、回路部22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25及び図26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12,14、車輪36,38、ステッップモータ64,66等の部材が不要になっている。   FIG. 32 is a cross-sectional view showing an example in which the micro robot of the present invention is applied to an endoscope. This device has a plunger 110 that is controlled by the circuit portion 22, and this plunger 110 drives a piston 112 provided at the tip thereof. The micropump 114 includes a plunger 110 and a piston 112, and the chemical liquid 116 is discharged into the pipe through the nozzle 118 by the movement of the piston 112. A photovoltaic element 120 is attached to the outer peripheral side of the robot. The light from the light emitting part is guided by the optical fiber 122 and reflected by the mirror 124. The light is further reflected by the inner wall 126 of the tube and guided to the light receiving part through the reverse path so far, and functions as an endoscope. A part of the light reflected by the tube inner wall 126 is also input to the photovoltaic element 120 to charge a power supply unit (not shown) of the circuit unit 22. The basic configuration of this embodiment is the same as that of the embodiment described in FIGS. 25 and 26, but members such as sensors 12, 14, wheels 36, 38, step motors 64, 66, etc. It is no longer needed.

この実施例においては、回路部22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120の出力が接続される電源部に並列接続され、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122を介して操作側から供給し、回路部22はそれを光起電素子120を介して取り込み、プランジャ110を駆動して薬液116をノズル118から吐出する。   In this embodiment, the circuit unit 22 has a built-in decoder, which is connected in parallel to the power supply unit to which the output of the photovoltaic device 120 is connected, and extracts and analyzes the control signal included in the charging current. To do. Therefore, in this embodiment, a work command is supplied from the operation side through the optical fiber 122 at a desired position while observing the inside of the tube as an endoscope, and the circuit unit 22 transmits it through the photovoltaic element 120. Then, the plunger 110 is driven to discharge the chemical 116 from the nozzle 118.

図33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34はその側面図である。この実施例のマイクロロボットは、図25に示されるロボット本体にマイクロポンプ130を内蔵させ、前面部にノズル132を設けたものである。この実施例においては、例えば図27のフローチャートの作業(S48) 、図28のフローチャートの作業(S58) 及び図31のフローチャートの作業(S71) において、マイクロポンプ130を駆動してノズル132から薬液を吐出する。   FIG. 33 is a bottom view of a microrobot according to another embodiment of the present invention, and FIG. 34 is a side view thereof. In the micro robot of this embodiment, a micro pump 130 is built in the robot body shown in FIG. 25, and a nozzle 132 is provided on the front surface. In this embodiment, for example, in the operation of the flowchart of FIG. 27 (S48), the operation of the flowchart of FIG. 28 (S58), and the operation of the flowchart of FIG. 31 (S71), the micropump 130 is driven to supply the chemical solution from the nozzle 132. Discharge.

図35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36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25に示されるロボット本体10にハンド機構を設けたものである。ロボット本体10の上部に上モータユニット140が設けられ、それは上ピニオン142を回転させ、上ピニオン142は上ギヤ144と係合して、軸152に回転自在に支持されている上アーム146を駆動する。ロボット本体10の下部に下モータユニット148が設けられ、それは下ピニオン149を回転させ、下ピニオン149は下ギヤ150と係合し、軸152に回転自在に支持されている下アーム154を駆動する。この上アーム146及び下アーム154はハンド156を構成している。   FIG. 35 is a side view of a micro robot according to another embodiment of the present invention, and FIG. 36 is a bottom view thereof. The micro robot of this embodiment is a robot main body 10 shown in FIG. 25 provided with a hand mechanism. An upper motor unit 140 is provided at the top of the robot body 10, which rotates the upper pinion 142, and the upper pinion 142 engages with the upper gear 144 to drive the upper arm 146 that is rotatably supported by the shaft 152. To do. A lower motor unit 148 is provided at the lower part of the robot body 10, which rotates the lower pinion 149. The lower pinion 149 engages with the lower gear 150 and drives the lower arm 154 that is rotatably supported by the shaft 152. . The upper arm 146 and the lower arm 154 constitute a hand 156.

図37は図35及び図36の実施例のマイクロロボットの回路部22の詳細を示したブロック図である。この実施例は図26の回路図と基本的に同一であるが、上モータ駆動回路160及び下モータ駆動回路162が設けられている。上モータ駆動回路160は上モータユニット140に内蔵している上モータ164を駆動制御し、下モータ駆動回路162は下モータユニット148に内蔵している下モータ166を駆動制御する。なお、上モータ164及び下モータ166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164と下モータ166とを同期して駆動するのが容易になる。   FIG. 37 is a block diagram showing details of the circuit unit 22 of the microrobot of the embodiment of FIGS. This embodiment is basically the same as the circuit diagram of FIG. 26, except that an upper motor drive circuit 160 and a lower motor drive circuit 162 are provided. The upper motor drive circuit 160 drives and controls the upper motor 164 built in the upper motor unit 140, and the lower motor drive circuit 162 drives and controls the lower motor 166 built in the lower motor unit 148. The upper motor 164 and the lower motor 166 are preferably composed of step motors. In such a case, it is easy to drive the upper motor 164 and the lower motor 166 synchronously.

図38は図35〜図37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15が制御指令を受けると、CPUコア40はその指令がア−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−ムを上げる指令であった場合には上モータ駆動回路160により上モータ164を反時計方向に回転させる(S82) 。これにより上アーム146は時計方向に回動する。次に、下モータ駆動回路162により下モータ166を反時計方向に回転させる(S83) 。これにより下アーム154は時計方向に回動する。このように上アーム146及び下アーム154を共に時計方向に回転させることによりハンド156は図39に示されるように上がる。   FIG. 38 is a flowchart showing the control operation of the microrobot of the embodiment of FIGS. First, when the work control sensor 15 receives a control command, the CPU core 40 determines whether or not the command is a command to raise the arm (S81). If the command is a command to raise the arm, the upper motor drive circuit 160 rotates the upper motor 164 counterclockwise (S82). As a result, the upper arm 146 rotates clockwise. Next, the lower motor 166 is rotated counterclockwise by the lower motor drive circuit 162 (S83). As a result, the lower arm 154 rotates clockwise. Thus, by rotating the upper arm 146 and the lower arm 154 in the clockwise direction, the hand 156 is raised as shown in FIG.

また、CPUコア40がア−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160により上モータ164を時計方向に回転させる(S85) 。これにより上アーム146は反時計方向に回動する。次に、下モータ駆動回路162により下モータ166を時計方向に回転させる(S86) 。これにより下アーム154は反時計方向に回動する。このように上アーム146及び下アーム154を共に反時計方向に回転させることによりハンド156は下がる。   When the CPU core 40 receives a command to lower the arm (S84), the upper motor driving circuit 160 rotates the upper motor 164 clockwise (S85). As a result, the upper arm 146 rotates counterclockwise. Next, the lower motor driving circuit 162 rotates the lower motor 166 clockwise (S86). As a result, the lower arm 154 rotates counterclockwise. Thus, the hand 156 is lowered by rotating both the upper arm 146 and the lower arm 154 counterclockwise.

また、CPUコア40がア−ムを開くという指令を受け取ると(S87) 、上モータ駆動回路160により上モータ164を反時計方向に回転させる(S88) 。これにより上アーム146は時計方向に回動する。次に、下モータ駆動回路162により下モータ166を時計方向に回転させる(S86) 。これにより下アーム154は反時計方向に回動する。このように上アーム146を時計方向に回転させ、下アーム154を反時計方向に回転させることにより、上アーム146と下アーム154とは図40に示されるように開く。   When the CPU core 40 receives a command to open the arm (S87), the upper motor driving circuit 160 rotates the upper motor 164 counterclockwise (S88). As a result, the upper arm 146 rotates clockwise. Next, the lower motor driving circuit 162 rotates the lower motor 166 clockwise (S86). As a result, the lower arm 154 rotates counterclockwise. Thus, by rotating the upper arm 146 clockwise and the lower arm 154 counterclockwise, the upper arm 146 and the lower arm 154 are opened as shown in FIG.

また、CPUコア40がア−ムを閉じるという指令を受け取ると(S90) 、上モータ駆動回路160により上モータ164を時計方向に回転させる(S91) 。これにより上アーム146は反時計方向に回動する。次に、下モータ駆動回路162により下モータ166を反時計方向に回転させる(S92) 。これにより下アーム154は時計方向に回動する。このように上アーム146と下アーム154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146と下アーム154とは閉じる。   When the CPU core 40 receives a command to close the arm (S90), the upper motor driving circuit 160 rotates the upper motor 164 clockwise (S91). As a result, the upper arm 146 rotates counterclockwise. Next, the lower motor drive circuit 162 rotates the lower motor 166 counterclockwise (S92). As a result, the lower arm 154 rotates clockwise. Thus, the upper arm 146 and the lower arm 154 are closed by controlling the upper arm 146 and the lower arm 154 to approach each other.

図41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42はその側面図である。ロボット本体10は図示のように作業用モータ200を内蔵しており、この作業用モータ200はモータステータ202とロータ204とから構成されている。このロボット本体10は非磁性管206内に配置されており、この非磁性管206には液が入っているものとする。非磁性管206の外側にはコイルステータ208が配置され、コイルステータ208にはコイル210が巻回されている。 図43は作業モータ200の詳細を示した図である。モータステータ202には内周部に一対の内ノッチ202aが設けられ、外周部に一対の外ノッチ202bが設けられており、内ノッチ202aの位置と外ノッチ202bの位置とは図示のように周方向にずれている。ロータ204はマグネットから構成されており、N極とS極の2極に着磁されている。外部からの磁界がかけられると、図示のように磁束212がモータステータ202内を通る。   FIG. 41 is a conceptual diagram of a microrobot according to another embodiment of the present invention, and FIG. 42 is a side view thereof. The robot body 10 incorporates a work motor 200 as shown in the figure, and this work motor 200 includes a motor stator 202 and a rotor 204. It is assumed that the robot body 10 is disposed in a nonmagnetic tube 206, and the nonmagnetic tube 206 contains liquid. A coil stator 208 is disposed outside the nonmagnetic tube 206, and a coil 210 is wound around the coil stator 208. FIG. 43 is a diagram showing details of the work motor 200. The motor stator 202 is provided with a pair of inner notches 202a on the inner peripheral portion and a pair of outer notches 202b on the outer peripheral portion. The position of the inner notch 202a and the position of the outer notch 202b are as shown in the figure. It is displaced in the direction. The rotor 204 is composed of a magnet and is magnetized into two poles, an N pole and an S pole. When an external magnetic field is applied, the magnetic flux 212 passes through the motor stator 202 as shown.

図43〜46は作業モータ200の動作原理を示す図である。図44は磁界が外部か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204のN極とS極との境界点が内ノッチ202aに対向して安定している。次に、磁界を図45のようにかけると、ロータ204は回転するが、外ノッチ202bの部分のモータステータ202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204の前記の境界点は外ノッチ202b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46に示すように、ロータ204の前記境界点が内ノッチ202aに対向して安定する。このようにして図44から図46にかけてロータ204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、ロータ204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204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64,66等にも適用される。   43 to 46 are diagrams showing the operation principle of the work motor 200. FIG. FIG. 44 is a diagram showing a state in which no magnetic field is applied from the outside. In this state, the boundary point between the N pole and the S pole of the rotor 204 is opposed to the inner notch 202a and is stable. Next, when a magnetic field is applied as shown in FIG. 45, the rotor 204 rotates, but the portion of the motor stator 202 in the portion of the outer notch 202b becomes narrow. Thus, the boundary point of the rotor 204 is stabilized at the outer notch 202b. Thereafter, when the application of the magnetic field from the outside is stopped, the boundary point of the rotor 204 is opposed to the inner notch 202a and stabilized as shown in FIG. Thus, it can be seen from FIGS. 44 to 46 that the rotor 204 is rotating halfway. Next, when the magnetic field is supplied from the opposite direction, the rotor 204 further rotates half a turn. Thus, by alternately applying a magnetic field, the rotor 204 rotates continuously. Although the above description is an example of rotating in the counterclockwise direction, it can be rotated in the same manner in the clockwise direction. The operating principle of the motor itself is also applied to the step motors 64 and 66 of the above-described embodiment.

作業用モータ200の動作原理が明らかになったところで、次に図41及び図42の装置の動作説明をする。コイル210に正・負の励磁電流を供給すると、コイルステータ208にそれに対応した磁束が発生し、その磁束は非磁性管206を通ってモータステータ202に至り、上述の動作原理によりロータ204が回転する。そのロータ204の回転によりマイクロポンプとして機能させたり、図示しないスクリュ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。或いは図示しないカッター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。   Now that the operating principle of the working motor 200 has been clarified, the operation of the apparatus shown in FIGS. 41 and 42 will be described. When positive and negative exciting currents are supplied to the coil 210, a corresponding magnetic flux is generated in the coil stator 208, and the magnetic flux passes through the non-magnetic tube 206 to the motor stator 202, and the rotor 204 rotates by the above-described operating principle. To do. The rotor 204 can be rotated to function as a micro pump, or can be propelled by rotating a screw (not shown), or a liquid flow can be created. Alternatively, a target portion can be deleted by rotating a cutter (not shown).

特にこの実施例においてはコイルステータ208を非磁性管206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200それ自体もその移動に沿って移動する。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10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ータ200を駆動することができるので、マイクロロボット本体10には作業用モータ200を駆動するエネルギーを保存する手段(蓄電池)を必要としない。なお、コイルステータ208は1個ではなく、非磁性管206の長さ方向に沿って複数個設けて、複数のロボット本体10を順次駆動させるようにしてもよい。また、コイル210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。その場合にはモータステ−タ202等もそれに対応した構成にする。   In particular, in this embodiment, when the coil stator 208 is moved in the length direction of the nonmagnetic tube 206, the working motor 200 itself is moved along the movement by the magnetic force generated by the magnetic field. Therefore, the position of the micro robot main body 10 can be controlled by applying a magnetic field from the outside. Furthermore, since the working motor 200 can be driven by applying a magnetic field from the outside, the microrobot main body 10 does not need means (storage battery) for storing energy for driving the working motor 200. It should be noted that the coil stator 208 may be provided in a plurality along the length direction of the nonmagnetic tube 206, and the plurality of robot main bodies 10 may be sequentially driven. Moreover, the coil 210 does not need to be a single phase and may be constituted by a multi-phase coil such as a three-phase. In that case, the motor stator 202 and the like are also configured accordingly.

なお、上述の実施例のステップモータは図41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。   The step motor of the above-described embodiment may be an ultrasonic motor or the like except for the embodiment of FIG. Moreover, you may comprise a micro robot by combining suitably the element of each above-mentioned Example as needed.

次に、電源16に対する充電機構について説明する。 図47は電磁誘導による充電機構を付加した回路部22の詳細を示したブロック図である。モータ駆動回路62の充電回路の出力が電源部16に接続され、この電源部16には電圧調整器56が接続されている。この電圧調整器56は昇圧回路300と電圧リミッター302とから構成されている。   Next, a charging mechanism for the power supply 16 will be described. FIG. 47 is a block diagram showing details of the circuit unit 22 to which a charging mechanism by electromagnetic induction is added. The output of the charging circuit of the motor drive circuit 62 is connected to the power supply unit 16, and a voltage regulator 56 is connected to the power supply unit 16. The voltage regulator 56 includes a booster circuit 300 and a voltage limiter 302.

図48はこの実施例のモータ駆動回路62の詳細を示す回路図である。モータドライバ304,306,308,310は励磁コイル68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312,314,316,318が接続さている。また、交流磁界を検出するためのスイッチ320,322が励磁コイル68の両端に接続され、これらのスイッチ320,322が閉成されると、励磁コイル68に対して閉回路が形成される。また、励磁コイル68の両端は磁界検出用インバータ324,326に導かれ、その出力はオア回路328を介してモータ駆動制御回路58に導かれる。定常的にはドライバ304,310とドライバ308,306とが交互に駆動され励磁コイル68に励磁電流が供給されてステップモータ66が駆動されるが、充電動作時には全ドライバ304,306,308,310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68が受けると、誘起電圧がダイオード312,314,316,318により整流されて電源部16に導かれて充電動作をする。なお、ドライバ304,306,308,310が図示のようにFETにより構成されていてそれに等価的に含まれるダイオードが十分機能する場合には外付けのダイオード312,314,316,318を省略することもできる。   FIG. 48 is a circuit diagram showing details of the motor drive circuit 62 of this embodiment. The motor drivers 304, 306, 308, 310 are H-connected to the exciting coil 68 as shown in the figure, and diodes 312, 314, 316, 318 are connected to each driver in parallel and in the opposite direction. Further, switches 320 and 322 for detecting an alternating magnetic field are connected to both ends of the exciting coil 68. When these switches 320 and 322 are closed, a closed circuit is formed for the exciting coil 68. Further, both ends of the exciting coil 68 are led to the magnetic field detecting inverters 324 and 326, and their outputs are led to the motor drive control circuit 58 via the OR circuit 328. Normally, the drivers 304 and 310 and the drivers 308 and 306 are alternately driven to supply the exciting current to the exciting coil 68 and the step motor 66 is driven. However, during the charging operation, all the drivers 304, 306, 308, and 310 are driven. When the excitation coil 68 receives electromagnetic induction from the charging coil of the charging station, which will be described later, the induced voltage is rectified by the diodes 312, 314, 316, 318 and guided to the power supply unit 16 to perform the charging operation. . If the drivers 304, 306, 308, 310 are composed of FETs as shown in the figure and the diodes equivalently included in the drivers function sufficiently, the external diodes 312, 314, 316, 318 are omitted. You can also.

図49は電源部16を構成している電気二重層コンデンサ334の放電特性であり、図50は電圧調整器56の詳細を示す回路説明図である。図50においては、高容量コンデンサ334及びリミッタースイッチ330を有し、更にもう1つの電源としてコンデンサ360を有している。コンデンサ334からコンデンサ360へその電圧を昇圧しながら充電する手段が破線135で囲まれた部分に示されている。コンデンサ334からコンデンサ360へ昇圧しながら充電する手段335はコンデンサ340,350とスイッチ336,338,342,344,346,348,352とから構成されている。コンデンサ360から制御部22の各部に電源電圧が供給されている。検出器332はコンデンサ334の電圧を検出する。   FIG. 49 shows the discharge characteristics of the electric double layer capacitor 334 constituting the power supply unit 16, and FIG. 50 is a circuit explanatory diagram showing details of the voltage regulator 56. In FIG. 50, a high-capacitance capacitor 334 and a limiter switch 330 are provided, and a capacitor 360 is provided as another power source. Means for charging while increasing the voltage from the capacitor 334 to the capacitor 360 is shown in a portion surrounded by a broken line 135. The means 335 for charging while increasing the voltage from the capacitor 334 to the capacitor 360 includes capacitors 340 and 350 and switches 336, 338, 342, 344, 346, 348 and 352. A power supply voltage is supplied from the capacitor 360 to each unit of the control unit 22. The detector 332 detects the voltage of the capacitor 334.

次に図50の回路の動作を説明する。
大容量コンデンサ334がフル充電された後にその電圧が1.2V以上の時はコンデンサ334とコンデンサ360とは同じ電圧である。コンデンサ334の電圧が1.2V〜0.8Vの時は昇圧手段335により1.5倍に昇圧してコンデンサ360へ充電する。この動作は図49のt1 〜t3 の区間である。従って、この時のコンデンサ360の電圧は1.8V〜1.2Vとなる。コンデンサ334の電圧が0.8V〜0.6Vの時は昇圧手段335により2倍に昇圧されコンデンサ360に充電される。この動作図49のt3 〜t4 の区間である。この時のコンデンサ360の電圧は1.6V〜1.2Vとなる。
Next, the operation of the circuit of FIG. 50 will be described.
When the large-capacity capacitor 334 is fully charged and its voltage is 1.2 V or higher, the capacitor 334 and the capacitor 360 have the same voltage. When the voltage of the capacitor 334 is 1.2V to 0.8V, the voltage is boosted 1.5 times by the boosting means 335 and charged to the capacitor 360. This operation is a section from t 1 to t 3 in FIG. Therefore, the voltage of the capacitor 360 at this time is 1.8V to 1.2V. When the voltage of the capacitor 334 is between 0.8V and 0.6V, the voltage is boosted twice by the boosting means 335 and charged to the capacitor 360. This is the section from t 3 to t 4 in this operation diagram 49. At this time, the voltage of the capacitor 360 is 1.6V to 1.2V.

コンデンサ334の電圧が0.6以下の時は昇圧手段335により3倍に昇圧してコンデンサ360に充電する。この動作は図49のt4 以降である。この状態を示したのが図49である。実線で示した電圧が図50のコンデンサ360の電圧であり破線で示した電圧がコンデンサ334の電圧である。 When the voltage of the capacitor 334 is 0.6 or less, the voltage is boosted three times by the boosting means 335 and the capacitor 360 is charged. This operation is after t 4 in FIG. FIG. 49 shows this state. The voltage indicated by the solid line is the voltage of the capacitor 360 in FIG. 50, and the voltage indicated by the broken line is the voltage of the capacitor 334.

次に昇圧手段335の動作を説明する。
昇圧する時、まずコンデンサ334からコンデンサ340,350に充電しそれからコンデンサ334,340,350によりコンデンサ360を充電する。即ち図51〜図53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51の(A)、(B)
2.0倍昇圧の時は図52の(A)、(B)
3.0倍昇圧の時は図53の(A)、(B)に示している。
これらの切換は図50のスイッチ336,338,342,344,346,348,352のスイッチングにより実行される。
Next, the operation of the booster 335 will be described.
When boosting, the capacitor 334 is first charged into the capacitors 340 and 350, and then the capacitor 360 is charged with the capacitors 334, 340 and 350. That is, by repeating the operations shown in FIGS. 51 to 53, boost charging can be performed.
When boosting 1.5 times, (A) and (B) in FIG.
When boosting 2.0 times, (A) and (B) in FIG.
53A is shown in FIGS. 53A and 53B when the voltage is boosted 3.0 times.
These switching operations are executed by switching the switches 336, 338, 342, 344, 346, 348, and 352 of FIG.

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49において、t2 時間からt5 時間まで伸ばしている。また、コンデンサ334の電圧で言えば従来0.9Vらか1.8Vの間でしか使えなかったものが、本実施例によれば0.3Vから1.8Vまで使うことができ、コンデンサ334に蓄えられたエネルギーが有効に使われていることが分る。 The operable time According to this embodiment as described above, in FIG. 49, are extended from t 2 hours to t 5 hours. Further, in terms of the voltage of the capacitor 334, what was conventionally usable only between 0.9V and 1.8V can be used from 0.3V to 1.8V according to the present embodiment. It can be seen that the stored energy is being used effectively.

また、この実施例では昇圧手段335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332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334の電圧を検出している(1.8,1.2,0.8,0.6V)がコンデンサ360の電圧を検出して(1.8V,1.2V)、昇圧手段335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。   Further, in this embodiment, the boosting means 335 has three types of boosting means of 1.5 times, 2.0 times, and 3.0 times, and these are used by being switched by the voltage signal from the voltage detection unit 332. The present invention is not limited to these three types, and one type or multiple types may be prepared, and various magnifications may be considered. In this embodiment, the voltage of the capacitor 334 is detected (1.8, 1.2, 0.8, 0.6V), but the voltage of the capacitor 360 is detected (1.8V, Of course, it is possible to determine the boosting state as compared with the contents of the boosting means 335. This method has an advantage that the detection voltage may be small.

図54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370の近傍にはエネルギー供給装置372が設置されており、エネルギー供給装置372の上部には充電エリア374が形成されている。   FIG. 54 is a perspective view of a charging stand applied to the above-described microrobot. As shown in the drawing, for example, an energy supply device 372 is installed in the vicinity of a signal generation device 370 that emits infrared rays, and a charging area 374 is formed above the energy supply device 372.

図55はエネルギー供給装置372の構成を示すブロック図である。発振器376の出力は増幅器378により増幅されて充電コイル380を励磁する。この充電コイル380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。   FIG. 55 is a block diagram showing a configuration of the energy supply device 372. The output of the oscillator 376 is amplified by the amplifier 378 to excite the charging coil 380. The frequency of the exciting current of the charging coil 380 is set to a frequency higher than the frequency that can be followed by the step motor.

図56は自動充電時の動作を示すフローチャートである。CPUコア40は電源部16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続する(S112)。電源部16の電圧が所定の基準電圧VL 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10はその場で一回転する。例えば左側に旋回し始め、センサ12がオンなっているかどうかを判断し(S113)、オンなっていれば信号発生装置170は左側にあるものとし、ステップモータ64を駆動する(S114)。これにより車輪38が回転駆動して左側に旋回する。また、センサ14がオンなっているかどうかを判断し(S115)、オンなっていれば信号発生装置170は右側にあるものとし、ステップモータ66を駆動する(S116)。これにより車輪36が回転駆動して右側に旋回する。なお、このセンサ12,14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370からの赤外線にのみ反応して充電エリア374をサーチするのに用いられるものとする。   FIG. 56 is a flowchart showing the operation during automatic charging. The CPU core 40 takes in the voltage value of the power supply unit 16 and determines whether or not it is higher than a predetermined reference voltage (S111). If it is higher, normal operation is continued (S112). When the voltage of the power supply unit 16 is lower than a predetermined reference voltage VL, the charging operation is started. First, the robot body 10 rotates once on the spot. For example, it starts to turn to the left and it is determined whether or not the sensor 12 is on (S113). If it is on, the signal generator 170 is assumed to be on the left and the step motor 64 is driven (S114). As a result, the wheel 38 is rotationally driven and turns to the left. Further, it is determined whether or not the sensor 14 is on (S115). If the sensor 14 is on, the signal generator 170 is assumed to be on the right side, and the step motor 66 is driven (S116). As a result, the wheels 36 are driven to rotate and turn to the right. Each of the sensors 12 and 14 includes two elements, one element is used as a guide in response to, for example, ordinary light, and the other element is only responsive to infrared rays from the signal generator 370, for example. Suppose that it is used to search the charging area 374.

次に、図48のスイッチ320,322を閉成し、仮にロボット本体10が充電エリア374に到達すると、励磁コイル68は充電コイル380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ータ324,326及びオア回路328を介してCPUコア40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10は充電エリア174の上にいることになるので、ステップモータ64,66の駆動を停止する(S118)。励磁コイル68は充電コイル380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312,318,316,306により整流されて電源部16に導かれ、電源部16には充電電流が供給される。そして、CPUコア40は電源部16の電圧を取り込んでそれが基準値VH より高いかどうかを判断し(S119)、高くなると再び通常の動作に移る(S112)。   Next, when the switches 320 and 322 in FIG. 48 are closed and the robot body 10 reaches the charging area 374, the exciting coil 68 receives the magnetic field generated by the charging coil 380 and generates an induced voltage. This induced voltage is taken into the CPU core 40 via the inverters 324 and 326 and the OR circuit 328, and it is detected that an AC magnetic field has been detected there (S117). When the AC magnetic field is detected in this way, the robot body 10 is on the charging area 174, and thus the driving of the step motors 64 and 66 is stopped (S118). The exciting coil 68 receives the magnetic field generated by the charging coil 380 and generates an induced voltage. The induced voltage is rectified by the diodes 312, 318, 316 and 306 and guided to the power supply unit 16. Is supplied. Then, the CPU core 40 takes in the voltage of the power supply unit 16 and determines whether or not it is higher than the reference value VH (S119). When the voltage becomes higher, the CPU core 40 returns to normal operation (S112).

なお、充電スタンドの信号発生装置370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、エネルギー供給装置372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370は不要になる。
更に、エネルギー供給装置372はロボット本体10が充電エリア374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ルギー化が図られる。
Note that the signal generator 370 of the charging stand may generate ultrasonic waves, magnetism, or the like. In that case, it is necessary to equip the robot body with a sensor for detecting it. In addition, the magnetism, light, heat and the like generated from the energy supply device 372 may be detected and moved. In that case, the signal generator 370 becomes unnecessary.
Furthermore, the energy supply device 372 may be operated after the robot body 10 reaches the charging area 374, and in this case, energy saving is achieved.

図57〜図60は本発明の他の実施例に係るマイクロロボットを示す図であり、図57は前方から見た図、図58は後方から見た図、図59は図58の59−59断面図、図60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10の前部には4本のアーム400が取り付けられており、後部にはフィン402が取り付けられその外周部には外歯404が設けられている。また、フィン402はカバー部406により覆われている。フィン402はピニオン408を介してステップモータ66に連結されている。アーム400はその一方の端部がプランジャ410により駆動されるように構成されており、プランジャ410が引かれるとアーム400が拡がり、アーム400の端部が管の内壁に押し当てられるとロボット本体10は液中に停留する。   57 to 60 are views showing a microrobot according to another embodiment of the present invention. FIG. 57 is a view from the front, FIG. 58 is a view from the rear, and FIG. 59 is a view 59-59 in FIG. FIG. 60 is a sectional view for explaining the function of the arm. The microrobot of this embodiment is propelled by rotating the fins in the liquid flowing in the pipe, and at the time of charging, the liquid flow is used to generate electricity and thereby charge. Four arms 400 are attached to the front part of the robot body 10, fins 402 are attached to the rear part, and external teeth 404 are provided on the outer peripheral part thereof. Further, the fin 402 is covered with a cover portion 406. The fin 402 is connected to the step motor 66 through a pinion 408. The arm 400 is configured such that one end of the arm 400 is driven by the plunger 410. When the plunger 410 is pulled, the arm 400 expands, and when the end of the arm 400 is pressed against the inner wall of the pipe, the robot body 10. Stops in the liquid.

この実施例の回路22の構成は図47に示されているものと基本的には同一であり、図47のステップモータ64をプランジャ410に置き換えればよい。通常の動作状態においては、ステップモータ66よりフィン402が回転駆動されロボット本体10は液中を前進する。そして、電源部16の電圧が所定の基準値VL より低くなると、ステップモータ66の駆動を停止し、プランジャ410を引いてアーム400を拡げる。これによりロボット本体10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402が回転しその結果ステップモータ66のロータ70が回転し、励磁コイル68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16に導かれ、電源部16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VH 以上になると、プランジャ410を復帰させてアーム400を閉じてロボット本体10の停留状態を解き、ステップモータ66を駆動することにより再び前進を開始する。   The configuration of the circuit 22 of this embodiment is basically the same as that shown in FIG. 47, and the step motor 64 of FIG. In the normal operation state, the fins 402 are rotationally driven by the step motor 66 and the robot body 10 moves forward in the liquid. When the voltage of the power supply unit 16 becomes lower than the predetermined reference value VL, the driving of the step motor 66 is stopped, and the arm 400 is expanded by pulling the plunger 410. As a result, the robot body 10 stops in the liquid. When liquid is flowing in the tube in the stationary state, the fin 402 rotates, and as a result, the rotor 70 of the step motor 66 rotates, and an induced voltage is generated in the exciting coil 68. The induced voltage is the same as that of the above-described embodiment. In the same manner as in the case, the current is rectified and led to the power supply unit 16, and a charging current is supplied to the power supply unit 16. When the battery is charged in this way and becomes equal to or higher than the predetermined reference voltage VH, the plunger 410 is returned, the arm 400 is closed, the stationary state of the robot body 10 is released, and the stepping motor 66 is driven to start again.

図61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ル412を有し、このソーラーセル412の出力は電圧調整器56のリミッタ302(図47参照)を介して電源部16に供給されると共に、デコーダ416を介してCPUコア40に供給される。
図62は図61の実施例の動作を示すフローチャートである。この実施例においては通常の作業時もソーラーセル412により充電をしている。ところが、電源部16の電圧が所定の基準電圧VL より低くなると(S121)、ステップモータ64,66を駆動し(S122)、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継続する(S123),(S124)。つまり、ステップモータ64,66をロボット本体10が壁等に衝突するまで駆動することによりロボット本体10を隅の方に退避させ、その状態で例えば100秒程度の間充電する(S125)。そして、電源部16の電圧が所定の基準電圧VL 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10側ではソーラーセル212の出力をデコーダ416により解析してCPUコア40に取り込む。
FIG. 61 is a block diagram showing a configuration of a control unit in the case of charging with a photovoltaic element. For example, a solar cell 412 is provided as a photovoltaic element, and the output of the solar cell 412 is supplied to the power supply unit 16 via the limiter 302 (see FIG. 47) of the voltage regulator 56 and the CPU via the decoder 416. Supplied to the core 40.
FIG. 62 is a flowchart showing the operation of the embodiment of FIG. In this embodiment, the solar cell 412 charges the battery even during normal work. However, when the voltage of the power supply unit 16 becomes lower than the predetermined reference voltage VL (S121), the step motors 64 and 66 are driven (S122), and this state is continued until the rotation of these motors cannot be detected (S123). (S124). That is, by driving the step motors 64 and 66 until the robot body 10 collides with a wall or the like, the robot body 10 is retracted toward the corner and charged in that state for about 100 seconds, for example (S125). When the voltage of the power supply unit 16 becomes higher than the predetermined reference voltage VL (S121), the normal operation is resumed (S122). In this embodiment, it is possible not only to supply energy from the light emitting element by controlling the light emitting element on the light emitting side, but also to supply a control signal by superimposing the control signal on the light emitting energy. On the robot body 10 side, the output of the solar cell 212 is analyzed by the decoder 416 and taken into the CPU core 40.

ところで、図61の実施例においてはソーラーセル412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、エネルー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214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、励磁コイル68によらず、充電用のコイルをソーラーセル212の代わりに設けてそれによって電源部16を充電する場合にも整流回路が必要になる。   Incidentally, in the embodiment of FIG. 61, the example using the solar cell 412 has been described, but this may be replaced with a thermoelectric generator. Since the thermoelectric generator generates electric power due to a temperature difference, the thermoelectric generator can continuously generate power by alternately repeating heat absorption and heat generation on the energy supply side (drive the heat absorption and heating element at the charging stand). In this case, however, the output of the thermoelectric generator alternately repeats positive and negative, so that the charging circuit 214 requires a rectifier circuit. Not only in this case, but also in the case of charging by electromagnetic induction, a rectifier circuit is required not only for the exciting coil 68 but also for charging the power supply unit 16 by providing a charging coil instead of the solar cell 212. Become.

図63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ャートである。CPUコア40は電源部16の電圧を取り込んでその値が所定の基準電圧VL より高いかどうかを判断する(S131)。電源部16の電圧が所定の基準電圧VL よりも低ければ充電動作に移る(S132)。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16の電圧が所定の基準電圧VL よりも高ければ、次に障害物があるかどうかを判断する(S133)。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給した後に、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。   FIG. 63 is a flowchart showing an operation in the case of performing control combining charging, obstacle avoidance, work, and return. The CPU core 40 takes in the voltage of the power supply unit 16 and determines whether or not the value is higher than a predetermined reference voltage VL (S131). If the voltage of the power supply unit 16 is lower than the predetermined reference voltage VL, the charging operation is started (S132). This charging operation is the same as the operation in each of the embodiments described above. If the voltage of the power supply unit 16 is higher than the predetermined reference voltage VL, it is next determined whether or not there is an obstacle (S133). The presence / absence of an obstacle is detected by, for example, attaching an obstacle detection sensor and detecting the obstacle or detecting a state in which the step motor is not rotating. Detection in the latter case is performed as follows. The induced voltage becomes large after supplying the drive pulse to the excitation coil of the step motor when in the rotating state, and the induced voltage becomes small in the non-rotating state. Therefore, by detecting the magnitude of the induced voltage, Judgment is made.

障害物があると判断されたときには(S133)、回避動作をする(S134)。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(S134)。次に、帰投指令あるかどうかを判断し(S135)、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(S135)。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。   When it is determined that there is an obstacle (S133), an avoidance operation is performed (S134). The avoiding operation is performed by performing control processing such as stop and reverse. If it is determined that there is no obstacle, a desired operation (forward advancement, etc.) is performed (S134). Next, it is determined whether there is a return command (S135). If there is no return command, the above processing is repeated, and if there is a return command, return is performed (S135). In this embodiment, the work is continued until the return command is from the outside, but it may be automatically returned when the work is completed. Returning is done in the same way as moving to the charging station.

本発明の一実施例のマイクロロボットの側面図である。It is a side view of the micro robot of one Example of this invention. 図1の上面図である。FIG. 2 is a top view of FIG. 1. 図1の底面図である。It is a bottom view of FIG. 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。It is explanatory drawing when a robot main body climbs the inclined traveling ground. 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。It is a side view of the micro robot of the other Example of this invention. 図5の底面図である。FIG. 6 is a bottom view of FIG. 5. 上記マイクロロボットの車輪の側面拡大図である。It is a side enlarged view of the wheel of the micro robot. 回路部の詳細を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the detail of the circuit part. センサの回路図である。It is a circuit diagram of a sensor. 駆動部の平面図である。It is a top view of a drive part. 図10の駆動部の展開図である。It is an expanded view of the drive part of FIG. 図1又は図5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。6 is a timing chart showing an example of basic operation of the robot of the embodiment of FIG. 1 or FIG. 図13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ャートである。FIG. 13 is a timing chart showing the basic operation at the start of driving of the robot of the embodiment of FIG. 図5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。6 is a timing chart showing an operation at the start of driving of the robot of the embodiment of FIG. 図5の実施例のロボットの駆動パルスの波形図である。It is a wave form diagram of the drive pulse of the robot of the Example of FIG. 障害物を回避する場合の処理(その1)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process (the 1) in the case of avoiding an obstruction. その回避動作の説明図である。It is explanatory drawing of the avoidance operation | movement. 障害物を回避する場合の処理(その2)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process (the 2) in the case of avoiding an obstruction. その回避動作の説明図である。It is explanatory drawing of the avoidance operation | movement. 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。It is a timing chart showing a method of detecting the presence or absence of rotation of a step motor. 本発明の他の実施例に係るマイクロロボットの正面、側面及び背面をそれぞれ示した図である。It is the figure which each showed the front, side, and back surface of the micro robot which concerns on the other Example of this invention. 本発明の他の実施例に係るマイクロロボットの正面、側面及び背面をそれぞれ示した図である。It is the figure which each showed the front, side, and back surface of the micro robot which concerns on the other Example of this invention. 本発明の他の実施例に係るマイクロロボットの正面、側面及び背面をそれぞれ示した図である。It is the figure which each showed the front, side, and back surface of the micro robot which concerns on the other Example of this invention. 図21〜図23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。FIG. 24 is a block diagram showing peripheral circuits of the motor drive circuit of the embodiment of FIGS. 本発明の他の実施例のマイクロロボットの上面図である。It is a top view of the micro robot of the other Example of this invention. 図25の実施例の回路部の詳細を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the detail of the circuit part of the Example of FIG. 図26の回路部の制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control operation of the circuit part of FIG. 図25及び図26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ャートである。FIG. 27 is a flowchart showing an operation when a work control sensor is not equipped in FIGS. 25 and 26. FIG. 回路部の他の実施例の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the other Example of a circuit part. 本発明の他の実施例のロボット本体の上面図である。It is a top view of the robot main body of the other Example of this invention. 図29の回路部の制御動作を示すフローチャートである。30 is a flowchart showing a control operation of the circuit unit in FIG. 29. 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。It is sectional drawing which shows the example which applied the micro robot of this invention to the endoscope. 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。It is a bottom view of the micro robot which concerns on the other Example of this invention. 図33のマイクロロボットの側面図である。It is a side view of the micro robot of FIG. 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。It is a side view of the micro robot which concerns on the other Example of this invention. 図35のマイクロロボットの底面図である。It is a bottom view of the micro robot of FIG. 図37は図35及び図36のマイクロロボットの回路部の詳細を示したブロック図である。FIG. 37 is a block diagram showing details of the circuit unit of the microrobot shown in FIGS. 図35〜図37のマクロロボットの制御動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control action of the macro robot of FIGS. 図35のマイクロロボットがハンドを上げたときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when the micro robot of FIG. 35 raises a hand. 図35のマイクロロボットがハンドを開いたときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when the micro robot of FIG. 35 opens a hand. 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。It is a conceptual diagram of the micro robot which concerns on the other Example of this invention. 図41の側面図である。It is a side view of FIG. 作業用モータの詳細を示した図である。It is the figure which showed the detail of the working motor. 作業モータの動作原理を示した図である。It is the figure which showed the operating principle of the work motor. 作業モータの動作原理を示した図である。It is the figure which showed the operating principle of the work motor. 作業モータの動作原理を示した図である。It is the figure which showed the operating principle of the work motor. 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ブロック図である。It is the block diagram which showed the detail of the circuit part which added the charging mechanism by electromagnetic induction to the circuit part. 図47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。It is a block diagram which shows the detail of the motor drive circuit of the Example of FIG. 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。It is a discharge characteristic figure of the electric double layer capacitor which constitutes a power-source part. 電圧調整器の詳細を示す回路説明図である。It is circuit explanatory drawing which shows the detail of a voltage regulator. 昇圧手段の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a pressure | voltage rise means. 昇圧手段の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a pressure | voltage rise means. 昇圧手段の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a pressure | voltage rise means. 充電スタンドの斜視図である。It is a perspective view of a charging stand. エネルギー供給装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an energy supply apparatus. 自動充電時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of automatic charge. 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。It is a front view of the micro robot which concerns on the other Example of this invention. 図57のマイクロロボットの背面図である。FIG. 58 is a rear view of the micro robot of FIG. 57. 図58の59−59断面図である。It is 59-59 sectional drawing of FIG. 図57のアームの機能を説明する図である。It is a figure explaining the function of the arm of FIG. 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。It is a block diagram which shows the structure of the control part in the case of charging with a photovoltaic element. 図61の実施例の動作を示すフローチャートである。FIG. 62 is a flowchart showing the operation of the embodiment of FIG. 61. FIG. 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ャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement in the case of performing control which combined charge, failure avoidance, work, and return.

Claims (2)

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、
前記センサのオン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、
前記駆動部、前記制御部及び前記電源部がそれぞれ板状に形成されて、前記1対の駆動部の間に前記制御部及び前記電源部が重なるように配置され、
前記1対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すべり摩擦接触する摺動部とにより支持され、
前記2つの駆動点の前後にそれぞれ前記摺動部を有し、重心から延びる鉛直方向の線分と、前記2つの駆動点を結ぶ線分とが、走行グランドの傾斜によって交差し、前記2つの駆動点を結ぶ線分に対して、前記鉛直方向の線分が前にある場合には前記前の摺動部が前記走行グランドに接し、前記鉛直方向の線分が後にある場合には前記後の摺動部が前記走行グランドに接することを特徴とするマイクロロボット。
At least two sensors partially overlapping the detection area;
At least one pair of drive units that are driven independently of each other and have drive points that are separated from each other in a direction perpendicular to the moving direction;
A control unit that controls the drive unit based on an ON output of the sensor;
A power supply unit that is rechargeable and supplies a power supply voltage to the sensor, the drive unit, and the control unit;
The drive unit, the control unit, and the power supply unit are each formed in a plate shape, and are arranged so that the control unit and the power supply unit overlap between the pair of drive units,
Supported by two driving points that are driven by the pair of driving units with respect to the traveling ground, and a sliding portion that is in sliding friction contact with the traveling ground ;
The vertical line segment extending from the center of gravity and the line segment connecting the two drive points intersect with each other by the inclination of the traveling ground, each having the sliding portion before and after the two drive points. When the vertical line segment is in front of the line connecting the driving points, the front sliding part is in contact with the traveling ground, and when the vertical line segment is behind, the rear microrobot sliding portion is characterized that you contact with the travel ground.
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し、該突起部に通電することにより前記電源部を充電することを特徴とする請求項1記載のマイクロロボット。   2. The micro of claim 1, further comprising: a protrusion protruding from the housing, having flexibility and conducting to the power supply, and charging the power supply by energizing the protrusion. robot.
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