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外側に可動部を持たない小型ロボット

国内特許コード P06P005019
整理番号 TDU-089
掲載日 2006年11月17日
出願番号 特願2005-133145
公開番号 特開2006-305695
登録番号 特許第5000099号
出願日 平成17年4月28日(2005.4.28)
公開日 平成18年11月9日(2006.11.9)
登録日 平成24年5月25日(2012.5.25)
発明者
  • 古田 勝久
  • 李 洪誼
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 外側に可動部を持たない小型ロボット
発明の概要 【課題】 自律推進型で外側に可動部を持たない超小型化可能なカプセルロボットを提供する。
【解決手段】 カプセルロボット(1)は、筒状の本体(3)と、この本体の内部に該本体の進行方向と平行に移動自在に収納された可動体(4)と、本体(3)内において可動体(4)を前記本体の進行方向と反対の方向には高速で移動させ、前記本体の進行方向には低速で移動させる駆動手段(5)とを備える。可動体(4)の移動により運動量保存則及び静止摩擦に基づき本体(3)を進行させる。
【選択図】 図4
従来技術、競合技術の概要


カプセルロボット或いはマイクロロボットと称される(超)小型の自律走行型ロボットには、以下のタイプがある。一つは、可動脚を持つロボット又は尺取虫型の(inchworm)ロボットである。このタイプのロボットは、外側に可動部を有し、ボディの形状変化させることで動く。このため、構造が複雑で小型にするのが難しく、容易に故障し、特に医療への応用では人体を損傷する可能性がある。



もう1つのタイプは、外部から推進駆動するロボットである。このタイプのロボットは、例えば、外部の磁界で動かされる磁石を有する。このため、強い磁界を必要とし、制御するのが難しい。医療に用いる場合は、ロボットを入れる人体を外部磁界に置く必要があり、そのためのシステムが大掛かりなものとなり、高価である。



また、人体に経口投入して臓器を検査するための、自律走行型ではないマイクロカプセル型ロボットが提案されている(下記特許文献1参照)。このロボットは、カプセル状のロボット本体に、カメラ装置、照明装置、送受信装置、制御装置及び電源装置を内蔵するとともに、送受信装置が人体の外部から無線で受信した停止制御信号に基づいて作動して、臓器の特定検査部位でロボットの移動を停止させ又は遅くするための停止手段を搭載し、人体の外部からの停止制御信号により特定検査部位でロボットの移動を停止させるものである。しかしながら、このマイクロカプセル型ロボットは、上記停止手段として、ロボット本体から突出する掛止部材又は膨張部材、或いはロボット本体の外周に配設された吸着部を備えており、これら停止手段は、ロボットの外側でボディの形状を変化させる可動部であるから、前述のような問題点がある。また、このマイクロカプセル型ロボットは、それ自体で移動可能な自律走行型ではない。



【特許文献1】
特開2004-440号公報

産業上の利用分野


本発明は、外側に可動部を持たない自動推進式の小型ロボットに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
筒状の本体と、前記本体の内部に該本体の進行方向と平行に移動自在な可動体として収納された磁石と、前記本体の周囲に巻いたコイルと、前記本体の内部に前記磁石が移動する空間を残して前記本体内に収納され、前記本体内で前記磁石を移動させるために前記コイルに電圧を印加する駆動回路とを有し、
前記駆動回路は、前記磁石を前記本体の進行方向と反対の方向に移動させるときには、前記コイルに所定電圧の高周波パルスを印加することで高速移動させ、前記磁石を前記本体の進行方向に移動させるときには、前記コイルに所定電圧の低周波パルスを印加することで低速移動させるように制御され、
前記磁石の高速移動時には運動量保存の法則に従って前記本体を進行させ、前記磁石の低速移動時には前記本体とその周囲との静止摩擦力により前記本体を静止させたまま、前記磁石を前記本体に対する当初位置に戻すことを特徴とする、外側に可動部を持たない小型ロボット。

【請求項2】
請求項1記載の小型ロボットにおいて、前記駆動回路は、
前記磁石を前記本体内の前方停止位置から前記本体の進行方向と反対の方向に大きい加速度で駆動することにより、前記本体を停止位置から進行方向に高速度で移動させるステップ1と、
前記磁石の駆動開始からの経過時間をtで表わすとき、t=t1の時点で前記磁石の前記反対の方向への駆動を停止することにより、t=t2の時点で前記本体の進行方向への移動を停止するステップ2と、
前記本体の停止後、t=t3の時点で前記磁石が前記本体内の後方停止位置で停止するまで前記磁石を前記反対の方向に駆動するステップ3と、
前記本体が停止している状態で、前記磁石を前記後方停止位置から前記本体の進行方向に駆動し、t=t4の時点で前記磁石を前記本体内の前方停止位置で停止させるステップ4とを繰り返すことによって前記本体を移動させるように構成され、
前記本体の移動開始から停止までの時間t2を短くすることにより、前記本体と前記磁石の質量の比が小さいほど前記本体の平均移動速度が増大するようにしたことを特徴とする小型ロボット

【請求項3】
請求項2記載の小型ロボットにおいて、
前記駆動回路は、外部の駆動制御手段からの制御信号に応じて、前記ステップ1~4における前記磁石の駆動を制御する駆動信号を発生するように前記本体内に収納されていることを特徴とする小型ロボット。

【請求項4】
請求項2記載の小型ロボットにおいて、
前記駆動回路は、前記本体に対抗して前記磁石を前記ステップ1~4の繰返しで駆動する電圧を前記コイルに加えるように構成されていることを特徴とする小型ロボット。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005133145thum.jpg
出願権利状態 登録
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