Micro robot
专利汇可以提供Micro robot专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE:To simplify machining and assembling processes by connecting driving legs and direction selecting legs to swing type actuators which are connected to transmission mechanisms respectively and holding these legs by means of a moving mechanism base plate in a miniaturized moving micro robot. CONSTITUTION:A plurality of driving legs 31 to 36 which swing back and forth in the traveling direction of a robot are arranged on the side of the ground plane of the robot on a moving mechanism base plate 1. In addition, a plurality of direction selecting legs 11, 12, 21, and 22 which swing up and down facing either back or forth are also provided. First kind swing type actuators 71 to 73 and second kind swing type actuators 51, 52, 61, and 62 are connected to the driving legs 41 to 36 and the direction selecting legs 11, 12, 21, and 22 through transmission mechanisms respectively. These transmission mechanisms comprise clutches 141 and 142, pinions 151 and 152, and output shaft 110 in the driving legs 41 to 36 and a clutch 141, pinion 151, and output shaft 110 in the direction selecting legs 11, 12, 21, and 22.，下面是Micro robot专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微細形状の移動型マイクロロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、個別部品の組合せにより移動を実現するマイクロロボットがあった。 この装置において移動は微小モータと微小な車輪の組合せにより実現していた。
【０００３】例えばアニタフリン（Ａｎｉｔａ Ｍ．Ｆ
ｌｙｎｎ）氏らにより「ザ・ワールド・ラージェスト・
ワン・キュービック・インチ・ロボット」（“Ｔｈｅ
Ｗｏｒｌｄ'ｓ Ｌａｒｇｅｓｔ Ｏｎｅ Ｃｕｂｉｃ
Ｉｎｃｈ Ｒｏｂｏｔ”）という題目でＩＥＥＥマイクロエレクトロメカニカルシステム論文集（Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）９８〜１０
１ページに述べられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のマイクロロボットでは１インチ立方以下という比較的微小な移動ロボットを実現することができるが、個別に加工した部品を組み合わせているため、これを大幅に小型化することは不可能であるという問題があった。 さらに、小型かすればするほど部品の加工および組立工程に困難を極めるという大きな問題もあった。
【０００５】本発明の目的は、これらの問題を解決したマイクロロボットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、移動機能付きマイクロロボットにおいて、ロボット進行方向に対して前方および後方の双方に揺動する複数の駆動脚と、前方もしくは後方のいずれか一方を向き上下に揺動する複数の方向選択脚と、駆動脚に接続された第一の種類の揺動型アクチュエータと、方向選択脚に接続された第二の種類の揺動型アクチュエータと、駆動脚および前記第一の種類の揺動型アクチュエータを接続する第一の種類の伝達機構と、方向選択脚および前記第二の種類の揺動型アクチュエータを接続する第二の種類の伝達機構と、前記複数の脚および複数のアクチュエータおよび複数の伝達機構を一体として保持する移動機構基板、とからなることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】本発明の具体的な実施例について図面を用いて説明する。
【０００８】図１は本発明に従うマイクロロボットの機構構成を示す機構図である。
【０００９】ロボットの移動機構は、複数の脚および複数のアクチュエータおよび複数の伝達機構を保持する移動機構基板１上に、一体として加工する。 移動機構基板１上のロボット接地面側にはロボット進行方向に対して前方および後方の双方に揺動する複数の駆動脚３１，３
２，……，３６を設置する。 また、前方もしくは後方のいずれか一方を向き、上下に揺動する複数の方向選択脚１１，１２，２１，２２をロボット接地面側に設置する。
【００１０】駆動脚３１，３２，……，３６は、それぞれ第一の種類の揺動型アクチュエータ７１，７２，７３
に伝達機構を介して接続される。 また、方向選択脚１
１，１２，２１，２２は、第二の種類の揺動型アクチュエータ５１，５２，６１，６２に伝達機構を介して接続される。
【００１１】図１の構成において、ロボットの移動を実行するためには、駆動脚３１，３２，……，３６を揺動させておき、希望する進行方向によって第一として方向選択脚１１，１２の組を接地させるか、または第二として方向選択脚２１，２２の組を接地させるか、前記第一もしくは第二のいずれかを選択駆動する。 駆動脚の動作により、機構全体がロボット進行方向に対して前後に駆動力を与えられるが、駆動力は方向選択脚により一方向にのみ有効となる。
【００１２】例えば、図１において方向選択脚１１，１
２の組を接地させながら駆動脚３１，３２，……，３６
を揺動させた場合、紙面右方への移動に対し、方向選択脚は移動を妨げることはないが、左方への移動に関しては大きな摩擦を生じ、移動を阻止する。 従って、駆動脚３１，３２，……，３６は紙面右および左双方に駆動力を発生しているが、移動機構全体としては紙面右方に移動する。
【００１３】図２はアクチュエータおよび脚の機構の一実施例を示す詳細機構図である。
【００１４】図２（ａ）に示すように、駆動脚３１，３
２および第一の種類の揺動型アクチュエータ１００は、
第一の種類の伝達機構としてラック１４１，１４２とピニオン１５１，１５２により接続する。 これにより揺動型アクチュエータ１００の出力軸１１０が上下に変位すると、駆動脚３１，３２は前後に振れる。
【００１５】また、図２（ｂ）に示すように、方向選択脚１１および第二の種類の揺動型アクチュエータ１００
は、第二の種類の伝達機構として、ラック１４１とピニオン１５１により接続する。 これにより、揺動型アクチュエータ１００の出力軸１１０が上下に変位すると、方向選択脚１１は上下に振れる。
【００１６】図２（ａ），（ｂ）の構成によれば、まず方向選択脚に接続された揺動型アクチュエータのうち、
進行方向に対応するアクチュエータの組を下方に引き下げることによって方向選択脚を接地させ、その後駆動脚用の揺動型アクチュエータを上下に変位させ続けることにより、所望の方向にロボットを移動させることができる。
【００１７】アクチュエータの一構成例としてシリコン基板にリソグラフィ技術を適用して加工する場合、図２
（ａ），（ｂ）に示した串状の電極を用いると、静電力による駆動力を最大限利用可能となる。 図２において、
ビーム１１１，１１２，１１３および出力軸１１０は基板から浮かせており、それぞれ固定端１１１ａ，１１１
ｂ，１１２ａ，１１２ｂ，１１３ａ，１１３ｂにて基板に固定する。 ビーム１１１，１１２，１１３は、出力軸１１０を基板から浮かせるとともに上下方向への移動に関し、中間位置へ引き戻すバネの役割を果たす。
【００１８】アクチュエータを上下に駆動するためには、出力軸１１０の一部である串状の電極部を挟み込むように第一の種類の固定側電極１２１，１２２，１２
３，１２４、および第二の種類の固定側電極１３１，１
３２，１３３，１３４を基板上に固定しておく。 アクチュエータを上方に駆動する場合、前記第一の種類の固定側電極１２１，１２２，１２３，１２４を出力軸１１０
と反対の電位とし、第二の種類の固定側電極１３１，１
３２，１３３，１３４を出力軸１１０と同じ電位とする。 これにより第一の種類の固定側電極１２１，１２
２，１２３，１２４と出力軸１１０とは引合い、一方、
第二の種類の固定側電極１３１，１３２，１３３，１３
４と出力軸１１０は反発し合うため、結果として出力軸１１０は上方に駆動される。
【００１９】図３は本発明を適用したマイクロロボットを示す斜視図である。 マイクロロボット本体３の両側面に本発明に従う移動機構基板１，２を取り付ける。 所望の進行方向に対して、同方向に移動機構基板１，２を駆動することによりロボット本体３を移動させることができる。 また、移動機構基板１，２を互いに逆方向に駆動することにより、移動することなくその場で回転することができる。 移動機構基板１，２のうちいずれか一方を停止させ、他方のみ駆動することによれば、比較的大きな半径にてロボット本体３の方向を変えることができる。
【００２０】以上の各ブロックの構成および動作は同業者に容易に類推成しうるものであり、さらに詳細な説明は省略する。
【００２１】本発明に従う移動機能付きマイクロロボットにおいて、小型化の極限を求める場合、シリコンＬＳ
Ｉ製造技術に代表されるリソグラフィ技術によれば、複雑な微小形状の加工が実現でき、加工終了時点にて同時に組み立てを完了可能である。 本実施例では説明の都合上、シリコン基板上にリソグラフィ技術を主として用いて機構を加工する例により発明の構成を説明した。 材料に関してはシリコンに限らずリソグラフィによる加工が可能な全ての材料に本発明に従う構成が適用可能であることは明らかである。
【００２２】また、本発明の実施例について、出力軸側電極が固定側電極に挟み込まれる構成を例にとって説明したが、出力側電極が固定側電極と対向する構成による揺動型アクチュエータを用いる場合にも本発明を適用できる。 駆動軸と脚部の伝達機構に関しては、ラックとピニオンを用いた例について詳細に延べたが、直動部材と回転部材との摩擦により駆動する構成に対しても本発明が適用可能であることは明らかである。
【００２３】さらに、駆動脚および方向選択脚の本数は、要求される駆動力、移動対象表面の状態などにより任意の値に設計・加工することが可能であり、図１，図２の実施例に示した本数に制限されるものではない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば微小な形状にて移動可能なマイクロロボットが得られる。 製造方法としてシリコンＬＳＩ製造技術に代表されるリソグラフィ技術によれば、複雑な微小形状の加工が実現でき、加工終了時点にて同時に組み立てを完了可能である。 一般には小型化すればするほど部品の加工および組立工程が困難となるが、本発明に従う構成によればアクチュエータと脚部および伝達機構全てを一括して加工，組立できるという大きな利点がある。 シリコン基板への加工によりアクチュエータを構成し、静電力によって駆動する場合、駆動力の強化に課題が残る。 本発明に従う構成によれば、長方形の領域を最大限利用してアクチュエータを設置でき、
かつロボット側面のほとんどの領域をアクチュエータとして利用することができる。 従って、ロボット全体の大きさを小さく保ちながら、アクチュエータの駆動力を最大限大きくすることができるという大きな特徴がある。
【００２５】以上述べた本発明によれば前記従来の課題を解決したマイクロロボットが得られる。
【図１】本発明に従うマイクロロボットの機構構成を示す機構図である。
【図２】アクチュエータおよび脚の機構の一実施例を示す詳細機構図である。
【図３】本発明を適用したマイクロロボットを示す斜視図である。
１，２ 移動機構基板 ３ ロボット本体 ３１，３２，……，３６ 駆動脚 １１，１２，２１，２２ 方向選択脚 ５１，５２，６１，６２，７１，７２，７３，１００
揺動型アクチュエータ １４１，１４２ ラック １５１，１５２ ピニオン １１０ 出力軸 １１１，１１２，１１３ ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 5識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｂ 9179−3Ｈ
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