【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１立方センチメートル程度の大きさを有するマイクロロボットの収納ケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者は光に感知して動くマイクロロボットを開発し、特願平３−２８８７６４号、特願平４
−７１６９６号、特願平４−７１６９７号、特願平４−
７１６９８号として出願している。 このマイクロロボットは１立方センチメートル程度の大きさで非常に小さいうえに精巧なものであるから、その取り扱いには慎重を要する。

【０００３】ところで、一般に小型精密な物品の包装にはプラスチック容器等が使われ、本体品や各部品（部分品毎に分解可能な場合）、付属品等をしっくりと収めているのが通例である。 すなわち、部分品や付属品等の収納部が適宜に配置されているだけである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者が開発した前記マイクロロボットは充電タイプのものであり、その他にロボット操作用のリモコン器具類を必要とする。 またマイクロロボットの性質上その収納ケースを小型・コンパクトに、しかも取り出しや取り扱いなどが容易なものにする必要がある。 また、マイクロロボットに必要な物品を単に収納するだけではロボットの操作上の面からかえって不都合であり面倒である。

【０００５】本発明は、かかるマイクロロボットの特殊性に鑑み、単に前記のごとき各物品を収納する機能だけでなく、収納期間中に充電などができるように種々の機能を持つポケットサイズ位のコンパクトな収納ケースを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ケース本体に、ロボット収納部と、ロボット充電用の電池ボックスと、充電回路を形成した基板と、ロボット操作器具の収納部とをそれぞれ設け、ロボットを収納部に収めたとき、ロボットの内部電源を充電する構成としたマイクロロボット用収納ケースである。 すなわち、本発明の特徴とする構成は、マイクロロボットの収納部と、前記マイクロロボットの電源を充電するための電池を入れる電池ボックスと、前記電池ボックスに接続する充電回路を形成し、前記マイクロロボットに対するエネルギー供給手段を有し、ケース本体に取り付けられた基板と、前記マイクロロボットの操作器具の収納部とを有するものである。 ここで、前記エネルギー供給手段とは、ロボットの端子と基板に設けた電極とを機械的に接続する手段のほか、励磁コイルや光起電力素子等を用いる非接触エネルギー供給手段を含むものである。

【０００７】また、各物品、各部分のレイアウトに関しては、少なくとも、ケース本体に対する次の配置関係のいずれかを満たすようにする。 すなわち、ロボット収納部は右側に、電池ボックスは左側に、基板はロボット収納部の下方に、ロボット操作器具は前方側に配置する配置関係とする。

【０００８】また、基板に電極を平行に設け、両電極の間にロボットを並列に設置するよう少なくとも２個のロボット収納部を設けることができる。 そして、ロボットの接続端子として触覚部と尾を利用するときは、それぞれのリード端子を電極に密着させるため、さらにマグネットを取り付けたカプセルをロボットに被せるようにする。 このマグネットの吸着力でリード端子を挾んで電極に固定する。 なお、カプセルはロボット収納部に機械的に着脱可能に係合する構成としても良い。

【０００９】前記ケース本体は、ロボットに内蔵されロボットの動作を司る制御装置に対し、信号を授受する信号伝達手段を有し、少なくともロボット制御装置に対し指令操作を行う操作回路を有する構成とすることができる。 そして、操作回路は充電回路と、ロボット制御装置をリセットするリセット回路を含み、該リセット回路をロボットに内蔵させる。 さらにまた、充電回路は、バッテリーチェック用のスイッチと、該スイッチと連動し、
マイクロロボットの電源回路をショートさせるリセットスイッチとを有する。

【００１０】

【作用】この収納ケースは、ロボット収納部にマイクロロボットを収納すると、基板のエネルギー供給手段を介してロボットの内部バッテリー電源と接続するようになっているため、収納期間中にロボットの充電ができる。
該ロボットは非常に小型で、かつ精巧にできているため、なるべく電池交換の機会を少なくして故障の原因をなくし、使用しやすいようにするためである。 そしてロボットへの充電開始と同時に、ロボットに内蔵したパワーオンリセット回路によりリセットをかけ、ロボット制御装置の暴走を防ぐ。

【００１１】また、ケース本体に対し、ロボット収納部を右側に、電池ボックスを左側に、基板をロボット収納部の下方に、ロボット操作器具を前方側に配置することにより、収納ケースの小型化が可能で、取り出しや取り扱いが容易になり、コンパクトになっている。

【００１２】収納状態のロボットにカプセルを被せ、マグネットや機械的係合手段で基板の電極上にカプセルを固定することにより、ロボットのリード端子を電極に挾み付けることができ、ロボットと電極との接続が容易にできる。

【００１３】この収納ケースは前記のようなロボットの充電機能やその他にいろいろな機能を有する。 例えば指令手段でロボットに対し動作指令を入力することができる。 そのプログラムの内容や内部電源電圧などの情報も該指令手段に付属させて表示させることができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例による収納ケースの平面図である。 また、図２〜図８はそれぞれ図１のＡ−
Ａ線〜Ｇ−Ｇ線の断面図である。 この収納ケース１０
は、ケース本体１１と、該ケース本体１１に開閉自在にヒンジ１３で結合された蓋１２とから構成されている。
また、材質は任意であるが、マイクロロボットを静電気から保護するために導電性を有する材料を用いている。

【００１５】実施例に示すマイクロロボット１は、光に感知して動くタイプのもので、１立方センチメートル程度の大きさのものである。 このロボット１は概略、図９
〜図１１に示すように構成されている。 図９はマイクロロボットの側面図、図１０はその上面図、図１１は底面図である。 すなわち、このロボット１は、目に当る部分が光センサ２Ｌ，２Ｒとなっており、触覚部及び尾が内部バッテリーの充電用とバランサを兼ねたリード端子３，４を構成している。 また独立に駆動される車輪５
Ｌ，５Ｒと、各車輪の減速機付き駆動装置６Ｌ，６Ｒ
と、内部中央部に設けたバッテリー電源７及びマイコン制御装置８を備えている。

【００１６】ここで、ロボット１の動作を簡単に説明すると、光センサ２Ｌ，２Ｒはそれぞれ検出領域としての視野Ａ1 ，Ａ2 を有し、視野Ａ1 ，Ａ2 は中央部で一部重複する視野Ａ3 を有するようになっている。 そこで、
例えば視野Ａ3 を除く左側の視野Ａ1 で光センサ２Ｌが光源からの光を感知すると、その光は電気パルス信号に変換され、左側駆動装置６Ｌのみが作動し、右側駆動装置６Ｒは停止状態にあり、従って、左側車輪５Ｌのみが回転し、右側車輪５Ｒは停止したままであるので、ロボット１は進行方向に対して左側へ旋回（右旋回）することになる。 同様の原理で、視野Ａ3 を除く右側の視野Ａ
2 で光センサ２Ｒが光を感知したときはロボット１は右側へ旋回（左旋回）し、中央視野Ａ3 で両センサ２Ｌ，
２Ｒが光を感知すると、ロボット１は直進することになる。

【００１７】前記ケース本体１１にはこのロボット１の収納部１４が２個設けられている。 また電池１５を入れる電池ボックス１６を設け、電池ボックス１６は充電回路を形成した基板１７と接続されている。 基板１７はロボット収納部１４の下方に配置して、収納ケース１０の小型化を図っている。 ロボット１のバッテリー電源７を充電するために電極１８，１９を基板１７上に平行に設け、一方の電極１８は触覚部に当るリード端子３と、他方の電極１９は尾に当るリード端子４と、それぞれ後述するカプセルによって接続するようになっている。 またバッテリーチェック用のランプ２１を有するスイッチ２
０を基板１７上に設けている。 さらに、ライト等のロボット操作器具２２の収納部２３と、その電池２４の収納部２５をケース本体１１に設けている。

【００１８】各要素のレイアウトについては、ケース本体１１に対し、ロボット収納部１４を右側に、電池ボックス１６を左側に、基板１７をロボット収納部１４の下方に、スイッチ２０を手前右側に、ロボット操作器具２
２を前方側に、それぞれ配置して取り出しや取り扱いの容易さ、コンパクト化を図っている。 なお、電池２４の収納部２５はロボット操作器具２２の斜め下方に平行に配置している。 以下、各部の構成についてさらに詳述する。

【００１９】（１）ロボット収納部 ロボット収納部１４は、ケース本体１１の右側に横並びに２個設けてあり、それぞれロボット１の底部の外形形状に適合する凹部２６と、さらにその中央部に車輪５
Ｌ，５Ｒが入る矩形凹部２７を有する。 ロボット１はこの凹部２６の底面で支持され、矩形凹部２７により車輪５Ｌ，５Ｒの逃げ（ロボット１が浮き上がらない状態）
をなす構成となっている。 凹部２６の周囲は円形リブ２
８で形成し、リード端子３，４が入る溝２９，３０が円形リブ２８に設けられている。 なお、３１は後述するカプセルの位置決め用キーである。

【００２０】（２）電池ボックス ロボット１の消費電力は極めて小さいので、単４の電池２個で十分長期間にわたって使用することができる。 そこでこの単４電池２個を入れる電池ボックス１６をケース本体１１の左側に配置している。 電池１５はケース本体１１の裏側から入れるようになっており、裏蓋が公知の手段で取り付けられている。

【００２１】（３）基板 基板１７はロボット収納部１４の支持台３２の下方に突設した爪３３によって保持されている。 また、バッテリーチェック用スイッチ２０の手前側に凹部３４を設けてスイッチ操作をしやすいようにしてある。 この基板１７
に形成される充電回路４０とこれに接続されるパワーオンリセット回路４１の一例を図１２に示す。 このリセット回路４１はロボット本体側に内蔵されているものであるが、接続端子を設ければ基板側に設けることもできる。 図１２において、４２はバッテリーチェック用のスイッチ２０と連動するリセットスイッチで、スイッチ２
０をランプ２１側へ切り換えると、同時にリセットスイッチ４２が充電回路４０を切り離すようになっており、
ロボット１の電源回路４３をショートさせる。 ４４はコンデンサ、４５はインバータ、４６は抵抗、４７はアンド回路、４８は内部抵抗である。 なお、ランプ２１には発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いている。

【００２２】ロボット１はその収納部１４に収納中のときは、スイッチ２０及びリセットスイッチ４２はそれぞれ図１２に示す接点ａ，ｃ側にあり、電源回路４３を通じてロボット１のバッテリー電源７の充電を開始する。
この充電開始と同時に、抵抗４６の接続上端はプラス電位となり、接続下端は０電位であるので、インバータ４
５によりプラス電位となり、従ってアンド回路４７の論理積は１となるため、ロボット１のＣＰＵコア８にリセットがかかる。 つまり、このパワーオンリセット回路４
１によりロボット１の充電開始時には常にＣＰＵコア８
にリセットがかかるようになっているため、ＣＰＵコア８の暴走を防ぐことができる。 そして、コンデンサ４４
が充電されると抵抗４６の両接続端は同じプラス電位となるので、アンド回路４６の一方の接続端がインバータ４５によりマイナス電位となることからアンド回路４６
の論理積が０となるため、ＣＰＵコア８のリセットが解除される。

【００２３】また、例えばロボット１の動作がおかしい場合、それが電源電圧の低下に起因するものなのか、それともロボットのプログラムによるものかを確認する場合にも、ロボット１を一旦収納部１４に収納すれば、コンデンサ７が空のときは前述のように充電を開始し、かつＣＰＵコア８にリセットがかかるので、その後のロボット１の動作の様子からいずれの原因かを判断することができる。

【００２４】次に、電池１５のバッテリーチェックを行うときは、スイッチ２０を接点ｂ側へ切り換えることにより、ランプ２１の点灯具合で電池１５の残存容量を確認することができる。 またスイッチ２０を接点ｂ側へ切り換えると同時に、リセットスイッチ４２は接点ｄ側へ切り換わる。 このとき、電源回路４３はショートするが、内部抵抗４８によりバッテリー電源７の放電出力を消費させることにしている。 スイッチ２０を元に戻すたびごとにリセット回路４１によりリセットがかかる。

【００２５】（４）カプセル 図１３〜図１７にカプセル３５の構成を示す。 このカプセル３５はドーム状に形成されており、収納状態のロボット１に被せるようになっている。 また両側にそれぞれマグネット３６を装着したツマミ部３７を有している。
従って、基板１７に設けた電極１８，１９は磁性体で構成されている。 また、ロボット１のリード端子３，５も所定形状を保つようにバネ性を持つ線材で構成されている。 カプセル３５の底面に位置決めのための前記キー３
１に嵌合するキー溝３８を設けている。 カプセル３５の形状は本実施例に限定しないが、透明のプラスチック材料とした方が都合が良い。 ロボット１は向きを合わせて収納部１４に入れ、リード端子３，４をそれぞれの電極１８，１９上に置き、しかるのちカプセル３５をロボット１に被せる。 カプセル３５はマグネット３６によってリード端子３，４を挾んで磁性体の電極１８，１９に吸着固定されるので、リード端子３，４とそれぞれの電極１８，１９とを簡単に接続することができる。 電極１
８，１９側が磁石であり、カプセル３５の側に磁性体が装着されていても良い。

【００２６】図１８はカプセル３５の他の固定手段を示すものである。 これは機械的な係合による着脱可能な固定手段で、ロボット収納部１４の周囲に複数のバネ性のある爪５１を設け、カプセル３５の外周に爪５１と係合する溝５２を設けてなるものである。 このカプセル３５
を収納状態のロボット１に被せると、溝５２に爪５１が係合するのでカプセル３５がロボット収納部１４に固定される。 もちろんこのとき、カプセル３５の下端面でリード端子３，４をそれぞれ電極１８，１９に挾み付けて接続する。 カプセル３５は図示しないツマミ部を手で持って引き抜く。

【００２７】（５）ロボット操作器具及びその電池の収納部 ロボット操作器具２２はケース本体１１の前方側（ヒンジ側）に長手方向に平行に収納される。 電池２４は操作器具収納部２３の斜め下方に設けた電池収納部２５に収納される。 ロボット１を動作させるための光源は比較的弱いもので十分なので、かなり小型のライトでロボット操作器具２６を構成することができる。 また、集光と散光の調整ができるものであれば、遠方から１台のロボットを制御したり、近傍から複数のロボットを同時に制御することができる。

【００２８】実施例の収納ケース１０は以上のように構成されているので、ロボット１の収納期間中、電池ボックス１６内の電池１５の電気が基板１７の充電回路３２
及び電極１８，１９を介し、さらに電極１８，１９とそれぞれ接続されたリード端子３，４を経てロボット１のバッテリー電源７に流れており、電源７を常時充電している。 従って、ロボット１を収納部１４から取り出して別途充電などをする必要もなく直ちに動作をさせることができる。 また、カプセル３７を収納状態のロボット１
に被せるだけで簡単にリード端子３，４と電極１８，１
９をそれぞれ接続することができる。 また充電開始時はリセット回路４１によりロボット１のＣＰＵコア８にリセットがかかるようになっているので、ＣＰＵコア８の暴走を防ぐことができる。 さらに、ロボット１及びその操作に必要な物品、すなわち光源をなす操作器具２２，
電池１５，２４，基板１７，バッテリーチェック用スイッチ２０などを前述のように合理的に配置・収納しているので、取り出しやすく、取り扱いやすいものとなっており、収納ケース１０をポケットサイズ位の小型でコンパクトなものにすることができる。

【００２９】次に、この収納ケース１０に前記の充電機能のほかに次のような機能を持たせることができる。 図１９はその一例としてロボット１に対する指令手段６０
を有する収納ケース１０を示すものである。 この実施例は、ケース本体１１の電池ボックス上にキーボード６１
を設け、蓋１２にモニターパネル６２を設けたものである。 モニターパネル６２にはキーボード６１の指令操作でロボット１のプログラム内容や、内部電源電圧などの情報を表示させる。 なお、ライト２２は必ずしも必要ではなく、プログラムに従ってロボット１を動作させる場合は無くても良い。 接続端子７０は外部のパーソナルコンピュータや外部記憶装置等と信号を授受するための端子であり、パーソナルコンピュータでプログラミングをしたり、外部記憶装置からプログラムを呼び込むことができる。

【００３０】ロボットへの信号伝達とロボットからの情報収集のための情報の授受方法としては、専用コネクタを利用する方法や、図２０に示すように電源ラインにＡ
Ｃ信号で重畳させる方法、図２１に示すようにフォトカプラ、磁気センサなどを利用する方法などがある。 ここでは後二者の場合を主に説明する。

【００３１】図２０は電源ラインにＡＣ信号で重畳させる方法を示すブロック図である。 この操作回路６３は、
収納ケース１０側の指令手段６０と充電回路４０をＤＣ
カット手段としてのコンデンサ６４を介して接続し、また充電回路４０とロボット本体側のＣＰＵコア内のメモリ手段６６を同じくＤＣカット手段のコンデンサ６５を介して接続してなるものである。 なお、同図では図１２
のパワーオンリセット回路４１は省略してある。 従ってこの構成によると、電源ラインのＡＣ信号に情報信号を載せて双方向に情報の授受ができる。

【００３２】図２１はフォトカプラ、磁気センサなどを利用する方法を示すものであり、図２２はその回路図である。 ロボット本体にはフォトセンサとＬＥＤを兼用した光素子７２Ｌ（または７２Ｒ，いずれか一方でも良い）を設け、またこの素子に対向して同じくフォトセンサとＬＥＤを兼用した光素子７１をロボット収納部１４
の壁に設置している。 この構成によると、指令手段６０
からパルス信号を送信すると、その指令信号に対応して素子７１が断続的に発光し、これをロボット１の目に内蔵した素子７２Ｌ（または７２Ｒ）が受光することにより、その情報をＣＰＵコア８に入力することができる。
また、ロボット１から格納されている情報を外部に出力するときは、スイッチ７３をセンシング側へ切り換えることにより同様に内部情報を取り出すことができる。 従って、情報の授受が行われているときはロボット１の目の部分が断続的に光る。

【００３３】なお、本発明において、ロボット１と基板電極１８，１９との電気的接続は前記のようにカプセル３５のマグネット３６によってリード端子３，４を電極１８，１９に挾み付けるものに限らず、ロボット１の車輪やその他の接続端子を用いて電極と摩擦的に接触する構成としても良い。 要はロボット１を収納したときに同時に電極との接続が簡単にできるものであれば良い。 かかるロボットへのエネルギー供給手段は接触式であると非接触式であるとを問わない。 また、カプセル内にはロボット１の頭部を押さえるバネを設けることもできる。

【００３４】また、ロボット１は光に感知して動くもので説明したが、赤外線や超音波などでも同様の動作をさせることが可能であり、当然に操作器具もそれに対応するものとされる。 また、基板１７の適宜の個所に電池残留容量等を示すデジタル表示部を設けることもでき、さらに収納ケースの蓋１２を利用してツール類やスイッチなどを収めるようにしても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上により、本発明の収納ケースは次のような効果が得られるものである。 （１）マイクロロボットの収納期間中に内部電源の充電ができる。 従って、充電の手間が省け、電池交換を要しないため故障の原因を少なくできる。 （２）ポケットサイズ位の大きさであるので、持ち運びに便利である。 （３）ロボット及びその操作に必要な各物品を合理的に配置・収納しているので、取り出しや取り扱いが容易である。 （４）カプセルを収納状態のロボットに被せるだけで簡単に充電回路との接続ができる。 またカプセルによってロボットの収納状態を安定させることもできる。 （５）リセット回路により、充電時におけるロボット制御装置の暴走を防ぐことができる。 （６）ロボット収納時にロボットのプログラム内容や電源電圧などのチェックができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す収納ケースの平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】図１のＤ−Ｄ線断面図である。

【図６】図１のＥ−Ｅ線断面図である。

【図７】図１のＦ−Ｆ線断面図である。

【図８】図１のＧ−Ｇ線断面図である。

【図９】マイクロロボットの側面図である。

【図１０】マイクロロボットの上面図である。

【図１１】マイクロロボットの底面図である。

【図１２】充電回路の回路図である。

【図１３】カプセルの平面図である。

【図１４】カプセルの正面図である。

【図１５】カプセルの側面図である。

【図１６】カプセルの底面図である。

【図１７】図１３のＨ−Ｈ線断面図である。

【図１８】カプセルの他の固定方法を示す断面図である。

【図１９】本発明の他の実施例を示す収納ケースの斜視図である。

【図２０】指令手段とロボットとの情報の授受方法を示す回路図である。

【図２１】指令手段とロボットとの情報の授受方法の他の例を示す説明図である。

【図２２】前記他の例における回路図である。

【符号の説明】

１ マイクロロボット ２Ｌ，２Ｒ 光センサ ３，４ リード端子 ５Ｌ，５Ｒ 車輪 ６Ｌ，６Ｒ 減速機付き駆動装置 ７ バッテリー電源 ８ マイコン制御装置（ＣＰＵコア） １０ 収納ケース １１ ケース本体 １２ 蓋 １４ ロボット収納部 １５ 電池 １６ 電池ボックス １７ 基板 １８，１９ 電極 ２０ バッテリーチェック用スイッチ ２２ ロボット操作器具 ２３ 操作器具収納部 ２４ 電池 ２５ 電池収納部 ３５ カプセル ３６ マグネット ４０ 充電回路 ４１ パワーオンリセット回路 ４２ リセットスイッチ ４３ 電源回路 ５１ 爪 ５２ 溝 ６０ 指令手段 ６１ キーボード ６２ モニターパネル ６３ 操作回路 ７０ 接続端子 ７１ 光素子 ７２Ｌ，７２Ｒ 光素子