(57)【要約】 【課題】ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動される複数のロボットを容易に制御することのできる構成の簡単な複数ロボットの制御装置を提案する。【解決手段】本発明は、ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動される複数のロボットを制御する複数ロボットの制御装置であって、基本波形電圧及び基本波形電流を発生する基本波形発生手段と、複数のロボットを選択する選択手段と、その選択手段によって選択されたロボットに応じて、基本波形発生手段よりの基本波形電圧及び基本波形電流を可変して得た駆動電圧及び駆動電流を該ロボットに供給する可変手段とを有する。【選択図】  図１９
2006175531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動される複数のロボットを制御する複数ロボットの制御装置であって、
基本波形電圧及び基本波形電流を発生する基本波形発生手段と、
上記複数のロボットを選択する選択手段と、
上記選択手段によって選択されたロボットに応じて、上記基本波形発生手段よりの上記基本波形電圧及び基本波形電流を可変して得た駆動電圧及び駆動電流を該ロボットに供給する可変手段とを
有することを特徴とする複数ロボットの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複数ロボットの制御装置において、
上記複数のロボットの内の所定のロボットには、上記操作対象を往復運動させる駆動電圧が供給されるように
したことを特徴とする複数ロボットの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の複数ロボットの制御装置において、
上記操作対象は、インジェクションピペット
であることを特徴とする複数ロボットの制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の複数ロボットの制御装置において、
遠隔操作装置が接続されたパーソナルコンピュータが、ユニバーサル・シリアル・バス・インターフェースを介して上記複数ロボットの制御装置に接続されてなり、
上記可変手段による上記基本波形発生手段よりの上記基本波形電圧及び基本波形電流の可変は、上記遠隔操作装置の操作によって行う
ことを特徴とする複数ロボットの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動される複数のロボットを制御する複数ロボットの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−２５４３９８号公報には、ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動されるロボットとしてのＸＹθ小型自走機械（移動装置）が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、例えば、特開２００２−２５４３９８号公報に記載されているような、ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動される複数のロボットを容易に制御することのできる構成の簡単な複数ロボットの制御装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の発明は、ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動される複数のロボットを制御する複数ロボットの制御装置であって、基本波形電圧及び基本波形電流を発生する基本波形発生手段と、複数のロボットを選択する選択手段と、その選択手段によって選択されたロボットに応じて、基本波形発生手段よりの基本波形電圧及び基本波形電流を可変して得た駆動電圧及び駆動電流をそのロボットに供給する可変手段とを有する複数ロボットの制御装置である。
【０００５】
第２の発明は、第１の発明の複数ロボットの制御装置において、複数のロボットの内の所定のロボットには、操作対象を往復運動させる駆動電圧が供給されるようにした複数ロボットの制御装置である。
【０００６】
第３の発明は、第２の発明の複数ロボットの制御装置において、操作対象は、インジェクションピペットである複数ロボットの制御装置である。
【０００７】
第４の発明は、第1の発明の複数ロボットの制御装置において、遠隔操作装置が接続されたパーソナルコンピュータが、ユニバーサル・シリアル・バス・インターフェースを介して複数ロボットの制御装置に接続されてなり、可変手段による基本波形発生手段よりの基本波形電圧及び基本波形電流の可変は、遠隔操作装置の操作によって行うようにした複数ロボットの制御装置である。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、ロボット上の操作対象を機械的に操作する操作手段を備え、駆動電圧及び駆動電流で駆動される複数のロボットを容易に制御することのできる構成の簡単な複数ロボットの制御装置を得ることができる。
【０００９】
第２の発明によれば、複数のロボットの内の所定のロボットによって、操作対象を容易に往復運動させることができる。
【００１０】
第３の発明によれば、複数のロボットの内の所定のロボットによって、操作対象であるインジェクションピペットを容易に往復運動させることができる。
【００１１】
第４の発明によれば、可変手段による基本波形発生手段よりの基本波形電圧及び基本波形電流の可変を、遠隔操作装置の操作によって容易に行うことのできる複数ロボットの制御装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明による複数ロボットの制御装置の実施の形態の説明に先立ち、その複数ロボットの制御装置に適用して好適なロボット（ＸＹθ小型自走機械）の例を、図１〜図１９を参照して説明する。このロボットの例は、上述の特開２００２−２５４３９８号公報に記載されたロボットである。
【００１３】
このロボット（ＸＹθ小型自走機械）（移動装置）は、第１フレームと、これに交差して配置された第２フレームと、第１及び第２フレームを走行面に一時的に固定するための固定手段と、第１フレームと第２フレームとを相対移動させる移動手段とを備えており、第１フレームと第２フレームとは、相対移動可能とされている。移動手段は、第１フレームと第２フレームとを相対移動させるものとなっており、固定手段は、移動手段によって移動させられる第１フレーム又は第２フレームについては、走行面への固定を解除する構成を有する。
【００１４】
このＸＹθ小型自走機械の上述の固定手段は、電磁石にて構成することができる。
【００１５】
このＸＹθ小型自走機械の上述の移動手段を、上述の第１フレームと第２フレームとの隣接部位同士を離間・接近させる構成とすることができる。
【００１６】
このＸＹθ小型自走機械の移動手段を圧電素子にて構成することができる。
【００１７】
このＸＹθ小型自走機械の上述の第１フレーム又は第２フレームにおける、上述の走行面との接地部位のうち、少なくとも一つを、折れ曲がり可能とすることができる。
【００１８】
このＸＹθ小型自走機械の上述の第１フレーム及び第２フレームと上述の走行面との接地部位を、それぞれ２つとすることができる。
【００１９】
以下に、このＸＹθ小型自走機械について、図面を参照して具体的に説明する。このＸＹθ小型自走機械は、図１及び図２に概略を示すように、第１フレーム１０と、これに交差して配置された第２フレーム２０と、第１及び第２フレーム１０、２０を走行面２（図２参照）に一時的に固定するための固定手段３０と、第１フレーム１０と第２フレーム２０とを相対移動させる移動手段４０とを備えている。ここで、走行面２の組成としては、磁性体、例えば、鉄を主成分とするものとなっており、これによって、磁石が走行面２に吸着できるようになっている。このＸＹθ小型自走機械は、マイクロマシンとして実装した例である。その寸法は限定されないが、例えば、図１における幅Ｌ１が３５ｍｍ、幅Ｌ２が３０．４ｍｍ、図２における高さＬ３が１４．５ｍｍとなっている。
【００２０】
第１フレーム１０は、図３及び図４に示されるように、本体１１と、脚部１２と、可動部１３とを備えている。本体１１は、棒状とされている。本体１１の上部には、凹部１１ａが形成されている。脚部１２は、本体１１と一体のものであり、その一端から下方に延長されている。可動部１３は、本体１１の他端に、ピン１４を介して回動可能に取り付けられている。可動部１３は、下方に延長されている。可動部１３が取りうる最下端の位置は、脚部１２の下端の位置より僅かに低くなるように設定されている。このような可動部１３の構成によって、走行面２の微少な凹凸を吸収して（すなわち凹凸に影響されずに）走行することができるようになっている。第１フレーム１０の材料としては、例えば、残留磁力の少ない３％ケイ素鋼など、適宜のものを用いることができる。
【００２１】
第２フレーム２０は、図５に示されるように、本体２１と、脚部２２及び２３とを備えている。本体２１は、本体１１と同様に、棒状とされている。本体１１の下部には、凹部２１ａが形成されている。凹部２１ａは、第１フレーム１０の凹部１１ａと対向して配置される。この構成によって、第１フレーム１０と第２フレーム２０とは、平面内において、所定のストローク（これは圧電素子の変位量によって決まる）の範囲内で、全方向に相対移動可能となっている。第２フレーム２０の材質は、第１フレーム１０と同様のものを用いることができる。第１フレーム１０と第２フレーム２０とは、互いの接触や磁力の干渉がないように、適宜の間隔を有して配置されることが望ましい。
【００２２】
固定手段３０は、具体的には、コイルを主体として構成されている。このコイルは、電源に接続されており、電源がオン状態では、電磁石として作用するようになっている。コイル３１〜３４は、第１フレーム１０の脚部１２、可動脚１３、第２フレーム２０の脚部２２及び２３にそれぞれ取り付けられている（図１参照）。これにより、第１フレーム１０と第２フレーム２０とを走行面２に一次的に固定できるようになっている。ただし、この例では、コイル３１と３２、コイル３３と３４は、共通のループに属しているので、独立ではない。固定手段３０は、第１フレーム１０が移動するときには、コイル３１及び３２に通電することで、走行面２への第１フレーム１０の固定を解除する。同様に、固定手段３０は、第２フレーム２０が移動するときには、コイル３３及び３４への通電を行わないことで、走行面２への第２フレーム２０の固定を解除する。このような制御は、図示しないコンピュータなどの適宜の制御装置を用いて容易に行うことができる。
【００２３】
移動手段４０は、図１に示されるように、第１フレーム１０と第２フレーム２０との端部同士の間に、これらを連結するように取り付けられた圧電素子（例えばＰＺＴ）４１〜４４と、これらを各フレーム１０、２０に取り付けるための治具４５（図１及び図６参照）とを備えている。この構成により、圧電素子４１〜４４のいずれかが伸縮すると、第１フレーム１０と第２フレーム２０とが相対移動するようになっている。より具体的には、第１フレーム１０と第２フレーム２０との隣接部位同士が離間及び接近するようになっている。各圧電素子４１〜４４には、図示しない電源が接続されている。各圧電素子４１〜４４は、印可される電圧の強弱によって、伸張と圧縮を選択的に行わせることができるようになっている。従って、オフセットのある正弦波交流電圧が印可されると、周期的に伸張と圧縮を行うようになっている。ここでオフセットは、圧電素子によって決まるが、この例では、４０Ｖ程度である。負の電圧を印可することは、この例では行わない。圧電素子４１〜４４としては、たとえば、変位量６〜８μｍ／１００Ｖの積層型圧電素子（ＴＯＫＩＮ製）など、任意のものを用いることができる。ただし、各圧電素子の特性は揃っていることが望ましい。治具４５の材料としては、例えば、加工性が高く、しかも剛性のあるアクリル樹脂などを用いることができる。剛性のある材料を用いた場合は、圧電素子の変位を吸収せず、移動量を確保できるという利点がある。
【００２４】
次に、上述のように構成されたＸＹθ小型自走機械の動作について説明する。まず、前進動作について、図７に基づいて説明する。まず、第２フレーム２０に取り付けられたコイル３３、３４をオンとし、第１フレーム１０に取り付けられたコイル３１、３２をオフとする。これにより、第２フレーム２０を走行面２に固定し、第１フレーム１０を移動可能とすることができる。次いで、圧電素子４３を伸張させる。同時に、圧電素子４４を圧縮させる。これにより、第１フレーム１０を、図中上方に移動させることができる（同図ａ）。
【００２５】
続いて、第１フレーム１０に取り付けられたコイル３１、３２をオンとし、第２フレーム２０に取り付けられたコイル３３、３４をオフとする。これにより、第１フレーム１０を走行面２に固定し、第２フレーム２０を移動可能とすることができる。次いで、圧電素子４４を伸張させる。同時に圧電素子４３を圧縮させる。これにより、第２フレーム２０を、図中上方に移動させることができる（同図ｃ）。
【００２６】
以上の動作を繰り返すことで、前進動作を行うことができる。後退動作は、以上と逆の操作をすれば実現できる。左右動作も、前記と同じ原理で可能である。
【００２７】
次に、右斜め前に移動する動作について、図８に基づいて説明する。まず、第１フレーム１０を走行面２に固定し、第２フレーム２０を移動可能とする。次いで、圧電素子４１及び４４を伸張させ、圧電素子４２及び４３を圧縮させる。これにより、図８中で右斜め上に、第２フレーム２０を移動させることができる（同図ａ）。
【００２８】
次に、第２フレーム２０を走行面２に固定し、第１フレーム１０を移動可能とする。次いで、圧電素子４１及び４４を圧縮させ、圧電素子４２及び４３を伸張させる（同図ｃ）。これにより、第１フレーム１０を、図８中で右斜め上に移動させることができる。以上の動作を繰り返すことで、斜行動作を行うことができる。左斜め前、右斜め後ろ、左斜め後ろへの移動は、同じ原理で行うことができる。
【００２９】
次に、旋回動作について、図９に基づいて説明する。まず、第２フレーム２０を走行面２に固定し、第１フレーム１０を移動可能とする。次いで、圧電素子４１及び４２を圧縮させ、圧電素子４３及び４４を伸張させる。これにより、第１フレーム１０を、図中時計方向に回転させることができる（同図ａ）。
【００３０】
次に、第１フレーム１０を走行面２に固定し、第２フレーム２０を移動可能とする。次いで、圧電素子４１及び４２を伸張させ、圧電素子４３及び４４を圧縮させる。これにより、第２フレーム２０を、図中時計方向に回転させることができる（同図ｃ）。以上の動作を繰り返すことで、その場での旋回動作を行うことができる。反時計回転も、以上と同じ原理で実現できる。
【００３１】
この例のＸＹθ小型自走機械によれば、ＸＹθ方向で、独立した３自由度を有する移動を行うことができる。従って、「姿勢を一定としたままでの全方向への直線運動」や「ＸＹθ小型自走機械に保持されたツール先端位置を円の中心に保持したままでの円弧運動」も可能となる。すると、例えば、顕微鏡視野内で行われる微細な作業のための小型自走機械として有用であるという利点もある。
【００３２】
又、この例のＸＹθ小型自走機械では、第１フレーム１０及び第２フレーム２０にそれぞれ二つの接地部位（脚部１２、可動脚１３、脚部２２及び２３）を形成している。このため、磁力損失を少なくできる。すると、走行面２への吸着力を強めることが容易となる。例えば、天井面に逆向きで吸着する移動装置を得ることも容易となる。
【００３３】
更に、このＸＹθ小型自走機械では、移動手段４０を用いているので、圧電素子の精度までの、微細な位置決めが可能となる。しかも、圧電素子に、オフセットのある正弦波交流電圧を加えれば、短い周期での移動が可能となり、周波数を上げることで移動速度を向上させることも可能である。
【００３４】
実際に、コイル３１〜３４に流した電流の波形及び圧電素子４１〜４４に印可した電圧の波形を図１０〜図１９に示す。このようなタイミング及び周期で、コイル３１〜３４及び圧電素子４１〜４４に通電することで、このＸＹθ小型自走機械をＸＹθ方向（すなわち平面内の移動）において完全に独立な３自由度の移動方向に移動させることができる。
を有する移動ができた。
【００３５】
なお、各図における記載の意味は次の通りである。
第１：第１フレーム１０に取り付けられたコイルに流された電流
第２：第２フレーム２０に取り付けられたコイルに流された電流
４１：圧電素子４１に印加された電圧
４２：圧電素子４２に印加された電圧
４３：圧電素子４３に印加された電圧
４４：圧電素子４４に印加された電圧
【００３６】
なお、上述の例のＸＹθ小型自走機械は単なる一例に過ぎず、各部の構成は、上述に限られない。
【００３７】
この例のＸＹθ小型自走機械は、ＸＹθ方向での独立な３自由度の移動方向を有し、かつ、簡易な構成を有する。
【００３８】
次に、図２０を参照して、複数のロボットを使用した微細作業用マイクロロボットシステムに、本発明の実施の形態の複数ロボットの制御装置を適用した場合の全体の構成を説明する。ＲＡ〜ＲＥは、このマイクロロボットシステムを構成する複数のロボットを示す。ここで、ロボットＲＡ〜ＲＣは、図１〜図１９について説明したロボット（ＸＹθ小型自走機械）（移動装置）で、これらロボットＲＡ〜ＲＣは、上述したように４個の電磁石及び４個の圧電素子、即ち、計８個の駆動手段を有しており、共通の水平な平面上を、夫々Ｘ、Ｙ、θ方向に各別に移動できる。ロボットＲＢを挟むように、このロボットＲＢの両側に、夫々所定間隔を保ってロボットＲＡ、ＲＣが配されて、これらロボットＲＡ、ＲＢ、ＲＣが略一直線上に配されている。
【００３９】
６４はステージで、その上には操作対象であるサンプル、例えば、昆虫６６が載置されている。このステージ６４がロボットＲＢの上部の上に取り付け固定されている。
【００４０】
ロボットＲＡ、ＲＣの上には、ロボット、即ち、三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥが取り付け固定されている。この三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥの大球には、その大球の半径方向に延在するように、夫々、例えば、タングステンからなる針ＮＤ、ＮＥが一体的に取り付け固定されている。これら三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥの詳細構造及び動作については後述する。
【００４１】
ＸＹθ小型自走機械ＲＡのＸ、Ｙ、θ方向の移動及び三点支持球マニピュレータＲＤのＺ、φ方向の移動によって、針ＮＤが移動せしめられると共に、ＸＹθ小型自走機械ＲＣのＸ、Ｙ、θ方向の移動及び三点支持球マニピュレータＲＥのＺ、φ方向の移動によって、針ＮＥが移動せしめられる。これら針ＮＤ、ＮＥの共同移動によって、これら針ＮＤ、ＮＥの一方が、ステージ６４上のサンプル６６を抑えた状態で、他方がそのサンプル６６を穿刺することができる。
【００４２】
５６は、ロボット制御駆動装置で、このロボット制御駆動装置５６よりの制御駆動信号が、ロボットＲＡ〜ＲＥに各別に供給されて、夫々各別に制御及び駆動される。この、ロボット制御駆動装置５６の構成及び動作については後述する。
【００４３】
電源装置５８によって、商用交流電源よりの交流電圧を基にして所用の直流電圧を形成し、この直流電圧がロボット制御駆動装置５６に供給される。
【００４４】
このロボット制御駆動装置５６は、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）インターフェース５４を通じて、ジョイスティック等の遠隔操作装置５２が接続されたパーソナルコンピュータ（ノートパソコ）５０に接続されて、そのパーソナルコンピュータ５０によって制御される。
【００４５】
これらロボット制御駆動装置５６及び電源装置５８は、例えば、アタッシュケースに収納されて持ち運びし得るように、コンパクトに構成されている。
【００４６】
尚、ＵＳＢインターフェース５４は、パーソナルコンピュータ５０側のコネクタに接続されるコネクタａ、ロボット制御駆動装置５６側のコネクタに接続されるコネクタｂ及びこれらコネクタａ及びc間を連結するケーブルｂから構成されている。
【００４７】
６０は顕微鏡で、針ＮＤ、ＮＥによるサンプル６６の操作状態を観察し得るように、ステージ６４の上方に配置されている。この顕微鏡６０よりの顕微画像信号は、画像モニタ６２に供給されて、その顕微画像が映出される。操作者はこのモニタ６２上の顕微画像を見ながら、遠隔操作装置５２を操作することによって、ロボットＲＡ〜ＲＥを選択すると共に、その選択されたロボットに応じて、基本波電圧及び基本波電流を可変して、駆動電圧及び駆動電流を得、その駆動電圧及び駆動電流がその選択されたロボットに供給される。
【００４８】
ロボット（ＸＹθ小型自走機械）ＲＡ、ＲＢ、ＲＣの構造及び動作は、図1〜図１９について説明した通りである。図１に構造を示したロボットＲＡを例にとって、その各部に供給される制御信号の波形を図２１に示す。図２１Ａ、Ｂは、固定手段３０を構成するコイル３１、３２及びコイル３３、３４に流される周期Ｔの駆動電流Ｗ（ＥＭ１）、Ｗ（ＥＭ２）の波形を示す。駆動電流Ｗ（ＥＭ１）は、０〜Ｔ/４間及び３Ｔ/４間〜Ｔ間において通電され、Ｔ/４〜３Ｔ/４間において非通電となる。駆動電流Ｗ（ＥＭ２）は、０〜Ｔ/４間及び３Ｔ/４間〜Ｔ間において非通電となり、Ｔ/４〜３Ｔ/４間において通電される。そして、上述したように、固定手段３０は、第１フレーム１０が移動するときは、コイル３１、３２への通電はオフとなって、走行面２への第１フレーム１０の固定を解除する。そして、固定手段３０は、第２フレーム２０が移動するときには、コイル３３、３４への通電はオフとなって、走行面２への第２フレーム２０の固定を解除する。
【００４９】
図２１Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、移動手段４０を構成する圧電素子４１、４２、４３、４４に供給される周期Ｔの正弦波状の駆動電圧Ｗ(ＰＺＴ１)、Ｗ(ＰＺＴ２)、Ｗ(ＰＺＴ３)、Ｗ(ＰＺＴ４)の波形を示す。駆動電圧Ｗ(ＰＺＴ１)、Ｗ(ＰＺＴ３)は互いに同相であり、駆動電圧Ｗ(ＰＺＴ２)、Ｗ(ＰＺＴ４)は、互いに同相であると共に、駆動電圧Ｗ(ＰＺＴ１)、Ｗ(ＰＺＴ３)及び駆動電圧Ｗ(ＰＺＴ２)、Ｗ(ＰＺＴ４)は、互いに逆相である。駆動電圧Ｗ(ＰＺＴ１)、Ｗ(ＰＺＴ２)、Ｗ(ＰＺＴ３)、Ｗ(ＰＺＴ４)の振幅を可変することによって、ＸＹθ小型自走機械ＲＡの全方向への直進移動や、任意点での回動動作が可能になる。
【００５０】
次に、図２２を参照して、三点支持球マニピュレータＲＤの構造を説明する。尚、三点支持球マニピュレータＲＥの構造も、三点支持球マニピュレータＲＤの構造と同様なので、重複説明は省略する。９０は、例えば、直径が１８ｍｍの金属球（例えば、ステンレス球）（大球）で、略正三角形の頂点に位置している、例えば、直径が６ｍｍの金属球（例えば、真鍮球）（小球）８０、８０、８０上に支持されている。小球８０、８０、８０は、夫々上下方向に伸縮する圧電素子７０（７１、７２、７３）の上面に取り付け固定されている。圧電素子７１、７２、７３は、共に鉛直方向に伸縮するように構成されている。この三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥによって、針ＮＤ、ＮＥの先端の高さを高精度に制御することができる。
【００５１】
図２３は、三点支持球マニピュレータＲＤの動作状態の一例を示し、圧電素子７２が上方に伸び、圧電素子７１、７３が下方に縮むことによって、大球９０及び針ＮＤが図において時計方向に回動する。この大球９０の回動方向をφ、垂直方向の移動方向をＺとする。圧電素子７１、７２、７３が緩慢に伸縮するときは、小球、８０、８０、８０上の大球９０は、これら球間の静止摩擦力により保持されて、微小回動せしめられる。
【００５２】
図２４に、三点支持球マニピュレータＲＤの各圧電素子７２、７１、７３に印加される周期がＴの鋸歯状波状の駆動電圧ＰＺＴ−Ｂ、ＰＺＴ−ＲＦ、ＰＺＴ−ＬＦの波形と、その波形の各タイミングに応じたその駆動電圧ＰＺＴ−Ｂ、ＰＺＴ−ＲＦ、ＰＺＴ−ＬＦによって伸縮する圧電素子７２、７１、７３の高さ位置及び大球９０の回動状態ａ〜ｉの関係を示している。駆動電圧ＰＺＴ−ＲＦ、ＰＺＴ−ＬＦは互いに同相であり、駆動電圧ＰＺＴ−Ｂは駆動電圧ＰＺＴ−ＲＦ、ＰＺＴ−ＬＦに対し逆相である。
【００５３】
次に、図２５を参照して、図２０におけるロボット制御駆動装置５６の具体的構成例について説明する。このロボット制御駆動装置５６は、制御装置５６ＣＴＬ及び駆動装置５６ＤＲから構成される。先ず、制御装置５６ＣＴＬの構成を説明する。ＵＳＢインターフェース５４からの制御信号は、ＵＳＢノードコントローラ５６ＮＣを通じて、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）５６Ｍに供給される。
【００５４】
ＷＧ(ＲＡ)〜ＷＧ(ＲＥ)は、ロボットＲＡ〜ＲＥに対する制御波形発生器を示す。制御波形発生器ＷＧ(ＲＡ)〜ＷＧ(ＲＣ)は、同じ構成を有し、ロボット（ＸＹθ小型自走機械）ＲＡ〜ＲＣに対する振幅パラメータ(正負又は零)及び駆動命令の受け渡しを行うと共に、各ロボット（ＸＹθ小型自走機械）のコイル３１、３２及びコイル３３、３４に対するデジタル(２値)制御電流を発生するＭＰＵ  ＭＡ、ＭＰＵ  ＭＡの制御に基づいてデジタル正弦基本波を発生するＤ/Ａ変換器Ｄ/Ａ０、圧電素子４１、４２、４３、４４に対する制御電圧の振幅パラメータを記憶するレジスタＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３、ＲＧ４、Ｄ/Ａ変換器Ｄ/Ａ０からのデジタル正弦基本波に、レジスタＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３、ＲＧ４に記憶されている振幅パラメータを乗算した後、アナログ正弦波に変換する乗算器としてのＤ/Ａ変換器Ｄ/Ａ１、Ｄ/Ａ２、Ｄ/Ａ３、Ｄ/Ａ４から構成される。
【００５５】
ＭＰＵ  ＭＡからのデジタル(２値)制御電流は、駆動装置５６ＤＲの夫々増幅装置Ａ（ＲＡ）〜Ａ（ＲＣ）の増幅器Ａ０１、Ａ０２に供給されて増幅され、夫々得られたデジタル(２値)駆動電流が、ＸＹθ小型自走機械ＲＡ〜ＲＣのコイル３１、３２及びコイル３３、３４に夫々流される。又、Ｄ/Ａ変換器Ｄ/Ａ１〜Ｄ/Ａ４よりの正弦波状の制御電圧は、増幅器Ａ１〜Ａ４に供給されて増幅され、得られた正弦波状の駆動電圧が、ＸＹθ小型自走機械ＲＡ〜ＲＣの圧電素子４１〜４４に夫々供給される。
【００５６】
波形発生器ＷＧ(ＲＤ)、ＷＧ(ＲＥ)は、同じ構成を有するが、波形発生器ＷＧ(ＲＡ)〜ＷＧ(ＲＣ)の構成とは異なり、ロボットＲＤ、ＲＥ（三点支持球マニピュレータ）に対する正負の位相パラメータ及び駆動命令の受け渡しを行うＭＰＵ  ＭＡ、ＭＰＵ  ＭＡの制御に基づいてデジタル鋸歯状基本波を発生するＤ/Ａ変換器Ｄ/Ａ０、圧電素子７１.７２、７３に対する制御電圧の正負の位相パラメータを記憶するレジスタＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３、Ｄ/Ａ変換器Ｄ/Ａ０からのデジタル鋸歯状基本波にレジスタＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３に記憶されている位相パラメータを乗算した後、アナログ鋸歯状波制御電圧に変換する乗算器としてのＤ/Ａ変換器Ｄ/Ａ１、Ｄ/Ａ２、Ｄ/Ａ３から構成される。このため、波形発生器ＷＧ(ＲＡ)〜ＷＧ(ＲＣ)では、レジスタＲＧ及びＤ／Ａ変換器は不要である。
【００５７】
Ｄ/Ａ変換器Ｄ/Ａ１〜Ｄ/Ａ３よりのアナログ鋸歯状波制御電圧は、駆動装置５６ＤＲの増幅装置Ａ（ＲＤ）、Ａ（ＲＥ）の増幅器Ａ１〜Ａ３２に供給されて増幅され、得られたアナログ鋸歯状波駆動電圧が、三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥの圧電素子７１〜７３に夫々供給される。このため、増幅装置Ａ（ＲＤ）、Ａ（ＲＥ）では、増幅器Ａ０１、Ａ０２、Ａ４は不要である。
【００５８】
次に、図２６のフローチャートを参照して、上述の複数ロボットの制御装置の動作を説明する。ステップＳＴ−０で、ロボットの制御を開始する。次に、ステップＳＴ−１で、パーソナルコンピュータ５０及びロボット制御駆動装置５６間にＵＳＢケーブル、即ち、ＵＳＢインターフェース５４を接続する。次に、ステップＳＴ−２でシステム電源の投入、即ち、電源装置５８をオンにする。
【００５９】
次に、ステップＳＴ−３で、パーソナルコンピュータ５０において、ホスト側デバイス（ＣＰＵ）の認識を行い、次に、パーソナルコンピュータ５０のＣＰＵによって、ロボット制御駆動装置５６を制御するための制御ソフトを起動させる。次に、ステップＳＴ−５で、ＣＰＵが制御ソフトのＩＤを要求する。
【００６０】
ステップＳＴ−６で、ＣＰＵがシステムＩＤ返答を受けると、ステップＳＴ−７に移行して、ＣＰＵによってＩＤ確認が行われる。ステップＳＴ−７のIＤ確認の結果が不明ＩＤのときは、ステップＳＴ−８に移行して、ＣＰＵの制御によって、パーソナルコンピュータ５０のディスプレイにエラーメッセージが表示され、ステップＳＴ−９に移行して、エラー終了となる。ステップＳＴ−７のＩＤ確認の結果、正常ＩＤのときは、ステップＳＴ−１０に移行して、ＣＰＵによって動作設定が行われる。
【００６１】
次に、ステップＳＴ−１１で、遠隔操作装置５２の操作に基づくパーソナルコンピュータ５０によるロボット制御駆動装置５６の制御によって、ロボット制御駆動装置５６によって制御駆動されるロボットＲＡ〜ＲＥの選択が行われる。
【００６２】
次に、ステップＳＴ−１２では、パーソナルコンピュータ５０によって、ステップＳＴ−１１によって選択されたロボットの移動量の設定が行われる。ロボットの移動量の設定は、選択されたロボットがＸＹθ小型自走機械ＲＡ〜ＲＣである場合は、そのＸ、Ｙ、θ方向の移動量の設定である。ロボットの移動量の設定は、選択されたロボットが三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥである場合は、そのＺ、φ方向の移動量の設定である。
【００６３】
次に、ステップＳＴ−１３で、ＣＰＵの制御によって、選択されたロボットの制御パラメータの計算が行われる。制御パラメータの計算は、選択されたロボットがＸＹθ小型自走機械ＲＡ〜ＲＣである場合は、基準デジタル正弦波電圧に乗算する正又は負の振幅の計算である。制御パラメータの計算は、選択されたロボットが三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥである場合は、デジタル基準鋸歯状波電圧に対する正又は負の係数（例えば、＋１又は−1）である。
【００６４】
ステップＳＴ−１４では、ステップＳＴ−１３で計算が行われた制御パラメータが、ＣＰＵの制御によって、ロボット制御駆動装置５６に送信される。次に、ステップＳＴ−１５で、ＣＰＵがロボット制御駆動装置５６からの受信応答を受けると、ステップＳＴ−１６に移行して、ＣＰＵが応答確認を行う。ステップＳＴ−１６の応答確認の結果が、非正常応答であるときは、ステップＳＴ−１０に移行して、ＣＰＵの制御によって、動作設定が行われる。
【００６５】
ステップＳＴ−１６の応答確認の結果が、正常応答であると判断されたときは、ステップＳＴ−１７に移行して波形生成する。波形発生は、選択されたロボットがＸＹθ小型自走機械ＲＡ〜ＲＣである場合は、各コイルに対するオンオフ制御電流及び各圧電素子に対する正弦波状の制御電圧の発生である。波形発生は、選択されたロボットが三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥである場合は、各圧電素子に対する鋸歯状波状の制御電圧である。
【００６６】
ステップＳＴ−１７で発生した波形、即ち、選択されたロボットがＸＹθ小型自走機械ＲＡ〜ＲＣである場合における各コイルに対するオンオフ制御電流及び各圧電素子に対する正弦波状の制御電圧、又は、選択されたロボットが三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥである場合における各圧電素子に対する鋸歯状波状の制御電圧は、各増幅器によって増幅されて、選択されたロボットに供給されて、ステップＳＴ−１９において、選択されたロボットが動作せしめられる。ステップＳＴ−１９の後は、ステップＳＴ−１１に移行して、ロボットの選択が行われる。
【００６７】
図２０における三点支持球マニピュレータＲＤ、ＲＥ夫々の大球に夫々取り付けられた針ＮＤ、ＮＥの代わりに、夫々ピペットを用いることができる。各ピペットの一方は穿刺（インジェクション）用ピペットであり、他方は保持（ホールディング）（吸着）用ピペットである。
【００６８】
図２７は、三点支持球マニピュレータＲＤの大球９０の半径方向に延在する如く、ピペットＰが取り付けられた例を示す。この場合のピペットＰは、穿刺用ピペットである。図示を省略するも、他方の三点支持球マニピュレータＲＥの大球の半径方向に延在する如く、保持（吸着）用ピペットが取り付けられる。
【００６９】
ＸＹθ小型自走機械ＲＡのＸ、Ｙ、θ方向の位置決め及びその上の三点支持球マニピュレータＲＤのφ、Ｚ方向の位置決めによって、ステージ６４上の昆虫からなるサンプル６６の代わりの卵子からなるサンプル６７に対し、穿刺用ピペットＰの先端の位置が正確に決めが行われる。そして、ＸＹθ小型自走機械ＲＡに対し、図２８Ａに示す駆動電流Ｗ（ＥＭ１）の如く、コイル３１、３２は非通電とし、図２８Ｂに示す駆動電流Ｗ（ＥＭ２）の如く、コイル３３、３４に通電を行って、第２フレーム２０を固定し、ＸＹθ小型自走機械ＲＡの４つの圧電素子４１、４２、４３、４４に、図２８Ｃ、Ｄ、Ｅに示す周期Ｔの同じ振幅の駆動電圧Ｗ(ＰＺＴ１)、Ｗ(ＰＺＴ２)、Ｗ(ＰＺＴ３)、Ｗ(ＰＺＴ４)を印加して、穿刺用のピペットＰをその長手方向ｄ及び回動方向rに振動させて、この振動状態にある穿刺用のピペットＰによって、吸着用のピペットによって吸着された卵子６７を穿刺する。これによって、サンプルとしての卵子６７を変形させることなく、穿刺用のピペットＰを卵子６７に容易に穿刺することができる。ピペットＰを卵子６７に穿刺した後は、このピペットＰによって、卵子６７内に薬液や精液(精子)を注入する。
【００７０】
尚、ＸＹθ小型自走機械の各圧電素子に印加する電圧として、通常周波数の正弦波電圧にその周波数より高い周波数の正弦波電圧を重畳した電圧を使用して、各圧電素子を振動させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来のＸＹθ小型自走機械（ロボット）の略線的な平面図である。
【図２】図１のＸＹθ小型自走機械の略線的な正面図である。
【図３】図１のＸＹθ小型自走機械の第１フレームの正面図である。
【図４】図３に示す第１フレームの部品図であり、同図ａは本体部分の正面図、同図ｂはその側面図、同図ｃは可動脚の正面図、同図ｄはその側面図である。
【図５】図１のＸＹθ小型自走機械の第２フレームの部品図であって、同図ａは正面図、同図ｂは側面図である。
【図６】図１のＸＹθ小型自走機械の例に用いる圧電素子取付用の治具の平面図である。
【図７】図１のＸＹθ小型自走機械の前進動作を説明する説明図である。
【図８】図１のＸＹθ小型自走機械の斜行動作を説明する説明図である。
【図９】図１のＸＹθ小型自走機械の旋回動作を説明する説明図である。
【図１０】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１１】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１２】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１３】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１４】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１５】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１６】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１７】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１８】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図１９】図１のＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図２０】本発明の実施の形態の複数ロボットの制御装置の一例を示すブロック線図である。
【図２１】図２０の複数ロボットの制御装置の一例のロボット（ＸＹθ小型自走機械）に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【図２２】図２０の複数ロボットの制御装置の一例のロボット（三点支持球マニピュレータ）の一例を示す略線的な斜視図である。
【図２３】図２２の三点支持球マニピュレータの動作説明に供する略線的な側面図である。
【図２４】図２２の三点支持球マニピュレータに供給する３つの圧電素子に夫々印加する駆動電圧の波形並びにその３つの駆動電圧の位相に対応する大球の回動状態及び小球の高さ位置を示す図である。
【図２５】図２０の複数ロボットの制御装置のロボット制御駆動装置の具体構成例を示すブロック線図である。
【図２６】図２０の複数ロボットの制御装置の動作説明に供するフローチャートである。
【図２７】図２０の複数ロボットの制御装置の一例の三点支持球マニピュレータの大球に、針の変わりにピペットを取り付けて、ＸＹθ小型自走機械上に取り付けた場合における動作説明のための略線的な平面図である。
【図２８】図２７の三点支持球マニピュレータの取り付けられたＸＹθ小型自走機械に供給される駆動電流及び駆動電圧の波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  ＸＹθ小型自走機械
２  走行面
１０  第１フレーム
２０  第２フレーム
３０  固定手段
３１〜３４  コイル
４０  移動手段
４１〜４４  圧電素子
ＲＡ〜ＲＣ  ロボット（ＸＹθ小型自走機械）
ＲＤ、ＲＥ  ロボット（三点支持球マニピュレータ）
ＮＤ、ＮＥ  針
Ｐ  ピペット
６４  ステージ
６６  サンプル
５０  パーソナルコンピュータ
５２  遠隔操作装置
５４  ＵＳＢインターフェース
５６  ロボット制御駆動装置
６０  顕微鏡
６２  モニタ
６４  ステージ
６６  サンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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