(57)【要約】【課題】  効率的に対象物の詳細な全体情報を得ることのできる群ロボットシステムを提供する。【解決手段】  群ロボットシステムは、複数のセンシングロボットＣＳとそれらを制御するベースステーションＢＳ１０１とを含み、ベースステーションＢＳ１０１を最上層として複数のセンシングロボットＣＳ間で複数の層を構成する階層的な通信を行なう。センシングロボットＣＳ３０が対象物（Ｏｂｊｅｃｔ）を検出すると、ベースステーションＢＳ１０１は、センシングロボットＣＳ３０、対象物に対して追探索を行なう他のセンシングロボットＣＳ、およびセンシングロボットＣＳ３０とベースステーションＢＳ１０１との間の通信の中継を行なうセンシングロボットＣＳ以外のセンシングロボットＣＳに対して現在の探索エリア外に移動するよう制御する。【選択図】        図５１
2004237435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンシングロボットと、前記センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボット以外のセンシングロボットを、検出エリア外へ移動させる制御を行なう、群ロボットシステム。
【請求項２】
前記複数のセンシングロボットの各々は所定の段階の機能を備え、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記センシングロボットの機能とは異なる段階の機能を備える他のセンシングロボットに前記対象物を追探索させる制御を行ない、
前記対象物を検出したセンシングロボットおよび前記追探索するセンシングロボット以外のセンシングロボットを検出エリア外へ移動させる制御を行なう、請求項１に記載の群ロボットシステム。
【請求項３】
複数のセンシングロボットと、前記センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボット以外のセンシングロボットを、初期位置へ移動させる制御を行なう、群ロボットシステム。
【請求項４】
前記複数のセンシングロボットの各々は所定の段階の機能を備え、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記センシングロボットの機能とは異なる段階の機能を備える他のセンシングロボットに前記対象物を追探索させる制御を行ない、
前記対象物を検出したセンシングロボットおよび前記追探索するセンシングロボット以外のセンシングロボットを初期位置へ移動させる制御を行なう、請求項３に記載の群ロボットシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記複数のセンシングロボットのうち、所定の段階の機能を備えるセンシングロボットの機能を有効とし、前記機能が有効であるセンシングロボットが対象物を検出すると、前記センシングロボットの機能とは異なる段階の機能を備える他のセンシングロボットの機能を有効とし、前記機能を有効とした他のセンシングロボットに前記対象物を追探索させる制御を行なう、請求項２または４に記載の群ロボットシステム。
【請求項６】
前記センシングロボットの備える機能は、センシング分解能と、センサ種類と、センサ情報の処理方法とのいずれかである、請求項２，３，５のいずれかに記載の群ロボットシステム。
【請求項７】
前記複数のセンシングロボットと前記制御装置とは、前記制御装置を最上層とする階層的な通信を行ない、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボット、および前記センシングロボットから前記制御装置に対して階層的な通信を行なう際に前記センシングロボットと前記制御装置との途中の階層に存在して通信を中継するセンシングロボット以外のセンシングロボットを、前記検出エリア外へ移動させる制御を行なう、請求項１，２，５，６のいずれかに記載の群ロボットシステム。
【請求項８】
前記複数のセンシングロボットと前記制御装置とは、前記制御装置を最上層とする階層的な通信を行ない、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボット、および前記センシングロボットから前記制御装置に対して階層的な通信を行なう際に前記センシングロボットと前記制御装置との途中の階層に存在して通信を中継するセンシングロボット以外のセンシングロボットを、前記初期位置へ移動させる制御を行なう、請求項３〜６のいずれかに記載の群ロボットシステム。
【請求項９】
前記制御装置には、前記センシングロボットの移動を制御するフェロモンロボットが含まれ、
前記フェロモンロボットは、前記センシングロボットが対象物を検出すると前記対象物近傍に移動する、請求項１〜８のいずれかに記載の群ロボットシステム。
【請求項１０】
センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、前記センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記複数のセンシングロボットのうち、所定のセンシングロボットのセンサ機能を有効とし、前記センサ機能を有効としたセンシングロボット以外のセンシングロボットのセンサ機能を無効とするよう制御する、群ロボットシステム。
【請求項１１】
前記複数のセンシングロボットと前記制御装置とは、前記制御装置を最上層とする階層的な通信を行なう、請求項１０に記載の群ロボットシステム。
【請求項１２】
前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記センサ機能が無効であるセンシングロボットが、前記対象物を検出したセンシングロボットと前記制御装置との通信を中継する、請求項１０または１１に記載の群ロボットシステム。
【請求項１３】
前記対象物を検出したセンシングロボットと前記制御装置との通信を中継するセンシングロボットは、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能なロボットであり、前記中継を行なう際にはホバリングを行なう、請求項１２に記載の群ロボットシステム。
【請求項１４】
前記制御装置には、前記センシングロボットの移動を制御するフェロモンロボットが含まれ、
前記対象物を検出したセンシングロボットと前記制御装置との通信を中継するセンシングロボットが、前記制御装置と前記フェロモンロボットとの間のほぼ一直線上に並んで前記通信を中継する、請求項１２または１３に記載の群ロボットシステム。
【請求項１５】
前記対象物を検出したセンシングロボットと前記制御装置との通信を中継するセンシングロボットの、前記制御装置と前記フェロモンロボットとの間の列は複数である、請求項１４に記載の群ロボットシステム。
【請求項１６】
前記複数列の前記対象物を検出したセンシングロボットと前記制御装置との通信を中継するセンシングロボットは、任意の列において、前記対象物を検出したセンシングロボットから前記制御装置への同じセンシング情報の通信を中継する、請求項１５に記載の群ロボットシステム。
【請求項１７】
前記複数列の前記対象物を検出したセンシングロボットと前記制御装置との通信を中継するセンシングロボットは、列ごとに、異なるセンシング機能を備える前記対象物を検出したセンシングロボットから前記制御装置への、種類の異なるセンシング情報の通信を中継する、請求項１５に記載の群ロボットシステム。
【請求項１８】
センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、前記センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットであって、前記対象物を検出したセンシングロボットよりも前記センサ機能の分解能の高いセンシングロボットに前記対象物を追探索させる制御を行なう、群ロボットシステム。
【請求項１９】
センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、前記センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットであって、前記対象物を検出したセンシングロボットとは前記センサ機能の種類が異なるセンシングロボットに前記対象物を追探索させる制御を行なう、群ロボットシステム。
【請求項２０】
センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、前記センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットであって、前記対象物を検出したセンシングロボットとはセンサ情報の処理方法が異なるセンシングロボットに前記対象物を追探索させる制御を行なう、群ロボットシステム。
【請求項２１】
前記制御装置は、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボットとは異なる前記他のセンシングロボットを前記対象物近傍へ移動させる制御を行なう、請求項１８〜２０のいずれかに記載の群ロボットシステム。
【請求項２２】
前記制御装置には、前記センシングロボットの移動を制御するフェロモンロボットが含まれ、
前記フェロモンロボットは、前記センシングロボットが対象物を検出すると、前記対象物を検出したセンシングロボットとは異なる前記他のセンシングロボットを前記フェロモンロボット近傍へ移動させる制御を行なう、請求項１〜２１のいずれかに記載の群ロボットシステム。
【請求項２３】
前記センシングロボットは、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能である、請求項１〜２２のいずれかに記載の群ロボットシステム。
【請求項２４】
請求項１〜２２のいずれかに記載の群ロボットシステムに含まれる羽ばたき飛行可能なセンシングロボットであって、前記制御装置に制御される、群ロボットシステムに含まれるセンシングロボット。
【請求項２５】
請求項１〜２２のいずれかに記載の群ロボットシステムに含まれる前記制御装置に該当するベースステーションであって、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能である前記センシングロボットを制御する、群ロボットシステムに含まれるベースステーション。
【請求項２６】
請求項１〜２２のいずれかに記載の群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボットであって、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能である前記センシングロボットの移動を制御する、群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は群ロボットシステム、該群ロボットシステムに含まれるセンシングロボット、該群ロボットシステムに含まれるベースステーション、および該群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボットに関し、特に、効率よく対象物の探索を行なうことのできる群ロボットシステム、該群ロボットシステムに含まれるセンシングロボット、該群ロボットシステムに含まれるベースステーション、および該群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の機構が連携して動作する、システムやロボットについて提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１においては、図６２に示すような、ベースステーションの一例としての１個の親ロボットと、センシングロボットの一例としての複数の子ロボットとからなる移動ロボット群を含む自律型ロボット群システムの制御方法が開示されている。特許文献１によると、親ロボットには非接触センサによるセンシング機能を持たせ、子ロボットには接触型センサによるセンシング機能を持たせ、親ロボットは子ロボットの配置と移動経路とを決定して子ロボットに位置と移動距離との指令を与えることで制御を行なうことを特徴としている。また、ベースステーションのセンシングによる情報とセンシングロボットのセンシングによる情報とを使用して、経路計画法によってベースステーションが出発地から目的地まで移動する経路を計画して実行することを特徴としている。
【０００４】
またたとえば、特許文献２においては、図６３に示すような、外部環境の情報を収集する単数あるいは複数のセンサ機構と、センサ機構からのセンサ情報Ａとにより、アクチュエータ機構への適切な運動指令Ｂを生成する階層型の情報処理機構を備えた、実環境で動作する実用的な環境認識システム、および知能ロボットが開示されている。特許文献２によると、環境認識システムおよび知能ロボットは、センシング時の状況に応じて、階層型の情報処理機構からの運動指令Ｂにより、アクチュエータ機構が、上記センサ機構が十分に機能するように、自己、および対象物の位置や照明などの外部環境を適切に変化させることを特徴としている。
【特許文献１】特開平７−９３０２８号公報
【特許文献２】特開平８−３０３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された自律型ロボット群システムでは、ベースステーションとセンシングロボットとは１対１の関係で通信を行なっているため、センシングロボットを用いて広い探索範囲を探索する場合に、すべてのセンシングロボットに長距離の通信を行なう必要性が生じることがある。そのため、特許文献１で開示されているような群ロボットシステムでは、ベースステーションが停止している場合には、センシングロボットそれぞれに最大通信距離が長い通信機構、すなわち、大型化または重量化した通信機構が必要とされるという問題があった。
【０００６】
また、通信機構を大きくすると個々のセンシングロボットも大型化または重量化し、センシングロボットの探索機能に支障をきたすことが考えられる。そのため、ベースステーションが停止している状態での群ロボットシステム全体の探索範囲を広げることが困難であるという問題もある。
【０００７】
また、特許文献１で開示されているような群ロボットシステムのように、ベースステーションとセンシングロボットとが１対１の関係で通信を行なっている場合は、ベースステーションと個々のセンシングロボットとがそれぞれ通信する必要がある。そのため、ベースステーションが停止している状態での群ロボットシステム全体の探索範囲を広げようとすると、ベースステーションにおいてもそれぞれのセンシングロボットと長距離通信できるように大きな通信機構を備える必要がある。この観点からも、ベースステーションが停止している状態での群ロボットシステム全体の探索範囲を広げることが困難であるという問題があった。
【０００８】
また、さらに、特許文献１に記載されているような群ロボットシステムの探索範囲を広げるにあたって、センシングロボットの制御をより確実にする必要がある。その場合に、センシングロボットの移動を制限することにより、さらに通信制御によるコントロールを確実にしようとすると、センシングロボットの移動をコントロールしなければならないという問題もある。
【０００９】
また、特許文献１に開示されているような群ロボットシステムや特許文献２に開示されているような環境認識システムおよび知能ロボットの構成では、複数のセンサ機構および上位から下位までのセンサ情報処理ユニットが常に動作しており、目的物を検出する場合において、センサ情報の処理による負担を少なくするのが難しいという問題があった。また、センシングロボットの低消費電力化も難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、センシングロボットまたはベースステーションの通信機構の小型化または軽量化を図りながら、ベースステーションが停止している状態での探索範囲を広げることができる群ロボットシステム、該群ロボットシステムに含まれるセンシングロボット、該群ロボットシステムに含まれるベースステーション、および該群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボットを提供することを第１の目的とする。
【００１１】
また、目的物を検出する場合において、センサ情報の処理による負担を少なくし、低消費電力で、短時間で効率的に対象物の詳細な全体情報を得ることのできる群ロボットシステム、該群ロボットシステムに含まれるセンシングロボット、該群ロボットシステムに含まれるベースステーション、および該群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボットを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、群ロボットシステムは、複数のセンシングロボットと、センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボット以外のセンシングロボットを、検出エリア外へ移動させる制御を行なう。
【００１３】
また、複数のセンシングロボットの各々は所定の段階の機能を備え、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、そのセンシングロボットの機能とは異なる段階の機能を備える他のセンシングロボットに対象物を追探索させる制御を行ない、対象物を検出したセンシングロボットおよび追探索するセンシングロボット以外のセンシングロボットを検出エリア外へ移動させる制御を行なうことが好ましい。
【００１４】
本発明の他の局面に従うと、群ロボットシステムは、複数のセンシングロボットと、センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボット以外のセンシングロボットを、初期位置へ移動させる制御を行なう。
【００１５】
また、複数のセンシングロボットの各々は所定の段階の機能を備え、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、そのセンシングロボットの機能とは異なる段階の機能を備える他のセンシングロボットに対象物を追探索させる制御を行ない、対象物を検出したセンシングロボットおよび追探索するセンシングロボット以外のセンシングロボットを初期位置へ移動させる制御を行なうことが好ましい。
【００１６】
また、制御装置は、複数のセンシングロボットのうち、所定の段階の機能を備えるセンシングロボットの機能を有効とし、機能が有効であるセンシングロボットが対象物を検出すると、そのセンシングロボットの機能とは異なる段階の機能を備える他のセンシングロボットの機能を有効とし、機能を有効とした他のセンシングロボットに対象物を追探索させる制御を行なうことが好ましい。
【００１７】
センシングロボットの備える機能は、センシング分解能と、センサ種類と、センサ情報の処理方法とのいずれかであることが好ましい。
【００１８】
さらに、複数のセンシングロボットと制御装置とは、制御装置を最上層とする階層的な通信を行ない、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボット、およびそのセンシングロボットから制御装置に対して階層的な通信を行なう際にそのセンシングロボットと制御装置との途中の階層に存在して通信を中継するセンシングロボット以外のセンシングロボットを、検出エリア外へ移動させる制御を行なうことが好ましい。
【００１９】
または、複数のセンシングロボットと制御装置とは、制御装置を最上層とする階層的な通信を行ない、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボット、およびそのセンシングロボットから制御装置に対して階層的な通信を行なう際にそのセンシングロボットと制御装置との途中の階層に存在して通信を中継するセンシングロボット以外のセンシングロボットを、初期位置へ移動させる制御を行なうことが好ましい。
【００２０】
さらに、制御装置には、センシングロボットの移動を制御するフェロモンロボットが含まれ、フェロモンロボットは、センシングロボットが対象物を検出すると対象物近傍に移動することが好ましい。
【００２１】
本発明のさらに他の局面に従うと、群ロボットシステムは、センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、複数のセンシングロボットのうち、所定のセンシングロボットのセンサ機能を有効とし、センサ機能を有効としたセンシングロボット以外のセンシングロボットのセンサ機能を無効とするよう制御する。
【００２２】
また、上述の複数のセンシングロボットと制御装置とは、制御装置を最上層とする階層的な通信を行なうことが好ましい。
【００２３】
さらに、センシングロボットが対象物を検出すると、センサ機能が無効であるセンシングロボットが、対象物を検出したセンシングロボットと制御装置との通信を中継することが好ましい。
【００２４】
さらに、対象物を検出したセンシングロボットと制御装置との通信を中継するセンシングロボットは、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能なロボットであり、中継を行なう際にはホバリングを行なうことが好ましい。
【００２５】
また、制御装置には、センシングロボットの移動を制御するフェロモンロボットが含まれ、対象物を検出したセンシングロボットと制御装置との通信を中継するセンシングロボットが、制御装置とフェロモンロボットとの間のほぼ一直線上に並んで通信を中継することが好ましい。
【００２６】
さらに、対象物を検出したセンシングロボットと制御装置との通信を中継するセンシングロボットの、制御装置とフェロモンロボットとの間の列は複数であることが好ましい。
【００２７】
さらに、複数列の対象物を検出したセンシングロボットと制御装置との通信を中継するセンシングロボットは、任意の列において、対象物を検出したセンシングロボットから制御装置への同じセンシング情報の通信を中継することが好ましい。
【００２８】
または、複数列の対象物を検出したセンシングロボットと制御装置との通信を中継するセンシングロボットは、列ごとに、異なるセンシング機能を備える対象物を検出したセンシングロボットから制御装置への、種類の異なるセンシング情報の通信を中継することが好ましい。
【００２９】
本発明のさらに他の局面に従うと、群ロボットシステムは、センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットであって、対象物を検出したセンシングロボットよりもセンサ機能の分解能の高いセンシングロボットに対象物を追探索させる制御を行なう。
【００３０】
本発明のさらに他の局面に従うと、群ロボットシステムは、センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットであって、対象物を検出したセンシングロボットとはセンサ機能の種類が異なるセンシングロボットに対象物を追探索させる制御を行なう。
【００３１】
本発明のさらに他の局面に従うと、群ロボットシステムは、センサ機能を備える複数のセンシングロボットと、センシングロボットを制御する制御装置とを含む群ロボットシステムであって、制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットであって、対象物を検出したセンシングロボットとはセンサ情報の処理方法が異なるセンシングロボットに対象物を追探索させる制御を行なう。
【００３２】
さらに、上述の制御装置は、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットを対象物近傍へ移動させる制御を行なうことが好ましい。
【００３３】
また、制御装置には、センシングロボットの移動を制御するフェロモンロボットが含まれ、フェロモンロボットは、センシングロボットが対象物を検出すると、対象物を検出したセンシングロボットとは異なる他のセンシングロボットをフェロモンロボット近傍へ移動させる制御を行なうことが好ましい。
【００３４】
さらに、上述のセンシングロボットは、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能であることが好ましい。
【００３５】
本発明のさらに他の局面に従うと、群ロボットシステムに含まれるセンシングロボットは、上述の群ロボットシステムに含まれる羽ばたき飛行可能なセンシングロボットであって、上述の制御装置に制御される。
【００３６】
本発明のさらに他の局面に従うと、群ロボットシステムに含まれるベースステーションは、上述の群ロボットシステムに含まれる制御装置に該当するベースステーションであって、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能であるセンシングロボットを制御する。
【００３７】
本発明のさらに他の局面に従うと、群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボットは、上述の群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボットであって、羽ばたき運動により羽ばたき飛行可能であるセンシングロボットの移動を制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３９】
図１は、本実施の形態における群ロボットシステム１００の構成の具体例を示す図である。図１を参照して、本実施の形態における群ロボットシステム１００は、ベースステーションＢＳ１０１と、複数の羽ばたきセンシングロボットＣＳｎと、羽ばたきフェロモンロボットＦＥ１０５とを含んで構成されている。
【００４０】
始めに、センシングロボットＣＳおよびフェロモンロボットＦＥ１０５である羽ばたき装置の基本的な構成、浮上方法、および制御方法について、以下に説明する。
【００４１】
（羽ばたき装置の第１の具体例）
本発明の実施の形態の羽ばたき装置の第１の具体例について説明する。
【００４２】
（主要な構成）
図２（ａ）および図２（ｂ）は、羽部として２本の羽軸を有する羽ばたき装置を示す図である。図２（ａ）では、羽ばたき装置の前方正面部分が示され、図２（ｂ）では、羽ばたき装置の前方正面に向かって左側面部分が示されている。
【００４３】
なお、図２（ａ）および図２（ｂ）では羽ばたき装置の前方正面に向かって左羽しか示されていないが、実際には、胴体部１０５の中心軸を挟んで左右対称に右羽も形成されている。また、説明を簡単にするため、胴体部１０５が延びる方向に沿った軸（胴体軸８０１）は水平面内にあり、重心を通る中心軸８０２は鉛直方向に保たれているとする。
【００４４】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、羽ばたき装置の胴体部１０５には、前羽軸１０３および後羽軸１０４と、その前羽軸１０３と後羽軸１０４との間を渡すように設けられた羽の膜１０６とを有する羽（左羽）が形成されている。
【００４５】
また、胴体部１０５には、前羽軸１０３を駆動するための回転型アクチュエータ１０１と後羽軸１０４を駆動するための回転型アクチュエータ１０２とが搭載されている。このようなアクチュエータ１０１，１０２の配置や前羽軸１０３、後羽軸１０４および羽の膜１０６を含む羽の形状は、飛行の性能が損なわれないならばこれに限られるものではない。
【００４６】
さらに、この羽ばたき装置の場合、羽の断面形状を鉛直上方に凸となるようにしておけば、水平方向への飛行に際して抗力だけでなく揚力も発生して、より大きな浮上力が得られることになる。
【００４７】
また、この羽ばたき装置の重心の位置は、羽ばたき装置の安定性を重視するために羽が周囲の流体により受ける力のアクチュエータに対する作用点の位置よりも下方になるように設定されている。一方、羽ばたき装置の姿勢を容易に変更する観点からは重心とその作用点を略一致させておくことが好ましく、この場合には、姿勢制御に必要な左右の羽が流体から受ける力の差が小さくなって、羽ばたき装置の姿勢変更を容易に行なうことができる。
【００４８】
２つの回転型アクチュエータ１０１，１０２は互いに回転軸８００を共有している。この回転軸８００と胴体軸とは所定の角度（９０°−θ）をなしている。前（後）羽軸１０３，１０４はアクチュエータ１０１，１０２を支点として回転軸８００と直交する平面内を往復運動する。この回転軸８００と直交する平面と胴体軸８０１とのなす角度が仰角θとなる。
【００４９】
胴体部１０５としては、機械的強度を確保するとともに、十分な軽量化を図るために、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを円筒状に成形したものが好ましいが、このような材料や形状に限定されるものではない。
【００５０】
アクチュエータ１０１，１０２としては、起動トルクが大きいこと、往復運動が簡単に実現できること、構造が単純なことなどから、圧電素子（ピエゾ）を用いた超音波進行波アクチュエータを用いるのが好ましい。これには、回転型アクチュエータとリニア型アクチュエータとの２つの種類がある。図２（ａ）および図２（ｂ）では、回転型アクチュエータが用いられている。
【００５１】
ここでは、進行波を用いた超音波素子によって羽を直接駆動する方法を中心に説明するが、この羽を駆動するための機構や、それに用いるアクチュエータの種類については特に本実施の形態に示したものに限られない。
【００５２】
回転型アクチュエータとしては、図２（ａ）（ｂ）に示された回転型アクチュエータ１０１，１０２の他に、たとえば図１２に示される回転型アクチュエータ４０１を用いてもよい。
【００５３】
図１２に示された羽ばたき装置では、胴体部４０４に搭載された回転型アクチュエータ４０１に羽４０３が取付けられている。羽４０３は回転型アクチュエータ４０１の回転軸４０２を中心として往復運動をする。
【００５４】
また、羽を駆動するための機構としては外骨格構造とリニアアクチュエータとを組合わせた機構を適用して、たとえば図１３または図１４に示すような羽ばたき装置を構成してもよい。
【００５５】
図１３に示された羽ばたき装置では、リニアアクチュエータ５０１の一端に、前羽軸または後羽軸５０３が接続されている。胴体部５０４に装着されたヒンジ５０２を介してリニアアクチュエータ５０１の運動が前羽軸または後羽軸５０３に伝えられることで羽ばたき運動が行なわれる。この羽ばたき運動は、羽を直接筋肉で駆動するトンボの羽ばたき運動にヒントを得たものである。
【００５６】
図１４に示された羽ばたき装置では、胴体部は上面胴体部６０３と下面胴体部６０４に分けられている。下面胴体部６０４に固定されたリニアアクチュエータ６０１の運動が上面胴体部６０３に伝えられる。そして、その上面胴体部６０３の運動がヒンジ６０２を介して前羽軸または後羽軸６０３に伝えられることで羽ばたき運動が行われる。この羽ばたき運動は、トンボ以外のハチなどが用いている羽ばたき運動にヒントを得たものである。
【００５７】
図１４に示す羽ばたき装置の場合、１つのアクチュエータ６０１によって左右の羽軸６０３が同時に駆動されるため、左右の羽軸を別々に駆動することができず、細かな飛行制御を行うことはできないが、アクチュエータの数を減らすことができて、軽量化および消費電力の低減を図ることが可能である。
【００５８】
さて、図２（ａ）および図２（ｂ）に示された羽ばたき装置では、回転型アクチュエータ１０１，１０２には前羽軸１０３と後羽軸１０４とがそれぞれ接続されている。前羽軸１０３と後羽軸１０４との間には羽の膜１０６が張られている。羽の膜１０６はその面内において収縮する方向に自発的な張力を有しており、羽全体の剛性を高める働きをしている。
【００５９】
軽量化のため前羽軸１０３と後羽軸１０４とは中空構造であり、それぞれカーボングラファイトから形成されている。このため、前羽軸１０３と後羽軸１０４とには弾力性があり、前羽軸１０３と後羽軸１０４とは羽の膜１０６の張力により変形可能である。
【００６０】
図１５は本羽ばたき装置の全体の構造を示す図である。なお、前方方向（紙面に向かって上）に向かって左側の羽は省略されている。
【００６１】
胴体部７００には、超音波センサ７０１、赤外線センサ７０２、加速度センサ７０３および角加速度センサ７０４が配されている。これらのセンサによる検出結果は羽ばたき制御部７０５に送られる。羽ばたき制御部７０５では、超音波センサ７０１や赤外線センサ７０２によって検出された結果から羽ばたき装置と周囲の障害物や人間との距離などの情報が処理される。また、加速度センサ７０３や角加速度センサ７０４によって検知された結果から、羽ばたき装置の浮上状態、目的位置または姿勢などの情報が処理されて、左右のアクチュエータ７０６および重心制御部７０７の駆動制御が決定される。
【００６２】
なお、ここでは、本羽ばたき装置の周囲に存在する障害物を検出する手段として超音波センサ７０１および赤外線センサ７０２を用い、本羽ばたき装置の位置および姿勢を検出する手段として加速度センサ７０３および角加速度センサ７０４を用いたが、本羽ばたき装置の周囲環境や位置と姿勢が計測可能なセンサであれば、上記センサに限られない。
【００６３】
たとえば、直交する３軸方向の加速度を測定可能な加速度センサ２つをそれぞれ胴体部７００の異なる位置に配して得られる加速度情報からも、本羽ばたき装置の姿勢を算出することは可能である。また、本羽ばたき装置が移動する空間内に磁場分布を設けておき、磁気センサによってこの磁場分布を検知することで本羽ばたき装置の位置と姿勢を算出することも可能である。
【００６４】
また、図１５では、加速度センサ７０３および角加速度センサ７０４をはじめとするセンサ類は、羽ばたき制御部７０５とは別部品として示されているが、軽量化の観点から、たとえばマイクロマシニング技術により羽ばたき制御部７０５と一体で同一基板上に形成してもよい。
【００６５】
また、本羽ばたき装置では羽の駆動をオープンループ制御としているが、羽の付け根に羽の角度センサを設け、この角度センサから得られる角度情報によりクローズドループ制御を行なうことも可能である。
【００６６】
なお、浮上する空間における流体の流れが既知であり、予め定められた羽ばたき方法によって浮上することが可能ならば、ここに挙げたセンサ類は必須ではない。
【００６７】
羽ばたき制御部７０５はメモリ部７０８と接続されており、羽ばたき制御に必要な既存のデータをメモリ部７０８から読出すことができる。また、各センサ７０１〜７０４によって得られた情報をメモリ部７０８に送込み、必要に応じてメモリ部７０８の情報を書換えることもでき、羽ばたき装置として学習機能を持たせることができる。
【００６８】
なお、各センサ７０１〜７０４によって得られた情報をメモリ部７０８に蓄積するだけであれば、羽ばたき制御部７０５を介さずにメモリ部７０８と各センサ７０１〜７０４とが直接接続されていてもよい。また、羽ばたき制御部７０５は通信制御部７０９と接続されて、通信制御部７０９とデータの入出力を行なうことができる。通信制御部７０９は、アンテナ部７１０を介して外部の装置（他の羽ばたき装置やベースステーションなど）とのデータの送受信を行なう。
【００６９】
このような通信機能により、羽ばたき装置が取得してメモリ部７０８に蓄えられたデータを速やかに外部の装置に転送することができる。また、羽ばたき装置では入手できない情報を外部の装置から受取り、そのような情報をメモリ部７０８に蓄積することで、羽ばたきの制御に利用することもできる。たとえば、大きなマップ情報のすべてを羽ばたき装置に記憶させなくても、随時、必要な範囲のマップ情報をベースステーションなどから入手することなどが可能となる。
【００７０】
なお、図１５では、アンテナ部７１０は胴体部７００の端から突き出た棒状のものとして示されているが、アンテナの機能を有するものであれば、形状、配置などこれに限られない。たとえば、前羽軸７１２や後羽軸７１３を利用して、羽の上にループ状のアンテナを形成してもよい。また、胴体部７００にアンテナを内蔵した形態でも、あるいは、アンテナと通信制御部７０９とを一体化させた形態でもよい。
【００７１】
超音波センサ７０１、赤外線センサ７０２、加速度センサ７０３、角加速度センサ７０４、羽ばたき制御部７０５、左右のアクチュエータ７０６、重心制御部７０７、メモリ部７０８、通信制御部７０９、およびアンテナ部７１０などは、電源部７１１により供給される電流によって駆動される。
【００７２】
ここでは、駆動エネルギーとして電力を用いたが、内燃機関を用いることも可能である。また、昆虫の筋肉に見られるような、生理的酸化還元反応を用いたアクチュエータを用いることも可能である。あるいは、アクチュエータの駆動エネルギーを外部から取得する方法も採用できる。たとえば、電力については熱電素子、電磁波などが挙げられる。
【００７３】
（浮上方法）
説明の簡便のため、本羽ばたき装置に作用する外力は、羽が流体から受ける流体力と羽ばたき装置に作用する重力（羽ばたき装置の質量と重力加速度との積）のみであるとする。本羽ばたき装置が恒常的に浮上するためには１回の羽ばたき動作の間の時間平均において、次の関係、
（羽に作用する鉛直上方向の流体力）＞（本羽ばたき装置に作用する重力）
を満たすことが必要とされる。１回の羽ばたき動作とは、羽を打ち下ろし次に羽を打ち上げる動作をいう。
【００７４】
さらに、鉛直上向きの流体力を卓越させて上昇させるためには、
（打ち下ろし動作において羽に作用する鉛直上向きの流体力）＞（打ち上げ動作において羽に作用する鉛直下向きの流体力）
となる必要がある。
【００７５】
ここでは、昆虫の羽ばたき方を単純化した羽ばたき方法により、打ち下ろし動作において羽に作用する鉛直上向きの流体力（以下「打ち下ろし時の流体力」と記す。）を、打ち上げ動作において羽に作用する鉛直下向きの流体力（以下「打ち上げ時の流体力」と記す。）より大きくする方法について説明する。
【００７６】
説明の簡便のため、流体の挙動もしくは流体が羽に及ぼす力については、その主要成分を挙げて説明する。また、この羽ばたき方法により得られる浮上力と、本羽ばたき装置に作用する重力（以下「重量」と記す。）の大小については後述する。
【００７７】
打ち下ろし時の流体力を打ち上げ時の流体力よりも大きくするためには、打ち下ろし時に羽の膜１０６が移動する空間の体積が最大になるように打ち下ろせばよい。そのためには、羽の膜１０６を水平面と略平行に打ち下ろせばよく、これにより、ほぼ最大の流体力を得ることができる。
【００７８】
反対に、打ち上げ時には羽の膜１０６が移動する空間の体積が最小になるように打ち上げればよい。そのためには、羽の膜１０６を水平面に対して略直角に近い角度で打ち上げればよく、これにより、羽に及ぼされる流体力はほぼ最小となる。
【００７９】
そこで、回転型アクチュエータ１０１，１０２により回転軸８００の周りに両羽軸１０３，１０４を往復運動させる際に、各羽軸１０３，１０４が水平面と略一致する位置を中心として上方と下方とにそれぞれ角度γだけ往復運動させるとする。さらに、図３に示すように、前羽軸１０３の往復運動に対して後羽軸１０４の往復運動を適当な位相φだけ遅れさせる。
【００８０】
これにより、図４〜図１１（ここではφ＝２０°として描いた）に示す一連の羽の往復運動のうち、図４〜図８に示された打ち下ろし時においては、より高い位置にある回転型アクチュエータ３０１の前羽軸３０３が先に打ち下ろされるため、前羽軸３０３および後羽軸３０４の先端と羽の膜３０６が水平に近づく。
【００８１】
一方、図８〜図１１に示された打ち上げ時においては、両羽軸３０３，３０４の先端の高さの差が拡大されて、羽の膜３０６も垂直に近づく。この結果、前羽軸３０３と後羽軸３０４に張られた羽の膜３０６が流体を押し下げ、あるいは、押し上げる量に差異が生じ、この羽ばたき装置の場合には、打ち下ろし時の流体力の方が打ち上げ時の流体力よりも大きくなって浮上力が得られることになる。
【００８２】
この浮上力のベクトルは、位相差φを変化させることにより前後に傾く。前方に傾けば推進運動、後方に傾けば後退運動、真上に向けば停空飛翔（ホバリング）状態となる。なお、実際の飛行では、位相差φ以外にも、羽ばたき周波数ｆや羽ばたき角γを制御することが可能である。また、この羽ばたき装置では、羽ばたき仰角θを固定しているが、これを変化させる機能を追加して、自由度を増やしても構わない。
【００８３】
（羽ばたき制御）
実際の羽ばたき制御についてさらに詳細に説明する。上述した羽ばたき装置では、打ち下ろし動作または打ち上げ動作の際に、羽の先端部がなす捻り角αは、羽の長さ（羽の膜の前羽軸および後羽軸に沿った長さ）をｌ、羽の幅（前羽軸と後羽軸の間隔）をｗ、羽ばたき角をγ、羽ばたき運動の位相をτ（最も打ち上げた瞬間を０°、最も打ち下ろした瞬間を１８０°とする）、前羽軸と後羽軸の位相差をφとすれば（図４，１０，１１を参照）、およそ以下の式で表わされる。
【００８４】
ｔａｎα＝（ｗ／ｌ）・〔ｓｉｎ（γ・ｃｏｓτ）−ｓｉｎ｛γ・ｃｏｓ（τ＋φ）｝〕
実際には、前羽軸や後羽軸には弾性があり変形可能であるので、この捻り角αは多少違った値をとる。また、羽軸の根元ほどこの角度は小さい。しかし、以下の議論では簡便のため、上の式のαを用いて説明する。
【００８５】
捻りを加えていない羽に作用する流体力の鉛直方向成分Ｆは、流体の密度をρ、羽ばたき角をγ、羽ばたき周波数をｆとして、およそ
Ｆ＝（４／３）・π2ρｗγ2ｆ2ｌ3・ｓｉｎ2τ・ｃｏｓ（γ・ｃｏｓτ）
となる。なお、羽に作用する流体力の水平方向成分は、左右の羽が同じ運動をすれば互いに打ち消し合うことになる。
【００８６】
羽に捻り角αをもたせると、上記成分Ｆの羽ばたき運動平面に垂直な成分Ｌと、水平な成分Ｄとは、それぞれ次のようになる。
【００８７】
Ｌ＝Ｆ・ｃｏｓα・ｓｉｎα
Ｄ＝Ｆ・ｃｏｓ2α
これに、羽ばたき仰角θを考慮すると、重量と釣り合うべき鉛直方向の成分Ａと、前後運動の推力となる水平方向成分Ｊとは、打ち下ろし時では、
Ａ↓＝−Ｌ・ｃｏｓθ＋Ｄ・ｓｉｎθ
Ｊ↓＝−Ｌ・ｓｉｎθ−Ｄ・ｃｏｓθ
打ち上げ時では、
Ａ↑＝Ｌ・ｃｏｓθ−Ｄ・ｓｉｎθ
Ｊ↑＝Ｌ・ｓｉｎθ＋Ｄ・ｃｏｓθ
となる。実際の浮力や推進力は、羽ばたき運動の１周期分を積分したものとなる。
【００８８】
以上より、この飛行制御の一例として、羽ばたき装置の羽の長さｌ＝４ｃｍ、羽の幅ｗ＝１ｃｍ、羽ばたき仰角θ＝３０°、羽ばたき角γ＝６０°、羽ばたき周波数ｆ＝５０Ｈｚ、打ち下ろし時の位相差φ↓＝４°、打ち上げ時の位相差φ↑＝１６°とした場合における鉛直方向成分Ａと水平方向成分Ｊとの時間変化を各角度の時間変化とともに図１６に示す。
【００８９】
横軸は１周期分の時間が位相τとして表わされている。前半が打ち下ろし、後半が打ち上げを示している。各グラフの曲線は前羽軸の羽ばたき角γｆ、後羽軸の羽ばたき角γｂ、水平面からの羽の捻り角（θ−α）、流体力の鉛直方向成分Ａ、および水平方向成分Ｊの時間変化をそれぞれ示している。
【００９０】
この例では、単位時間当りの流体力の鉛直方向成分Ａにおいては打ち下ろし時の方が打ち上げ時よりも大きいため、１周期の平均で約５００ｄｙｎの鉛直上向きの流体力が１枚の羽で得られる。したがって、２枚の羽では羽ばたき装置の重量が約１ｇ以下であれば浮上することができることになる。また、単位時間当りの流体力の水平方向成分Ｊは、１周期の間にほぼ打ち消されるため、重量１ｇ程度の羽ばたき装置であればホバリング可能となる。
【００９１】
ここで、打ち下ろし時の位相差φ↓を大きく、または、打ち上げ時の位相差φ↑を小さくすれば、前進することができる。このとき、水平に前進させるためには、周波数ｆを少し小さくするのが好ましい。逆に、打ち下ろし時の位相差φ↓を小さくし、または、打ち上げ時の位相差φ↑を大きくすれば後退することができる。このとき、水平に後退させるためには、周波数ｆを少し大きくすることが好ましい。
【００９２】
この羽ばたき装置では、たとえば、打ち上げ時の位相差φ↑を１６°に保ったまま打ち下ろし時の位相差φ↓を７°と大きくするか、打ち下ろし時の位相差φ↓を４°に保ったまま打ち上げ時の位相差φ↑を１１°と小さくし、そして、羽ばたき周波数ｆ＝４８Ｈｚに下げることで、最初の１秒間におよそ１ｍの速度で水平に前進することができる。
【００９３】
また、たとえば、打ち上げ時の位相差φ↑を１６°に保ったまま打ち下ろし時の位相差φ↓を１°と小さくするか、打ち下ろし時の位相差φ↓を４°に保ったまま打ち上げ時の位相差φ↑を２４°と大きくし、そして、羽ばたき周波数ｆ＝５４Ｈｚに上げることで、最初の１秒間におよそ１ｍの速度で水平に後退することができる。
【００９４】
ホバリング状態のまま、羽ばたき装置を上昇または下降させるためには、周波数ｆを上げるかまたは下げるかすればよい。水平飛行中でも、上昇と下降とについては、主に周波数ｆによって制御が可能である。周波数ｆを上げることで羽ばたき装置は上昇し、周波数ｆを下げることで羽ばたき装置は下降する。
【００９５】
この例では、打ち上げ動作中もしくは打ち下ろし動作中にも、羽の捻り角αをゆっくり変化させているが、これは、アクチュエータへの負荷を減らすためである。浮力を得るための羽ばたき運動としては、打ち上げ動作中や打ち下ろし動作中は羽の捻り角αを一定の値に設定して、打ち下ろし動作から打ち上げ動作、もしくは、打ち上げ動作から打ち下ろし動作への変化点において捻り角αを急激に変化させるようにしてもよい。
【００９６】
羽ばたき仰角θ＝０°とした場合の鉛直方向成分Ａと水平方向成分Ｊとの時間変化を各角度の時間変化とともに図１７に示す。この場合は、ハチドリのホバリングにヒントを得た羽ばたき運動である。なお、左右への舵取りは、左右の羽の羽ばたき運動を別々に制御できる場合、それぞれの羽による推力に差を持たせればよい。たとえば、前方へ飛行中に右方向へ旋回するには、右羽の羽ばたき角γを左羽よりも小さくする、または、右羽の前羽軸と後羽軸の位相差を、左羽より大きくする、あるいは、羽ばたき仰角θが制御できるような場合には、右羽のθを左羽よりも小さくするといった制御を行なう。これにより、右羽の推進力が左羽の推進力に比べて相対的に下がり右に旋回することができる。羽ばたき装置を左へ旋回させる場合には、その逆の制御を行なえばよい。
【００９７】
一方、図１４に示された羽ばたき装置のように、左右の羽を別々に制御することができないような場合には、図１５に示された羽ばたき装置に搭載されているような重心制御部７０７をこの羽ばたき装置に搭載して、羽ばたき装置の重心を左右にずらすことで左右への旋回を行なうことができる。
【００９８】
たとえば、重心を右にずらして右羽を下方へ左羽を上方へ傾け、そして、周波数ｆを大きくすることで、羽ばたき装置を右へ旋回させることができる。重心を左にずらして、同様に、周波数ｆを大きくすることで、羽ばたき装置を左に旋回させることができる。なお、この方法は２つの羽を別々に制御することができる場合にも適用することができる。また、いずれの羽ばたき装置においても、姿勢の安定を保つために、左右のそれぞれの羽ばたきの周波数ｆを同じ値に設定しておくことが好ましい。
【００９９】
以上の説明では、前（後）羽軸１０３，１０４の往復運動する平面が、回転軸８００と直交する場合について述べてきた。したがって、この場合は、これら２つの平面が互いに平行な関係となる。しかしながら、図１５に示したように、前（後）羽軸７１２，７１３の往復運動する平面に角度を持たせてもよい。こうすることで、前（後）羽軸７１２，７１３の弾性力や羽の膜７１４の張力により、打ち上げ運動から打ち下ろし運動、あるいは打ち下ろし運動から打ち上げ運動に移る際の、羽の捻り角αの正値から負値、あるいは、負値から正値への変化を高速化することができる。
【０１００】
図４１に示すように、前（後）羽軸９０１，９０２の先端方向が、互いに平行な位置から角度εだけ外側を向いている場合、羽軸の付根９０５の幅をｗ、羽軸の長さをｌとして、
ｓｉｎε＞｛（ｗ2＋８・ｌ2）1/2−ｗ｝／４・ｌ
を満たすεであれば、羽の捻り角α＝０°（γｆ＝γｂ）における羽軸先端９０６間の距離Ｗｏが最大となるため、そのときの羽軸の弾性力や羽の膜の張力も最大となり、絶対値｜α｜＞０の状態の方が安定となるため、捻り角αの変化を高速化することができる。
【０１０１】
なお、上式を満たすεは、羽のアスペクト比Ａｐ（ｌ／ｗ）＝１のとき、ε＞３０°、Ａｐ＝４のとき、ε＞１７．２°、Ａｐ＝１０のとき、ε＞１１．５°である。
【０１０２】
さらに、前（後）羽軸７１２，７１３が、その軸まわりに軸回転できる自由度を付加すれば、前（後）羽軸７１２，７１３同士の位置関係が変化しても、羽の膜７１４が前（後）羽軸７１２，７１３に固定されている部分を互いにほぼ向き合せるように、回転することが可能となるため、アクチュエータ７０６にかかる負荷を軽減し、効率のよい制御が可能となる。
【０１０３】
（羽ばたき装置の第２の具体例）
本発明の実施の形態の羽ばたき装置の第２の具体例について説明する。ここでは、第１の具体例の場合と同様に、羽が流体から受ける力を流体力と呼ぶ。また、説明の簡便のため、空気の流れを羽ばたきによってのみ起こる状態、すなわち無風状態を仮定して説明する。
【０１０４】
（主要な構成）
まず、羽ばたき装置の主要な構成について説明する。図１８に示すように、支持構造１の上部に、右アクチュエータ２１と左アクチュエータ２２とが固定されている。右アクチュエータ２１には右羽３１が取付けられ、左アクチュエータ２２には左羽３２が取付けられている。
【０１０５】
各アクチュエータ２１，２２は、それぞれ取付けられた羽３１，３２をアクチュエータの支点を略中心として３自由度をもって回転させることができる。各アクチュエータ２１，２２の回転は、支持構造１に搭載された制御回路４によって制御される。
【０１０６】
支持構造１は、機械的強度を確保したうえで十分軽量であることが好ましい。この羽ばたき装置の支持構造１では、略球殻状に成形したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が用いられている。
【０１０７】
また、支持構造１には、加速度センサ５１および角加速度センサ５２が搭載されている。これらのセンサ５１，５２の検出結果は制御装置４に送られる。制御装置４では、加速度センサ５１および角加速度センサ５２から送られてくる情報によって羽ばたき装置の浮上の状態を検知する。そして、制御装置４では、その時刻における目的位置および姿勢により左右アクチュエータ２１，２２の駆動が決定される。
【０１０８】
左右アクチュエータ２１，２２、制御装置４、加速度センサ５１、および角加速度センサ５２は電源６に供給される電流によって駆動される。なお、羽ばたき装置の重心は、羽が流体より受ける力のアクチュエータに対する作用点よりも下に位置している。
【０１０９】
（アクチュエータ）
アクチュエータ２１，２２として、起動トルクが大きいこと、往復運動を確実に実現できること、構造が簡単なことなどから圧電素子（ピエゾ）を用いたものが好ましい。このようなアクチュエータは超音波モータと呼ばれ、圧電素子によって発生した進行波によって駆動する。
【０１１０】
図１９および図２０は、市販の超音波モータ２３を示す。図１９および図２０に示すように、アルミニウムの円盤２３１の下面には圧電素子２３０が貼り付けられている。また、円盤２３１の上面には複数の突起２３２〜２３７が配設されている。各突起２３２〜２３７は円盤２３１の中心を重心とする正六角形の頂点の位置にそれぞれ配置されている。
【０１１１】
圧電素子２３０の下面には、円周方向に１２分割された電極２３８が配設されている。各電極は１つおきに電気的に短絡されている。各電極は円盤２３１を基準に電圧が印加される。これにより、図２１に示すように、圧電素子２３０にはハッチングのある部分とハッチングのない部分との２相の異なる電圧が印加されることになる。
【０１１２】
各電極に印加する電圧を時間的に変化させることで、円盤２３１上には進行波が発生して、突起２３２〜２３７の先端部分が楕円運動を行なう。これにより、ロータ２３９を動かすことができる。超音波モータのステータは上記のように構成される。
【０１１３】
この超音波モータ２３のトルクは１．０ｇｆ・ｃｍ、無負荷回転速度は８００ｒｐｍ、最大消費電流は２０ｍＡである。円盤２３１の直径は８ｍｍである。突起２３２〜２３７が配置されている間隔は２ｍｍである。円盤２３１の厚さは０．４ｍｍである。突起２３２〜２３７の高さは約０．４ｍｍである。圧電素子２３０の駆動周波数は３４１ｋＨｚである。
【０１１４】
この羽ばたき装置では、この超音波モータのステータ部分を流用したアクチュエータを用いる。図２２および図２３に示すように、たとえば右アクチュエータ２１では、そのようなステータ２１０とベアリング２１１とによって球殻状のロータ２１９が挟み込まれて保持されている。なお、ステータ２１０のロータ２１９と接触する部分は、ロータ２１９の表面と一致するように加工が施されている。
【０１１５】
ロータ２１９は外径３．１ｍｍ、内径２．９ｍｍの球殻である。ロータ２１９の表面部分に右羽主軸３１１が取付けられている。ステータ２１０の突起が設けられた面に向かって時計回りにロータ２１９を搬送させる操作を行なうと、右羽主軸３１１は図２３に示すθの方向に移動する。なお、ステータ２１０の突起が設けられた面に向かって時計回りの回転を正回転、反時計回りの回転を逆回転とする。
【０１１６】
そして、図２２および図２３に示すように、このロータ２１９を３自由度をもって駆動するために、さらに、上部補助ステータ２１２、下部補助ステータ２１３、およびベアリング２１４，２１５が配設されている。上部補助ステータ２１２および下部補助ステータ２１３のそれぞれの大きさは、ステータ２１０の大きさの約０．７倍である。
【０１１７】
各ステータ２１０，２１２，２１３は、ロータ２１９を挟んでそれぞれ直交するようには配設されていないが、各ステータ２１０，２１２，２１３により、それぞれ独立した回転をロータ２１９に与えることができる。これにより、それぞれの回転運動を組合わせることによって、ロータ２１９を３自由度をもって駆動することができる。
【０１１８】
たとえば、ロータ２１９に対して上部補助ステータ２１２によって正回転を与え、下部補助ステータ２１２によって正回転を与えることによって、ロータ２１９をβ方向に回転させることができる。また、ロータ２１９に対して上部補助ステータ２１２によって逆回転を与え、下部補助ステータ２１２によって正回転を与えることによって、ロータ２１９をα方向に回転させることができる。
【０１１９】
実際の駆動に際して、回転中心の異なる２つの回転を行なわせることは摩擦により超音波モータの効率を低下させることになる。そこで、たとえば上部補助ステータ２１２と下部補助ステータ２１３とを、ごく短時間の周期でもって交互に動作させ、その間に、動作していないステータの突起をロータ２１９に接触させないなどの駆動方法を採用することが好ましい。
【０１２０】
これには、ステータの電極すべてに、圧電素子の収縮方向に電圧を印加することで、付加的な要素を設けることなく容易に実現することができる。
【０１２１】
また、圧電素子の駆動周波数は３００ｋＨｚ以上である。一方、羽ばたき装置の羽ばたき周波数はせいぜい１００ｋＨｚである。したがって、圧電素子の駆動周波数は、羽ばたき装置の羽ばたき周波数に比べて十分に高速であるので、交互にアクチュエータを動作させても、実質上滑らかな動きを右羽主軸３１１に与えることができる。
【０１２２】
上述したアクチュエータのステータは、実現されており入手可能である。また、アクチュエータに用いられるベアリング類も、たとえばディスクドライブなどの小型の情報機器、または宇宙機器の分野において重量的にこの羽ばたき装置に適用できるものが実用化されている。
【０１２３】
また、ステータの発生する進行波の振幅がサブミクロンオーダであるので、ロータはこのオーダの真球度であることが要求される。民生用の光学製品に用いられている放物面鏡の加工精度は光の波長の８分の１程度、すなわち可視領域において用いられている光学製品では７０ｎｍ以下であり、また、光学干渉計に用いられる光学部品の加工精度は光の波長の１００分の１程度、すなわち、数ｎｍのオーダであることから、このようなサブミクロンオーダの真球度を有するロータを既存の加工方法により形成することが可能である。
【０１２４】
このようにして、市販の超音波モータと同等の特性を有し３自由度の運動を与えることのできるアクチュエータが構成される。なお、これは、３自由度の運動を羽に与えるアクチュエータを超音波モータによって構成した一例に過ぎず、羽ばたき装置の各構成要素の配置、サイズ、材質、および駆動方法などは、羽ばたき飛行に要求される物理的機能、たとえばトルク等が実現できるならばこれに限られるものではない。
【０１２５】
（羽とその動作）
次に、羽とその動作について説明する。説明の簡便のため、図１８に示すように、羽ばたき装置に固定された座標系（ｘ、ｙ、ｚ）を定義する。すなわち、略球状の支持構造１の略中心（球心）を原点とする。また、重力加速度の方向を下方向、その逆を上方向とする。原点から上方に向かってｚ軸を定義する。次に、右アクチュエータ２１の形状中心と左アクチュエータ２２の形状中心とを結ぶ方向を左右方向とし、原点から左羽に向かってｙ軸を定義する。また、原点からｙ軸とｚ軸との右手系における外積方向にｘ軸を定義する。ｘ軸正の方向を前方、ｘ軸負の方向を後方と称する。
【０１２６】
また、図１８に示す羽ばたき装置では、右羽３１の右アクチュエータ２１に対する力学的作用点Ａ１と、左羽３２の左アクチュエータ２２に対する力学的作用点Ａ２との中点Ａ０から、重力加速度方向に下ろした線上に本装置の重心Ｏが位置する状態である。
【０１２７】
この羽ばたき装置の場合、左アクチュエータ２２のロータ２２９は略球状であり、主軸３２１の延長線上にこのロータ２２０の球心が位置するように左羽３２が配置されている。左アクチュエータ２２に対する力学的作用点Ａ２および主軸３２１の回転運動の支点はこの球心に一致している。右アクチュエータ２１についても同様である。
【０１２８】
以後、上述したｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は支持構造１に対して固定された本羽ばたき装置における固有の座標系であるとする。
【０１２９】
一方、羽ばたき装置に固定された座標系に対して、空間に固定され任意の点を原点とする空間座標として、ｘ′軸、ｙ′軸およびｚ′軸を定義する。これにより、羽ばたき装置が移動する空間の座標はｘ′軸、ｙ′軸およびｚ′軸のそれぞれの座標を用いて表わされ、羽ばたき装置における固有の座標はｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のそれぞれの座標を用いて表わされる。
【０１３０】
次に、羽の構造について説明する。図２４に示すように、たとえば左羽３２は主軸３２１および枝３２２を有する支持部材に膜３２３を張ることで形成されている。主軸３２１は左羽３２において前方よりの位置に配置されている。また、枝３２２は先端部に近づくほど下方に向いている。
【０１３１】
左羽３２は上に凸状の断面形状を有する。これによって、特に打ち下ろしの際に流体から受ける力に対して高い剛性が得られる。軽量化のため主軸３２１と枝３２２とは中空構造であり、それぞれカーボングラファイトから形成されている。膜３２３はその面内において収縮する方向に自発的な張力を有しており、羽全体の剛性を高める働きをしている。
【０１３２】
本発明者らが実験に用いた羽の主軸３２１の直径は、支持構造１に支持された根元の部分では１００μｍ、先端部では５０μｍであり、主軸３２１は根元から先端部へ向かって細くなったテーパ形状となっている。また、膜３２３はポリイミドであり、大きさは前後方向約１ｃｍ、左右方向約４ｃｍ、厚さは約２μｍである。
【０１３３】
なお、図２４に示された左羽３２では、説明のために主軸３２１はその太さが拡大されている。図示されない右羽３１はｘｚ平面を挟んで左羽３２と鏡面対称になるように支持構造に取付けられている。
【０１３４】
次に、羽の動作について左羽３２を例に挙げて説明する。左アクチュエータ２２は、左羽３２を３自由度をもって回転させることが可能である。つまり、左羽３２の駆動状態（羽ばたき状態）は左羽３２の姿勢で表わすことができる。以後説明の簡便のため、図１８に示された状態に基づき左羽３２の姿勢を次のように定義する。
【０１３５】
まず、図２５に示すように、主軸の回転運動の支点（力学的作用点Ａ２）とｘ軸およびｙ軸にそれぞれ平行な軸（//ｘ、//ｙ）とを含むｘｙ平面に平行な平面を基準として、点Ａ２と左羽３２の主軸３２１の根元とを結ぶ線分がその平面となす角度を羽ばたきのストローク角θとする。また、主軸の回転運動の支点（力学的作用点Ａ２）とｙ軸およびｚ軸にそれぞれ平行な軸（//ｙ、//ｚ）とを含むｙｚ平面に平行な平面を基準として、点Ａ２と左羽３２の主軸３２１の根元とを結ぶ線分がその平面となす角度を偏角αとする。
【０１３６】
このとき、ストローク角θはｘｙ平面に平行な平面より上方では正とし下方では負とする。また偏角αはｙｚ平面に平行な平面よりも前方では正とし後方では負とする。
【０１３７】
そして、図２６に示すように、左羽３２の主軸３２１の根元における膜３２３の接平面ｐ１が、点Ａ２を通りｘ軸と平行な軸（//ｘ）と主軸３２１を含む平面ｐ０となす角度を捻り角βとする。このとき、捻り角βは主軸３２１の根元から先端に向かってみたときに時計回りを正とする。
【０１３８】
（浮上方法）
次に、浮上方法について説明する。説明の簡便のため、この羽ばたき装置にかかる外力は、羽が流体から受ける力すなわち流体力と、羽ばたき装置に作用する重力（羽ばたき装置の質量と重力加速度との積）のみであるとする。この羽ばたき装置においても、恒常的に浮上するには１回の羽ばたき動作の間に時間平均して、次の関係、
（羽に作用する鉛直上方向の流体力）＞（本羽ばたき装置に作用する重力）
を満たすことが必要とされる。
【０１３９】
ここでは、昆虫の羽ばたきを単純化した羽ばたき法により、打ち下ろし時の流体力を、打ち上げ時の流体力より大きくする方法について説明する。説明の簡便のため、流体の挙動もしくはそれが羽に及ぼす力については、その主要成分を挙げて説明する。また、この羽ばたき法により得られる浮上力と、本羽ばたき装置に作用する重力の大小については後述する。
【０１４０】
羽には、羽が運動する方向と逆方向の流体力が作用するので、羽の打ち下ろし時には羽に上向きの流体力が作用し、打ち上げ時には羽に下向きの流体力が作用する。そこで、打ち下ろし時に流体力を大きくし、打ち上げ時には流体力を小さくすることで、１回の羽ばたき動作（打ち下ろし動作と打ち上げ動作）の間で時間平均すると上方向の流体力が得られることになる。
【０１４１】
そのためには、まず、打ち下ろし時には羽が移動する空間の体積が最大になるように打ち下ろせば、羽にはほぼ最大の流体力が作用する。これは、羽の接平面と略垂直に羽を打ち下ろすことに相当する。一方、打ち上げ時には羽が移動する空間の体積が最小になるように打ち上げれば、羽に及ぼされる流体力はほぼ最小となる。これは、羽の断面の曲線にほぼ沿って羽を打ち上げることに相当する。
【０１４２】
このような羽の動作について羽の主軸３２１に垂直な断面図を用いて説明する。まず、図２７は羽が移動する空間の体積が最大になるように打ち下ろした場合を示し、図２８は羽が移動する空間の体積が最小になるように打ち上げた場合を示す。
【０１４３】
図２７および図２８では、移動前の羽の位置が破線で示され、移動後の羽の位置が実線で示されている。また、羽の移動方向が一点鎖線の矢印によって示されている。さらに、羽に作用する流体力の方向が実線の矢印によって示されている。同図に示すように、流体力は羽の移動方向とは逆向きに羽に作用する。
【０１４４】
このように、打ち上げ時における羽が移動する空間の体積が打ち下ろし時における羽が移動する空間の体積よりも大きくなるように羽の姿勢を羽の移動方向に対して変化させて、１回の羽ばたき動作の間の時間平均において、羽に作用する上方向の流体力を羽ばたき装置に作用する重力よりも大きくすることができる。
【０１４５】
この羽ばたき装置では、羽の捻り角βを時間的に変化させることによって上述した羽の運動が実現される。
【０１４６】
具体的には、次のステップＳ１〜Ｓ４が繰返される。まず、ステップＳ１では、図２９に示すように羽の打ち下ろし（ストローク角θ＝＋θ0→−θ0）が行なわれる。ステップＳ２では、図３０に示すように羽の回転１（羽の捻り角β＝β0→β1）動作が行なわれる。ステップＳ３では、図３１に示すように羽の打ち上げ（ストローク角θ＝−θ0→＋θ0、捻り角β＝β1→β2（流体力を最小限にとどめるための羽の断面の曲線に沿った運動））が行なわれる。ステップＳ４では、図３２に示すように羽の回転２（羽の捻り角β＝β2→β0）動作が行なわれる。
【０１４７】
ステップＳ１およびステップＳ３における羽に作用する流体力を時間平均すると、上向きの流体力が羽ばたき装置に作用する重力よりも大きくなる。ステップＳ２およびステップＳ４においても羽に作用する流体力の時間平均が上向きの流体力であることが好ましい。
【０１４８】
この羽ばたき装置では、図２９〜図３２に示すように、羽の前縁近傍に羽の回転中心（主軸３２１部分）が位置している。つまり、主軸３２１から羽の後縁までの長さの方が主軸３２１から羽の前縁までの長さよりも長くなっている。このため、図３０および図３２に示すように、羽の回転動作においては羽の回転方向に沿って生じる流体の流れに加えて、主軸３２１から羽の後縁に向かう方向に沿って流体の流れが生じることになる。
【０１４９】
そして、羽にはこのような流体の流れの反作用としてそれぞれの流れの向きとは逆向きの力が作用することになり、図３０に示すステップＳ２では実質的に上向きの流体力が羽に与えられ、図３２に示すステップＳ４では主に下向きの流体力が羽に与えられることになる。
【０１５０】
図３１に示すステップＳ３では、羽の断面の曲線に沿うように捻り角βをβ1からβ2に変化させながら打ち上げ動作が行なわれる。また、図３０に示すステップＳ２における羽の回転角は図３２に示すステップＳ４における羽の回転角よりも大きい。これにより、ステップＳ２およびステップＳ４においても羽に上向きに作用する流体力が下向きに作用する流体力よりも勝って、時間平均すると上向きの流体力が羽に作用することになる。
【０１５１】
なお、図２９〜図３２では、それぞれのステップＳ１〜Ｓ４における羽の移動前の姿勢が破線で示され、移動後の姿勢が実線で示されている。各ステップＳ１〜Ｓ４における羽の移動方向が一点鎖線の矢印によって示されている。また、各ステップＳ１〜Ｓ４において主に発生する流体の流れが実線の矢印によって示されている。
【０１５２】
次に、ストローク角θおよび捻り角βの値を時間の関数として表したグラフを図３３に示す。ただし、図３３ではストローク角θおよび捻り角βのそれぞれの縦軸の比率は異なっている。
【０１５３】
本発明者らの行なった実験においては、θ0はたとえば６０°である。β0はたとえば０°である。β1はたとえば−１２０°である。β2はたとえば−７０°である。
【０１５４】
上述した説明では、説明の簡便のためステップＳ１〜Ｓ４は独立した動作としたが、たとえばステップＳ１において羽を打ち下ろしながら羽の捻り角を大きくしていくような動作も可能である。また、上述した例は第１近似的な考察から説明されるものであり、実際に浮上可能な羽ばたき方法はこれに限られるものではない。
【０１５５】
また、ここでは左羽について説明したが、右羽についてもｘｚ平面に関して鏡面対称に左手系に基づくストローク角θ、偏角α、および捻り角βを定義すれば同一の議論が成立する。以下、羽に作用する上向きの流体力を浮上力とし、羽に作用する前向きの流体力を推進力とする。
【０１５６】
（制御方法）
次に、羽ばたき装置に任意の運動を行なわせる制御方法について説明する。ここでは、本羽ばたき装置の左羽については右手形に基づくストローク角θ、偏角α、および捻り角βを用い、そして、右羽についてはｘｚ平面に対して鏡面対称の左手形に基づくストローク角θ、偏角α、および捻り角βを用いて羽の姿勢を示す。
【０１５７】
（制御フロー）
羽ばたきによる浮上移動は羽にかかる流体力によって行なわれるので、羽の運動により直接制御されるのは、本羽ばたき装置に与えられる加速度と角加速度とである。
【０１５８】
まず、Ｓを目標とする浮上状態と現在の浮上状態との差異、Ｔ（Ｓ）を浮上状態から加速度、角加速度への変換を表わす関数、ｓを加速度、角加速度Ｆα（ｓ）を、加速度センサ５１、角加速度センサ５３のセンサ応答を含めた制御アルゴリズムを表わす関数、ｓαをアクチュエータ制御量、ＧW（ｓα）をアクチュエータと羽の応答を表わす関数、ｓWを羽の運動、ＧfS（ｓW）を羽の運動により本羽ばたき装置に及ぼされる加速度または角加速度ｓeを表わす関数、Ｓeがこの一連のプロセスにより行なわれる浮上状態の変更とすると、入力Ｓより出力Ｓeが得られるプロセスは図３８に示すようなものとなる。
【０１５９】
また、実際には、羽と流体との慣性力により、現在までの羽の運動、流体の運動の時刻歴に依存する影響ＲWとＲfSとがとＧWとＧfSとに加わることになる。
【０１６０】
（動作分割）
当然、Ｆα以外のすべての関数を正確に求め、これによりＳ＝Ｓeとなる制御アルゴリズムＦαを算出する手法もあり得るが、本羽ばたき装置周囲の流体の流れと羽の運動の時刻歴とが必要であり、膨大なデータ量と演算速度とを必要とする。また、流体と構造との連成した挙動は複雑で、多くの場合カオティックな応答になってしまうため、実用的でない。
【０１６１】
そこで、予め基本的な動作パターンを用意しておき、目標とする浮上状態を分割してこれらの基本動作パターンを時系列にて組合わせて実現する手法が簡便で好ましい。
【０１６２】
物体の運動にはｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の３自由度の並進自由度と、θx方向、θy方向、θz方向の３自由度の回転自由度、つまり６自由度が存在する。すなわち、前後、左右、上下、そしてこれらの方向を軸とする回転である。
【０１６３】
このうち、左右への移動は、θz方向の回転と前後方向への移動を組合わせて行なうことができる。そこで、ここでは、前後方向、すなわちｘ軸方向への並進移動、上下方向、すなわちｚ軸方向への並進動作、また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの回転動作についてそれぞれ実現方法を説明する。
【０１６４】
（動作）
（１）  上下方向（ｚ軸方向）の動作
羽が移動することで、羽が流体から受ける力は羽の移動速度に依存するので、羽に及ぼされる上向きの流体力を大きく（小さく）するには、
Ａ：ストローク角θの振幅を大きく（小さく）する
Ｂ：羽ばたき周波数を大きく（小さく）する
などの方法がある。これらによって本羽ばたき装置は上昇（下降）することができる。ただし、流体力には負の値も含まれる。
【０１６５】
なお、これらの手法によれば、羽が流体から受ける流体力そのものが大きくなるので、羽が流体力を上下方向以外から受けることによって、羽の力学的支点に羽から上下方向以外の力が及ぼされている際には、上昇とともにその方向へこの支点にかかる力の増加も伴う。たとえば、前方にほぼ等速直線運動を行なっている際に、羽ばたき周波数を大きくすると、本羽ばたき装置は速度増加を伴って上昇する。このように、現時点での羽ばたき方によって、副次的にこういった他の運動を伴うが、以後特に断らない限り、停空状態からの制御について説明する。
【０１６６】
また、羽の捻り角βを変えて、羽が移動する空間の体積を変化させることによっても浮上力は変化する。たとえば、打ち上げ時における羽が移動する空間の体積がより大きく、または、打ち下ろし時における羽が移動する空間の体積がより小さくなるようなβを与えることで、羽に作用する上向きの流体力の時間平均は小さくなる。
【０１６７】
実際には、羽は剛体ではなく変形を伴うため、同一のβによっても羽が移動する空間の体積は変化するが、第１原理的には、羽の移動する方向に垂直なβが最も大きな羽が移動する空間の体積を与える。また、羽が移動する方向に平行なβが最も小さな羽が移動する空間の体積を与える。
【０１６８】
なお、この場合、副次的に、羽ばたきと垂直方向にも流体力が作用するため、これが制御上支障を生じるレベルである場合はこれを打ち消す羽の動きを付加する必要がある。最も単純には偏角αの変更により実現できる。
【０１６９】
また、前記のステップＳ２またはステップＳ４において羽の回転角速度を変化させることによってもｚ軸方向の動作を行なうことは可能である。たとえば、ステップＳ２において羽の回転角速度（−ｄβ／ｄｔ）を大きくすると、この回転によって生じる流体の下方向への流速が大きくなるため、この反作用によって羽に作用する上向きの流体力が大きくなる。
【０１７０】
なお、この場合、本羽ばたき装置に及ぼされる、羽の主軸を回転軸とするトルクが副次的に変化する。よって、この変化が制御上支障ない範囲に収まる範囲内でこの回転角速度変化を行なうことが好ましい。
【０１７１】
また、この場合、本羽ばたき装置に及ぼされる、前後方向への力も副次的に変化する。よって、この変化が制御上昇に支障をきたす場合は、（２）として後述する前後方向への力の制御も同時に行なうことが好ましい。
【０１７２】
（２）  前後方向（ｘ軸方向）の動作
前述した羽ばたき方法では、主にステップＳ２とステップＳ４とにて、ｘ方向の向きへの流体力が羽に作用する。したがって、この羽の動かし方においては前進を伴い浮上する。
【０１７３】
また、打ち下ろしの際に偏角αを増加し羽を前方に移動させることで、羽には後向きの流体力が作用することになる。したがって、打ち下ろしの際の、すなわち、ステップＳ１における偏角αを制御して、ステップＳ１における羽に作用する後向きの流体力を他の主にステップＳ２とステップＳ４とにおける前向きの流体力よりも大きくすれば後退し、小さくすれば前進することができる。また、この２力がほぼ釣り合えば前後方向に静止することができる。
【０１７４】
特に、本羽ばたき装置が前後方向に静止しており、左右の羽がほぼ対称な運動を行ない、重力と本羽ばたき装置における浮上力とが釣り合っているならば、ホバリング状態が実現できる。
【０１７５】
なお、偏角αの変更に伴い副次的に、羽に及ぼされる流体力の鉛直方向成分が変化するので、これが制御上支障を生じるレベルにある場合にはこれを打ち消す羽の動きを付加する必要がある。これは、主に、前述の（１）の上下方向の動作によって行なうのが簡便である。
【０１７６】
さらに、前述したステップＳ２とステップＳ４とにおいて羽の回転動作の角速度を大きくすると前向きの流体力が増加し、小さくすると減少する。これによっても前後方向の動作を変化させることができる。
【０１７７】
また、（１）に述べた羽の捻り角βの変更に伴う副次的な流体力のうち、ｘ軸方向成分を利用する手法も可能である。つまり、打ち下ろし時にβ＞０なら前方向への、β＜０なら後方向への力が働く。
【０１７８】
なお、打ち上げ時のβ、α、θの関係はある程度拘束されているが、以上の流体力の制御はステップＳ３においても可能である。
【０１７９】
（３）  ｚ軸を回転軸とする回転動作
（２）において述べた前後方向への制御を、左羽と右羽とについて個別に行ない、これを異ならせることで本羽ばたき装置にトルクを与えることができる。
【０１８０】
すなわち、右羽の前向きの流体力を左羽のそれに対して高くすれば本羽ばたき装置はｘ軸正の向きに向かって左方向を向き、低くすれば同じく右方向を向く。
【０１８１】
（４）  ｘ軸を回転軸とする回転動作
（３）と同様に、右羽の上向きの流体力を左羽のそれに対して大きくすれば右側が持ち上がり、小さくすれば左側が持ち上がる。これによって、ｘ軸を回転軸とする回転動作を行なわせることができる。
【０１８２】
（５）  ｙ軸を回転軸とする回転動作
（２）に述べた、羽の捻り角βの角速度変更によって、本羽ばたき装置にかかるｙ軸回りのトルクを変化させることができる。これにより、ｙ軸を回転軸とする回転動作を行なうことができる。たとえば、ステップＳ１における捻り角βの回転角速度を大きくすると本羽ばたき装置は機首を下げ、逆に小さくすると機首を上げる。
【０１８３】
（６）  ホバリング（停空飛翔）
羽ばたき装置を停空させる際のストローク角θおよび偏角αならびに捻り角βの値を時間の関数として表わしたグラフを図３４に示す。ただし、図３４ではそれぞれの角度の縦軸の比率と異なっている。
【０１８４】
本発明者らが行なった実験においては、θ0はたとえば６０°である。β0はたとえば−１０°である。α1はたとえば３０°である。β1はたとえば−１００°である。β2はたとえば−６０°である。
【０１８５】
各ステップにおける左羽の運動とそれにより左羽の力学的支点Ａ２に生じる加速度、角加速度を図３９に示す。ただし、（３）（４）のｘ軸，ｚ軸を回転軸とする回転動作については略してある。これらは、前述のとおり、左右の羽の運動の非対称によって起こされる。
【０１８６】
（制御方法決定手法）
現在の浮上状態は、図３６に示すように、羽ばたき装置に搭載された加速度センサ５１や角加速度センサ５２が取得した値を適宜変更した値を用いて求められる。たとえば、速度は、加速度を時間積分した値に速度の初期値を与えることで求められる。また、位置は、速度を時間積分した値に位置の初期値を与えることで求められる。なお、浮上状態に、浮上状態の時刻歴を含む手法も可能である。
【０１８７】
図３５に示すように、制御装置４は、加速度センサ５１および角加速度センサ５２から得られる現在の浮上状態と目的とする浮上状態から、本羽ばたき装置の動作を決定する。この制御は、三次元で行なわれる点以外は従来から行なわれている制御手法を適用することができる。
【０１８８】
本羽ばたき装置の動作は、制御装置４にて、アクチュエータの駆動に変換される。この変換には、テーブル参照、またはその補完を用いるのが高速である。たとえば、図４０に示すように、基本となる動作と、それを実現するアクチュエータの駆動との組合せを予め用意しておく。なお、図４０の左端列は目的とする動作、羽ばたきにおけるＡとＢとは、Ａは前進時の羽ばたき方、Ｂは停空時の羽ばたき方であり、より具体的にはそれぞれ図３３，図３４にグラフで示されるα，β，θの時刻歴を時間的に離散化したものである。制御装置４は、本羽ばたき装置の動作から、この駆動またはその補完した駆動をこのテーブルより算出する。
【０１８９】
ここでは、説明のため一旦本羽ばたき装置の動作を算出し、これをアクチュエータの駆動に変換するという手法を用いたが、浮上状態から直接アクチュエータの駆動を選択する手法も可能である。
【０１９０】
たとえば、定位制御を行なう場合、現在位置と目標位置との差によって、上述したアクチュエータの駆動のいずれか、またはそれを補完した駆動を直接算出する手法も可能である。
【０１９１】
また、当然、羽ばたき装置の浮上状態を表わす物理量はここに示した位置、速度、加速度などに限らない。
【０１９２】
また、当然、アクチュエータの駆動を決定する手法はこの態様に限らない。
【０１９３】
上述した制御方法を用いることで、羽ばたき装置は変更を適宜行ないながら目的位置へ到達することができる。
【０１９４】
（浮上可能重量）
本発明者らの羽ばたき装置では、ステータ２１０は超音波モータ２３と同等であるので、θ方向の運動に対するトルクは１．０ｇｆ・ｃｍである。そこで、本発明者らは、シミュレーションによりこのトルクをもって羽ばたいた場合の流体力を求めた。
【０１９５】
羽の大きさを長辺４ｃｍ×短辺１ｃｍの矩形とした。なお、長辺はアクチュエータから離れる方向とした。また、羽の変形を無視した。幅８ｍｍ、長さ３３ｍｍのトンボの羽の質量が約２ｍｇであったので、この値に基づいて羽の質量を３ｍｇとした。
【０１９６】
また、超音波モータは、突起の先端部分の微小な楕円運動によってロータを駆動するため、実際の駆動トルクの立上がり立下りは楕円運動の周期のオーダ、すなわち、１００ｋＨｚのオーダであるが、計算の安定性の制約から、±２５０ｇｆ・ｃｍ／ｓｅｃであるとした。
【０１９７】
この羽に対して、一方の短辺をこの辺を回転軸とする回転自由度のみを残して固定し、この回転軸にトルクを与え、この回転軸に作用する反力を算出した。その結果を図３７に示す。なお、偏角αは０°であり、捻り角βも０°である。
【０１９８】
図３７に示すように、時刻０秒においては、羽は水平（ストローク角θ＝０°）である。時刻０秒から時刻０．００４秒までの間に、トルクの値を１ｇｆ・ｃｍまでほぼ直線的に増加させる。時刻０．００４秒から時刻０．０１秒の間では、トルクの値を１ｇｆ・ｃｍに保つ。時刻０．０１秒から時刻０．０１８秒までの間に、トルクの値を１ｇｆ・ｃｍから−１ｇｆ・ｃｍまでほぼ直線的に変化させる。時刻０．０１８秒から時刻０．０３秒の間では、トルクの値を−１ｇｆ・ｃｍに保つ。時刻０．０３秒から時刻０．０３８秒までの間に、トルクの値を−１ｇｆ・ｃｍから１ｇｆ・ｃｍまでほぼ直線的に変化させる。
【０１９９】
このようなトルクを与えることによって得られる接点反力の、打ち下ろしの間の時間平均は約０．２９ｇｆであった。打ち下ろしの間とはトルクが負である時間であり、具体的には時刻０．０１４秒から時刻０．０３４秒までの間である。
【０２００】
このシミュレーションは１自由度の羽ばたき運動における結果であるため、打ち上げ時における流体力の作用は不明である。しかしながら、断面積に比べて流体の抵抗は減少するので、打ち上げ時に作用する下向きの支点反力は小さいこと、そして、その力が作用する時間は比較的短いこと、さらに、打ち下ろし以外にも羽の回転などを用いて浮上力が得られることから、１ｇｆ・ｃｍのトルクを有するアクチュエータを用いて、０．２９ｇ程度の質量のものを浮上させることは可能であるといえる。
【０２０１】
すなわち、本羽ばたき装置の全体の質量を０．５８ｇ以下に抑えることで、羽ばたき装置は浮上することができる。以下、羽ばたき装置の質量について検討する。
【０２０２】
まず、ステータ２１０は、その電極と圧電素子が薄いことで、比重２．７、厚さ０．４ｍｍ、半径４ｍｍの円盤と同等である。これにより、ステータ２１０の質量は０．０５４ｇである。また、補助ステータ２１２，２１３各々の質量は、ステータの直径がステータ２１０の直径の０．７倍であることから０．０１９ｇである。
【０２０３】
３つのベアリング２１１，２１４，２１５はいずれも外径４．２ｍｍ、内径３．８ｍｍ、および厚さ０．４ｍｍのドーナツ状のボールベアリングである。ベアリング２１１，２１４，２１５を構成する材質は比重４．８のチタンであり、約３０％の空隙があるため、ベアリング２１１，２１４，２１５各々の質量は約０．０１３ｇである。
【０２０４】
また、ロータ２１９の材質はアルミニウムであり、壁央半径３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍであることから、ロータ２１９の質量は約０．０６１ｇである。これらを合計すると、アクチュエータ２１の質量は０．１９２ｇである。
【０２０５】
また、羽の質量は前述したように０．００３ｇである。羽ばたき装置全体では、上記アクチュエータと羽とが左右にそれぞれ１つずつ設けられているので、羽ばたき装置全体ではこれらの質量は０．３９０ｇとなる。
【０２０６】
さらに、この羽ばたき装置の支持構造１は、直径１ｃｍ、比重０．９、厚さ０．１ｍｍの球体であることから、支持構造１の質量は約０．０２８ｇとなる。
【０２０７】
また、制御装置４、加速度センサ５１、および角加速度センサ５２はそれぞれ５ｍｍ×５ミリの半導体ベアチップから形成され、質量はいずれも約０．０１ｇである。したがって、制御装置４、加速度センサ５１、および角加速度センサ５２を合わせた質量は約０．０３ｇとなる。そして、羽ばたき装置に搭載される電源６の質量は０．１３ｇである。
【０２０８】
以上より、羽ばたき装置の質量の合計は０．５７８ｇとなる。１対の羽により浮上力は０．５８ｇｆであるので、この羽ばたき装置は浮上することが可能になる。
【０２０９】
なお、電源６には以下に説明する重量パワー密度が要求される。まず、この羽ばたき装置の左右アクチュエータにおける最大消費電力は合計４０ｍＡである。電源電圧は３Ｖである。電解質重量が０．１ｇであるので、電源６には０．１２Ｗ／０．１ｇ、すなわち１２００Ｗ／ｋｇの重量パワー密度が要求される。
【０２１０】
たとえば、市販品のリチウムイオンポリマー２次電池の重量パワー密度は約６００Ｗ／ｋｇである。この値は携帯電話などの情報機器に用いられている重量１０ｇ以上の製品についてのものである。
【０２１１】
一般に、電解質重量に対する電極面積の比は電源のサイズに反比例する。この羽ばたき装置に搭載される電源６は、上述した情報機器などに用いられている２次電池の１０倍上の電極面積比を有する。したがって、この電源６はそのような２次電池の約１０倍の重量パワー密度を有することができ、上述した重量パワー密度を有することが可能である。電源６の電解質重量を約０．１ｇとすると、この羽ばたき装置においては約７．５分の飛行が可能になる。また、燃料電池等には、リチウムイオンポリマー２次電池よりも高い重量パワー密度を達成できるものもあり、当然、これらを利用することも、たとえば、質量といった条件が飛行可能な範囲ならば可能である。
【０２１２】
また、羽の羽ばたき動作により熱が発生することが懸念される。たとえば、アクチュエータを構成する材質がアルミニウムであるとし、その比熱を０．２１５ｃａｌ／（ｇ・℃）とすると、アクチュエータの質量は０．１９２ｇであるので、アクチュエータに供給されるエネルギーがすべて熱に変換（エネルギー変換効率０％）されたとしても０．３５℃、また、供給されるエネルギーの７０％が熱に変換されたとしても０．２４℃の温度上昇になる。
【０２１３】
実際には、羽ばたき装置において発生した熱は、羽ばたき装置から放出されることになる。たとえば、厚さ約６ｍｍの光ディスクの場合、光ディスク面に６ｍＷ程度のレーザ光を連続照射させた場合、光ディスク表面上の約１μｍ×１０μｍ程度の楕円領域では平均約１００℃程度まで上昇するが、表面から数十μｍの深さの位置ではほとんど光ディスクが置かれている周囲の温度程度まで下がっていることがわかっている。
【０２１４】
このことから、６０ｍＷ程度のエネルギーでは、ミリメートルオーダのアクチュエータを１℃上昇させることすらありえないと考えられる。
【０２１５】
（その他）
図１８に示すように、この羽ばたき装置では支持構造１として略球殻状に成形したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を例に挙げて説明したが、材料や形状はこれに限られるものではない。また、アクチュエータの配置や羽の形状についても飛行の性能を損なわないならば、図１８に示すものに限られない。
【０２１６】
特に、この羽ばたき装置では安定性を重視して自然に図１８に示す姿勢となるように、重心を羽の力学的作用点よりも下に位置させたが、重心と力学的作用点の位置を一致させる方が姿勢制御に必要な左右の羽の流体力の差が最も小さくて済むので、羽ばたき装置の姿勢を容易に変更することができる。
【０２１７】
また、本羽ばたき装置では、加速度センサと角加速度センサとにより羽ばたき装置の位置と姿勢とを検出するものとしたが、羽ばたき装置の位置と姿勢とが計測可能な手段であるならば上述したセンサに限られない。
【０２１８】
たとえば、互いに直交する３軸方向の加速度を測定することが可能な少なくとも２つの加速度センサを支持構造１の異なる位置にそれぞれ配置させて、その加速度センサから得られる加速度情報に基づいて羽ばたき装置の姿勢を算出することも可能である。また、羽ばたき装置が移動する空間内に磁場分布を設けておき、磁気センサによりこの磁場分布を検知することで羽ばたき装置の位置と姿勢を算出する方法も可能である。
【０２１９】
また、加速度センサ５１、角加速度センサ５２をはじめとするセンサ類は、制御装置４とは別部品として示されているが、軽量化の観点から、マイクロマシニング技術により制御装置４と一体で同一のシリコン基板上に形成してもよい。
【０２２０】
また、本羽ばたき装置では羽の駆動をオープンループ制御としているが、羽の付け根に羽の角度センサを設け、この角度センサから得られる角度情報によりクローズドループ制御を行なうことも可能である。
【０２２１】
さらに、浮上する空間における流体の流れが既知であり、予め定められた羽ばたき方法によって浮上することが可能ならば、ここに挙げたセンサ類は必須ではない。
【０２２２】
また、この羽ばたき装置では進行波を用いた超音波素子によって直接羽を駆動させたが、羽を駆動する構造やアクチュエータの種類についても、上述したものに限られない。たとえば、外骨格構造とリニアアクチュエータとを組合わせて用いた羽ばたき構造も可能である。
【０２２３】
また、駆動エネルギーとして電力を用いたが、内燃機関を用いることも可能である。さらに、昆虫の筋肉に見られるような、生理的酸化還元反応を用いたアクチュエータも用いることが可能である。あるいは、アクチュエータの駆動エネルギーを外部から取得する方法も可能である。たとえば、電力については熱電素子、電磁波などが挙げられる。
【０２２４】
上述した第１の具体例および第２の具体例に係る羽ばたき装置によれば、地面を離れて浮上することができるので、段差を乗り越える能力と隙間を通り抜ける能力とのトレードオフが存在しなくなる。
【０２２５】
たとえば、家庭環境において一般的な住人の目の高さ程度（１．５ｍ程度）に位置する障害物は、大型の家具や空調機等のようにほとんどその位置が固定されている。また、空調機や照明器具などは壁面や天井に固定されており、これらが移動することはほとんどない。
【０２２６】
したがって、障害物が少なく障害物の位置がほとんど変化しない領域（空間）にまで羽ばたき装置が浮上することで、羽ばたき装置は障害物に阻まれることなく家庭内を隈なく自由に移動することができる。また、浮上することで比較的小型の羽ばたき装置でも高い段差や障害物を乗り越えることができる。
【０２２７】
そして、上述したように、羽ばたき装置は空中で静止（ホバリング）等が可能であるので、家庭などのように比較的狭く障害物の多い空間を移動するのに適している。これにより、たとえば家庭内の状況を把握するなどの所定の作業を容易に行なうことができる。
【０２２８】
さらに、昆虫の自由な飛行に見られるように、羽の偏角や捻り角等を変化させることで、すばやく羽ばたき装置の移動方向を変えることができ、たとえばヘリコプターよりも機動性に優れている。
【０２２９】
また、羽ばたき装置は、その浮上力がその体積に直接は依存しないため、気球などのように浮上力が体積に比例する移動装置に比べて小型化に適している。
【０２３０】
さらに、この羽ばたき装置は屋外においても利用することができ、屋外の地形や障害物に邪魔されることなく移動することができ、たとえば、災害地等において人が容易に近づけない場所の情報収集を容易に行なうことができる。
【０２３１】
なお、センシングロボットＣＳは、センサ機能と移動機能と通信機能とを備え、フェロモンロボットＦＥ１０５は、移動手段と通信手段を備え、センシング機能がついている移動体の動きを直接制御する装置であればよく、上述のように羽ばたき飛行を行なう羽ばたきロボットであることが好ましいが、上述の手段を備えるその他の装置であっても構わない。
【０２３２】
ベースステーションＢＳ１０１は、通信機能を備える一般的なパーソナルコンピュータやワークステーション等から構築される。そのため、ここでの詳細な構成等の説明は行なわない。本実施の形態におけるベースステーションＢＳ１０１は、探索結果の情報を処理し、群ロボットシステム１００に含まれるロボット群全体を制御する。なお、以下の例においては、ベースステーションＢＳ１０１は固定されたパーソナルコンピュータやワークステーション等であるものとしているが、移動体、固定いずれであってもよい。
【０２３３】
本実施の形態においては、図１に示される群ロボットシステム１００を、たとえば、１辺、最小数１０メートルから最大数キロメートル平方の面積の部分から火事や人などの熱源の探索、ＣＯなどの有毒ガスや有毒放射線の探索、地雷などの金属探査、都市設計のための３次元の画像データの収集などを行なうものを例にして説明する。
【０２３４】
本実施の形態においては、都市全体の有毒ガスや有毒放射線の探索を行なう場合には、群ロボットが一度にすべての市街地を探索するのではなく、数分の１に分割された市街地を、ベースステーションＢＳ１０１を中心として位置した探索用の羽ばたきセンシングロボットＣＳ群が、目的物の探索を行なう。羽ばたきセンシングロボットＣＳ群が、上記の数分の１に分割された市街地の有毒ガスや有毒放射能の探索を終えると、ベースステーションＢＳ１０１が次の数分の１に分割された市街地の探索をするために徐々に移動を始め、目的地の市街地区域に来ると停止する。
【０２３５】
ベースステーションＢＳ１０１の移動に追従して、フェロモンロボットＦＥ１０５、センシングロボットＣＳが移動を始める。ベースステーションＢＳ１０１が次の市街地区域で移動を停止すると、センシングロボットＣＳ群は、ベースステーションＢＳ１０１を中心として位置して、分割された市街地の有毒ガスや有毒放射線の探索を行なう。
【０２３６】
このようにして、本実施の形態の群ロボットシステム１００においては、分割された区域をセンシングロボットＣＳ群で探索する。そして、センシングロボットＣＳは、探索結果をベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５とに送る。フェロモンロボットＦＥ１０５は、対象物の有無についての情報を受取って、センシングロボットＣＳに対して探索を続行するための制御を行なう。ベースステーションＢＳ１０１は、探索結果を処理する。そして、区域の探索終了後、群ロボットシステム１００全体は、ベースステーションＢＳ１０１を中心に移動しながら次の区域の探索を行なう。このように、この移動の動作を繰返しながら全体面積の探索を行なう。
【０２３７】
以下に、本群ロボットシステム１００における対象物（Ｏｂｊｅｃｔ）の検出方法について述べる。本群ロボットシステム１００において、センシングロボットＣＳｎは対象物を検出し、対象物の有無についての情報をフェロモンロボットＦＥ１０５に対して伝える。
【０２３８】
図１においては、本実施の形態における群ロボットシステム１００の構成の初期状態の具体例であって、対象物（Ｏｂｊｅｃｔ）を検出する前のセンシングロボットＣＳｎの位置関係と、各々のセンシングロボットＣＳの探索能力（分解能およびセンサ機能のＯＮ／ＯＦＦ）とを模式的に示している。
【０２３９】
図１を参照して、始めに、対象物を検出する前には、センシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４（分解能Ｒ１０４）、およびセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４（分解能Ｒ１０３）のうち、ベースステーションＢＳ１０１から遠いセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４のセンサ機能がまずＯＮになっている。
【０２４０】
図４２に、群ロボットシステムの、センシングロボットＣＳ同士およびセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳとの間の羽ばたき周波数ｆｖと位置との関係を模式的に層形態で示す。
【０２４１】
図４２を参照して、ベースステーションＢＳ１０１から最も遠い羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０４の時間当りの移動距離は、次に遠い羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０３に比べて大きい。つまり、羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０４の羽ばたき周波数ｆｖ１０４は、羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０３の羽ばたき周波数ｆｖ１０３に比べて大きい。
【０２４２】
同様にして、センシングロボットＣＳ１０３の時間当りの移動距離は、最もベースステーションＢＳ１０１に近いセンシングロボットＣＳ１０２に比べて大きい。つまり、羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０３の羽ばたき周波数ｆｖ１０３は、羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０２の羽ばたき周波数ｆｖ１０２に比べて大きい。
【０２４３】
したがって、本実施の形態においては、羽ばたき周波数が大きな下層ほど、言い換えれば、ベースステーションＢＳ１０１から遠い層ほどセンシングロボットＣＳは移動速度が大きく、低分解能である。
【０２４４】
また、図４３に、群ロボットシステムの、センシングロボットＣＳ同士およびセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳとの間のセンシングの分解能Ｒとの位置との関係を模式的に層形態で示す。
【０２４５】
図４３を参照して、センシングの分解能については、すべてのセンシングロボットＣＳにおいて、センサの精度、サンプリング速度が同じである場合には、上記の単位時間当りの移動距離との関係から、ベースステーションＢＳ１０１から最も遠い羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０４の目的物検出のための空間分解能Ｒ１０４は、次に遠い羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０３の目的物検出のための分解能Ｒ１０３に比べ、低分解能である。つまりベースステーションＢＳ１０１から最も遠い羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０４は、次に遠い羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０３に比べ、目的物検出のための位置検出の精度あるいは障害物の大きさの測定値の精度は粗くなる。
【０２４６】
同様にして、すべてのセンシングロボットにおいて、センサの精度、サンプリング速度が同じである場合には、上記の単位時間当りの移動距離との関係から、羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０３の目的物検出のための空間分解能Ｒ１０３は、ベースステーションＢＳ１０１から最も近い位置にある羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０２の目的物検出のための空間分解能Ｒ１０２に比べ、低分解能である。つまり、センシングロボットＣＳ１０３は、ベースステーションＢＳ１０１から最も近い位置にある羽ばたきセンシングロボットＣＳ１０２に比べ、目的物検出のための位置検出の精度あるいは障害物の大きさの測定値の精度は粗くなる。
【０２４７】
すなわち、図１に示される本群ロボットシステム１００では、ベースステーションＢＳ１０１から遠い、群ロボットシステム１００の外側のセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４は、内側のセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４よりはばたき速度が速いために、分解能Ｒ１０４がセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４の分解能Ｒ１０３より低く設定されている。
【０２４８】
上記の例では、サンプリング速度が同じで、単位時間当りの移動距離（移動速度）の大きさから空間分解能に違いを出しているが、すべての羽ばたきセンシングロボットがほぼ同じ速さで移動している場合には、サンプリングの速度を変えることにより、空間分解能を変える方法をとることも考えられる。
【０２４９】
本群ロボットシステム１００では、始めに、この外側のセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４のセンサ機能がＯＮとなるようベースステーションＢＳ１０１が制御し、外側のセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４で対象物の探索を始める。このとき、分解能が高いセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４（分解能Ｒ１０３＞Ｒ１０４）のセンサ機能はＯＦＦとなるようベースステーションＢＳ１０１が制御している。よって、この時点では、センシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４は、探索動作を行なっていない。
【０２５０】
次に、センシングロボットＣＳ３０が、対象物を発見した場合の、群ロボットシステム１００の構成の２次状態の具体例について図４４に示す。
【０２５１】
図４４を参照して、センシングロボットＣＳ３０が対象物（Ｏｂｊｅｃｔ）を発見した場合、センシングロボットＣＳ３０からフェロモンロボットＦＥ１０５に、対象物の検出を通知する情報が送られる（図４４において点線にて示されている）。フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットＣＳ３０からこの情報を受けて、対象物近傍に移動する。このフェロモンロボットＦＥ１０５の移動は、フェロモンロボットＦＥ１０５の記憶装置に記憶されるプログラムに予め定められており、フェロモンロボットＦＥ１０５のＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御装置が、記憶装置からプログラムを読出して実行することによって実現される。
【０２５２】
このとき、センサ機能がＯＮになっているにもかかわらず、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、図４４において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアの探索が終了している場合は、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、初期位置に向かって移動する。この対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４の移動は、センシングロボットＣＳ３０から対象物を検出した旨の情報を受けたフェロモンロボットＦＥ１０５が、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４に対して移動を行なうよう制御信号を送ることによって実現される。あるいは、後に説明を行なう通信方法によって、センシングロボットＣＳ３０から対象物に関する情報を受けたベースステーションＢＳ１０１が、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４に対して移動を行なうよう制御信号を送ることによって実現されてもよい。
【０２５３】
次に、センシングロボットＣＳ３０から検出情報を受けたフェロモンロボットＦＥ１０５は、図４５に示すように、対象物を最初に検出したセンシングロボットＣＳ３０より、分解能が高いセンシングロボットＣＳであって、比較的近傍のセンシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３に対象物の検出を伝える（図４５において長破線にて示されている）。センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３は、フェロモンロボットＦＥ１０５からの信号を受けると、センシング機能をＯＮにして探索動作（追探索）を開始する。すなわち、フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３に対して、センサ機能をＯＮにするよう制御信号を送る。また、フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３に対して、フェロモンロボットＦＥ１０５に向かって移動するよう制御信号も送る。
【０２５４】
このとき、センサ機能がＯＮになっているにもかかわらず、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、図４５において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。また追探索を行なわないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４も、図４５において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。上記のセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアに探索が終了している場合は、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４、および追探索を行わないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４は、図４５において点線で示されるように、初期位置に向かって移動する。ここでのセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４の移動については、上に述べたセンシングロボットＣＳの移動と同様であるため、説明を繰返さない。
【０２５５】
次に、センシング機能をＯＮにして探索動作（追探索）を開始したセンシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３は、図４６に示すように、対象物の近傍であって、信号を送るフェロモンロボットＦＥ１０５に向かって移動する。そして、対象物の近傍で、対象物を最初に検出したセンシングロボットＣＳ３０より高分解能のセンシング機能で、探索を続ける。
【０２５６】
このとき、センサ機能がＯＮになっているにもかかわらず、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、図４６において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。また追探索を行なわないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４も、図４６において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。上記のセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアに探索が終了している場合は、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４のセンシングロボット、追探索を行わないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４は、図４６において点線で示されるように、初期位置に向かって移動する。ここでのセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４の移動については、上に述べたセンシングロボットＣＳの移動と同様であるため、説明を繰返さない。
【０２５７】
なお、本実施の形態においては、本群ロボットシステム１００に、分解能の異なるセンシングロボットＣＳである、分解能が２段構成であるセンシングロボットＣＳが含まれるものとしているが、分解能が３段以上の構成であるセンシングロボットＣＳが含まれる場合であっても同様である。
【０２５８】
また、図１の初期状態において、分解能の異なるセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４とセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４とが、ベースステーションＢＳ１０１を中心として、ほぼ同心円上に配置されている例が示されているが、図４７に示されるように、分解能が異なるセンシングロボットＣＳがほぼランダムに配置されてもよい。
【０２５９】
上述の対象物の検出方法は、分解能が異なる複数のセンシングロボットＣＳｎを用いて対象物を検出する方法であるが、その他の検出方法もある。以下に、備えるセンサ機能の異なる複数のセンシングロボットＣＳｎを用いて対象物を検出する場合の対象物の検出方法について述べる。
【０２６０】
図４８は、この場合の本群ロボットシステム１００の構成の初期状態の具体例であって、対象物（Ｏｂｊｅｃｔ）を検出する前のセンシングロボットＣＳｎの位置関係と、各々のセンシングロボットＣＳの検出機能（センサ種類およびセンサ機能のＯＮ／ＯＦＦ）とを模式的に示している。
【０２６１】
図４８を参照して、始めに、センシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４は赤外線センサを備え、センシングロボットＣＳ２０はイメージセンサを備え、センシングロボットＣＳ２１はガス検出センサを備え、センシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２３は放射線検出センサを備え、センシングロボットＣＳ２４はガス検出センサを備えるものとする。これらのセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４、およびセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４のうち、ベースステーションＢＳ１０１から遠いセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４のセンサ機能がまずＯＮになっている。本実施においては、始めに、同じ種類のセンサ機能を備える複数のセンシングロボットＣＳロボットにより目的物の探索を始める。具体的には、赤外線センサを備えるセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４により目的物の探索を始める。
【０２６２】
本群ロボットシステム１００では、始めに、この外側のセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４のセンサ機能がＯＮとなるようベースステーションＢＳ１０１が制御し、外側のセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４で対象物の探索を始める。このとき、他のセンサ機能を備えるセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４（イメージセンサ、ガス検出センサ、放射線センサ）のセンサ機能はＯＦＦとなるようベースステーションＢＳ１０１が制御している。よって、この時点では、センシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４は、探索動作を行なっていない。
【０２６３】
次に、センシングロボットＣＳ３０が、対象物を発見した場合の、群ロボットシステム１００の構成の２次状態の具体例について図４９に示す。
【０２６４】
図４９を参照して、センシングロボットＣＳ３０が対象物（Ｏｂｊｅｃｔ）を発見した場合、センシングロボットＣＳ３０からフェロモンロボットＦＥ１０５に、対象物の検出を通知する情報が連絡される（図４９において点線にて示されている）。フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットＣＳ３０からこの情報を受けて、対象物近傍に移動する。ここでのフェロモンロボットＦＥ１０５の移動は、上に述べたフェロモンロボットＦＥ１０５の移動と同様であるため、ここでの説明を繰返さない。
【０２６５】
このとき、センサ機能がＯＮになっているにもかかわらず、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、図４９において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアの探索が終了している場合は、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、図４９において点線で示されるように、初期位置に向かって移動する。ここでのセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４の移動については、上に述べたセンシングロボットＣＳの移動と同様であるため、説明を繰返さない。
【０２６６】
次に、センシングロボットＣＳ３０から検出情報を受けたフェロモンロボットＦＥ１０５は、図５０に示すように、対象物を最初に検出したセンシングロボットＣＳ３０とは異なるセンシング機能（センサ）を備えるセンシングロボットＣＳであって、比較的近傍のセンシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３に対象物の検出を伝える（図５０において長破線にて示されている）。センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３は、フェロモンロボットＦＥ１０５からの信号を受けると、センシング機能をＯＮにして探索動作（追探索）を開始する。すなわち、フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３に対して、センサ機能をＯＮにするよう制御信号を送る。また、フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３に対して、フェロモンロボットＦＥ１０５に向かって移動するよう制御信号も送る。
【０２６７】
このとき、センサ機能がＯＮになっているにもかかわらず、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、図８において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。また追探索を行なわないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４も、図５０において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。上記のセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアに探索が終了している場合は、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４、および追探索を行わないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４は、図５０において点線で示されるように、初期位置に向かって移動する。ここでのセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４の移動については、上に述べたセンシングロボットＣＳの移動と同様であるため、説明を繰返さない。
【０２６８】
次に、センシング機能をＯＮにして探索動作（追探索）を開始したセンシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３は、図５１に示すように、対象物の近傍であって、信号を送るフェロモンロボットＦＥ１０５に向かって移動した後、対象物の近傍で、対象物を最初に検出したセンシングロボットＣＳ３０とは異なる種類のセンシング機能で、探索を続ける。図５１に示される例では、イメージセンサ（ＣＳ２０）、ガス検出センサ（ＣＳ２１）、放射線検出センサ（ＣＳ２３）等を用いて探索を続ける。
【０２６９】
なお、本実施の形態においては、初期の比較的多数センシングロボットＣＳで用いるセンサを赤外線センサ、次の２次的な比較的少数のセンシングロボットＣＳで用いるセンサをイメージセンサ、ガス検出センサ、および放射線検出センサとしたが、用いられるセンサ機能はこれに限られるものではない。対象物の特徴により、それに対する適切なセンサが選択され用いられることが好ましい。また本実施の形態においては、センシングロボットＣＳが異なる種類のセンサ機能を備える場合について示しているが、センシングロボットＣＳの備えるセンサ機能が同じでそのセンサ情報の処理方法が異なるものであってもよい。
【０２７０】
このとき、センサ機能がＯＮになっているにもかかわらず、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、図５１において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。また追探索を行なわないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４も、図５１において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。上記のセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアに探索が終了している場合は、対象物を検出していないセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４のセンシングロボット、追探索を行わないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４は、図５１において点線で示されるように、初期位置に向かって移動する。ここでのセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４の移動については、上に述べたセンシングロボットＣＳの移動と同様であるため、説明を繰返さない。
【０２７１】
なお、本実施の形態においては、本群ロボットシステム１００に、センサ機能の種類の異なるセンシングロボットＣＳである、備える機能が初期検出センサおよび２次検出センサの２段構成であるセンシングロボットＣＳが含まれるものとしているが、センサ機能の種類が３段以上の構成であるセンシングロボットＣＳが含まれる場合であっても同様である。
【０２７２】
また、図４８の初期状態において、センサ機能の種類またはセンサ情報の処理方法の異なるセンシングロボットＣＳ３０〜ＣＳ３４（初期検出センサ）とセンシングロボットＣＳ２０〜ＣＳ２４（２次検出センサ）とが、ベースステーションＢＳ１０１を中心として、ほぼ同心円上に配置されている例が示されているが、図５２に示されるように、センサ機能の種類またはセンサ情報の処理方法が異なるセンシングロボットＣＳがほぼランダムに配置されてもよい。
【０２７３】
このように、本群ロボットシステム１００においてセンシングロボットＣＳが対象物を発見すると、対象物の有無についての情報がフェロモンロボットＦＥ１０５に対して伝えられ、同時に、位置情報などのセンサ情報がセンシングロボットＣＳからベースステーションＢＳ１０１に対して伝えられる。また、センシング能力やセンサの変更指示などの制御情報が、ベースステーションＢＳ１０１からセンシングロボットＣＳに対して伝えられる。そこで、次に、本群ロボットシステム１００における、センシングロボットＣＳとベースステーションＢＳ１０１との通信について述べる。ここでは、上述の図５１に示される追探索を開始した後における通信について述べる。図５３は、本群ロボットシステム１００において通信を行なう際の配置の具体例を示す図である。
【０２７４】
図５３を参照して、図５１で示される追探索を行なっているセンシングロボットＣＳ２０（イメージセンサ），ＣＳ２１（ガス検出センサ），ＣＳ２３（放射線センサ），ＣＳ３０（赤外線センサ）は、始めに、探索動作を停止した状態の（図５３においてはＯＦＦ表示で示されている。センサをＯＦＦしていることを示す。）センシングロボットＣＳ３１に対して、探索情報を通信する。
【０２７５】
次に、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３，ＣＳ３０から探索情報を受信したセンシングロボットＣＳ３１は、探索を停止した状態のセンシングロボットＣＳ３２に対して、探索情報を通信する。さらに、センシングロボットＣＳ３２はセンシングロボットＣＳ３３に対して、次にセンシングロボットＣＳ３３はセンシングロボットＣＳ３４に対して、次にセンシングロボットＣＳ３４はベースステーションＢＳ１０１に対して、順番に探索情報を通信する。
【０２７６】
ここで、センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、対象物を検出した以外のセンシングロボットであり、センシングロボットＣＳ３０が対象物を検出した以後は、探索を停止している。また、センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４は、上述の通信を行なうために、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に、ほぼ一直線に位置する。そして、この通信用のセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４が羽ばたきロボットである場合、これらはホバリング状態にある。
【０２７７】
このような通信における配置は、対象物を検出したセンシングロボットＣＳ３０が、最も近くに存在するセンシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信することで、センシングロボットＣＳ３１がベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に移動し、さらに、センシングロボットＣＳ３１が最も近くに存在するセンシングロボットＣＳ３２がベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に移動し、以降、順次、探索情報を受取ったセンシングロボットＣＳがベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に移動することで、実現される。あるいは、センシングロボットＣＳ３０が対象物を検出した際に、その旨の情報を受取ったフェロモンロボットＦＥ１０５が、センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４に対して、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に、ほぼ一直線に位置するよう制御することによって実現されてもよい。
【０２７８】
なお、対象物の検出、追探索、およびセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳ１０１との間の通信の中継のいずれにも関与していないセンシングロボットＣＳ（図５３においてはセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４）は、図５３において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。上記の対象物の検出、追探索、およびセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳ１０１との間の通信の中継のいずれにも関与していないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４は、通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアに探索が終了している場合は、図５３において点線で示されるように、初期位置に向かって移動する。ここでのセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４の移動については、上に述べたセンシングロボットＣＳの移動と同様であるため、説明を繰返さない。
【０２７９】
本群ロボットシステム１００においてこのような通信方法が行なわれるため、ベースステーションＢＳ１０１およびセンシングロボットＣＳの通信強度は、本群ロボットシステム１００全体の通信エリアをカバーする通信強度である必要がなく、通信経路において隣り合うセンシングロボットＣＳに対する通信を確保できる通信強度さえあればよい。よって、本群ロボットシステム１００全体の通信エリアをカバーする通信強度に比べ、弱い通信強度でよく、通信のための消費電力が少なくて済む。
【０２８０】
なお、図５３においては、センシングロボットＣＳ２０が、センシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信している場合（図５３において実線）が示されているが、複数のセンシングロボットＣＳがセンシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信する場合（図５３において長破線）には、時分割で、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３，ＣＳ３０，ＣＳ２０の順で、各々がセンシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信する。
【０２８１】
また逆に、ベースステーションＢＳ１０１から対象物を検出しているセンシングロボットＣＳ２０に情報を伝達する場合、上記のルートの流れを逆にし、ベースステーションＢＳ１０１，センシングロボットＣＳ３４，ＣＳ３３，ＣＳ３２，ＣＳ３１，ＣＳ２０の順に信号が流れる。
【０２８２】
なお、図５３においては、通信経路として１本の経路である場合を示したが、図５４に示すように、複数の通信経路があってもよい。図５４においては、第１の経路（センシングロボットＣＳ４０，ＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ２５）、第２の経路（センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４）、および第３の経路（センシングロボットＣＳ３５，ＣＳ３６，ＣＳ３７，ＣＳ３８）の３経路が示されている。このときの通信経路に位置するセンシングロボットＣＳの条件は、図５３に示される場合と同じである。すなわち、通信経路に位置するセンシングロボットＣＳは、いずれも探索機能はＯＦＦされており、また、双方向通信機能を備え、羽ばたきロボットである場合はホバリング状態である。
【０２８３】
図５４に示すように、複数の通信経路がある場合、通信経路の違いは、後述するスペクトラム通信の符号により識別する。各々のセンシングロボットＣＳがスペクトラム通信の符号を識別することによって、それぞれの３経路に位置する通信路のセンシングロボットＣＳに、異なる種類のセンサ機能を備えるセンシングロボットＣＳからのセンサ情報が通信される。すなわち、第１の経路に位置するセンシングロボットＣＳは、センシングロボットＣＳ２３の放射線検出センサのセンサ情報を通信し、第２の経路に位置するセンシングロボットＣＳは、センシングロボットＣＳ２０のイメージセンサのセンサ情報を通信し、第３の経路に位置するセンシングロボットＣＳは、センシングロボットＣＳ２１のガス検出センサのセンサ情報を通信する。そして、ベースステーションＢＳ１０１は、上述の３系統から受信したセンサ情報を、時分割することにより処理する。このようにセンサ機能の異なるセンシングロボットＣＳからのセンサ情報を、各々異なる通信経路に位置するセンシングロボットＣＳを用いて通信することによって、本群ロボットシステム１００では、高速に探索処理を行なうことができる。
【０２８４】
ここで、図５４に示される通信経路が３系統である場合には、図５３に示される１系統の場合と同じく、各通信経路に位置するセンシングロボットＣＳは、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間で、ほぼ一直線に位置する。そして、この通信用のセンシングロボットＣＳが羽ばたきロボットである場合、第１〜第３の経路に位置する通信用のセンシングロボットＣＳは、ホバリング状態である。
【０２８５】
なお、図５４においては、複数の経路に、異なるセンサ機能のセンサ情報が通信される場合を示したが、図５５に示すように、複数の通信経路に、同じセンサ機能のセンサ情報が通信されてもよい。図５５においては、図５４に示される場合と同様に、第１の経路（センシングロボットＣＳ４０，ＣＳ２２，ＣＳ２４，ＣＳ２５）、第２の経路（センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４）、および第３の経路（センシングロボットＣＳ３５，ＣＳ３６，ＣＳ３７，ＣＳ３８）の３経路が示されている。図５５に示される場合においても、通信経路が３経路あるが、通信経路に位置するセンシングロボットＣＳの条件は、図５３および図５４に示される場合と同じである。すなわち、通信経路に位置するセンシングロボットＣＳは、いずれも探索機能はＯＦＦされており、また、双方向通信機能を備え、羽ばたきロボットである場合はホバリング状態である。
【０２８６】
また、ここでも、通信経路の違いは、後述するスペクトラム通信の符号により識別する。図５５に示される場合には、それぞれの３経路に位置する通信路のセンシングロボットＣＳに、同じセンシングロボットＣＳからの信号が通信される。すなわち、図５５に示すように、第１〜第３の経路に位置する通信路のセンシングロボットＣＳは、センシングロボットＣＳ２０のイメージセンサのセンサ情報を通信する。そして、ベースステーションＢＳ１０１は、上述の３系統からの受信したセンサ情報を、時分割することにより処理する。このようにセンサ機能の同じセンサ情報を、別の通信経路に位置する複数のセンシングロボットＣＳを用いてベースステーションＢＳ１０１に対して通信することによって、本群ロボットシステム１００におけるセンサ情報の信頼性を高めることができる。
【０２８７】
ここで、図５５に示される通信経路が３系統である場合には、図５３および図５４に示される場合と同じく、各通信経路に位置するセンシングロボットＣＳは、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間で、ほぼ一直線に位置する。そして、この通信用のセンシングロボットＣＳが羽ばたきロボットである場合、第１〜第３の経路に位置する通信用のセンシングロボットＣＳは、ホバリング状態である。
【０２８８】
さらに、図５６に、本群ロボットシステム１００における通信体系が、ベースステーションＢＳ１０１を最上層として、複数の通信用のセンシングロボットＣＳ同士で複数層を構成する階層構造をなす場合について示す。図５６に示すように、図５１で示される追探索を行なっているセンシングロボットＣＳ２０（イメージセンサ），ＣＳ２１（ガス検出センサ），ＣＳ２３（放射線センサ），ＣＳ３０（赤外線センサ）は、始めに、探索動作を停止した状態の（図５６においてはＯＦＦ表示で示されている）センシングロボットＣＳ３１に対して、探索情報を通信する。
【０２８９】
次に、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３，ＣＳ３０から探索情報を受信したセンシングロボットＣＳ３１は、探索を停止した状態の上位のセンシングロボットＣＳ２５に対して探索情報を通信する。さらに、センシングロボットＣＳ２５はその上位であるセンシングロボットＣＳ１１に対して、次にセンシングロボットＣＳ１１はその上位であるベースステーションＢＳ１０１に対して、順番に探索情報を通信する。
【０２９０】
ここで、センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ２５，ＣＳ１１は、対象物を検出した以外のセンシングロボット、または探索を行なわないセンシングロボットであり、センシングロボットＣＳ３０が対象物を検出した以後は、探索を停止している。また、センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ２５，ＣＳ１１は、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に、ほぼ一直線に位置する。そして、この通信用のセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ２５，ＣＳ１１が羽ばたきロボットである場合、これらはホバリング状態にある。
【０２９１】
このような通信体系は、予め各センシングロボットＣＳに対して階層構造における階層が割振られていることで、各センシングロボットＣＳは、隣り合う階層のセンシングロボットＣＳと通信可能な範囲に存在し、対象物を検出したセンシングロボットＣＳ３０がその上位であるセンシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信することで、センシングロボットＣＳ３１はベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に移動し、以降、順次、下位の階層の、センシングロボットＣＳから探索情報を受取ったセンシングロボットＣＳがベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に移動することで、実現される。
【０２９２】
なお、図５６においては、センシングロボットＣＳ２０が、センシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信している場合（図５６において実線）が示されているが、複数のセンシングロボットＣＳがセンシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信する場合（図５６において長破線）には、時分割で、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３，ＣＳ３０，ＣＳ２０の順で、各々がセンシングロボットＣＳ３１に対して探索情報を通信する。
【０２９３】
また、通信体系が、前記ベースステーションを最上層として、複数の通信用ロボット同士で複数層を構成する階層構造をなす場合の、群ロボットシステムの配置は、図５６に示すような配置であって、センシングロボットＣＳ２０（イメージセンサ），ＣＳ２１（ガス検出センサ），ＣＳ２３（放射線センサ），ＣＳ３０（赤外線センサ）から、探索動作を停止した状態の（図ではＯＦＦ表示）センシングロボットＣＳ３１に、探索情報を通信する。センシングロボットＣＳ３１から、探索を停止した状態の上位のセンシングロボットＣＳ２５に、センシングロボットＣＳ２５から上位のセンシングロボットＣＳ１１に、センシングロボットＣＳ１１からベースステーションＢＳ１０１に通信が行なわれる。センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ２５，ＣＳ１１は、対象物を検出した以外のロボットまたは探索を行なわないロボットであり、センシングロボットＣＳ３０が対象物を検出した以後に、探索を停止している。また、通信を行なうセンシングロボットＣＳ３１，ＣＳ２５，ＣＳ１１は、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間で、ほぼ一直線上に並んでいる。通信用のセンシングロボットが羽ばたきロボットである場合、センシングロボットＣＳ３１，ＣＳ２５，ＣＳ１１はホバリング状態にある。図５６の例では、センシングロボットＣＳ２０から、通信用のセンシングロボットＣＳ３１に情報が通信されているが、複数のセンシングロボットからセンシングロボットＣＳ３１に通信される場合には、時分割で、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１，ＣＳ２３，ＣＳ３０，ＣＳ２０の順で、センシングロボットＣＳ３１に情報が通信される。
【０２９４】
また逆に、ベースステーションＢＳ１０１から対象物を検出しているセンシングロボットＣＳ２０に情報を伝達する場合、上記のルートの流れを逆にし、ベースステーションＢＳ１０１，センシングロボットＣＳ１１，ＣＳ２５，ＣＳ３１，ＣＳ２０の順に信号が流れる。
【０２９５】
なお、対象物の検出、追探索、およびセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳ１０１との間の通信の中継のいずれにも関与していないセンシングロボット（図５６においてはセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４）は、図５６において実線で示されるように、現在の探索エリアから移動する。上記の対象物の検出、追探索、およびセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳ１０１との間の通信の中継のいずれにも関与していないセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４は、通常は、次の探査のために、次の探索エリアに移動するが、対象物が１個しかない場合や探索エリアに探索が終了している場合は、図５６において点線で示されるように、初期位置に向かって移動する。ここでのセンシングロボットＣＳ２２，ＣＳ２４の移動については、上に述べたセンシングロボットＣＳの移動と同様であるため、説明を繰返さない。
【０２９６】
このように、ベースステーションＢＳ１０１を最上層として、複数の通信用のセンシングロボットＣＳ同士で複数層を構成する階層構造をなす本群ロボットシステム１００における通信体系について説明する。説明の簡便のために、具体例として、複数の羽ばたきセンシングロボットＣＳはベースステーションＢＳに最も近いグループのセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）、次に近いグループのセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）、および最も遠いグループのセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の３個のグループに分かれているものとする。具体例では、３個のグループに分かれているものとするが、３個のグループに限るものではなく、本実施の形態のように複数のグループが存在すればよい。
【０２９７】
このとき、ベースステーションＢＳ１０１は、ベースステーションＢＳに最も近いグループであるセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）と通信を行なう。上流であるベースステーションＢＳからは、羽ばたきセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に対して、羽ばたき周波数、方向などの羽ばたきの変更点が送信される。下流である羽ばたきセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）からは、目的物の有無、位置情報などがベースステーションＢＳに送信される。
【０２９８】
次に、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）は、隣で接しているグループであるセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）と通信を行なう。上流であるセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）からは、羽ばたきセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に対して、ベースステーションＢＳ１０１からセンシングロボット１０２（ＣＳ３４）に送信されたセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）用の羽ばたき周波数、方向などの羽ばたきの変更点が送信される。逆に、下流である羽ばたきセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）からは、目的物の有無、位置情報などがセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に送信される。
【０２９９】
次に、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）は、隣で接しているグループであるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）と通信を行なう。上流であるセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）からは、羽ばたきセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）に対して、ベースステーションＢＳ１０１からセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）を介してセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に送信されるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）用の羽ばたき周波数、方向などの羽ばたきの変更点が送信される。逆に、下流である羽ばたきセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）からは、目的物の有無、位置情報などが上位のセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に送信される。つまり、目的物が、羽ばたきセンシングロボットＣＳ３０の探索区域で検出された場合、検出信号がセンシングロボットＣＳ３１を介して上位のセンシングロボットＣＳ２５に伝えられ、センシングロボットＣＳ２５からより上位のセンシングロボットＣＳ１１に伝えられる。そして、最後にセンシングロボットＣＳ１１からベースステーションＢＳに目的物の検出が伝えられる。
【０３００】
ベースステーションＢＳは、すべての羽ばたきロボットの通信エリアをカバーする必要がなく、ベースステーションを取り巻く同心円上の最も近いグループのみの通信を確保できる通信強度であればよい。よって、すべてのセンシングロボットとの通信を確保できる通信強度に比べて弱い通信強度でよく、通信のための消費電力が少なくて済む。
【０３０１】
羽ばたきセンシングロボットＣＳ１１とベースステーションＢＳ１０１との通信強度が予め決められたレベルを下回った場合、羽ばたきセンシングロボットは、通信強度が再度予め決められたレベルを超えるまで、ベースステーション側に移動する。同様に上位の羽ばたきセンシングロボットＣＳ１１で、それが下流の羽ばたきセンシングロボット１０３（ＣＳ２５）の場合であっても、同じである。
【０３０２】
また、上記の例では、下流のセンシングロボットは通信強度が強くなるまで、移動したが、通信強度が予め決められたレベルを下回った場合には、センシングロボットとその上位のセンシングロボットのお互いの通信パワーを上げることにより、上位のセンシングロボットの支配下にあるセンシングロボットと上位のセンシングロボットとの通信強度を確保してもよい。
【０３０３】
図５７において、群ロボットシステムのセンシングロボットＣＳ同士、およびセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳとの間の通信における階層構造と位置との関係を示す。
【０３０４】
ベースステーションＢＳを中心として、ベースステーションＢＳの通信範囲を示す円内（ＢＣ２）に、ベースステーションＢＳが支配するセンシングロボットＣＳ１ｉが存在する。次に、センシングロボットＣＳ１ｉを中心として、センシングロボットＣＳ１ｉの通信範囲を示す円内（Ｃ１）にセンシングロボットＣＳ１ｉが支配するセンシングロボットＣＳ２ｊが存在する。
【０３０５】
同じように、センシングロボットＣＳ２ｊを中心として、センシングロボットＣＳ２ｊの通信範囲を示す円内（Ｃ２）に、センシングロボットＣＳ２ｊが支配するセンシングロボットＣＳ３ｋが存在する。センシングロボットＣＳ２ｊの通信支配円内には、ＣＳ２ｊが支配する複数のセンシングロボットＣＳ３ｋが存在することになる。
【０３０６】
センシングロボットＣＳ３ｋが、最も外側に位置するセンシングロボットＣＳである場合には、センシングロボットＣＳ３ｋは、フェロモンロボットＦＥにも支配されることになる。つまり、センシングロボットＣＳ３ｋは、フェロモンロボットを中心として、フェロモンロボットＦＥの通信範囲を示す円内（ＦＣ２）に存在する。
【０３０７】
フェロモンロボットＦＥとベースステーションＢＳとの通信強度は、他の通信強度に比べて大きなパワーで通信を行なっている。上記のフェロモンロボットＦＥは、ベースステーションＢＳを中心にした場合、基本的に探索分割区域の最も外側に存在する。フェロモンロボットＦＥはベースステーションＢＳを中心として、ベースステーションＢＳとフェロモンロボットＦＥ用の強い通信範囲を示す円内（ＢＣ１）に存在する。フェロモンロボットＦＥからベースステーションＢＳへの通信範囲は、全方位をカバーする必要がないため指向性が強い楕円型になる（ＦＣ１）。
【０３０８】
フェロモンロボットＦＥ１０５について説明する。フェロモンロボットＦＥ１０５は、ベースステーションＢＳ１０１を中心にした場合、センシングロボット群１００の外側に位置し、センシングロボットＣＳの移動制御用であり、また、探索範囲を決定するロボットである。つまり、センシングロボットＣＳは、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間に存在することになる。フェロモンロボットＦＥ１０５の上位のロボットは、ベースステーションＢＳ１０１であり、下位のロボットは、ベースステーションＢＳ１０１の同心円状で最も外側に位置するセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）である。
【０３０９】
フェロモンロボットＦＥ１０５と下流であるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との通信強度は、ベースステーションＢＳとセンシングロボットＣＳ、およびセンシングロボットＣＳ同士の間の通信強度と同じであるが、フェロモンロボットＦＥ１０５とベースステーションＢＳ１０１との通信強度は、他の通信強度に比べて大きなパワーで通信を行なっている。
【０３１０】
たとえば、本実施の形態の群ロボットシステムにおいては、フェロモンロボットＦＥとベースステーションＢＳとの最大通信距離が、ベースステーションＢＳと階層構造の最上層にあるセンシングロボット（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）との間の最大通信距離と、フェロモンロボットＦＥと階層構造の最下層にあるセンシングロボット（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との間の最大通信距離と、複数のセンシングロボットＣＳ同士の間の最大通信距離の和とを加えた距離よりも大きくなるように設定することが好ましい。それにより、階層構造の最下層のセンシングロボット（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）までのベースステーションＢＳからの通信可能距離を直線にして、それぞれが有する通信距離を最大限利用して、効率的にセンシングロボットＣＳを使用することができる。
【０３１１】
ベースステーションＢＳ１０１は、ベースステーションＢＳ１０１を中心としたほぼ同心円状の探索部分の外径部分に、フェロモンロボットＦＥ１０５を配置し、探索部分を決定する。次に、階層構造の数に応じて、同心円状の階層範囲を決定する。次に、階層の中の羽ばたきセンシングロボットの数に応じたセルの範囲（階層構造における同層のセンシングロボットそれぞれの探索範囲）を決定し、センシングロボットの探索空間分解能を決定する。最後に同心円の半径の差、同心円で表されたセンシングロボット各々が探索する範囲を規定するセルのセル面積に応じたベースステーションＢＳとセンシングロボットＣＳおよびセンシングロボットＣＳ同士間の通信強度を決定する。
【０３１２】
センシングロボットＣＳの探索区域を変更する場合、ベースステーションＢＳ１０１は、該センシングロボットＣＳの移動距離と移動方向とをセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に送信する。より具体的には、ベースステーションＢＳから該センシングロボットＣＳの移動を示す信号を受信したセンシングロボット１０２は、移動距離と移動方向とを下位のセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に送信後に、該センシングロボットＣＳに該当する場合には、自らが移動する。
【０３１３】
このように、探索空間を変更する場合、ベースステーションＢＳからセンシングロボットＣＳ、上位のセンシングロボットＣＳから下位のセンシングロボットＣＳへの上流から下流への移動情報の伝達が行なわれる。
【０３１４】
また、群ロボットシステム１００全体の探索空間を変更する場合にも同様にして、ベースステーションＢＳからセンシングロボットＣＳ、上位のセンシングロボットＣＳから下位のセンシングロボットＣＳへの上流から下流への移動情報の伝達が行なわれる。つまり、群ロボットシステム１００全体の探索区域を変更する場合、ベースステーションＢＳ１０１は、ベースステーションＢＳ１０１の移動距離と移動方向とを、まず、フェロモンロボットＦＥ１０５に通信する。その後、ベースステーションＢＳ１０１は、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に移動距離と方向とを送信する。それにより、ベースステーションＢＳ１０１の移動に伴って、群ロボットシステム全体が移動することになる。
【０３１５】
より具体的には、ベースステーションＢＳから群ロボットシステム全体の移動を示す信号を受信したセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）は、移動距離と移動方向とを、下位のセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に送信後に自らが移動する。一方、フェロモンロボットＦＥ１０５は、移動距離と移動方向とを最下位のセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）に送信後、ベースステーションＢＳと同じように移動する。
【０３１６】
このように、群ロボットシステム１００全体の探索空間を変更する場合には、ベースステーションＢＳからセンシングロボットＣＳ、上位のセンシングロボットＣＳから下位のセンシングロボットＣＳへの上流から下流への移動情報の伝達と、フェロモンロボットＦＥからセンシングロボットＣＳへの移動情報の伝達とがほぼ同時に流れる。
【０３１７】
探索エリアの最も外側に位置するフェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットの最も外側にあるグループ（すなわち、階層構造の最下層）のセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）を直接の管理下に置く。フェロモンロボットＦＥ１０５は、ＰＮ符号で特定されるセンシングロボットＣＳを常に通信圏内に置く。
【０３１８】
たとえば、監視下の羽ばたきセンシングロボットＣＳ３ｋとフェロモンロボットＦＥ１０５との通信強度が予め定められたレベルを下回った場合、羽ばたきセンシングロボットＣＳ３ｋは、通信強度が再度予め決められたレベルを超えるまで、フェロモンロボットＦＥ１０５側に移動する。また、フェロモンロボットＦＥ１０５は、ベースステーションＢＳ１０１の監視下にあるため、通信の同期遅延によりベースステーションＢＳ１０１からの距離を制御し、常にベースステーションＢＳ１０１からの決められた距離をほぼ守ることができる。その結果、群全体の探索エリアを、常にほぼ同じように定めることができる。
【０３１９】
図５８において、階層構造の通信体系における信号の流れを示す。
【０３２０】
図の実線は、動き制御信号（ダウンストリーム）、検出信号（アップストリーム）、点線は電力信号を示す。
【０３２１】
羽ばたきセンシングロボットとベースステーションとの間、羽ばたきセンシングロボット同士の間の通信は、双方向通信である。上流から下流への信号は、ロボット羽ばたき周波数、方向などのセンシングロボットの動き制御信号あるいはセンサ制御のための制御信号である。下流から上流への信号は、目的物の有無、位置情報などの検出信号である。また、コントロールする上流ロボットとコントロールされる下流ロボットとの通信における連鎖の関係は、１対多あるいは１対１、すなわち、全体としてツリー構造の通信ルートとなるようになっている。これにより、ベースステーションＢＳからのそれぞれのセンシングロボットＣＳへの通信ルートが必ず１つになるようになるため、通信系統の混乱が生じ難くなっている。
【０３２２】
ベースステーションＢＳとフェロモンロボットＦＥとの間の通信も、双方向通信である。ベースステーションＢＳからフェロモンロボットＦＥへの信号は、ベースステーションＢＳの移動の早さ、方向信号である。フェロモンロボットＦＥは、この信号に基づき、自身の移動の早さおよび方向を決定し、センシングロボットＣＳに羽ばたき周波数、方向などの制御信号を送信する。フェロモンロボットＦＥからベースステーションＢＳへの信号は、受信電力測定用の信号である。
【０３２３】
ベースステーションＢＳでフェロモンロボットＦＥからの送信信号を受信し、その電力を測定することにより、間接的にベースステーションＢＳとフェロモンロボットＦＥとの間の距離の大きさを想定し、電力の大きさにより、フェロモンロボットＦＥを近づけさせたりベースステーションＢＳからフェロモンロボットＦＥへの送信信号を強くしたりする。また、ベースステーションＢＳとフェロモンロボットＦＥとの数の関係は１対多あるいは１対１である。
【０３２４】
フェロモンロボットＦＥと羽ばたきセンシングロボットＣＳとの間の通信も、双方向通信である。フェロモンロボットＦＥからセンシングロボットＣＳへの信号は、ロボットの羽ばたき周波数および方向などのセンシングロボットＣＳの動き制御信号あるいはセンサ制御のための制御信号である。羽ばたきセンシングロボットＣＳからフェロモンロボットＦＥへの信号は、受信電力測定用の信号である。
【０３２５】
フェロモンロボットＦＥでセンシングロボットＣＳからの送信信号を受信し、その電力を測定することにより、間接的にフェロモンロボットＦＥとセンシングロボットＣＳとの間の距離の大きさを想定し、電力の大きさより、センシングロボットＣＳをフェロモンロボットＦＥに近づけさせたりする。また、フェロモンロボットＦＥとセンシングロボットＣＳとの数の関係は、１対多あるいは１対１である。
【０３２６】
図５９に、複数の羽ばたきセンシングロボットＣＳがベースステーションＢＳに最も近いグループのセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）、次に近いグループのセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）、および最も遠いグループのセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の３個のグループに分かれている階層構造の群ロボットシステムにおけるロボット群の、移動手順の例をフローで示す。
【０３２７】
まず、動き制御信号の流れを図５９（ａ）を用いて説明する。横の実線は動き制御信号の流れを示すものであり、点線は電力信号の流れを示すものであり、縦の実線は時間遅延を示すためのものである。
【０３２８】
最初に、ベースステーションＢＳからセンシングロボットＣＳ１１とセンシングロボットＣＳ１２とに、羽ばたきセンシングロボットとしての羽ばたき周波数、方向などのセンシングロボットＣＳの動き制御信号、または、センサ制御のための制御信号が伝えられる。群ロボットシステム１００全体の探索空間を変更する場合には、同時に、ベースステーションＢＳからフェロモンロボットＦＥにベースステーションＢＳの移動の速さ、方向が伝えられる。フェロモンロボットＦＥからベースステーションＢＳには、ベースステーションＢＳとフェロモンロボットＦＥとの間の距離測定用の電力測定用の信号が送られる。
【０３２９】
次に、センシングロボットＣＳ１１は、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１に、羽ばたきセンシングロボットとしての羽ばたき周波数および方向などのセンシングロボットの動き制御信号、または、センサ制御のための制御信号を伝える。センシングロボットＣＳ１２は、センシングロボットＣＳ２２に、ロボットの羽ばたき周波数および方向などのセンシングロボットＣＳの動き制御信号あるいはセンサ制御のための制御信号を伝える。
【０３３０】
また、群ロボットシステム１００全体の探索空間を変更する場合には、フェロモンロボットＦＥ１は、センシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１に、羽ばたきセンシングロボットとしての羽ばたき周波数および方向などのセンシングロボットＣＳの動き制御信号あるいはセンサ制御のための制御信号を伝える。
【０３３１】
フェロモンロボットＦＥ２は、センシングロボットＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４に、羽ばたきロボットとしての羽ばたき周波数および方向などのセンシングロボットＣＳの動き制御信号あるいはセンサ制御のための制御信号を伝える。センシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１からフェロモンロボットＦＥ１には、センシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１とフェロモンロボットＦＥ１間の距離測定用の電力測定用の信号が送られる。
【０３３２】
センシングロボットＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４からフェロモンロボットＦＥ２には、センシングロボットＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４とフェロモンロボットＦＥ２間の距離測定用の電力測定用の信号が送られる。
【０３３３】
最後に、センシングロボットＣＳ２０は、センシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１に、ロボットの羽ばたき周波数および方向などのセンシングロボットの動き制御信号またはセンサ制御のための制御信号を伝える。センシングロボットＣＳ２１は、センシングロボットＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４に、ロボットの羽ばたき周波数および方向などのセンシングロボットＣＳの動き制御信号またはセンサ制御のための制御信号を伝える。
【０３３４】
次に、図５９（ｂ）を用いて検出信号の流れを説明する。図５９（ｂ）において、横の実線は検出信号の流れを示すものであり、縦の実線は時間遅延を示すためのものである。
【０３３５】
まず、センシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１からのセンシングロボットＣＳ２０に目的物の有無、位置情報などの検出信号が伝えられる。センシングロボットＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４からのセンシングロボットＣＳ２１に、目的物の有無、位置情報などの検出信号が伝えられる。
【０３３６】
次に、センシングロボットＣＳ２０，Ｃ２１からセンシングロボットＣＳ１１に目的物の有無、位置情報などの検出信号が伝えられる。センシングロボットＣＳ２２からセンシングロボットＣＳ１２に、目的物の有無および位置情報などの検出信号が伝えられる。
【０３３７】
最後に、センシングロボットＣＳ１１，ＣＳ１２からベースステーションＢＳに、目的物の有無および位置情報などの検出信号が伝えられる。
【０３３８】
この例では、センシングロボットＣＳ３ｋの層から情報が上がってきているが、センシングロボットＣＳ２ｊ，ＣＳ１ｉの層で目的物を検出した場合には、当然その検出した層から情報が始まり、ベースステーションＢＳに情報が上がってくる。
【０３３９】
図５６に示した具体例では、上述のような通信体系を採用して階層構造を実現している。
【０３４０】
なお、羽ばたきセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳとの間、羽ばたきセンシングロボットＣＳ同士の間、ベースステーションＢＳとフェロモンロボットＦＥとの間の通信方式は、同期通信方式であるスペクトラム拡散通信方式により行なう。このスペクトラム拡散通信方式を、図６０および図６１に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【０３４１】
本実施の形態の群ロボットシステムのロボット群は、基本的に同期確定のためのＡ層、上流ロボットとの通信のためのＢ層、および下流ロボットとの通信のためのＣ層の３層の通信層を持っている。本実施の形態の群ロボットシステムの通信体系が上述の階層構造である場合には、Ａ層のＰＮ符号については、ベースステーション１０１、センシングロボットＣＳ群１０２，１０３，１０４、フェロモンロボットＦＥ１０５のいずれも同じ符号０である。符号０は、たとえば、２５６タップのＰＮ（Pseudorandom Noise）符号の１つであるとする。
【０３４２】
まず、ベースステーションＢＳ１０１と下流のセンシングロボット群１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）との通信を説明する。ベースステーションＢＳ１０１はＡ層の通信として、スペクトラム拡散によりＰＮ符号０を、センシングロボット群１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に通信する。センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）は、受信波に同じＰＮ符号である符号０を乗算することにより逆拡散する。マッチドフィルタなどにより逆拡散することにより、ＰＮ符号を１周期分逆拡散すると、必ずＰＮ符号がマッチする同期点が見つかる。
【０３４３】
図６０のＡが、ベースステーションＢＳ１０１の同期時間とすると、センシングロボット群１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）での同期点（時間）が、Ｂのように、ベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボット群１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）との距離分だけ遅れた時間でマッチドフィルタのピークがあり、同期が見つかる。
【０３４４】
同様にして、センシングロボット群１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）が、Ａ層の通信として、スペクトラム拡散によりＰＮ符号０を、センシングロボット群１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に送信する。ベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボット群１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）との間の距離は、ベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）との間の距離に、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）とセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）との間の距離が加算されるため、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）よりもさらに遅れたセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の同期点は、図６０のＣになる。
【０３４５】
また、同様にして、センシングロボット群１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）はＡ層の通信としてスペクトラム拡散によりＰＮ符号０を、センシングロボット群１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）に通信する。ベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボット群１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との距離は、ベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）との距離に、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）とセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との間の距離が加算されるため、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）よりもさらに遅れたセンシングロボット群１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の同期点は、図６０のＤになる。
【０３４６】
ベースステーションＢＳ１０１と、後で説明する移動制御用のフェロモンロボットＦＥ１０５との距離は、ベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボット群１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との間の距離よりも大きいため、センシングロボット群１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）よりもさらに遅れたフェロモンロボット１０５の同期点は、図６０のＥになる。
【０３４７】
上記の各々のロボットの同期点の確定は、断続的に繰返され、同期点は常に更新される。センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）の同期点は、図６０のＢになる。
【０３４８】
センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）は、上流であるベースステーションＢＳ１０１との通信の確立用に、Ｂ層のＰＮ符号１０により逆拡散、復調する。Ｂ層のＰＮ符号の同期点は、Ａ層の符号０により確定された図６０のＢである。また、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）のＢ層のＰＮ符号１０は、ベースステーションＢＳ１０１の下流のセンシングロボットとの通信確立用のＣ層のＰＮ符号１０と同じである。つまり、ベースステーションＢＳ１０１のＣ層と同じＰＮ符号１０を、Ｂ層で使っているセンシングロボット群１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）のみが、ベースステーションＢＳと通信することができる。
【０３４９】
図６１の例では、センシングロボット１０２であるセンシングロボットＣＳ１（ｉ−２），ＣＳ１（ｉ−１），ＣＳ１ｉのＢ層は、符号１０であるため、ベースステーションＢＳと通信ができるが、Ｂ層のＰＮ符号が符号１０でないセンシングロボットＣＳは、符号１０との相関ピークが検出されないためベースステーションＢＳとは通信できない。
【０３５０】
センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）には、下流であるセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）との通信の確立用に、Ｃ層のＰＮ符号２０，符号２１，符号２２により逆拡散、復調する。Ｃ層のＰＮ符号の同期点は、Ａ層の符号０により確定された図６０のＢである。また、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）のＣ層のＰＮ符号２０，２１，２２は、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の上流のセンシングロボットとの通信の確立用のＢ層のＰＮ符号２０，２１，２２と同じである。
【０３５１】
つまり、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）のＢ層と同じＰＮ符号を、Ｃ層で使っているセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）のみが、下流であるセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）と通信することができる。たとえば、センシングロボットＣＳ１（ｉ−２）が、センシングロボットＣＳ２（ｊ−３）と、センシングロボットＣＳ２（ｊ−２）と通信可能であり、センシングロボットＣＳ１（ｉ−１）が、センシングロボットＣＳ２（ｊ−１）と通信可能であり、センシングロボットＣＳ１ｉは、センシングロボットＣＳ２ｊと通信可能である。
【０３５２】
センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の同期点は、図６０のＣになる。センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）は、上流であるセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）との通信の確立用に、Ｂ層のＰＮ符号２０，２１，２２により逆拡散、復調する。Ｂ層のＰＮ符号の同期点は、Ａ層の符号０により確立された図６０のＣである。センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）とセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）との通信については、前述で説明しているためここでは省略する。
【０３５３】
センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）は、下流であるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との通信の確立用に、Ｃ層のＰＮ符号３０，３１，３２，３３により逆拡散、復調する。Ｃ層のＰＮ符号の同期点は、Ａ層の符号０により確立された図６０のＣである。また、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）のＣ層のＰＮ符号３０，３１，３２，３３は、センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の上流のセンシングロボットＣＳとの通信の確立用のＢ層のＰＮ符号３０，３１と同じである。
【０３５４】
つまり、センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）のＢ層と同じＰＮ符号を、Ｃ層で使っているセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）のみが、下流であるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）と通信することができる。たとえば、センシングロボットＣＳ２（ｊ−３）は、センシングロボットＣＳ３（ｋ−３），ＣＳ３（ｋ−２），ＣＳ３（ｋ−１）と通信可能であり、センシングロボットＣＳ２（ｊ−２）は、センシングロボットＣＳ３ｋと通信可能である。
【０３５５】
センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の同期点は、図６０のＤになる。センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）は、上流であるセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）との通信の確立用に、Ｂ層のＰＮ符号３０，３１により逆拡散および復調する。Ｂ層のＰＮ符号の同期点は、Ａ層の符号０により確立された図５８のＤである。センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）とセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）との通信については、前述で説明しているためここでは省略する。
【０３５６】
フェロモンロボットＦＥ１０５は、上流であるベースステーションＢＳ１０１と通信の確立用に、Ｂ層のＰＮ符号１０により逆拡散および復調する。Ｂ層のＰＮ符号の同期点は、Ａ層の符号０により確定された図６０のＥである。Ａ層の同期のためのＰＮ符号は他のセンシングロボットＣＳと同じ符号０である。Ｂ層のＰＮ符号１０は、ベースステーションＢＳの下流のセンシングロボットＣＳとの通信の確立用のＣ層のＰＮ符号１０と同じである。Ｂ層のＰＮ符号が符号１０でない場合は、フェロモンロボットＦＥは、ベースステーションＢＳの符号１０と相関ピークが検出されないため、ベースステーションＢＳと通信できなくなる。
【０３５７】
フェロモンロボットＦＥｎには、下流であるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との通信の確立用に、Ｃ層のＰＮ符号４０により逆拡散および復調する。Ｃ層のＰＮ符号の同期点は、Ａ層の符号０により確立された図６０のＥである。また、フェロモンロボットＦＥｎのＣ層のＰＮ符号４０は、最も外側に位置するセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）とフェロモンロボットＦＥとの通信の確立用のＣ層のＰＮ符号４０と同じである。
【０３５８】
つまり、センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）のＣ層と同じＰＮ符号を、Ｃ層で使っているフェロモンロボットＦＥｎのみが、下流であるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）と通信することができる。図６１の例では、フェロモンロボットＦＥｎは、センシングロボットＣＳ３（ｋ−３），ＣＳ３（ｋ−２），ＣＳ３（ｋ−１）と通信可能であり、センシングロボットＣＳ３ｋとは拡散符号が違うため通信できない。
【０３５９】
なお、スペクトラム拡散通信の詳細については、著者：山内雪路、出版局：東京電機大学出版局のスペクトラム拡散通信（次世代高性能化に向けて）に記載されており、本実施の形態のスペクトラム拡散通信においては、一例として本願の発明者らにより発明されたスペクトラム拡散通信装置（特開平１１−１６８４０７号公報）を適用することとする。
【０３６０】
このような本群ロボットシステム１００を用いて対象物の検索を行なうことにより、短時間で効率的に目的物の詳細な全体情報を得ることができる。
【０３６１】
また、本群ロボットシステム１００では、多くのセンシングロボットＣＳが移動しながら目的物を検出する場合において、センサ情報の処理、通信による負担を少なくすることができる。また、対象物が検出された場合においても、ベースステーションＢＳ１０１においてマルチタスクでセンサ情報の処理を行なうため、より早く次の目的物を検出することができる。
【０３６２】
なお、以上の実施の形態においては、センサ機能あるいは通信機能を備えるセンシングロボットＣＳ、および直接動きの制御を行なう中継機であるフェロモンロボットＦＥ１０５が、羽ばたきロボットである場合について示したが、本発明においてそれらは限定されず、センシングロボットＣＳはセンサ機能および通信機能を備える移動体、また、フェロモンロボットＦＥ１０５は動きを制御するベースステーションＢＳ１０１からの中継機であればよい。
【０３６３】
さらに、このような群ロボットシステム１００の制御方法を、プログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０３６４】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０３６５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０３６６】
【図１】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の初期状態の具体例を示す図である。
【図２】本発明の第１の具体例に係る羽ばたき装置を示す図であり、（ａ）はその部分正面図であり、（ｂ）はその部分側面図である。
【図３】第１の具体例において、羽ばたき運動と羽ばたき運動の位相との関係を示すグラフである。
【図４】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第１の状態を示す図である。
【図５】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第２の状態を示す図である。
【図６】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第３の状態を示す図である。
【図７】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第４の状態を示す図である。
【図８】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第５の状態を示す図である。
【図９】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第６の状態を示す図である。
【図１０】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第７の状態を示す図である。
【図１１】第１の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第８の状態を示す図である。
【図１２】第１の具体例において、一変形例に係る羽ばたき装置を示す正面模式図である。
【図１３】第１の具体例において、他の変形例に係る羽ばたき装置を示す正面模式図である。
【図１４】第１の具体例において、さらに他の変形例に係る羽ばたき装置を示す正面模式図である。
【図１５】第１の具体例において、図１に示す羽ばたき装置の構造を示す平面模式図である。
【図１６】第１の具体例において、羽に作用する力および各角度のそれぞれの羽ばたき運動の位相に対する変化を示す第１のグラフである。
【図１７】第１の具体例において、羽に作用する力および各角度のそれぞれの羽ばたき運動の位相に対する変化を示す第２のグラフである。
【図１８】第２の具体例に係る羽ばたき装置の構造を示す正面図である。
【図１９】第２の具体例において、羽ばたき装置に用いられるアクチュエータを説明するための超音波モータを示す一平面図である。
【図２０】第２の具体例において、羽ばたき装置に用いられるアクチュエータを説明するための超音波モータを示す一側面図である。
【図２１】第２の具体例において、図１９および図２０に示された超音波モータの動作を説明するための図である。
【図２２】第２の具体例において、羽ばたき装置に用いられるアクチュエータの構成を説明するための第１の図である。
【図２３】第２の具体例において、羽ばたき装置に用いられるアクチュエータの構成を説明するための第２の図である。
【図２４】第２の具体例において、羽を示す拡大斜視図である。
【図２５】第２の具体例において、ストローク角θと偏角αとを示す図である。
【図２６】第２の具体例において、捻り角βを示す図である。
【図２７】第２の具体例において、羽ばたき装置における打ち下ろし動作を示す図である。
【図２８】第２の具体例において、羽ばたき装置における打ち上げ動作を示す図である。
【図２９】第２の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第１の状態を示す図である。
【図３０】第２の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第２の状態を示す図である。
【図３１】第２の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第３の状態を示す図である。
【図３２】第２の具体例において、羽ばたき装置における羽ばたき動作の第４の状態を示す図である。
【図３３】第２の具体例において、ストローク角θおよび捻り角βの時間依存性を示す第１のグラフである。
【図３４】第２の具体例において、ストローク角θおよび捻り角βの時間依存性を示す第２のグラフである。
【図３５】第２の具体例において、羽ばたき装置におけるデータの流れを示すフローチャートである。
【図３６】第２の具体例において、羽ばたき装置における主要構成部分を示すブロック図である。
【図３７】第２の具体例において、羽ばたきのトルク、羽の移動（ストローク角θ）、および支持反力の時間変化を示すグラフである。
【図３８】羽ばたき浮上制御の制御関数を説明するための説明図である。
【図３９】左羽の羽ばたかせ方の変化と、それに伴って起きる浮上状態の変化とを対応づけた対応表の図である。
【図４０】羽ばたき浮上の基本動作を実現するための羽ばたかせ方のパターンを示した対応表の図である。
【図４１】本実施の形態において、前羽軸と後羽軸との先端方向が、互いに平行な位置から角度εだけ外側を向いている場合の、２本の羽軸の関係を示す図である。
【図４２】本実施の形態の群ロボットシステムの羽ばたきセンシングロボットの羽ばたき周波数と位置との関係を示す図である。
【図４３】本実施の形態の群ロボットシステムの羽ばたきセンシングロボットの分解能の大小と位置との関係を示す図である。
【図４４】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の２次状態の具体例を示す図である。
【図４５】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の３次状態の具体例を示す図である。
【図４６】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の４次状態の具体例を示す図である。
【図４７】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の初期状態の、他の具体例を示す図である。
【図４８】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の初期状態の具体例を示す図である。
【図４９】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の２次状態の具体例を示す図である。
【図５０】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の３次状態の具体例を示す図である。
【図５１】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の４次状態の具体例を示す図である。
【図５２】本実施の形態の群ロボットシステム１００の構成の初期状態の、他の具体例を示す図である。
【図５３】本群ロボットシステム１００において通信を行なう際の配置の具体例を示す図である。
【図５４】本群ロボットシステム１００において通信を行なう際の配置の具体例を示す図である。
【図５５】本群ロボットシステム１００において通信を行なう際の配置の具体例を示す図である。
【図５６】本群ロボットシステム１００において通信を行なう際の配置の具体例を示す図である。
【図５７】本実施の形態の群ロボットシステムの通信体系が階層構造である場合の、階層構造と位置との関係を示す図である。
【図５８】本実施の形態の群ロボットシステムの通信体系が階層構造である場合の、階層構造の通信体系における信号の流れを説明するための図である。
【図５９】本実施の形態の群ロボットシステムの羽ばたきセンシングロボットの制御信号のフローを示す図である。
【図６０】本実施の形態の群ロボットシステムのスペクトラム拡散通信における制御信号の遅延プロファイルを示す図である。
【図６１】本実施の形態の群ロボットシステムのスペクトラム拡散通信における拡散符号を示す図である。
【図６２】従来の群ロボットシステムの具体例を示す図である。
【図６３】従来の環境認識システムの具体例を示す図である。
【符号の説明】
【０３６７】
１  支持構造、２１  右アクチュエータ、２２  左アクチュエータ、３１  右羽、３２  左羽、３１１  右羽主軸、３１２  右羽枝、３１３  右羽膜、３２１  左羽主軸、３２２  左羽枝、３２３  左羽膜、４，４１  制御装置、５１  加速度センサ、５２  角加速度センサ、６  電源、１０１，１０２，３０１，３０２，４０１  回転型アクチュエータ、１０３，３０３，７１２  前羽軸、１０４，３０４，７１３  後羽軸、１０５，３０５，４０４，５０４，７００  胴体部、１０６，３０６，７１４  羽の膜、１０７，３０７  羽の先端部、２０１  前羽軸の振幅、２０２  後羽軸の振幅、４０２  回転中心、４０３，５０３，６０３  羽軸、５０１，６０１  リニアアクチュエータ、５０２，６０２  ヒンジ、６０３  上面胴体部、６０４  下面胴体部、７０１  超音波センサ、７０２  赤外線センサ、７０３  加速度センサ、７０４  角加速度センサ、７０５  羽ばたき制御部、７０６  アクチュエータ、７０７  重心制御部、７０８  メモリ部、７０９  通信制御部、７１０  アンテナ部、７１１  電源部、９０１  前羽軸、９０２  後羽軸、９０３  前羽軸の振動軸、９０４  後羽軸の振動軸、９０５  羽軸の付け根、９０６  羽軸先端。
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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