(57)【要約】【課題】確実な位置認識を行なうことのできる群ロボットシステムを提供する。【解決手段】ベースステーションＢＳ１０１を中心としたほぼ同心円状に複数のフェロモンロボットＦＥｎ１０５を配置し、その間に、センシングロボットＣＳをほぼ同心円状に配置する。このような群ロボットシステム１００にて、移動しながら目的物の探索を行なう。ベースステーションＢＳ１０１と複数のセンシングロボットＣＳとの間の通信構造は、通信ルートが必ず１つとなるツリー構造の階層構造になっている。そして、移動の指示は上流（ベースステーションＢＳ１０１）から下流に送信され、目的物の検出情報は下流から上流に送信される。【選択図】　　　　図１
2004042159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センシングロボットを含む複数のロボットを含む群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記複数のロボットにより決定する、群ロボットシステム。
【請求項２】
センシングロボットを含む複数のロボットを含み、前記ロボット間で階層構造の通信を行なう群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記階層構造において前記センシングロボットより上位に位置する１のロボットと、下位に位置する複数のロボットとにより決定する、群ロボットシステム。
【請求項３】
前記複数のロボットの数が足らないことにより前記センシングロボットの位置を識別することができない場合、前記複数のロボットではない他のロボットの、前記センシングロボットの位置を識別するための符合を変更することにより、前記複数ロボットの数を前記センシングロボットの位置を識別できる数に増加して前記センシングロボットの位置を決定する、請求項１または２に記載の群ロボットシステム。
【請求項４】
センシングロボットを含む複数のロボットを含み、前記ロボット間で階層構造の通信を行なう群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記センシングロボットと、前記センシングロボットの位置を認識する前記センシングロボット以外の複数のロボットとの間の、通信電力と、通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する、群ロボットシステム。
【請求項５】
複数のセンシングロボットと、
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と、
前記センシングロボットと前記フェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記ベースステーションと、前記複数のセンシングロボットとにより決定する、群ロボットシステム。
【請求項６】
複数のセンシングロボットと、
前記センシングロボットの移動を制御する複数のフェロモンロボットと、
前記センシングロボットと前記フェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記複数のフェロモンロボットと、前記センシングロボットとにより決定する、群ロボットシステム。
【請求項７】
複数のセンシングロボットと、
前記センシングロボットの移動を制御する複数のフェロモンロボットと、
前記センシングロボットと前記フェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記複数のフェロモンロボットと、前記ベースステーションとにより決定する、群ロボットシステム。
【請求項８】
複数のセンシングロボットと、
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と、
前記センシングロボットと前記フェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記センシングロボットと、前記センシングロボットの位置を認識する前記センシングロボット以外の複数のロボットとの通信電力により決定する、群ロボットシステム。
【請求項９】
複数のセンシングロボットと、
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と、
前記センシングロボットと前記フェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記センシングロボットと、前記センシングロボットの位置を認識する前記センシングロボット以外の複数のロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する、群ロボットシステム。
【請求項１０】
複数のセンシングロボットと、
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と、
前記センシングロボットと前記フェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含み、前記ロボット間で階層構造の通信を行なう群ロボットシステムであって、
前記センシングロボットの位置を、前記複数のセンシングロボットにより決定する、群ロボットシステム。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の群ロボットシステムに含まれるベースステーションであって、
前記センシングロボットの位置を、前記センシングロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する、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１２】
請求項５〜１０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、
前記センシングロボットの位置を、前記センシングロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する、群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボット。
【請求項１３】
請求項５〜１０のいずれかに記載の群ロボットシステムに含まれるセンシングロボットであって、
前記センシングロボット以外の、前記群ロボットシステムに含まれる第２のセンシングロボットの位置を、前記第２のセンシングロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する、群ロボットシステムに含まれるセンシングロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は群ロボットシステム、当該群ロボットシステムに含まれるベースステーション、当該群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボット、および当該群ロボットシステムに含まれるセンシングロボットに関し、特に、確実な位置認識を行なうことのできる群ロボットシステム、当該群ロボットシステムに含まれるベースステーション、当該群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボット、および当該群ロボットシステムに含まれるセンシングロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ロボットが多数集まり群として動作する、群ロボットシステムについて提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−１０９８４７号公報においては、図８に示すような、相互に連結する連結手段と、相互の位置を検知する検知手段と、相互に信号を送受信する通信手段とを備え、連結手段により他のセルと連結し、検知手段により他のセルの位置を検知し、通信手段により他のセルと通信する技術を備える多細胞ロボットについて開示されている。
【０００４】
図８のセル１０は、例えば直径１０ｍｍの中空球体に形成され、かつ表面に滑り止めの塗装が施されている軟磁性体で成る殻１１０を備えている。この殻１１０の中心から延びる直交する３軸（ｘ，ｙ，ｚ）と殻１１０とが交差する６つの位置には、窓１１１〜１１６がそれぞれ設けられ、それらの窓１１１〜１１６の内側には、圧電素子１２１〜１２６がそれぞれ備えられている。これらの圧電素子１２１〜１２６は、超音波マイクロホン兼スピーカとして構成されており、セル１０相互間の位置を検知する検知手段として、また各セル１０間の指令を送受信する通信手段として機能するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特開平１１−１０９８４７号公報に開示された構成を備えるような従来のロボットにおいては、他のロボットの位置を検出するために、圧電素子による超音波を用いたセンシング機能が必要である。そのため、探索範囲が広い場合に、ロボットの探索範囲を広げることが困難であり、検出および通信のための消費電力が大きいという問題があった。また、探索範囲を広くするためには、電池等が大きくなるため、大型化または重量化してしまうという問題もあった。
【０００６】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）のような位置同定（認識）の為の専用の装置を用いることなく、センシングロボットそれぞれ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からのセンシングロボットの位置認識が可能になる群ロボットシステム、当該群ロボットシステムに含まれるベースステーション、当該群ロボットシステムに含まれるフェロモンロボット、および当該群ロボットシステムに含まれるセンシングロボットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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、センシングロボットを含む複数のロボットを含む群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、複数のロボットにより決定する。
【０００８】
本発明の他の局面に従うと、群ロボットシステムは、センシングロボットを含む複数のロボットを含み、ロボット間で階層構造の通信を行なう群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、階層構造においてセンシングロボットより上位に位置する１のロボットと、下位に位置する複数のロボットとにより決定する。
【０００９】
また、上述の複数のロボットの数が足らないことによりセンシングロボットの位置を識別することができない場合、複数のロボットではない他のロボットの、センシングロボットの位置を識別するための符合を変更することにより、複数ロボットの数をセンシングロボットの位置を識別できる数に増加してセンシングロボットの位置を決定することが望ましい。
【００１０】
本発明の他の局面に従うと、群ロボットシステムは、センシングロボットを含む複数のロボットを含み、ロボット間で階層構造の通信を行なう群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、センシングロボットと、センシングロボットの位置を認識するセンシングロボット以外の複数のロボットとの間の、通信電力と、通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する。
【００１１】
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の移動を制御するフェロモンロボットと、センシングロボットとフェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、ベースステーションと、複数のセンシングロボットとにより決定する。
【００１２】
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の移動を制御する複数のフェロモンロボットと、センシングロボットとフェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、複数のフェロモンロボットと、センシングロボットとにより決定する。
【００１３】
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の移動を制御する複数のフェロモンロボットと、センシングロボットとフェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、複数のフェロモンロボットと、ベースステーションとにより決定する。
【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の移動を制御するフェロモンロボットと、センシングロボットとフェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、センシングロボットと、センシングロボットの位置を認識するセンシングロボット以外の複数のロボットとの通信電力により決定する。
【００１５】
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の移動を制御するフェロモンロボットと、センシングロボットとフェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含む群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、センシングロボットと、センシングロボットの位置を認識するセンシングロボット以外の複数のロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する。
【００１６】
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の移動を制御するフェロモンロボットと、センシングロボットとフェロモンロボットとを制御するベースステーションとを含み、ロボット間で階層構造の通信を行なう群ロボットシステムであって、センシングロボットの位置を、複数のセンシングロボットにより決定する。
【００１７】
本発明の他の局面に従うと、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ベースステーションであって、センシングロボットの位置を、センシングロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する。
【００１８】
本発明の他の局面に従うと、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、センシングロボットの位置を、センシングロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する。
【００１９】
本発明の他の局面に従うと、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センシングロボットであって、センシングロボット以外の、群ロボットシステムに含まれる第２のセンシングロボットの位置を、第２のセンシングロボットとの間の、通信電力と通信同期点の遅延プロファイルとの少なくとも一方により決定する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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。
【００２１】
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、複数の羽ばたきフェロモンロボットＦＥｎ１０５とで構成されている。
【００２２】
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。
【００２３】
センシングロボットＣＳおよびフェロモンロボットＦＥ１０５の基本構成、浮上方法、および制御方法は、特願２００１−３４９１３２において本願発明者らが提案した羽ばたきロボットの基本構成、浮上方法、および制御方法を用いるものとし、羽ばたき飛行を行なう。その主な構成および機能については、後述する。なお、フェロモンロボットＦＥ１０５は、移動手段と通信手段を備え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。
【００２４】
群ロボットシステム１００に含まれる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ＢＳ１０１に最も近いグループ１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）、次に近いグループ１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）、最も遠いグループ１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の３個に分かれたグループに属する。なお、本実施の形態ではセンシングロボットＣＳは、３個に分かれたグループ１０２〜１０４に属するものとして説明を行なうが、グループの数は３個に限るものではなく、３個以上（あるいは３個以下）の複数のグループに属すればよい。また、以降の説明において、グループ１０２に属するセンシングロボットＣＳをセンシングロボット１０２、グループ１０３に属するセンシングロボットＣＳをセンシングロボット１０３、およびグループ１０４に属するセンシングロボットＣＳをセンシングロボット１０４と言う。
【００２５】
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、例えば、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に用いる。
【００２６】
例えば、上述の、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全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を同心円状の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。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。
【００２７】
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を同心円状の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。
【００２８】
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群で探索し、探索結果をベースステーションＢＳ１０１に送る。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。
【００２９】
次に、図１に示す群ロボットシステム１００での、センシングロボットＣＳの動作および探索能力について述べる。
【００３０】
ベースステーションＢＳ１０１から最も遠いセンシングロボット１０４（３１〜ＣＳ３ｋ）の時間あたりの移動距離は、次に遠いセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に比べて大きい。つまり、センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の羽ばたき周波数が、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の羽ばたき周波数に比べて大きい。
【００３１】
同様にして、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の時間あたりの移動距離は、最もベースステーションＢＳ１０１に近いセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に比べて大きい。つまり、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の羽ばたき周波数が、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）の羽ばたき周波数に比べて大きい。
【００３２】
このため、全てのセンシングロボットＣＳにおいて、センサの精度およびサンプリング速度が同じである場合には、上記の単位時間あた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１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の目的物検出のための空間分解能は、次に遠い羽ばたきセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）が目的検出のための空間分解能に比べて低分解能である。
【００３３】
つまり、ベースステーションＢＳ１０１から最も遠いセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）は、次に遠い羽ばたきセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に比べて、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が粗くなる。
【００３４】
同様にして、全てのセンシングロボットＣＳにおいて、センサの精度およびサンプリング速度が同じである場合には、上記単位時間あたりの移動距離との関係から、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の目的検出のための分解能は、ベースステーションＢＳ１０１から最も近い位置にあるセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）の目的物検出のための空間分解能に比べて低分解能である。
【００３５】
つまり、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）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１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に比べて目的物検出のための位置検索の制度あるいは障害物の大きさの測定値の精度は粗くなる。
【００３６】
なお、上述においては、サンプリング速度が同じであるものとして、単位時間あたりの移動距離の大きさによって空間分解能を変化させているが、全てのセンシングロボットＣＳ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も考えられる。
【００３７】
次に、図１に示す群ロボットシステム１００における、目的物の検出方法について説明する。
【００３８】
センシングロボットＣＳが目的物を検出すると、後述する方法によりベースステーションＢＳ１０１に目的物の有無、位置情報などが伝えられる。伝えられた情報により、ベースステーションＢＳ１０１が、目的物に向けて徐々に移動を始める。ベースステーションＢＳ１０１の移動に伴ない、ほぼ同心円状に存在するセンシングロボットＣＳも目的物に向かって移動する。上述のように、ベースステーションＢＳ１０１に近いセンシングロボットＣＳほど空間分解能が高いため、ベースステーションＢＳ１０１が目的物に近づくにしたがって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センシング情報はより精度の高いものがベースステーションＢＳ１０１に送られる。
【００３９】
また別の検出方法として、センシングロボットＣＳが目的物を検出すると、検出したセンシングロボットＣＳ自身が空間分解能を上げることができる。また同時に、後述する方法によりベースステーションＢＳ１０１に目的物の有無、位置情報などを伝えることが考えられる。つまり、検出したセンシングロボットＣＳは、目的物検出後、サンプリング速度を速くすることにより空間分解能を高くする、あるいは羽ばたき周波数を落として分解能を高くする。その後、目的物検出信号がベースステーションＢＳ１０１に伝わることにより、ベースステーションＢＳ１０１から全てのセンシングロボットＣＳに対し、サンプリング速度を速くすることにより分解能を高くするか、または、羽ばたき周波数を落とし分解能を高くすることが伝達される。このため、目的物検出後は、一致した目的物の検出の精度、または、障害物の大きさの情報のより精度の高いものがベースステーションＢＳ１０１に送られる。
【００４０】
さらにまた別の検出方法として、センシングロボットＣＳは、目的物を検出するまでは超音波センサあるいは赤外線センサで検出を行ない、目的物を検出すると、センサの種類をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなど他のセンサに変更し、目的物の詳細な全体画像情報を送信することができる。なお、さらに他の適応するセンサを搭載することが可能であれば、音声情報、温度情報、湿度情報、または、飛行区域の雰囲気の状態（ガスの種類など）等の探索に関する情報を送信してもよい。
【００４１】
また同時に、後述する方法によりベースステーションＢＳ１０１に目的物の有無、位置情報などを伝えることができる。このことにより、他のセンシングロボットＣＳであって目的物の周辺のセンシングロボットＣＳのセンサの種類を、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサなどのセンサに変更することができる。このことにより、短時間で効率的に目的物の詳細な全体画像情報を送付することができる。なお、他のセンシングロボットＣＳに、センサの種類を変更する指示を送る方法については後述する。
【００４２】
さらにまた別の検出方法として、例えば、センシングロボットＣＳは、目的物を検出するまではエッジ検出の画像処理を行ない、目的物を検出すると、検出したセンシングロボットＣＳは、色検出処理に変更することも考えられる。つまり、センサのハードウェアは同じで、目的物検出後は、センサ情報の処理の方法を変えることもできる。
【００４３】
さらにまた別の検出方法として、予め決められた面積のスキャン（探索）作業が終了するまでセンシングロボットＣＳの空間分解能やセンサの種類、画像処理の方法などを変更せず、予め決められた面積のスキャン作業が終了した後に、検出信号があった場合に同じ場所を、センシングロボットＣＳ群で、センサの空間分解能やセンサの種類、画像処理の方法を変更して再度目的値の違った情報の検出作業を行なうことも考えられる。
【００４４】
次に、図１に示す群ロボットシステム１００における、通信方法について説明する。上述の如く、本実施の形態における群ロボットシステム１００では、センシングロボットＣＳでの探索結果や、センシング能力やセンサの変更指示などが、ベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボットＣＳとの間でやり取りされる。
【００４５】
図２に示すように、ベースステーションＢＳ１０１と複数のセンシングロボットＣＳとの間の通信構造は、階層構造になっている。
【００４６】
より具体的には、図２を参照して、１つのセンシングロボットＣＳにはベースステーションＢＳ１０１からの通信ルートが必ず１つとなるツリー構造になっている。
【００４７】
すなわち、図２を参照して、ベースステーションＢＳ１０１と、同心円状にベースステーションに最も近いグループ１０２に属するセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）とが通信を行なう。上流であるベースステーションＢＳ１０１は、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を送信する。下流であるセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）は、目的物の有無、位置情報などをベースステーションＢＳ１０１に対して送信する。
【００４８】
次に、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）と、隣で接しているグループ１０３に属するセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）とが通信を行なう。上流であるセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）は、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（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）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を送信する。下流であるセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）は、目的物の有無、位置情報などをセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）に対して送信する。
【００４９】
次に、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）と、隣で接しているグループ１０４に属するセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）とが通信を行なう。上流であるセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）は、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）に送信された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を送信する。下流であるセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）は、目的物の有無、位置情報などを上位のセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）に対して送信する。
【００５０】
つまり、より具体的には、センシングロボットＣＳ３１が探索域で目的物を検出すると、検出信号を上位のセンシングロボットＣＳ２０に伝える。次に、センシングロボットＣＳ２０は、より上位のセンシングロボットＣＳ１１に検出信号を伝える。そして、最後のセンシングロボットＣＳ１１はベースステーションＢＳ１０１に目的物の検出を伝える。
【００５１】
本実施の形態における群ロボットシステム１００では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の通信強度は、すべてのセンシングロボットＣＳの通信エリアをカバーする通信強度である必要がなく、ベースステーションＢＳ１０１を取巻く同心円状の最も近いグループ１０２に属するセンシングロボットＣＳ群のみの通信を確保できる通信強度さえあればよい。よって、全てのセンシングロボットＣＳとの通信を確保できる通信強度に比べ、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。
【００５２】
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強度を下回った場合、センシングロボットＣＳ１１は、通信強度が再度予め定められたレベルを超えるまで、ベースステーションＢＳ１０１側に移動する。同様に上位のセンシングロボットＣＳがセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１４）であり、下流のセンシングロボットＣＳがセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２４）である場合であっても同様に、通信強度が再度予め定められたレベルを超えるまで、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２４）が移動する。
【００５３】
また、上述においては、下位用のセンシングロボットＣＳは通信強度が予め定められたレベルより強くなるまで移動したが、階層構造において互いに上下となる層のセンシングロボットＣＳ同士の間の通信強度、またはベースステーションＢＳ１０１とセンシングロボットＣＳとの間の通信強度が、略同一となるように定めておき、互いの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ＣＳとその上位のセンシングロボットＣＳとのお互いの通信強度をある基準値になるまで上げることにより、上位にあるセンシングロボットとそのセンシングロボットＣＳの支配下にある下位のセンシングロボットＣＳとの間の通信強度を確保してもよい。
【００５４】
さらに図３に、本実施の形態の群ロボットシステム１００の、ベースステーションＢＳ、センシングロボットＣＳおよびフェロモンロボットＦＥの階層構造およびその位置の関係を示す。
【００５５】
図３を参照して、図２に示すような通信を行なうために、ベースステーションＢＳが支配する（ベースステーションＢＳが直接通信を行なう）センシングロボットＣＳ１ｉは、ベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２である、ベースステーションＢＳを中心とする円内に存在する。
【００５６】
同様に、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は、センシングロボットＣＳ１ｉの通信範囲Ｃ１である、センシングロボットＣＳ１ｉを中心とする円内に存在する。
【００５７】
また同様に、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は、センシングロボットＣＳ２ｊの通信範囲Ｃ２である、センシングロボットＣＳ２ｊを中心とする円内に存在する。なお、センシングロボットＣＳ２ｊの通信範囲Ｃ２には、センシングロボット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。
【００５８】
センシングロボットＣＳ３ｋが、ベースステーションＢＳから最も遠い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。つまり、センシングロボットＣＳ３ｋは、フェロモンロボットＦＥの通信範囲ＦＣ２である、フェロモンロボットＦＥを中心とする円内にも存在する。また、センシングロボットＣＳ３ｋよりも外側にさらにセンシングロボットＣＳが存在する場合は、そのセンシングロボットＣＳは、センシングロボットＣＳ３ｋの通信範囲Ｃ３である、センシングロボットＣＳ３ｋを中心とする円内に存在する。
【００５９】
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い。そのため、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。すなわち、フェロモンロボットＦＥは、ベースステーションＢＳのフェロモンロボットＦＥ用の強い通信範囲ＢＣ１である、ベースステーションＢＳ１０１を中心とする円内に存在する。なお、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ＦＣ１は、ベースステーションＢＳへ向かう方向だけでよく、全方位をカバーする必要がないため、ベースステーションＢＳ方向への指向性が強い楕円型になる。
【００６０】
次に、図１に示す群ロボットシステム１００における、フェロモンロボットＦＥ１０５について説明する。
【００６１】
複数のフェロモンロボットＦＥｎ１０５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ＣＥ群の外側に位置する。つまり、フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボットＣＳの移動制御用のロボットであり、同時に、探索範囲を決定するロボットである。そのため、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。
【００６２】
フェロモンロボットＦＥ１０５と直接通信を行なう上位の（フェロモンロボットＦＥ１０５を支配する）ロボットは、ベースステーションＢＳ１０１であり、下位の（フェロモンロボットＦＥ１０５が支配する）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ＣＳであって、例えば、センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）である。
【００６３】
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ＢＳ１０１とセンシングロボットＣＳ１０２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い。
【００６４】
そのため、本実施の形態の群ロボットシステム１００においては、フェロモンロボットＦＥ１０５とベースステーションＢＳ１０１との最大通信距離が、ベースステーションＢＳ１０１と階層構造の最上層にあるセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）との間の最大通信距離と、フェロモンロボットＦＥ１０５と階層構造の最下層にあるセンシングロボット１０４（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、ベースステーションＢＳ１０１から階層構造の最下層のセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）まで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。
【００６５】
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ＣＳ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。
【００６６】
例えば、監視下の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、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１０５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、群ロボットシステム１００全体の探索エリアを、常に同じように定めることができる。
【００６７】
このような群ロボットシステム１００における、ベースステーションＢＳ１０１での処理について述べる。ここでの処理は、ベースステーションＢＳ１０１に含まれるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等から構成される制御部が、記憶装置に記憶されるプログラムを読込んで実行することによって実現される。
【００６８】
始めに、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、複数のフェロモンロボットＦＥｎ１０５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、階層の中のセンシングロボットＣＳ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ＣＳそれぞれの探索範囲）を決定し、センシングロボットＣＳの探索空間分解能を決定する。最後に下位操作による同心円の半径の差、同心円で表わされたセンシングロボットＣＳ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ＢＳ１０１とセンシングロボットＣＳ１０２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。
【００６９】
以上の処理で、群ロボットシステム１００での初期の処理が終了し、群ロボットシステム１００において、探索活動を開始することができる。
【００７０】
次に、探索区域を変更する場合における処理について述べる。
始めに、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、図１の矢印の方向にベースステーションＢＳ１０１が移動することに伴なって、群ロボットシステム１００全体が図１の矢印の方向に移動することになる。
【００７１】
より具体的には、ベースステーションＢＳ１０１から群ロボットシステム１００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、図１の矢印の方向に自らが移動する。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と同じように図１の矢印の方向に移動する。
【００７２】
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ＢＳ１０１からセンシングロボット１０２、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ＦＥ１０５からセンシングロボット１０４への移動情報の伝達とが、ほぼ同時に流れる。
【００７３】
次に、再び図２を用いて、群ロボットシステム１００での階層構造の通信体系における信号の流れを示す。
【００７４】
図２において、実線は動き制御信号（ダウンストリーム）および検出信号（アップストリーム）を示し、点線は電力信号を示す。
【００７５】
センシングロボット１０２とベースステーションＢＳ１０１との間と、センシングロボットＣＳ同士の間との通信は、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。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であり、全体としてツリー構造の通信ルートとなるように構成される。これにより、ベースステーションＢＳ１０１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。
【００７６】
ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間の通信も、双方向通信である。ベースステーションＢＳ１０１からフェロモンロボットＦＥ１０５への信号は、ベースステーションＢＳ１０１の移動の速さ、方向信号である。フェロモンロボットＦＥ１０５は、この信号に基づき、自身の移動の速さおよび方向を決定し、センシングロボット１０４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ＦＥ１０５からベースステーションＢＳ１０１への信号は、受信電力測定用の信号である。受信電力測定用の信号については後述する。
【００７７】
ベースステーションＢＳ１０１は、フェロモンロボットＦＥ１０５からの信号を受信して、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ＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との間の距離の大きさを想定することができる。また、電力の大きさにより、ベースステーションＢＳ１０１からフェロモンロボットＦＥ１０５までの距離や送信信号の強度を調節する。また、ベースステーションＢＳ１０１とフェロモンロボットＦＥ１０５との数の関係は１対多あるいは１対１である。
【００７８】
フェロモンロボットＦＥ１０５とセンシングロボット１０４との間の通信も、双方向通信である。フェロモンロボットＦＥ１０５からセンシングロボット１０４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１０４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。センシングロボット１０４からフェロモンロボットＦＥ１０５への信号は、受信電力測定用の信号である。受信電力測定用の信号については後述する。
【００７９】
フェロモンロボットＦＥ１０５は、センシングロボット１０４からの信号を受信し、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ＦＥ１０５とセンシングロボット１０４との間の距離の大きさを想定することができる。また、電力の大きさより、フェロモンロボットＦＥ１０５からセンシングロボット１０４までの距離や送信信号の強度を調節する。また、フェロモンロボットＦＥ１０５とセンシングロボット１０４との数の関係は、１対多あるいは１対１である。
【００８０】
次に、図４に、階層構造である本実施の形態の群ロボットシステム１００におけるロボット群の移動時の信号の流れについて示す。
【００８１】
まず、図４（ａ）を用いて動き制御信号の流れを説明する。図４（ａ）において、横向きの実線は動き制御信号の流れを示し、点線は電力信号の流れを示し、縦の実線は時間遅延を示す。
【００８２】
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。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。
【００８３】
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。
【００８４】
また、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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
センシングロボットＣＳ３２、ＣＳ３３、ＣＳ３４からフェロモン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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
次に、図４（ｂ）を用いて検出信号の流れを説明する。図４（ｂ）において、横の実線は検出信号の流れを示し、縦の実線は時間遅延を示す。
【００９１】
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。
【００９２】
次に、センシングロボットＣＳ２０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ＣＳ２１、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。
【００９３】
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。
【００９４】
なお、図４（ｂ）においては、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。
【００９５】
なお、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５および図６に基づいて以下に説明する。
【００９６】
本実施の形態の群ロボットシステム１００に含まれるロボット群は、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層の通信層を備える。Ａ層のＰＮ符号については、ベースステーションＢＳ１０１、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。
【００９７】
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ＣＳ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を見つけられる。
【００９８】
図５は、本実施の形態の群ロボットシステム１００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の具体例を示す図である。図５の▲１▼を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１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）での同期点（時間）は▲２▼のようになる。すなわち、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。
【００９９】
同様にして、センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）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。そのため、センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の同期点はセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）よりもさらに遅れ、図５の▲３▼になる。
【０１００】
また、同様にして、センシングロボット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１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）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。そのため、センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の同期点はセンシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）よりもさらに遅れ、図５の▲４▼になる。
【０１０１】
ベースステーションＢＳ１０１と、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１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）との間の距離よりも大きい。そのため、フェロモンロボット１０５の同期点はセンシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）よりもさらに遅れ、図５の▲５▼になる。
【０１０２】
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５の▲２▼になる。
【０１０３】
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５の▲２▼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が下流のセンシングロボットとの通信確立に用いている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層で用いているセンシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）のみが、ベースステーションＢＳ１０１と通信することができる。
【０１０４】
図６は、本実施の形態の群ロボットシステム１００のスペクトラム拡散通信における拡散符号の具体例を示す図である。図６に示される場合において、センシングロボットＣＳ１（ｉ−２）、センシングロボットＣＳ１（ｉ−１）、およびセンシングロボット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。
【０１０５】
センシングロボット１０２（ＣＳ１１〜ＣＳ１ｉ）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５の▲２▼である。
【０１０６】
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。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層で用い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。
【０１０７】
例えば、図６を参照して、センシングロボットＣＳ１（ｉ−２）は、センシングロボットＣＳ２（ｊ−３）および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）は、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。
【０１０８】
センシングロボット１０３（ＣＳ２１〜ＣＳ２ｊ）の同期点は、図５の▲３▼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５の▲３▼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）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。
【０１０９】
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５の▲３▼である。
【０１１０】
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の通信の確立用のＢ層のＰＮ符号３０，３１，３２と同じである。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層で用い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。
【０１１１】
例えば、図６を参照して、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）、センシングロボットＣＳ３（ｋ−２）、およびセンシングロボットＣＳ３（ｋ−１）と通信可能であり、ンシングロボットＣＳ２（ｊ−２）は、ンシングロボットＣＳ３ｋと通信可能である。
【０１１２】
センシングロボット１０４（ＣＳ３１〜ＣＳ３ｋ）の同期点は、図５の▲４▼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５の▲４▼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）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。
【０１１３】
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５の▲５▼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。
【０１１４】
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５の▲５▼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との通信確立用のＣ層のＰＮ符号４０と同じである。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層で用い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。例えば、図６を参照して、フェロモンロボットＦＥｎは、センシングロボットＣＳ３（ｋ−３）、センシングロボットＣＳ３（ｋ−２）、およびセンシングロボット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。
【０１１５】
なお、スペクトラム拡散通信の詳細については、スペクトラム拡散通信（次世代高性能化に向けて）（著者：山内雪路、出版局：東京電機大学出版局）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。
【０１１６】
次に、通信電力（パワー）により、センシングロボットＣＳ１１の位置確定を行なう方法について説明する。
【０１１７】
ここでは図４に示されるような、センシングロボットＣＳ１１の上位はベースステーションＢＳで、下位のロボットは、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１である場合について述べる。
【０１１８】
まず、ベースステーションＢＳは、例えば通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ１１は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の検出信号をベースステーションＢＳに返す。次に、ベースステーションＢＳは、１段階通信強度が弱い通信、例えば強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ１１は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ４の検出信号をベースステーションＢＳに返す。ベースステーションＢＳは、上述の動作を繰返し、動き制御信号を、センシングロボットＣＳ１１から検出信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１１９】
通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ１１とベースステーションＢＳとの距離を求めることができる。
【０１２０】
通信電力が小さいということは、この場合、図３に示すベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２の円が小さいということを示す。図３に示すように、円形の範囲で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ１１の位置の同定を行なうためには、同様の方式で、あと２個の位置同定するためのロボットが必要になる。センシングロボットＣＳ１１の場合には、位置同定するためのあと２個のロボットとして、下位のロボットであるセンシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１が該当する。すなわち、センシングロボットＣＳ１１は、円形の形で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ２０，ＣＳ２１の通信範囲である２個の円の交点に位置する。
【０１２１】
そこで、まず、センシングロボットＣＳ２０は、例えば通信強度５の検出信号を発信する。センシングロボットＣＳ１１は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ５の動き制御信号をセンシングロボットＣＳ２０に返す。次に、センシングロボットＣＳ２０は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の検出信号を送信する。センシングロボットＣＳ１１は、この検出信号が受信できたなら同じ強さ４の動き制御信号をセンシングロボット２０に返す。センシングロボット２０は、上述の動作を繰返し、検出信号を、センシングロボットＣＳ１１から動き制御信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１２２】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ１１とセンシングロボットＣＳ２０との距離を求めることができる。
【０１２３】
通信電力が小さいということは、この場合、図３に示すセンシングロボットＣＳ２０の通信範囲Ｃ２の円が小さいということを示す。このことにより、ベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２の円とセンシングロボットＣＳ２０の通信範囲Ｃ２の円との２個の円の交点に、センシングロボットＣＳ１１の位置がほぼ同定される。
【０１２４】
さらに、センシングロボットＣＳ２１により位置の同定をすることによって、センシングロボットＣＳ１１の位置が１点に絞られる。センシングロボットＣＳ２１における動作は、センシングロボットＣＳ２０における動作と全く同じである。すなわち、センシングロボットＣＳ２１は、同様に通信強度５の検出信号を発信する。センシングロボットＣＳ１１は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ５の動き制御信号をセンシングロボットＣＳ２１に返す。次に、センシングロボットＣＳ２１は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の検出信号を発信する。センシングロボットＣＳ１１は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ４の動き制御信号をセンシングロボット２１に返す。センシングロボットＣＳ２１は、上述の動作を繰返し、検出信号を、センシングロボットＣＳ１１から動き制御信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１２５】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ１１とセンシングロボットＣＳ２１との距離を求めることができる。以上によりセンシングロボットＣＳ１１の位置が同定される。
【０１２６】
なお、上述の例は、円形の範囲で通信が行なわれる場合を想定した例であるが、球面の形で通信が行なわれる場合には、位置同定のためには、さらにもう１個の同定のための下位のロボットが必要になる。図４に示す例では、センシングロボットＣＳ１１の下位のロボットは２個であるため、一時的に下流のセンシングロボットＣＳ２ｊ（例えばＣＳ２２）の、図６のＢ層のコードをＣＳ１１用に変更することにより、同定のためのロボットを増やし対応する。
【０１２７】
次に、通信電力（パワー）により、センシングロボットＣＳ２０の位置確定を行なう方法について説明する。
【０１２８】
ここでは図４に示されるような、センシングロボットＣＳ２０の上位はセンシングロボットＣＳ１１で、下位のロボットは、センシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１である場合について述べる。
【０１２９】
まず、センシングロボットＣＳ１１は、例えば通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ２０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の検出信号をセンシングロボットＣＳ１１に返す。次に、センシングロボットＣＳ１１は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ２０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ４の検出信号をセンシングロボットＣＳ１１に返す。センシングロボットＣＳ２０は、上述の動作を繰返し、動き制御信号を、センシングロボットＣＳ２０から検出信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１３０】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ２０とセンシングロボットＣＳ１１との距離を求めることができる。
【０１３１】
通信電力が小さいということは、この場合、図３に示すセンシングロボットＣＳ１１の通信範囲Ｃ１の円が小さいということを示す。図３に示すように、円形の範囲で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ２０の位置の同定を行なうためには、同様の方式で、あと２個の位置同定するためのロボットが必要になる。センシングロボットＣＳ２０の場合には、位置同定するためのあと２個のロボットとして、下位のロボットであるセンシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１が該当する。すなわち、センシングロボットＣＳ２０は、円形の形で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ３０，ＣＳ３１の通信範囲である２個の円の交点に位置する。
【０１３２】
そこで、まず、センシングロボットＣＳ３０は、例えば通信強度５の検出信号を発信する。センシングロボットＣＳ２０は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ５の動き制御信号をセンシングロボットＣＳ３０に返す。次に、センシングロボットＣＳ３０は、１段階通信強度が弱い、例えば通信例強度４の検出信号を発信する。センシングロボットＣＳ２０は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ４の動き制御信号をセンシングロボット３０に返す。センシングロボットＣＳ３０は、上述の動作を繰返し、検出信号を、センシングロボットＣＳ２０から動き制御信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１３３】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ２０とセンシングロボットＣＳ３０との距離を求めることができる。
【０１３４】
通信電力が小さいということは、この場合、図３に示すセンシングロボットのＣ３の通信範囲円が小さいということを示す。このことにより、センシングロボットＣＳ１１の通信範囲Ｃ１の円とセンシングロボットＣＳ３０の通信範囲Ｃ３の円との２個の円の交点に、センシングロボットＣＳ２０の位置がほぼ同定される。
【０１３５】
さらに、センシングロボットＣＳ３１により位置の同定をすることによって、センシングロボットＣＳ２０の位置が１点に絞られる。センシングロボットＣＳ３１における動作は、センシングロボットＣＳ３０における動作と全く同じである。すなわち、センシングロボットＣＳ３１は、同様に通信強度５の検出信号を発信する。センシングロボットＣＳ２０は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ５の動き制御信号をセンシングロボットＣＳ３１に返す。次に、センシングロボットＣＳ３１は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の検出信号を発信する。センシングロボットＣＳ２０は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ４の動き制御信号をセンシングロボットＣＳ３１に返す。センシングロボットＣＳ３１は、上述の動作を繰返し、検出信号を、センシングロボットＣＳ２０から動き制御信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１３６】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ２０とセンシングロボットＣＳ３１との距離を求めることができる。以上によりセンシングロボットＣＳ２０の位置が同定される。
【０１３７】
なお、上述の例は、円形の範囲で通信が行なわれる場合を想定した例であるが、球面の形で通信が行なわれる場合には、位置同定のためには、さらにもう１個の同定のための下位のロボットが必要になる。図４に示す例では、センシングロボットＣＳ２０の下位のロボットは２個であるため、一時的に下流のセンシングロボットＣＳ３ｋ（例えばＣＳ３２，ＣＳ３３，ＣＳ３４）の、図６のＢ層のコードをＣＳ２０用に変更することにより、同定のためのロボットを増やし対応する。
【０１３８】
次に、通信電力（パワー）により、センシングロボットＣＳ３０の位置確定を行なう方法について説明する。
【０１３９】
ここでは図４に示されるような、センシングロボットＣＳ３０の上位はセンシングロボットＣＳ２０，フェロモンロボットＦＥ１であり、下位のロボットはない場合について述べる。
【０１４０】
まず、センシングロボットＣＳ２０は、例えば通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の検出信号をセンシングロボットＣＳ２０に返す。次に、センシングロボットＣＳ２０は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ４の検出信号をセンシングロボットＣＳ２０に返す。センシングロボットＣＳ２０は、上述の動作を繰返し、動き制御信号を、センシングロボットＣＳ３０から検出信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１４１】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ３０とセンシングロボット２０との距離を求めることができる。
【０１４２】
通信電力が小さいということは、この場合、図３に示すセンシングロボット２０の通信範囲Ｃ２の円が小さいということを示す。図３に示すように、円形の範囲で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ３０の位置の同定を行なうためには、同様の方式で、あと２個の位置同定するためのロボットが必要になる。センシングロボットＣＳ３０の場合には、２個のロボットのうちの１個は、上位のロボットであるフェロモンロボットＦＥ１に該当する。すなわち、センシングロボットＣＳ３０は、円形の範囲で通信が行なわれる場合には、センシングロボット２０の通信範囲Ｃ２の円とフェロモンロボットＦＥ１の通信範囲ＦＣ１の円との交点に位置する。
【０１４３】
そこで、まず、フェロモンロボットＦＥ１は、例えば通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の電力信号をフェロモンロボットＦＥ１に返す。次に、フェロモンロボットＦＥ１は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ４の電力信号をフェロモングロボットＦＥ１に返す。フェロモンロボットＦＥ１は、上述の動作を繰返し、動き制御信号を、センシングロボットＣＳ３０から電力信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１４４】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ３０とフェロモンロボットＦＥ１との距離を求めることができる。
【０１４５】
通信電力が小さいということは、この場合、図３に示すフェロモンロボットの通信範囲ＦＣ２の円が小さいということを示す。このことにより、センシングロボット２０の通信範囲Ｃ２の円とフェロモンロボットの通信範囲ＦＣ２の円の交点に、センシングロボットＣＳ３０の位置がほぼ同定される。
【０１４６】
さらにもう１個のフェロモンロボットＦＥにより位置の同定をすることによって、１点に絞られる。しかし通常は、上流であるセンシングロボットＣＳ３０用のフェロモンロボットＦＥは１個しか存在しない。そこで、一時的に、上流のフェロモンロボットＦＥｎ＋１（例えばＦＥ２）の、図６のＣ層のコードをＣＳ３０用（例えば図６では、符号４０）に変更することにより、同定のためのロボットを増やし対応する。
【０１４７】
ここでは一時的に増やした同定のためのフェロモンロボットをＦＥ２とする。フェロモンロボットＦＥ２における動作は、フェロモンロボットＦＥ１における動作と全く同じである。すなわち、フェロモンロボットＦＥ２も、同様に通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の電力信号をフェロモンロボットＦＥ２に返す。次に、フェロモンロボットＦＥ２は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ４の電力信号をフェロモンロボットＦＥ２に返す。フェロモンロボットＦＥ２は、上述の動作を繰返し、電力信号を、センシングロボットＣＳ３０から電力信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１４８】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ３０とフェロモンロボットＦＥ２との距離を求めることができる。以上によりセンシングロボットＣＳ３０の位置が同定される。
【０１４９】
なお、上述の例は、円形の範囲で通信が行なわれる場合を想定した例であるが、球面の形で通信が行なわれる場合には、位置同定のためには、さらにもう１個の同定のための上位のフェロモンロボットが必要になる。そこで、上述のフェロモンロボットＦＥ２と同様にして、一時的に上流のフェロモンロボットＦＥＮ＋２の、図６のＣ層のコードをＣＳ３０用に変更することにより、同定のためのロボットを増やし対応する。
【０１５０】
なお、上述の説明は、本実施の形態における群ロボットシステム１００での通信が階層構造になっている場合であるが、階層構造でない場合について説明する。
【０１５１】
上述の通信が階層構造でない場合には、各々のセンシングロボットＣＥ間には階層構造がなく、全てのセンシングロボットＣＥとベースステーションＢＳ、および全てのセンシングロボットＣＥとフェロモンロボットＦＥとが直接通信する。この場合において、通信電力（パワー）により、センシングロボットＣＳ３０の位置確定を行なう方法について説明する。
【０１５２】
センシングロボットＣＳ３０は、通常ベースステーションＢＳ、フェロモンロボットＦＥ１と通信可能である。まず、ベースステーションＢＳは、例えば通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の検出信号をベースステーションＢＳに返する。次に、ベースステーションＢＳは、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ４の検出信号をベースステーションＢＳに返す。ベースステーションＢＳは、上述の動作を繰返し、動き制御信号を、センシングロボットＣＳ３０から検出信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１５３】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ３０とベースステーションＢＳとの距離を求めることができる。
【０１５４】
通信強度が小さいということは、この場合、図３に示すベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２の円が小さいということを示す。図３に示すように、円形の範囲で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ３０の位置の同定を行なうためには、同様の方式で、あと２個の位置同定するためのロボットが必要になる。センシングロボットＣＳ３０の場合には、２個のロボットのうちの１個は、フェロモンロボットＦＥ１に該当する。すなわち、センシングロボットＣＳ３０は、円形、あるいは楕円の形で通信で行なわれる場合には、ベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２の円とフェロモンロボットＦＥ１の通信範囲ＦＣ１の円（あるいは楕円であってもよい）との交点に位置する。
【０１５５】
そこで、まず、フェロモンロボットＦＥ１は、例えば通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の電力信号をフェロモンロボットＦＥ１に返す。次に、フェロモロボットＦＥ１は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この検出信号を受信できたなら、同じ強さ４の電力信号をフェロモンロボットＦＥ１に返す。フェロモンロボットＦＥ１は、上述の動作を繰返し、動き制御信号を、センシングロボットＣＳ３０から電力信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１５６】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ３０とフェロモンロボットＦＥ１との距離を求めることができる。
【０１５７】
通信電力が小さいということは、この場合、図３に示すフェロモンロボットＦＥの通信範囲ＦＣ２の円（あるいは楕円であってもよい）が小さいということを示す。このことにより、ベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２の円とフェロモンロボットＦＥの通信範囲ＦＣ２の円（あるいは楕円）との交点に、センシングロボットＣＳ３０の位置がほぼ同定される。
【０１５８】
さらにもう１個のフェロモンロボットＦＥにより位置の同定をすることによって、１点に絞られる。しかし通常は、センシングロボットＣＳ３０が通信できるのフェロモンロボットＦＥは１個しか存在しない。そこで一時的にフェロモンロボットＦＥｎ＋１（例えばＦＥ２）の、図６のＣ層のコードをＣＳ３０用（例えば図６では符号４０）に変更することにより、同定のためのロボットを増やし対応する。
【０１５９】
ここでは一時的に増やした同定のためのフェロモンロボットをＦＥ２とする。フェロモンロボットＦＥ２における動作は、フェロモンロボットＦＥ１における動作と全く同じである。すなわち、フェロモンロボットＦＥ２も、同様に通信強度５の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ５の電力信号をフェロモンロボットＦＥ２に返す。次に、フェロモンロボットＦＥ２は、１段階通信強度が弱い、例えば通信強度４の動き制御信号を発信する。センシングロボットＣＳ３０は、この動き制御信号を受信できたなら、同じ強さ４の電力信号をフェロモンロボットＦＥ２に返す。フェロモンロボットＦＥ２は、上述の動作を繰返し、動き制御信号を、センシングロボットＣＳ３０から電力信号が返って来なくなるまで弱くする。
【０１６０】
上述の如く、通信電力は、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、通信電力を段階的に落としていき、検出不能になった通信電力を検出することにより、間接的にセンシングロボットＣＳ３０とフェロモンロボットＦＥ２との距離を求めることができる。以上によりセンシングロボットＣＳ３０の位置が同定される。
【０１６１】
なお、上述の例は、円形の範囲で通信が行なわれる場合を想定した例であるが、球面の形で通信が行われる場合には、位置同定のためには、さらにもう１個の同定のためのフェロモンロボットが必要になる。上記のフェロモンロボットと同様にして、一時的に他のフェロモンロボットＦＥｎ＋１の、図６のＣ層のコードをＣＳ３０用（例えば図６では符号４０）に変更することにより、同定のためのロボットを増やし対応する。
【０１６２】
次に、本実施の形態における群ロボットシステム１００での通信構造が階層構造でない場合に、各々のセンシングロボットＣＳとベースステーションＢＳ、およびフェロモンロボットＦＥとが直接通信する場合の、同期の遅延プロファイルによる、センシングロボットＣＳの位置確定を行なう方法について説明する。
【０１６３】
上述の通信が階層構造でない場合には、全てのセンシングロボットＣＳは、直接ベースステーションＢＳ、およびフェロモンロボットＦＥと通信する。この場合の、センシングロボットＣＳ３０の位置確定を行なう方法の例を、図５および図６を用いて説明する。
【０１６４】
センシングロボットＣＳ３０は、通常、ベースステーションＢＳおよびフェロモンロボットＦＥ１と通信可能である。図６に示されるように、ベースステーションＢＳ、フェロモンロボットＦＥ、およびセンシングロボットＣＳには、通信の同期検出のためＡ層に共通の符号０が与えられている。この符号を用いた場合の、ベースステーションＢＳの同期点を起点とした場合の遅延プロファイルが図５に示されている。
【０１６５】
遅延プロファイルの詳細については、前述のため、ここではこれを用いた位置確定の方法のみ説明する。
【０１６６】
図５で示されるように、センシングロボットＣＳはベースステーションＢＳからの距離が遠くなるにしたがって同期点が遅れる（図５の▲１▼からの横軸の時間のずれが大きくなる）。すなわち、センシングロボットＣＳ３０の遅延プロファイルは▲４▼であり、ベースステーションＢＳに比べ、τ２の同期遅れがおこる。センシングロボットＣＳ３０は、ベースステーションＢＳに対し、同期遅れがτ２であることを通知する。同期遅れは、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、図３に示すような円形の範囲で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ３０は、ベースステーションＢＳを中心とする、τ２の同期遅れがおこる距離の通信範囲ＢＣ２の円上に存在する。
【０１６７】
そこで、センシングロボットＣＳ３０の位置の同定を行なうためには、同様の方式で、あと２個の位置同定するためのロボットが必要になる。センシングロボットＣＳ３０の場合には、２個のロボットのうちの１個は、フェロモンロボットＦＥ１に該当する。
【０１６８】
フェロモンロボットＦＥ１に対しても、図６で示されるように、同期検出のために共通の符号０が与えられている。そこで、フェロモンロボットＦＥ１に対するセンシングロボットＣＳ３０の遅延プロファイルを求めるため、符号０を用いて、フェロモンロボットＦＥ１の同期点を起点とした場合の、センシングロボットＣＳ３０に対する遅延プロファイルを、図５と同様に算出する。算出後、センシングロボットＣＳ３０からフェロモンロボットＦＥ１に対して、同期遅れの大きさを通知する。このことにより、同期遅延によるベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２の円とフェロモンロボットＦＥ１の通信範囲ＦＣ２の円（あるいは楕円）との交点に、センシングロボットＣＳ３０の位置がほぼ同定される。
【０１６９】
さらにもう１個のフェロモンロボットＦＥにより位置の同定をすることによって、１点に絞られる。しかし通常は、センシングロボットＣＳ３０が通信できるフェロモンロボットＦＥは１個しか存在しない。そこで一時的にフェロモンロボットＦＥｎ＋１（例えばＦＥ２）の、図６のＣ層のコードをＣＳ３０用（例えば図６では符号４０）に変更することにより、同定のためのロボットを増やし対応する。
【０１７０】
ここでは一時的に増やした同定のためのフェロモンロボットをＦＥ２とする。フェロモンロボットＦＥ２における動作は、フェロモンロボットＦＥ１における動作と全く同じである。以上により、センシングロボットＣＳ３０の位置が同定される。
【０１７１】
次に、本実施の形態における群ロボットシステム１００での通信構造が階層構造である場合の、同期の遅延プロファイルによってセンシングロボットＣＳの位置確定を行なう方法について説明する。具体的に、センシングロボットＣＳ１１の位置確定を行なう方法の例を、図４，図５，図６を用いて説明する。
【０１７２】
上述の通信が階層構造である場合には、センシングロボットＣＳ１１の上位はベースステーションＢＳであり、下位のロボットはセンシングロボットＣＳ２０，センシングロボットＣＳ２１である。図６に示されるように、ベースステーションＢＳ、センシングロボットＣＳ１１、センシングロボットＣＳ２０、およびセンシングロボットＣＳ２１には、通信の同期検出のため、Ａ層に共通の符号０が与えられている。この符号を用いた場合の、ベースステーションＢＳの同期点を起点とした場合の遅延プロファイルが図５に示されている。
【０１７３】
遅延プロファイルの詳細については、前述のため、ここではこれを用いた位置確定の方法のみ説明する。
【０１７４】
図５で示されるように、センシングロボットＣＳはベースステーションＢＳからの距離が遠くなるにしたがって同期点が遅れる（図５の▲１▼からの横軸の時間のずれが大きくなる）。すなわち、センシングロボットＣＳ１１の遅延プロファイルは▲２▼であり、ベースステーションＢＳに比べ、τ０の同期遅れがおこる。センシングロボットＣＳ１１は、ベースステーションＢＳに対し、同期遅れがτ０であることを通知する。同期遅れは、通信を行なっている送受信機の距離にほぼ比例する。そのため、図３に示すような円形の範囲で通信が行なわれる場合には、センシングロボットＣＳ１１は、ベースステーションＢＳを中心とする、τ０の同期遅れがおこる距離の通信範囲ＢＣ２の円上に存在する。
【０１７５】
そこで、センシングロボットＣＳ１１の位置の同定を行なうためには、同様の方式で、あと２個の位置同定するためのロボットが必要になる。センシングロボットＣＳ３０の場合には、この２個のロボットは、下位のロボットであるセンシングロボットＣＳ２０とセンシングロボットＣＳ２１とに該当する。
【０１７６】
センシングロボットＣＳに対しても、図６で示されるように、同期検出のために共通の符号０が与えられている。そこで、センシングロボットＣＳ２０に対するセンシングロボットＣＳ１１の遅延プロファイルを求めるため、符号０を用いて、センシングロボットＣＳ２０の同期点を起点とした場合の、センシングロボットＣＳ１１に対する遅延プロファイルを、図５の同様に算出する。算出後、センシングロボットＣＳ１１からセンシングロボットＣＳ２０に対し、同期遅れの大きさを通知する。このことにより、同期遅延によるベースステーションＢＳの通信範囲ＢＣ２の円とセンシングロボットＣＳ２０の通信範囲Ｃ２の円との交点に、センシングロボットＣＳ１１の位置がほぼ同定される。
【０１７７】
さらにもう１個のセンシングロボットＣＳ２１により位置の同定をすることによって、１点に絞られる。センシングロボットＣＳ２１における動作は、センシングロボットＣＳ２０における動作と全く同じである。すなわち、センシングロボットＣＳ２１に対するセンシングロボットＣＳ１１の遅延プロファイルを求めるため、符号０を用いて、センシングロボットＣＳ２１の同期点を起点とした場合の、センシングロボットＣＳ１１に対する遅延プロファイルを、同様に算出する。算出後、センシングロボットＣＳ１１からセンシングロボットＣＳ２１に対し、同期遅れの大きさを通知する。以上によりセンシングロボットＣＳ１１の位置が同定される。
【０１７８】
なお以下に、本実施の形態の群ロボットシステムに含まれる羽ばたきセンシングロボットＣＳについての詳細な説明を行なう。
【０１７９】
始めに、主要な構成と主要な機能とについて説明する。本実施の形態のセンシングロボットＣＳの一例としての、羽ばたきロボット９０の主要な構成について図７に示す。
【０１８０】
図７を参照して、ロボット９０は支持構造１を主構造とし、これに各構成部品が配される。支持行動１の上部には、右アクチュエータ２１と左アクチュエータ２２とが固定される。右アクチュエータ２１には右羽根３１が取付けられ、左アクチュエータ２２には左羽根３２が取付けられる。また、下部に電極６１が配される。
【０１８１】
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Ａ１およびＡ２をほぼ中心として、３自由度をもって回転させる。各アクチュエータ２１，２２の回転は、支持構造１に搭載された制御装置４によって制御される。各アクチュエータの詳細な構造については後述する。
【０１８２】
なお、図７の状態におけるロボット９０の重心Ｏは、左右アクチュエータ２１，２２の回転中心の中点Ａ０よりも鉛直下方にある。また、支持構造１には、加速度センサ５１、角加速度センサ５２、および、焦電型赤外線センサ５３が搭載される。また、支持構造１には通信装置７が配される。通信装置７は、ベースステーションＢＳや他のセンシングロボットＣＳあるいはフェロモンロボットＦＥとの情報の送受信を行なう。
【０１８３】
制御装置４は、加速度センサ５１および角加速度センサ５２から送られてくる情報によって羽ばたきセンシングロボットとしてのロボット９０の浮上の状態を検知するとともに、焦電型赤外線センサ５３から送られてくる情報によって、焦電型赤外線センサ検出領域内における発熱源の情報を取得する。そして、これらの情報を、通信装置７を介してベースステーションＢＳや他のセンシングロボットＣＳに送信する。
【０１８４】
また、制御装置４は、支持構造１に配された発光ダイオード８のＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、通信装置７は、ベースステーションＢＳからの指示信号を受信する。制御装置４は、この指示信号に応じて各アクチュエータ２１，２２や発光ダイオード８の動作を算出し、それぞれの駆動を決定する。左右アクチュエータ２１，２２、制御装置４、センサ５１〜センサ５３、通信装置７、および発光ダイオード８などの駆動動力は、電源６により供給される。
【０１８５】
電源６は２次電池であり、電極６１を経由して供給される電力によって充電される。また、電極６１は、当該ロボット９０がベースステーションＢＳに着地する際の、位置決めピンの役割も兼ねている。そのため、ベースステーションＢＳの位置決め穴に決まった姿勢で定位が可能である。
【０１８６】
なお、図７においては、電極６１は、正極、負極の２本のピンからなっているが、充電状態検出用ピンなどを含む３本以上のピンからなる構成も可能である。
【０１８７】
次に、ロボット９０の支持構造について図７を用いてより詳細に説明する。
支持構造１は、機械的強度を確保した上で十分軽量であることが好ましい。この羽ばたきセンシングロボットとしてのロボット９０の支持構造１では、ほぼ球殻状に整列したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が用いられる。支持構造１下部には、着地の際に転倒せぬよう、支持脚１１が配される。この支持脚１１は、着地時の安定性が確保されるか、もしくは、着地時の安定性が機能的に問題にならないのであればこれは必須ではない。
【０１８８】
また、支持構造１の材料や形状は、飛行に性能を損なわないならば、図７に示すものに限られるものではない。支持構造１の材料は、特に、軽量で剛性が高いことが望ましい。例えば、カニやエビなどの生物に使われているキトサンなどの有機物と、シリカゲルなどの無機物とを分子レベルでハイブリッド化した複合材料を用いることにより、カニやエビの外骨格が備える軽くて丈夫な性質を備え、かつ、形状加工が容易となる。すなわち、生物が本来備える最適な組成値をそのまま転用することができる。また、環境に対しても害が少ない。また、貝殻の材料である炭酸カルシウムを前述のキトサンの替わりに用いることでも、剛性の高い支持構造を構築することができる。
【０１８９】
なお、アクチュエータや羽根の配置形状についても、本実施の形態に示した態様に限られるものではない。
【０１９０】
特に、本実施の形態では、浮上の安定性を重視して、自然に図７に示した姿勢となるように、重心の位置を羽根の力学的作用中心点よりも下に位置させたが、重心と力学的作用点の位置とを一致させる方が姿勢制御に必要な左右の羽根の流体力の差が最も小さくて済むので、ロボット９０の姿勢を容易に変更することができる。よって、このような姿勢制御の容易さを優先した設計も考えられる。
【０１９１】
本実施の形態における群ロボットシステム１００が上述のように構成され、上述のように機能することで、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）等の装置を用いることなく、ロボットのセンシングと、動き制御のための通信経路、方式を用いてセンシングロボットの位置同定とを行なうことができる。
【０１９２】
また、本実施の形態における群ロボットシステム１００は、センシングロボットの位置同定においてそれぞれのセンシングロボットＣＳ同士、またはベースステーションＢＳとセンシングロボットＣＳとの間の通信の、距離および通信電力（パワー）を、ベースステーションＢＳとセンシングロボットＣＳとが１対１で通信を行なう場合に比較して小さくすることができるため、センシングロボットＣＳそれぞれ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ＢＳからのセンシングロボットＣＳの位置同定が可能になる。
【０１９３】
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、ＲＯＭ、ＲＡＭ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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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】
【図１】本実施の形態の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２】本実施の形態の群ロボットシステム１００の通信体系を示す図である。
【図３】本実施の形態の群ロボットシステム１００の通信体系を示す図である。
【図４】本実施の形態の群ロボットシステム１００のセンシングロボットＣＳの制御信号の流れを示す図である。
【図５】本実施の形態の群ロボットシステム１００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の具体例を示す図である。
【図６】本実施の形態の群ロボットシステム１００のスペクトラム拡散通信における拡散符号の具体例を示す図である。
【図７】本実施の形態のセンシングロボットＣＳである羽ばたきロボット９０の構造を示す図である。
【図８】従来の群ロボットの具体例を示す図である。
【符号の説明】
１　支持構造、４　制御装置、６　電源、７　通信装置、８　発光ダイオード、１０　セル、２１，２２　アクチュエータ、３１，３２　羽、５１　加速度センサ、５２　角加速度センサ、５３　焦電型赤外線センサ、６１　電極、９０　ロボット、１００　群ロボットシステム、１０１，ＢＳ　ベースステーション、１０２〜１０４　グループ（あるいは、当該グループに属するセンシングロボット）、１０５，ＦＥ　フェロモンロボット、１１０　殻、１１１〜１１６　窓、１２１〜１２６　圧電素子、ＣＳ　センシングロボット、ＢＣ１，ＢＣ２，Ｃ１〜Ｃ３，ＦＣ１，ＦＣ２　通信範囲。
【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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