(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置と、
該浮上移動装置に設けられた音声を取得するための音声取得手段と、
該音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段と、
前記浮上移動装置の浮上移動を制御するための浮上移動制御装置とを備え、
前記浮上移動装置が、羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置であり、
前記羽ばたき浮上装置が、音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定され、
前記羽根の羽ばたき運動における周波数が、前記音声取得手段の音声収集可能周波数帯域の外の周波数となるように設定された、マイクシステム。
【請求項２】
空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置と、
該浮上移動装置に設けられた音声を取得するための音声取得手段と、
該音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段と、
前記浮上移動装置の浮上移動を制御するための浮上移動制御装置とを備え、
前記浮上移動装置が、羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置であり、
前記羽ばたき浮上装置が、音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定され、
前記音声取得手段が、少なくとも音声を収集するときには、浮上移動によって生じる流体の流速が最小となる部位の近傍に配置されるように設定された、マイクシステム。
【請求項３】
空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置と、
該浮上移動装置に設けられた音声を取得するための音声取得手段と、
該音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段と、
前記浮上移動装置の浮上移動を制御するための浮上移動制御装置とを備え、
前記浮上移動装置が、羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置であり、
前記羽ばたき浮上装置が、音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定され、
前記羽根は、左右対称に設けられた左羽根と右羽根とからなり、
前記音声取得手段が、前記羽ばたき浮上装置の前側または上側であって、前記左羽根と前記右羽根との間の付近に設けられた、マイクシステム。
【請求項４】
前記浮上移動装置および前記音声取得手段と、前記音声発生手段とが別体に設けられ、
前記浮上移動装置は、前記音声取得手段により得られた音声に関する音声情報を前記音声発生手段に送信し、
前記音声発生手段は、前記送信されてきた前記音声情報を受信して、該受信された音声情報に基づいて、音声を発生する、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項５】
前記浮上移動装置および前記音声取得手段と、前記音声発生手段とが一体的に設けられた、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項６】
前記浮上移動装置は、前記音声取得手段により取得された音声に関する情報を記憶する音声情報記憶手段を含み、
前記音声発生手段は、前記音声情報記憶手段に記憶されている音声情報に基づいて、音声を発生する、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項７】
前記浮上移動制御装置は、前記音声発生手段により発生されている音声の状態が予め定められた所定の音声の状態となるように、前記浮上移動装置の空間における位置および行動を自動的に変更する制御を行なうように設定された、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項８】
前記浮上移動制御装置は、前記音声発生手段により発生されている音声の状態が予め定められた所定の音声の状態となるように、前記音声取得手段の態様を自動的に変更する制御を行なうように設定された、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項９】
前記浮上移動制御装置は、前記音声取得手段により取得された音声に関する音声情報の態様が予め定められた所定の音声情報の態様となるように前記浮上移動装置を制御するように設定された、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項１０】
前記浮上移動装置は、目的位置に到達するまでは予め定められた基準高度より高い位置を浮上移動するように設定された、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項１１】
前記浮上移動制御装置は、空間における障害物に関する情報をマップデータとして予め記憶しておくマップデータ記憶手段を含み、
該マップデータ記憶手段に記憶された障害物の情報を用いて、該障害物と接触することを回避する回避制御を行なうように設定された、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項１２】
前記浮上移動装置は、該浮上移動装置周辺の画像情報を取得するための画像取得手段をさらに含み、
該画像取得手段により取得された画像情報を表示するための画像表示手段をさらに備えた、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項１３】
前記浮上移動制御装置は、前記浮上移動装置の外部に設けられ、人為的に前記浮上移動装置の浮上移動を制御することが可能に構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項１４】
前記浮上移動制御装置は、
前記浮上移動装置の空間における位置および行動のうち少なくともいずれか一方を特定するための位置行動情報を入力可能な位置行動情報入力手段を含む、請求項１３に記載のマイクシステム。
【請求項１５】
前記浮上移動制御装置は、前記浮上移動装置が前記位置行動情報により特定された位置まで移動するための予定の移動経路の決定を行なう移動経路決定手段を含む、請求項１３に記載のマイクシステム。
【請求項１６】
前記浮上移動制御装置は、
前記浮上移動装置の空間における定位姿勢を特定するための定位姿勢情報を入力可能な定位姿勢情報入力手段を含む、請求項１３に記載のマイクシステム。
【請求項１７】
前記浮上移動制御装置は、前記定位姿勢情報入力手段により入力された前記位置姿勢情報を前記浮上移動装置に送信するための位置姿勢送信手段を含み、
前記浮上移動装置は、前記位置姿勢送信手段により送信された前記位置姿勢情報に基づいて前記浮上移動装置の定位位置および定位姿勢を実現する浮上態様を決定するための浮上態様決定手段を含む、請求項１６に記載のマイクシステム。
【請求項１８】
前記浮上移動制御装置が複数設けられ、
該複数の浮上移動制御装置それぞれが、予め定められた空間を分担して前記浮上移動装置を制御するように設定された、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項１９】
前記浮上移動装置が複数用いられ、
該複数の浮上移動装置それぞれが、予め定められた空間を分担して浮上移動するように設定された、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクシステム。
【請求項２０】
前記羽ばたき浮上装置が、前記羽根の膜面に垂直に羽根を動かす羽ばたき運動により浮上するように設定された、請求項１に記載のマイクシステム。
【請求項２１】
空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置であって、
音声を取得するための音声取得手段が設けられ、
該音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段と、前記浮上移動装置の外部に設けられた前記浮上移動装置の浮上移動を制御するための浮上移動制御装置とを備えたマイクシステムに用いられ、
前記浮上移動制御装置により、浮上移動が制御されるように設定され、
羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置であり、
音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定され、
前記羽根の羽ばたき運動における周波数が、前記音声取得手段の音声収集可能周波数帯域の外の周波数となるように設定された、浮上移動装置。
【請求項２２】
空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置であって、
音声を取得するための音声取得手段が設けられ、
該音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段と、前記浮上移動装置の外部に設けられた前記浮上移動装置の浮上移動を制御するための浮上移動制御装置とを備えたマイクシステムに用いられ、
前記浮上移動制御装置により、浮上移動が制御されるように設定され、
羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置であり、
音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定され、
前記音声取得手段が、少なくとも音声を収集するときには、浮上移動によって生じる流体の流速が最小となる部位の近傍に配置されるように設定された、浮上移動装置。
【請求項２３】
空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置であって、
音声を取得するための音声取得手段が設けられ、
該音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段と、前記浮上移動装置の外部に設けられた前記浮上移動装置の浮上移動を制御するための浮上移動制御装置とを備えたマイクシステムに用いられ、
前記浮上移動制御装置により、浮上移動が制御されるように設定され、
羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置であり、
音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定され、
前記羽根は、左右対称に設けられた左羽根と右羽根とからなり、
前記音声取得手段が、前記羽ばたき浮上装置の前側または上側であって、前記左羽根と前記右羽根との間の付近に設けられた、浮上移動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクシステムおよび浮上移動装置に関し、特に、空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置を備えたマイクシステムおよびそれに用いられる浮上移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
学術講演などの場では、会場が広い場合、一般的に聴衆からの質問はマイクを介して行なわれる。そのマイクの配置形態や利用態様はさまざまな種類が見られるが、大別すると、分散型と集中型とに分かれる。
【０００３】
分散型は、聴衆席１つ１つにマイクが配置されており、質問者は手元のマイクで質問を行なう態様である。集中型は、何人かに１つマイクがあり、質問者がマイクのところまで出向くか、何者かがマイクを質問者のところまで運ぶことで質問を行なう態様である。
【０００４】
そして、分散型は、予めマイクが配置されているため、マイクを作付けた教室や講堂などに多く見られる。また、集中型は、仮設の講演会場など、本来講演を行なうことを想定していない場での講演に多く見られる。
【０００５】
さらに、特開平９−１４９３０９号公報には、マイクを有する総合型のロボットに関する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の形式では、マイクの利用効率が非常に悪く、コストと利便性とを両立させたマイクシステムを構築できなかった。以下、上述の２形態について具体的に述べる。
【０００７】
まず、分散型については、質問者は手元にマイクがあるので利便性が高く、また、時間利用効率も高いが、聴衆の数が多くなるほど多数のマイクを配置する必要がある。ただし、実際には、質問時に使用されるマイクの数は、質問者の数、すなわち、せいぜい３個程度であるので、マイクのところまで行くのに時間がかかるという欠点があった。また、多数のマイクを使用する場合には、多数のマイクを配置する作業に手間がかかるという問題もあった。さらに、分散型の場合、講堂などにマイクを作り付けである場合が多いが、この場合マイクの数が多くなるため、メンテナンスに手間がかかるという問題もあった。しかも、マイクの数だけコストがかかるという問題もあった。
【０００８】
また、集中型の場合、マイクの数が少ないので上述の分散型の問題は解決されるが、質問者がマイクのところまで出向くか、何者かが質問者のところまでマイクを運ばなくてはならないため、このための通路を確保する必要が生じるが、これが難しい場合が多いという問題があった。たとえば、会場が混雑すれば、聴衆席をなるべく詰めて配置する必要がある。また、大学の講堂などの多くは、座席が後部の机に固定されており、列の内側にいる質問者がマイクのある位置に移動することも、この質問者にマイクを渡すことも、非常に多くの手間と時間を必要とするのが実情であった。
【０００９】
すなわち、従来のマイクシステムでは、質問者の利便性とマイクの時間利用効率を優先して、ほとんど使われることのない多数のマイクをコストを犠牲にして用いるか、マイクの汎用性と低コストを優先するために、質問者にマイクを配するまでの時間を犠牲にして少数のマイクを用いるかを選択するしかなく、どちらかを犠牲にしなくてはならないという問題があった。
【００１０】
また、特開平９−１４９３０９号公報にあるような総合型ロボットを用いる方法では、会場内の通路以外を移動することは難しく、その通路も、通常は、段差や傾斜があり、質問者の場所まで素早く自由に移動することは困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定の人の居るところまで行くことが難しい環境においても、その特定の人のところまで素早く音声取得手段を移動させることができるマイクシステム、および、マイクシステムに用いられる浮上移動装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクシステム（マイクの制御方法）は、空間において浮上移動する（ステップ１）ことが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位する（ステップ２）ことが可能な浮上移動装置と、浮上移動装置に設けられた音声を取得する（ステップ３）ための音声取得手段と、音声取得手段により取得された音声を発生する（ステップ４）ための音声発生手段と、浮上移動装置の浮上移動を制御する（ステップ５）ための浮上移動制御装置とを備えている。
【００１３】
上記の構成によれば、空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置に音声取得手段が設けられているため、特定の人の居るところまで行くことが難しい環境においても、その特定の人のところまで素早く音声取得手段を移動させて音声を取得することができる。
また、本発明のマイクシステムは、浮上移動装置が、羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置である。このような構成によれば、音声取得手段を安定した状態で定位することができる。浮上移動装置は、音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定されている。これによれば、発話者の手で羽ばたき装置が移動されていても羽ばたき装置は定位するため、発話者は自ら羽ばたき装置を移動させることができる。
本発明の一の局面のマイクシステムは、浮上移動装置が、羽根の羽ばたき運動により浮上移動する羽ばたき浮上装置であり、羽根の羽ばたき運動における周波数が、音声取得手段の音声収集可能周波数帯域の外の周波数となるように設定されている。このようにすることにより、羽ばたき運動によって生じる音声が音声取得手段により取得されてノイズが発生することが抑制される。
本発明の他の局面のマイクシステムは、音声取得手段が、少なくとも音声を収集するときには、浮上移動によって生じる流体の流速が最小となる部位の近傍に配置されるように設定されている。このようにすることにより、浮上移動によって生じる流体の衝突による衝撃音が音声取得手段に取得されて発生するノイズを小さくすることができる。
本発明のさらに他の局面のマイクシステムは、羽根が、左右対称に設けられた左羽根と右羽根とからなり、音声取得手段が、羽ばたき浮上装置の前側または上側であって、左羽根と右羽根との間付近に設けられている。このようにすることにより、羽ばたき運動によって生じる羽ばたき音が音声取得手段に取得されて発生するノイズを小さくすることができる。
【００１４】
本発明のマイクシステムは、また、浮上移動装置および音声取得手段と、音声発生手段とが別体に設けられ、浮上移動装置が、音声取得手段により得られた音声に関する音声情報を音声発生手段に送信し、音声発生手段が、送信されてきた音声情報を受信して、受信された音声情報に基づいて、音声を発生するものであってもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、浮上移動装置および音声取得手段と、音声発生手段とが別体に設けられているため、音声を取得する場所を音声を発生させる場所とを異ならせることができる。
【００１６】
本発明のマイクシステムは、また、浮上移動装置および音声取得手段と、音声発生手段とが一体的に設けられているものであってもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、音声を取得した場所で音声を発生させることができる。本発明のマイクシステムは、浮上移動装置が、音声取得手段により取得された音声に関する情報を記憶する音声情報記憶手段を含み、音声発生手段が、音声情報記憶手段に記憶されている音声情報に基づいて、音声を発生するものであってもよい。
【００１８】
上記の構成によれば、浮上移動装置が音声取得手段により取得された音声に関する情報を記憶する音声情報記憶手段を含んでいるため、音声を発生させる時期を音声の取得の時期と異ならせることができる。
【００１９】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、音声発生手段により発生されている音声の状態が予め定められた所定の音声の状態となるように、浮上移動装置の空間における位置および行動を自動的に変更する制御を行なうように設定されている。このような構成によれば、音声の状態の自動調整を行なうことができる。
【００２０】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、音声発生手段により発生されている音声の状態が予め定められた所定の音声の状態となるように、音声取得手段の態様を自動的に変更する制御を行なうように設定されている。このような構成によれば、音声の状態の自動調整を行なうことができる。
【００２２】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、音声取得手段により取得された音声に関する音声情報の態様が予め定められた所定の音声情報の態様となるように浮上移動装置を制御するように設定されている。このような構成によれば、音声の状態の自動調整を行なうことができる。
【００２３】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動装置が、目的位置に到達するまでは予め定められた基準高度より高い位置を浮上移動するように設定されている。このような構成によれば、簡単に障害物を避けて目的地までいくことができる。
【００２４】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、空間における障害物に関する情報をマップデータとして予め記憶しておくマップデータ記憶手段を含み、マップデータ記憶手段に記憶された障害物の情報を用いて、障害物と接触することを回避する回避制御を行なうように設定されている。このような構成によれば、予め知覚できる障害物を確実に回避して移動することができる。
【００２５】
本発明のマイクシステムは、さらに好ましくは、浮上移動装置が、浮上移動装置周辺の画像情報を取得するための画像取得手段をさらに含み、画像取得手段により取得された画像情報を表示するための画像表示手段をさらに備えている。このような構成にれば、音声と同時に、音声を発生しているものの状態の画像情報を得ることができる。
【００２６】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、浮上移動装置の外部に設けられ、人為的に浮上移動装置の浮上移動を制御することが可能に構成されている。このような構成によれば、人為的に状況に応じて浮上移動装置を浮上移動させることができる。
【００２７】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、浮上移動装置の空間における位置および行動のうち少なくともいずれか一方を特定するための位置行動情報を入力可能な位置行動情報入力手段を含んでいる。このような構成によれば、浮上移動装置を手動で到達すべき目的位置へ容易に到達させることができる。
【００２８】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、浮上移動装置が位置行動情報により特定された位置まで移動するための予定の移動経路の決定を行なう移動経路決定手段を含んでいる。このような構成によれば、浮上移動装置が移動経路決定手段を有する場合に比較して、浮上移動装置の移動経路決定手段に対する制御負担を軽減することができる。
【００２９】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、浮上移動装置の空間における定位姿勢を特定するための定位姿勢情報を入力可能な定位姿勢情報入力手段を含んでいる。このような構成によれば、浮上移動装置の位置姿勢を容易に設定することができる。
【００３０】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が、位置姿勢情報入力手段により入力された定位姿勢情報を送信するための位置姿勢情報送信手段を含み、浮上移動装置が、位置姿勢送信手段により送信されたされた定位姿勢情報に基づいて浮上移動装置の定位位置および定位姿勢を実現する浮上態様を決定するための浮上態様決定手段を含んでいる。このような構成によれば、浮上装置の位置および姿勢とそれに対応する浮上態様とをパターン化することができる。
【００３１】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動制御装置が複数設けられ、複数の浮上移動制御装置それぞれが、予め定められた空間を分担して浮上移動装置を制御するように設定されている。このような構成によれば、浮上移動装置と浮上移動制御装置との通信距離が短い場合でも、広い範囲を浮上移動させることができる。
【００３２】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、浮上移動装置が複数用いられ、複数の浮上移動装置それぞれが、予め定められた空間を分担して浮上移動するように設定されている。このような構成によれば、さらに素早く特定の目的位置まで音声取得手段を浮上移動させることができる。
【００３７】
本発明のマイクシステムは、より好ましくは、羽ばたき浮上装置が、羽根の膜面に垂直に羽根を動かす羽ばたき運動により浮上するように設定されている。このようにすることにより、羽根の端部におけるカルマン渦の発生を抑制することができるため、風切音が小さくなるので、聴衆が羽ばたき運動による音をうるさいと感じることを防止することができる。
【００３８】
本発明の浮上移動装置は、空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置であって、音声を取得するための音声取得手段が設けられ、音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段と、浮上移動装置の外部に設けられた浮上移動装置の浮上移動を制御するための浮上移動制御装置とを備えたマイクシステムに用いられ、浮上移動制御装置により、浮上移動が制御されるように設定されている。
【００３９】
上記の構成によれば、音声取得手段が設けられており、空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置が浮上移動制御装置により制御されるように設定されているため、特定の人の居るところまで行くことが難しい環境においても、その特定の人のところまで素早く音声取得手段を移動させて音声を取得することができる。なお、浮上移動制御装置は人為的に浮上移動装置を制御できるように構成されていてもよい。
また、本発明の浮上移動装置は、羽根の羽ばたき運動により流体が存在する空間を羽ばたき飛行可能な羽ばたき装置である。このような構成によれば、音声取得手段を安定した状態で定位することができる。また、浮上移動装置は、音声を収集するときには、ホバリングを行なうように設定されている。これによれば、発話者の手で羽ばたき装置が移動されていても羽ばたき装置は定位するため、発話者は自ら羽ばたき装置を移動させることができる。
本発明の一の局面の浮上移動装置は、羽根の羽ばたき運動における周波数が、音声取得手段の音声収集可能周波数帯域の外の周波数となるように設定されている。このようにすることにより、羽ばたき運動によって生じる音が音声取得手段により取得されてノイズが発生することが抑制される。
本発明の他の局面の浮上移動装置は、音声取得手段が、少なくとも音声を収集するときには、浮上移動によって生じる流体の流速が最小となる部位の近傍に配置されるように設定されている。このようにすることにより、浮上移動によって生じる流体の衝突による衝撃音が音声取得手段に取得されて発生するノイズを小さくすることができる。
本発明のさらに他の局面の浮上移動装置は、羽根が、左右対称に設けられた左羽根と右羽根とからなり、音声取得手段が、羽ばたき浮上装置の前側または上側であって、左羽根と右羽根との間付近に設けられている。このようにすることにより、羽ばたき運動によって生じる羽ばたき音が音声取得手段に取得されて発生するノイズを小さくすることができる。
【００４０】
本発明の浮上移動制御装置は、空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置と、浮上移動装置に設けられた音声を取得するための音声取得手段と、音声取得手段により取得された音声を発生するための音声発生手段とを備えたマイクシステムに用いられ、浮上移動装置の外部に設けられ、浮上移動装置の浮上移動を制御することが可能に構成されている。
【００４１】
上記の構成によれば、音声取得手段が設けられており、空間において浮上移動することが可能であるとともに、空間内の所定の位置に定位することが可能な浮上移動装置を制御することができるため、特定の人の居るところまで行くことが難しい環境においても、その特定の人のとことまで素早く音声取得手段を移動させて音声を取得することができる。なお、浮上移動制御装置は人為的に浮上移動装置を制御できるように構成されていてもよい。
【００４２】
なお、具体的にこれらを簡便に構成する一例として、コンピュータに、前述のマイクシステム、浮上移動装置、および、浮上移動制御装置それぞれを動作させるためのプログラムそれぞれが実行されて、マイクシステム、浮上移動装置、および、浮上移動制御装置それぞれが機能する構成が挙げられる。なお、これらのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録されていているものがマイクシステム、浮上移動装置、および、浮上移動制御装置それぞれに読込まれてもよいとともに、インターネットなどの情報伝達網からインストールされてマイクシステム、浮上移動装置、および、浮上移動制御装置それぞれに読込まれてもよい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本実施の形態のマイクシステムを説明する。本実施の形態におけるマイクシステムは、マイクを有し、ベースステーションによって操作される羽ばたき浮上ロボットを用いたマイクシステムである。
【００４４】
（システムの概要）
まず、本実施の形態におけるマイクシステムの構成を、図１を用いて説明する。本実施の形態のマイクシステムは、講演会場９２と、講演会場９２に配された、この会場内を浮上移動することができるマイク５３を備えたロボット９０と、ロボット９０と情報を交換できるベースステーション９１とからなる。そして、講演会場９２には、質問者９３と講演者９４とが存在する。
【００４５】
ベースステーション９１は、講演者９４の指示により、ロボット９０を、質問者９３の音声を取得可能な位置に定位させ、質問者９３の音声を得るためのものである。そして、講演者９４は、ベースステーション９１に対して質問者９３の位置を指示する。
【００４６】
（ロボットの説明）
（羽ばたき浮上機構の利点）
本実施の形態においては浮上移動装置として、羽ばたき運動を用いた浮上機構を用いるが、この羽ばたき浮上移動装置は、停空可能な浮上機構であるヘリコプターのような回転運動を用いた浮上機構に対し、より低周波数での浮上が可能である。たとえば、トンボは羽ばたき周波数３０Ｈｚ程度であるのに対し、一般的なヘリコプターのロータの回転数は１００Ｈｚ以上である。また、羽ばたき運動を用いた浮上機構は、質量に対する浮力の比が、サイズに反比例して大きくなるので、質量に対する浮力の比がサイズに対して一定である浮力を用いた飛行船などの浮上機構に対し、より小型化に適している。ただし、本発明は、本実施の形態の羽ばたき浮上移動装置に限定して成立するものではなく、他の浮上移動装置であってもよい。
【００４７】
（主要な構成と主要な機能）
まず、ロボット９０の主要な構成について図２を用いて説明する。図２に示すように、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ている。支持構造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が固定されている。右アクチュエータ２１には右羽根３１が取付けられ、左アクチュエータには左羽根３２が取付けられている。また、下部に電極６１が配されている。
【００４８】
各アクチュエータ２１，２２はそれぞれ取付けられた羽根３１，３２をアクチュエータの始点をほぼ中心として３自由度を持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。各アクチュエータの詳細な構造については後述する。
【００４９】
なお、図２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。
【００５０】
また、支持構造１には、加速度センサ５１、角加速度センサ５２、およびマイク５３が搭載されている。さらに、支持構造１には、通信装置７が配されている。通信装置７は、ベースステーション９１との音声情報もしくは制御情報の送受信を行なう。以後、音声情報の送受信を、音声通信、音声情報以外の情報、たとえば、加速度センサデータ、角加速度センサデータ、ロボット９０に対する制御データなどの送受信を制御通信を、特に、これらを区別する必要のない場合は単に通信と称する。
【００５１】
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（羽ばたき浮上ロボット）の浮上の状態を検知する。マイク５３は、音声信号を収集し、制御装置４に送る機能を有する。制御装置４は、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９１に送信する機能を有する。
【００５２】
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９１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、発光ダイオード８の動作を算出し、駆動を決定する。
【００５３】
左右アクチュエータ２１，２２、制御装置４、加速度センサ５１、角加速度センサ５２、マイク５３、通信装置７、発光ダイオード８などを駆動する駆動源は電源６により供給される。電源６は、二次電池であり、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の位置決めピンの役割も兼ねており、ベースステーション９１における位置決め孔に決まった姿勢で定位が可能である。
【００５４】
なお、図２においては、電極６１は正極および負極の２本のピンからなっているが、充電状態検出用なども含む３本以上のピンからなる構成も可能である。
【００５５】
（支持構造）
次に、支持構造１について図２を用いてより詳細に説明する。
【００５６】
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望ましい。この羽ばたき装置の支持構造１では、ほぼ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。支持構造１下部には、設置の際転倒を防ぐよう、支持脚１１が配されている。ただし、ロボット９０の設置時の安定性が確保されるか、もしくは、設置時の安定性が機能的に問題にならないのであれば、支持脚１１は必須ではない。
【００５７】
また、支持構造１の材料や形状は飛行の性能を損なわないならば図２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。たとえば、カニやエビなどの生物に含ま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。それにより、カニやエビの外骨格が有している軽くて丈夫であるが形状加工が容易であるといる性質を、生物が本来持っている最適な組成値をそのまま転用することにより実現することができる。また、このような支持構造１によれば、環境に対しても害が少ない。
【００５８】
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代わりに用いることでも、剛性が高い支持構造を構築することができる。また、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るものではない。
【００５９】
特に、本実施の形態の羽ばたき装置（羽ばたき浮上ロボット）では、浮上の安定性を重要視して、自然に図２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すむので、羽ばたき装置の姿勢を容易に変更することできる。したがって、アプリケーションによっては、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。
【００６０】
（浮上機構）
（羽根とその動作）
次に、羽根とその動作について図２〜図５を用いて説明する。説明の簡便のため、図２における座標系を定義する。まず、支持構造１のほぼ中央を原点とする。また、重力加速度の方向を下方向、その逆を上方向とする。原点から上方向に向かって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の形状中心を結ぶ方向を左右方向とし、原点から左羽根に向かって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の方向にｘ軸を定義し、以後、この正の方向を前方、その反対方向を後方と称する。
【００６１】
また、図２は、右羽根３１の右アクチュエータ２１に対する力学的作用点Ａ１と、左羽根３２の左アクチュエータ２２に対する力学的作用点Ａ２の中点Ａ０から、重力加速度方向に降ろした線上に本羽ばたき装置の重心Ｏが位置する状態である。本実施の形態においては、左アクチュエータ２２のロータ２２９はほぼ球状であり、主軸３２１の延長線上にこのロータ２２９の球心が位置するように左羽根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の回転運動の始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。
【００６２】
以後、前述したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、図２の状態において支持構造１に対して固定された、本羽ばたき装置固有の座標系であるとする。
【００６３】
一方、羽ばたき装置の固定された座標系に対して、空間に固定された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、ロボット９０が移動する会場９２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、ロボット９０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。
【００６４】
次に、羽根の構造について説明する。たとえば、左羽根３２は主軸３２１に枝３２２が生えた支持部材に、膜３２３を張ることで形成されている。主軸３２１は、左羽根３２において前方寄りの位置に配されている。
【００６５】
また、枝３２２は先端に行くほど下方に向いているため、左羽根３２は上に凸状の断面形状を有する。これによって、特に、打下ろしの際に流体から受ける力に対し高い剛性が得られる。
【００６６】
主軸３２１と枝３２２は軽量化のため、それぞれカーボングラファイトの中空構造となっている。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、羽根全体の剛性を高める働きをしている。
【００６７】
本発明者らが実験に用いた羽根の主軸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である。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。
【００６８】
なお、図３に示された左羽根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。図示されない右羽根３１はｘｚ平面を挟んで左羽根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。
【００６９】
次に、羽根の動作の表現について左羽根３２を例に挙げて説明する。
左アクチュエータ２２は、左羽根３２を回転３自由度動かすことが可能である。つまり、左羽根３２の駆動状態は、その姿勢で表わすことができる。以後の説明の簡便のため、左羽根３２の姿勢を図２の状態に基づき以下のように定義する。
【００７０】
まず、図４に示すように、主軸の回転運動の始点（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）を含むｘｙ平面に平行な平面を基準として、点Ａ２と左羽根３２の主軸３２１の根元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。
【００７１】
また、主軸の回転運動の始点（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）を含むｙｚ平面に平行な平面を基準として、点Ａ２と左羽根３２の主軸３２１の根元とを結ぶ線分がその平面をなす角度を偏角αとする。
【００７２】
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、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。
【００７３】
そして、図５に示すように、左羽根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見たときに時計回りを正とする。
【００７４】
（アクチュエータ）
次に、アクチュエータについて図６を用いて説明する。
【００７５】
本実施の形態の羽ばたき装置のアクチュエータ２１，２２については、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）を用いて発生した進行波によって駆動するアクチュエータ（一般的に超音波モードと呼ばれる）を用いる。
【００７６】
図６に示すのアクチュエータ２１，２２は、市販の超音波モータ２３である。この超音波モータ２３は、図６（ａ）に示すように、下面に圧電素子２３０を貼り付けてあるアルミニウムの円板２３１上に突起２３２〜突起２３７が、円板の中心を重心とする正六角形をなすように６ヶ所に配置されている。さらに、図６（ｂ）に示すように、超音波モータ２３は、圧電素子２３０の下面に、円周方向に１２分割された電極２３８が配置されている。
【００７７】
各電極２３８は、１つ置きに電気的に短絡されており、それぞれ、円板２３１を基準に電圧が印加される。すなわち、圧電素子２３０は、２層の異なる電圧が加えられる。この様子を図６（ｃ）に、ハッチングと塗り潰しに分けて示す。このそれぞれに異なる時間的パターンで電圧を加えることによって円板２３１上に進行波が発生し、突起２３２〜突起２３７先端が楕円運動を行なう。以上でステータが構成され、このステータは、ステータ上に接触して配されたロータ２３９を上述の突起先端の楕円運動により円板２３１を円周方向に沿うように回転搬送することができる。
【００７８】
この超音波モータのトルクは、１．０ｇｆ・ｃｍで、無負荷回転速度は８００ｒｐｍである。また、最大消費電流は２０ｍＡである。また、円板２３１の直径は８ｍｍ、突起２３２〜突起２３７の配されている間隔は２ｍｍである。円板２３１の厚さは０．１４ｍｍ、突起２３２〜突起２３７の高さは約０．４ｍｍである。また圧電素子２３０の駆動周波数は３４１ｋＨｚであった。
【００７９】
本実施の形態では、このステータ部分を流用したアクチュエータを用いる。右アクチュエータ２１は、図７（ｂ）に示す如く、球殻状のロータ２１９を、上述のステータと同様のステータ２１０とベアリング２１１を挟み込んで保持する構造を有している。ただし、ステータ２１０のロータ２１９との接触部はロータ２１９表面と一致する形状に加工されている。ロータ２１９は外径３．１ｍｍ、内径２．９ｍｍの球殻で、表面に右羽根主軸３１１が配置されている。センターの突起２３２〜突起２３７のある面に向かって見て時計回り（以後、これを正回転、この逆の回転を逆回転と呼ぶ。）にロータを搬送させる操作を行なうと、右羽根主軸３１１は図７（ｂ）に示すθの方向に移動する。
【００８０】
さらに、このロータ２１９を３自由度で駆動するために、上部補助ステータ２１２と下部補助ステータ２１３をベアリング２１４，２１５とともにステータ２１０、ベアリング２１１と同様に、図７（ａ）に示すように配置する（補助ステータの大きさはステータ２１０の０．７倍である。）。
【００８１】
各ステータの駆動方向は必ずしも直交していないが、それぞれ独立した要素への回転を与えるため、これらの運動の組合せによってロータ２１９を３自由度で駆動することができる。
【００８２】
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、下部補助ステータ２１３によって同じく正回転を与えれば、ロータ２１９がこの合成であるβ方向に、上部補助ステータ２１２によって逆回転を、下部補助ステータ２１３によって正回転を与えればα方向に回転する。
【００８３】
実際の駆動に際しては回転中心の異なる２つの回転を行なわせることは摩擦によって効率を低下させてしまうので、たとえば、上部補助ステータ２１２と下部補助ステータ２１３を、ごく短時間周期で交互に動作させ、その間、動作していないステータの突起はロータ２１９の接触しないなどの駆動方法が望ましい。これは、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、特別に構成要素を付加することなく実現することができる。
【００８４】
また、圧電素子の駆動周波数が３００ｋＨｚ以上と、せいぜい１００Ｈｚ程度である羽ばたき周波数に比べて十分高速であるので、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根主軸３１１に与えることができる。
【００８５】
以上により、発明者らが検討に用いた市販の超音波モータと同等の特性を有する３自由度アクチュエータが構成される。
【００８６】
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り、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る放物面鏡の加工精度は数重ｎｍ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数ｎｍ程度であることからこのようなロータは現在の加工方法および技術で作製することが可能である。
【００８７】
当然、これは本発明における３自由度運動を羽根に与えるアクチュエータを超音波モータで構成した例の１つにすぎず、各構成要素の配置およびサイズ、材料駆動方法などは、羽ばたき飛行に要求される物理的機能、たとえば、トルクなどが実現できるならこの限りではない。
【００８８】
また、当然、羽根の駆動機構やそれに用いるアクチュエータの種類についても、特に本実施の形態に示したものによらない。たとえば、特開平５−１６９５６７号公報に見られるような、外骨格構造と、リニアアクチュエータを組合せて用いた羽ばたき機構も本実施の形態に示すアクチュエータと等価な羽根の動作を実現できるため可能である。
【００８９】
また、運動エネルギ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により、化学的エネルギを運動エネルギに変換するアクチュエータを用いることも可能である。たとえば、昆虫から採取した筋肉をリニアアクチュエータとして用いる方法や、昆虫の筋肉のタンパク質のアミノ酸と無機物を材料として分子レベルで、これらを複合させて作った複合材料の人工筋肉をリニアアクチュエータとして用いるなどの方法がある。
【００９０】
なお、基本的な駆動力を上述の内燃機関などのエネルギ効率が高いアクチュエータで得て、これらの制御もしくは補助として電力で駆動するアクチュエータを用いる手法も可能である。
【００９１】
（浮上方法）
次に、浮上方法について図８〜図１４を用いて説明する。
【００９２】
なお、ここでは、羽根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、無風状態を仮定して説明する。
【００９３】
説明の簡便のため、ロボット９０に及ぼされる外力は、羽根に流体から作用する力すなわち流体力と、重力のみであるとする。
【００９４】
ロボット９０が恒常的に浮上するには、１回の羽ばたき動作の間で平均して、
（羽根にかかる上方向の流体力の総和）＞（ロボット９０にかかる重力）
であることが必要である。
【００９５】
ここでは、昆虫の羽ばたきを単純化した羽ばたき方により、打下ろし時の流体力を打上げ時の流体力よりも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根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、この羽ばたき方によりロボット９０に作用する浮上力と重力の大小については後述する。
【００９６】
羽根には、羽根が運動する方向と逆方向の流体力が作用するので、羽根の打下ろし時には羽根の上向きの流体力が作用し、打上げ時には羽根に下向きの流体力が作用する。そこで、打下ろし時に流体力を大きくし、打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（打下ろし動作と打上げ動作）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。
【００９７】
そのためには、まず、打下ろし時には羽根が移動する空間の体積が最大となるように打下ろせば、羽根にほぼ最大の流体力が作用する。これは、羽根の接平面とほぼ垂直に羽根を打下ろすことに相当する。
【００９８】
一方、打上げ時には羽根が移動する空間の体積が最小になるように打上げれば、羽根に及ぼされる流体力がほぼ最小となる。これは羽根の断面の曲線にほぼ沿って羽根を打上げることに相当する。
【００９９】
このような羽根の動作について羽根の主軸３２１に垂直な断面を用いて説明する。まず、図８は、羽根の移動する空間の体積が最大になるように打下ろした場合、図９は羽根の移動する空間の体積が最小になるように打上げた場合を示す。
【０１００】
図８および図９では、移動前の羽根の位置が破線で示され、移動後の羽根の位置は実線で示されている。また、羽根の移動方向が一点鎖線の矢印によって示されている。同図に示すように、流体力は羽根の移動方向とは逆向きの羽根に作用する。
【０１０１】
このように、打上げ時における羽根が移動する空間の体積が、打下ろし時における羽根が移動する空間の体積よりも小さくなるように、羽根の姿勢を羽根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、羽根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。
【０１０２】
本実施の形態においては、羽根の捻り角βが制御可能であり、これを時間的に変化させることによって上述の羽根の運動が実現される。
【０１０３】
具体的には、以下のステップＳ１〜Ｓ４が繰返される。まず、ステップＳ１では、図１０に示すように、羽根の打下ろし（ストローク角θ＝＋θ０→−θ０）が行なわれる。ステップＳ２では、図１１に示すように、羽根の回転１（羽根の捻り角β＝β０→β１）動作が行なわれる。ステップＳ３では、図１２に示すように、羽根の打上げ（ストローク角θ＝−θ０→＋θ０、捻り角β＝β１→β２（羽根の曲面に沿った運動において流体力を最小限に留める運動））が行なわれる。ステップＳ４では、図１３に示すように、羽根の回転２（羽根の捻り角β＝β２→β０）動作が行なわれる。
【０１０４】
ステップＳ１およびステップＳ３における羽根に作用する流体力を時間平均すると、上述のように羽根の移動する空間の体積の違いから、上向きの流体力となる。この上向きの流体力の鉛直成分と重力との大小関係については後述する。
【０１０５】
当然、ステップＳ２，ステップＳ４においても、羽根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望ましい。
【０１０６】
ロボット９０の羽根においては、図１０〜図１３に示すように、羽根の前縁近傍に羽根の回転中心（主軸３２１部分）が位置している。つまり、主軸３２１から羽根の後縁までの長さの方が主軸３２１から羽根の前縁までの長さよりも長くなっている。このため、図１１および図１３に示すように、羽根の回転動作においては羽根の回転方向に沿って生じる流体の流れに加えて、主軸３２１から羽根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。
【０１０７】
そして、羽根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１１に示すステップＳ２では、実質的に上向きの流体力が羽根に与えられ、図１３に示すステップＳ４では主に下向きの流体力が羽根に与えられることになる。
【０１０８】
図１２に示すステップＳ３では、羽根の断面の曲線に沿うように羽根の捻り角βをβ１からβ２に変化させながら打上げ動作が行なわれる。また、図１１に示すステップＳ２における羽根の回転角は図１３に示すステップＳ４における羽根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においても羽根の上向きに作用する流体力が下向きに作用する流体力に勝って、時間平均すると上向きの流体力が羽根に作用することになる。
【０１０９】
なお、図１０〜図１３では、それぞれステップＳ１〜Ｓ４における羽根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〜ステップＳ４における羽根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。
【０１１０】
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わしたグラフを図１４に示す。ただし、図１４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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
上述した説明では、説明の簡便のためステップＳ１〜ステップＳ４は独立した動作として記述したが、たとえば、ステップＳ１において羽根を打下ろしながら羽根の捻り角を大きくしていくような動作も可能である。
【０１１３】
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定されるものではない。
【０１１４】
また、ここでは、左羽根について説明したが、右羽根についても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、同一の議論が成り立つ。以下、羽根に作用する上向きの流体力を浮上力とし、羽根に作用する前向きの流体力を推進力とする。
【０１１５】
（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手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。
【０１１６】
（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である。
【０１１７】
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もしくは角加速度ｓeを表す関数、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３９に示すようなものとなる。
【０１１８】
また、実際には、羽と流体の慣性力により、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がＧWとＧfSに加わることになる。
【０１１９】
（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が必要であり、膨大なデータ量と演算速度を必要とする。また、流体と行動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。
【０１２０】
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望ましい。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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の実現方法を説明する。
【０１２３】
（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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、もしくは、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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
また、前記のステップＳ２もしくはステップ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。
【０１２９】
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望ましい。
【０１３０】
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望ましい。
【０１３１】
（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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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が釣り合っているならば、ホバリング状態が実現できる。
【０１３４】
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。
【０１３５】
さらに、前述したステップＳ２とステップＳ４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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
（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軸周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。
【０１４２】
（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したグラフを図１５に示す。ただし、図１５ではそれぞれの角度の縦軸の比率と異なっている。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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４０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。
【０１４５】
（制御方法決定手法）
現在の浮上状態は、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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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、もしくはその補完を用いるのが高速である。たとえば、図４１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の組合せを予め用意しておく。なお、図４１の左端列は目的とする動作、羽ばたきにおけるＡとＢ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１４、図１５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、この駆動もしくはその補完した駆動をこのテーブルより算出する。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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、もしく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。
【０１５０】
また、当然、羽ばたき装置の浮上状態を表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。
【０１５１】
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。
（浮上可能重量）
次に、本実施の形態におけるロボット９０の構成で浮上が可能な条件を、図１６を用いて示す。
【０１５２】
本発明者らの実験環境では、アクチュエータとして進行波アクチュエータを用いた。この進行波アクチュエータによれば、ステータ２１０が超音波モータ２３と同等であるので、θ方向の羽ばたきに関してはトルク１．０ｇｆ・ｃｍである。
【０１５３】
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で羽ばたいた際の流体力を算出した。羽根は、アクチュエータ２１，２２から離れる方向が長辺で、長辺４ｃｍ、短辺１ｃｍの矩形で、羽根の変形を無視する。また、幅８ｍｍ、長さ３３ｍｍのトンボの羽根が約２ｍｇであったので、これに倣い、羽根の質量は３ｍｇとした。
【０１５４】
さらに、超音波モータは、突起先端の微小な楕円運動の累積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、立下がりは楕円運動の周期オーダ、すなわち１０5ヘルツオーダであるが、計算の安定性から制約上、±２５０ｇｆ・ｃｍ／ｓｅｃであるとした。すなわち、トルクは０．００４秒に１ｇｆ・ｃｍ上昇する。
【０１５５】
この羽根を、一方の短辺を、この辺を回転軸とする回転自由度のみ残して固定し、この回転自由度にトルクを与え、この回転軸にかかる反力を算出した結果が図１６である。ただし、前に定義するところの偏角α＝０°、捻り角β＝０°である。
【０１５６】
時刻０秒において羽根は水平すなわちストローク角θ＝０°である。ここから時刻０．００４秒までの間にトルク１ｇｆ・ｃｍまで直線的に行動させ、０．００４秒から０．０１秒まで１ｇｆ・ｃｍを保つ。そして、時刻０．０１秒から０．０１８秒までの間にトルクを１ｇｆ・ｃｍから−１ｇｆ・ｃｍまで直線的に変化させ、同０．０１８秒から０．０３秒まで−１ｇｆ・ｃｍを保ち、同じく０．０３秒から０．０３８秒までの間に再び１ｇｆ・ｃｍへと直線的に変化させる。
【０１５７】
これにより得られた接点反力を、打下ろしの間、すなわちトルクが負である時間である時刻０．０１４秒から時刻０．０３４秒までの間で平均すると約０．２９ｆであった。
【０１５８】
以上のシミュレーションは１自由度の羽ばたきの結果であるため、打上げ時における流体力の作用は不明である。しかし、断面積に比して流体の抵抗は減少するので打上げ時に働く下向きの始点反力は小さいこと、かつ、打下ろし時と同じトルクで打上げることが可能なため、打上げに要する時間は打下ろしに要する時間よりもはるかに短い。すなわち、打上げの際の力が作用する時間が短いこと、また、打下ろし以外にも羽根の回転などを用いて浮上力がさらに得られることから、トルク１ｇｆ・ｃｍのアクチュエータを用いて０．２９ｇ程度の質量を浮上させることが可能であるといえる。すなわち、本実施の形態における装置全体の質量が０．５８ｇ以下であれば浮上が可能である。以下、装置全体の重量について検討する。
【０１５９】
まず、ステータ２１０の質量は、電極単線素子が薄いため、比重２．７、厚さ０．４ｍｍ、半径４ｍｍの円板と同等であるので、０．０５４ｇである。また、補助ステータの重量は、ステータの直径が０．７倍であることから０．０１９ｇである。
【０１６０】
３つのベアリングはいずれも外径４．２ｍｍ、内径３．８ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのドーナツ状のボールベアリングである。材質は比重４．８のチタンで、約３０％の空隙があるため、ベアリング質量は約０．０１３ｇである。また、ロータ２１９は、材質がアルミで壁中央半径３ｍｍ、厚さが０．２ｍｍであるため、約０．０６１ｇである。これらの総和から、アクチュエータ２１の質量は０．１９２ｇである。また、羽根３１は前述のとおり０．００３ｇである。
【０１６１】
以上の構成が左右系２つあるので０．３９０ｇである。
また、発明者らが採用した図１に示す支持構造１は、直径１ｃｍ、比重０．９、厚さ０．１ｍｍの球体であるので質量は約０．０２８ｇである。
【０１６２】
また、発明者らが採用した制御装置４、通信装置７、加速度センサ５１、角加速度センサ５２はそれぞれ、５ｍｍ×５ｍｍの半導体ベアチップで、各約０．０１ｇである。マイク５３、発光ダイオード８については、マイクロマシニングを用いて、０．５ｍｍ角以下のサイズで作用可能であるので、サイズのみで比例計算して約０．００１ｇと非常に小さいのでこの質量は無視する。すなわち、これらの質量の総和は０．０４ｇである。また、本発明者らが採用した電源６の重量は０．１３ｇである。
【０１６３】
以上すべての構成要素の重量の合計は０．５７９ｇとなる。１対の羽根で浮上力０．５８ｇｆを得ているので、この構成で浮上することが可能である。
【０１６４】
（通信装置）
次に、通信装置７について説明する。
【０１６５】
通信装置７は、送信機能を備え、加速度センサ５１、角加速度センサ５２の測定値と、マイク５３の採取した音声情報を送信する。これにより、ベースステーション９１が、ロボット９０の加速度情報、角加速度情報、そして音声情報を得ることができる。また、通信装置７は、受信機能を備え、ベースステーション９１からの指示信号を受信する。これにより、ベースステーション９１が、ロボット９０に対して制御を行なうことができる。
【０１６６】
より具体的には、ロボット９０に与えられるべき加速度と角加速度を指示する信号と発光ダイオード８のＯＮ／ＯＦＦを指定する信号である。なお、本実施の形態においては、ここに例示した情報を送受信するものとして以後の説明を行なう。
【０１６７】
もちろん、送受信すべき情報はここに示した限りではない。たとえば、ベースステーション９１で発せられた制御信号を、ロボット９０が正しく受信したか否かを確認する応答信号なども可能である。通信の手法については、ベースステーション９１と通信が可能な手法であればよい。これについては、ベースステーション９１の通信装置の項にて説明する。
【０１６８】
また、本実施の形態においては、より効率的に上記情報を送受信するため、ロボット９０の加速度情報、角加速度情報、そしてマイク５３にて採取した音声情報を復号デジタルデータとして送受信するものとする。
【０１６９】
（制御装置）
次に、制御装置４について、図２および図１５を用いて説明する。
【０１７０】
図２に示すとおり、制御装置４は演算装置４１とメモリ４２とからなる。
演算装置４１は、通信装置７を得て、ロボット９０における各種センサによって得られた情報を送信する機能を有する。また、演算装置４１は、通信装置７を経て得られた制御信号に基づき、各構成要素の動作を制御する機能を有する。また、メモリ４２はこれらの送受信されたデータを保持する機能を有する。
【０１７１】
本実施の形態においては、より具体的に、演算装置４１は加速度センサ５１および角加速度センサ５２からの情報によりロボット９０の加速度および角加速度を算出し、通信装置７を経由してベースステーション９１にこの情報を送信する。
【０１７２】
また、ベースステーション９１からは、現在ロボット９０に与えられるべき加速度と角加速度が指示信号として送信される。これを通信装置７を経て受信し、演算装置４１はこの受信された加速度と角加速度より各アクチュエータの動作パラメータを決定する機能を有する。
【０１７３】
さらに、より具体的には、演算装置４１は、ロボット９０に与えられるべき代表的な加速度と角加速度との組合せに対応したα、β、θの時系列値をテーブルとして有しており、これらの値、もしくは、その補間値を各アクチュエータ２１，２２の動作パラメータとする。なお、α、β、θの時系列値とは、たとえば、加速度および角加速度ともに０であるホバリングの場合は、図１５にグラフで示される値を離散化したものである。これらの値によって各アクチュエータは駆動される。
【０１７４】
なお、ここに挙げるα、β、θは制御パラメータの一例であり、説明の簡便のため、これらのパラメータを指定することでアクチュエータ２１，２２が駆動されることを前提に記述したが、たとえば、より直接的にこれらを実現する各アクチュエータ２１，２２の駆動電圧や制御電圧に変換したものを用いる方が効率的である。しかしながら、これは既存のアクチュエータ制御方式と特に異なるものではならないので、代表的なパラメータとして、α、β、θを挙げるにすぎず、実施の形態としては、これに限るものではない。
【０１７５】
また、別なる機能の具体例として、演算装置４１は、マイク５３から送られてくる音声情報を、通信装置７を介してベースステーション９１に送信する機能を有する。これにより、ベースステーション９１がロボット９０に搭載されたマイク５３における音声情報を取得することが可能になる。
【０１７６】
また、演算装置４１は、ベースステーション９１から送信された、発光ダイオード８の発光制御信号を、通信装置７を介して得ることができるとともに、この発光制御信号に従い発光ダイオード８のＯＮ／ＯＦＦを制御する機能を有する。これにより、ベースステーション９１が発光ダイオード８を制御することが可能になる。
【０１７７】
メモリ４２については、本願の記述においてその蓄積情報形態を制限するものではなく、様々な利用が可能である。たとえば、飛行制御は時間的に連携するものであるので、羽の動作の時刻歴を、制御装置４におけるメモリ４２に蓄積しておき、ベースステーション９１からの制御信号をこの時刻歴情報によって補正する手法も可能である。
【０１７８】
また、ロボット９０の浮上移動を優先する場合、通信の帯域化が送信不可能なデータが発生することも考えられる。また、通信が途絶する場合も考えられる。これらをはじめとして、重量の増加が浮上移動にも障害をもたらさない範囲内であれば、メモリ４２を搭載することは有効である。また、逆に、演算装置４１におけるレジスタの類を除き、ロボット９０の機能によってはメモリ４２は必須ではない。
【０１７９】
（駆動エネルギ源）
次に、駆動エネルギ源、すなわち電源６について説明する。
【０１８０】
電源６はリチウムイオンポリマーを電解質としているので支持構造１により封入しておけばよい。これにより液漏れを防ぐための余分な構造が不要であり、実質的なエネルギ密度を高めることができる。
【０１８１】
なお、現在市販されているリチウムイオン２次電池の一般的な質量エネルギ密度は１５０Ｗｈ／ｋｇであり、本実施の形態においてアクチュエータにおける消費電流は最大４０ｍＡであるので、電源６の電解質重量を約０．１ｇとすると、本実施の形態においては約７．５分の飛行が可能である。
【０１８２】
また、本実施の形態におけるアクチュエータの最大消費電流は左右合計４０ｍＡである。また、電源電圧は３Ｖである。電解質重量が０．１ｇであるので、０．１２Ｗ／０．１ｇ、つまり、１２００Ｗ／ｋｇの重量パワー密度を持つ電源６の実現が求められる。市販品で実現されている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であるが、これらは携帯電話などの情報機器に用いられている１０ｇ以上の製品での値である。一般に、電解質質量に対する電極面積の比はサイズに反比例するので、本実施の形態における電源６は、前述の情報機器などに用いられる２次電池の１０倍以上の電極面積比を持つので、１０倍程度の質量パワー密度が達成可能であり、冒頭の質量パワー密度は十分達成可能である。
【０１８３】
アクチュエータ２１，２２の駆動エネルギを外部から供給する方法も可能である。たとえば、電力エネルギを外部から供給する媒体については、温度差、電磁波などが挙げられ、これを駆動エネルギに変換する機構としてはそれぞれ熱伝素子、コイルなどが挙げられる。
【０１８４】
なお、異なる種類のエネルギ源を混載する手法も可能である。電力以外のエネルギ源を用いる場合、基本的には制御が制御装置４からの電気的信号を用いることになると考えられる。また、燃料電池などの発電装置を搭載する手法も可能である。
【０１８５】
（センサ）
次に、センサについて説明する。
【０１８６】
加速度センサ５１は支持構造１の３自由度並進加速度を、角加速度センサ５２は支持構造１の３自由度回転角加速度を、マイク５３は音声情報を、それぞれ収集する。これらの検出結果は、制御装置４に送られる。
【０１８７】
本発明者らが用いた加速度センサは帯域４０Ｈｚである。なお、加速度センサ５１や角加速度センサ５２は帯域が高ければ高いほど時間的に緻密な制御が可能であるが、ロボット９０の浮上状態の変更は１回以上の羽ばたきの結果起きるものであると考えられるので、現在市販されている帯域が数十Ｈｚ程度のセンサでも実用可能である。
【０１８８】
本実施の形態では加速度センサと角加速度センサによりロボット９０の位置および姿勢を検出するものとしたが、ロボット９０の位置と姿勢が計測可能な手段であるならば上記センサに限らない。たとえば、互いに直交する３軸方向の加速度を測定可能な加速センサを複数（少なくとも２つ）、それぞれ支持構造１の異なる位置に配置させて、それらの加速度センサから得られる複数の加速度情報に基づいてロボット９０の姿勢を算出することも可能である。
【０１８９】
また、講演会場９２内に位置情報を明示的に組込んでおき、これをロボット９０が検出して位置および姿勢を算出する手法も可能である。たとえば、講演会場９２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、ロボット９０の位置と姿勢を算出する手法も可能である。また、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）センサなどを用いる手法も考えられる。なお、後述するベースステーション９１がロボット９０の位置と姿勢を直接検出する機能を有するならこれらは必須ではない。
【０１９０】
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とは別部品として表現したが、軽量化の観点からマイクロマシニング技術によって制御装置４と一体で同一のシリコン基板上に形成してもよい。なお、本実施の形態におけるセンサは一例であり、センサの種類、個数、構成についてはここに限定する限りではない。
【０１９１】
たとえば、ロボット９０における羽根の駆動には、フィードバックのない制御を用いているが、羽根の付け根に羽根の角度センサを設け、ここから得られた角度情報によりフィードバックを行ない、より正確に羽根を駆動する手法も可能である。
【０１９２】
また、逆に、浮上する領域における気流が既知であり、予め定められた羽ばたき方のみによって目的位置に定位することが可能ならば、ロボット９０の浮上状態を検出することは不要となるので加速度センサ５１や角加速度センサ５２は必須ではない。
【０１９３】
（マイク、音声情報処理）
マイク５３は、浮上特性を損なわないために小型軽量であることが望ましい。この点以外は何ら一般的なマイクに比べて特別な機能を必要とするものではない。一例として特にこの観点から、マイクロマシニングを用いたシリコンウェハ上に形成したコンデンサマイクが望ましい。
【０１９４】
なお、本実施の形態では、マイク５３は常に動作しているものとし、マイクによって得られた音声情報が音声信号として出力されるか否かをベースステーション９１によって制御することで実質上マイクの動作をＯＮ／ＯＦＦ制御しているが、マイク５３の動作のＯＮ／ＯＦＦについてはこの形式に限らない。
【０１９５】
また、移動中にマイク５３がスピーカの音声出力装置に対向すると、ハウリングが生じ聴衆に不快感を与えるので、これを防止するため、浮上の位置姿勢すなわち浮上状態に応じてマイクのＯＮ／ＯＦＦもしくはゲインを切換える手法も可能である。
【０１９６】
また、一般的な講演会においては、質問者９３の音声情報が即時に講演会場９２における聴衆が取得できることが望ましいので、無線による音声通信機能を用いて、これを講演会場９２のスピーカシステムなどに送信し、講演会場９２に出力することが望ましい。本実施の形態においては、音声情報は、通信装置７を介してベースステーション９１に送信され、ベースステーション９１より出力される。
【０１９７】
なお、ロボット９０がスピーカシステムのような音声情報提示手段を有し、収集した音声情報をロボット９０により講演会場９２に発する手法も可能である。
【０１９８】
質問者９３の音声情報が即時に提示されることが必要でない場合は、ロボット９０にこれを蓄積し、これ以後この音声情報を取出す手法も可能である。たとえば、コンピュータなどの他の情報処理装置と接続可能なストレージメモリをロボット９０に配し、マイク５３により取得された音声情報をこれに蓄積しておき、ロボット９０の帰還後にロボット９０のストレージメモリよりこの音声情報を取出す手法も考えられる。ストレージメモリからの諸情報の取り出しについては従来の手法が適用可能である。たとえば、有線もしくは無線による通信が挙げられる。当然、ストレージメモリをカートリッジとしてロボット９０より着脱可能である構成にしておけば、他の情報処理機器との互換性において有用である。
【０１９９】
また、音声情報以外の質問者９３の情報をロボット９０が収集する場合の上述の手法が適用できる。たとえば、カメラを用いて質問者９３の画像情報を得る場合も、画像情報通信機能もしくは画像情報表示機能もしくは画像情報蓄積機能によって質問者９３の画像情報が出力可能である。なお、これら伝送蓄積提示（表示）機能については従来手法が適用可能である。
【０２００】
（発光ダイオード）
発光ダイオード８は、ロボット９０が収音可能であれば点灯し、収音不能であれば消灯することで、質問者９３に発話の可能か不可能かを示すことができる。
【０２０１】
なお、ここでは発話の可能か不可能かを点灯／消灯の２状態で表わしたが、質問者９３がこの状態を認識可能であればこの態様には限らない。なお、発話の可能不可能以外の状態を示すことも可能である。たとえば、発光ダイオード８を点滅させ、その点滅周期を変化させることによって、質問者９３の質問残り時間を表わす手法も可能である。なお、発話の可能不可能などの情報提示が不要であるならば発光ダイオード８は必須ではない。また、本実施の形態においては、情報提示手段として、最も消費電力が小さく、かつ、音声情報収集の妨げにならない光情報を用いての情報提示を行なうことができ、小型軽量化にも向いている発光ダイオードを用いたが、これに限るものではない。
【０２０２】
（ベースステーションの説明）
（主要な構成と主要な機能）
まず、図１７を用いてベースステーション９１の主要な構成と機能とを説明する。ただし、ベースステーションの主要な目的はロボット９０からの情報取得とこれに基づくロボット９０の制御であるので、図１７はこれらを具体化した一例にすぎず、外観、軽量、または付帯的な構成要素の有無については、上述の目的を阻害しない限りこれに限定するものではない。
【０２０３】
図１７に示すように、ベースステーション９１は、演算装置９１１とメモリ９１２、充電器９１３、充電孔９１４、電磁石９１５、通信装置９１７、マウス９１８および指示入力パネル９１９を備えている。通信装置９１７は、ロボット９０より送信されてきた信号を受信する機能を有する。またロボット９０に動作指示信号を送信する機能を有する。
【０２０４】
より具体的には、講演者９４はマウス９１８と指示入力パネル９１９を用いてロボット９０のとるべき行動もしくは移動するべき位置を演算装置９１１に指示する。この指示により、演算装置９１１はロボット９０に与えるべき指示信号を、必要に応じてメモリ９１２に格納されたデータベースを用いて算出し、通信装置９１７を用いてロボット９０に送信する。ベースステーション９１は、その上面をロボット９０の離発着台として用いている。すなわち、ベースステーション９１上面には充電器９１３が備わっており、充電孔９１４にロボット９０における電極６１が結合することで電気的に電源６に接続された、充電が可能な状態になる。本実施の形態においては、節電のため、充電器９１３は演算装置９１１により制御され、ロボット９０がベースステーション９１に結合している際にのみ動作し、充電を行なう。
【０２０５】
また、この充電孔９１４は位置決め孔の役割も兼ねている。さらに、ベースステーション９１には、電磁石９１５が備えられており、必要に応じてロボット９０を吸着している。すなわち、離陸前のロボット９０におけるベースステーション９１に対する相対位置は、電磁石９１５を動作させることにより固定されており、また相対速度は０である。
【０２０６】
（指示入力パネル）
続いて、指示入力パネルについて図１７をもとに説明する。
【０２０７】
指示入力パネル９１９には、行動指示ボタンと位置指示エリアが配されている。行動指示ボタンは、たとえば、前進ボタン、後退ボタン、右旋回ボタン、左旋回ボタン、上昇ボタン、下降ボタン、停止ボタン、停止ボタンとからなり、これらボタンを押すと、それに対応した行動指示信号が演算装置９１１に送られる。
【０２０８】
位置指示エリアは、モニタ画面であり、会場内のマップが表示されている。また、ロボット９０の位置が示されている。これらの情報は演算装置９１１に与えられる。特に、ロボット９０が小型である場合、講演者９４の位置からではその浮上状態を確認困難になり得るので、指示入力パネル９１９にロボットの浮上状態が表示されることは有効である。講演者９４がマップ上の所望の位置をマウス９１８にてクリックすると、その座標が位置指示信号として演算装置９１１に送られる。
【０２０９】
指示入力パネル９１９は、これらの機能により、講演者９４のロボット９０に対して指示する行動または位置を演算装置９１１に送る機能を有する。なお、本実施の形態に示した指示入力パネル９１９は、講演者９４が所望するロボット９０の定位すべき位置をベースステーション９１からロボット９０に指示する機能を有している。なお、この例は、講演者９４が所望するロボット９０の動作をベースステーション９１から指示する機能を実現した一例にすぎず、これらの機能が実現されるなら指示入力パネル９１９の態様はこれに限定されない。たとえば、指示入力パネル９１９にタッチパネルを用いるならマウス９１８は必須ではない。
【０２１０】
（演算装置、メモリ）
続いて演算装置９１１について説明する。
【０２１１】
まず、演算装置９１１はロボット９０の位置や姿勢などを算出する機能を有する。すなわち、ロボット９０における加速度センサ５１、角加速度センサ５２の情報を時間積分することにより、ロボット９０の速度、角速度を、これをそれぞれさらに時間積分することによりロボット９０の位置と姿勢とをそれぞれ算出することができる。積分定数、すなわち、ロボット９０の位置と姿勢および速度と角速度の初期値としては、ロボットが待機状態での値、すなわち速度および角速度ともに０で、位置と姿勢はベースステーションに固定されている状態での値を用いればよい。なお、誤差を避けるためにこれらの演算はなるべく高いサンプリング周波数で行なわれることが望ましい。
【０２１２】
また、演算装置９１１はロボット９０の動作を指示する機能を有する。指示入力パネル９１９より行動指示信号を受取った場合、演算装置９１１は、これをロボットへの指示信号、すなわち、ロボット９０に与えるべき加速度および角加速度の情報に変換し、通信装置９１７を用いてロボット９０に送信する機能を有する。
【０２１３】
また、指示入力パネル９１９より、位置指示信号を受取った場合、演算装置９１１はこれと現在のロボット９０の状態ないし必要に応じてメモリ９１２に格納されたデータより、ロボット９０に与えられるべき加速度および角加速度を算出し、その加速度および角加速度の値を指示する指示信号にして通信装置９１７を用いてロボット９０に送信する機能を有する。
【０２１４】
より具体的には、たとえば講演会場９２に柱、プロジェクタなどの障害物がある場合、これらの位置をマップデータとしてメモリ９１２に格納しておく。演算装置９１１はこれを避けるための経路を策定し、先に算出されたロボット９０の位置と姿勢から次にロボット９０に与えられるべき加速度と角加速度を算出し、指示信号としてロボット９０に送信する。これにより、講演会場９２内の障害物を回避しながら、講演者９４所望の質問者９３に定位する機能が実現される。
【０２１５】
また、一般的に広い講演会場の場合は、見通しをよくするために講演者から離れるに従い、講演会場の床がせり上がっている場合が多い。こういった場合、単にロボットがほぼ水平に飛行したのでは床面に対する相対的な高度が低下し、場合によっては床面や聴衆に衝突してしまう可能性もあるので、マップデータとして床面の高さをメモリ９１２に格納しておき、このデータを飛行高度決定などに用いることが望ましい。
【０２１６】
また、演算装置９１１は、通信装置９１７の受信機能を用いて、ロボット９０におけるマイク５３の収集した音声情報を得る機能を有する。また、演算装置９１１は、この音声情報を出力する機能を有し、この出力された音声情報を用いることで、ロボット９０をマイクとして用いることができる。たとえば、この端子をアンプを経由するなどして、会場のスピーカと接続すればよい。
【０２１７】
より具体的には、本実施の形態においては、音声情報がロボット９０の加速度情報と角加速度情報との複合デジタルデータとなっているので、演算装置９１１によりこれをデコードし音声信号に変換する。
【０２１８】
（通信装置）
ベースステーション９１とロボット９０との通信は通信装置９１７を介して行なわれる。通信手法については、所望の情報伝達が可能であるならばその媒体、プロトコルなどについて特に制約を課すものではない。たとえば、電磁波などが利用できる。
【０２１９】
特に、飛行の安定性と、質問者９３の音声の継続的な伝達という目的から、音声情報とロボット制御情報とを継続的に通信できるように、これらの情報をデジタルデータに変換し、複合デジタルデータとして送受信する手法が望ましい。本実施の形態においてはこの手法を用いる。
【０２２０】
なお、通信機能を複合搭載し、干渉しない複数の通信路を用いて音声情報とロボット９０の制御情報とを同時に別個に通信する手法も可能である。
【０２２１】
また、有線通信を行なう手法も可能である。たとえば、充電孔９１４と電極６１と同様な組合せの別の通信設定を設けておき、ベースステーション９１にロボット９０が接続されている際はこの接点を介して有線で通信を行なうようにすれば、電波などを用いることなく通信が可能であり、消費電力の低減が図れる。また、無線通信よりも容易に高速通信が可能である。
【０２２２】
また、充電孔９１４と電極６１とを用いて簡単な動作制御を行なうこともできる。たとえば、ベースステーション９１が充電動作を停止することで、ロボット９０における通信装置７が動作を開始するようにしておけば、消費電力の大きい無線通信を削減することができる。
【０２２３】
（離着陸補助）
羽ばたきの開始もしくは終了時、すなわちロボット９０の離着陸の際は、羽ばたきによって起こる気流が急激に増加もしくは減少し不安定であるため、ロボット９０の位置もしくは姿勢を制御することは難しい。本実施の形態では、離陸の前の段階において、ベースステーション９１に備えられた電磁石９１５がロボット９０を吸着している。離陸の際は羽ばたきにより気流が安定するまで電磁石９１５を作動させ、気流が安定した点で電磁石９１５による吸着を停止するなどの手法で安定した離陸が可能である。
【０２２４】
着陸においては、おおまかに電極６１が充電孔９１４の上部に位置するようロボット９０を移動させ、この状態で電磁石９１５を作動させ、ロボット９０をベースステーション９１に吸着する。しかる後に羽ばたきを停止させれば、気流が不安定になる状態でも着陸時の位置と姿勢とを安定させることができる。なお、定位を容易にするため、電極６１もしくは充電孔９１４の少なくとも一方がテーパ形状を有していることが望ましい。なお、重量が許すならロボット９０が電磁石９１５を有する構成も可能である。また、この構成により、ロボット９０がベースステーション９１に限らず、強磁性または軟磁性材料で構成される物質すべてに対して自らほぼ拘束することが可能になる。
【０２２５】
また、安定浮上を望んでより加速度の小さい離陸を行なうために、電磁石９１５に力覚センサを配し、この力覚センサにかかる力によって電磁石９１５の吸引力を制御する手法も可能である。
【０２２６】
また、ここに示した離着陸時の気流不安定性に伴うロボット９０の不安定浮上を防ぐ手法の一例にすぎず、離着陸時にロボット９０を一時的に保持する機構であれば他の手段でもよい。たとえば、電磁石９１５の代わりに空気を用いて吸引する手法も可能である。また、レールなどのガイド機構に沿って離着陸を行なうなどの手法も可能である。
【０２２７】
（移動経路策定）
ロボット９０の移動経路策定は、従来から車輪で移動するロボットなどにて多く用いられている手法を応用することができる。最も単純には、浮上の際は床面から所定の基準高さ以上（聴衆の身長以上の高度（たとえば２ｍ程度））まで上昇し、その後ほぼ一定高度で講演会場９２内を飛行し、質問者９３の音声情報取得可能位置のほぼ直上まで移動した後、質問者９３の音声情報取得可能位置まで鉛直降下するという手法が考えられる。これら上昇をほぼ一定高度での飛行下降といずれも平面内での移動であるので、従来から行なわれている床面を移動するロボットの経路策定手法によってそれぞれの経路を算出することができる。
【０２２８】
（システムの動作手順）
以下、図１８のフローチャートを用いてシステムの動作について説明する。
【０２２９】
（待機状態）
ロボット９０の動作開始前はロボット９０はベースステーション９１における充電孔９１４に電極６１が接続され固定されている。また、必要に応じて電源６に対して充電が行なわれている。
【０２３０】
システム以後は、ベースステーション９１における演算装置９１１、メモリ９１２、通信装置９１７、また、ロボット９０における制御装置４、および、通信装置は既に動作しているものとする。また、通信装置７と通信装置９１７との間には既にコネクションが成立しているものとする。
【０２３１】
（浮上、定位）
講演会場９２に質問者９３が発声すると、講演者９４は指示入力パネル９１９にその位置を入力する。これによりベースステーション９１における演算装置９１１に質問者９３の位置が与えられる。
【０２３２】
ベースステーション９１における演算装置９１１は必要に応じてメモリ９１２の情報を参照し、ロボット９０が、質問者９３の音声情報収集可能位置に定位する経路とそこからベースステーション９１への帰路を算出する。
【０２３３】
続いて、ベースステーション９１における電磁石９１５が動作し、ロボット９０がベースステーション９１に吸着される。この状態でロボット９０はほぼ垂直方向への上昇のための羽ばたき動作を開始する。
【０２３４】
遅くとも電磁石９１５が吸着を解除するまでには、ロボット９０における加速度センサ５１および角加速度センサ５２は動作を開始していて、演算装置９１１がロボット９０の浮上状態を検出できる状態に達している必要がある。
【０２３５】
また、本実施の形態においては、マイク５３は定常的に動作状態にあるが、ベースステーション９１における、このマイク５３の音声情報の音声信号にデコードする処理が行なわれていない限り音声信号がベースステーション９１より出力されないものとする。
【０２３６】
羽ばたきによる気流が安定した時点で電磁石９１５はロボット９０の吸着を弱めていく。電磁石９１５の吸着力とロボット９０の浮力がバランスする点よりさらに電磁石９１５の吸着力を弱めた時点でロボット９０が浮上を開始する。
【０２３７】
また、少なくともロボット９０が浮上を開始するまでに、ベースステーション９１における演算装置９１１は、ロボット９０の位置と姿勢を求める演算を開始している必要がある。
【０２３８】
ロボット９０は、ベースステーション９１に加速度情報および角加速度情報を送信しつつ上昇する。ベースステーション９１はこの情報と目的とする経路より算出されるロボット９０の位置と姿勢により、ロボット９０に現在与えられるべき加速度と角加速度とを算出し、ロボット９０に指示する。
【０２３９】
ロボット９０は、講演会場９２内の聴衆との衝突を避けるため、一般的な聴衆の身長以上の高さ、たとえば聴衆が起立している状態で概ね２ｍもしくは聴衆が着席している状態で概ね１．５ｍ程度の高さを飛行することが望ましい。そのため、まずはこれらの高度にまでロボット９０を浮上させ、その後、質問者９３の音声情報取得可能位置ほぼ直上への定位を行ない、その後、質問者９３の音声情報取得可能位置まで下降するなどの手法が望ましい。
【０２４０】
（位置補正）
特に講演会場９２が広い場合には、講演者９４が質問者９３の正確な位置を把握しかねる場合が考えられる。また、質問者９３の身長、姿勢、起立位置その他によって質問者９３の音声情報収集可能なロボット９０の位置や姿勢は変化するため、ロボット９０の位置や姿勢を補正する手法が用意されていることが望ましい。
【０２４１】
前者の場合については、講演者９４が現在ロボット９０の位置と質問者９３の位置から指示入力パネル９１９の位置入力エリア上の質問者９３の位置を再指定することによって補正可能である。すなわち、ある定位状態に向けた飛行行動中であっても上述の位置を再指定が指示されれば、ベースステーション９１が新たに指示された位置に対する定位行動と、その定位位置からの帰還行動を改めて算出しこれを行なう。後者の場合は、講演者９４が指示入力パネル９１９における行動指示ボタンを用いて直接にロボット９０の位置、姿勢を制御する手法が望ましい。
【０２４２】
また、たとえば右に５ｃｍ移動といったよく使う補正行動を単独のボタンとして用意しておくと利便性を高めることである。また、位置補正を講演者９４が行なうのではなく、ベースステーション９１などが音声情報に基づいて行なう手法も可能である。
【０２４３】
たとえば、質問者９３の起立の姿勢や位置が変化した場合、質問者９３の音声情報収集位置が変化することが考えられる。質問者９３の音声情報などを基準にロボット９０の位置や姿勢を調整する手法を用いることでこれに対応することができる。
【０２４４】
たとえば、質問者９３の音声の強度が大きすぎる場合、ロボット９０が質問者９３より離れる方向に移動するなどの手法もある。
【０２４５】
また、ロボット９０に複数のマイク５３を配し、これらの音声強度が大きい方向にロボット９０の姿勢を変化させることで、最も音声強度の大きい姿勢にロボット９０の姿勢を調整することができる。また、浮上状態の変更に伴う音声情報の変化によってもこの調整を行なうことができる。
【０２４６】
たとえば、ロボット９０の位置もしくは姿勢に揺動を加え、この際に発生する、マイク５３により得られる音声強度の変化により姿勢を特定し、この位置若しくは姿勢にロボット９０を遷移させる手法も可能である。なお、この揺動量や、上述の浮上状態の遷移は、聴衆が質問者の声を聞くのに障害にならない程度であることが望ましい。
【０２４７】
（音声情報収集）
質問者９３の音声情報収集可能位置にロボット９０が定位すると、ベースステーション９１はロボット９０にホバリングを指示する。また、ベースステーション９１はロボット９０におけるマイク５３を動作させて音声情報収集を開始し、また、発光ダイオード８の点灯を指示する。これにより、質問者９３が発話可能であることを認識することができる。
【０２４８】
質問者９３の音声情報がベースステーション９１に送信され、ベースステーション９１はこれを音声信号に変換し、アンプなどを経由して講演会場９２のスピーカなどにて講演会場９２に発する。
【０２４９】
（帰還、着陸）
質問者９３の質問が終了したと講演者９４が判断すれば、講演者９４は指示入力パネル９１９を用いてロボット９０の帰還を指示する。この帰還経路は演算装置９１１によって必要に応じてメモリ９１２の情報を参照して既に算出されている。
【０２５０】
帰還の際、ロボット９０における発光ダイオード８の消灯と、マイク５３の動作停止がベースステーション９１よりロボット９０に指示される。この発光ダイオード８の消灯により、質問者９３には質問が不可である状態になったことが通知される。
【０２５１】
本実施の形態においては、ロボット９０における電極６１が、ベースステーション９１における充電孔９１４に挿入される形になっているので、着陸動作は、ロボット９０における電極６１が、ベースステーション９１における充電孔９１４のほぼ鉛直上方に位置するように位置および姿勢を保ちながらロボット９０が下降するように、ベースステーション９１がロボット９０を制御することで行なわれる。
【０２５２】
なお、着陸に適した態勢が本実施の形態と異なる場合、着陸の動作もそれに応じたものを採用すべきであり、ここに示したものに限らない。電磁石９１５がロボット９０を吸着可能な位置までロボット９０が下降したと判断した時点で、電磁石９１５を作動させ、ロボット９０をベースステーション９１に固定することで着陸が完成する。
【０２５３】
ベースステーション９１にロボット９０が固定されて以後、ロボット９０における加速度センサ５１および角加速度センサ５２は動作を停止してもよい。ベースステーション９１にロボット９０が固定されて以後、ベースステーション９１はロボット９０に羽ばたきの停止を指示してもよい。より現実的には、アクチュエータ２１，２２の寿命がある場合、浮上に関係のない羽根の動作は少ない方がよりロボットを長期使用できるため待機時に羽根を停止させることは有利である。
【０２５４】
（継続行動）
質問者９３の質問が終了後、続いて他の質問者が質問を行なう場合は、ベースステーション９１が、現在のロボット９０の位置から新たな質問者へ定位し、ベースステーション９１へ帰る経路を算出し、以前に設定された動作を放棄して新たに算出された経路によりロボット９０を制御することで、ベースステーション９１に一旦帰還することなく、効率よく他の質問者への移動が行なえる。この機能はロボット９０の位置指示修正と全く同様に行なえる。
【０２５５】
（フローチャート）
本実施の形態における各種情報の流れを図１８に示す。また、上記動作のフローチャートを図１９に示す。なお、これらは一例であり、本実施の形態におけるアプリケーションを満足するロボット９０の動作はこの限りではない。
【０２５６】
（通信）
本実施の形態における通信手法について図２０〜図２２を用いて説明する。
【０２５７】
なお、ここでは通信されるデータに対する解説を行なう。たとえば、ハンドシェイクタイミングといった通信手法の細部につついてはさまざまな手法があるが、ここで説明するデータのやり取りが行なわれるものであれば実質上問題はないので省略する。
【０２５８】
（待機状態）
講演者９４による質問者９３の位置指示入力またこれに伴うベースステーション９１におけるロボット９０の機能を含めた経路算出は既に完了しているものとする。
【０２５９】
（浮上）
まず浮上時の通信動作について図２０を用いて説明する。
【０２６０】
まず、ベースステーション９１とロボット９０の演算装置９１１、制御装置４、通信装置７を動作させ、コネクションを確立する。そして、ベースステーション９１における電磁石９１５を動作させ、ロボット９０を吸着し、離陸時の不安定な気流によるロボット９０の転倒を防止する。
【０２６１】
ロボット９０における加速度センサ５１および角加速度センサ５２は、ロボット９０の位置と姿勢を正しく把握するために、ベースステーションなどへの拘束により、位置と姿勢および速度と角速度が既知である時点、すなわち、ロボット９０が浮上する以前に動作している必要があるので、羽ばたき開始以前にセンシングを開始しておく。
【０２６２】
ベースステーション９１は、ロボット９０に浮上用の羽ばたきを指示する。本実施の形態では、鉛直上向きに浮上するような羽ばたきを行なうようにロボット９０に加速度および角加速度の指示を行なう。
【０２６３】
ロボット９０においては、予め用意された制御テーブルから鉛直上向きに上昇するためのα、β、θの時系列パターンを選び、これに従った羽ばたきを開始するため、左右アクチュエータ２１，２２を駆動する。
【０２６４】
ベースステーション９０は、タイマで一定時間経過を検出するなどの手法で、ロボットの羽ばたきによる気流が安定するまで待機し、その後電磁石９１５の吸着力を低下させていく。その間、ロボット９０は加速度センサ５１および角加速度センサ５２の情報取得を行なう。そして、取得したセンサ情報を、通信を介してベースステーション９１に送信する。
【０２６５】
電磁石９１５の吸着力が浮力を下回った時点でロボット９０は浮上する。これは、ロボットの加速度が０でなくなることによって検出される。具体的には、ベースステーション９１においてロボット９０の位置算出が既に繰返し行なわれており、この位置算出における情報を算出して浮上を検出する手法が実用的である。
【０２６６】
（定位）
浮上が完了すれば、ベースステーション９１よりロボット９０は浮上完了信号が送られ、定位モードに入る。続いて定位行動における通信動作を、図２１を用いて説明する。
【０２６７】
まず、ロボット９０は加速度センサ５１、角加速度センサ５２の情報取得を行なう。そして、取得したセンサ情報を、通信を介してベースステーション９１に送信する。
【０２６８】
ベースステーション９１は、加速度情報や角加速度情報から、ロボット９０の位置と姿勢を算出する。上記一連のロボット９０の位置姿勢算出処理は飛行中継続的に行なわれているものとする。
【０２６９】
そして、ベースステーション９１における演算装置９１１は、予め算出された経路に添って飛行するためのロボット９０の位置と姿勢を算出し、指示情報信号としてロボット９０に送信する。
【０２７０】
ロボット９０は受信した指示情報のうちの、加速度指示と角加速度指示により予め用意された制御テーブルに基づき左右アクチュエータの駆動態様を算出し、それに従って左右アクチュエータ２１，２２を駆動する。
【０２７１】
これらの動作を繰返し継続的に行なうことによって、ロボット９０は定位置に到達する。また、講演者９４がロボット９０を直接制御する場合は、ベースステーション９１における指示入力パネル９１９によって入力された行動指示信号を指示情報信号として直接ロボット９０に送信すればよい。ベースステーション９１が、ロボット９０が定位置に達したと判断した場合、ロボット９０に定位置終了信号を送信し、音声収集行動に移行する。
【０２７２】
（音声情報収集）
続いて、音声情報収集について説明する。
【０２７３】
ベースステーション９１における演算装置９１１は、ロボット９０におけるマイク５３より得られた音声情報を音声信号にデコードする処理を行なう。また、ロボット９０にホバリングを指示する。ロボット９０はこの指示に基づいてホバリングを行なう。これにより、定位位置での音声情報収集が可能になる。
【０２７４】
（着陸）
続いて、図２２を用いて着陸における通信について説明する。
【０２７５】
ロボット９０は、音声情報収集終了後、マイク５３の音声情報の音声信号へのデコードを終了する。ベースステーション９１は、着陸地点直上、より具体的には、磁石９５によってロボット９０を初期位置に吸着可能な領域にロボット９０を誘導する。この誘導は巡回時の制御と同様に、ロボット９０より受信した加速度情報および角加速度情報より算出したロボット９０の位置と姿勢を用いて行なわれる。
【０２７６】
ロボット９０が着陸地点直上に来たら、電磁石９１５を動作させ、ロボット９０をベースステーション９１に吸着する。また、ベースステーション９１は、ロボット９０に対し、動作終了を指示することで、羽ばたき動作を終了することができる。
【０２７７】
（補足）
なお、通信の形態は一例であり、ロボット９０のセンサ情報によりベースステーションがロボット９０の行動指示を行なうのであればここに挙げたものに限られない。また、本実施の形態では、センサ類は連続して動作するものとしたが、ベースステーション９１よりセンサ情報要求信号を受信したときのみセンサを動作させるといったように、センサの動作を、ベースステーション９１からの指示により間欠的に行なう手法も可能である。
【０２７８】
（機能分担）
本実施の形態におけるロボット９０における制御装置４と、ベースステーション９１における情報処理の機能分担について以下に説明する。
【０２７９】
ロボット９０とベースステーション９１とは、通信路を通じて情報交換が可能なので、各々の機能分担をさまざまな形が可能である。たとえば、ベースステーション９１の機能をすべてロボット９０に収め、ベースステーション９１を配した、いわゆる、スタンドアロンタイプも可能である。この場合は、指示入力パネル９１９をロボット９０に含むことはサイズの点から困難であるので、音声入力などによって行なう指示を行なう機能を付加する必要がある。
【０２８０】
しかし、ロボット９０に過剰な質量を搭載すると浮上が困難になる。また、ロボット９０が軽量である方が、機敏な動きが可能になり、システムの動作効率を上げることができる。つまり、一般に、情報処理の大部分はベースステーション９１にて行ない、ロボット９０を軽量に設計すること望ましい。特に、講演会場９２におけるマップデータはその講演会場の大きさ、障害の多さに依存して大きくなる。このため、講演会場９２におけるマップデータは、ロボット９０の搭載重量の増加に繋がらない、メモリ９１２に用意されていることが望ましい。このように、軽量化の観点から、ロボット９０と、ベースステーション９１における情報処理機能分担の制約がされる。
【０２８１】
上述の議論に加え、ロボット９０における制御装置４と、ベースステーション９１における情報処理の機能分担については、通信速度の向上に伴う重量増加が、ロボット９０の浮上に制約を課してしまう点も考慮する必要がある。たとえば、電波を用いた通信の場合、通信速度が高速になると、キャリアとしてエネルギの高い、高周波数の電波を用いなくてはならないために消費電力が大きくなる。このため、電源６の重量増加に繋がる。また、補償回路などを用いて信号品質を向上させなくてはならず、構成要素が増えるために通信装置の重量増加に繋がる。総合的にはこれらのトレードオフを考慮して、実際の機能分担をデザインする必要がある。
【０２８２】
たとえば、羽ばたきの細部、すなわち羽根の角度α、β、θをもベースステーションが指示する回路を考えると、一般に羽ばたき飛行の周波数は数１０Ｈｚ以上であるため、α、β、θの制御周波数帯域は、ｋＨｚオーダである。この場合、α、β、θのデータがそれぞれ８ビットであるとして、各々１ｋＨｚで制御するには、単一の通信経路で８（ｂｉｔ）×１（ｋＨｚ）×３×２（アクチュエータの個数）＝４８（ｋｂｐｓ）の通信速度が必要である。これは送信のみの速度であり、実際には受信のための帯域も必要となる。これに通信のオーバーヘッドなども加わるため、１００ｋｂｐｓ程度の通信速度を持った通信方法が必要となる。
【０２８３】
ところで、ロボット９０における前進や後退、左右への旋回といった基本的な動作については、各々の動作に対応した一定のパターンの羽ばたき方を用意することができる。よって、これら基本動作とそれをもたらす羽ばたき方のパターンをロボット９０に内包しておき、ベースステーション９１が予定経路にふさわしい基本動作を算出し、ロボット９０に指示し、ロボット９０は指示された基本動作から内包された羽ばたき方のパターンを選択するなどの手法を用いても、ロボット９０に所望の経路を飛行させることができる。
【０２８４】
このように、ロボット９０は羽ばたき方そのものの制御に代表される高い周波数帯域の制御を、ベースステーション９１は、経路制御に代表される低い周波数帯域での制御を受け持つ形態が制御装置４の演算量の軽減、通信路のトラフィック軽減の観点から望ましい。なお、これら基本動作とそれらをもたらす羽ばたき方のパターンは、テーブルとして制御装置４に用意しておくのが処理速度制御装置４における演算量の低減の観点からも望ましい。
【０２８５】
当然特に制御装置４に代表される演算装置の演算能力や通信速度が今後大きく向上することが期待されるので、ここに記したロボット９０とベースステーション９１における情報処理の態様は、現状をもとに基本となる考えを例示したものであり、具体的な機能分担については、今後ここに記した限りではない。
【０２８６】
（その他）
（羽ばたきによるノイズについて）
本実施の形態においては、マイク５３の動作中にも、ロボット９０は羽ばたきを行なうため、これに伴うノイズが質問者９３の音声情報に混入する可能性がある。すなわち、羽ばたき周波数を主成分とするノイズが混入することになる。また、マイク５３は支持構造１近辺に配されるため、羽ばたきによる気流が、マイク５３に衝突することによってもノイズが発生するおそれがある。
【０２８７】
これらのノイズを低減するために、ロボット９０の羽ばたき周波数は、ワイヤレスマイクの音声情報収集可能周波数帯域より外の周波数であることが望ましい。一般的には、たとえば、５０Ｈｚ以下、もしくは２０ｋＨｚ以上であることが望ましい。
【０２８８】
また。第１原理的には、図１０〜図１３に示すように、羽ばたきの全行程において、羽根３１，３２の主軸前方、かつ上方にほとんど気流が生じない。さらに、ホバリング時の羽ばたき方はほぼ左右対称であるので、左右の羽根３１，３２の中心付近は、左右方向の気流がほとんど発生しない。以上より、左右の羽根３１，３２の中央の、主軸より前部上方にマイク５３を配することにより、ホバリング時にほとんど気流の影響を受けずに音声情報の取得を行なうことができる。
【０２８９】
つまり、本実施の形態のマイクシステムは、音声情報収集時に流速の小さい部位である上述の部位にマイク５３が配されている。これにより、マイク５３の空気の流れが衝突することによって、発生するノイズを抑えることができる。
【０２９０】
また、本実施の形態のマイクシステムは、音声情報収集時にはホバリングを行なうように設定されている。これにより、音声情報収集時には、マイク５３が一定位置にあることで、従来のマイクスタンドを用いた場合と同様に、発話者がこの一定位置にあるマイク５３に対して自らの位置を調節することで、最も簡単にマイクと発話者の位置関係を最適に調整することができる。
【０２９１】
また、本実施の形態のマイクシステムは、ロボット９０が、羽根３１，３２の膜面に垂直に羽根を動かすことで浮上力を得る。これにより、羽根の端におけるカルマン渦の発生を抑えることができるため、風切り音が小さくなるので、音によって聴衆がロボット９０をうるさいと感じてしまう不都合を防止することができる。
【０２９２】
また、本実施の形態のマイクシステムは、浮上状態に応じてマイク５３の制御を行なう。これにより、浮上の位置、姿勢、すなわち浮上状態に応じてマイク５３のＯＮ／ＯＦＦもしくはゲインの切換等で、マイク５３がスピーカなどの音声出力装置に対抗するなどの理由で、ハウリングが生じるのを回避することができる。
【０２９３】
また、本実施の形態のマイクシステムは、ロボット９０に配されたマイク５３により得られた音声情報によって浮上状態の制御を行なう。これにより、たとえば、質問者の起立姿勢、位置が変化した場合など、質問者の音声情報収集位置が変化した場合にも、浮上状態を変更することで最適な音声情報収集位置もしくは姿勢に定位することができる。
【０２９４】
また、本実施の形態のマイクシステムは、浮上状態に揺動を加えた際の音声情報の変化や浮上状態を制御する。これにより単一のマイク５３であっても音声情報の位置を特定することができる。
【０２９５】
（使用態様について）
本実施の形態においては、講演会における質問者という状況を想定したが、当然、ロボット９０を用いた音声情報などの収集であれば本発明のアプリケーションになり得る。たとえば、スタジアムの観客インタビューなどにもそのまま適用が可能である。
【０２９６】
また、本実施の形態においては、講演会場９２に対して１台のベースステーション９１と１台のロボット９０という態様で用いたが、これらの台数についてはこの限りではない。
【０２９７】
また、本実施の形態においては、浮上移動機構の床面から離れて移動可能である点を、聴衆の頭上を超える手法として用いマイクシステムとしたが、人間の到達し得ない高所や深いところでの音声その他情報収集手段としても、同様のシステムが使用可能である。たとえば、電柱や鉄塔の上での作業状況を音声情報によって監視する用途や、火山の火口に下りマグマの鼓動音を観測する用途にも、同様のシステムを用いることが可能である。なお、これらの用途に応じた情報取得機構（センサ）を付加することも可能である。
【０２９８】
（制御態様について）
本実施の形態では、説明の簡便のために講演者９４がロボット９０の制御を行なうものとしたが、本アプリケーションの目的を達成する制御態様はこの限りではない。なお、ロボットのオペレータなど、講演者９４の他の者がロボット９０の制御を行なう手法も可能である。
【０２９９】
また、指示入力パネル９１９の形態については、代表的な例であって、ロボット９０の定義すべき位置もしくは行なうべき行動をベースステーション９１に対して示し得る形態であれば本実施の形態に示した限りではない。たとえば、一般的なラジコンのごとく、行動指示を行なう装置のみでも可能である。
【０３００】
（情報入力機器について）
本実施の形態では、マイク５３にて音声情報を収集するのみとしたが、浮上可能重量の範囲内で、他の各種センサをロボット９０に搭載することも可能である。また、これに付随したアウトプットをベースステーション９１に設けることも可能である。たとえば、画像センサをロボット９０に搭載し、画像情報をベースステーションに送信することにより、講演者の画像情報を講演会場のモニタに表示するなどの応用も考えられる。
【０３０１】
（エネルギ補充機構について）
また、電源６の充電方法や形態は、軽量化と継続使用を両立させるために一般的に用いられる、エネルギ補充の一形態を例示したのみで、電源としての機能を満たすものであれば電源６とその充電機構の態様はここに示した限りではない。
【０３０２】
たとえば、羽根に金属薄膜スパッタリングによってコイルを構成し、外部から電波を与え、これを前述のコイルで電力に変換し、整流して電源６を充電する方法も可能である。また、たとえば、ベースステーション９１以外に充電のみを目的とする充電ステーションが存在し、そこで充電を行なうことも可能である。
【０３０３】
また、電力以外のエネルギを用いる場合、これに適したエネルギ補充方法が必要となる。もちろん、電極６１と充電孔９１４の形状が本実施の形態に示したものに限らない。また、本実施の形態に示したように位置決めの役割を兼用していることは必須ではない。
【０３０４】
（通信について）
本実施の形態においてはベースステーション９１は常にロボット９０の情報を得てこれを制御するものとしたが、ロボット９０に自立的動作が可能である場合など、常にベースステーション９１がロボット９０を制御することは必ずしも必要ではない。
【０３０５】
また、メモリ４２に情報を一時的に保存しておくことで、ベースステーション９１とロボット９０の通信の頻度を下げることができる。これは後述するロボットやベースステーション９１が複数存在する場合など、通信路のトラフィック低減が求められる場合などに有効である。
【０３０６】
ロボット９０とベースステーション９１のコネクションは、途絶する可能性を前提として設計することが望ましい。ここで、ロボット９０に通信路が途絶した場合の行動様式を予め組込んでおけば、コネクションが再開された際、通信途絶に起因する悪影響を最小限に抑えることができる。
【０３０７】
一例として通信路が途絶した場合、ロボット９０はホバリングを行なうことで浮上状態を一定に保つ機能を備えておけば、ホバリングせずに移動し続ける場合に比べて障害物に衝突する可能性が小さくなる。
【０３０８】
また、メモリ４２にある程度先の動作までバッファリングしておくことで、通信路が途絶した場合でもロボット９０は飛行を続けることができ、逆にメモリ４２にセンサの検出した情報をバッファリングしておき、通信路が回復した際にこれをベースステーション９１が得ることで、通信路が途絶している間のセンサ情報をベースステーション９１が得ることができる。
【０３０９】
また、逆にこういったバッファリングを用いることで、障害物が多く電波が遮られやすい環境においてもより微弱な電波での通信の機能を達成することができるため、省電力化が可能であり、電源６の軽量化に繋がるため、ロボット９０の機能性を高めることができる。
【０３１０】
（環境変化について）
本実施の形態においては説明の簡便のため、講演会場９２における環境は変化しないものとしたが、実際の使用においては環境は変化する。主要な環境変化としての気流の発生と障害物の変化が挙げられる。当然、これらの環境変化が存在する場合はその補正手段を用意する必要がある。
【０３１１】
気流については、羽ばたき飛行であっても一般の航空機と同様の影響を受けるため、この補正は一般的な航空機の経路計画に用いられる手法がそのまま応用可能である。
【０３１２】
障害物の変化についても、その対処方法は従来の遠隔操作ロボットのシステムに採用されている手法がそのまま応用可能である。たとえば、光センサなどの障害物検出手段をロボット９０に設け、その障害物検出データをベースステーション９１に送信し、ベースステーション９１はその情報からマップデータを更新するなどの手法が考えられる。
【０３１３】
（システム構成（台数）について）
本実施の形態においては説明の簡便のためベースステーション９１は１台としたが、複数のベースステーションによってロボット９０を制御することも可能である。一例として、ベースステーション９１とロボット９０の通信可能範囲よりも講演会場９２が広い場合、講演会場９２をカバーするように複数のベースステーション９１を設け、ロボット９０の制御を空間的に分担する方法が挙げられる。また、本実施の形態においては、ベースステーション９１に、ロボット９０の制御機能と離着陸補助機能とエネルギ補充機能すなわち充電機能を統合したが、当然これらの機能がベースステーションに統合されていることは必須ではない。たとえば、通信可能範囲に比べ、継続飛行距離、すなわち、外部から駆動エネルギを補充することなく飛び続けることのできる距離が短い場合、１台のベースステーションがカバーする通信可能範囲内に、他のエネルギ補充ステーションが存在するといった形態が考えられる。
【０３１４】
逆に、ロボット９０も単一である必要はなく、複数のロボットを、講演会場９２に適宜分散配置し、講演者９４の指示する質問者９３の位置に最も迅速に到達でき得るロボットを動作させることによって質問者９３のロボット到着までの待ち時間を短縮させることができる。また、複数の質問者が存在する場合にある質問者が質問を行なっている間に、別の質問者に向けて他のロボットを定位、待機させておくことで、前質問者の質疑が完了すると同時に後質問者が質問を開始することができ、効率的である。
【０３１５】
また、さらに、質問者複数が同時にディスカッションを行なう場合等の場面では、ロボットが各質問者につき１台必要になるので、複数のロボットが存在することは必須である。
【０３１６】
また、ロボット同士に通信を行なわせ、複数のロボットでより広い対応範囲を確保する手法も可能である。また、ロボット同士で情報処理を分担する手法も可能である。たとえば、ベースステーションからの情報処理を仲介するようなロボットも考えられる。
【０３１７】
（本実施の形態のマイクシステムの特徴およびその効果）
以下、本実施の形態のマイクシステムの特徴およびその効果を説明する。
【０３１８】
本実施の形態のマイクシステムによれば、聴衆の頭上を通過してマイクを質問者の音声情報を収集可能な位置まで迅速に運搬可能であるため、マイクを質問者に配するまでの時間と手間が大幅に短縮される。このため、聴衆が多数存在する環境や、マイクを運搬するための通路確保が難しいような環境、質問者が座席から移動することが難しいような環境においても、マイクを多数配することなく、また、質問者にマイクを配するまでに多くの時間を要することなく安価でかつ利便性高くマイクシステムを用いることが可能になる。
【０３１９】
本実施の形態におけるマイクシステムは、停空可能な浮上機構とこれに配されたマイクとを有するロボットを含んでいる。停空可能な浮上機構により、容易にロボットが質問者の位置まで到達することができ、かつ、それに備わっていたマイクにより容易にロボットが音声情報を収集することができる。
【０３２０】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、停空可能な浮上機構とこれに配されたマイクとを有するロボットおよびこのロボットを制御するベースステーション（もしくは他のロボット）を含んでいる。ベースステーション（もしくは他のロボット）により、マイクを有するロボットを制御することで、制御を行なう位置と音声情報を収集する位置を分散することができるため、制御を行なうのに都合のよい位置、すなわち、講演者周辺と、音声情報の取得を行なうのに都合のよい位置、すなわち、発話者周辺に、制御を司る機構と音声情報を司る機構とをそれぞれ配置することが可能になる。
【０３２１】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、マイクと、流体が存在する空間を羽ばたくための羽根部と、羽根部を駆動させるための駆動部と、駆動部を制御するための制御部とを備えた、羽根部の羽ばたき運動による流体力によって浮上するロボットを含んでいる。これにより羽ばたき運動による浮上を用いることで、上述の停空可能な浮上機構が実現される。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、情報表示機能を有している。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、可視光ＬＥＤを有している。これにより、発話者が発話可能か否かをはじめとする、マイクシステムにかかわる情報を出力することができる。
【０３２２】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットの位置検出手段を備え、この検出結果よりロボットを制御するようにしている。これにより、正確な位置にマイクを配することが可能になる。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットの高度変更機能を備え、ロボットに障害物を回避可能な高度を飛行させるように設定している。これにより、障害物、特に聴衆との接触を避けることができる。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、障害物の位置および形状のデータが記憶されたマップデータを有している。これにより、簡便に障害物の位置を把握することができる。
【０３２３】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、床面からの高度データを有している。これにより、床面の高度が変化する場合においても、聴衆の頭上の位置を容易に把握することができる。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、床面から、聴衆の頭上以上の相対高度を移動するように設定されている。これにより、聴衆を何ら障害物とすることなく移動することが容易になる。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットに指示する位置の入力装置を備えている。これにより、講演者がロボットの定位すべき発話者の位置を容易にシステムに対して入力することができる。
【０３２４】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットに指示する高度の入力装置を備えていている。これにより、講演者がロボットの高度を容易にシステムに対して入力することができる。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットが画像取得機能を備えている。これにより、音声と同様に、画像も取得できるとともに、聴衆などの障害物があっても、簡便に音声を取得することができる。また、効率的に質問者への移動が行なえるので、聴衆の数だけ画像取得機構を用意する必要がなく経済的である。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、通信機能を有するロボットを含んでいてもよい。これにより、通信により外部において音声を発生させることができる。
【０３２５】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットとの通信により、情報処理の一部を行なうベースステーションを含んでいる。浮上するロボットと構造的に連続しない装置に作業の一部を行なわせることで、同一の作業を行なう場合にも、浮上するロボットを小型軽量化することができるため、よりロボットの行動力を高めることができる。また、作業量を増やしてもロボット本体の重量増に繋がらない。
【０３２６】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ベースステーションが、ロボットに対する位置入力装置、および、行動入力装置を備えていてもよい。これにより、講演者の傍らにベースステーションを配するという単純な構成で本システムを運用することが可能になる。
【０３２７】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットの移動経路算出をベースステーションにて行なうようにしている。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、ロボットの位置もしくは姿勢をベースステーションにて算出し、これを実現する羽ばたき方をロボットにて算出するようにしている。これは次の理由によるものである。
【０３２８】
ロボットに要求される位置や姿勢は大局的に判断する必要がある。大局的なロボットの運動を算出するには多くのデータが必要であり、このデータをロボットに搭載すると質量の増大を招き、ロボットの機動性を低下させる。また、より遠距離の情報を収集する必要があるため、情報処理量が増大し、これに応じて演算回路やメモリのサイズも大きくなり、やはりロボットの質量の増大を招き、ロボットの機動性を低下させる。この理由のため、ロボットの経路や姿勢はベースステーションが決定することが望ましい。
【０３２９】
また、上述の位置や姿勢を実現するためのロボットの羽ばたき方の決定は高速で行なう必要があるが、高度な知能を要求しないため、これをロボット内部で行なうことにより、通信におけるトラフィックスを削減できる。それにより、通信に用いる電力を減らすことができるため、ロボット本体に搭載する電源の質量を小さくすることができ、よりロボットの機動力を高めることができる。
【０３３０】
また、本実施の形態におけるマイクシステムは、複数のベースステーションを含んでいてもよい。これにより、ロボットの通信範囲が狭くても広い領域にわたって制御を行なうことが可能になる。また、本実施の形態におけるマイクシステムは、複数のロボットを含んでいてもよい。これにより、複数の発話者が質疑応答、議論を行なうことが可能になる。また、質問者が複数存在する場合、現在の発話者の音声情報収集を行なっているロボット以外のロボットを予め次の質問者に向かわせておくことで、待ち時間を省くことができる。また、ロボットの移動距離を短縮することができ、移動に要する時間を短縮することができる。
【０３３１】
また、本実施の形態のマイクシステムは、羽ばたき運動における周波数がマイクの音声情報収集可能周波数帯域の外の周波数である。これにより、羽ばたきにより発生する、羽ばたき周波数を主成分とするノイズがマイクにおける音声情報に混入するのを防ぐことができる。
【０３３２】
また、本実施の形態のマイクシステムは、音声情報収集時に流速の小さい部位にマイクを配する。これにより、マイクの空気の流れが衝突することによって、発生するノイズを抑えることができる。
【０３３３】
また、本実施の形態のマイクシステムは、音声情報収集時にはホバリングを行なう。これにより、音声情報収集時には、マイクが一定位置にあることで、従来のマイクスタンドを用いた場合と同様に、発話者がこの一定位置にあるマイクに対して自らの位置を調節することで、最も簡単にマイクと発話者の位置関係を最適に調整することができる。
【０３３４】
また、本実施の形態のマイクシステムは、ロボットが、羽根の膜面に垂直に羽根を動かすことで浮上力を得る。これにより、羽根の端におけるカルマン渦の発生を抑えることができるため、風切り音が小さくなるので、音によって侵入者がロボットを認識してしまうことを低減することができる。
【０３３５】
また、本実施の形態のマイクシステムは、浮上状態に応じてマイクの制御を行なう。これにより、浮上の位置、姿勢、すなわち浮上状態に応じてマイクのＯＮ／ＯＦＦもしくはゲインの切換等で、マイクがスピーカなどの音声出力装置に対抗するなどの理由で、ハウリングが生じるのを回避することができる。
【０３３６】
また、本実施の形態のマイクシステムは、ロボットに配されたマイクにより得られた音声情報によって浮上状態の制御を行なう。たとえば、質問者の起立姿勢、位置が変化した場合など、質問者の音声情報収集位置が変化した場合にも、浮上状態を変更することで最適な音声情報収集位置もしくは姿勢に転位することができる。
【０３３７】
また、本実施の形態のマイクシステムは、浮上状態に揺動を加えた際の音声情報の変化により浮上状態を制御する。これにより単一のマイクであっても音声情報の位置を特定することができる。
【０３３８】
次に、上記ロボットの別実施の形態を説明する。
（別実施の形態）
本実施の形態のマイクシステムは、前述の実施の形態と略同様であるが、羽ばたき装置としての羽ばたきロボットの構造のみが異なる。すなわち、本実施の形態の羽ばたきロボットは、前述の実施の形態のマイクシステムにおいて用いられ、ベースステーションと通信制御の関係は同様の関係で用いられる。さらに、本実施の形態では、羽ばたきロボットの羽ばたき飛行に関してのみ説明するが、羽ばたきロボットには前述の実施の形態と同様のマイクが設けられており、ベースステーションからの制御により前述の実施の形態のマイクシステムと同様の制御が可能な構成になっているものとする。
【０３３９】
別実施の形態に係る羽ばたき装置について説明する。図２３（ａ）および図２３（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２３（ａ）では、羽ばたき装置の前方正面部分が示され、図２３（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。
【０３４０】
なお、図２３（ａ）および図２３（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。
【０３４１】
図２３（ａ）および図２３（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。
【０３４２】
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。
【０３４３】
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。
【０３４４】
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望ましく、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うことができる。
【０３４５】
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は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。
【０３４６】
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望ましいが、このような材料や形状に限定されるものではない。
【０３４７】
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望ましい。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２３（ａ）および図２３（ｂ）では、回転型アクチュエータが用いられている。
【０３４８】
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。
【０３４９】
回転型アクチュエータとしては、図２３（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３３に示される回転型アクチュエータ４０１を用いてもよい。
【０３５０】
図３３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。
【０３５１】
また、羽を駆動するための機構としては、特開平５−１６９５６７５号公報に記載されているような外骨格構造とリニアアクチュエータを組合わせた機構を適用して、たとえば図３４または図３５に示すような羽ばたき装置を構成してもよい。
【０３５２】
図３４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。
【０３５３】
図３５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。
【０３５４】
図３５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。
【０３５５】
さて、図２３（ａ）および図２３（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。
【０３５６】
軽量化のため前羽軸１０３と後羽軸１０４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。
【０３５７】
図３６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。
【０３５８】
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が情報が処理される。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。
【０３５９】
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。
【０３６０】
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。
【０３６１】
また、図３６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。
【０３６２】
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。
【０３６３】
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。
【０３６４】
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。
【０３６５】
なお、各センサ７０１〜センサ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〜センサ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う。
【０３６６】
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。
【０３６７】
なお、図３６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。
【０３６８】
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。
【０３６９】
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。
【０３７０】
（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。
【０３７１】
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。
【０３７２】
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。
【０３７３】
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。
【０３７４】
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。
【０３７５】
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。
【０３７６】
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２４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。
【０３７７】
これにより、図２５〜図３２（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２５〜図２９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。
【０３７８】
一方、図２９〜図３２に示された打ち上げ時においては、両羽軸１０３、１０４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１０６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。
【０３７９】
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。
【０３８０】
（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２５、３１、３２を参照）、およそ以下の式で表わされる。
【０３８１】
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。
【０３８２】
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、羽ばたき角度を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。
【０３８３】
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はそれぞれ次のようになる。
【０３８４】
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。
【０３８５】
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Ｂの時間変化を各角度の時間変化とともに図３７に示す。
【０３８６】
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（α＋θ）、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。
【０３８７】
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。
【０３８８】
ここで、打ち下ろし時の位相差φ↓を大きく、もしくは、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望ましい。逆に、打ち下ろし時の位相差φ↓を小さくし、もしくは、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望ましい。
【０３８９】
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。
【０３９０】
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。
【０３９１】
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、周波数を下げることで羽ばたき装置は下降する。
【０３９２】
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。
【０３９３】
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Ｂの時間変化を各角度の時間変化とともに図３８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。
【０３９４】
一方、図３５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３６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うことができる。
【０３９５】
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望ましい。
【０３９６】
最後に、本実施の形態のマイクシステムに用いられる羽ばたき装置の構成およびその効果をまとめて記載しておく。
【０３９７】
本実施の形態の羽ばたき装置は、流体が存在する空間を羽ばたくための羽部と駆動部と胴体部とを含む浮上本体部を備えている。駆動部は、羽部を上方から下方に向かって打ち下ろす打ち下ろし動作と、羽部を下方から上方に向かって打ち上げる打ち上げ動作とを行う。胴体部には羽部が取付けられ、駆動部が搭載される。そして、一連の打ち下ろし動作および打ち上げ動作の間の時間平均では、羽部が流体から受ける力のうち鉛直上向きの力が浮上本体部に作用する重力よりも大きくなる。
【０３９８】
この構造によれば、羽部の羽ばたき動作において打ち下ろし動作および打ち上げ動作の間の時間平均では、羽部が流体から受ける力のうち鉛直上向きの力が浮上本体部に作用する重力よりも大きくなることで、浮上本体部に浮力が与えられることになる。その結果、浮上本体部は地面に接することなく移動することができる。
【０３９９】
浮上本体部に浮力を与えるためには、打ち下ろしの動作の際に羽部が移動する空間の体積は打ち上げの動作の際に羽部が移動する空間の体積よりも大きいことが望ましく、たとえば、浮力と浮上本体部に作用する重力とを釣り合わせることで地面から離れた状態で空間に留まる停空飛翔（ホバリング）も可能になる。
【０４００】
このような浮上本体部は、屋内において所定の作業を行うための移動手段として用いられること、または、屋外において所定の作業を行うための移動手段として用いられることが望ましい。
【０４０１】
浮上本体部は浮力を得て地面を離れて移動することができるので、たとえば家具等のさまざまな物体が置かれ、そして、そのような物体の位置が時間的に変化する屋内において、そのような障害物を避けて移動することができて各部屋の状況把握等の所定の作業を容易に行うことができる。また、屋外においては、たとえば災害地における障害物や一般のフィールドなどにおける地形等に左右されることなくに移動することができて、情報収集等の所定の作業を容易に行うことができる。
【０４０２】
具体的に、羽部は羽本体部と羽本体部を支持する羽軸部とを有し、駆動部は、羽軸部を駆動させることにより羽本体部の先端部と仮想の所定の基準面とのなす捻り角を変化させることが望ましい。
【０４０３】
これにより、羽部が流体から浮ける流体力の大きさや向きが変化して、浮上本体部を上昇、下降、前進または後退させることができる。
【０４０４】
また、打ち下ろしの動作の際に羽部が移動する空間の体積を打ち上げの動作の際に羽部が移動する空間の体積よりも大きくするために、駆動部は打ち下ろし動作における捻り角と打ち上げ動作における捻り角とを異ならせる必要がある。
【０４０５】
さらに、駆動部は捻り角を時間的に変化させることが望ましい。
この場合には、羽部の姿勢を滑らかに変化させることができて、羽部に急激に流体力が作用するのを抑制することができる。
【０４０６】
また、羽軸部は一方側羽軸部と他方側羽軸部とを含み、羽本体部は一方側羽軸部と他方側羽軸部との間を渡すように形成された膜部を含み、駆動部は一方側羽軸部と他方側羽軸部とを個々に駆動させることが望ましい。
【０４０７】
この場合、一方側羽軸部と他方側羽軸部とを個々に駆動させることで、捻り角を容易に変えることができる。
【０４０８】
そして、羽軸部は駆動部を支点として仮想の一平面上を往復運動し、胴体部は一方向に向かって延び、胴体部が延びる方向と仮想の一平面とがなす仰角が変えられることが望ましい。
【０４０９】
この場合には、羽ばたき運動の自由度が増えて、より複雑な羽ばたき運動を実現することができる。また、この仰角をより大きくし捻り角を制御することで、より高速な飛行を行うことができる。さらに、この仰角を実質的に０°にすることで、機動性に優れハチドリのようなホバリングを行うことができる。
【０４１０】
また具体的に、羽部は主軸部とその主軸部から主軸部が延びる方向と略直交する方向に形成された羽本体部とを有し、駆動部は主軸部を駆動させることにより羽本体部に接する仮想の一平面と主軸部を含む仮想の所定の基準面とのなす捻り角を変化させることが望ましい。
【０４１１】
これにより、羽部が流体から浮ける流体力の大きさや向きが変化して、浮上本体部を上昇、下降、前進または後退させることができる。
【０４１２】
このような主軸部にて羽部の姿勢を変えるためには、駆動部は少なくとも３自由度を有するアクチュエータを含んでいることが望ましい。
【０４１３】
また、羽部は胴体部の略中心を挟んで一方側と他方側とにそれぞれ形成され、駆動部は一方側に形成された羽部と他方側に形成された羽部とを個々に駆動させることが望ましい。
【０４１４】
この場合には、一方側に形成された羽部と他方側に形成された羽部の姿勢を個々に変化させることができて、容易に浮上本体部の向きを変えることができる。
【０４１５】
さらに、周囲の状況を把握するためのセンサ部、情報を記憶するためのメモリ部、あるいは、情報を送受信するための通信部を備えていることが望ましい。
【０４１６】
センサ部を備えることで、浮上本体部の位置や姿勢、速度、周囲の障害物の位置や移動速度、温度や明るさなどの環境情報を入手し、より適切な羽ばたき制御を行うことができる。また、メモリ部を備えることで、得られた環境情報を蓄積することができて、浮上本体部に学習機能をもたせることができる。さらに、通信部を備えていることで、複数の浮上本体部とベースステーションとの間で情報のやり取りを行なうことができ、取得した情報を交換することで複数の浮上本体部間で協調行動などを容易に行なうことができる。
【０４１７】
なお、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。
【０４１８】
【発明の効果】
本発明のマイクシステム、浮上移動装置によれば、または、浮上移動制御装置によれば、特定の人の居るところまで行くことが難しい環境においても、その特定の人のとことまで素早く音声取得手段を移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態のマイクシステムの構成を示す概略図である。
【図２】  実施の形態のロボットの構造を示す正面図である。
【図３】  実施の形態のロボットの羽根を示す拡大斜視図である。
【図４】  実施の形態のロボットの羽根のストローク角θと偏角αを示す図である。
【図５】  実施の形態のロボットの羽根の捻り角βを示す図である。
【図６】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたきに用いるアクチュエータのステータ部分を解説するための図である。
【図７】  実施の形態のロボットの羽根のアクチュエータを解説するための図である。
【図８】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における打下ろし動作を示す図である。
【図９】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における打上げ動作を示す図である。
【図１０】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における第１の状態を示す図である。
【図１１】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における第２の状態を示す図である。
【図１２】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における第３の状態を示す図である。
【図１３】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における第４の状態を示す図である。
【図１４】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における羽根の駆動の時間依存を示す第１のグラフである。
【図１５】  実施の形態のロボットの羽根の羽ばたき動作における羽根の駆動の時間依存を示す第２のグラフである。
【図１６】  実施の形態のロボットの羽根の駆動する際のアクチュエータのトルクと支点反力とのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１７】  実施の形態のロボットシステムのベースステーションの構成を示す概念図である。
【図１８】  実施の形態のロボットシステムの各構成要素の関連を示す説明図である。
【図１９】  実施の形態のロボットシステムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２０】  実施の形態のロボットの離陸過程における情報処理を表わす説明図である。
【図２１】  実施の形態におけるロボットの巡回過程における情報処理を表わす説明図である。
【図２２】  実施の形態におけるロボットの着陸過程における情報処理を表わす説明図である。
【図２３】  別実施の形態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２４】  別実施の形態において、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２５】  別実施の形態において、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２６】  別実施の形態において、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２７】  別実施の形態において、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２８】  別実施の形態において、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２９】  別実施の形態において、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３０】  別実施の形態において、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３１】  別実施の形態において、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３２】  別実施の形態において、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３３】  別実施の形態において、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３４】  別実施の形態において、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３５】  別実施の形態において、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３６】  別実施の形態において、図２３に示す羽ばたき装置の構造を示す平面模式図である。
【図３７】  別実施の形態において、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３８】  別実施の形態において、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３９】  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４０】  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を示す図である。
【図４１】  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を示す図である。
【符号の説明】
１  支持構造、２１  右アクチュエータ、２２  左アクチュエータ、３１  右羽根、３２  左羽根、４  制御装置、５１  加速度センサ、５２  角加速度センサ、５３  マイク、６  電源、６１  電極、７  通信装置、８  発光ダイオード、９０  ロボット、９１  ベースステーション、９１１  演算装置、９１２  メモリ、９１３  充電装置、９１４  充電孔、９１５  電磁石、９１７  通信装置、９１８  マウス、９１９  指示入力パネル、９２  講演会場、９３  質問者、９４  講演者。
【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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