(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６つのセル面を有する略立方体に形成されたセルにおいて、
ａ．前記セルの前記各セル面に配設され、前記セル面の中心Ｏを通る前記セル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な形状に形成され、かつ前記セル面と他の前記セルの前記セル面との各々の頂点同士が対向した状態での結合を可能とする構造を備えた結合部と、
ｂ．前記各セル面に配設された１乃至複数の送信部と、
ｃ．前記各セル面に配設され、前記セル面と他の前記セルの前記セル面とが結合された状態において、他の前記セルの前記セル面の送信部と対向する位置に配設された１乃至複数の受信部と、
ｄ．前記セルの６つの前記セル面のうちの何れか一のセル面に結合した他の前記セルのセル面の結合方向を検出する結合方向検出手段と、
ｅ．前記セルの６つの前記セル面のうちの何れか一のセル面Ｓｆｋの受信部により、前記セルの結合情報を検出すべき指示信号である結合情報獲得信号を受信すると、前記セルの動作状態が結合情報構築状態でない場合、前記セル面Ｓｆｋの前記送信部より反応信号を送信するとともに、前記セルの動作状態を結合情報構築状態とする反応信号発信手段と、
ｆ．前記反応信号発信手段が前記結合情報獲得信号を受信し前記反応信号を送信すると、前記結合方向検出手段により前記セル面Ｓｆｋに結合した他の前記セルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出し、前記セル面Ｓｆｋの前記送信部から、前記セル面Ｓｆｋの前記結合情報を送信するとともに、前記セル面Ｓｆｋの前記受信部より前記セル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの前記結合情報を受信する送受信処理を行う結合情報交換手段と、
ｇ．前記セルの６つの前記セル面のうちの何れか一のセル面Ｓｆｉの前記送信部から、前記結合情報獲得信号を送信し、所定の時間内に前記セル面Ｓｆｉの前記受信部により反応信号が受信された場合、前記結合方向検出手段により前記セル面Ｓｆｉに結合した他の前記セルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出し、前記セル面Ｓｆｉの前記送信部より前記セル面Ｓｆｉの前記結合情報を送信するとともに前記セル面Ｓｆｉの前記受信部より前記セル面Ｓｆｑの前記結合情報を受信し、前記セル面Ｓｆｉの前記受信部より受信される前記結合情報を、前記結合情報獲得信号が受信された前記受信部を有する前記セル面Ｓｆｋの前記送信部から送信し、前記セル面Ｓｆｉの前記結合情報を、前記セル面Ｓｆｋの前記送信部から送信する送受信処理を行う単面結合情報構築処理手段と、
ｈ．前記結合情報交換手段の送受信処理が行われると、前記単面結合情報構築処理手段による送受信処理を、前記結合情報獲得信号が受信された前記受信部を有する前記セル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉに対して、順次行う結合情報構築処理手段と、
を備えていることを特徴とするセル。
【請求項２】
前記結合部は、
前記セル面の中心Ｏを通る前記セル面に垂直な線を４回軸とした回転対称位置で、かつ前記セル面の対向する２辺の中点を結ぶ２つの中心線Ｌ１，Ｌ２上ではなく、かつ前記セル面の２本の対角線上ではない位置に配設された４個以上のＳ極結合用磁石と、
前記中心線Ｌ１，Ｌ２に対して、前記各Ｓ極結合用磁石に線対称な位置に配設された４個以上のＮ極結合用磁石と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のセル。
【請求項３】
前記送信部は、
前記セル面の中心Ｏを通る前記セル面に垂直な線を４回軸とした回転対称位置で、かつ該セル面の対向する２辺の中点を結ぶ２つの中心線Ｌ１，Ｌ２上ではなく、かつ前記セル面の２本の対角線上ではない位置に配設された４個の発光素子を備え、
前記受信部は、
前記中心線Ｌ１，Ｌ２に対して、
前記発光素子の何れか一に線対称な位置に配設された受光素子
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のセル。
【請求項４】
前記結合方向検出手段は、
結合方向を検出すべきセル面Ｓｆｉの４個の前記発光素子の全てからリセット信号を出力し、前記セル面Ｓｆｉの前記受光素子が、前記セル面Ｓｆｉに結合された他のセルのセル面Ｓｆｑより応答信号が入力されるまで、前記セル面Ｓｆｉの４個の前記発光素子から順次検出信号を送信し、前記セル面Ｓｆｉの前記受光素子により前記応答信号を受信した直前に前記検出信号を発信した前記発光素子を前記セル面Ｓｆｑの前記受光素子に対向した前記発光素子であると認識する処理を行う受光位置特定手段と、
前記セル面Ｓｆｉの前記受光素子からリセット信号が入力されると、前記セル面Ｓｆｉの前記受光素子から入力される前記検出信号を検出し、前記検出信号が検出されると前記セル面Ｓｆｉの前記発光素子の全てから応答信号を送信する処理を行う応答信号発信手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載のセル。
【請求項５】
前記受信部により受信された信号の信号識別情報を記憶する記憶部と、
前記受信部により受信された信号の前記信号識別情報が、前記記憶部に記憶された過去に受信された信号の前記信号識別情報と同一か否かを判定し、同一でない場合には前記受信部により受信された信号の前記信号識別情報を前記記憶部に記憶する信号履歴検査手段と、
前記セルの６つの前記セル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、結合情報獲得終了信号が受信され、当該結合情報獲得終了信号の前記信号識別情報が前記信号履歴検査手段により過去に受信された信号の前記信号識別情報と同一でないと判定された場合、当該セルの動作状態を結合信号待ち状態に設定し、当該結合情報獲得終了信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該結合情報獲得終了信号を送信する結合情報獲得終了手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のセル。
【請求項６】
前記受信部により受信された信号の信号識別情報を記憶する記憶部と、
前記受信部により受信された信号の前記信号識別情報が、前記記憶部に記憶された過去に受信された信号の前記信号識別情報と同一か否かを判定し、同一でない場合には前記受信部により受信された信号の前記信号識別情報を前記記憶部に記憶する信号履歴検査手段と、
前記セルの前記受信部により受信された信号の宛先情報が当該セルのＩＤと同一か否かを判定する宛先判定手段と、
前記セルの６つの前記セル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、一般通信信号が受信され、当該一般通信信号の前記信号識別情報が前記信号履歴検査手段により過去に受信された信号の前記信号識別情報と同一でないと判定された場合、前記宛先判定手段により当該一般通信信号の宛先情報が前記セルのＩＤと同一と判断された場合には当該一般通信信号の指示に従った処理を行い、同一でないと判断された場合には当該一般通信信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該一般通信信号を送信する一般通信信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のセル。
【請求項７】
６つのセル面を有する略立方体に形成されたセルにおいて、
ａ．前記セルの前記各セル面に配設され、前記セル面の中心Ｏを通る前記セル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な形状に形成され、かつ前記セル面と他の前記セルの前記セル面との各々の頂点同士が対向した状態での結合を可能とする構造を備えた結合部と、
ｂ．前記各セル面に配設された１乃至複数の送信部と、
ｃ．前記各セル面に配設され、前記セル面と他の前記セルの前記セル面とが結合された状態において、他の前記セルの前記セル面の送信部と対向する位置に配設された１乃至複数の受信部と、
を備えたセルの結合状態認識制御方法であって、
６つの前記セル面のうちの何れかのセル面Ｓｆｋの受信部により、前記セルの結合状態を検出する指示信号である結合情報獲得信号を受信すると、前記セルの動作状態が結合情報構築状態でない場合、前記セル面Ｓｆｋの前記送信部より反応信号を送信するとともに、前記セルの動作状態を結合情報構築状態とする反応信号発信手順と、
前記セル面Ｓｆｋに結合した他の前記セルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出する結合方向検出手順と、
前記セル面Ｓｆｋの前記送信部から、前記セル面Ｓｆｋの結合情報を送信するとともに、前記セル面Ｓｆｋの前記受信部より前記セル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの前記結合情報を受信する結合情報交換手順と、
前記セル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉについて、
６つの前記セル面のうちの何れかのセル面Ｓｆｉの前記送信部から前記結合情報獲得信号を送信し、所定の時間内に前記セル面Ｓｆｉの前記受信部により前記反応信号が受信された場合、前記セル面Ｓｆｉに結合した他の前記セルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出し、前記セル面Ｓｆｉの前記送信部より前記セル面Ｓｆｉの前記結合情報を送信するとともに前記セル面Ｓｆｉの前記受信部より前記セル面Ｓｆｑの前記結合情報を受信し、前記セル面Ｓｆｉの前記受信部より受信される前記結合情報を前記セル面Ｓｆｋから送信し、前記セル面Ｓｆｉの前記結合情報を前記セル面Ｓｆｋから送信する送受信処理を、順次行う結合情報構築処理手順と、
を備えたことを特徴とするセルの結合状態認識方法。
【請求項８】
前記セルの６つの前記セル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、結合情報獲得終了信号が受信され、当該結合情報獲得終了信号の前記信号識別情報が過去に受信された信号の前記信号識別情報と同一でない場合、当該セルの動作状態を結合信号待ち状態に設定し、当該結合情報獲得終了信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該結合情報獲得終了信号を送信する結合情報獲得終了手順を備えたことを特徴とする請求項７に記載のセルの結合状態認識方法。
【請求項９】
前記セルの６つの前記セル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、一般通信信号が受信され、当該一般通信信号の前記信号識別情報が過去に受信された信号の前記信号識別情報と同一でない場合、当該一般通信信号の宛先情報が前記セルのＩＤと同一の場合には当該一般通信信号の指示に従った処理を行い、同一でない場合には当該一般通信信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該一般通信信号を送信する一般通信信号処理手順を備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載のセルの結合状態認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルや橋のような建築物等の立体構造物の応力計測を行うための立体構造物の模型の構成等に使用されるセルであり、互いに所定の向きで結合可能であり、複数のセルを結合させた状態で自動的に各セルの結合状態を認識することが可能なセルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ビルや橋のような建築物などの立体構造物の応力計測などでは、実際の立体構造物の模型を作成し、その模型に振動等を加えることで立体構造物の各部分に加わる応力を測定することが行われてきた。
また、立体構造物の構造を座標データとしてコンピュータに入力し、更に入力した構造を細分したメッシュを作成して有限要素法により立体構造物の強度計測を予測することも広く行われている。
【０００３】
このような場合、試行錯誤により種々の立体構造物の縮小模型を作成した後、又は立体構造物の模型の座標データを入力した後、強度やデザインが最良な模型を選択し、その模型に基づき再び設計図面を作成するという作業が行われてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の立体構造物の模型を用いた設計においては、模型の作製又は座標データの入力に時間がかかり、更にその模型に基づき再び設計図面を作成するという作業が必要であり、作業性に欠けるという問題を有していた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、立体構造物の作製を組立により容易に行うことができ、更に、作成した立体構造物の立体構造をコンピュータ等により自動的に検出することを可能とするセルを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、複数のセルが結合したセル組立体の結合状態を自動的に検出することを可能とするセルの結合状態認識方法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】
上記課題を解決するために、本発明のセルは、６つのセル面を有する略立方体に形成されたセルにおいて、ａ．セルの各セル面に配設され、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な形状に形成され、かつセル面と他のセルのセル面との各々の頂点同士が対向した状態での結合を可能とする構造を備えた結合部と、ｂ．各セル面に配設された１乃至複数の送信部と、ｃ．各セル面に配設され、セル面と他のセルのセル面とが結合された状態において、他のセルのセル面の送信部と対向する位置に配設された１乃至複数の受信部と、ｄ．セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面に結合した他のセルのセル面の結合方向を検出する結合方向検出手段と、ｅ．セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面Ｓｆｋの受信部により、セルの結合情報を検出すべき指示信号である結合情報獲得信号を受信すると、セルの動作状態が結合情報構築状態でない場合、セル面Ｓｆｋの送信部より反応信号を送信するとともに、セルの動作状態を結合情報構築状態とする反応信号発信手段と、ｆ．反応信号発信手段が結合情報獲得信号を受信し反応信号を送信すると、結合方向検出手段によりセル面Ｓｆｋに結合した他のセルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｋの送信部から、セル面Ｓｆｋの結合情報を送信するとともに、セル面Ｓｆｋの受信部よりセル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの結合情報を受信する送受信処理を行う結合情報交換手段と、ｇ．セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面Ｓｆｉの送信部から、結合情報獲得信号を送信し、所定の時間内にセル面Ｓｆｉの受信部により反応信号が受信された場合、結合方向検出手段によりセル面Ｓｆｉに結合した他のセルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｉの送信部よりセル面Ｓｆｉの結合情報を送信するとともにセル面Ｓｆｉの受信部よりセル面Ｓｆｑの結合情報を受信し、セル面Ｓｆｉの受信部より受信される結合情報を、結合情報獲得信号が受信された受信部を有するセル面Ｓｆｋの送信部から送信し、セル面Ｓｆｉの結合情報を、セル面Ｓｆｋの送信部から送信する送受信処理を行う単面結合情報構築処理手段と、ｈ．結合情報交換手段の送受信処理が行われると、単面結合情報構築処理手段による送受信処理を、結合情報獲得信号が受信された受信部を有するセル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉに対して、順次行う結合情報構築処理手段と、を備えた構成より成る。
【０００８】
この構成により、立体構造物の作製を組立により容易に行うことができ、更に、作成した立体構造物の立体構造をコンピュータ等により自動的に検出することを可能とするセルを提供することができる。
【０００９】
また、本発明のセルの結合状態認識方法は、６つのセル面を有する略立方体に形成されたセルにおいて、ａ．セルの各セル面に配設され、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な形状に形成され、かつセル面と他のセルのセル面との各々の頂点同士が対向した状態での結合を可能とする構造を備えた結合部と、ｂ．各セル面に配設された１乃至複数の送信部と、ｃ．各セル面に配設され、セル面と他のセルのセル面とが結合された状態において、他のセルのセル面の送信部と対向する位置に配設された１乃至複数の受信部と、を備えたセルの結合状態認識制御方法であって、６つのセル面のうちの何れかのセル面Ｓｆｋの受信部により、セルの結合状態を検出する指示信号である結合情報獲得信号を受信すると、セルの動作状態が結合情報構築状態でない場合、セル面Ｓｆｋの送信部より反応信号を送信するとともに、セルの動作状態を結合情報構築状態とする反応信号発信手順と、セル面Ｓｆｋに結合した他のセルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出する結合方向検出手順と、セル面Ｓｆｋの送信部から、セル面Ｓｆｋの結合情報を送信するとともに、セル面Ｓｆｋの受信部よりセル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの結合情報を受信する結合情報交換手順と、セル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉについて、６つのセル面のうちの何れかのセル面Ｓｆｉの送信部から結合情報獲得信号を送信し、所定の時間内にセル面Ｓｆｉの受信部により反応信号が受信された場合、セル面Ｓｆｉに結合した他のセルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｉの送信部よりセル面Ｓｆｉの結合情報を送信するとともにセル面Ｓｆｉの受信部よりセル面Ｓｆｑの結合情報を受信し、セル面Ｓｆｉの受信部より受信される結合情報をセル面Ｓｆｋから送信し、セル面Ｓｆｉの結合情報をセル面Ｓｆｋから送信する送受信処理を、順次行う結合情報構築処理手順と、を備えた構成より成る。
【００１０】
この構成により、複数のセルが結合したセル組立体の結合状態を自動的に検出することを可能とするセルの結合状態認識方法を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のセルは、６つのセル面を有する略立方体に形成されたセルにおいて、ａ．セルの各セル面に配設され、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な形状に形成され、かつセル面と他のセルのセル面との各々の頂点同士が対向した状態での結合を可能とする構造を備えた結合部と、ｂ．各セル面に配設された１乃至複数の送信部と、ｃ．各セル面に配設され、セル面と他のセルのセル面とが結合された状態において、他のセルのセル面の送信部と対向する位置に配設された１乃至複数の受信部と、ｄ．セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面に結合した他のセルのセル面の結合方向を検出する結合方向検出手段と、ｅ．セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面Ｓｆｋの受信部により、セルの結合情報を検出すべき指示信号である結合情報獲得信号を受信すると、セルの動作状態が結合情報構築状態でない場合、セル面Ｓｆｋの送信部より反応信号を送信するとともに、セルの動作状態を結合情報構築状態とする反応信号発信手段と、ｆ．反応信号発信手段が結合情報獲得信号を受信し反応信号を送信すると、結合方向検出手段によりセル面Ｓｆｋに結合した他のセルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｋの送信部から、セル面Ｓｆｋの結合情報を送信するとともに、セル面Ｓｆｋの受信部よりセル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの結合情報を受信する送受信処理を行う結合情報交換手段と、ｇ．セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面Ｓｆｉの送信部から、結合情報獲得信号を送信し、所定の時間内にセル面Ｓｆｉの受信部により反応信号が受信された場合、結合方向検出手段によりセル面Ｓｆｉに結合した他のセルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｉの送信部よりセル面Ｓｆｉの結合情報を送信するとともにセル面Ｓｆｉの受信部よりセル面Ｓｆｑの結合情報を受信し、セル面Ｓｆｉの受信部より受信される結合情報を、結合情報獲得信号が受信された受信部を有するセル面Ｓｆｋの送信部から送信し、セル面Ｓｆｉの結合情報を、セル面Ｓｆｋの送信部から送信する送受信処理を行う単面結合情報構築処理手段と、ｈ．結合情報交換手段の送受信処理が行われると、単面結合情報構築処理手段による送受信処理を、結合情報獲得信号が受信された受信部を有するセル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉに対して、順次行う結合情報構築処理手段と、を備えた構成としたものである。
【００１２】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ある一のセルＣ１のセル面Ｓｆｉと他のセルＣ２のセル面Ｓｆｑとは、各々のセル面に配設された結合部により結合が可能である。この際、結合部は、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な形状に形成されているため、セルＣ１のセル面ＳｆｉとセルＣ２のセル面Ｓｆｑとは、４回軸を回転軸とした４つの回転対称な方向でのみ結合することが可能である。これにより、この略立方体形状のセルを複数個結合させることにより、自由に立体構造物を組み立てることが可能となる。
【００１３】
（２）また、かかる結合状態において、セルＣ１のセル面Ｓｆｉの送信部とセルＣ２のセル面Ｓｆｑの受信部、セルＣ２のセル面Ｓｆｑの送信部とセルＣ１のセル面Ｓｆｉの受信部とは対向した状態にあるため、セルＣ１とセルＣ２とは、これらの送信部及び受信部を介して通信が可能である。従って、立体構造物を構成する複数のセルは、接合したセル同士で相互に通信することが可能となる。
【００１４】
（３）セルが結合情報構築状態ではない動作状態にある場合、当該セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面Ｓｆｋの受信部から、結合情報獲得信号が入力されると、反応信号発信手段は、当該セル面Ｓｆｋの送信部より反応信号を送信する。これにより、当該セル面Ｓｆｋに結合した他のセルは、当該セルが結合していることを認識することができる。このとき、当該セルの動作状態は結合情報構築状態となる。
【００１５】
次いで、結合情報交換手段は、結合方向検出手段により当該セル面Ｓｆｋに結合した他のセルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出し、当該セル面Ｓｆｋの送信部から、当該セル面Ｓｆｋの結合情報を送信するとともに、当該セル面Ｓｆｋの受信部より当該セル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの結合情報を受信する。これにより、当該セルと当該セルのセル面Ｓｆｋに結合する他のセルは、互いに結合したセル面の結合情報を交換し合い、互いに、結合相手のセルを特定することができ、結合相手のセルの結合したセル面の結合方向を特定することができる。
【００１６】
次に、当該セルの結合情報構築処理手段は、当該セル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉに対して、単面結合情報構築処理手段により、順次以下の処理を行う。
まず、セル面Ｓｆｉの送信部から、当該結合情報獲得信号を送信する。その後、所定の時間内にセル面Ｓｆｉの受信部により反応信号が受信された場合、セル面Ｓｆｉには他のセルが結合していると認識し、結合方向検出手段によりセル面Ｓｆｉに結合した他のセルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出する。次いで、セル面Ｓｆｉの送信部よりセル面Ｓｆｉの結合情報を送信するとともに、セル面Ｓｆｉの受信部よりセル面Ｓｆｑの結合情報を受信し、当該セルとセル面Ｓｆｉに結合した他のセルとの間で、セル面Ｓｆｉ及びセル面Ｓｆｑの結合情報の交換を行う。次に、その後にセル面Ｓｆｉの受信部より受信される結合情報を、当該セル面Ｓｆｋの送信部から送信し、最後にセル面Ｓｆｉの結合情報を当該セル面Ｓｆｋの送信部から送信する。
【００１７】
尚、各セルは、一度、結合情報獲得信号を受信すると当該セルは結合情報構築状態となり、その後再び結合情報獲得信号を受信しても、当該結合情報獲得信号を受信したセル面からの重複した結合情報の送信及び当該結合情報獲得信号を受信したセル面以外のセル面からの結合情報獲得信号の送信をすることがない。このため、結合情報獲得信号が、複数個結合したセル間を無限に巡回して伝達され続けることが防止され、重複して同じ結合情報が当該結合情報獲得信号を受信したセル面からそのセル面に結合したセルに返信されることが防止される。
【００１８】
以上が、結合情報構築状態ではない動作状態にある１個のセルの作用であるが、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における各セルの結合状態を検出する場合、この立体構造物を構成する任意のセルのセル面の受信部から結合情報獲得信号を入力することで、後述の実施の形態で示すように、各々のセルが上記動作を行うことで協調し、結合情報獲得信号を入力したセルのセル面の送信部から、立体構造物における全てのセルの結合情報を検出することが可能となる。
【００１９】
（４）セルは、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物を、自動的に立体構造物を構成する各セルの結合情報にデータ化することができる。従って、このデータに基づき、マニュピレータ等を用いて、再度同様の結合状態にセルを結合させて、同様の立体構造物を再現させたり、コンピュータ上に立体構造物を再現させたりすることが可能となる。
【００２０】
ここで、あるセルのセル面Ｓｆｉとそれに結合する他のセルのセル面Ｓｆｑとは、両セル面の中心Ｏを通る４回軸を回転軸として９０度ずつ異なる４つの向きで結合可能であるが、「セル面の結合方向」とは、これら４つの向きの何れかの向きのことをいう。
【００２１】
また、「セルの動作状態」とは、セルの何れかのセル面の受信部で信号が受信された場合に、その信号に応答してセルが動作する際の動作の仕方を決める状態のことをいう。
【００２２】
「結合情報構築状態」とは、セルが何れかのセル面の受信部で結合情報獲得信号を受信し、反応信号発信手段が反応信号を送信した直後から始まるセルの動作状態のことをいう。
【００２３】
「反応信号」とは、結合情報獲得信号が受信された時、結合情報獲得信号が受信された受信部を有するセル面の送信部から送信される信号であり、結合情報獲得信号を送信した相手側のセルに対し、その結合情報獲得信号を送信した送信部を有するセル面にセルが結合していることを伝達するための信号をいう。
【００２４】
あるセル面についての「結合情報」とは、当該セル面及び当該セル面に結合したセル面を特定するための情報及び当該セル面に結合したセル面の結合方向を特定するための情報をいう。具体的には、セルＣ１の各々のセル面Ｓｆｊについての「結合情報」は、セルＣ１のＩＤ，セル面Ｓｆｊの面番号ｊ，セル面Ｓｆｊに結合したセルＣ２のＩＤ，セル面Ｓｆｊに結合したセルＣ２のセル面Ｓｆｑの面番号ｑ，セル面Ｓｆｊに結合したセルＣ２のセル面Ｓｆｑの方向の情報を有する情報である。
【００２５】
結合部としては、磁石、ラッチ、面ファスナ等が使用される。
【００２６】
請求項２に記載のセルは、請求項１に記載のセルであって、結合部は、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称位置で、かつセル面の対向する２辺の中点を結ぶ２つの中心線Ｌ１，Ｌ２上ではなく、かつセル面の２本の対角線上ではない位置に配設された４個以上のＳ極結合用磁石と、中心線Ｌ１，Ｌ２に対して、各Ｓ極結合用磁石に線対称な位置に配設された４個以上のＮ極結合用磁石と、を備えた構成としたものである。
【００２７】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ある一のセルＣ１のセル面Ｓｆｉと他のセルＣ２のセル面Ｓｆｑとは、各々のセル面のＳ極結合用磁石とＮ極結合用磁石とを磁着させることにより結合させることが可能となる。この際、各Ｓ極結合用磁石及び各Ｎ極結合用磁石は、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な位置に配設されているため、セルＣ１のセル面ＳｆｉとセルＣ２のセル面Ｓｆｑとは、４回軸を中心とした４つの９０度ずつ回転した方向にのみ結合することが可能である。更に、Ｎ極結合用磁石は、セル面の対向する２辺の中点を結ぶ２つの中心線Ｌ１，Ｌ２に対して、各Ｓ極結合用磁石に線対称な位置に配設されているため、セルＣ１とセルＣ２とは、各々の頂点同士が対向する４つの９０度づつ回転した方向にのみ結合することが可能となる。これにより、この略立方体形状のセルを複数個結合させることにより、自由に立体構造物を組み立てることが可能となる。
【００２８】
（２）また、各セルは磁着により結合されるため、各セルの結合・分離が極めて容易であり、セルを使用した立体構造物の組み立て作業が簡易化される。
【００２９】
（３）更に、磁石を配置するのみの構成であるため、構造が極めて簡単であり、コンパクトに構成でき、セルの小型化が可能となる。
【００３０】
請求項３に記載のセルは、請求項１又は２に記載のセルであって、送信部は、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称位置で、かつ当該セル面の対向する２辺の中点を結ぶ２つの中心線Ｌ１，Ｌ２上ではなく、かつセル面の２本の対角線上ではない位置に配設された４個の発光素子を備え、受信部は、中心線Ｌ１，Ｌ２に対して、発光素子の何れか一に線対称な位置に配設された受光素子を備えた構成としたものである。
【００３１】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ある一のセルＣ１のセル面Ｓｆｉと他のセルＣ２のセル面Ｓｆｑとを結合させた場合、セル面Ｓｆｉの発光素子の何れか一とセル面Ｓｆｑの受光素子とが対向し、セル面Ｓｆｑの発光素子の何れか一とセル面Ｓｆｉの受光素子とが対向する。従って、セルＣ１とセルＣ２とは、この相互に対向する受光素子及び発光素子を介して通信が可能となる。
【００３２】
（２）セル間の通信を接点を通過する電気信号により行う場合、接点の結合時接触不良による送受信障害が生じうるが、光による送受信であるためこのような接触不良による送受信障害の心配がなく、各セル間の通信の信頼性が向上する。
また、セル間の通信を電磁誘導や電波により行う場合、外部ノイズによる通信障害も生じうるとともに製造コストも高くなるが、本請求項のセルは光による送受信であるためこのような問題は生じない。
【００３３】
請求項４に記載のセルは、請求項３に記載のセルであって、結合方向検出手段は、結合方向を検出すべきセル面Ｓｆｉの４個の発光素子の全てからリセット信号を出力し、セル面Ｓｆｉの受光素子が、セル面Ｓｆｉに結合された他のセルのセル面Ｓｆｑより応答信号が入力されるまで、セル面Ｓｆｉの４個の発光素子から順次検出信号を送信し、セル面Ｓｆｉの受光素子により応答信号を受信した直前に検出信号を発信した発光素子をセル面Ｓｆｑの受光素子に対向した発光素子であると認識する処理を行う受光位置特定手段と、セル面Ｓｆｉの受光素子からリセット信号が入力されると、セル面Ｓｆｉの受光素子から入力される検出信号を検出し、検出信号が検出されるとセル面Ｓｆｉの発光素子の全てから応答信号を送信する処理を行う応答信号発信手段と、を備えた構成としたものである。
【００３４】
この構成により、以下のような作用が得られる。
ある一のセルＣ１のセル面Ｓｆｉと他のセルＣ２のセル面Ｓｆｑとが結合している場合において、セルＣ１の結合方向検出手段がセルＣ２の結合方向検出手段と協調してセルＣ１に対するセルＣ２の結合方向を検出する動作が以下のようにして行われる。
【００３５】
まず、セルＣ１の受光位置特定手段は、結合方向を検出すべきセル面Ｓｆｉの４個の発光素子の全てからリセット信号を出力する。セルＣ２の応答信号発信手段は、セル面Ｓｆｑの受光素子からリセット信号が入力されると、セル面Ｓｆｑの受光素子から検出信号が入力されるのを待つ。次いで、セルＣ１の受光位置特定手段は、セル面Ｓｆｉの４個の発光素子から順次検出信号を送信する。一方、セルＣ２の応答信号発信手段は、セル面Ｓｆｑの受光素子から検出信号が検出されるとセル面Ｓｆｑの発光素子の全てから応答信号を送信する。セルＣ１の受光位置特定手段は、セル面Ｓｆｉの受光素子より応答信号が入力されると、その直前に検出信号を発信した発光素子を、セルＣ２のセル面Ｓｆｑの受光素子に対向した発光素子であると認識する。
【００３６】
この動作によって、セルＣ１の結合方向検出手段は、セルＣ２のセル面Ｓｆｑの受光素子が、自己のセル面Ｓｆｉの何れの発光素子と対向しているかを検出することができ、セルＣ１のセル面Ｓｆｉに対するセルＣ２のセル面Ｓｆｑの結合方向を検出することができる。
【００３７】
同様に、セルＣ１の応答信号発信手段とセルＣ２の受光位置特定手段とで上記動作と同様の動作を協調して行うことにより、セルＣ２の結合方向検出手段は、セルＣ１のセル面Ｓｆｉの受光素子が、自己のセル面Ｓｆｑの何れの発光素子と対向しているかを検出することができ、セルＣ２のセル面Ｓｆｑに対するセルＣ１のセル面Ｓｆｉの結合方向を検出することができる。
【００３８】
このように、セルＣ１のセル面Ｓｆｉに対するセルＣ２のセル面Ｓｆｑの結合方向を検出するに際し、特別に別途位置検出センサ等の検出素子を必要とせず、簡単な構成でかかる検出動作を実現することが可能となる。
【００３９】
ここで、「リセット信号」とは、被検出セルのセル面からの検出信号の受信を開始させる指令を伝達する信号である。
【００４０】
請求項５に記載のセルは、請求項１乃至４の何れか一項に記載のセルであって、受信部により受信された信号の信号識別情報を記憶する記憶部と、受信部により受信された信号の信号識別情報が、記憶部に記憶された過去に受信された信号の信号識別情報と同一か否かを判定し、同一でない場合には受信部により受信された信号の信号識別情報を記憶部に記憶する信号履歴検査手段と、セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、結合情報獲得終了信号が受信され、当該結合情報獲得終了信号の信号識別情報が信号履歴検査手段により過去に受信された信号の信号識別情報と同一でないと判定された場合、当該セルの動作状態を結合信号待ち状態に設定し、当該結合情報獲得終了信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該結合情報獲得終了信号を送信する結合情報獲得終了手段と、を備えた構成としたものである。
【００４１】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）セルが結合情報構築状態にある場合、当該セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面の受信部から、結合情報獲得終了信号が入力されると、信号履歴検査手段は、当該結合情報獲得終了信号の信号識別情報が、記憶部に記憶された過去に受信された信号の信号識別情報と同一か否かを判定する。
【００４２】
当該結合情報獲得終了信号の信号識別情報が過去に受信された信号の信号識別情報と同一ではないと判定されると、信号履歴検査手段は、当該結合情報獲得終了信号の信号識別情報を記憶部に記憶する。次いで、結合情報獲得終了手段は、当該セルの動作状態を結合信号待ち状態に設定し、当該結合情報獲得終了信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該結合情報獲得終了信号を送信する。
【００４３】
これにより、当該セルに入力された結合情報獲得終了信号により、当該セルの動作状態を結合情報構築状態から結合信号待ち状態に変更され、更に、当該セルの当該結合情報獲得終了信号が入力されたセル面以外のセル面に結合する他のセルに当該結合情報獲得終了信号が伝達される。
【００４４】
また、当該結合情報獲得終了信号が一度受信されると、その結合情報獲得終了信号の信号識別情報が記憶部に記憶され、その後、同一の結合情報獲得終了信号が再度当該セルの受信部から受信されても、その結合情報獲得終了信号は、当該セルに結合する他のセルに伝達されることはなく、これにより、同一の結合情報獲得終了信号が、複数個結合したセル間を無限に巡回して伝達され続けることが防止される。
【００４５】
（２）複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における各セルの結合状態を検出する際、この立体構造物を構成する任意のセルのセル面の受信部から結合情報獲得信号を入力し、立体構造物における各セルの結合情報を検出すると、この立体構造物を構成する全てのセルの動作状態は結合情報構築状態となる。そのため、再びこの立体構造物における各セルの結合状態を検出しようとした場合、全てのセルの動作状態を結合情報構築状態ではない状態（結合信号待ち状態）に戻す必要がある。
【００４６】
そこで、当該立体構造物を構成する任意のセルのセル面の受信部から結合情報獲得終了信号を入力すれば、当該結合情報獲得終了信号は、当該立体構造物を構成する全てのセルに伝達されるとともに、これら全てのセルの動作状態を結合信号待ち状態に戻す。
【００４７】
従って、例えば、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における各セルの結合状態を一度検出した後に、当該立体構造物の一部を組み替えた場合等でも、繰り返し立体構造物における各セルの結合状態を検出することが可能となる。
【００４８】
ここで、「信号識別情報」とは、各信号に固有に付される信号の識別用の番号のことであり、例えば、当該信号を最初に発信したときの時刻などが用いられる。
【００４９】
「結合信号待ち状態」とは、結合情報構築状態でないセルの動作状態であり、当該セルの受信部に結合情報獲得信号が入力されるのを待機している状態のことをいう。
【００５０】
「結合情報獲得終了信号」とは、セルの動作状態を結合情報構築状態から結合信号待ち状態に戻すべく指示信号である。
【００５１】
請求項６に記載のセルは、請求項１乃至５の何れか一項に記載のセルであって、受信部により受信された信号の信号識別情報を記憶する記憶部と、受信部により受信された信号の信号識別情報が、記憶部に記憶された過去に受信された信号の信号識別情報と同一か否かを判定し、同一でない場合には受信部により受信された信号の信号識別情報を記憶部に記憶する信号履歴検査手段と、セルの受信部により受信された信号の宛先情報が当該セルのＩＤと同一か否かを判定する宛先判定手段と、セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、一般通信信号が受信され、当該一般通信信号の信号識別情報が信号履歴検査手段により過去に受信された信号の信号識別情報と同一でないと判定された場合、宛先判定手段により当該一般通信信号の宛先情報がセルのＩＤと同一と判断された場合には当該一般通信信号の指示に従った処理を行い、同一でないと判断された場合には当該一般通信信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該一般通信信号を送信する一般通信信号処理手段と、を備えた構成としたものである。
【００５２】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面の受信部から、一般通信信号が入力されると、信号履歴検査手段は、当該一般通信信号の信号識別情報が、記憶部に記憶された過去に受信された信号の信号識別情報と同一か否かを判定する。
【００５３】
当該一般通信信号の信号識別情報が過去に受信された信号の信号識別情報と同一ではないと判定されると、信号履歴検査手段は、当該一般通信信号の信号識別情報を記憶部に記憶する。当該一般通信信号の信号識別情報が過去に受信された信号の信号識別情報と同一ではない場合、次いで、宛先判定手段は、当該一般通信信号の宛先情報が当該セルのＩＤと同一か否かを判定する。
【００５４】
当該一般通信信号の宛先情報が当該セルのＩＤと同一の場合、一般通信信号処理手段は、当該一般通信信号の指示に従った処理を行う。当該一般通信信号の宛先情報が当該セルのＩＤと同一でない場合、一般通信信号処理手段は、当該一般通信信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該一般通信信号を送信する。
【００５５】
これにより、当該セルに入力された一般通信信号が、当該セルに宛てられた最初に受信した一般通信信号であった場合にのみ、当該セルは当該一般通信信号の指示に従った処理を行う。また、当該一般通信信号が、最初に受信した一般通信信号であった場合でも、当該セルに宛てられたものでない場合には、当該セルは、当該一般通信信号が受信されたセル面以外の全てのセル面に結合した他のセルに当該一般通信信号を伝達する。
【００５６】
尚、当該一般通信信号が一度受信されると、その一般通信信号の信号識別情報が記憶部に記憶され、その後、同一の一般通信信号が再度当該セルの受信部から受信されても、その一般通信信号は、当該セルに結合する他のセルに伝達されることはなく、これにより、同一の一般通信信号が、複数個結合したセル間を無限に巡回して伝達され続けることが防止される。
【００５７】
（２）複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における特定のセルに対し所定の動作を行わせたい場合、この立体構造物を構成する任意のセルのセル面の受信部から、当該特定のセルに宛てた一般通信信号を入力し、この一般通信信号に当該特定のセルの動作指示に関する情報を載せて送信すれば、当該一般通信信号は、当該立体構造物を構成するセル間を伝達され当該特定のセルに送られる。これにより、当該立体構造物を構成する任意のセルとの交信が可能となる。
【００５８】
ここで、「セルのＩＤ」とは、各セルに固有に付されたセルの識別用の番号，記号等の符号をいう。「宛先情報」とは、当該信号の送信先のセルを特定するための情報であり、セルのＩＤが用いられる。
【００５９】
「一般通信信号」とは、結合情報獲得信号及び結合情報獲得終了信号以外の信号であり、例えば、セルがセンサや音声出力装置等の入出力装置を備えている場合、その入出力装置に対する動作制御信号及び情報などである。「一般通信信号の指示に従った処理」とは、一般通信信号に含まれるセルの動作指示の情報に従って行われるセルの動作をいう。
【００６０】
本発明の請求項７に記載のセルの結合状態認識方法は、６つのセル面を有する略立方体に形成されたセルにおいて、ａ．セルの各セル面に配設され、セル面の中心Ｏを通るセル面に垂直な線を４回軸とした回転対称な形状に形成され、かつセル面と他のセルのセル面との各々の頂点同士が対向した状態での結合を可能とする構造を備えた結合部と、ｂ．各セル面に配設された１乃至複数の送信部と、ｃ．各セル面に配設され、セル面と他のセルのセル面とが結合された状態において、他のセルのセル面の送信部と対向する位置に配設された１乃至複数の受信部と、を備えたセルの結合状態認識制御方法であって、６つのセル面のうちの何れかのセル面Ｓｆｋの受信部により、セルの結合状態を検出する指示信号である結合情報獲得信号を受信すると、セルの動作状態が結合情報構築状態でない場合、セル面Ｓｆｋの送信部より反応信号を送信するとともに、セルの動作状態を結合情報構築状態とする反応信号発信手順と、セル面Ｓｆｋに結合した他のセルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出する結合方向検出手順と、セル面Ｓｆｋの送信部から、セル面Ｓｆｋの結合情報を送信するとともに、セル面Ｓｆｋの受信部よりセル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの結合情報を受信する結合情報交換手順と、セル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉについて、６つのセル面のうちの何れかのセル面Ｓｆｉの送信部から結合情報獲得信号を送信し、所定の時間内にセル面Ｓｆｉの受信部により反応信号が受信された場合、セル面Ｓｆｉに結合した他のセルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｉの送信部よりセル面Ｓｆｉの結合情報を送信するとともにセル面Ｓｆｉの受信部よりセル面Ｓｆｑの結合情報を受信し、セル面Ｓｆｉの受信部より受信される結合情報をセル面Ｓｆｋから送信し、セル面Ｓｆｉの結合情報をセル面Ｓｆｋから送信する送受信処理を、順次行う結合情報構築処理手順と、を備えた構成としたものである。
【００６１】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における各セルの結合状態を検出する場合、この立体構造物を構成する任意のセルのセル面の受信部から結合情報獲得信号を入力することで、後述の実施の形態で示すように、各々のセルが上記動作を行うことで協調し、結合情報獲得信号を入力したセルのセル面の送信部から、立体構造物における全てのセルの結合情報を検出することが可能となる。
【００６２】
（２）セルは、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物を、自動的に立体構造物を構成する各セルの結合情報にデータ化することができる。従って、このデータに基づき、マニュピレータ等を用いて、再度同様の結合状態にセルを結合させて、同様の立体構造物を再現させたり、コンピュータ上に立体構造物を再現させたりすることが可能となる。
【００６３】
請求項８に記載のセルは、請求項７に記載のセルの結合状態認識方法であって、セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、結合情報獲得終了信号が受信され、当該結合情報獲得終了信号の信号識別情報が過去に受信された信号の信号識別情報と同一でない場合、当該セルの動作状態を結合信号待ち状態に設定し、当該結合情報獲得終了信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該結合情報獲得終了信号を送信する結合情報獲得終了手順を備えた構成としたものである。
【００６４】
この構成により、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における各セルの結合状態を一度検出した後に、当該立体構造物の一部を組み替えた場合等でも、繰り返し立体構造物における各セルの結合状態を検出することが可能となるという作用が得られる。
【００６５】
請求項９に記載のセルは、請求項７又は８に記載のセルの結合状態認識方法であって、セルの６つのセル面のうちの何れか一のセル面の受信部により、一般通信信号が受信され、当該一般通信信号の信号識別情報が過去に受信された信号の信号識別情報と同一でない場合、当該一般通信信号の宛先情報がセルのＩＤと同一の場合には当該一般通信信号の指示に従った処理を行い、同一でない場合には当該一般通信信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部より当該一般通信信号を送信する一般通信信号処理手順を備えた構成としたものである。
【００６６】
この構成により、以下のような作用が得られる。
複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における特定のセルに対し所定の動作を行わせたい場合、この立体構造物を構成する任意のセルのセル面の受信部から、当該特定のセルに宛てた一般通信信号を入力し、この一般通信信号に当該特定のセルの動作指示に関する情報を載せて送信すれば、当該一般通信信号は、当該立体構造物を構成するセル間を伝達され当該特定のセルに送られる。これにより、当該立体構造物を構成する任意のセルとの交信が可能となる。
【００６７】
以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるセルの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のセルの各面の位置関係を示した展開図であり、図２は実施の形態１におけるセルの一セル面を表す平面図である。
【００６８】
図１及び図２において、１はセル、１ａは略立方体形状に構成されたセル本体、Ｓｆ０〜Ｓｆ５はセル１の各面を構成するセル面、２ａ−ｉ〜２ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）はセル面Ｓｆｉに配設され各々がセル面Ｓｆｉの中心Ｏに対して９０度ずつ回転した回転対称位置に配設されたＳ極性を有する磁石からなるＳ極結合用磁石、３ａ−ｉ〜３ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）はセル面Ｓｆｉに配設され各々がセル面Ｓｆｉの中心Ｏに対して９０度ずつ回転した回転対称位置に配設されたＮ極性を有する磁石からなるＮ極結合用磁石である。
【００６９】
図２に示すように、Ｓ極結合用磁石２ａ−ｉ〜２ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）は、セル面Ｓｆｉの対角線ＡＣ，ＢＤ及びセル面Ｓｆｉの対向する２辺の中点を結ぶ線ＥＧ，ＦＨよりもずらして配設されている。また、Ｎ極結合用磁石３ａ−ｉ〜３ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）は、セル面Ｓｆｉの対向する２辺の中点を結ぶ線ＥＧ，ＦＨを対称軸として、Ｓ極結合用磁石２ａ−ｉ〜２ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）に対して線対称位置に配設されている。
【００７０】
４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）はセル面Ｓｆｉに配設され各々がセル面Ｓｆｉの中心Ｏに対して９０度ずつ回転した回転対称位置に配設された送信部を構成する発光素子、５−ｉ（ｉ＝０〜５）はセル面Ｓｆｉに配設された受信部を構成する受光素子である。
【００７１】
図２に示すように、発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）は、セル面Ｓｆｉの対角線ＡＣ，ＢＤ及びセル面Ｓｆｉの対向する２辺の中点を結ぶ線ＥＧ，ＦＨよりもずらして配設されている。また、受光素子５−ｉ（ｉ＝０〜５）は、セル面Ｓｆｉの対向する２辺の中点を結ぶ線ＥＧを反転軸として、発光素子４ａ−ｉ（ｉ＝０〜５）に対して反転位置に配設されている。
【００７２】
図３は実施の形態１におけるセルの制御回路の構成を示すブロック図である。図３において、４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）は発光素子、５−ｉ（ｉ＝０〜５）は受光素子であり、これらは図１及び図２と同様のものであり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
６は発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）の何れか一乃至複数に通電させるように通電切替の制御を行う発光切替部、７は発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）への通電のオンオフの制御を行う発信部、８−ｉ（ｉ＝０〜５）はセル面Ｓｆｉの発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）の発信制御及び受光素子５−ｉ（ｉ＝０〜５）の受信制御を行う結合面通信制御部、９は発光切替部６及び各結合面通信制御部８−ｉ（ｉ＝０〜５）の動作制御を行うセル動作制御部、１０は各種センサ，光出力素子，音声出力素子等で構成されたセル入出力部、１１はＲＡＭ，ＲＯＭ，ＰＲＯＭ等の記憶素子からなりセル動作制御部９の制御プログラムや通信データ等を記憶する記憶部、１２は時間の測定を行うタイマである。
【００７４】
図４は実施の形態１におけるセルの機能構成を表すブロック図である。
図４において、１０はセル入出力部、１１は記憶部であり、これらは図３と同様のものであるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７５】
４は送信部であり、図３の発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）により構成されている。また、５は受信部であり、図３の受光素子５−ｉ（ｉ＝０〜５）により構成されている。
【００７６】
２０はセル１の６つのセル面Ｓｆ０〜Ｓｆ５のうちの何れか一のセル面に結合した他のセルのセル面の結合方向を検出する結合方向検出手段である。２０ａは受光位置特定手段であり、結合方向を検出すべきセル面Ｓｆｉ（ｉは０〜５の何れか。）の４個の発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉの全てからリセット信号を出力し、セル面Ｓｆｉの受光素子５−ｉが、セル面Ｓｆｉに結合された他のセルのセル面Ｓｆｑより応答信号が入力されるまで、セル面Ｓｆｉの４個の発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉから順次検出信号を送信し、セル面Ｓｆｉの受光素子５−ｉにより応答信号を受信した直前に検出信号を発信した発光素子をセル面Ｓｆｑの受光素子５−ｑに対向した発光素子であると認識する処理を行う。２０ｂは応答信号発信手段であり、セル面Ｓｆｉ（ｉは０〜５の何れか。）の受光素子５−ｉからリセット信号が入力されると、セル面Ｓｆｉの受光素子５−ｉから入力される検出信号を検出し、検出信号が検出されるとセル面Ｓｆｉの発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉの全てから応答信号を送信する処理を行う。
【００７７】
２１は反応信号発信手段であり、セル１の６つのセル面Ｓｆ０〜Ｓｆ５のうちの何れか一のセル面Ｓｆｋ（ｋは０〜５の何れか。）の受信部５により結合情報獲得信号を受信すると、セル１の動作状態が結合情報構築状態でない場合、セル面Ｓｆｋの送信部４より反応信号を送信するとともに、セル１の動作状態を結合情報構築状態とする処理を行う。
【００７８】
２２は結合情報交換手段であり、反応信号発信手段２１が結合情報獲得信号を受信し反応信号を送信すると、結合方向検出手段２０により、結合情報獲得信号を受信したセル面Ｓｆｋに結合した他のセルのセル面Ｓｆｐの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｋの送信部４から、セル面Ｓｆｋの結合情報を送信するとともに、セル面Ｓｆｋの受信部５よりセル面Ｓｆｋに結合する他のセルのセル面Ｓｆｐの結合情報を受信する送受信処理を行う。
【００７９】
２３は単面結合情報構築処理手段であり、セル１の６つのセル面Ｓｆ０〜Ｓｆ５のうちの何れか一のセル面Ｓｆｉ（ｉは０〜５のうちの何れか。）の送信部４から、結合情報獲得信号を送信し、所定の時間内にセル面Ｓｆｉの受信部５により反応信号が受信された場合、結合方向検出手段２０によりセル面Ｓｆｉに結合した他のセルのセル面Ｓｆｑの結合方向を検出し、セル面Ｓｆｉの送信部４よりセル面Ｓｆｉの結合情報を送信するとともにセル面Ｓｆｉの受信部５よりセル面Ｓｆｑの結合情報を受信し、セル面Ｓｆｉの受信部５より受信される結合情報を、結合情報獲得信号が受信された受信部５を有するセル面Ｓｆｋの送信部から送信し、セル面Ｓｆｉの結合情報を、セル面Ｓｆｋの送信部４から送信する送受信処理を行う。
【００８０】
２４は結合情報構築処理手段であり、結合情報交換手段２２の送受信処理が行われると、単面結合情報構築処理手段２３による送受信処理を、結合情報獲得信号が受信された受信部５を有するセル面Ｓｆｋ以外の各セル面Ｓｆｉに対して順次行う。
【００８１】
２５は信号履歴検査手段であり、受信部５により受信された信号の信号識別情報が、記憶部１１に記憶された過去の一定期間内に受信された信号の信号識別情報と同一か否かを判定し、同一でない場合には受信部５により受信された信号の信号識別情報を記憶部１１に記憶する処理を行う。
【００８２】
２６は結合情報獲得終了手段であり、セル１の６つのセル面Ｓｆ０〜Ｓｆ５のうちの何れか一のセル面の受信部５により、結合情報獲得終了信号が受信され、当該結合情報獲得終了信号の信号識別情報が信号履歴検査手段２５により過去の一定期間内に受信された信号の信号識別情報と同一でないと判定された場合、当該セル１の動作状態を結合信号待ち状態に設定し、当該結合情報獲得終了信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部４より当該結合情報獲得終了信号を送信する処理を行う。
【００８３】
２７は宛先判定手段であり、セル１の受信部５により受信された信号の宛先情報が当該セル１のＩＤと同一か否かを判定する処理を行う。
【００８４】
２８は一般通信信号処理手段であり、セル１の６つのセル面Ｓｆ０〜Ｓｆ５のうちの何れか一のセル面の受信部５により、一般通信信号が受信され、当該一般通信信号の信号識別情報が信号履歴検査手段２５により過去の一定期間内に受信された信号の信号識別情報と同一でないと判定された場合、宛先判定手段２７により当該一般通信信号の宛先情報がセル１のＩＤと同一と判断された場合には当該一般通信信号の指示に従った処理を行い、同一でないと判断された場合には当該一般通信信号が受信されたセル面以外の全てのセル面の送信部４より当該一般通信信号を送信する処理を行う。
【００８５】
なお、結合方向検出手段２０（受光位置特定手段２０ａ及び応答信号発信手段２０ｂ），反応信号発信手段２１，結合情報交換手段２２，単面結合方法構築処理手段２３，結合情報構築処理手段２４，信号履歴検査手段２５，結合情報獲得終了手段２６，宛先判定手段２７，一般通信信号処理手段２８は、マイコン等により構成されたセル動作制御部９の制御プログラムとして構成される。
【００８６】
次に、以上のように構成された本実施の形態１のセルについて、セル同士の結合方法について説明する。
【００８７】
図５は実施の形態１のセルの２つが結合した状態の一例を示す斜視透視図である。
図５において、Ｃ１，Ｃ２はセル１であり、図５ではセルＣ１のセル面Ｓｆｋ（ｋは０〜５の何れか）とセルＣ２のセル面Ｓｆｐ（ｐは０〜５の何れか）とが結合した状態を表している。
【００８８】
２ａ−ｋ〜２ｄ−ｋ，２ａ−ｐ〜２ｄ−ｐはＳ極結合用磁石、３ａ−ｋ〜３ｄ−ｋ，３ａ−ｐ〜３ｄ−ｐはＮ極結合用磁石、４ａ−ｋ〜４ｄ−ｋ，４ａ−ｐ〜４ｄ−ｐは発光素子、５−ｋ，５−ｐは受光素子であり、これらは図１及び図２と同様のものである。
【００８９】
セル面Ｓｆｋ，Ｓｆｐが対面した状態では、Ｓ極結合用磁石２ａ−ｋ〜２ｄ−ｋとＮ極結合用磁石３ａ−ｐ〜３ｄ−ｐ、Ｓ極結合用磁石２ａ−ｐ〜２ｄ−ｐとＮ極結合用磁石３ａ−ｋ〜３ｄ−ｋとは磁力により引き合い磁着する。このとき、Ｓ極結合用磁石２ａ−ｋ〜２ｄ−ｋ，２ａ−ｐ〜２ｄ−ｐとＮ極結合用磁石３ａ−ｋ〜３ｄ−ｋ，３ａ−ｐ〜３ｄ−ｐとは、上記のようにセル面Ｓｆｋ，Ｓｆｐ上に対称配置されているため、セルＣ１，Ｃ２の結合方向は、セル面Ｓｆｋ，Ｓｆｐの正方形の外周辺同士が重なる４つの向きの何れかの向きに制限される。従って、セルＣ１，Ｃ２は、互いにずれることなく結合する。このとき、同時に、発光素子４ａ−ｋ〜４ｄ−ｋの何れか一つと受光素子５−ｐとが対向し、発光素子４ａ−ｐ〜４ｄ−ｐの何れか一つと受光素子５−ｋとが対向する（図４においては、一例として発光素子４ｃ−ｋと受光素子５−ｐ、発光素子４ｃ−ｐと受光素子５−ｋとが対向した状態を示している）。従って、この互いに対向した発光素子と受光素子との間で光による送受信が可能となり、セルＣ１，Ｃ２の間で信号の送受信が可能となる。
【００９０】
図６（ａ）は実施の形態１のセルが複数個結合したセル組立体の一例及びセル組立体の結合構造を検出するための検出器の構成を示す模式図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の各セルのセル面の位置関係を示す図である。
【００９１】
図６において、Ｃ１〜Ｃ５はセル１である。上記のように、各セル１同士の結合方向は、Ｓ極結合用磁石２ａ−ｉ〜２ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）及びＮ極結合用磁石３ａ−ｉ〜３ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）により制限されるため、図のように、各セル１を整序よく結合し積み重ねることができる。
【００９２】
１４はプローブであり、セル面と結合し通信を行う検出面を備えている。検出面は、図２と同様に、Ｓ極結合用磁石２ａ−０〜２ｄ−０，Ｎ極結合用磁石３ａ−０〜３ｄ−０，発光素子４ａ−０〜４ｄ−０，受光素子５−０を備えており、図２と同様に各々が所定の位置に配設されている（図示せず）。１５はコンピュータ、１６はコンピュータ１５とプローブ１４とを結ぶ通信線である。
【００９３】
次に、上記のように構成された本実施の形態１のセルについて、以下その結合状態認識方法について説明する。
【００９４】
本実施の形態１のセル１は、例えば、図６に示したようにセル組立体において、セル組立体を構成するセル１のセル面のうちの他のセル１と結合していない状態にある任意のセル面にプローブ１４を接続し、プローブ１４からセル組立体の１つのセル１にセル１の結合状態を検出するよう指令信号（結合情報獲得信号）を送信することによって開始される。セル組立体を構成する各セル１は、各々のセル１間で通信を行い、セル組立体は各セル１の結合状態の情報を発光素子からプローブ１４に対し出力する。
【００９５】
以下、まず、セル１のセル単独としての動作を説明した後、次いで、図６に示したセル組立体において複数のセル１が協調して行うセル組立体全体の結合状態の検出動作を説明する。
【００９６】
図７は実施の形態１のセルのセル動作制御部の動作状態の状態遷移図である。セル動作制御部９の動作状態は、「結合信号待ち状態」と「結合情報構築状態」との２つの状態がある。「結合信号待ち状態」とは、受信部５（受光素子５−ｉ（ｉ＝０〜５）の何れか）から結合情報獲得信号が入力されるのを待機している状態のことをいう。また、「結合情報構築状態」とは、受信部５（受光素子５−ｉ（ｉ＝０〜５）の何れか）から結合情報獲得信号が入力され、セル１の結合状態を検出している状態のことをいう。
【００９７】
セル動作制御部９は、「結合信号待ち状態」において、受光素子５−ｉ（ｉ＝０〜５）から結合面通信制御部８−ｉを介して結合情報獲得信号が入力されたときに「結合情報構築状態」に遷移し、「結合情報構築状態」において、セル１の結合状態を検出し終わると、結合情報獲得信号が入力されたセル面から結合情報獲得終了信号を受信して「結合信号待ち状態」に戻る。ここで、「結合状態獲得信号」とは、セルの各セル面の結合状態を検出するための指示を伝達するための信号であり、「結合情報獲得終了信号」とは、「結合情報構築状態」の動作が終了するための指示を伝達する信号である。
【００９８】
尚、初期状態（プローブ１４から結合情報獲得信号が入力される前の状態）においては、全てのセル１は「結合信号待ち状態」にある。
【００９９】
また、各々の結合面通信制御部８−ｉ（ｉ＝０〜５）は、「結合モード」と「非結合モード」との２つの動作状態を有する。「結合モード」とは、結合面通信制御部８−ｉが通信制御を行うセル面Ｓｆｉに他のセル１が結合している場合の結合面通信制御部８−ｉの動作状態であり、「非結合モード」とは、結合面通信制御部８−ｉが通信制御を行うセル面Ｓｆｉに他のセル１が結合していない場合の結合面通信制御部８−ｉの動作状態である。各結合面通信制御部８−ｉは、セル動作制御部９により「結合モード」か「非結合モード」かの何れかの状態に設定される。
【０１００】
図８は各セル間の通信において送受信される信号のデータフォーマットを表す図である。各セル間の通信において送受信される信号は、先頭から誤り訂正符号、信号識別情報、セル間通信情報の順で構成されている。
【０１０１】
「誤り訂正符号」は、パリティや巡回符号など、一般によく使用される誤り訂正符号が使用される。「信号識別情報」は、各信号に固有に付される識別用の番号であり、信号を最初に発信したときの時刻などが用いられる。「セル間通信情報」は、一般通信信号，結合情報獲得終了信号，結合情報獲得信号，その他の信号の情報である。ここで、「一般通信信号」とは、結合情報獲得信号及び結合情報獲得終了信号以外の信号であり、例えば、セル入出力部１０に対する動作制御信号等である。一般通信信号には、各セルに対する動作の指示の情報の他、その一般通信信号がどのセルに対して送信された信号であるかを示す「宛先情報」が含まれる。「宛先情報」は、宛先のセルのＩＤが用いられる。「セルのＩＤ」とは、各々のセル１に付けられた固有の番号であり、各々のセル１の記憶部１１に記憶されている。
【０１０２】
そこで、まず、「結合信号待ち状態」におけるセル１の動作と、「結合情報構築状態」におけるセル１の動作の全体的な流れについて説明する。
【０１０３】
尚、以下の説明においては、例えば、図５に示したように、１つのセル１に他のセル１が結合しているような場合を想定している。以下、説明の便宜上、自己のセル１（以下、セルＣ１と呼ぶ。）の一つのセル面Ｓｆｋ（ｋは０から５の何れか）に他のセル１（以下、セルＣ２と呼ぶ。）のセル面Ｓｆｐ（ｐは０から５の何れか）が結合した状態にあるものとする。
図９は結合信号待ち状態における実施の形態１のセルの動作を表すフローチャートである。
【０１０４】
まず、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合面通信制御部８−ｉ（ｉ＝０〜５）を介して受光素子５−ｉから信号が入力されたか否かを検出し（Ｓ１）、信号が入力されていなければ、信号が入力されるまで待機する。
【０１０５】
セルＣ２からセルＣ１に信号が送信された場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ２から受信した信号が一般通信信号であるか否かを検査し（Ｓ２）、受信した信号が一般通信信号であれば、一般通信処理を行った後に（Ｓ３）、ステップＳ１に戻る。
【０１０６】
ここで、「一般通信処理」とは、一般通信信号を受信したときにセル動作制御部９が行う制御動作のことであり、その詳細については後述する。
【０１０７】
ステップＳ２において、セルＣ２から受信した信号が一般通信信号でない場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得終了信号か否かを検査する（Ｓ４）。セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得終了信号の場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合情報構築終了処理を行った後に（Ｓ５）、ステップＳ１の動作に戻る。
【０１０８】
ここで、「結合情報構築終了処理」とは、結合情報獲得終了信号を受信したときにセル動作制御部９の行う制御動作のことであり、その詳細については後述する。
【０１０９】
ステップＳ４において、セルＣ１がセルＣ２から受信した信号が結合情報獲得終了信号でない場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得信号か否かを検査する（Ｓ６）。セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得信号でない場合、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６において、セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得信号である場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合情報受取り処理を行った後（Ｓ７）、結合情報構築状態となり、以降は結合情報構築状態の動作に移る。
【０１１０】
ここで、「結合情報受取り処理」とは、結合情報獲得信号を受信したときにセル動作制御部９の行う制御動作であって、結合情報獲得信号を受け取ったセル面と、結合情報獲得信号を送信した相手のセルのセル面との間で、結合情報を交換する処理のことであり、その詳細については後述する。
【０１１１】
セルＣ１のセル面Ｓｆｊの「結合情報」とは、セルＣ１のＩＤ，セル面Ｓｆｊの面番号ｊ，セル面Ｓｆｊに結合したセルＣ２のＩＤ，セル面Ｓｆｊに結合したセルＣ２のセル面Ｓｆｑの面番号ｑ，セル面Ｓｆｊに結合したセルＣ２のセル面Ｓｆｑの方向の情報を有する情報をいう。「面番号」とは各セル面に付された番号であり、セル面Ｓｆｉの面番号はｉである。「結合されたセル面の向きの情報」とは、結合している相手のセルの向きを表す情報である。
【０１１２】
図１０は結合情報構築状態における実施の形態１のセルの動作を表すフローチャートである。
【０１１３】
「結合信号待ち状態」から「結合情報構築状態」に移ると、まず、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合情報構築処理を行う（Ｓ１０）。
【０１１４】
ここで、「結合情報構築処理」とは、結合情報獲得信号を受信したときにセル動作制御部９の行う制御動作であって、結合情報獲得信号を受信したセル面以外の全てのセル面から結合情報獲得信号を発信し、これらのセル面の結合情報を獲得した後、これらの情報を結合情報獲得信号を受信したセル面から発信する処理であり、その詳細については後述する。
【０１１５】
次に、結合情報構築処理が終了すると、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合面通信制御部８−ｉ（ｉ＝０〜５）を介して受光素子５−ｉから信号が入力されたか否かを検出し（Ｓ１１）、信号が入力されていなければ、信号が入力されるまで待機する。
【０１１６】
セルＣ２からセルＣ１に信号が送信された場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ２から受信した信号が一般通信信号であるか否かを検査し（Ｓ１２）、受信した信号が一般通信信号であれば、一般通信処理を行った後に（Ｓ１３）、ステップＳ１１に戻る。
【０１１７】
ここでの一般通信処理は、結合信号待ち状態における一般通信処理と同様であり、その詳細については後述する。
【０１１８】
ステップＳ１２において、セルＣ２から受信した信号が一般通信信号でない場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得終了信号か否かを検査する（Ｓ１４）。セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得終了信号の場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合情報構築終了処理を行った後に（Ｓ１５）、結合信号待ち状態となり、以降は結合信号待ち状態の動作に移る（Ｓ１６）。
【０１１９】
ここでの結合情報構築終了処理は、結合信号待ち状態における結合情報構築終了処理と同様であり、その詳細については後述する。
【０１２０】
ステップＳ１４において、セルＣ１がセルＣ２から受信した信号が結合情報獲得終了信号でない場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得信号か否かを検査する（Ｓ１７）。セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得信号でない場合、セルＣ１はステップＳ１１に戻る。ステップＳ１７において、セルＣ２から受信した信号が結合情報獲得信号である場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合情報獲得信号を受け取ったセル面Ｓｆｋと、結合情報獲得信号を送信した相手のセルＣ２のセル面Ｓｆｐとの間で、結合情報を交換し（Ｓ１８）、ステップＳ１１に戻る。
【０１２１】
以上が各状態におけるセル１の動作の全体的な流れであるが、次に、上記動作における各処理の詳細な動作について説明する。
【０１２２】
まず、一般通信処理について説明する。図１１は一般通信処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャートである。
【０１２３】
まず、セルＣ１はセルＣ２から一般通信信号を受信すると、セルＣ１のセル動作制御部９は、その一般通信信号に含まれる信号識別情報を、記憶部１１に記憶された過去の一定期間内に受信した信号の信号識別情報と照会し、その一般通信信号が過去の一定期間内に受信した信号の何れかと同一であるか否かを判断する（Ｓ２０）。この受信した一般通信信号が、すでに過去の一定期間内に受信した信号と同一である場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、一般通信処理を終了する。
【０１２４】
ステップＳ２０において、受信した一般通信信号が過去の一定期間内に受信した信号の何れとも相違する場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、その一般通信信号に含まれる信号識別情報を、記憶部１１に記憶し（Ｓ２１）、次いで、この一般通信信号の「宛先情報」を、自己の「セルのＩＤ」と比較し、同一か否かを判断することで、この一般通信信号が自己のセルに宛てた信号であるか否かを判断する（Ｓ２２）。受信した一般通信信号が自己のセルに宛てた信号であった場合、この一般通信信号に含まれるセルＣ１に対する動作の指示に従った動作を行い、一般通信処理を終了する。
【０１２５】
「セルＣ１に対する動作の指示に従った動作」とは、例えば、入出力部１０がセンサの場合には、そのセンサからの信号を入力する動作等である。
【０１２６】
ステップＳ２２において、受信した一般通信信号が自己のセルに宛てた信号ではないと判断された場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、この一般通信信号を受信したセル面Ｓｆｋ以外の全てのセル面から、受信した一般通信信号をそのまま送信して、一般通信処理を終了する。
【０１２７】
上記処理中、ステップＳ２０において、受信した一般通信信号が過去の一定期間内に受信した信号と同一の場合、その後の処理を行わず一般通信処理を終了させている。これは、同一の一般通信信号を複数回受信することにより、その指示に従ってセルＣ１が重複して処理を行うことを防止するとともに、同一の信号がセル間をいつまでも巡回して送信され続けることを防止するために行うものである。
【０１２８】
次に、結合情報構築終了処理について説明する。図１２は結合情報構築終了処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャートである。
【０１２９】
まず、セルＣ１はセルＣ２から結合情報獲得終了信号を受信すると、セルＣ１のセル動作制御部９は、その結合情報獲得終了信号に含まれる信号識別情報を、記憶部１１に記憶された過去の一定期間内に受信した信号の信号識別情報と照会し、その結合情報獲得終了信号が過去の一定期間内に受信した信号の何れかと同一であるか否かを判断する（Ｓ３０）。この受信した結合情報獲得終了信号が、すでに過去の一定期間内に受信した信号と同一である場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合情報構築終了処理を終了する。
【０１３０】
ステップＳ３０において、受信した一般通信信号が過去の一定期間内に受信した信号の何れとも相違する場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、その一般通信信号に含まれる信号識別情報を、記憶部１１に記憶し（Ｓ３１）、次いで、現在の動作状態が結合情報構築状態である場合には（Ｓ３２）、動作状態を結合信号待ち状態にする（Ｓ３３）。次いで、セルＣ１のセル動作制御部９は、この結合情報獲得終了信号を受信したセル面Ｓｆｋ以外の全てのセル面から、受信した結合情報獲得終了信号をそのまま送信して（Ｓ３４）、結合情報構築終了処理を終了する。
【０１３１】
上記処理中、ステップＳ３０において、受信した結合情報獲得終了信号が過去の一定期間内に受信した信号と同一の場合、その後の処理を行わず結合情報構築終了処理を終了させている。これは、同一の結合情報獲得終了信号がセル間をいつまでも巡回して送信され続けることを防止するために行うものである。
【０１３２】
次に、結合情報受取り処理について説明する。図１３は結合情報受取り処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャートである。
【０１３３】
セルＣ１はセルＣ２から結合情報獲得信号を受信すると、セルＣ１のセル動作制御部９は、結合情報獲得信号を受信したセル面Ｓｆｋの発光素子４ａ−ｋ〜４ｄ−ｋから反応信号を出力する（Ｓ４０）。
【０１３４】
この反応信号を受信することにより、結合情報獲得信号を送信した側のセルＣ２は、結合情報獲得信号を送信したセル面ＳｆｐにセルＣ１が結合していることを認識することができる。
【０１３５】
この状態では、セルＣ１は、自己のセル面Ｓｆｋの受光素子５−ｋが、セルＣ２のセル面Ｓｆｐの発光素子４ａ−ｐ〜４ｄ−ｐの何れと対向しているのかを認識しておらず、セルＣ２は、自己のセル面Ｓｆｐの受光素子５−ｐが、セルＣ１のセル面Ｓｆｋの発光素子４ａ−ｋ〜４ｄ−ｋの何れと対向しているのかを認識していない。従って、次に、セルＣ１の受光素子５−ｋ及びセルＣ２の受光素子５−ｐが、それぞれ、セルＣ２の発光素子４ａ−ｐ〜４ｄ−ｐ及びセルＣ１の発光素子４ａ−ｋ〜４ｄ−ｋの何れと対向しているのかを、セルＣ１及びセルＣ２が互いに認識する動作（以下、「結合されたセル面の向き等の認識処理」と呼ぶ。）を行う（Ｓ４１）。この動作の詳細については後述する。
【０１３６】
ここでは、説明の便宜上、図５のように、セルＣ１の受光素子５−ｋとセルＣ２の発光素子４ｂ−ｐとが対向しており、セルＣ２の受光素子５−ｐとセルＣ１の発光素子４ｃ−ｋとが対向しているものとする。
【０１３７】
ステップＳ４１により、セルＣ１のセル動作制御部９は、自己の発光素子４ｃ−ｋとセルＣ２の受光素子５−ｐとが対向していることを認識する。また、セルＣ２のセル動作制御部９は、自己の発光素子４ｂ−ｐとセルＣ１の受光素子５−ｋとが対向していることを認識する。
【０１３８】
次に、セルＣ２は、セルＣ２のＩＤ，セル面Ｓｆｐの面番号ｐ，接続された面の向き等からなるセル面Ｓｆｐの結合情報を、発光素子４ｂ−ｐからセルＣ１に送信し、セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ２から送信されるこれらの結合情報を受信し、記憶部１１に記憶する（Ｓ４２）。
【０１３９】
次いで、セルＣ１のセル動作制御部９は、発光素子４ｃ−ｋから、セルＣ１のＩＤ，セル面Ｓｆｋの面番号ｋ，接続された面の向き等からなるセル面Ｓｆｋの結合情報を送信する（Ｓ４３）。これにより、セルＣ１とセルＣ２との間で結合情報の交換が行われる。
【０１４０】
そして最後に、セルＣ１のセル動作制御部９は、自己の動作状態を結合情報構築状態として（Ｓ４３）、結合情報受取り処理の動作を終了する。
【０１４１】
次に、上記結合されたセル面の向き等の認識処理について説明する。図１４は結合されたセル面の向き等の認識処理における結合した２つのセルの動作を表すフローチャートである。
【０１４２】
図１４において、検出側セルＣｉは、自己のセル面Ｓｆｍに結合した被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが、自己のセル面Ｓｆｍの発光素子４ａ−ｍ〜４ｄ−ｍの何れの発光素子と対向しているのかを検出する側のセルである。結合されたセル面の向き等の認識処理においては、最初に、セルＣ２が検出側セルＣｉ，セルＣ１が被検出側セルＣｊとなり、図１４の動作を行った後、次いで、セルＣ１が検出側セルＣｉ，セルＣ２が被検出側セルＣｊとなり、図１４の動作を行う。
【０１４３】
まず、検出側セルＣｉは、自己のセル面Ｓｆｍの全ての発光素子４ａ−ｍ〜４ｄ−ｍから、リセット信号を発信する（Ｓ５０）。被検出側セルＣｊは、自己のセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎがリセット信号を受信すると（Ｓ７０）、次に検出側セルＣｉからの検出信号の受信待ち状態となる（Ｓ７１）。
【０１４４】
次に、検出側セルＣｉは、セル面Ｓｆｍの発光素子４ａ−ｍから検出信号を発信する（Ｓ５１）。このとき、この発光素子４ａ−ｍに被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが対向している場合、被検出側セルＣｊは、この検出信号を受信し（Ｓ７１）、自己のセル面Ｓｆｎの全ての発光素子４ａ−ｎ〜４ｄ−ｎから、応答信号を発信し（Ｓ７２）、被検出の動作を終了する。検出側セルＣｉの発光素子４ａ−ｍに被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが対向していない場合、被検出側セルＣｊは検出信号を受信しないため、依然検出信号の受信待ち状態のままである（Ｓ７１）。
【０１４５】
検出側セルＣｉは、検出信号の発信後に応答信号が受信されたか否かを判断し（Ｓ５２）、被検出側セルＣｊからの応答信号を受信すると、自己のセル面Ｓｆｍの発光素子４ａ−ｍが、被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎに対向していると認識し、以降に自己のセル面Ｓｆｍの送信に使用する発光素子を発光素子４ａ−ｍに設定し（Ｓ５３）、検出動作を終了する。
【０１４６】
ステップＳ５２において、応答信号が受信されなかった場合、次に、検出側セルＣｉは、セル面Ｓｆｍの発光素子４ｂ−ｍから検出信号を発信する（Ｓ５４）。このとき、この発光素子４ｂ−ｍに被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが対向している場合、被検出側セルＣｊは、この検出信号を受信し（Ｓ７１）、自己のセル面Ｓｆｎの全ての発光素子４ａ−ｎ〜４ｄ−ｎから、応答信号を発信し（Ｓ７２）、被検出の動作を終了する。検出側セルＣｉの発光素子４ｂ−ｍに被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが対向していない場合、被検出側セルＣｊは検出信号を受信しないため、依然検出信号の受信待ち状態のままである（Ｓ７１）。
【０１４７】
検出側セルＣｉは、検出信号の発信後に応答信号が受信されたか否かを判断し（Ｓ５５）、被検出側セルＣｊからの応答信号を受信すると、自己のセル面Ｓｆｍの発光素子４ｂ−ｍが、被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎに対向していると認識し、以降に自己のセル面Ｓｆｍの送信に使用する発光素子を発光素子４ｂ−ｍに設定し（Ｓ５６）、検出動作を終了する。
【０１４８】
ステップＳ５５において、応答信号が受信されなかった場合、次に、検出側セルＣｉは、セル面Ｓｆｍの発光素子４ｃ−ｍから検出信号を発信する（Ｓ５７）。このとき、この発光素子４ｃ−ｍに被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが対向している場合、被検出側セルＣｊは、この検出信号を受信し（Ｓ７１）、自己のセル面Ｓｆｎの全ての発光素子４ａ−ｎ〜４ｄ−ｎから、応答信号を発信し（Ｓ７２）、被検出の動作を終了する。検出側セルＣｉの発光素子４ｃ−ｍに被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが対向していない場合、被検出側セルＣｊは検出信号を受信しないため、依然検出信号の受信待ち状態のままである（Ｓ７１）。
【０１４９】
検出側セルＣｉは、検出信号の発信後に応答信号が受信されたか否かを判断し（Ｓ５８）、被検出側セルＣｊからの応答信号を受信すると、自己のセル面Ｓｆｍの発光素子４ｃ−ｍが、被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎに対向していると認識し、以降に自己のセル面Ｓｆｍの送信に使用する発光素子を発光素子４ｃ−ｍに設定し（Ｓ５９）、検出動作を終了する。
【０１５０】
ステップＳ６０において、応答信号が受信されなかった場合、次に、検出側セルＣｉは、セル面Ｓｆｍの発光素子４ｄ−ｍから検出信号を発信する（Ｓ６０）。そして、被検出側セルＣｉは、検出信号の発信後に応答信号が受信されたか否かを判断し（Ｓ６１）、被検出側セルＣｊからの応答信号を受信すると、自己のセル面Ｓｆｍの発光素子４ｄ−ｍが、被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎに対向していると認識し、以降に自己のセル面Ｓｆｍの送信に使用する発光素子を発光素子４ｄ−ｍに設定し（Ｓ６２）、検出動作を終了する。このとき、この発光素子４ｄ−ｍには被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが対向しているので、被検出側セルＣｊは、この検出信号を受信し（Ｓ７１）、自己のセル面Ｓｆｎの全ての発光素子４ａ−ｎ〜４ｄ−ｎから、応答信号を発信し（Ｓ７２）、被検出の動作を終了する。
尚、ステップＳ６１において、応答信号が受信されなかった場合、検出側セルＣｉは、セル面Ｓｆｍは、他のセルと正常に結合されていないと判断し、検出動作を終了する。
【０１５１】
以上の動作により、検出側セルＣｉは、自己のセル面Ｓｆｍに結合した被検出側セルＣｊのセル面Ｓｆｎの受光素子５−ｎが、自己のセル面Ｓｆｍの発光素子４ａ−ｍ〜４ｄ−ｍの何れの発光素子と対向しているのかを検出することができる。
【０１５２】
結合されたセル面の向き等の認識処理においては、最初に、セルＣ２が検出側セルＣｉ，セルＣ１が被検出側セルＣｊとなり、上記の動作を行った後、次いで、セルＣ１が検出側セルＣｉ，セルＣ２が被検出側セルＣｊとなり、上記の動作を行う。これにより、セルＣ２は、セルＣ１のセル面Ｓｆｋの受光素子５−ｋが、自己のセル面Ｓｆｐの発光素子４ａ−ｐ〜４ｄ−ｐの何れの発光素子と対向しているのかを検出し、セルＣ１は、セルＣ２のセル面Ｓｆｐの受光素子５−ｐが、自己のセル面Ｓｆｋの発光素子４ａ−ｋ〜４ｄ−ｋの何れの発光素子と対向しているのかを検出することができる。
【０１５３】
最後に、結合情報構築処理について説明する。図１５は結合情報構築処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャートである。
【０１５４】
セルＣ１はセルＣ２から結合情報獲得信号を受信すると、セルＣ１のセル動作制御部９は、まず、単面の結合情報構築処理を行うべきセル面の面番号ｉを０に設定する（Ｓ８０）。
【０１５５】
ここで、「単面の結合情報構築処理」とは、ある一つのセル面Ｓｆｉについて、そのセル面Ｓｆｉに結合しているセルがあれば、その相手のセルのセル面Ｓｆｊと結合情報を交換することにより、相手のセルのセル面Ｓｆｊの結合情報と自己のセルのセル面Ｓｆｉの結合情報を結合させて、結合情報を構築する処理であり、その詳細については後述する。
【０１５６】
次に、セルＣ１のセル動作制御部９は、ｉ＞５であるか否か、即ち、全ての面について単面の結合情報構築処理が終了したか否かを判定する（Ｓ８１）。
【０１５７】
ｉ＞５でない場合には、単面の結合情報構築処理を行うべきセル面の面番号ｉと結合情報獲得信号を受信したセル面Ｓｆｋの面番号ｋとを比較し（Ｓ８２）、ｉ＝ｋか否かを判定し（Ｓ８２）、ｉ＝ｋであれば、単面の結合情報構築処理を行うべきセル面の面番号ｉを１だけ増加させ、ステップＳ８１に戻る。即ち、結合情報獲得信号を受信したセル面Ｓｆｋについては単面の結合情報構築処理を行わない。
【０１５８】
ステップＳ８２において、ｉ＝ｋでなければ、セル面Ｓｆｉについて単面の結合情報構築処理を行った後（Ｓ８３）、単面の結合情報構築処理を行うべきセル面の面番号ｉを１だけ増加させ、ステップＳ８１に戻る。
【０１５９】
ステップＳ８１〜Ｓ８４を６回繰り返せば、結合情報獲得信号を受信したセル面Ｓｆｋ以外のセル面について、単面の結合情報構築処理が行われ、単面の結合情報構築処理を行うべきセル面の面番号ｉは６となる。そして次に、ステップＳ８１に戻ると、ｉ＞５と判定され、セル面Ｓｆｋから、セル面Ｓｆｋの結合情報を発信し（Ｓ８５）、結合情報構築処理を終了する。
【０１６０】
上記単面の結合情報構築処理は、以下のようにして行われる。図１６はセル面Ｓｆｉについての単面の結合情報構築処理を表すフローチャートである。
【０１６１】
まず、セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆｉの全ての発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉから結合情報獲得信号を送信する（Ｓ９０）。次いで、所定の時間内にセル面Ｓｆｉの受光素子５−ｉから反応信号が入力されたか否かを判定する（Ｓ９１）。所定の時間内に反応信号が入力されなかったと判定された場合には、セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆｉを非結合状態に設定し（Ｓ９２）、セル面Ｓｆｉについての単面の結合情報構築処理を終了する。
【０１６２】
ステップＳ９１において、所定の時間内に反応信号が入力された場合、セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆｉについて、前述の結合されたセル面の向き等の認識処理を行う（Ｓ９３）。以下、説明の便宜上、セル面Ｓｆｉに結合したセルをセルＣ３と呼び、セル面Ｓｆｉに結合したセルＣ３のセル面をセル面Ｓｆｑと呼ぶ。ステップ９３により、セルＣ１は、セルＣ３のセル面Ｓｆｑの受光素子５−ｑが、自己のセル面Ｓｆｉの発光素子４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉの何れの発光素子と対向しているのかを検出し、セルＣ３は、セルＣ１のセル面Ｓｆｉの受光素子５−ｉが、自己のセル面Ｓｆｑの発光素子４ａ−ｑ〜４ｄ−ｑの何れの発光素子と対向しているのかを検出する。
【０１６３】
次に、セルＣ１のセル動作制御部９は、自己のセル面Ｓｆｉの結合情報とセルＣ３のセル面Ｓｆｑの結合情報とを交換し、セル面Ｓｆｉを結合状態に設定する（Ｓ９４）。そして、セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆｉから相手の面（セルＣ３のセル面Ｓｆｑ）の結合情報を受信するまでセルＣ３から送られる他の結合情報（Ｃ３のセル面Ｓｆｑの結合情報以外の結合情報）等をセル面Ｓｆｋより送出し（Ｓ９５）、セルＣ３より受信したセルＣ３のセル面Ｓｆｑの結合情報を受信すると、それをセル面Ｓｆｋから発信し（Ｓ９６）、自己のセル面Ｓｆｉの結合情報をセル面Ｓｆｋから発信し（Ｓ９７）、セル面Ｓｆｉについての単面の結合情報構築処理を終了する。
【０１６４】
以上の動作により、結合状態構築処理では、セルＣ１の結合状態獲得信号を受信したセル面Ｓｆｋから、セル面Ｓｆｋ以外のセルＣ１の全てのセル面に結合したセルのセル面の結合情報と、セル面Ｓｆｋ以外のセルＣ１の全てのセル面の結合情報が、発信されることとなる。
【０１６５】
以上が、セル１のセル単独としての動作であるが、次に、図６に示したセル組立体において複数のセル１が協調して行うセル組立体全体の結合状態の検出動作について説明する。
【０１６６】
図１７は図６のセル組立体においてプローブから結合情報獲得信号を送信した場合の各セルの結合情報の交換動作を表す樹形図である。
【０１６７】
まず、図６のプローブ１４から、セルＣ１のセル面Ｓｆ１に対し、結合情報獲得信号を送信する。セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１から結合情報獲得信号を受信すると（Ｓ６）、プローブとの間で結合情報受取り処理を行った後（Ｓ７）、まずセル面Ｓｆ０について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。セルＣ１のセル面Ｓｆ０には他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ０は非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。次に、セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ２について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。このとき、セルＣ１のセル面Ｓｆ２にはセルＣ２のセル面Ｓｆ４が結合されているので、上記単面の結合情報構築処理のステップＳ９０において、セルＣ１のセル面Ｓｆ２からセルＣ２のセル面Ｓｆ４に結合情報獲得信号が送信される（Ｓ９０）。
【０１６８】
セルＣ２のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ４から結合情報獲得信号を受信すると（Ｓ６）、まず、セル面Ｓｆ４から反応信号を出力しセルＣ１のセル面Ｓｆ２からセルＣ２のセル面Ｓｆ４の反応信号を受信し（Ｓ４０，Ｓ９１）、セルＣ１のセル面Ｓｆ２と「結合されたセル面の向き等の認識処理」を行った後（Ｓ４１，Ｓ９３）、セルＣ１のセル面Ｓｆ２と結合情報の交換を行う（Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ９４）。次いで、セルＣ２は、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ１，Ｓｆ２について順次単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８１〜Ｓ８４）。セルＣ２のこれらのセル面には他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ１，Ｓｆ２は非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。次に、セルＣ２のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ３について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。このとき、セルＣ２のセル面Ｓｆ３にはセルＣ３のセル面Ｓｆ１が結合されているので、上記単面の結合情報構築処理のステップＳ９０において、セルＣ２のセル面Ｓｆ３からセルＣ３のセル面Ｓｆ１に結合情報獲得信号が送信される（Ｓ９０）。
【０１６９】
セルＣ３のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１から結合情報獲得信号を受信すると（Ｓ６）、まず、セル面Ｓｆ１から反応信号を出力し（Ｓ４０，Ｓ９１）、セルＣ２のセル面Ｓｆ３と「結合されたセル面の向き等の認識処理」を行った後（Ｓ４１，Ｓ９３）、セルＣ２のセル面Ｓｆ３と結合情報の交換を行う（Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ９４）。次いで、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ２，Ｓｆ３について順次単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８１〜Ｓ８４）。セルＣ３のこれらのセル面には他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ２，Ｓｆ３は非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。次に、セルＣ３のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ４について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。このとき、セルＣ３のセル面Ｓｆ４にはセルＣ４のセル面Ｓｆ２が結合されているので、上記単面の結合情報構築処理のステップＳ９０において、セルＣ３のセル面Ｓｆ４からセルＣ４のセル面Ｓｆ２に結合情報獲得信号が送信される（Ｓ９０）。
【０１７０】
セルＣ４のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ２から結合情報獲得信号を受信すると（Ｓ６）、まず、セル面Ｓｆ２から反応信号を出力し（Ｓ４０，Ｓ９１）、セルＣ３のセル面Ｓｆ４と「結合されたセル面の向き等の認識処理」を行った後（Ｓ４１，Ｓ９３）、セルＣ３のセル面Ｓｆ４と結合情報の交換を行う（Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ９４）。次いで、セル面Ｓｆ０について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。このとき、セルＣ４のセル面Ｓｆ０にはセルＣ５のセル面Ｓｆ５が結合されているので、上記単面の結合情報構築処理のステップＳ９０において、セルＣ４のセル面Ｓｆ０からセルＣ５のセル面Ｓｆ５に結合情報獲得信号が送信される（Ｓ９０）。
【０１７１】
セルＣ５のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ５から結合情報獲得信号を受信すると（Ｓ６）、まず、セル面Ｓｆ５から反応信号を出力し（Ｓ４０，Ｓ９１）、セルＣ４のセル面Ｓｆ０と「結合されたセル面の向き等の認識処理」を行った後（Ｓ４１，Ｓ９３）、セルＣ４のセル面Ｓｆ０と結合情報の交換を行う（Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ９４）。次いで、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ１，Ｓｆ２，Ｓｆ３，Ｓｆ４について順次単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８１〜Ｓ８４）。セルＣ５のこれらのセル面には、何れも他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ１，Ｓｆ２，Ｓｆ３，Ｓｆ４は全て非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。次いで、セルＣ５のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ５から、｛セルＣ５のセル面Ｓｆ５の結合情報｝を送信し（Ｓ８５）、結合情報構築処理を終了する。
【０１７２】
セルＣ４のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ０からセルＣ５の結合情報を受信すると、セル面Ｓｆ２から、｛セルＣ５のセル面Ｓｆ５の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ０の結合情報｝を順次送信する（Ｓ９５，Ｓ９６，Ｓ９７）。次いで、セル面Ｓｆ１について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。このとき、セルＣ４のセル面Ｓｆ１にはセルＣ１のセル面Ｓｆ３が結合されているので、上記単面の結合情報構築処理のステップＳ９０において、セルＣ４のセル面Ｓｆ１からセルＣ１のセル面Ｓｆ３に結合情報獲得信号が送信される。セルＣ１はこのとき、結合情報構築処理のステップＳ９５の状態にあるが、セルＣ１のセル面Ｓｆ３とセルＣ４のセル面Ｓｆ１との間で、結合情報の交換のみが割り込み処理として行われる（Ｓ１８）。セルＣ４のセル動作制御部９は、セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報を受信すると、｛セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報｝をセル面Ｓｆ２から順次送信する（Ｓ９５，Ｓ９６，Ｓ９７）。次に、セルＣ４のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ３，Ｓｆ４，Ｓｆ５について順次単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８１〜Ｓ８４）。セルＣ４のこれらのセル面には、何れも他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ３，Ｓｆ４，Ｓｆ５は全て非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。次いで、セルＣ４のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ２から｛セルＣ４のセル面Ｓｆ２の結合情報｝を発信し（Ｓ８５）、結合情報構築処理を終了する。
【０１７３】
セルＣ３のセル動作制御部９は、上記動作により、セルＣ４のセル面Ｓｆ２から、｛セルＣ５のセル面Ｓｆ５の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ０の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ２の結合情報｝を順次受信すると、これらの情報をセル面Ｓｆ１から送信し（Ｓ９６）、次いで、｛セルＣ３のセル面Ｓｆ４の結合情報｝をセル面Ｓｆ１から送信する（Ｓ９７）。次いで、セル面Ｓｆ５について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。セルＣ３のセル面Ｓｆ５には他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ５は非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。そして、セルＣ３のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１から、｛セルＣ３のセル面Ｓｆ１の結合情報｝を送信し（Ｓ８５）、結合情報構築処理を終了する。
【０１７４】
セルＣ２のセル動作制御部９は、上記動作により、セルＣ３のセル面Ｓｆ１から、｛セルＣ５のセル面Ｓｆ５の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ０の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ２の結合情報，セルＣ３のセル面Ｓｆ４の結合情報，セルＣ３のセル面Ｓｆ１の結合情報｝を順次受信すると、これらの情報をセル面Ｓｆ４から送信し（Ｓ９５，Ｓ９６）、次いで、｛セルＣ２のセル面Ｓｆ３の結合情報｝をセル面Ｓｆ４から送信する（Ｓ９７）。次いで、セル面Ｓｆ５について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。セルＣ２のセル面Ｓｆ５には他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ５は非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。そして、セルＣ２のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ４から、｛セルＣ２のセル面Ｓｆ４の結合情報｝を送信し（Ｓ８５）、結合情報構築処理を終了する。
【０１７５】
セルＣ１のセル動作制御部９は、上記動作により、セルＣ２のセル面Ｓｆ４から、｛セルＣ５のセル面Ｓｆ５の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ０の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ２の結合情報，セルＣ３のセル面Ｓｆ４の結合情報，セルＣ３のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ２のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ２のセル面Ｓｆ４の結合情報｝を順次受信すると、これらの情報をセル面Ｓｆ１から送信し（Ｓ９５，Ｓ９６）、次いで、｛セルＣ１のセル面Ｓｆ２の結合情報｝をセル面Ｓｆ１から送信する（Ｓ９７）。次いで、セル面Ｓｆ３について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。このとき、セルＣ１のセル面Ｓｆ３にはセルＣ４のセル面Ｓｆ１が結合されているので、上記単面の結合情報構築処理のステップＳ９０において、セルＣ１のセル面Ｓｆ３からセルＣ４のセル面Ｓｆ１に結合情報獲得信号が送信される。セルＣ４はこのとき、結合情報構築処理が既に終了し、結合情報構築状態の動作のステップＳ１１の信号待ち状態にある。従って、セル４のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１から結合情報獲得信号を受信すると（Ｓ１７）、自己のセル面Ｓｆ１とセルＣ１のセル面Ｓｆ３との間で結合情報の交換を行い、再びステップＳ１１の信号待ち状態となる。セルＣ１のセル動作制御部９は、セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報を受信すると、｛セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報｝をセル面Ｓｆ１から順次送信する（Ｓ９５，Ｓ９６，Ｓ９７）。次いで、セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ４，Ｓｆ５について単面の結合情報構築処理を行う（Ｓ８３）。セルＣ１のセル面Ｓｆ４，Ｓｆ５には他のセルが結合していないので、セル面Ｓｆ４，Ｓｆ５は非結合状態に設定される（Ｓ９０〜Ｓ９２）。そして、セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１から、｛セルＣ１のセル面Ｓｆ１の結合情報｝を順次送信し、結合情報構築処理を終了する。
【０１７６】
以上の動作により、プローブ１４には、セルＣ１のセル面Ｓｆ１より、｛セルＣ５のセル面Ｓｆ５の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ０の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ２の結合情報，セルＣ３のセル面Ｓｆ４の結合情報，セルＣ３のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ２のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ２のセル面Ｓｆ４の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ２の結合情報，セルＣ４のセル面Ｓｆ１の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ３の結合情報，セルＣ１のセル面Ｓｆ１の結合情報｝の順に送信される。
【０１７７】
以上の動作により、コンピュータ１５は、プローブ１４からセルＣ１のセル面Ｓｆ１へ結合情報獲得信号を入力すれば、セル組立体全体の結合情報を、プローブ１４を介してセルＣ１のセル面Ｓｆ１から自動的に取り込むことが可能となる。この結合情報からセル組立体全体の結合状態を再現することが可能である。
【０１７８】
結合情報構築処理が行われた後は、セル組立体を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ５は結合情報構築状態にある。従って、これら全てのセルＣ１〜Ｃ５を再び結合信号待ち状態に戻す必要がある。かかる場合、プローブ１４からセルＣ１のセル面Ｓｆ１へ結合情報獲得終了信号を入力する。
【０１７９】
セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１の受光素子５−１から結合情報獲得終了信号が入力されると、動作状態を結合信号待ち状態に変更し（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ３０〜Ｓ３３）、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ２〜Ｓｆ５の発光素子から当該結合情報獲得終了信号を順次送信する。
【０１８０】
セルＣ２のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ４の受光素子５−４を介して当該結合情報獲得終了信号を受信すると、動作状態を結合信号待ち状態に変更し（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ３０〜Ｓ３３）、セル面Ｓｆ０〜Ｓｆ３，Ｓｆ５の発光素子から当該結合情報獲得終了信号を順次送信する。
【０１８１】
一方、セルＣ４のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１の受光素子５−１を介して当該結合情報獲得終了信号を受信すると、動作状態を結合信号待ち状態に変更し（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ３０〜Ｓ３３）、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ２〜Ｓｆ５の発光素子から当該結合情報獲得終了信号を順次送信する。
【０１８２】
セルＣ３のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１の受光素子５−１を介して当該結合情報獲得終了信号を受信すると、動作状態を結合信号待ち状態に変更し（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ３０〜Ｓ３３）、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ２〜Ｓｆ５の発光素子から当該結合情報獲得終了信号を順次送信する。
【０１８３】
この際、セルＣ３のセル面Ｓｆ４とセルＣ４のセル面Ｓｆ２との間で、セルＣ４からセルＣ３へ当該結合情報獲得終了信号が送信され、セルＣ３からセルＣ４へ当該結合情報獲得終了信号が送信されるが、双方のセルとも当該結合情報獲得終了信号は既に受信済みのため、無視される。
【０１８４】
セルＣ５のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ５の受光素子５−５を介して当該結合情報獲得終了信号を受信すると、動作状態を結合信号待ち状態に変更し（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ３０〜Ｓ３３）、セル面Ｓｆ０〜Ｓｆ４の発光素子から当該結合情報獲得終了信号を順次送信する。
【０１８５】
以上の動作により、セル組立体を構成する全てのセルＣ１〜Ｃ５は、再び結合信号待ち状態に戻る。尚、一度受信した結合情報獲得終了信号を再び受信しても無視されるため、結合情報獲得終了信号がセル間を無限に巡回することが防止される。
【０１８６】
最後に、一例として、このセル組立体のセルＣ３に宛てて、プローブ１４から一般通信信号を送信した場合の動作について説明する。尚、このときセル組立体の結合情報構築処理は終了しているものと仮定する。
【０１８７】
まず、プローブ１４からセルＣ１のセル面Ｓｆ１へ一般通信信号を入力する。セルＣ１のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１の受光素子５−１から一般通信信号が入力されると、当該一般通信信号の宛先情報は自己のセルのＩＤと異なるため、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ２〜Ｓｆ５の発光素子から当該一般通信信号を順次送信する（Ｓ２０〜Ｓ２４）。
【０１８８】
セルＣ２のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ４の受光素子５−４から当該一般通信信号が入力されると、当該一般通信信号の宛先情報は自己のセルのＩＤと異なるため、セル面Ｓｆ０〜Ｓｆ３，Ｓｆ５の発光素子から当該一般通信信号を順次送信する（Ｓ２０〜Ｓ２４）。
【０１８９】
一方、セルＣ４のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１の受光素子５−１から当該一般通信信号が入力されると、当該一般通信信号の宛先情報は自己のセルのＩＤと異なるため、セル面Ｓｆ０，Ｓｆ２〜Ｓｆ５の発光素子から当該一般通信信号を順次送信する（Ｓ２０〜Ｓ２４）。
【０１９０】
このとき、セルＣ３には、セル面Ｓｆ４に先行してセル面Ｓｆ１の受光素子５−１から当該一般通信信号が入力される。セルＣ３のセル動作制御部９は、セル面Ｓｆ１の受光素子５−１から当該一般通信信号が入力されると、当該一般通信信号の宛先情報は自己のセルのＩＤと一致するため、この宛先情報を記憶部１１に記憶した後、当該一般通信信号の指示に従った処理を行う。その後、セル面Ｓｆ４の受光素子５−４から当該一般通信信号が入力されても、その信号は無視される（Ｓ２０〜Ｓ２４）。
【０１９１】
このようにして、一般通信信号は、宛先のセルに送信される。また、一度受信した一般通信信号を再び受信しても無視されるため、一般通信信号がセル間を無限に巡回したり、重複して一般通信信号の指示に従った処理が行われたりすることが防止される。
【０１９２】
【発明の効果】
以上のように本発明のセルによれば以下のような有利な効果が得られる。
【０１９３】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）複数個のセルを結合させることにより、自由に立体構造物を組み立てることができ、この立体構造物における各セルの結合状態を検出する場合、この立体構造物を構成する任意のセルＣ１のセル面Ｓｆｋの受信部から結合情報獲得信号を入力することで、立体構造物における各セルの結合状態を検出することが可能となる。これにより、視覚的に形状を確かめつつ立体構造物を組み立てた後、この立体構造物を構成する各セルの結合状態を自動的に検出することができ、この各セルの結合状態の情報から立体構造物の形状を再現することが可能となる。これにより、立体構造物の視覚的に形状を確認しながら設計すること等が可能となる。
（２）複数個のセルによって構成された立体構造物から自動的にデータ化された各セルの結合情報に基づき、マニュピレータ等を用いて、再度同様の結合状態にセルを結合させて、同様の立体構造物を再現させたり、コンピュータ上に立体構造物を再現させたりすることが可能となる。従って、ある場所でセルを組み立てて作成した立体構造物を、各セルの結合情報にデータ化して遠隔地に送信し、遠隔地において、マニュピレータ等の組立ロボットを用いてセルを組み立て、当該立体構造物と同様の立体構造物を再現させることも可能となる。例えば、宇宙ステーションの組立てなどにおいて、各種機能の装置を内蔵したセルを宇宙空間の地球周回軌道上に打ち上げておき、目的に応じて地上でセルを組み立てて立体構造物を作成し、これを各セルの結合情報にデータ化して宇宙に送信し、宇宙空間で、送信されたデータに基づき組み立てロボットを用いて同様の立体構造物を再現させるといった用途にも使用することができる。
（３）各セルに圧力センサ等の圧力検出装置を組み込むことで、複数個のセルによって構成された立体構造物の各部の応力の測定を行うという用途に使用することができる。この際、圧力センサの検出値は、上記実施の形態で示したような一般通信信号として、各セル間を伝達させてプローブによりコンピュータ等に取り込むことが可能である。
【０１９４】
請求項２に記載の発明によれば、各セルは磁着により結合されるため、各セルの結合・分離が容易で、セルによる立体構造物の組み立て作業の簡易化が図られ、これにより立体構造物の組み立て、構造の変更等の作業が迅速に行えるようになる。また、磁石を配置するのみの構成であるため、セルの小型化を図ることができる。これにより、立体構造物の構成の自由度が高まり、小型の立体模型等の構成もこのセルを用いて行うことが可能となる。
【０１９５】
請求項３に記載の発明によれば、光による送受信であるため、各セル間の通信の信頼性の向上が図られ、立体構造物を構成する各セルの結合状態の自動検出における通信不良による誤動作を防止することができる。
【０１９６】
請求項４に記載の発明によれば、ある一のセルＣ１のセル面Ｓｆｉと他のセルＣ２のセル面Ｓｆｑとが結合している場合において、セルＣ１のセル面Ｓｆｉに対するセルＣ２のセル面Ｓｆｑの結合方向を検出するに際し、特別に別途位置検出センサ等の検出素子を必要とせず、簡単な構成でかかる検出動作を実現することが可能なセルを提供することができる。
【０１９７】
請求項５に記載の発明によれば、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における各セルの結合状態を検出する場合、当該立体構造物における各セルの結合状態を、繰り返し検出することが可能となる。従って、当該立体構造物における各セルの結合状態を一度検出した後に、当該立体構造物の一部のセルを組み替えたような場合でも、再度、当該立体構造物における各セルの結合状態を検出することができ、立体構造物の設計変更及びその構造の検出が容易となる。また、立体情報を入力する装置として、３次元スキャナやＣＴスキャナ等が知られているが、３次元スキャナでは、センサのＸ，Ｙ，Ｚ軸制御機構や、当該制御機構の制御プログラムなどが必要となり、ＣＴスキャナでは、放射線出力装置や放射線センサの回転機構やＦＦＴ処理プログラムが必要となる。それに対して、本発明のセルの場合、外部の機構としてはプローブ以外を必要とせず、当該プローブの制御プログラムも上記３次元スキャナやＣＴスキャナ等と比較して簡単なものとなる。
【０１９８】
請求項６に記載の発明によれば、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における任意のセルとの交信が可能となり、各セルにセンサや出力装置等の入出力装置を備え、各セルに機能を持たせることにより、例えば、立体構造物の応力測定等の様々な動作を行わせることが可能となる。
【０１９９】
また、本発明のセルの結合状態認識方法によれば以下のような有利な効果が得られる。
【０２００】
請求項７に記載の発明によれば、
（１）複数個のセルを結合させることにより、自由に立体構造物を組み立てることができ、この立体構造物における各セルの結合状態を検出する場合、この立体構造物を構成する任意のセルＣ１のセル面Ｓｆｋの受信部から結合情報獲得信号を入力ことで、立体構造物における各セルの結合状態を検出することが可能となる。
（２）自動的にデータ化された立体構造物を構成する各セルの結合情報に基づき、マニュピレータ等を用いて、再度同様の結合状態にセルを結合させて、同様の立体構造物を再現させたり、コンピュータ上に立体構造物を再現させたりすることが可能となる。従って、ある場所でセルを組み立てて作成した立体構造物を、各セルの結合情報にデータ化して遠隔地に送信し、遠隔地において、マニュピレータ等の組立ロボットを用いてセルを組み立て、当該立体構造物と同様の立体構造物を再現させることも可能となる。
【０２０１】
請求項８に記載の発明によれば、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における各セルの結合状態を検出する場合、当該立体構造物における各セルの結合状態を、繰り返し検出することが可能となる。従って、当該立体構造物における各セルの結合状態を一度検出した後に、当該立体構造物の一部のセルを組み替えたような場合でも、再度、当該立体構造物における各セルの結合状態を検出することができ、立体構造物の設計変更及びその構造の検出が容易となる。
【０２０２】
請求項９に記載の発明によれば、複数個のセルを結合させて構成した立体構造物における任意のセルとの交信が可能となり、各セルにセンサや出力装置等の入出力装置を備え、各セルに機能を持たせることにより、例えば、立体構造物の応力測定等の様々な動作を行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるセルの斜視図
（ｂ）図１のセルの各面の位置関係を示した展開図
【図２】実施の形態１におけるセルの一セル面を表す平面図
【図３】実施の形態１におけるセルの制御回路の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１におけるセルの機能構成を表すブロック図
【図５】実施の形態１のセルの２つが結合した状態の一例を示す斜視透視図
【図６】（ａ）実施の形態１のセルが複数個結合したセル組立体の一例及びセル組立体の結合構造を検出するための検出器の構成を示す模式図
（ｂ）図６（ａ）の各セルのセル面の位置関係を示す図
【図７】実施の形態１のセルのセル動作制御部の動作状態の状態遷移図
【図８】各セル間の通信において送受信される信号のデータフォーマットを表す図
【図９】結合信号待ち状態における実施の形態１のセルの動作を表すフローチャート
【図１０】結合情報構築状態における実施の形態１のセルの動作を表すフローチャート
【図１１】一般通信処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャート
【図１２】結合情報構築終了処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャート
【図１３】結合情報受取り処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャート
【図１４】結合されたセル面の向き等の認識処理における結合した２つのセルの動作を表すフローチャート
【図１５】結合情報構築処理におけるセル動作制御部９の行う制御動作を表すフローチャート
【図１６】セル面Ｓｆｉについての単面の結合情報構築処理を表すフローチャート
【図１７】図６のセル組立体においてプローブから結合情報獲得信号を送信した場合の各セルの結合情報の交換動作を表す樹形図
【符号の説明】
１  セル
１ａ  セル本体
Ｓｆ０，Ｓｆ１，Ｓｆ２，Ｓｆ３，Ｓｆ４，Ｓｆ５  セル面
２ａ−ｉ〜２ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）  Ｓ極結合用磁石
３ａ−ｉ〜３ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）  Ｎ極結合用磁石
４ａ−ｉ〜４ｄ−ｉ（ｉ＝０〜５）  発光素子
５−ｉ（ｉ＝０〜５）  受光素子
６  発信切替部
７  発信部
８−ｉ（ｉ＝０〜５）  結合面通信制御部
９  セル動作制御部
１０  セル入出力部
１１  記憶部
１２  タイマ
１４  プローブ
１５  コンピュータ
１６  通信線
２０  結合方向検出手段
２０ａ  受光位置特定手段
２０ｂ  応答信号発信手段
２１  反応信号発信手段
２２  結合情報交換手段
２３  単面結合方法構築処理手段
２４  結合情報構築処理手段
２５  信号履歴検査手段
２６  結合情報獲得終了手段
２７  宛先判定手段
２８  一般通信信号処理手段
【図１】
0004373556.tif 000002
【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】
0004373556.tif 000007
【図７】
0004373556.tif 000008
【図８】
0004373556.tif 000009
【図９】
0004373556.tif 000010
【図１０】
0004373556.tif 000011
【図１１】
0004373556.tif 000012
【図１２】
0004373556.tif 000013
【図１３】
0004373556.tif 000014
【図１４】
0004373556.tif 000015
【図１５】
0004373556.tif 000016
【図１６】
0004373556.tif 000017
【図１７】
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