(57)【要約】【課題】シンプルな構造で、平面上の小型の移動体を高速で移動させることができる移動体制御装置を提供する。【解決手段】ＰＣ５は、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板３を水平面内で微小振動させ、振動板３の振動に対する移動体２Ａ〜２Ｄの電磁石のそれぞれの通電の開始、終了のタイミングを制御することにより、複数の移動体２Ａ〜２Ｄの移動方向、移動速度を独立に制御する。【選択図】図１
2009070343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の振動板と、
前記振動板を水平面内で振動させる振動手段と、
前記振動板の上面に載置され、前記振動板の上面に対向する平面を有する１つ以上の移動体と、
前記振動板と前記移動体との間に吸着力を発生させる吸着力発生手段と、
前記振動手段により前記振動板を所定方向に振動させるとともに、前記吸着力発生手段により前記吸着力を発生させることにより前記移動体を前記振動板に対して停止させ、前記吸着力を解除することにより、この解除時点における前記振動板の移動方向に前記移動体を移動させるように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする移動体制御装置。
【請求項２】
前記振動板は、磁性体物質を有し、
前記移動体は、電磁石を有し、
前記吸着力発生手段は、前記電磁石に電流を供給することにより、前記振動板と前記移動体との間に磁力による吸着力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の移動体制御装置。
【請求項３】
前記移動体は、前記電磁石に並列に接続されたコンデンサを有し、
前記吸着力発生手段は、前記電磁石と前記コンデンサとからなる共振回路に正弦波電流を供給することにより、前記振動板と前記移動体との間に磁力による吸着力を発生させることを特徴とする請求項２に記載の移動体制御装置。
【請求項４】
前記振動板は、絶縁体板と、この絶縁体板の下面に積層された電気伝導性物質からなる導電層とを有し、
前記移動体は、前記振動板の前記絶縁体板の上面に対向する電極を有し、
前記吸着力発生手段は、前記導電層と前記電極との間に電位差を与えることにより、前記振動板と前記移動体との間に静電気力による吸着力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の移動体制御装置。
【請求項５】
前記振動板は、絶縁体からなり、
前記移動体は、前記振動板の上面に対向する電極を複数有し、
前記吸着力発生手段は、複数の前記電極間に電位差を与えることにより、前記振動板と前記移動体との間に静電気力による吸着力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の移動体制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記振動手段に前記振動板を円状に振動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動体制御装置。
【請求項７】
前記移動体の上方に存在する物体を検出するとともに、前記物体の移動方向を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記移動体が、前記検出手段で検出した前記物体の移動方向に移動するように、前記吸着力の発生および解除のタイミングを制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移動体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面上の移動体の移動制御を行う移動体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ中の情報を視覚的に受け取るだけでなく、触ることができるタンジブルメディアとしての机上インタフェースが多く提案されている。このような机上インタフェースの多くは、コンピュータ中の様々な情報を机上の実物体の動きや性質で現すことで体験者に触知可能な情報としていた。
【０００３】
従来、机上の実物体を移動させるために多くの提案がなされている。例えば、非特許文献１では、電磁力を用いたステッピングモータ方式により実物体に駆動力を与えている。また、非特許文献２では、リニア誘導モータを用いて実物体に駆動力を与えている。
【０００４】
また、ロボット（移動体）自体に駆動機構を設けて自走する小型ロボットも数多く開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２１６５５号公報
【非特許文献１】Patten,Ishii,“Mechanical Constraints as Computational Constraints in Tabletop Tangible Interfaces”,CHI2007.
【非特許文献２】Noma,Yoshida,Yanagida,Tetsutani,“The Proactive Desk:A New Haptic Display System for a Digital Desk Using a 2-DOF Linear Induction Motor, ”Presence,Vol.13,No.2,pp.146-153,April 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１，２に記載された技術では、机上の実物体を移動させるために机の下に大掛かりな装置を必要とし、また、実物体を高速で移動させることが困難であった。
【０００６】
また、特許文献１に開示されたような自走式のロボットでは、ロボット自体に駆動機構を組み込む方式であるため、小型化に限界があった。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、シンプルな構造で、平面上の小型の移動体を高速で移動させることができる移動体制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、板状の振動板と、前記振動板を水平面内で振動させる振動手段と、前記振動板の上面に載置され、前記振動板の上面に対向する平面を有する１つ以上の移動体と、前記振動板と前記移動体との間に吸着力を発生させる吸着力発生手段と、前記振動手段により前記振動板を所定方向に振動させるとともに、前記吸着力発生手段により前記吸着力を発生させることにより前記移動体を前記振動板に対して停止させ、前記吸着力を解除することにより、この解除時点における前記振動板の移動方向に前記移動体を移動させるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の移動体制御装置において、前記振動板は、磁性体物質を有し、前記移動体は、電磁石を有し、前記吸着力発生手段は、前記電磁石に電流を供給することにより、前記振動板と前記移動体との間に磁力による吸着力を発生させることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の移動体制御装置において、前記移動体は、前記電磁石に並列に接続されたコンデンサを有し、前記吸着力発生手段は、前記電磁石と前記コンデンサとからなる共振回路に正弦波電流を供給することにより、前記振動板と前記移動体との間に磁力による吸着力を発生させることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の移動体制御装置において、前記振動板は、絶縁体板と、この絶縁体板の下面に積層された電気伝導性物質からなる導電層とを有し、前記移動体は、前記振動板の前記絶縁体板の上面に対向する電極を有し、前記吸着力発生手段は、前記導電層と前記電極との間に電位差を与えることにより、前記振動板と前記移動体との間に静電気力による吸着力を発生させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の移動体制御装置において、前記振動板は、絶縁体からなり、前記移動体は、前記振動板の上面に対向する電極を複数有し、前記吸着力発生手段は、複数の前記電極間に電位差を与えることにより、前記振動板と前記移動体との間に静電気力による吸着力を発生させることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動体制御装置において、前記制御手段は、前記振動手段に前記振動板を円状に振動させることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移動体制御装置において、前記移動体の上方に存在する物体を検出するとともに、前記物体の移動方向を検出する検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記移動体が、前記検出手段で検出した前記物体の移動方向に移動するように、前記吸着力の発生および解除のタイミングを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シンプルな構造で、平面上の小型の移動体を高速で移動させることができる移動体制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図、図２は図１における移動体を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように第１の実施の形態に係る移動体制御装置１は、電磁石を有する移動体２Ａ〜２Ｄと、移動体２Ａ〜２Ｄが載置される矩形板状の磁性体からなる振動板３と、振動板３の四辺にそれぞれ接続された直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄと、移動体２Ａ〜２Ｄおよび直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄを駆動制御するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５と、ＰＣ５からの信号をＤＡ変換して出力するＤＡボード６と、外部の電源（図示せず）から電力の供給を受け、ＰＣ５の制御により移動体２Ａ〜２Ｄ、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄをそれぞれ駆動するアンプ７Ａ〜７Ｄ，８Ａ〜８Ｄと、移動体２Ａ〜２Ｄおよび振動板３を撮影するカメラ９Ａ，９Ｂと、カメラ９Ａ，９Ｂから画像を受け取りこれをＰＣ５に供給するキャプチャユニット１０とを備える。
【００１９】
移動体２Ａは、図２に示すように、例えば外形が円柱状のフェライト芯２ａとコイル２ｂとで構成される電磁石であり、コイル２ｂが配置された側の面を下にして振動板３上に載置され、アンプ７Ａに接続されている。移動体２Ｂ〜２Ｄも同様の構成である。移動体２Ａ〜２Ｄの大きさは、例えば直径３〜５ｍｍ程度とすることができる。振動板３は、スチールペーパ等からなる磁性を有する板状体である。
【００２０】
移動体制御装置１では、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板３を水平面内で微小振動させる。移動体２Ａ〜２Ｄの電磁石に通電すると、移動体２Ａ〜２Ｄは磁力により振動板３に吸着して停止し、電磁石の電流を遮断して磁力を解除すると、移動体２Ａ〜２Ｄは、慣性力により、その瞬間の振動板３の移動方向に振動板３上を移動する。したがって、振動板３の振動に対する移動体２Ａ〜２Ｄの電磁石の通電の開始、終了のタイミングをＰＣ５により制御することで、移動体２Ａ〜２Ｄの移動制御が実現される。
【００２１】
まず、１次元運動の場合について説明する。ＰＣ５の制御により、直動アクチュエータ４Ａ，４Ｄを駆動させると、振動板３は図示上下方向に振動する。また、直動アクチュエータ４Ｂ，４Ｃを駆動させると、振動板３は図示左右方向に振動する。
【００２２】
このようにして振動板３を１次元に微小振動させている場合における電磁石の通電の開始、終了のタイミングの一例を図３に示す。図３に示す例では、振動板３の速度が０の時（時刻Ｔ＝ｔ１，ｔ３，ｔ５）に、ＰＣ５は、例えば移動体２Ａの電磁石にアンプ７Ａからの電流の供給を開始させ、移動体２Ａを振動板３に吸着させる。
【００２３】
また、ＰＣ５は、振動板３の速度が最も速くなったタイミング（Ｔ＝ｔ２，ｔ４，ｔ６）で電流を遮断させる。これにより移動体２Ａは最も速い速度のときに振動板３から離れ、慣性力により、その瞬間の振動板３の移動方向に滑り運動を行う。
【００２４】
電磁石に通電を開始するタイミングとしては、通電開始時に振動板３と移動体２Ａとの相対的な速度が０である場合に通電を開始すると、吸着によるエネルギーロスがないため、最も効率がよくなる。図３で示した例の場合、通電開始時（Ｔ＝ｔ１，ｔ３，ｔ５）に移動体２Ａの速度が０であればよい。通電開始時に移動体２Ａの速度が０とならない場合には、この例よりも通電開始のタイミングを遅らせて、移動体２Ａの相対的な速度が０となるタイミングで通電を開始することになる。
【００２５】
１次元運動の場合では、移動体２Ａ〜２Ｄの速度は、通電終了時の振動板３の移動速度により変わるため、通電の開始、終了のタイミングを制御することにより、その移動体の平均的な速度を制御することができる。
【００２６】
次に、２次元運動の場合について説明する。ＰＣ５の制御により、直動アクチュエータ４Ａ，４Ｄによる図示上下方向の振動と、直動アクチュエータ４Ｂ，４Ｃによる図示左右方向の振動との位相を９０度だけずらして組み合わせることで、振動板３は円状に振動する。
【００２７】
このようにして振動板３を円状に微小振動させている場合において、例えば移動体２Ａに通電して振動板３に吸着させた状態から電流を遮断すると、図４に示すように、慣性力により、その瞬間における振動板３の移動方向である円軌跡の接線方向に移動体２Ａは移動する。このため、移動体２Ａ〜２Ｄは全方向に移動可能であり、通電を終了するタイミングを制御することにより、移動体２Ａ〜２Ｄの移動方向を制御することができる。
【００２８】
なお、２次元運動の場合では、電流を遮断するタイミングによって移動体２Ａ〜２Ｄの進行方向が決定されるため、上記１次元運動の場合とは異なり、通電の終了タイミングは移動体２Ａ〜２Ｄの速度制御に用いることができない。
【００２９】
そこで、２次元運動の場合に速度を制御するには、例えば次のような方法が考えられる。第１に、通電開始のタイミングを変動させるという手法である。通電開始のタイミングを早くすることで移動体２Ａ〜２Ｄにブレーキをかけることができるため、速度を抑えることが可能となる。
【００３０】
第２に、１つの目標方向を２つのベクトルの和として表現し、それぞれのベクトルの方向に交互に進むという方法である。この場合、局所的には移動体２Ａ〜２Ｄはジグザグに進むことになるが、全体としては２つのベクトルの和の方向に進むことになる。図５は、進行方向に対して６０度傾いた２つのベクトル１１ａ，１１ｂで表すことによって進行方向の速度を半分にしている例を示している。
【００３１】
なお、以上の説明は移動体２Ａ〜２Ｄの電磁石、および振動板３の双方の磁力にヒステリシスが無い理想的な場合を想定しており、実際にはヒステリシスを考慮した若干の調整が必要となる。
【００３２】
上述のように、移動体制御装置１では、ＰＣ５の制御の下、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板３を水平面内で微小振動させ、振動板３の振動に対する移動体２Ａ〜２Ｄの電磁石のそれぞれの通電の開始、終了のタイミングを制御することにより、複数の移動体２Ａ〜２Ｄの移動方向、移動速度を独立に制御することができる。ここで、ＰＣ６は、カメラ９Ａ，９Ｂからの画像から移動体２Ａ〜２Ｄの位置を検出し、この検出した位置を用いて、各移動体２Ａ〜２Ｄの今後の移動方向、移動速度を制御することもできる。
【００３３】
このように移動体制御装置１は、移動体２Ａ〜２Ｄを駆動させるための大掛かりな装置を必要とせずシンプルな構造であり、移動体２Ａ〜２Ｄ自体に駆動エネルギーが必要でないため、移動体２Ａ〜２Ｄを小型化することができ、かつ高速で移動させることができる。
【００３４】
なお、図１では、移動体が４つである場合を示したが、移動体の数はこれに限らない。また、振動板３としては、例えば、プラスチック板の表面にスプレーによりフェライトを塗布したものを用いてもよい。
【００３５】
また、振動板３を振動させるための振動手段としては、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄに限らず、例えば、スピーカのボイスコイルにバネを介して振動板３を接続し、スピーカにより振動板を振動させる構成としてもよい。
【００３６】
また、上記説明では、移動体２Ａ〜２Ｄの電磁石の電流はＯＮ／ＯＦＦのみであり、アナログ的な調整を行っていない。これに対して、移動体２Ａ〜２Ｄにアンプ７Ａ〜７Ｄから供給する電流を正弦波電流とすることも考えられる。
【００３７】
移動体２Ａ〜２Ｄの電磁石に流す電流を正弦波電流とする場合には、移動体２Ａ〜２Ｄにおいて、図６に示すように、電磁石に並列にコンデンサを挿入して共振回路を構成する。電磁石のインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスから計算される共振周波数が、電磁石に供給する正弦波電流の周波数と一致するようにコンデンサを選定すれば、原理的にはほとんどエネルギーを消費することなく電磁石に正弦波電流を流し続けることができるため、エネルギー効率に優れている。
【００３８】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、正弦波電流を電磁石に供給する場合、電磁石による吸着力は、電流値の絶対値をとったものとなる。このことから、振動板３の速度が最大になるとき（Ｔ＝ｔ７，ｔ８，ｔ９）に磁力を０とするためには、電磁石に流す電流の周波数を板の振動周波数の１／２にすればよい。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図８は本発明の第２の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図、図９は図８における移動体を示す構成図である。なお、図８では上記第１の実施の形態と重複する部分には、同一の符号を付して重複する部分の説明を省略する。その他の実施の形態も同様とする。
【００４０】
図８に示す移動体制御装置１Ａは、図１に示す移動体制御装置１に対し、移動体２Ａ〜２Ｄを、無線通信機能を有する移動体１２Ａ〜１２Ｄに置き換え、アンプ７Ａ〜７Ｄを省略し、ＰＣ５に移動体１２Ａ〜１２Ｄと無線通信するための無線通信用モジュール１３を接続した構成である。
【００４１】
移動体１２Ａは、図９に示すように、図２に示す移動体２Ａに対し、ＰＣ５と無線通信するための無線通信用モジュール１２ａと、無線通信用モジュール１２ａを介した通信内容を解釈するためのマイクロプロセッサ１２ｂと、マイクロプロセッサ１２ｂの制御により、移動体１２Ａに搭載した電源（図示せず）から電力の供給を受けてコイル２ｂに電流を供給するアンプ１２ｃとを追加した構成である。移動体１２Ｂ〜１２Ｄも同様の構成である。
【００４２】
移動体１２Ａに搭載する電源としては、ボタン電池や、外部から変動磁場を与えることによる電磁誘導による発電システムや、太陽電池等を用いることができる。
【００４３】
図１の移動体制御装置１では、ＰＣ５と移動体２Ａ〜２Ｄを有線で接続していたが、移動体制御装置１Ａでは、移動体１２Ａ〜１２Ｄの電磁石の通電開始、終了の指示を、ＰＣ５から移動体１２Ａ〜１２Ｄに無線により送信する。
【００４４】
移動体２Ａのマイクロプロセッサ１２ｂは、無線通信用モジュール１２ａを介して通電開始指示をＰＣ５から受信すると、アンプ１２ｃを駆動してコイル２ｂに電流を供給させる。これにより移動体２Ａは、磁力により振動板３に吸着して停止する。また、通電終了指示をＰＣ５から受信すると、マイクロプロセッサ１２ｂは、アンプ１２ｃを制御してコイル２ｂへの電流を遮断させる。これにより移動体２Ａは、慣性力により、その瞬間の振動板３の移動方向に振動板３上を移動する。
【００４５】
このようにして、移動体制御装置１Ａにおいても図１の移動体制御装置１と同様に、ＰＣ５の制御の下、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板３を水平面内で微小振動させ、振動板３の振動に対する移動体１２Ａ〜１２Ｄの電磁石のそれぞれの通電の開始、終了のタイミングを制御することにより、複数の移動体１２Ａ〜１２Ｄの移動方向、移動速度を独立に制御することができる。
【００４６】
また、移動体制御装置１Ａでは、移動体１２Ａ〜１２Ｄを無線通信により制御するので、よりシンプルな構成とすることができる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
上記第１および第２の実施の形態では、移動体と振動板との間の吸着力として磁力を用いたが、第３の実施の形態に係る移動体制御装置１Ｂでは、吸着力として静電気力を用いる。
【００４８】
図１０は本発明の第３の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図、図１１は図１０における移動体を示す断面図、図１２は図１１に示す移動体を下面側から見た図である。
【００４９】
図１０に示す移動体制御装置１Ｂは、図１に示す移動体制御装置１に対し、移動体２Ａ〜２Ｄを移動体２０Ａ〜２０Ｄに置き換え、振動板３を振動板２１に置き換えた構成である。
【００５０】
図１１、図１２に示すように、移動体２０Ａは、プラスチック等からなる本体部２０ａの下面側に埋め込まれた電極２０ｂを有する。移動体２０Ｂ〜２０Ｄも同様の構成である。
【００５１】
振動板２１は、プラスチック等からなる矩形板状の絶縁体板２１ａと、この絶縁体板２１ａの下面に積層された電気伝導性物質からなる導電層２１ｂとからなる。導電層２１ｂは、例えば金属箔により構成される。
【００５２】
アンプ７Ａ〜７Ｄのそれぞれ２本の出力のうち、１本が移動体２０Ａ〜２０Ｄの電極２０ｂに接続され、他の１本は接地されている。また、導電層２１ｂは接地されている。これにより、アンプ７Ａ〜７Ｄの出力によって移動体２０Ａ〜２０Ｄの電極２０ｂと導電層２１ｂとの間に電位差を生じさせることができる。
【００５３】
移動体２０Ａ〜２０Ｄの電極２０ｂと導電層２１ｂとはコンデンサを構成するため、アンプ７Ａ〜７Ｄを駆動することによって電極２０ｂと導電層２１ｂとの間に電位差を生じさせると、静電気力によって移動体２０Ａ〜２０Ｄが振動板２１に吸着する。
【００５４】
移動体制御装置１Ｂでは、吸着力として上記の静電気力を用いる。これ以外の点では、第１の実施の形態の移動体制御装置１と同様であり、ＰＣ５の制御の下、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板２１を水平面内で微小振動させ、振動板２１の振動に対する移動体２０Ａ〜２０Ｄへの電圧の印加の開始、終了のタイミングを制御することにより、複数の移動体２０Ａ〜２０Ｄの移動方向、移動速度を独立に制御することができる。
【００５５】
第３の実施の形態では、移動体２０Ａ〜２０Ｄと振動板２１との間の吸着力として静電気力を用いることで、第１、第２の実施の形態のように電磁石を用いる場合よりも、さらに移動体２０Ａ〜２０Ｄを小型化することができる。電磁石による吸着力はコイルの体積に比例するが、静電気力による吸着力は、電極２０ｂの下面の面積に比例する。したがって、サイズが小さくなるにつれて、静電気力を用いた場合のほうが小型化に有利となる。このため、例えば顕微鏡下でのマイクロロボット群のような応用用途も可能となる。
【００５６】
（第４の実施の形態）
図１３は本発明の第４の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図、図１４は図１３における移動体を示す断面図、図１５は図１４に示す移動体を下面側から見た図である。
【００５７】
図１３に示す移動体制御装置１Ｃは、図１に示す移動体制御装置１に対し、移動体２Ａ〜２Ｄを移動体２５Ａ〜２５Ｄに置き換え、振動板３をプラスチック等の絶縁体からなる矩形板状の振動板２６に置き換えた構成である。
【００５８】
図１４、図１５に示すように、移動体２５Ａは、プラスチック等からなる本体部２５ａの下面側に埋め込まれた電極２５ｂと、電極２５ｂの周囲を周回して本体部２５ａの下面側に埋め込まれた電極２５ｃとを有する。移動体２５Ｂ〜２５Ｄも同様の構成である。
【００５９】
アンプ７Ａ〜７Ｄのそれぞれ２本の出力のうち、１本は移動体２５Ａ〜２５Ｄの電極２５ｂに接続され、他の１本は移動体２５Ａ〜２５Ｄの電極２５ｃに接続されている。これにより、アンプ７Ａ〜７Ｄの出力によって、移動体２０Ａ〜２０Ｄにおいて電極２５ｂと電極２５ｃとの間に電位差を生じさせることができる。
【００６０】
電極２５ｂと電極２５ｃとの間に電位差が生じると、電気力線は振動板２６も通過するため、振動板２６も含めたコンデンサが構成される。したがって、アンプ７Ａ〜７Ｄを駆動することによって電極２５ｂと電極２５ｃとの間に電位差を生じさせると、静電気力によって移動体２５Ａ〜２５Ｄが振動板２６に吸着する。
【００６１】
移動体制御装置１Ｃにおいても移動体制御装置１Ｂと同様に、吸着力として上記の静電気力を用いる。これ以外の点では、第１の実施の形態の移動体制御装置１と同様であり、ＰＣ５の制御の下、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板２１を水平面内で微小振動させ、振動板２１の振動に対する移動体２５Ａ〜２５Ｄへの電圧の印加の開始、終了のタイミングを制御することにより、複数の移動体２５Ａ〜２５Ｄの移動方向、移動速度を独立に制御することができる。
【００６２】
このようにしても、上記第３の実施の形態と同様の効果が得られる。また、第４の実施の形態では、第３の実施の形態の振動板２１のように導電層２１ｂを設ける必要がないため、例えば透明なプラスチックを用いることにより振動板２６を透明化することができ、この透明な振動板２６の下に液晶ディスプレイ等の画像表示装置を設置して表示画像上で移動体２５Ａ〜２５Ｄを移動させることも可能となる。
【００６３】
なお、静電気力を発生させるためには、移動体に設けた２つの電極がなるべく長い辺で近接していることが重要である。そこで、例えば、図１６に示すように、本体部２７ａの下面側に、櫛歯状の２つの電極２７ｂ，２７ｃをかみ合わせて埋め込んだ移動体２７を用いてもよい。このようにすることで、２つの電極２７ｂ，２７ｃにおいて近接する辺の長さを長くすることができ、静電気力の発生に有利になる。
【００６４】
（第５の実施の形態）
図１７は本発明の第５の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図、図１８は図１７における移動体を示す構成図である。
【００６５】
図１７に示す移動体制御装置１Ｄは、図１３に示す移動体制御装置１Ｃに対し、移動体２５Ａ〜２５Ｄを無線通信機能を有する移動体２８Ａ〜２８Ｄに置き換え、アンプ７Ａ〜７Ｄを省略し、ＰＣ５に移動体２８Ａ〜２８Ｄと無線通信するための無線通信用モジュール１３を接続した構成である。
【００６６】
移動体２８Ａは、図１８に示すように、図１４に示す移動体２５Ａに対し、ＰＣ５と無線通信するための無線通信用モジュール２８ａと、無線通信用モジュール２８ａを介した通信内容を解釈するためのマイクロプロセッサ２８ｂと、マイクロプロセッサ２８ｂの制御により、移動体２８Ａに搭載した電源（図示せず）から電力の供給を受けて電極２５ｂと電極２５ｃとの間に電位差を生じさせるアンプ２８ｃとを追加した構成である。移動体２８Ｂ〜２８Ｄも同様の構成である。
【００６７】
移動体２８Ａに搭載する電源としては、ボタン電池や、外部から変動磁場を与えることによる電磁誘導による発電システムや、太陽電池等を用いることができる。
【００６８】
図１３の移動体制御装置１Ｃでは、ＰＣ５と移動体２５Ａ〜２５Ｄを有線で接続していたが、移動体制御装置１Ｄでは、移動体２８Ａ〜２８Ｄの電圧の印加の開始、終了の指示を、ＰＣ５から移動体２８Ａ〜２８Ｄに無線により送信する。
【００６９】
移動体２８Ａのマイクロプロセッサ２８ｂは、無線通信用モジュール２８ａを介して電圧印加開始指示をＰＣ５から受信すると、アンプ２８ｃを駆動して電極２５ｂと電極２５ｃとの間に電位差を与える。これにより移動体２８Ａは、静電気力により振動板２６に吸着して停止する。また、電圧印加終了指示をＰＣ５から受信すると、マイクロプロセッサ２８ｂは、アンプ２８ｃを制御して電極２５ｂと電極２５ｃとの間の電位差を解消させる。これにより移動体２８Ａは、慣性力により、その瞬間の振動板２６の移動方向に振動板２６上を移動する。
【００７０】
このようにして、移動体制御装置１Ｄにおいても移動体制御装置１Ｃと同様に、ＰＣ５の制御の下、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板２６を水平面内で微小振動させ、振動板２６の振動に対する移動体２８Ａ〜２８Ｄへの電圧の印加の開始、終了のタイミングを制御することにより、複数の移動体２８Ａ〜２８Ｄの移動方向、移動速度を独立に制御することができる。
【００７１】
また、移動体制御装置１Ｄでは、移動体２８Ａ〜２８Ｄを無線通信により制御するので、よりシンプルな構成とすることができる。
【００７２】
（第６の実施の形態）
図１９は本発明の第６の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図、図２０は図１９における移動体を示す構成図である。
【００７３】
図１９に示す移動体制御装置１Ｅは、図８に示す移動体制御装置１Ａに対し、移動体１２Ａ〜１２Ｄを、光センサ機能を有する移動体３０Ａ〜３０Ｄに置き換えた構成である。
【００７４】
移動体３０Ａは、図２０に示すように、図９に示す移動体１２Ａに対し、本体部２ａの上面側に設置された光センサ部３０ａを追加した構成である。光センサ部３０ａは、上方に光を出射する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）３０ａ１〜３０ａ４と、ＬＥＤ３０ａ１〜３０ａ４の出射光の反射光を検出するＰＤ（Photo Diode）３０ｂとを備える。
【００７５】
図示例では、光センサ部３０ａの中央に配置されたＰＤ３０ｂの周囲にＬＥＤ３０ａ１〜３０ａ４が均等に配置されている。また、ＬＥＤ３０ａ１〜３０ａ４はマイクロプロセッサ１２ｂのデジタル出力ポートに接続され、ＰＤ３０ｂはマイクロプロセッサ１２ｂのアナログ入力ポートに接続されている。
【００７６】
マイクロプロセッサ１２ｂは、デジタル出力ポートの１つを１とすることで、ＬＥＤ３０ａ１〜３０ａ４のうちの１つを点灯し、その時のＰＤ３０ｂの検出出力を読み取る。マイクロプロセッサ１２ｂは、これを各ＬＥＤ３０ａ１〜３０ａ４について行うことによって、移動体３０Ａの上方の物体（例えばユーザの指）の存在およびその位置を検出し、この検出結果を無線通信用モジュール１２ａを介してＰＣ５に送信する。
【００７７】
移動体制御装置１Ｅにおいても図８の移動体制御装置１Ａと同様に、ＰＣ５の制御の下、直動アクチュエータ４Ａ〜４Ｄにより振動板３を水平面内で微小振動させ、振動板３の振動に対する移動体３０Ａ〜３０Ｄの電磁石のそれぞれの通電の開始、終了のタイミングを制御することにより、複数の移動体３０Ａ〜３０Ｄの移動方向、移動速度を独立に制御するが、移動体制御装置１Ｅでは、光センサ部３０ａにより検出した物体の移動に追従するように、移動体３０Ａ〜３０Ｄを移動させる。
【００７８】
図２１（ａ）に示すように移動体３０Ａの上方にユーザの指が存在する場合において、移動体３０Ａを指の動きに追従させる手順について、図２１（ｂ）を参照して説明する。指がＬＥＤ３０ａ４の上にある場合（状態１）を開始点とする。この状態１から、指が移動体３０Ａの上方から外れると（状態２）、ＰＣ５は、マイクロプロセッサ１２ｂからの検出結果に基づき、直前まで反射光を検出していたＬＥＤ３０ａ４の方向に指が移動したと判断し、その方向に、再度ＬＥＤ３０ａ４の反射光が検出される状態（状態３）になるまで移動体３０Ａを移動させる。
【００７９】
一方、状態１から、指がＬＥＤ３０ａ２に向かう方向に進み、ＬＥＤ３０ａ２およびＬＥＤ３０ａ４の出射光の反射光を検出する状態（状態４）になると、ＰＣ５は、マイクロプロセッサ１２ｂからの検出結果に基づき、新たに反射光を検出したＬＥＤ３０ａ２の方向に指が移動したと判断し、その方向に、ＬＥＤ３０ａ２の反射光が検出されなくなる状態（状態５）になるまで移動体３０Ａを移動させる。
【００８０】
一方、状態１から、指が図示横方向に動き、例えばＬＥＤ３０ａ３の出射光の反射光を検出する状態（状態６）になると、ＰＣ５は、マイクロプロセッサ１２ｂからの検出結果に基づき、新たに反射光を検出したＬＥＤ３０ａ３の方向に指が移動したと判断し、その方向に、ＬＥＤ３０ａ３の反射光が検出されなくなる状態（状態７）になるまで移動体３０Ａを移動させる。
【００８１】
以上のような手順を繰り返すことにより、移動体３０Ａは常に指の下に位置するように移動制御される。
【００８２】
このように移動体制御装置１Ｅによれば、光センサ部３０ａにより移動体３０Ａ〜３０Ｄの上方の物体の存在およびその移動方向を検出し、その物体の移動に追従して移動体３０Ａ〜３０Ｄを移動させることができる。
【００８３】
なお、図１では、ＬＥＤが４つ、ＰＤが１つである場合を示したが、ＬＥＤ、ＰＤの数およびその配置はこれに限らない。また、ＬＥＤ、ＰＤを用いるかわりに、移動体３０Ａ〜３０Ｄに小型カメラを搭載し、この小型カメラの画像から上方の物体を検出するようにしてもよい。その他、静電容量のセンサ等を用いてもよい。
【００８４】
また、第６の実施の形態では、吸着力として電磁石の磁力を用いた場合について説明したが、第３乃至第５の実施の形態のように吸着力として静電気力を用いる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図である。
【図２】図１における移動体を示す断面図である。
【図３】電磁石の通電の開始、終了のタイミングの一例を示す図である。
【図４】振動板を円状に微小振動させている場合の移動体の駆動原理を説明するための図である。
【図５】２次元運動の場合に移動体の速度を制御する方法の一例を説明するための図である。
【図６】電磁石に並列にコンデンサを挿入した共振回路を示す図である。
【図７】（ａ）は電磁石に流す正弦波電流と振動板の振動を示す波形図，（ｂ）は電磁石の吸着力と振動板の振動を示す波形図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図である。
【図９】図８における移動体を示す構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図である。
【図１１】図１０における移動体を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す移動体を下面側から見た図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図である。
【図１４】図１３における移動体を示す断面図である。
【図１５】図１４に示す移動体を下面側から見た図である。
【図１６】移動体の他の例を示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図である。
【図１８】図１７における移動体を示す構成図である。
【図１９】本発明の第６の実施の形態に係る移動体制御装置を示す構成図である。
【図２０】図１９における移動体を示す構成図である。
【図２１】（ａ）は移動体の上方に指が存在する状態を示す図、（ｂ）は移動体を指の動きに追従させる手順を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ〜１Ｅ…移動体制御装置、２Ａ〜２Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ，２０Ａ〜２０Ｄ，２５Ａ〜２５Ｄ，２８Ａ〜２８Ｄ，３０Ａ〜３０Ｄ…移動体、３，２１，２６…振動板、４Ａ〜４Ｄ…直動アクチュエータ、５…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、６…ＤＡボード、７Ａ〜７Ｄ，８Ａ〜８Ｄ，１２ｃ，２８ｃ…アンプ、９Ａ，９Ｂ…カメラ、１０…キャプチャユニット、１２ａ，１３，２８ａ…無線通信用モジュール、１２ｂ，２８ｂ…マイクロプロセッサ、３０ａ…光センサ部、３０ａ１〜３０ａ４…ＬＥＤ、３０ｂ…ＰＤ
【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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