(57)【要約】【課題】独立走行型の移動装置において、簡単な構成で移動方向の自由度を得ること。【解決手段】ムービングコイルでストッパを叩打する際に発生する慣性力を利用して移動装置を移動させる。例えば、ムービングコイルでＮ極側に設けられたストッパを叩打する場合には、まず、永久磁石のＮ極に吸引される力が、ムービングコイルに作用する向きに励磁電流を通電する。すると、ムービングコイルは、Ｎ極への吸引力によりＮ極側へ移動し、そしてストッパに衝突する。その後、励磁電流の通電方向を交互に切り替えると、ムービングコイルは、ストッパへの衝突とバックスイングを繰り返すことでストッパを叩打する。移動装置は、叩打するストッパに応じて移動方向が変化する。また、各ムービングコイルの叩打するストッパの組合せに応じて、前方又は後方への直進移動や、その場での左右回転が可能となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、
コイルを有し、前記コイルの励磁による磁界と前記永久磁石の磁界との間で作用する力の変化により揺動する揺動体と、
前記揺動体の揺動範囲を制限するストッパと、
前記揺動体が前記ストッパを叩打するように前記コイルの励磁電流を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする移動装置。
【請求項２】
前記永久磁石は、板状に形成され、
前記揺動体は、前記永久磁石に対して平行に設けられた板状部材であり、揺動の支点を中心とする円弧状の揺動軌道を描くように揺動し、
前記コイルは、励磁時に前記永久磁石の磁束と交差する磁束を生じる平面コイルであることを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
前記揺動体は、それぞれ異なる揺動の支点を有し、かつ、前記永久磁石を介して対峙して一対設けられ、
前記制御手段は、各揺動体のコイルに対する励磁電流の制御を、それぞれ独立して行うことを特徴とする請求項２に記載の移動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記コイルの両端に極性の異なるパルス電圧を印加することにより、前記コイルの励磁電流を制御することを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の移動装置。
【請求項５】
前記ストッパから離れる向きの力を前記揺動体に作用させるパルス電圧の絶対値は、前記ストッパに当たる向きの力を前記揺動体に作用させるパルス電圧の絶対値より大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の移動装置。
【請求項６】
前記揺動体の支点を軸支する軸受を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の移動装置。
【請求項７】
第１の方向に移動する際に生じる摩擦力が小さくなる向きに、走行面との接触面に斜毛が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の移動装置。
【請求項８】
当該移動装置の操作信号を受け付ける操作信号受付手段を備え、
前記制御手段は、前記受け付けた操作信号に基づいて前記励磁電流を制御することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１に記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車輪を用いない移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪を用いずに独立走行を可能にする小型の移動装置として、下記の特許文献に提案されているような、圧電素子を介して駆動力を発生させる装置が提案されている。
【特許文献１】特開平７−２７６２６７号公報
【０００３】
特許文献１には、積層型圧電素子を方形波状電圧で駆動して振動を生じさせ、この振動を斜毛により単一方向への推力に変換することによって移動させる技術が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧電素子に大きな変位を発生させるためには、数百ボルトから数千ボルトの高い駆動電圧が必要となる。そのため、圧電素子による駆動力を利用した装置では、高電圧パルスを発生させるための複雑な高電圧駆動回路を設ける必要がある。
また、このような高電圧を扱う装置では、装置の安全性を確保するための対策を講じる必要もある。
【０００５】
そこで本発明は、圧電素子を用いない駆動機構を備えた独立走行型の移動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】
【０００６】
（１）前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、永久磁石と、コイルを有し、前記コイルの励磁による磁界と前記永久磁石の磁界との間で作用する力の変化により揺動する揺動体と、前記揺動体の揺動範囲を制限するストッパと、前記揺動体が前記ストッパを叩打するように前記コイルの励磁電流を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする移動装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記永久磁石は、板状に形成され、前記揺動体は、前記永久磁石に対して平行に設けられた板状部材であり、揺動の支点を中心とする円弧状の揺動軌道を描くように揺動し、前記コイルは、励磁時に前記永久磁石の磁束と交差する磁束を生じる平面コイルであることを特徴とする請求項１に記載の移動装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記揺動体は、それぞれ異なる揺動の支点を有し、かつ、前記永久磁石を介して対峙して一対設けられ、前記制御手段は、各揺動体のコイルに対する励磁電流の制御を、それぞれ独立して行うことを特徴とする請求項２に記載の移動装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記制御手段は、前記コイルの両端に極性の異なるパルス電圧を印加することにより、前記コイルの励磁電流を制御することを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の移動装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記ストッパから離れる向きの力を前記揺動体に作用させるパルス電圧の絶対値は、前記ストッパに当たる向きの力を前記揺動体に作用させるパルス電圧の絶対値より大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の移動装置を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記揺動体の支点を軸支する軸受を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の移動装置を提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、第１の方向に移動する際に生じる摩擦力が小さくなる向きに、走行面との接触面に斜毛が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１の請求項に記載の移動装置を提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、当該移動装置の操作信号を受け付ける操作信号受付手段を備え、前記制御手段は、前記受け付けた操作信号に基づいて前記励磁電流を制御することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１に記載の移動装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、コイルによる磁界と永久磁石の磁界との間で作用する力を変化させ、揺動体でストッパを叩打させることにより、発生した慣性力を駆動力とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態では、車輪を用いずに独立走行を可能にする小型の移動装置について説明する。
移動装置は、面方向に沿ってＳ極とＮ極が形成された板状の永久磁石と、この永久磁石の上下に配設された薄い板状のムービングコイルを備えている。
ムービングコイルは、揺動の支点として機能する軸受を介して回転可能に支持されている。ムービングコイルは、薄い平面コイルを有し、これを励磁した際に生じる磁界と永久磁石の磁界との間で作用する吸引力と反発力により、円弧軌道を描くように揺動する。
各ムービングコイルは、１８０°互いに位置が反転するように配置されている。また、各ムービングコイルは、揺動の支点が永久磁石における両極の境界線の延長上に位置し、永久磁石のＮ極方向、Ｓ極方向の双方に移動することができる。
さらに、移動装置には、各ムービングコイルの揺動範囲を制限するためのストッパが、永久磁石の四隅に設けられている。
【０００９】
本実施形態では、ムービングコイルでストッパを叩打する際に発生する慣性力を利用して移動装置を移動させる。
例えば、ムービングコイルでＮ極側に設けられたストッパを叩打する場合には、まず、永久磁石のＮ極に吸引される力が、ムービングコイルに作用する向きに励磁電流を通電する。すると、ムービングコイルは、Ｎ極への吸引力によりＮ極側へ移動し、そしてストッパに衝突する。
その後、励磁電流の通電方向を交互に切り替えると、ムービングコイルは、ストッパへの衝突とバックスイングを繰り返すことでストッパを叩打する。
本実施形態では、叩打するストッパに応じて移動方向が変化する。また、各ムービングコイルの叩打するストッパの組合せに応じて、前方又は後方への直進移動や、その場での左右回転が可能となっている。
【００１０】
（２）実施形態の詳細
図１（ａ）は、本実施形態に係る移動装置の概略構造を示した斜視図である。なお、図１では、移動装置の構造をわかりやすく表現するために、構成部材を離して表現している。
また、図１（ｂ）は、本実施形態に係る移動装置の上面図であり、図１（ｃ）は、本実施形態に係る移動装置の側面図である。
なお、図１（ｃ）の側面図は、図１（ｂ）の上面図のＡ方向から見た様子を示す。
【００１１】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、移動装置は、ベースプレート１０、第１ムービングコイル２０、マグネット３０、第２ムービングコイル４０を備えている。
そしてこれらの構成部材は、ベースプレート１０、第１ムービングコイル２０、マグネット３０、第２ムービングコイル４０の順に空隙を介して重ねて配設されている。
なお、図示されていないが、移動装置には、第１ムービングコイル２０及び第２ムービングコイル４０を駆動するための駆動制御装置が設けられている。
本実施形態では、上記構成部材の積層方向をｚ軸方向、マグネット３０のＳ極→Ｎ極の向きをｙ軸方向、ｚ軸及びｙ軸と直交する紙面上の水平方向をｘ軸方向として説明する。また、ベースプレート１０の中心をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の基準点（０点）として定義する。
【００１２】
ベースプレート１０は、移動装置の土台（ベース）を構成する略長方形の板状の部材であり、例えば、アルミニウムや、黄銅などの非磁性の金属プレートで形成されている。なお、ベースプレート１０のサイズは、概ね１ｃｍ×１ｃｍである。
また、ベースプレート１０には、第１ムービングコイル２０を支えるための第１軸受ピン１１及び、第２ムービングコイル４０を支えるための第２軸受ピン１２が固設されている。
第１軸受ピン１１及び第２軸受ピン１２は、それぞれ、ベースプレート１０の長手方向（ｙ軸方向）の側辺際の中央に対峙して設けられた柱状の部材である。これらの上端部には、それぞれ第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０の支持部が設けられている。つまり、この支持部の位置を調整することにより、第１ムービングコイル２０、及び第２ムービングコイル４０の配設位置を調整することができる。
【００１３】
第１ムービングコイル２０は、フラットコイル２１、コイル端子２２、軸受２３を備えたティアドロップ（しずく）型の板状部材である。
第１ムービングコイル２０は、軸受２３の中心を揺動の支点とする揺動体として機能し、円弧状の揺動軌道を描く。
フラットコイル２１は、ｘ−ｙ平面上に、螺線（渦巻線）を描くように円形に巻回された配線（銅線）を樹脂固定した薄い平面コイルである。
コイル端子２２は、フラットコイル２１の配線の両端部にそれぞれ設けられた接続端子であり、図示しない駆動制御装置に接続されている。
これらのコイル端子２２を介して駆動制御装置からパルス電圧（駆動信号）を印加することにより、第１ムービングコイル２０が揺動駆動するように構成されている。
軸受２３は、第１ムービングコイル２０を第１軸受ピン１１に対して回動可能に軸支するためのラジアル軸受であり、例えば、滑り軸受や転がり軸受で構成されている。
このように軸受２３を介して第１ムービングコイル２０を支えることにより、第１ムービングコイル２０を安定的に高速移動させることができる。
【００１４】
マグネット３０は、厚み方向ではなく、面の形成方向に沿ってＳ極とＮ極が形成された板状の永久磁石であり、例えば、ネオジウム磁石や、サマリウムコバルト磁石などの強い磁力を有する強力な磁石で形成されている。
マグネット３０は、ｘ−ｙ平面上において、Ｓ極とＮ極の境界線が、第１軸受ピン１１及び第２軸受ピン１２の端面の中心を結ぶ中心線と、重なる位置に設けられている。即ち、マグネット３０は、ベースプレート１０の中央に設けられている。
また、マグネット３０の四隅近傍には、ストッパーピン３１ａ〜ｄが固設されている。ストッパーピン３１ａ〜ｄは、マグネット３０の上面（第２ムービングコイル４０との対向面）及び下面（第１ムービングコイル２０との対向面）から突出するように設けられた柱状の部材である。
【００１５】
ストッパーピン３１ａはマグネット３０のＮ極領域の第２軸受ピン１２側に設けられ、ストッパーピン３１ｂはＳ極領域の第２軸受ピン１２側に設けられ、ストッパーピン３１ｃはＳ極領域の第１軸受ピン１１側に設けられ、ストッパーピン３１ｄはＮ極領域の第１軸受ピン１１側に設けられている。
ストッパーピン３１ａとストッパーピン３１ｄ、ストッパーピン３１ｂとストッパーピン３１ｃは、マグネット３０におけるＳ極とＮ極の境界線と直交する中心線に対して、対称な位置に配置されている。
同時に、ストッパーピン３１ａとストッパーピン３１ｂ、ストッパーピン３１ｄとストッパーピン３１ｃは、Ｓ極とＮ極の境界線に対して対称な位置に配置されている。
【００１６】
ストッパーピン３１ａ及びストッパーピン３１ｂにおける第２ムービングコイル４０側に突出した部位は、第２ムービングコイル４０の揺動範囲を限定（規制）するストッパとして機能する。同様に、ストッパーピン３１ｃ及びストッパーピン３１ｄにおける第１ムービングコイル２０側に突出した部位は、第１ムービングコイル２０の揺動範囲を限定するストッパとして機能する。
即ち、ストッパーピン３１ａ及びストッパーピン３１ｂは、第２ムービングコイル４０と接触（衝突）可能に設けられ、ストッパーピン３１ｃ及びストッパーピン３１ｄは、第１ムービングコイル２０と接触可能に設けられている。
ストッパーピン３１ａ及びストッパーピン３１ｂは、第１ムービングコイル２０の揺動軌道の外側に位置し、ストッパーピン３１ｃ及びストッパーピン３１ｄは、第２ムービングコイル４０の揺動軌道の外側に位置するように設けられている。
マグネット３０は、ストッパーピン３１ａ〜ｄおける第１ムービングコイル２０側に突出した部位を介してベースプレート１０に固定されている。
【００１７】
第２ムービングコイル４０は、フラットコイル４１、コイル端子４２、軸受４３を備えたティアドロップ型の板状部材であり、軸受４３の中心を揺動の支点とする揺動体として機能し、円弧状の揺動軌道を描く。
なお、第２ムービングコイル４０は、第１ムービングコイル２０と同様の構成を有するため、各構成部材の詳細な説明は省略する。
第２ムービングコイル４０は、軸受４３を介して、第２軸受ピン１２に対して回動可能に軸支されている。
第２ムービングコイル４０は、第１ムービングコイル２０と同様に、コイル端子４２を介して駆動制御装置からパルス電圧（駆動信号）を印加することにより、揺動駆動するように構成されている。
【００１８】
第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０は、軸受２３、４３の１点で支持されている。そこで、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０の質量が大きくなるような場合には、軸受２３、４３を支点としてバランスがとれるように、バランスウェイト（釣合いおもり）を設けることが好ましい。なお、バランスウェイトは、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０における軸受２３、４３の外側の部位に設ける。
【００１９】
次に、このように構成された移動装置の駆動方法について説明する。
例えば、第１ムービングコイル２０におけるフラットコイル２１に電流が流れると、ビオ・サバールの法則に従って磁界が生じる。このフラットコイル２１に生じた磁界とマグネット３０の磁界との間に力が作用する。ここでは、フラットコイル２１に生じる磁界の向きに応じて、フラットコイル２１がマグネット３０のＮ極に吸引される力（Ｓ極から反発される力）、又は、フラットコイル２１がマグネット３０のＳ極に吸引される力（Ｎ極から反発される力）が作用する。
同様に、第２ムービングコイル４０におけるフラットコイル４１に電流が流れると、フラットコイル４１に生じる磁界の向きに応じて、フラットコイル４１がマグネット３０のＮ極に吸引される力、又は、フラットコイル４１がマグネット３０のＳ極に吸引される力が作用する。
【００２０】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る移動装置の旋回方向とムービングコイルの位置関係を示した図である。なお、本実施形態では、マグネット３０のＳ極→Ｎ極の向き（ｙ軸方向）を直進方向とし、紙面上の上側を前方、下側を後方として説明する。
図２（ａ）に示すように、移動装置を左前方に旋回させる場合について説明する。
まず、マグネット３０のＮ極に吸引される力が、第２ムービングコイル４０に作用する向きの励磁電流をフラットコイル４１に流す。なお、このときの励磁電流の流れる向きを正方向（正極性）とする。
すると、第２ムービングコイル４０は、Ｎ極への吸引力により左前方へ円弧軌道を描きながら移動し、ストッパーピン３１ａに衝突する。
このように、はじめに目標の進行方向に向けて駆動対象となるムービングコイルを移動させるための励磁電流を起動電流とする。
【００２１】
起動電流を流した後、フラットコイル４１に流す励磁電流の向き（極性）を交互に切り替える。
起動電流と逆方向（負方向）の励磁電流が流れると、Ｓ極への吸引力（Ｎ極からの反発力）が作用するため第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ａから離れる方向に移動する。この第２ムービングコイル４０の動作をバックスイングとする。
再度、起動電流の向き（正方向）の励磁電流が流れると、Ｎ極への吸引力が作用し、第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ａに衝突する。
このように、フラットコイル４１に流す励磁電流の向き切り替えを繰り返すことにより、第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ａへの衝突とバックスイングを繰り返す。即ち、第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ａを叩打する。
そして、移動装置は、第２ムービングコイル４０がストッパーピン３１ａに突き当てることで発生する慣性力の作用により、左前方に旋回する。
なお、移動装置を左前方に旋回させる場合には、第１ムービングコイル２０を駆動させる必要がないため、フラットコイル２１への通電は行わない。
【００２２】
フラットコイル４１に流す励磁電流の向き切り替えは、コイル端子４２に印加するパルス電圧の極性を切り替えることにより行う。
また、バックスイング動作によって、第２ムービングコイル４０がマグネット３０のＮ極とＳ極の境界近傍にまで戻りすぎないように、励磁電流の切り替えの周期的変化（印加するパルス電圧の周波数）は、数百Ｈｚ程度に設定されている。
例えば、±２４Ｖのパルス電圧を２００Ｈｚで印加した場合、第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ａの間際で微小振動するように動作する。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、移動装置を右前方に旋回させる場合について説明する。なお、基本的な動作原理は、移動装置を左前方に旋回させる場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。
移動装置を右前方に旋回させる場合には、マグネット３０のＮ極に吸引される力が、第１ムービングコイル２０に作用する向きの起動電流をフラットコイル２１に流す。
すると、第１ムービングコイル２０は、Ｎ極への吸引力により右前方へ円弧軌道を描きながら移動し、ストッパーピン３１ｄに衝突する。
そして、起動電流を流した後、フラットコイル２１に流す励磁電流の向きを交互に切り替えると、第１ムービングコイル２０は、ストッパーピン３１ｄへの衝突とバックスイングを繰り返す。
このように、第１ムービングコイル２０で、ストッパーピン３１ｄを叩打することにより発生する慣性力の作用で、移動装置は右前方に旋回する。
なお、移動装置を右前方に旋回させる場合には、第２ムービングコイル４０を駆動させる必要がないため、フラットコイル４１への通電は行わない。
【００２４】
次に、図２（ｃ）に示すように、移動装置を左後方に旋回させる場合について説明する。なお、基本的な動作原理は、移動装置を左前方に旋回させる場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。
移動装置を左後方に旋回させる場合には、マグネット３０のＳ極に吸引される力が、第２ムービングコイル４０に作用する向きの起動電流をフラットコイル４１に流す。
つまり、ここでは、移動装置を左前方に旋回させる場合の起動電流と逆向きの励磁電流をフラットコイル４１に流す。
すると、第２ムービングコイル４０は、Ｓ極への吸引力により左後方へ円弧軌道を描きながら移動し、ストッパーピン３１ｂに衝突する。
そして、起動電流を流した後、フラットコイル４１に流す励磁電流の向きを交互に切り替えると、第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ｂへの衝突とバックスイングを繰り返す。
このように、第２ムービングコイル４０で、ストッパーピン３１ｂを叩打することにより発生する慣性力の作用で、移動装置は左後方に旋回する。
なお、移動装置を左後方に旋回させる場合には、第１ムービングコイル２０を駆動させる必要がないため、フラットコイル２１への通電は行わない。
【００２５】
次に、図２（ｄ）に示すように、移動装置を右後方に旋回させる場合について説明する。なお、基本的な動作原理は、移動装置を左前方に旋回させる場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。
移動装置を右後方に旋回させる場合には、マグネット３０のＳ極に吸引される力が、第１ムービングコイル２０に作用する向きの起動電流をフラットコイル２１に流す。
つまり、移動装置を右前方に旋回させる場合の起動電流と逆向きの励磁電流をフラットコイル２１に流す。
すると、第１ムービングコイル２０は、Ｓ極への吸引力により右後方へ円弧軌道を描きながら移動し、ストッパーピン３１ｃに衝突する。
そして、起動電流を流した後、フラットコイル２１に流す励磁電流の向きを交互に切り替えると、第１ムービングコイル２０は、ストッパーピン３１ｃへの衝突とバックスイングを繰り返す。
このように、第１ムービングコイル２０で、ストッパーピン３１ｃを叩打することにより発生する慣性力の作用で、移動装置は右後方に旋回する。
なお、移動装置を右後方に旋回させる場合には、第２ムービングコイル４０を駆動させる必要がないため、フラットコイル４１への通電は行わない。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｄ）では、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０のどちらか一方のムービングコイルを駆動させることによって移動装置を移動させる場合について説明した。
続いて、第１ムービングコイル２０、及び第２ムービングコイル４０の両方のムービングコイルを同時に駆動させることによって移動装置を移動させる方法について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る移動装置の直進方向とムービングコイルの位置関係を示した図である。
図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る移動装置の回転方向とムービングコイルの位置関係を示した図である。
【００２７】
まず、図３（ａ）に示すように、移動装置を前方に直進させる場合について説明する。
移動装置を前方に直進させる場合には、第２ムービングコイル４０で、ストッパーピン３１ａを叩打する動作と、第１ムービングコイル２０で、ストッパーピン３１ｄを叩打する動作を同時に行う。
つまり、上述した、図２（ａ）に示す移動装置を左前方に旋回させる第２ムービングコイル４０の駆動制御と、図２（ｂ）に示す移動装置を右前方に旋回させる第１ムービングコイル２０の駆動制御を同時に行う。
【００２８】
すると、第２ムービングコイル４０が、ストッパーピン３１ａを叩打することにより発生する慣性力Ｆａのベクトルと、第１ムービングコイル２０が、ストッパーピン３１ｄを叩打することにより発生する慣性力Ｆｄのベクトルとの合成ベクトルの向きに移動装置が移動する。
本実施形態では、慣性力Ｆａ及び慣性力Ｆｄの作用する向きが、直進方向に対して、それぞれ線対称の関係になるように設定されている。従って、慣性力Ｆａと慣性力Ｆｄの大きさが等しくなるように、ストッパーピン３１ａ及びストッパーピン３１ｄを叩打する力を制御することにより、移動装置を前方に直進させることができる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、移動装置を後方に直進させる場合について説明する。なお、基本的な動作原理は、移動装置を前方に直進させる場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。
移動装置を後方に直進させる場合には、上述した、図２（ｃ）に示す移動装置を左後方に旋回させる第２ムービングコイル４０の駆動制御と、図２（ｄ）に示す移動装置を右後方に旋回させる第１ムービングコイル２０の駆動制御を同時に行う。
すると、第２ムービングコイル４０が、ストッパーピン３１ｂを叩打することにより発生する慣性力Ｆｂのベクトルと、第１ムービングコイル２０が、ストッパーピン３１ｃを叩打することにより発生する慣性力Ｆｃのベクトルとの合成ベクトルの向きに移動装置が移動する。
ここで、慣性力Ｆｂと慣性力Ｆｃの大きさが等しくなるように、ストッパーピン３１ｂ及びストッパーピン３１ｃを叩打する力を制御することにより、移動装置を後方に直進させることができる。
【００３０】
次に、図４（ａ）に示すように、移動装置を左方向（反時計回り）に回転させる場合について説明する。
移動装置を左方向に回転させる場合には、第２ムービングコイル４０で、ストッパーピン３１ａを叩打する動作と、第１ムービングコイル２０で、ストッパーピン３１ｃを叩打する動作を同時に行う。
つまり、上述した、図２（ａ）に示す移動装置を左前方に旋回させる第２ムービングコイル４０の駆動制御と、図２（ｄ）に示す移動装置を右後方に旋回させる第１ムービングコイル２０の駆動制御を同時に行う。
本実施形態では、慣性力Ｆａ及び慣性力Ｆｃの作用する向きが、それぞれ逆向きの関係になるように設定されている。
従って、慣性力Ｆａと慣性力Ｆｃの大きさが等しくなるように、ストッパーピン３１ａ及びストッパーピン３１ｃを叩打する力を制御することにより、移動装置をその場で左回転させることができる。
【００３１】
次に、図４（ｂ）に示すように、移動装置を右方向（時計回り）に回転させる場合について説明する。なお、基本的な動作原理は、移動装置を左方向に回転させる場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。
移動装置を右方向に回転させる場合には、第２ムービングコイル４０で、ストッパーピン３１ｂを叩打する動作と、第１ムービングコイル２０で、ストッパーピン３１ｄを叩打する動作を同時に行う。
ここで、慣性力Ｆｂと慣性力Ｆｄの大きさが等しくなるように、ストッパーピン３１ｂ及びストッパーピン３１ｄを叩打する力を制御することにより、移動装置をその場で右回転させることができる。
【００３２】
上述したように、本実施形態では、第１ムービングコイル２０及び第２ムービングコイル４０のいずれか一方で、ストッパーピン３１ａ〜ｄのうちの特定された１つを叩打することにより、移動装置を左前方、右前方、左後方、又は右後方に旋回させることができる。また、第１ムービングコイル２０及び第２ムービングコイル４０の両方で同時に、ストッパーピン３１ａ〜ｄのうちの特定された２つを叩打することにより、移動装置を前方直進、後方直進、左回転、又は右回転させることができる。
このように本実施形態によれば、簡単な駆動構成でありながら、移動装置における移動方向の自由度を得ることができる。
【００３３】
ここで、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０で、ストッパーピン３１ａ〜ｄを叩打させるために印加するパルス電圧（駆動信号）について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、コイル端子２２、４２に印加する駆動パルスの波形例を示した図である。
図５（ａ）は、標準反転パルスであり、電圧の絶対値、及び印加時間が共に等しい正極性と負極性のパルス電圧を交互に印加する。
本実施形態では、正極性のパルス電圧が印加されている間に、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０をストッパーピン３１ａ〜ｄの方向に移動する力が作用するように構成されている。
一方、負極性のパルス電圧が印加されている間に、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０がストッパーピン３１ａ〜ｄから離れる方向に移動する力が作用する。即ち、負極性のパルス電圧が印加されている間に、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０はバックスイングを行う。
【００３４】
図５（ｂ）は、チョッピング反転パルスであり、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０における移動動作の安定化を図る場合に用いられる。
チョッピング反転パルスは、図５（ａ）に示す標準反転パルスの正極性のパルス部分をチョッピング波形に置き換え、正極性のパルス電圧を間欠的に印加する。
このように、正極性のパルス電圧を間欠的に印加することにより、動作時に発生する有害な振動が抑制されるため、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０の移動動作の安定化を図ることができる。
【００３５】
図５（ｃ）は、非対称反転パルスであり、この駆動パルスもまた、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０における移動動作の安定化を図る場合に用いられる。
非対称反転パルスは、正極性のパルス電圧より電圧の絶対値が大きい負極性のパルス電圧を印加する。
このように、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０がストッパーピン３１ａ〜ｄから離れる方向に移動する力を大きく設定することにより、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０がストッパーピン３１ａ〜ｄに近づく方向の加速性能が向上するため、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０の移動動作の安定化を図ることができる。
【００３６】
図５（ｄ）は、低速反転パルスであり、移動装置の移動速度を下げる場合に用いられる。
低速反転パルスは、電圧の絶対値、及び印加時間は、標準反転パルスのままで、印加するパルス電圧の極性を切り替える際に、無通電期間を設けることにより、周期を長く設定した駆動パルスを印加する。
例えば、標準反転パルスの駆動パルスの周波数が２００Ｈｚである場合には、低速反転パルスの周波数は、その半分、つまり１００Ｈｚとなる。
このように、駆動パルスの周期を延ばす（周波数を小さくする）ことにより、ストッパーピン３１ａ〜ｄを叩打することにより発生する慣性力Ｆａ〜ｄを小さくすることができるため、移動装置の移動速度を下げることができる。
なお、移動装置の移動速度を上げる場合には、駆動パルス（標準反転パルス、チョッピング反転パルス、非対称反転パルス）の周波数を上げることで対応できる。また、正極性のパルス電圧の電圧値を上げることにより移動装置の移動速度を上げることができる。
上述した駆動パルスは、移動装置の旋回、直進、回転のいずれの動作においても適応することが可能である。
【００３７】
本実施形態では、負極性のパルス電圧を印加することにより、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０に対してバックスイングを行わせている。しかしながら、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０にストッパーピン３１ａ〜ｄから離れる方向に移動する力を作用させる方法は、これに限定されるものではない。例えば、図１（ｂ）に示すような基準位置、即ち、揺動軌道の中央（マグネット３０の中央）方向に戻る力が第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０に常に作用するように構成してもよい。具体的には、第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０を基準位置方向に付勢するばね要素等を軸受２３、４３に設けるようにする。
このような第１ムービングコイル２０、第２ムービングコイル４０を基準位置方向に付勢する付勢手段を設けた場合には、負極性のパルス電圧を印加しなくても、正極性のパルス電圧を印加のみでストッパーピン３１ａ〜ｄを叩打させることができる。
【００３８】
次に、上述した本実施形態の変形例について説明する。
（変形例１）
上述した本実施形態では、第１ムービングコイル２０及び第２ムービングコイル４０の２つのムービングコイルを用いて移動装置について説明した。
変形例１では、第１ムービングコイル２０は用いず、第２ムービングコイル４０のみを用いた移動装置について説明する。
なお、変形例１〜３では、上述した移動装置と重複する部位には同一の符号を用い、その説明を省略する。
図６（ａ）は、変形例１に係る移動装置の概略構造を示した斜視図である。
また、図６（ｂ）は、変形例１に係る移動装置の上面図であり、図６（ｃ）は、変形例１に係る移動装置の側面図である。
なお、図６（ｃ）の側面図は、図６（ｂ）の上面図のＡ方向から見た様子を示す。
【００３９】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、変形例１に係る移動装置は、ベースプレート１０’、マグネット３０’、第２ムービングコイル４０を備えている。
マグネット３０’は、ベースプレート１０’上に固設され、第２ムービングコイル４０は、マグネット３０’の上方に空隙を介して重ねて配設されている。
なお、図示されていないが、移動装置には、第２ムービングコイル４０を駆動するための駆動制御装置が設けられている。
ベースプレート１０’には、第２ムービングコイル４０’を支えるための第２軸受ピン１２’が固設されている。
マグネット３０’には、Ｎ極とＳ極との境界線と直交する中心線上に、第２ムービングコイル４０’を介して対峙するようにストッパーピン３１ａ’、ｂ’が固設されている。ストッパーピン３１ａ’、ｂ’は、マグネット３０’の上面（第２ムービングコイル４０との対向面）から突出するように設けられた柱状の部材である。
第２ムービングコイル４０は、コイル端子４２を介して駆動制御装置からパルス電圧（駆動信号）を印加することにより、揺動駆動するように構成されている。
なお、第２ムービングコイル４０に印加する駆動信号としては、上述した標準反転パルス、チョッピング反転パルス、非対称反転パルス、低速反転パルスなどの駆動パルスを用いる。
【００４０】
次に、このように構成された変形例１に係る移動装置の駆動方法について説明する。
変形例１に係る移動装置では、図２（ａ）で説明した移動装置を左前方に旋回させる場合の駆動原理と同様の方法を用いることにより、移動装置を緩やかに旋回させながら前方に移動させることができる。
詳しくは、まず、マグネット３０’のＮ極に吸引される力が、第２ムービングコイル４０に作用する向きの励磁電流をフラットコイル４１に流す。
すると、第２ムービングコイル４０は、Ｎ極への吸引力により移動し、ストッパーピン３１ａ’に衝突する。
そして、起動電流を流した後、フラットコイル４１に流す励磁電流の向きを交互に切り替えると、第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ａ’への衝突とバックスイングを繰り返す。
このように、第２ムービングコイル４０で、ストッパーピン３１ａ’を叩打することにより発生する慣性力の作用で、移動装置は緩やかに旋回しながら前方に移動する。
【００４１】
同様に、変形例１に係る移動装置では、図２（ｃ）で説明した移動装置を左後方に旋回させる場合の駆動原理と同様の方法を用いることにより、移動装置を緩やかに旋回させながら後方に移動させることができる。
詳しくは、まず、マグネット３０のＳ極に吸引される力が、第２ムービングコイル４０に作用する向きの励磁電流をフラットコイル４１に流す。
すると、第２ムービングコイル４０は、Ｓ極への吸引力により移動し、ストッパーピン３１ｂ’に衝突する。
そして、起動電流を流した後、フラットコイル４１に流す励磁電流の向きを交互に切り替えると、第２ムービングコイル４０は、ストッパーピン３１ｂ’への衝突とバックスイングを繰り返す。
このように、第２ムービングコイル４０で、ストッパーピン３１ｂ’を叩打することにより発生する慣性力の作用で、移動装置は緩やかに旋回しながら後方に移動する。
このように、変形例１に係る移動装置では、第２ムービングコイル４０を揺動させることにより、移動装置を前方及び後方に移動させることができる。
【００４２】
（変形例２）
変形例２では、上述した本実施形態に係る移動装置に、さらに磁束漏れを防止する磁気遮蔽手段を追加した移動装置について説明する。
図７（ａ）は、変形例２に係る移動装置の概略構造を示した斜視図である。
また、図７（ｂ）は、変形例２に係る移動装置の上面図であり、図７（ｃ）は、変形例２に係る移動装置の側面図である。
なお、図７（ｃ）の側面図は、図７（ｂ）の上面図のＡ方向から見た様子を示す。
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、変形例２に係る移動装置には、ベースプレート１０と第１ムービングコイル２０との間にヨーク５０が設けられ、また、第２ムービングコイル４０の上方には、ヨーク６０が設けられている。
このように変形例２に係る移動装置は、第１ムービングコイル２０、マグネット３０、第２ムービングコイル４０が、ヨーク５０とヨーク６０との間に配設されるように構成されている。
【００４３】
ヨーク５０、６０は、第１ムービングコイル２０や第２ムービングコイル４０、マグネット３０からの磁束の増幅と、外部に漏洩する磁束を遮蔽する機能を有し、例えば、軟鉄やパーマロイなどの磁性材料を板状に加工した部材で構成される。
なお、変形例２に係る移動装置では、ストッパーピン３１ａ〜ｄは、ヨーク５０上に固定し、また、ヨーク６０は、ストッパーピン３１ａ〜ｄの上方の端部に固定する。
このように、変形例２に係る移動装置では、ヨーク５０、６０で構成された磁気遮蔽手段を設けることにより、第１ムービングコイル２０や第２ムービングコイル４０、マグネット３０からの磁束が移動装置から漏れることを抑制することができる。そのため、外部装置に漏れ磁束の影響が及ぶことを防ぐことができる。
なお、変形例２で説明した磁気遮蔽手段は、変形例１の移動装置や後述する変形例３のマイクロロボットに適用することができる。
【００４４】
（変形例３）
変形例３では、上述した本実施形態に係る移動装置を搭載した、マイクロロボットについて説明する。
図８（ａ）は、変形例３に係るマイクロロボットの概略構造を示した上面図であり、図８（ｂ）、（ｃ）は、変形例３に係るマイクロロボットの側面図である。
なお、図８（ｂ）の側面図は、図８（ａ）の上面図のＡ方向から見た様子を示し、図８（ｃ）の側面図は、図８（ａ）の上面図のＢ方向から見た様子を示す。また、図８（ａ）〜（ｃ）は、外装体の上面、側面を透過した状態で示す。
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、変形例３に係るマイクロロボットには、筐体７０の内部に、上述した移動装置の他、回路基板７１、無線カメラ７２、ＬＥＤ７３、バッテリ７４、充電コネクタ７５、赤外線受光部７６、マグネットスイッチ７７などが設けられている。
【００４５】
筐体７０は、ベースプレート１０に固定された、マイクロロボットの外装体を構成する部材であり、例えば、透明なプラスチックで形成されている。マイクロロボットは、筐体７０及びベースプレート１０により密閉された構造となっている。
回路基板７１は、無線カメラ７２、ＬＥＤ７３、バッテリ７４や、第１ムービングコイル２０等を駆動制御するための駆動制御装置（駆動制御回路）等が搭載されたプリント基板である。回路基板７１は、ベースプレート１０に固定されたスペーサ８０を介して、第２ムービングコイル４０の上方に配設されている。
なお、無駆動制御装置（駆動制御回路）は、コイルの励磁電流を制御する制御手段として機能する。
無線カメラ７２は、移動装置（マイクロロボット）の周囲画像を撮像する、無線操作が可能な小型カメラであり、撮像された画像や映像のデータもまた無線通信で外部へ送信されるように構成されている。
ＬＥＤ７３は、無線カメラ７２の両サイドに設けられた発光ダイオードであり、無線カメラ７２の撮影の際の照明としての機能や、マイクロロボットの位置を視覚的に認知させるためのマーカとしての機能を有する。
【００４６】
バッテリ７４は、マイクロロボットに搭載されている移動装置の駆動制御装置や無線カメラ７２、ＬＥＤ７３等の電力源として機能する充電式の電池である。
充電コネクタ７５は、バッテリ７４を充電するための充電装置に接続するためのコネクタ（連結器）であり、端子の一部が筐体７０から露出するように配設されている。
赤外線受光部７６は、移動装置やＬＥＤ７３の操作信号（赤外線信号）の受信部であり、筐体７０の上面中央に配設されている。
この赤外線受光部７６は操作信号受付手段として機能する。ここで受信した操作信号は、駆動制御装置（駆動制御回路）へ入力されそして移動装置が駆動される。
なお、操作信号としては、例えば、移動方向指示信号、移動速度指示信号、移動時間指示信号などがある。
【００４７】
また、赤外線受光部７６は、無線カメラ７２による周囲画像の撮像を要求する撮像要求信号（操作信号）を受信する撮像要求受付手段としても機能する。無線カメラ７２は、受信した撮像要求に基づいて制御される。無線カメラ７２で撮像された撮像画像（静止画や動画）は、図示しないデータ送信装置を介して、撮像要求の要求元へ送信されるように構成されている。
なお、無線カメラ７２で撮像された画像は、マイクロロボットの内部に設けられたメモリに格納しておくようにしてもよい。
なお、変形例３に係るマイクロロボットでは、外部から送信された操作信号を赤外線受光部７６で受信し、受信した信号に基づいて移動装置が駆動されるように構成されているが、移動装置の駆動方法は、これに限定されるものではない。例えば、予めマイクロロボット内に設けられたメモリに格納された動作プログラムに基づいて移動装置を駆動させるようにしもよい。なお、動作プログラムには、移動経路情報が設定されている。
マグネットスイッチ７７は、筐体７０の上面に配設された、磁力によってＯＮ／ＯＦＦする開閉器であり、ここでは、防水型電源スイッチとして機能する。
【００４８】
このように、変形例３に係るマイクロロボットは、赤外線信号を用いた無線操作が可能な撮影用の小型ロボットであり、車輪を用いない移動装置を搭載することにより、完全密閉構造を実現することができる。このように構成されたマイクロロボットは、例えば、災害時に小さな隙間の中の画像を撮像する災害用ロボット（レズキューロボット）や、細い配管内の画像を撮像する点検ロボットなどに利用することができる。
また、変形例３に係るマイクロロボットは、無線操作型の装置に限定されるものではなく、ケーブルなどの物理的な回線を介して操作信号を送信する有線通信型の装置としてもよい。なお、有線通信型のマイクロロボットを構成する場合には、赤外線受光部７６を設けずに、物理的な回線（配線）を直接回路基板７１に接続する。
また、マイクロロボットには、その他、温度センサやマイクなどの各種センサを搭載するようにしてもよい。
【００４９】
また、変形例３に係るマイクロロボットの移動方向を前方（又は後方）のみに限定する場合には、図８（ｃ）に示すような、斜毛１５をベースプレート１０の底部に設けることが好ましい。
斜毛１５は、斜めに針状繊維が敷きつめられた斜毛シートであり、摩擦力に異方性を有する。斜毛１５は、進行異方性を利用して、進行方向に移動する際に生じる摩擦力が小さくなる向きに毛が傾くように設けられている。
このように、斜毛１５を設けることにより、マイクロロボットが移動する際に生じる摩擦力を低減させることができるため、移動速度の高速化を図ることができる。
なお、本実施形態に係る移動装置、変形例１、２に係る移動装置においても、移動方向を前方（又は後方）のみに限定する場合には、同様の斜毛シートを進行方向に移動する際に生じる摩擦力が小さくなる向きにベースプレート１０の底部に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）は本実施形態に係る移動装置の概略構造を示した斜視図であり、（ｂ）は本実施形態に係る移動装置の上面図であり、（ｃ）は本実施形態に係る移動装置の側面図である。
【図２】本実施形態に係る移動装置の旋回方向とムービングコイルの位置関係を示した図である。
【図３】本実施形態に係る移動装置の直進方向とムービングコイルの位置関係を示した図である。
【図４】本実施形態に係る移動装置の回転方向とムービングコイルの位置関係を示した図である。
【図５】コイル端子に印加する駆動パルスの波形例を示した図である。
【図６】（ａ）は変形例１に係る移動装置の概略構造を示した斜視図であり、（ｂ）は変形例１に係る移動装置の上面図であり、（ｃ）は変形例１に係る移動装置の側面図である。
【図７】（ａ）は変形例２に係る移動装置の概略構造を示した斜視図であり、（ｂ）は変形例２に係る移動装置の上面図であり、（ｃ）は変形例２に係る移動装置の側面図である。
【図８】（ａ）は変形例３に係るマイクロロボットの概略構造を示した上面図であり、（ｂ）、（ｃ）は変形例３に係るマイクロロボットの側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ベースプレート
１１  第１軸受ピン
１２  第２軸受ピン
１５  斜毛
２０  第１ムービングコイル
２１  フラットコイル
２２  コイル端子
２３  軸受
３０  マグネット
３１ａ〜ｄ  ストッパーピン
４０  第２ムービングコイル
４１  フラットコイル
４２  コイル端子
４３  軸受
５０、６０  ヨーク
７０  筐体
７１  回路基板
７２  無線カメラ
７３  ＬＥＤ
７４  バッテリ
７５  充電コネクタ
７６  赤外線受光部
７７  マグネットスイッチ
８０  スペーサ
【図１】
2009195076.tif 000003
【図２】
2009195076.tif 000004
【図３】
2009195076.tif 000005
【図４】
2009195076.tif 000006
【図５】
2009195076.tif 000007
【図６】
2009195076.tif 000008
【図７】
2009195076.tif 000009
【図８】
2009195076.tif 000010