5.2　表面粗さの測定
　 図7に表面粗さ測定用のスタイラスを搭載した自走機械を示す。この機構は測定スタイラスを搭載する“荷台”とこれを精密に移動させる“牽引車”により構成され、これらは細い弾性ロッドで連結されている。小型自走機械はカンチレバ−先端に取り付けられたダイヤモンド触針（Ｒ＝５μｍ）を表面に軽く押し当てながら移動する。この時、表面の凹凸によりわずかに変形するカンチレバ−のたわみがＬＥＤ、マイクロレンズで誘導された光ビ−ムが反射し、位置検出用センサ上でのスポット変位として捉えられる。表面粗さを測定することができる。超小型ロボットが移動する時、本体自身が変形するのでその測定部は測定面に対して常に安定な姿勢をとるように３本脚構造により支持されており、スキッドとして機能する。一方、小型自走機械の空間位置は上方よりＣＣＤカメラで観測し、画像解析装置［エムテック製、Video Tracker MVA2084）により対象イメ−ジの処理・抽出・座標値獲得（画面内分解能 = 5000 x 5000）を瞬時に行えるようになっており、図8に示すようにこの位置情報と表面凹凸を再度統合することで自走機械の軌跡に沿った表面トポグラフィ−を得ることができる。図9に測定例を示す。

5.3　精密刻線加工の閉ル−プ制御
さらに図１０のような微細な切削加工を行える小型機械と超小型の光学式精密距離センサ−を搭載した自走機械製作も試みた。小さい加工装置はマイクロステッピングモ−タ（市販品）、工具ホルダ−とその端につけられたマイクロダイヤモンド工具（＝先端径０．５μｍ）などから構成されている。モ−タの回転運動がダイヤモンド工具の旋回運動に展開され、この "Flying Tool" が対象面上に移動方向に垂直に微細な溝加工を施すことができる。この加工ユニット自身も自走機械から圧電素子で支持されており、微小な工具送りがなされる。ここでは自走機械の移動と加工動作が連動して繰り返され、移動方向に垂直に非常に精密な格子を連続的に生成するのことが可能になる。これは丁度、ル−リングエンジン［刻線加工機］と同様な機能である。もう一方の自走機械のヘッドには投光・受光用光学素子が内蔵されており、光ファイバ−で導かれたセンサ−端面と対象面との距離をその反射強度から測定することができる。簡単な測定原理であるが、測定範囲が約２ｍｍであり、０．１μｍ程度の分解能を有している。また左右に受光部（直径１ｍｍ）を２ケ所設けているため、対象物との距離だけでなくアライメントに関する情報も検出可能である。先に述べた微細加工用の自走機械と距離測定用自走機械が役割を分担し、協調作業することで非常に精度の高い作業が可能になると考えられた。すなわち図１１に示すように、２台が接近した状態で、加工用機械に搭載された工具の位置を別の測定用機械が測定し、これをフィ−ドバック信号として工具位置決めアクチュエ−タを制御することである。図１２には２台が作業領域付近まで移動し、そこで精密位置決めをしながら刻線加工を行う手順を示す。実験結果では、図１３に示すように線間隔が１．０μｍの超精密な刻線加工をガラス試料上に作成することに成功している。

5.4　マイクロハンマ−による微細塑性加工
図１４には超小型のハンマ−を装着した自走機械を示す。このハンマ−はＣＤピックアップ制御用の２軸マグネットアクチュエ−タにより上下方向と左右方向に精密な位置決めが容易になされる。この先端には半径１ｍｍの超硬球が取り付けられており、マグネットアクチュエ−タにインパルス信号を印加することで、加工対象面にこのマイクロハンマ−を打ちつけて半球形の加工（＝微細塑性加工）が可能である。実験では自走機械を精密に直進させながら、マグネットアクチュエ−タで横方向の位置決めを行い、対象面（アルミニウム）に文字を描かせた。図１５に加工結果を示す。加工痕は工具先端形状が転写された凹半球形であり、最大直径は約２００μｍまで変形可能である。ここでは“木”の漢字を約６００μｍ四方に加工することに成功している。さらに分解能を向上させるために、横方向に閉ル−プ制御系を組み込み、ハンマ−先端の半径を５μｍとした場合の結果を図１６に示す[7]。この結果から、５０μｍ ｘ ５０μｍの領域内に、１個の直径が約７μｍの点で構成される“Ｅ”の文字を書くことに成功していることが分かる。

5.5　毛細管による微小物捕獲プロ−ブ
図１７には小型自走機械による機械的加工で生じた切り屑などを捕獲するプロ−ブを装着した自走機械を示す。従来の微小物の捕獲方法としては、機械式把握、吸引ノズルあるいは静電吸着などの方法が知られている。しかしいずれも作動距離が僅かなため、作業機器を対象物に接触または接近させる機構が必要になること、圧力源や高圧電源、チュ−ブなどが必要になる、など小型自走機械で使用することが困難であった。小型自走機械に搭載可能であり、接近・捕獲・収納の一連の動作を行う機構が必要であった。そこで毛細管内部に水を蓄え、これを超小型マグネットピストンと対向ソレノイドにより瞬間的に伸縮させることで水滴を動的に変形させ、微小対象物に接近させるとともに、水滴先端部の表面張力で微小対象物を捕獲・収納する機構を開発した。図１８には微小物（０．８ｍｍの金属球、２．４ｍｇ）を捉える瞬間の連続写真を示す。実験では内径１．３ｍｍの毛細管では先端水滴を約３．０ｍｍ伸縮させることに成功している。

5.6　磁気センサ−による追跡制御
これまでは主に加工機器を中心に述べたが、ここではセンサ−を搭載した例を紹介する。この研究では作業機器を搭載した多数の小型自走機械による知的精密作業の実現を目標としている。その場合、各自走機械の位置を座標計測システムで把握し、その情報を実時間で伝達することを想定している。しかし台数が増加すると情報系が複雑になり、軌道制御が困難になることが予想される。そこで同一の目標地に向う自走機械が自律的に先導自走機械の後を追跡する仕組みができれば、個々の経路制御が簡単になることは明白である。本研究で使用する自走機械が電磁石と圧電素子により移動しているが、移動面にこの磁気痕跡が僅かに残っていることを確認し、これを利用して追跡制御を行った。図１９には自走機械が移動した後を磁気センサ−（ホ−ル素子）で走査した結果である。僅かであるが、対象物（Ｓ４５Ｃ）の表面に磁気が残っていることが確認された。図２０には磁気痕跡に基づく計測と追従制御システムを示す。実験結果では先導自走機械の痕跡に沿って経路制御することに成功している。

5.7　高真空中での薄膜制御
小型の精密自走機械の特徴の一つとして、特殊環境への容易な派遣が可能であることが挙げられる。ここではこの利点を生かす試みとして、高真空中で稼働する自走機械を試作し、これを用いて真空蒸着プロセスの精密制御を行った。図２１に真空容器で動作している自走機械を示す。真空環境(〜10-5Torr程度)あるいはベ−キング処理(〜300℃)に対応できるように材料、接着剤、ケ−ブルなどに注意している。実験ではこの自走機械の試料ホルダ−に試験片を取り付け、蒸着雰囲気中で精密に移動させながら、金属原子群による特定の模様を堆積させることを試みた。図２２に示すように、アルミニウムを蒸着源として、約１００μｍ幅の２層からなる格子（薄膜の厚みは未測定）を生成することに成功した。種々の材料に対して実験を行い、機能電子デバイスの生成を目標に検討を進めている。