JPH09266987A - 移動模型の自律航法装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】模型という臨場感に溢れた物体を予め定められ
たプログラム通りに操作したり、経歴を記録し、再現す
るのに適した移動模型の自律航法装置を提供する。 【解決手段】センサー３・４および駆動手段５・６・Ｍ
1・Ｍ2・Ｍ3に連結され、移動模型１に搭載された制御
回路２と、移動模型１がその上を移動するテーブルの、
Ｘ方向に張架された平行な複数のデータ線およびＹ方向
に張架された平行な複数のデータ線が碁盤目状をなし、
その複数のデータ線にタイミングを制御して順に信号電
流を供給する制御回路を有し、センサー３・４がそのデ
ータ線の信号電流を検知し、その検知信号により制御回
路２が駆動手段５・６・Ｍ1・Ｍ2・Ｍ3を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、学習機材のシミュ
レータとして使用されたり、遊技場や家庭などで玩具と
して使用される移動模型の移動制御を行う自律航法装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動模型の一種として、例えばラジオコ
ントロールカーなどの玩具が知られている。ラジオコン
トロールカーは、手元操作盤のスイッチ類で操作した車
輪駆動やハンドル操作の制御信号を無線送信し、これを
受信した模型自動車側で制御信号にしたがい車輪駆動モ
ータやハンドル操作モータを動作させ、運転の模擬を楽
しむものである。手元操作盤と模型自動車の間を有線連
結してある玩具もある。いずれにしろ、これらの模型自
動車は、それ自身の位置を検知確認する手段を持ってい
ないし、手元操作盤との間に何らの制御装置が介在して
いないから、遊技者が目視をして位置確認をしながら遊
戯するものである。したがって任意の場所で遊技できる
反面、予めプログラムを定めてその通りに運転したり、
遊技経歴を記録したり、再現することはできない。また
前記のように手元操作盤と模型自動車との間を無線連結
してある場合には、しばしばノイズが混入して誤操作す
ることがあり、有線連結してある場合には、複数の模型
を操作しようとするとケーブルがからまりやすい不都合
がある。

【０００３】一方、テレビゲームといわれてコンピュー
タの制御画面で、自動車運転の模擬を楽しむ装置もあ
る。このような装置であると、プログラム通りに運転し
たり、メモリーに遊技経歴を記録したり、再現すること
も可能である。しかしこれはディスプレイ画面上に表さ
れた自動車の画像をキーボードから操作するもので、模
型といったような物体そのものではないので臨場感に乏
しい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】模型としての移動体が
その位置を確認する手段を有し、位置を確認しながら動
きが制御される自律航法装置は存在しない。本発明はこ
のような課題を解決するためになされたもので、模型と
いう臨場感に溢れた物体を予め定められたプログラム通
りに操作したり、経歴を記録し、再現するのに適した移
動模型の自律航法装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明を適用する移動模型の自律航法装置
を、実施例に対応する図面により説明する。

【０００６】すなわち本発明の移動模型の自律航法装置
は、図１に示すとおり、センサー３・４および駆動手段
５・６・Ｍ1・Ｍ2・Ｍ3に連結され、移動模型１に搭載
された制御回路２と、図２に示すとおり、移動模型１が
その上を移動するテーブル１０（図３参照）の、Ｘ方向
に張架された平行な複数のデータ線８およびＹ方向に張
架された平行な複数のデータ線９が碁盤目状をなし（図
５参照）、複数のデータ線８・９にタイミングを制御し
て順に信号電流を供給する制御回路１１を有し、センサ
ー３・４がデータ線８・９の信号電流を検知し、その検
知信号により移動模型１側の制御回路２が駆動手段５・
６・Ｍ1・Ｍ2・Ｍ3を制御する構成である。

【０００７】テーブル１０の制御回路１１が、移動模型
１のＸ−Ｙ座標を指示する信号を供給する制御回路に連
結されていても適正に実施できる。

【０００８】入力してくる指示にもとづいてテーブル１
０側の制御回路１１は、Ｘ方向の複数のデータ線８およ
びＹ方向の複数のデータ線９にタイミングを制御して順
に信号電流を供給する。テーブル１０の上に載せられて
いる移動模型１のセンサー３・４がこの信号電流に応じ
た電流を誘起し検知信号として制御回路２に入力する。
制御回路２から制御信号が出されそれにしたがって駆動
手段５・６・Ｍ1・Ｍ2・Ｍ3の動作が制御され、移動模
型１が動く。すなわちテーブル１０側になされ指示にも
とづき移動模型１が自己位置を認識しながら移動するこ
とになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面によ
り詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明を適用する移動模型の自律航
法装置の移動模型１（図３参照）に搭載される電気回路
系統の概略ブロック図である。同図に示すとおり、制御
回路２には信号入力手段として２つのループコイルセン
サー３および４が接続される。制御回路２は、モータ駆
動回路５に接続し、移動模型１の移動方向、移動量の信
号を与えるようになっている。移動模型１の車輪、操舵
に夫々連結するモータＭ1、モータＭ2およびモータＭ3
は、モータ駆動回路５に接続し、さらにモータ駆動回路
５が電源電池６に接続して、電力供給を受けるようにな
っている。制御回路２は８ビットマイクロプロセッサか
らなり、ＣＰＵコア以外にＳＩＯ（Serial Input/Outpu
t）、ＰＴＭ（Pulse Time Modulation）、ＰＩＯ（Para
rel Input/Output）および内蔵のＲＡＭ（ランダムアク
セスメモリー）等が搭載されている。ＳＩＯはシリアル
通信ポートとして調整、デバッグに使用する。ＰＴＭは
ソフトウェアにて内部タイマー（１０ｍｓ）として使用
する。なお、プログラムＲＯＭおよびＲＡＭはＣＰＵ外
部に持ちそれぞれ３２Ｋbyteの容量が設定されている。

【００１１】図２は本発明を適用する移動模型の自律航
法装置のテーブル１０側の制御回路１１（図３参照）の
ブロック図である。同図に示す制御回路１１を構成する
１２は８ビットマイクロプロセッサからなるＣＰＵ、１
３は周期カウンタ、１４はコマンド送出タイミング作成
部、１５はＸ軸ＲＡＷアドレス発生部、１６はＹ軸ＣＯ
ＬＵＭＮアドレス発生部、１７はマンチェスタ符号変調
部、１８は位置検出パルス生成部、１９はデータ線駆動
部である。ＣＰＵ１２は上位コンピュータ２０にＲＳ23
2Ｃ 経由で連結している。

【００１２】図２のブロック図で、複数のデータ線８お
よび複数のデータ線９に対する信号は、コマンドデータ
ブロック１４・１７と、Ｘアドレスブロック１５、およ
びＹアドレスブロック１６の３ブロックからの出力で作
成される。上位コンピュータ２０からのコマンドは、マ
ンチェスタ符号変調部１７でバイフェーズ変調され、そ
のマンチェスタ符号が複数のデータ線８および複数のデ
ータ線９の総てを駆動し、このブロックからの終了信号
によりＸ軸ＲＡＷアドレスカウンタが動作をはじめる。
Ｘ軸アドレスカウンタの動作により複数のデータ線８
（ＲＡＷ線）が順次ドライブされてゆく。予め設定され
ているアドレスまで到達すると、今度はＹ軸ＣＯＬＵＭ
Ｎアドレスカウンタの動作がイネーブルされＹ軸アドレ
スが増加しはじめる。このＹ軸アドレスカウンタに応じ
て複数のデータ線９（ＣＯＬＵＭＮ線）が順次ドライブ
されてゆく。このＹ軸カウンタが設定されたアドレスに
到達すると一連の動作が終了し、周期カウンタ１３から
の次の転送タイミングを待つようになっている。このよ
うにＸのアドレス範囲（ＲＡＷ線すなわち複数のデータ
線８のうち有効にされる配線の範囲）、およびＹのアド
レス範囲（ＣＯＬＵＭＮ線すなわち複数のデータ線９の
うち有効にされる配線の範囲）はＣＰＵ１２からの設定
で変更することができるようになっている。

【００１３】コマンドデータのマンチェスタ符号は、先
頭の１ビット目は常に１となるようなデータストリーム
にする。１ビットのデータ幅はコマンド周期等の兼ね合
いから 256Ｔ（Ｔ＝１／1.2288ＭＨz）とし、4800ボー
の通信速度を実現している。コマンド転送の総ビット数
は、先行する４ビットの“１”データとフレーム同期ワ
ード４６ビット、またこれに続くデータフレーム４６ビ
ット×４フレームおよび後続する３ビットの“１”デー
タで構成され総ビット数 237ビットとなり転送時間は、
５０ｍｓ程度必要となる。このコマンドデータは、最初
に４６ビット同期パターンが置かれ、その後ろに各４６
ビットの模型移動データ４台分がシーケンシャルに並べ
られ4800ボーの通信速度でマンチェスタ２相変調された
後８倍クロックでＡＭ変調を行い転送される。尚、ＡＭ
変調は３本の駆動線毎に０度位相、９０度位相およびド
ライブなしという組み合わせで行われている。

【００１４】制御回路１１は、図３に斜視図を示すテー
ブル１０のテーブル裏面にはめ込まれる。テーブル１０
には、複数のデータ線８および平行な複数のデータ線９
が１０ｃｍのピッチで碁盤目状に直交して張架され埋め
込まれている。すなわち図５に示すように、データ線８
はＲＡＷ線Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、．．．、およびデータ線９
はＣＯＬＵＭＮ線Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、．．．、のように配
置され、夫々が絶縁されて埋め込まれている。

【００１５】さらに図３は前記した図１の電気回路を搭
載した移動模型１の例である船舶模型１Ａ、１Ｂ、１
Ｃ、および１Ｄの４隻がテーブル１０の上に置かれてい
る。尚、この例では、４隻の船舶模型１Ａ、１Ｂ、１
Ｃ、および１Ｄに、夫々１人の遊技者が操縦操作するた
めの各上位コンピュータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、およ
び２０Ｄが設置されている。

【００１６】図４は、本発明の移動模型１の要部である
下面の一部切り欠き斜視図を示している。シャーシ２７
には、移動模型１がテーブル１０に置かれたときテーブ
ル１０面（データ線８および９が埋め込まれている）に
接近するように、前側のループコイルセンサー３および
後側のループコイルセンサー４が取り付けられている。
同じくシャーシ２７の中央凹部には回転ヘッド２３が取
り付けられ、回転ヘッド２３はパルスモータＭ3にギア
列を介して連結されている。さらに回転ヘッド２３には
左輪２１および右輪２２が取り付けられ、左輪２１はギ
ア列を介してパルスモータＭ1、右輪２２はギア列を介
してパルスモータＭ2に夫々連結されている。移動模型
１の回転ヘッド２３、左輪２１および右輪２２の上方か
ら視た配置は、図７に示すとおりである。回転ヘッド２
３の直径は、模型船体幅近くまで広げられ、その外周い
っぱいに左輪２１および右輪２２が取り付けられるのが
移動精度を確保するため好ましい。この他、移動模型１
には、電池６、制御回路２およびモータ駆動回路５が装
着されたプリント回路基板２５、方向自在の補助輪２４
が取り付けられている。尚、移動模型１の要部の構造
は、船舶模型１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄも同一の構造であ
る。

【００１７】上記実施例の移動模型の自律航法装置は、
以下のように動作する。

【００１８】装置の電源を立ち上げると、初期状態を設
定し船舶模型１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの位置を確認する
ため、図６に示すタイミングチャートの駆動信号に従
い、以下の動作がなされる。

【００１９】駆動信号の前半部は、複数のデータ線８で
あるＲＡＷ線Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、．．．、および複数のデ
ータ線９であるＣＯＬＵＭＮ線Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、．．．
につき全線同時に信号電流があり、船舶模型１Ａ、１
Ｂ、１Ｃ、および１Ｄがテーブル１０上のどの位置にい
ても夫々のループコイルセンサー３およびループコイル
センサー４は信号電流を等しく検出する。このとき船舶
模型１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、制御回路２からモータ
駆動回路５に以下のような制御信号が出て静止状態が保
たれる。仮に図４、図７の矢印Ｆを模型１の前進方向と
し、パルスモータＭ3には回転ヘッド２３が矢示の方向
に回転するように、パルスモータＭ1には左輪２１が前
進（矢印Ｆの方向）回転するように、およびパルスモー
タＭ2には右輪２２が後退（矢印Ｆの逆方向）回転する
ようにモータ駆動回路５が制御する。このとき左輪２１
の前進分だけ回転ヘッド２３で戻され、右輪２２の後退
分だけ回転ヘッド２３で進められ、静止状態が保たれ
る。すなわち左輪２１の前進速度と右輪２２の後退速度
とを等しくし、回転ヘッド２３の左輪２１（および右輪
２２）の位置における回転速度を左輪２１の前進速度
（右輪２２の後退速度）に等しくするよう各パルスモー
タに対するパルス数を初期状態（静止状態）として制御
する。このように制御された状態で零位置検出スイッチ
が設定される。

【００２０】図６のタイミングチャートで、この前半部
の期間は位置検出回路のタイミング同期に用いられると
同時に、コマンドデータの通信にも使用される。

【００２１】駆動信号の後半部は、ＲＡＷ線Ｒ1、Ｒ2、
Ｒ3、．．．、およびＣＯＬＵＭＮ線Ｃ1、Ｃ2、Ｃ
3、．．．がの中で、信号電流があるＲＡＷ線およびＣ
ＯＬＵＭＮ線の近くにある船舶模型１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、
１Ｄのいずれかだけが信号電流を検出できる。まずＲＡ
Ｗ線Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、．．．が順次ドライブされてゆき
続いてＣＯＬＵＭＮ線Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、．．．が順次最
後までドライブされる。いま仮に船舶模型１Ａのループ
コイルセンサー３が、図５に示すように、ＲＡＷ線Ｒ2
とＲ3の間で、ＣＯＬＵＭＮ線Ｃ1とＣ2の間にある場合
は、以下のように位置検出がされる。

【００２２】ＲＡＷ線Ｒ1のタイミングでの信号電流
は、非常に僅かしかコイルセンサー３で検知されないの
で、これは無視される。次のＲＡＷ線Ｒ2のタイミング
での信号電流は、ある程度のレベルでセンサー３に検知
されるので、これを制御回路２のＲＡＭにＸＬＥＶ１と
して格納する。さらにＲＡＷ線Ｒ3のタイミングでの信
号電流も同程度のレベルで検知されるので、これをＸＬ
ＥＶ２としてＲＡＭに格納する。ＲＡＷ線Ｒ4のタイミ
ングでの信号電流は、やや小さいレベルで検知されるが
一応ＸＬＥＶ３として格納する。格納された３（または
４）つの検知レベルからＸ方向でどの辺の位置に存在す
るかを計算する。Ｙ方向の位置については、ＣＯＬＵＭ
Ｎ線Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、．．．の信号電流を同様にセンサ
ー３で検知し、計算する。最終的に、センサー３のＸ−
Ｙ座標の位置検出がされる。

【００２３】制御回路２の位置検出で制御回路１１の動
作との同期は、以下のとおりである。センサー３の位置
の検出は、Ｘアドレスカウンタ１５が起動するとそのカ
ウント毎に制御回路２のＣＰＵへ割り込み信号が入力す
る。この割り込み信号に呼応してセンサー３がＸアドレ
スカウンタ１５のカウント値に対応する位置のＲＡＷ線
の信号電流を読みとり、カウント値およびその検知レベ
ルをバッファに格納してゆく。Ｘアドレスカウンタ１５
のカウント値がＲＡＷ線数に達すると、Ｙアドレスカウ
ンタ１６が起動する。Ｙアドレスカウンタ１６もカウン
ト毎に制御回路２のＣＰＵへの割り込み信号が入力し、
それに呼応してセンサー３がＹアドレスカウンタ１６の
カウント値に対応する位置のＣＯＬＵＭＮ線の信号電流
を読みとり、カウント値およびその検知レベルをバッフ
ァに格納してゆく。Ｙアドレスカウンタ１６のカウント
値がＣＯＬＵＭＮ線数に達するとＹアドレスカウンタ１
６は停止し、同時に制御回路２のＣＰＵへの割り込みも
停止する。次いで制御回路２のＣＰＵで、バッファに格
納されたセンサー３によるＲＡＷ線およびＣＯＬＵＭＮ
線の検知レベルを呼び出し、夫々からＸ座標、Ｙ座標が
計算される。

【００２４】上記したように移動模型１は、図７に示す
ように、左輪２１の前進分だけ回転ヘッド２３で戻し、
右輪２２の後退分だけ回転ヘッド２３で進め、静止状態
が保たれるようにモータ駆動回路５で制御した状態で零
位置検出スイッチを設定してある。

【００２５】この状態から、移動模型１を遊技者が操作
するため、各上位コンピュータ２０から前進のコマンド
を出すと、制御回路１１のＣＰＵ１２からコマンド信号
が送られ、コマンドデータブロック１４・１７によりタ
イミング信号にコマンドが組み込まれ、ＲＡＷ線Ｒ1、
Ｒ2、Ｒ3、．．．、およびＣＯＬＵＭＮ線Ｃ1、Ｃ2、Ｃ
3、．．．に流れる信号電流が前進のものとなる。ここ
で前記の如き位置検出がなされ、Ｘ座標、Ｙ座標が計算
される。しかし信号電流が前進のものであるから、前回
検出のＸ座標、Ｙ座標とはずれがある。制御回路２のＣ
ＰＵへ割り込み信号が入力し、零位置検出スイッチを解
除し、モータ駆動回路５にパルスモータＭ1の増速、パ
ルスモータＭ2の減速を指示する。左輪２１の回転（前
進方向の回転）が上がり、右輪２２の回転（後退方向の
回転）が下がり、回転ヘッド２３は回転を続けているか
ら、移動模型１は、図８の１−1のように、全体として
矢印Ｆ方向に前進する。

【００２６】同様に上位コンピュータ２０から時計方向
の旋回コマンドを出すと、モータ駆動回路５にパルスモ
ータＭ1の増速、パルスモータＭ2の減速、パルスモータ
Ｍ3の減速を指示すると、左輪２１の回転（前進方向の
回転）が上がり、右輪２２の回転（後退方向の回転）が
下がり、回転ヘッド２３は回転が減速するから、移動模
型１は、図８の１−2の回転方向（＋）のように、時計
方向へ旋回する。同様にして反時計方向へ旋回させるこ
ともできる。

【００２７】以降の回転位置の検出は、回転系へのドラ
イブパルスのパルス数およびドライブ方向で計算するよ
うなオープンループの制御となっている。

【００２８】上記実施例ではモータ駆動回路５で零位置
検出スイッチ設定しているので、移動模型１の回転角を
検出する機構は省略でき、簡略な構成となっている。

【００２９】尚、上記実施例でＸ−Ｙ座標の位置検出
は、前センサー３および後センサー４について独立して
行われる。したがってセンサーを前センサー３または後
センサー４のいずれか一方にして実施することもでき
る。

【００３０】またテーブル１０側の制御回路１１に、メ
モリーあるいはプリターなどを連結しておき動作の手順
を記録したり、別なパーソナルコンピュータに連結して
動作の手順の評価、採点などをすることもできる。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の移
動模型の自律航法装置は、移動模型とそれを制御するデ
ータ元との間が非接触でありながら、移動模型の位置を
時事刻々確認できるものである。そのため模型という臨
場感に溢れた物体を遠隔操作で予め定められたプログラ
ム通りに操作したり、あるいは任意に操作した経歴を記
録したり、再現したりするのに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する移動模型の自律航法装置の移
動模型に搭載される電気回路系統の概略ブロック図であ
る。

【図２】本発明を適用する移動模型の自律航法装置のテ
ーブル側の制御回路のブロック図である。

【図３】本発明を適用する移動模型の自律航法装置のテ
ーブル上に船舶模型を置いた状態を示す斜視図である。

【図４】移動模型の下面要部の一部切り欠き斜視図であ
る。

【図５】テーブル上に張架されたデータ線の状態を示す
図である。

【図６】本発明の装置のタイミングチャート図である。

【図７】移動模型の要部平面図である。

【図８】移動模型の移動状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１は移動模型、１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは船舶模型、２
・１１は制御回路、３・４はループコイルセンサー、５
はモータ駆動回路、６は電源電池、８・９はデータ線、
１０はテーブル、１２はＣＰＵ、１３は周期カウンタ、
１４はコマンド送出タイミング作成部、１５はＸ軸ＲＡ
Ｗアドレス発生部、１６はＹ軸ＣＯＬＵＭＮアドレス発
生部、１７はマンチェスタ符合変調部、１８は位置検出
パルス生成部、１９はデータ線駆動部、２０・２０Ａ・
２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄは上位コンピュータ、２１は左
輪、２２は右輪、２３は回転ヘッド、２４は補助輪、２
５はプリント回路基板、２７はシャーシ、Ｍ1・Ｍ2・Ｍ
3はパルスモータである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサーおよび駆動手段に連結され、移
   動模型に搭載された制御回路と、該移動模型がその上を
   移動するテーブルの、Ｘ方向に張架された平行な複数の
   データ線およびＹ方向に張架された平行な複数のデータ
   線が碁盤目状をなし、該複数のデータ線にタイミングを
   制御して順に信号電流を供給する制御回路とを有し、該
   センサーが該データ線の信号電流を検知し、その検知信
   号により前記移動模型側の制御回路が該駆動手段の駆動
   動作を制御することを特徴とする移動模型の自律航法装
   置。
2. 【請求項２】 前記テーブル側の制御回路が、該移動模
   型のＸ−Ｙ座標を指示する信号を供給する制御回路に連
   結されていることを特徴とする請求項１に記載の移動模
   型の自律航法装置。