JP2021180764A

JP2021180764A - 模型移動体制御システム、模型移動体制御システムの動作方法及び模型移動体

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Publication number: JP2021180764A
Application number: JP2020087678A
Authority: JP
Inventors: 武阿蘇; Takeshi Aso; 崇尾沢; Takashi Ozawa; 敬洋坂本; Takahiro Sakamoto; 文哉中野; Fumiya Nakano; 孝洋鈴木; Takahiro Suzuki; 賢史木村; Kenshi Kimura
Original assignee: Small Worlds; Small Worlds Inc
Current assignee: Small Worlds; Small Worlds Inc
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2040-05-19
Also published as: JP7103675B2

Abstract

【課題】模型空間の観者に現実感を持たせることが可能な模型移動体制御システム等の提供。【解決手段】模型移動体制御システムは、走行路下側に設けられた通信基板と、模型移動体と、走行路上の赤外線通信用の貫通孔が設けられた板状部材、及び該板状部材の上面を覆う不透明シート部材を有する走行路と、前記貫通孔及び不透明シート部材を通過する赤外線により、前記通信基板及び前記模型移動体が通信を行なうようしてある。【選択図】図１

Description

本発明は、模型空間を走行する模型移動体を制御する制御システム等に関する。

模型移動体と走行路とを有する玩具が提案されている。特許文献１には、識別情報を記憶したメモリ及び応答器を有する模型移動体と、走行路に設置された質問器とを備える玩具セットが提案されている。当該玩具セットでは、走行する模型移動体の応答器が、質問器から質問に応答することで、模型移動体の走行時間が計測可能である。

特許文献２には、模型移動体の位置又はその位置の変化を常時監視し、さらに模型移動体が走行路を正しく走行していない場合に、その状態を遊戯者に対して報知する監視システムが提案されている。

特開２００２−２３９２５８号公報特開２００６−１２２４３８号公報

模型移動体は玩具として提供されるもののほかに、模型空間において走行するものがある。模型空間において走行する模型移動体は、観者に現実感を与えることが求められる。しかし、従来技術においては、実現していない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものである。その目的は、模型空間の観者に現実感を持たせることが可能な模型移動体制御システム等の提供である。

本発明に係る模型移動体制御システムは、走行路下側に設けられた通信基板と、模型移動体と、走行路上の赤外線通信用の貫通孔が設けられた板状部材、及び該板状部材の上面を覆う不透明シート部材を有する走行路と、前記貫通孔及び不透明シート部材を通過する赤外線により、前記通信基板及び前記模型移動体が通信を行なうようしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、模型空間の観者に現実感を持たせることが可能となる。

制御システムの構成例を示す説明図である。ホストコンピュータのハードウェア構成例を示す説明図である。中間制御ユニットのハードウェア構成例を示す説明図である。走行路及びゲートの構成例を示す分解斜視図である。車両のハードウェア構成例を示す説明図である。車両の下側から見た平面図である。分岐器の構造例を示す側断面図である。交差点の構成例を示す斜視図である。ポーリング処理の手順例を示すフローチャートである。ホスト処理の手順例を示すフローチャートである。中間処理の手順例を示すフローチャートである。前方監視処理の手順例を示すフローチャートである。前方監視処理の他の手順例を示すフローチャートである。

以下実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は制御システムの構成例を示す説明図である。制御システム１００は模型空間を走行する模型移動体の制御を行うシステムである。模型空間は現実世界又は架空世界をミニチュア模型で表現した空間である。模型移動体は模型空間を走行する乗用車、トラック等の模型車両である。以下、模型車両を単に「車両」という。

制御システム１００はホストコンピュータ１、複数の中間制御ユニット２、中間制御ユニット２と対応するゲート３、複数の車両４、分岐器５及び信号サブシステム６を含む。ホストコンピュータ１と中間制御ユニット２とはネットワークＮにより、互いに通信可能に接続されている。各中間制御ユニット２には、複数のゲート３が対応付けされている。各中間制御ユニット２と対応する複数のゲート３とは、通信線を介して通信可能に接続されている。ゲート３は赤外線通信に用いる発光素子と受光素子とを備えている。車両４は赤外線通信に用いる発光素子と受光素子とを備えている。ゲート３は車両４の走行路の路面下に設置され、通過する車両４と通信を行う。分岐器５は走行路に含まれる交差点に設ける。分岐器５は磁気式操舵機構により、通過する車両４の進行方向を変更させる。信号サブシステム６は信号制御器６１及び信号機６２を含む。信号制御器６１の制御により、信号機６２を制御する。信号機６２は自動車用信号機及び歩行者用信号機を含む。

図２はホストコンピュータのハードウェア構成例を示す説明図である。ホストコンピュータ１は制御部１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、計時部１４、通信部１５及び読み取り部１６を含む。制御部１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、計時部１４、通信部１５及び読み取り部１６はバスＢにより接続されている。ホストコンピュータ１はサーバコンピュータ、ＰＣ（Personal Computer）等で構成する。また、ホストコンピュータ１を複数のコンピュータからなるマルチコンピュータ、ソフトウェアによって仮想的に構築された仮想マシン又は量子コンピュータで構成しても良い。さらに、ホストコンピュータ１の機能をクラウドサービスで実現してもよい。

制御部１１は、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の演算処理装置を有する。制御部１１は、補助記憶部１３に記憶された制御プログラム１Ｐを読み出して実行することにより、種々の情報処理、制御処理等を行う。

主記憶部１２は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ等である。主記憶部１２は主として制御部１１が演算処理を実行するために必要なデータを一時的に記憶する。

補助記憶部１３はハードディスク又はＳＳＤ（Solid State Drive）等であり、制御部１１が処理を実行するために必要な制御プログラム１Ｐや各種ＤＢ（Database）を記憶する。補助記憶部１３は、地図ＤＢ１３１、ゲートＤＢ１３２、信号機ＤＢ１３３、分岐器ＤＢ１３４、車両ＤＢ１３５及び車両位置ＤＢ１３６を記憶する。補助記憶部１３はホストコンピュータ１に接続された外部記憶装置であってもよい。補助記憶部１３に記憶する各種ＤＢ等を、ホストコンピュータ１とは異なるデータベースサーバやクラウドストレージに記憶してもよい。

地図ＤＢ１３１は、ノードとリンクからなる走行路のネットワークデータを記憶している。また、ゲート３、分岐器５、信号サブシステム６とノード又はリンクとの対応関係を記憶している。さらに、地図ＤＢ１３１は格納庫や充電ステーションの位置も記憶している。ゲートＤＢ１３２は中間制御ユニット２とゲート３との対応関係、ゲート３と分岐器５又は信号サブシステム６との対応関係を記憶している。信号機ＤＢ１３３は信号機６２の状態を記憶している。分岐器ＤＢ１３４は分岐器５の状態を記憶している。車両ＤＢ１３５は車両４の電池残量等を記憶している。車両位置ＤＢ１３６は車両４の現在の位置を記憶している。

計時部１４は時刻又はホストコンピュータ１が起動してからの経過時間等の時間を計時する。計時部１４は制御部１１からの求めに応じて、計時結果を制御部１１に与える回路である。計時部１４は、信頼できるＮＴＰサーバとＮＴＰ（Network Time Protocol）を用いた通信を繰り返し行い、現在時刻を正確に保持することが望ましい。

通信部１５はネットワークＮを介して、中間制御ユニット２と通信を行う。また、制御部１１が通信部１５を用い、ネットワークＮ等を介して他のコンピュータから制御プログラム１Ｐをダウンロードし、補助記憶部１３に記憶してもよい。

読み取り部１６はＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭを含む可搬型記憶媒体１ａを読み取る。制御部１１が読み取り部１６を介して、制御プログラム１Ｐを可搬型記憶媒体１ａより読み取り、補助記憶部１３に記憶してもよい。また、半導体メモリ１ｂから、制御部１１が制御プログラム１Ｐを読み込んでもよい。

図３は中間制御ユニットのハードウェア構成例を示す説明図である。中間制御ユニット２はシングルボードコンピュータ、ＰＣ等で構成する。中間制御ユニット２は、制御部２１、主記憶部２２、補助記憶部２３、計時部２４、第１通信部２５及び第２通信部２６を含む。制御部２１、主記憶部２２、補助記憶部２３、計時部２４、第１通信部２５及び第２通信部２６はバスＢにより接続されている。

制御部２１は、一又は複数のＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ等の演算処理装置を有する。制御部２１は、補助記憶部２３に記憶された制御プログラム２Ｐを読み出して実行することにより、種々の情報処理、制御処理等を行う。

主記憶部２２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等である。主記憶部２２は主として制御部２１が演算処理を実行するために必要なデータを一時的に記憶する。

補助記憶部２３はＳＳＤ、フラッシュメモリ等であり、制御部２１が処理を実行するために必要な制御プログラム２Ｐや各種データを記憶する。

計時部２４は時刻又は中間制御ユニット２が起動してからの経過時間等の時間を計時する。計時部２４は制御部２１からの求めに応じて、計時結果を制御部２１に与える回路である。計時部２４は、ホストコンピュータ１又は信頼できるＮＴＰサーバとＮＴＰを用いた通信を繰り返し行い、保持する現在時刻をホストコンピュータ１と同期させることが望ましい。

第１通信部２５はネットワークＮを介して、ホストコンピュータ１と通信を行う。また、制御部２１が第１通信部２５を用い、ネットワークＮ等を介して他のコンピュータから制御プログラム２Ｐをダウンロードし、補助記憶部２３に記憶してもよい。

第２通信部２６は通信バスを介して、ゲート３と通信を行う。中間制御ユニット２とゲート３との通信は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）プロトコルを用いる。ＣＡＮプロトコルの特徴は、シリアル通信であるため配線数が少ないこと、各ノードは対等であること、作動電圧方式により耐ノイズ性に優れていること、エラー処理等が規定されており信頼性の確保が容易であることである。ＣＡＮプロトコルと同様な品質を有するのであれば、中間制御ユニット２とゲート３との通信に他のプロトコルを採用してもよい。

図４は走行路及びゲートの構成例を示す分解斜視図である。走行路７は車両４が走行するものであり、道路の模型である。走行路７はシート部材７１とベース板７２とを含む。シート部材７１は赤外線が透過可能な材質で構成する。当該材質は可視光の透過率が低く、赤外線の透過率がそれ以上であることが望ましい。当該性質を不透明と表現すると、シート部材７１は不透明シート部材と言える。例えば、シート部材７１は半透明の樹脂材や紙部材等で構成する。樹脂材としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、エラストマー、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）等が用いられる。シート部材７１の上面は、視覚的に路面に見えるように形成されている。例えば、アスファルト舗装面、コンクリート舗装面、石畳舗装面等に見えるように、シート部材７１の上面は塗装又は印刷による装飾が施されている。シート部材７１の上面は舗装面だけでなく、ダートや砂利道等の未舗装道路の路面に見えるように塗装等を施してもよい。ベース板７２は例えば中密度繊維板（ＭＤＦ：medium density fiberboard、中質繊維板ともいう。）で形成される板状部材である。ベース板７２を硬質プラスチックで形成してもよい。硬質プラスチックは、ＰＰ、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ＰＥＴ、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）等である。ベース板７２には、ゲート３と車両４とで送受信される赤外線信号を通過させるために、貫通孔７２１、７２２が設けられている。

ゲート３は基板３１、複数の受光素子３２、複数の発光素子３３及び通信ケーブル３４並びに図示しない制御部、通信部を含む。基板３１はプリント基板である。各受光素子３２はフォトダイオード等の赤外線検出素子である。受光素子３２には外乱となる可視光をカットする光学フィルタが取り付けられてもよい。受光素子３２は直線上に所定間隔で基板３１に固定されている。発光素子３３は、赤外線を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）又はレーザダイオード等である。発光素子３３は直線上に所定間隔で基板３１に固定されている。複数の受光素子３２が配置されている方向と、複数の発光素子３３が配置されている方向とは、略平行となっている。

複数の受光素子３２が貫通孔７２１に挿入され、複数の発光素子３３が貫通孔７２２に挿入されるように位置合わせされる。ゲート３はビス等を用いてベース板７２に固定される。複数の受光素子３２及び発光素子３３の先端は、ベース板７２の上面と面一、又は、ベース板７２の上面からやや下がった位置となる。貫通孔７２１、７２２を覆うように、シート部材７１がベース板７２上に接着剤等により貼り付けられる。シート部材７１により、受光素子３２、発光素子３３は視覚的に隠された状態となる。しかし、シート部材７１は赤外線を透過可能であるから、受光素子３２は外部からの赤外線信号を受光可能である。発光素子３３が発した赤外線信号を外部に放出可能である。

図５は車両のハードウェア構成例を示す説明図である。車両４は制御部４１、主記憶部４２、補助記憶部４３、測距部４４、通信部４５、駆動部４６、表示部４７、監視部４８及び充電池４９を含む。制御部４１は、一又は複数のＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ等の演算処理装置を有する。制御部４１は、補助記憶部４３に記憶された制御プログラム４Ｐを読み出して実行することにより、種々の情報処理、制御処理等を行う。

主記憶部４２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等である。主記憶部４２は主として制御部４１が演算処理を実行するために必要なデータを一時的に記憶する。

補助記憶部４３はＳＳＤ、フラッシュメモリ等であり、制御部４１が処理を実行するために必要な制御プログラム４Ｐや各種データを記憶する。

測距部４４は例えばレーザ測距センサを備える。レーザは視認できない赤外線レーザであることが望ましい。測距部４４は、車両４の前方にある物体との距離を計測し、計測した距離を制御部４１に与える。

通信部４５は発光素子４５１及び受光素子４５２を備える。発光素子４５１は、赤外線を発するＬＥＤ又はレーザダイオード等である。発光素子４５１は外部へ赤外線信号を送信する。受光素子４５２はフォトダイオード等の赤外線検出素子である。受光素子４５２には外乱となる可視光をカットする光学フィルタが取り付けられてもよい。受光素子４５２は赤外線信号を外部から受信する。通信部４５が備える発光素子４５１及び受光素子４５２は複数であってもよい。

駆動部４６はモータ、ギア、車輪、操舵機構、モータドライバ等、車両４が走行するために必要となるハードウェアを含む。表示部４７は複数のＬＥＤを備える。複数のＬＥＤは車両４のヘッドランプ（前照灯）を表現するもの、ブレーキランプ（制動灯）を表現するもの、テールランプ（尾灯）を表現するもの、及びウィンカーランプ（方向指示器）を表現するものである。表示部４７は緊急車両や特殊車両が備える回転灯を模したＬＥＤを含んでもよい。回転灯の発色は、赤、黄、青、緑、紫等である。監視部４８は充電池４９が供給する電源電圧を監視し、電圧降下により充電池４９の残量が少ないことを検知する。検知結果を制御部４１へ与える。充電池４９はニッケル水素充電池、リチウムイオン充電池又はニカド充電池等である。充電池４９は制御部４１等の制御系及び駆動部４６等の機構系に電源を供給する。

図６は車両４の下側から見た平面図である。図６は主として車両４の操舵機構の構造を示している。操舵機構はタイロッド４６２、固定リンク部材４６３、磁石４６４及び操舵部材４６５を含む。タイロッド４６２は棒状部材であり、長手方向中央部に磁石４６４が固定されている。タイロッド４６２の両端には操舵部材４６５が接続されている。操舵部材４６５には前輪４６１が回転自在に軸支されている。固定リンク部材４６３は車両４に固定されている。固定リンク部材４６３の両端には、操舵部材４６５が軸４６３１により軸支されている。操舵部材４６５は軸４６３１により、車両４の底面と平行な面内で回転可能となっている。操舵部材４６５は前輪４６１の回転軸よりも車両４の前方向に伸びるアーム４６５１が形成されている。アーム４６５１の先端は、軸４６２１によりタイロッド４６２の両端に軸支されている。アーム４６５１は軸４６２１により、車両４の底面と平行な面内で回転可能となっている。タイロッド４６２、固定リンク部材４６３、及び２つの操舵部材４６５により、四節リンク機構が構成されている。タイロッド４６２が車両４の左右方向に動くと、操舵部材４６５が軸４６３１を中心として回転し、前輪４６１が左右に操舵される。

また、車両４の下側には発光素子４５１及び受光素子４５２が配されている。車両４は走行路７を走行している場合、ゲート３の上を通過する際、ゲート３と赤外線通信を行う。ゲート３の発光素子３３からの赤外線信号を受光素子４５２で受信し、ゲート３の受光素子３２に対して、発光素子４５１から赤外線信号を送信する。ゲート３は、複数の受光素子３２及び発光素子３３を車両４の走行方向に沿って配置してある。複数の受光素子３２は同時に同じ信号を送信することにより、車両４は走行しながら赤外線信号を受信することが可能となる。

図７は分岐器の構造例を示す側断面図である。図７Ａは分岐器５の定常状態を示す。図７Ｂは分岐器５が車両４を操舵させる操舵状態を示す。分岐器５は固定金具５１、可動金具５２、リニアアクチュエータ５３を含む。固定金具５１は側面視横Ｕ字状をなしている。固定金具５１は例えば、細長い平板状の金属板を折り曲げることにより形成する。横Ｕ状を構成する上板部には円形状及び矩形状の貫通穴が設けてある。横Ｕ字状を構成する下板部には矩形状及びＵ字状の溝部が設けてある。可動金具５２は側面視横Ｕ字形状をなすＵ字部５２１とＵ字部５２１の上板から上方に延在する突出板部５２２を備える。可動金具５２は例えば、細長い平板状の金属板を折り曲げることにより形成する。可動金具５２は強磁性体材料、例えば鉄板で構成する。リニアアクチュエータ５３はモータ部５３１及びシャフト部５３２を含む。モータ部５３１は例えばステッピングモータである。シャフト部５３２はモータ部５３１の上下から突出している。モータ部５３１の駆動により、上下の突出量が変動可能である。

分岐器５は以下のように組み上げる。固定金具５１の横Ｕ状を構成する上板部に設けられた矩形状の貫通孔に、可動金具５２の突出板部５２２を挿通する。固定金具５１の横Ｕ状を構成する下板部の矩形状の溝部に、可動金具５２のＵ字部５２１の横板を嵌め込む。固定金具５１の横Ｕ状を構成する下板部のＵ字状の溝部にリニアアクチュエータ５３のモータ部５３１を固定する。可動金具５２において、Ｕ字部５２１の上板と下板との間隔は、リニアアクチュエータ５３のシャフト部５３２の軸長と略同一としてある。リニアアクチュエータ５３のモータ部５３１を次のように固定する。シャフト部５３２の上端は、可動金具５２のＵ字部５２１の上板と接し、シャフト部５３２の下端は、可動金具５２のＵ字部５２１の下板と接するようにする。固定金具５１の横Ｕ状を構成する上板部に設けられた円形状の貫通孔にビスを通し、走行路７のベース板７２に固定する。走行路７のシート部材７１及びベース板７２には、突出板部５２２が挿通する貫通孔が設けてある。

以上のように組み上げられた分岐器５は次のように動作する。図７Ａに示すように、リニアアクチュエータ５３において、シャフト部５３２の突出量が、モータ部５３１の下側で大きく、上側で小さい場合、可動金具５２の突出板部５２２の先端は、走行路７の路面から下方に位置する。図７Ｂに示すように、シャフト部５３２の突出量が、モータ部５３１の上側で大きく、下側で小さい場合、可動金具５２の突出板部５２２の先端は、走行路７の路面近傍となる。

図８は交差点の構成例を示す斜視図である。交差点には信号機６２が設置されている。信号機６２は車両用信号機のみでなく、歩行者用信号機が含まれる。交差点には各車線に３つのゲート３が走行路７の下に設けてある。図８に示す例では、交差点の手前に２つのゲート３、交差点の先に１つのゲート３が設けてある。交差点の手前に設けられている２つのゲート３のうち、交差点から遠い方のゲート３（第１通信基板）は、通過する車両４を減速されるとともに、車両４が交差点に近づいたことをホストコンピュータ１に伝達する。車両４を減速させる際には、ブレーキランプを点灯させる。交差点から近い方のゲート３（第２通信基板）は、車両４を停止又は交差点への進入を制御する。ホストコンピュータ１は、中間制御ユニット２及び信号制御器６１を介して信号機を制御する。信号機は現実世界と同様に、所定時間毎に青から赤、赤から青に点灯状態が切り替わるようホストコンピュータ１により制御される。ホストコンピュータ１は交差点において、車両４の進入を許可する走行路７を決定する。また、ホストコンピュータ１は信号機の点灯状態と、車両４の位置とから、車両４の走行を継続させるべきか停止させるべきかを判定し、判定結果に応じて交差点から近い方のゲート３を制御する。さらに、車両４を左折又は右折させる場合には、中間制御ユニット２及びゲート３を介して、分岐器５を制御して車両４を操舵させる。図７Ｂに示したように、ホストコンピュータ１は中間制御ユニット２及びゲート３を介して、可動金具５２の突出板部５２２の先端を、走行路７の路面近傍まで移動させる。突出板部５２２に近づいた車両４の磁石４６４は突出板部５２２に吸引される。それによって、タイロッド４６２が左右方向に移動し、前輪４６１が操舵される。その結果、車両４は交差点を右折又は左折する。左折又は右折する車両４は、交差点から遠い方のゲート３により、ウィンカーランプを点滅するように点滅命令が送信される。交差点を通過した車両４は、交差点の先にあるゲート３を通過時に、ウィンカーランプを消灯するように消灯命令が送信される。また、ホストコンピュータ１は、車両４が指示通りに交差点を直進したか、右折したか、左折したかを検証する。

なお、ゲート３は交差点の付近だけなく、直線の走行路７にも所定の間隔で設置し、車両４の位置を、ホストコンピュータ１が把握できるようにする。また、ゲート３及び分岐器５は、図８に示した四叉路のみでなく、三叉路、五叉路、ロータリー等の他の交差点にも設置される。なお、図８において、車両４が交差点へ侵入する前には、２つのゲート３で制御される構成となっているが、それに限らない。設置するゲート３は１つ又は３つ以上でもよい。また、車両４が交差点から道路へ進出したときに制御可能となるようゲート３が設置してあるが、当該ゲート３は必須ではない。

次に、制御システム１００が行う情報処理について説明する。図９はポーリング処理の手順例を示すフローチャートである。ポーリング処理は、ゲート３とゲート３を通過する車両４とが行う処理である。ゲート３は発光素子３３より、問い合わせ信号を送信する（ステップＳ１）。車両４の制御部４１は受光素子４５２を介して、問い合わせ信号を受信する（ステップＳ２）。制御部４１は車両ＩＤと、監視部４８から得た充電池４９の電池残量を、発光素子４５１を介して、ゲート３へ送信する（ステップＳ３）。ゲート３は受光素子３２を介して、車両ＩＤ、電池残量を受信する（ステップＳ４）。ゲート３は制御コマンド（制御命令）を、発光素子３３を介して、車両４へ送信する（ステップＳ５）。車両４の制御部４１は受光素子４５２を介して、制御コマンドを受信する（ステップＳ６）。制御部４１は制御コマンドを実行する（ステップＳ７）。制御コマンドは、走行速度の制御、並びに、ヘッドランプ、ブレーキランプ、テールランプ及びウィンカーランプの消灯・点灯制御等である。送信するコマンドは、予め中間制御ユニット２を介して、ホストコンピュータ１から受信している。制御コマンドは通過する全ての車両４宛のコマンド、又は特定の車両４宛のコマンドである。特定の車両４であるか否かは制御コマンドに含まれる車両ＩＤで判断する。通過する車両４が特定の車両４に該当する場合、全ての車両４宛のコマンドは送信しなくともよい。ゲート３は車両ＩＤ、電池残量を中間制御ユニット２へ送信する（ステップＳ８）。ゲート３は処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ９）。ゲート３は処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ９でＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻す。ゲート３は処理を終了すると判定した場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、ポーリング処理を終了する。なお、ポーリング処理は、制御システム１００が稼働中は常に実行されている。ステップＳ９で終了すると判定されるのは、一日の営業が終了したときやメンテンス等の目的で、ホストコンピュータ１から終了を指示されるような場合である。また、車両４は移動しながらゲート３と通信するため、通信が完了又は成功せずに、車両４がゲート３を通過してしまう場合がある。この場合、ゲート３は通信の失敗をホストコンピュータ１へ送信する。

図１０はホスト処理の手順例を示すフローチャートである。ホスト処理はホストコンピュータ１で行う処理である。ホストコンピュータ１の制御部１１は、ゲート３から車両ＩＤ、電池残量、ゲートＩＤを受信する（ステップＳ２１）。制御部１１は車両ＩＤ及びゲートＩＤに基づき、車両位置ＤＢ１３６を更新する（ステップＳ２２）。制御部１１は全ての車両４の分布、車両４の電池残量に基づいて、制御対象の車両４を決定する（ステップＳ２３）。例えば、車両４が集中している地域がある場合には、当該地域の一部の車両４を制御対象とし、他の地域へ向かうように制御する。電池残量が少ない車両４は制御対象とし、充電基地へ向かうように制御する。制御部１１は車両４の走行速度を決定し、速度制御指令をゲート３へ送信する（ステップＳ２４）。制御部１１は方向指示、信号機制御指令をゲート３へ送信する（ステップＳ２５）。制御部１１は終了するか否かを判定する（ステップＳ２６）。制御部１１は終了しないと判定した場合（ステップＳ２６でＮＯ）、処理をステップＳ２１へ戻す。制御部１１は終了すると判定した場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、処理を終了する。なお、ホスト処理は、制御システム１００が稼働中は常に実行されている。ステップＳ２６で終了すると判定されるのは、一日の営業が終了し、走行している車両４が全て回収された後に、システム管理者等から終了コマンド等が入力された場合である。

上述のステップＳ２３からステップＳ２５までの処理は、例えば次のような処理となる。制御部１１は、車両位置ＤＢ１３６と地図ＤＢ１３１とに基づき、走行路７における車列の長さを算出する。車列の長さは車両４の台数で表現可能である。車両４が長くなっている場合、すなわち車列を構成する車両４の台数が所定の台数よりも多い場合、制御部１１は、車列に含まれる数台の車両４を切り離す処理を行う。制御部１１は、車両位置ＤＢ１３６から取得した車列と地図ＤＢ１３１とに基づき、車列が次に差し掛かる交差点を特定する。制御部１１は、特定した交差点に対応する分岐器５及び信号機６２を、ゲートＤＢ１３２に基づいて特定する。制御部１１は、特定したゲート３を管理する中間制御ユニット２に対して、分岐器５の制御を指示する。中間制御ユニット２は、制御指示をゲート３に転送する。制御部１１からの指示に基づく分岐器５の動作により、車列を構成する数台の車両４は交差点で右折又は左折をすることにより、当該車列から切り離され車列の長さを短くすることが可能となる。

また、制御部１１は、信号機ＤＢ１３３に基づき、信号機６２の状態を監視し、所定時間毎に信号機６２の状態を変化させるように制御する。制御部１１は、制御する信号機６２を管理するゲート３をゲートＤＢ１３２に基づいて特定し、特定したゲート３に対して、信号機６２の制御指示を送信する。制御指示を受信したゲート３は信号制御器６１に対して、制御指示を転送する。信号制御器６１は、制御指示により信号機６２の状態を変更する。それによって、信号機６２は青から黄を経て赤へ、又は赤から青へ変化することにより、信号機６２の動作に現実感を持たせることが可能となる。

電池残量が少ない車両４について、充電ステーションまで戻るように誘導する。制御部１１は車両ＤＢ１３５を定期的にポーリングし、各車両の電池残量を取得する。制御部１１は電池残量が所定量以下（例えば１０％以下）、車両４を特定する。制御部１１は特定した車両４の位置を車両位置ＤＢ１３６に基づき、特定する。制御部１１は車両４の位置と地図ＤＢ１３１とに基づき、車両４を充電ステーションまで誘導する経路を決定する。制御部１１は決定した経路から、交差点における車両４の制御を決定する。決定した制御を行うように、中間制御ユニット２へ制御指示を送信する。中間制御ユニット２は制御指示をゲート３に転送する。ゲート３により分岐器５が制御され、車両４は充電ステーションまで誘導される。

図１１は中間処理の手順例を示すフローチャートである。中間処理は中間制御ユニット２が行う処理である。中間制御ユニット２の制御部２１は第１通信部２５又は第２通信部２６からデータや指令を受信したか否かを判断する（ステップＳ４１）。制御部２１はデータや指令を受信していないと判定した場合（ステップＳ４１でＮＯ）、ステップＳ４１を繰り返す。制御部２１はデータや指令を受信したと判定した場合（ステップＳ４１でＹＥＳ）、車両情報（車両ＩＤ、電池残量及びゲートＩＤ）を受信したか否かを判定する（ステップＳ４２）。制御部２１は車両情報を受信したと判定した場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）、車両情報をホストコンピュータ１へ送信する（ステップＳ４３）。制御部２１は処理をステップＳ４８へ移す。制御部２１は車両情報を受信していないと判定した場合（ステップＳ４２でＮＯ）、信号機制御指令を受信したか否かを判定する（ステップＳ４４）。制御部１１は信号機制御指令を受信していないと判定した場合（ステップＳ４４でＮＯ）、制御部２１は受信した制御指令を該当するゲート３へ送信する（ステップＳ４５）。制御部２１は切替指令を該当するゲート３へ送信する（ステップＳ４６）。制御部２１は処理をステップＳ４８へ移す。制御部２１は信号機制御指令を受信したと判定した場合（ステップＳ４４でＹＥＳ）、信号機制御指令を該当する信号制御器６１へ送信する（ステップＳ４７）。制御部２１は処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ４８）。制御部２１は処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ４８でＮＯ）、処理をステップＳ４１へ戻す。制御部２１は処理を終了すると判定した場合（ステップＳ４８でＹＥＳ）、中間処理を終了する。なお、中間処理は、制御システム１００が稼働中は常に実行されている。ステップＳ４８で終了すると判定されるのは、一日の営業が終了したときやメンテンス等の目的で、ホストコンピュータ１から終了を指示されるような場合である。

図１２は前方監視処理の手順例を示すフローチャートである。前方監視処理は車両４が実行する処理である。車両４の制御部４１は測距部４４から距離を取得する（ステップＳ６１）。制御部４１は取得した距離が第１閾値（第１の値）より大きいか否かを判定する（ステップＳ６２）。制御部４１は取得した距離が第１閾値より大きいと判定した場合（ステップＳ６２でＹＥＳ）、車両４の速度を規定速度まで加速する（ステップＳ６３）。制御部４１は取得した距離が第１閾値より大きくないと判定した場合（ステップＳ６２でＮＯ）、取得した距離が第１閾値と等しいか否かを判定する（ステップＳ６４）。制御部４１は取得した距離が第１閾値と等しいと判定した場合（ステップＳ６４でＹＥＳ）、車両４に現在の速度を維持させ（ステップＳ６５）、処理をステップＳ６１へ戻す。制御部４１は取得した距離が第１閾値と等しくない、すなわち第１閾値より小さいと判定した場合（ステップＳ６４でＮＯ）、車両４を減速させる（ステップＳ６６）。なお、車両４の速度が最低速度まで減速されている場合は、減速はしない。制御部４１は取得した距離が第２閾値と等しいか否かを判定する（ステップＳ６７）。制御部１１は取得した距離が第２閾値と等しいと判定した場合（ステップＳ６７でＹＥＳ）、処理をステップＳ６５へ移す。制御部４１は取得した距離が第２閾値（第２の値）と等しくないと判定した場合（ステップＳ６７でＮＯ）、取得した距離が第２閾値より小さいか否かを判定する（ステップＳ６８）。制御部４１は取得した距離が第２閾値より小さいと判定した場合（ステップＳ６８でＹＥＳ）、ブレーキランプを点灯させる（ステップＳ６９）。制御部４１は車両４を停止させる（ステップＳ７０）。制御部４１は処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ７１）。制御部４１は処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ７１でＮＯ）、処理をステップＳ６１へ戻す。制御部４１は処理を終了すると判定した場合（ステップＳ７１でＹＥＳ）、前方監視処理を終了する。制御部４１は終了と判定するのは、例えば充電ステーションや格納庫で停止し、通信部４５を介して動作終了コマンドを受信した場合である。この場合、制御部４１はシャットダウンプロセスを実行して、車両４の電源をオフとしてもよい。制御部１１は取得した距離が第２閾値より小さくない、すなわち取得した距離が第２閾値より大きいと判定した場合（ステップＳ６８でＮＯ）、車両４を初速で発信させ（ステップＳ７２）、処理をステップＳ６１へ戻す。なお、第１閾値及び第２閾値は予め適切な値を設定し、補助記憶部４３に記憶しておく。第１閾値は前方に他の車両４がない、又は前方の車両４までの距離が十分あるとしてよい距離である。第２閾値は前方の車両４に接近し、適切な車間距離示す値である。

図１３は前方監視処理の他の手順例を示すフローチャートである。車両４の制御部４１は測距部４４から距離を取得する（ステップＳ８１）。制御部４１は取得した距離が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ８２）。制御部４１は取得した距離が閾値より大きいと判定した場合（ステップＳ８２でＹＥＳ）、車両４の速度を更新する（ステップＳ８３）。予め距離と速度との対応関係を定めておく。当該対応関係はテーブルとして補助記憶部１３に記憶してもよいし、速度を目的変数、距離を説明変数とする関数を定めておき、当該関数を用いて速度を算出してもよい。制御部４１は取得した距離に応じた速度と車両４の車両ＩＤとを対応付けた速度指令を、中間制御ユニット２を介してゲート３に送信する。ゲート３は対象とする車両４が通過する際に速度を指示する。制御部４１は処理をステップＳ８６へ移す。制御部４１は取得した距離が閾値より以下と判定した場合（ステップＳ８２でＮＯ）、ブレーキランプを点灯させる（ステップＳ８４）。制御部４１は車両４を停止させる（ステップＳ８５）。制御部４１は処理を終了か否かを判定する（ステップＳ８６）。制御部４１は処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ８６でＮＯ）、処理をステップＳ８１へ戻す。制御部４１は処理を終了すると判定した場合（ステップＳ８６でＹＥＳ）、前方監視処理を終了する。

速度制御を行なうにあたり、車両４に送信するのは速度そのものでなくともよい。例えば、駆動部４６にＤＣモータを採用しＰＷＭ制御を行っている場合、デューティ比を変化させることにより速度制御が可能となる。このとき、車両４にはデューティ比を決定する変数の値を送信してもよい。すでに設定されているデューティ比よりも大きなデューティ比の送信は、車両４への加速命令となる。すでに設定されているデューティ比よりも小さなデューティ比の送信は、車両４への減速命令となる。デューティ比を０とする指令は、車両４への停止命令となる。停止している車両４へ０より大きいデューティ比を送信することは、車両４への発進命令となる。加速命令と減速命令とを合わせて加減速命令という。また、発進命令と停止命令とを合わせて発進停止命令という。

本実施の形態は、以下のような効果を奏する。走行路７には、車両４と赤外線通信を行うゲート３が設置されており、ゲート３からの指示により、車両４の走行を制御することが可能である。走行路７のベース板７２には、赤外線を通過させるための貫通孔７２１及び貫通孔７２２が設けてある。ベース板７２の上面には、シート部材７１を載置されている。シート部材７１の上面は、視覚的に道路の舗装面に見えるように塗装がなされている。シート部材７１は赤外線を透過する材質を選択している。以上により、車両４の制御はホストコンピュータ１で行っているにも関わらず、模型空間を鑑賞する観者は、車両４とゲート３との通信の仕組みが分からないので、制御システム１００は、車両４は自律的に走行しているように、観者に思わせることが可能となる。

交差点において、制御システム１００は、分岐器５を制御し磁気操舵機構により、車両４を右折又は左折させることが可能となる。車両４を操舵させるための突出板部５２２は、シート部材７１により観者から見えないように隠してしてある。それにより、模型空間を鑑賞する観者は、操舵機構が分からないので、制御システム１００は、車両４は自律的に走行しているように、観者に思わせることが可能となる。

ゲート３には、複数の発光素子３３を車両４の走行方向に沿って配置してあり、複数の受光素子３２は同時に同じ信号を送信することにより、車両４は走行しながら赤外線信号を受信することが可能となる。ゲート３には、複数の受光素子３２を車両４の走行方向に沿って配置してあり、走行する車両４からの赤外線信号をゲート３は受信することが可能となる。

制御システム１００は、ゲート３からの制御信号により、交差点に差し掛かった車両４が赤信号により停止したように、動作させることが可能となる。制御システム１００は、交差点に止まっている車両４を青信号により走行を再開したように、動作させることが可能となる。

制御システム１００は、ゲート３からの制御信号により、車両４が停止する場合は、ブレーキランプを点灯させる。車両４が右折又は左折する場合には、ゲート３からの制御信号により、ウィンカーランプを点滅させる。模型空間が夜間を表現している場合、制御システム１００は、ゲート３からの制御信号（点灯命令）により、ヘッドランプを点灯させる。それにより、制御システム１００は車両４の動作に現実感を持たせることが可能となる。点灯命令と上述の消灯命令とを合わせて、点消灯命令という。

制御システム１００は、各車両４の電池残量を収集し、電池残量が少ない車両４については、充電ステーションに誘導するように分岐器５を制御するので、走行路７を走行する車両４が電池切れで止まってしまうことを回避することが可能となる。

車両４は前方監視処理により、前方の車両４に追随して走行することが可能となる。それにより、ホストコンピュータ１は、常に全ての車両４の走行を個別に制御する必要がなくなるため、ホストコンピュータ１の処理負荷を軽減することが可能となる。

以下のような効果により、制御システム１００は模型空間における車両４の動作に現実感を持たせることが可能となる。その結果、制御システム１００は、観者に興趣をわかせることが可能となる。

各実施の形態で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００制御システム
１ホストコンピュータ
１１制御部
１２主記憶部
１３補助記憶部
１３１地図ＤＢ
１３２ゲートＤＢ
１３３信号機ＤＢ
１３４分岐器ＤＢ
１３５車両ＤＢ
１３６車両位置ＤＢ
１４計時部
１５通信部
１Ｐ制御プログラム
１ａ可搬型記憶媒体
１ｂ半導体メモリ
２中間制御ユニット
２１制御部
２２主記憶部
２３補助記憶部
２４計時部
２５第１通信部
２６第２通信部
２Ｐ制御プログラム
３ゲート
３１基板
３２受光素子
３３発光素子
３４通信ケーブル
４車両
４１制御部
４２主記憶部
４３補助記憶部
４４測距部
４５通信部
４５１発光素子
４５２受光素子
４６駆動部
４７表示部
４８監視部
４９充電池
４Ｐ制御プログラム
５分岐器
５１固定金具
５２可動金具
５２１Ｕ字部
５２２突出板部
５３リニアアクチュエータ
５３１モータ部
５３２シャフト部
６信号サブシステム
６１信号制御器
６２信号機
７走行路
７１シート部材
７２ベース板
７２１貫通孔
７２２貫通孔
Ｎネットワーク

本発明に係る模型移動体制御システムは、走行路下側に設けられた通信基板と、前方にある物体との距離を測定するセンサを有する模型移動体と、走行路上の赤外線通信用の貫通孔が設けられた板状部材、及び該板状部材の上面を覆う不透明シート部材を有する走行路と、前記貫通孔及び不透明シート部材を通過する赤外線により、前記通信基板及び前記模型移動体が通信を行なうようしてあり、前記模型移動体は、前記センサにより測定した距離が所定の閾値を超えている場合、前記距離に基づいて求めた速度で走行し、前記距離が前記閾値以下となった場合、停止することを特徴とする。

Claims

走行路下側に設けられた通信基板と、
模型移動体と、
走行路上の赤外線通信用の貫通孔が設けられた板状部材、及び該板状部材の上面を覆う不透明シート部材を有する走行路と、
前記貫通孔及び不透明シート部材を通過する赤外線により、前記通信基板及び前記模型移動体が通信を行なうようしてある
ことを特徴とする模型移動体制御システム。
前記不透明シート部材は、路面を模した装飾が施されている
ことを特徴とする請求項１に記載の模型移動体制御システム。
前記通信基板から前記模型移動体へ赤外線通信により、走行速度、方向指示器、前照灯又は尾灯に関する制御命令が送信されるようしてある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の模型移動体制御システム。
前記走行路が形成された模型空間において、複数の前記模型移動体を制御するホストコンピュータと、
該ホストコンピュータからの指令に基づき、前記走行路に含まれる交差点を制御する中間制御ユニットとを含み、
該中間制御ユニットからの指令に基づき、前記通信基板は前記模型移動体へ制御命令を送信するようしてある
ことを特徴とする請求項３に記載の模型移動体制御システム。
前記交差点には、前記模型移動体の走行方向に沿って、第１通信基板と、第２通信基板とが配置してあり、
前記第１通信基板は、前記模型移動体に加減速命令、方向指示器及び制動灯の点消灯命令を送信し、
前記第２通信基板は、前記模型移動体に発進停止命令を送信するようしてある
ことを特徴とする請求項４に記載の模型移動体制御システム。
前記模型移動体は前方にある物体との距離を測定し、
測定した距離が所定の閾値を以下となった場合、停止するようしてある
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の模型移動体制御システム。
走行路下側に設けられた通信基板と、模型移動体と、赤外線通信用の貫通孔が設けられた板状部材及び該板状部材の上面を覆う不透明シート部材を有する走行路とを備える模型移動体制御システムの動作方法であって、
前記貫通孔及び不透明シート部材を通過する赤外線により、前記通信基板及び前記模型移動体が通信を行なうようしてある
ことを特徴とする模型移動体制御システムの動作方法。
走行路下側に設けられた通信基板と、赤外線通信用の貫通孔が設けられた板状部材及び該板状部材の上面を覆う不透明シート部材を有する走行路とを備える模型空間を走行する模型移動体であって、
駆動部と、
走行速度、ランプを制御する制御部と、
走行路面に対向する発光素子及び受光素子を有する通信部とを備え、
前記通信部が有する発光素子は、前記通信基板に設けられ、走行方向に並置された複数の受光素子に対して、走行中に赤外線信号を送信し、
前記通信部が有する受光素子は、前記通信基板に設けられ、走行方向に並置された複数の発光素子からの赤外線信号を走行中に受信する
ことを特徴とする模型移動体。