JP3647890B2 - 走行体自走システム - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は所定のフィールド内で走行体を自走させる走行体自走システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定のフィールド内で走行体を自走させる従来の走行体自走システムとして、特開平１−２５９４０４号公報に記載されたものが知られている。
上記公報に記載された自走車の走行制御システムでは、自走車上の少なくとも２点の位置の座標値を読取り、読取られた２点の位置の座標値と自走車の目標位置の座標値から自走車が進むべき方向と速度を演算し、この方向と速度に基づいて自走車の駆動手段のそれぞれの駆動量を演算し、演算された駆動量で駆動手段を駆動させて自走車を走行させるようにしている。このように従来のシステムでは、自走車を自由な走行ラインに従って自在に走行させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の走行体自走システムでは、模型自動車等が走行する走行コースが設けられた床板下に別個に走行面を設け、この走行面上に走行コース上の模型自動車等を走行させるための自走車を配し、この自走車を走行制御することにより、磁石により走行コース上の模型自動車等を追随走行させている。このように従来の走行体自走システムは、床板と別個に走行面を設けた複雑な構成であるため、製造コストがかかると共に、調整したり修理したりする度に床板を外さなければならず、メインテナンスが面倒であるという問題があった。
【０００４】
また、従来の走行体自走システムでは、自走者を駆動する電力は接触子を介して走行面から給電されているが、接触子と走行面の接触状態は不安定になりやすく、安定した給電を確保するためのメンイテナンスが面倒であるという問題があった。
本発明の目的は、調整や修理等のメンテナンスが簡単であり、製造コストを低く押さえることができる走行体自走システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、所定のフィールド内で走行体を自走させる走行体自走システムにおいて、前記走行体は、充電可能な蓄電池を有し、前記フィールド内の所定の充電位置に設けられ、前記走行体の蓄電池を充電する充電手段と、前記フィールド内における前記走行体の位置を検出する位置検出手段と、所定時間毎に前記充電位置に立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段と、前記位置検出手段により検出された前記走行体の位置に基づいて、前記走行体が前記走行径路を走行するように制御する走行制御手段とを備え、前記走行体を所定時間毎に前記充電位置に位置させ、前記充電手段により前記走行体の前記蓄電池を充電することを特徴とする走行体自走システムによって達成される。
【０００６】
また、上記走行体自走システムにおいて、前記充電手段による充電電流を検出する充電電流検出手段と、前記充電電流検出手段により検出された充電電流に基づいて、前記蓄電池と前記充電手段との接続状態を確認する接続状態確認手段を更に備え、前記走行制御手段は、前記走行体を前記充電位置に位置させた際に、前記接続状態確認手段により接続状態が検出されるまで、前記走行体を位置を微調整することが望ましい。
【０００７】
さらに、上記走行体自走システムにおいて、前記充電手段による前記蓄電池への充電の終了を検出し、充電電流を停止する充電終了手段を更に備えることが望ましい。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、フィールド内の所定の充電位置に設けられ、走行体の蓄電池を充電する充電手段と、フィールド内における走行体の位置を検出する位置検出手段と、所定時間毎に充電位置に立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段と、位置検出手段により検出された走行体の位置に基づいて、走行体が走行径路を走行するように制御する走行制御手段とを設け、走行体を所定時間毎に充電位置に位置させ、充電手段により走行体の蓄電池を充電するようにしたので、蓄電池により安定した電力を確保することができ、調整や修理等のメンテナンスが簡単であり、製造コストを低く押さえることができる。
【０００９】
【実施例】
本発明の一実施例による走行体自走システムを図１乃至図４を用いて説明する。本実施例の走行体自走システムは、毎正時に人形等に模された走行体が遊戯するカラクリ時計に本発明を適用したものである。
本実施例の走行体自走システムでは、図１に示すように、宮殿１０の庭に模されたフィールド板１２上を、馬や人形等に模された走行体１４が自在に走行する。観客は自在に走行する馬や人形等の走行体１４を見て楽しむことができる。
【００１０】
図２に示すように、宮殿１０内のフィールド板１２には走行体１４を充電するため充電ステーション１６が設けられている。充電ステーション１６には、充電用の固定電極１８が多数対設けられ、これら固定電極１８は固定電極支持板２０により支持されている。
馬や人形等の走行体１４は、遊戯していない間は、宮殿１０内の充電ステーション１６に待機している。毎正時になると、馬や人形等の走行体１４が宮殿１０内から現れてフィールド板１２上で遊戯を行い、遊戯が終了すると宮殿１０内に引っ込んで、充電ステーション１６の各固定電極１８に接続され、次回の遊戯に備えて充電する。
【００１１】
本実施例の走行体自走システムの詳細について、図３及び図４を用いて説明する。
図３に示すように、走行体１４が走行するフィールド板１２下には、マトリックス状の配線がプリントされた位置検出板２２が設けられている。位置検出板２２にはＸ位置検出部２４、Ｙ位置検出部２５が設けられている。
【００１２】
Ｘ位置検出部２４は、走行体１４のコイルの発振により、位置検出板２２のＸ方向の配線に誘導する誘導電流により、走行体１４のＸ方向の座標位置を検出する。Ｙ位置検出部２５は、走行体１４のコイルの発振により、位置検出板２２のＹ方向の配線に誘導する誘導電流により、走行体１４のＹ方向の座標位置を検出する。
【００１３】
各走行体１４が走行する各走行径路は走行径路テーブル２６に記憶されている。走行制御部２８は、Ｘ位置検出部２４、Ｙ位置検出部２５により検出された走行体１４の現在位置と、走行径路テーブル２６に記憶された走行径路に基づいて、走行体１４の駆動方向と駆動速度を演算し、その演算結果による駆動制御命令を赤外線発光ダイオード３０から光信号として出力する。
【００１４】
充電ステーション１６の固定電極１８には、走行体１４を充電するための充電部３２が設けられている。充電部３２は、走行体１４を充電すると共に、後程詳述するように、走行体１４の固定電極１８への接続状態や、走行体１４の充電完了を検出する。
図４を用いて走行体１４の詳細について説明する。
【００１５】
走行体１４の底部には、左右に駆動車輪３４、３５が設けられ、前後に支球３６、３７が設けられている。駆動車輪３４、３５には、それぞれギヤ付モータ３８、３９が設けられている。ギヤ付モータ３８、３９により駆動車輪３４、３５を駆動することにより、支球３６、３７に支えられた走行体１４を前後左右にスムーズに走行させることができる。
【００１６】
走行体１４の底部には、支球３６、３７の内側に、位置検出用のコイル４０、４１が設けられている。コイル４０、４１を予め定められた周波数で定期的に発振させる。位置検出板２２のコイル４０、４１直下の配線に電流が誘導され、Ｘ位置検出部２４及びＹ位置検出部２５により、走行体１４の位置が検出される。
走行体１４の体内上部にはモータ４２が設けられている。このモータ４２により腕４４や頭部４６が動かされる。
【００１７】
頭部４６の最頂部には赤外線発光ダイオード３０からの光信号を受光するための受光素子４８が設けられている。
走行体１４内には全体を制御するための制御回路５０が設けられている。制御回路５０には、受光素子４８、ギヤ付モータ３８、３９、モータ４２が接続されている。制御回路５０は、受光素子４８により受光した光信号による駆動制御命令に基づいて、ギヤ付モータ３８、３９及びモータ４２を駆動制御する。
【００１８】
走行体１４のギヤ付モータ３８、３９上部には、走行体１４の電源として充電可能な蓄電池５２が設けられている。
走行体１４後部中央には鉄片５４が露出して取付けられており、この鉄片５４の左右に充電用の電極５６、５７が設けられている。蓄電池５２は、これら充電用の電極５６、５７に接続されている。
【００１９】
図４を用いて充電部３２及びその近傍の構造の詳細について説明する。
固定電極支持板２０に固定された固定電極１８周囲には、図４に示すように、コイルばね１８ａが設けられている。一対の固定電極１８間の固定電極支持板２０には、走行体１４を固定するための電磁石５８が取付けられている。
充電部３２には、充電用の電源６０が設けられ、電源６０の両端子に一対の固定電極１８が接続されている。また、電源６０の一方の端子には直列に開閉スイッチ６２が接続されている。更に、開閉スイッチ６２に直列に電流測定用の低抵抗６４が接続され、低抵抗６４の両端に電流測定器６６が接続されている。電源６０の両方の端子には並列に電圧を測定する電圧測定器６８が設けられている。
【００２０】
制御部７０は、充電部３２の開閉スイッチ６２の開閉を制御する。外部開閉制御信号に基づいて開閉スイッチ６２を閉じて充電を開始し、電流測定器６６と電圧測定器６８の測定値に基づいて開閉スイッチ６２を開いて充電を終了する。
次に、本実施例の走行体自走システムの動作について説明する。
予め、各走行体１４に対してそれぞれ走行経路を設定し、走行経路テーブル２６に記憶する。走行経路は、各走行体１４の役割に応じて、走行状態が全体として楽しい雰囲気を出すように定められる。また、各走行経路は、所定間隔毎に充電ステーション１６に立ち寄るように定められる。
【００２１】
最初は、走行体１４は、充電ステーション１６に位置し、電磁石５８が通電され、走行体１４を保持する。充電部３２により走行体１４内の蓄電池５２が充電される。
正時になると、電磁石５８への通電を停止し、走行体１４は充電ステーション１６への保持状態から解除される。続いて、走行体１４は走行経路テーブル２６に記憶された走行経路にしたがって走行制御される。
【００２２】
走行制御部２８は、Ｘ位置検出部２４及びＹ位置検出部２５による走行体１４の現在位置に基づいて、走行体１４が予め定めた走行経路に従って走行するような駆動制御命令を演算し、赤外線発光ダイオード３０から光信号として走行体１４に送信する。
走行体１４の頭部４６に設けられた受光素子４８は光信号を受信し、駆動制御命令にしたがってギア付モータ３８、３９、モータ４２を駆動する。走行体１４は、走行経路に従って宮殿１０内から庭に現れ、腕４４や頭部４６を動かして遊戯を行う。
【００２３】
遊戯が終了すると、走行体１４は走行経路にしたがって再び宮殿１０内に引っ込み、充電ステーション１６に向かう。
走行体１４は、充電ステーション１６内の自己の固定電極１８に向かって後退しながら進み、充電ステーション１６の固定電極１８が電極５６、５７に接続されるまで後退する。このとき、電磁石５８に通電しておき、鉄片５４を吸引して走行体１４を保持するようにする。
【００２４】
続いて、開閉スイッチ６２を閉じて電源６０から走行体１４の蓄電池５２に充電を開始する。
なお、開閉スイッチ６２を閉じて充電を開始しても、電流検出器６６により充電電流が検出されない場合には、走行体１４の電極５６、５７を固定電極１８に正しく接続するために、走行制御部２８により走行体１４を前後させて微調整する。微調整のための走行経路は予め走行経路テーブル２６に記憶させておく。
【００２５】
電流検出部６６により充電電流が確認され、蓄電池５２への充電が正しく開始されると、電流検出部６６及び電圧検出部６８により充電状態を監視する。電圧検出部６８により検出された電圧が所定の電圧以上になり、電流検出部６６により検出された充電電流が所定の電流以下になると、制御部７０は充電の終了と判断し、開閉スイッチ６２を開く。このように自動的に充電を終了させることにより蓄電池５２の過充電を回避することができる。
【００２６】
毎正時になると、上述した動作を繰り返して走行体１４を遊戯させる。
このように、本実施例によれば、フィールド板上で走行体を直接走行させるという簡単な構成であるため、低いコストで製造することができる。また、システムを調整したり修理する場合もフィールド板を外す必要がなく簡単にメインテナンスが行える。
【００２７】
本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。
上記実施例では走行体を２つの駆動車輪により駆動したが、走行体の速度及び方向を駆動制御できるものであれば、実施例の駆動手段に限らず、いかなる態様の駆動手段でもよい。
また、走行体の位置を検出するのに２点の位置を検出したが、３点以上の位置を検出するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、位置検出方式は、上記実施例の電磁誘導方式の他に、静電誘導方式や超音波方式などの他の方式でもよい。
また、上記実施例では本発明をカラクリ時計に適用したが、本発明を他の遊戯システムや、おもちゃでなく工場などで用いられるロボット等にも適用できることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、フィールド内の所定の充電位置に設けられ、走行体の蓄電池を充電する充電手段と、フィールド内における走行体の位置を検出する位置検出手段と、所定時間毎に充電位置に立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段と、位置検出手段により検出された走行体の位置に基づいて、走行体が走行径路を走行するように制御する走行制御手段とを設け、走行体を所定時間毎に充電位置に位置させ、充電手段により走行体の蓄電池を充電するようにしたので、蓄電池により安定した電力を確保することができ、調整や修理等のメンテナンスが簡単であり、製造コストを低く押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による走行体自走システムの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例による走行体自走システムの概略を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施例による走行体自走システムの概略を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例による走行体自走システムの要部の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…宮殿
１２…フィールド板
１４…走行体
１６…充電ステーション
１８…固定電極
２０…固定電極支持板
２２…位置検出板
２４…Ｘ位置検出部
２５…Ｙ位置検出部
２６…走行径路テーブル
２８…走行制御部
３０…赤外線発光ダイオード
３２…充電部
３４、３５…駆動車輪
３６、３７…支球
３８、３９…ギヤ付モータ
４０、４１…コイル
４２…モータ
４４…腕
４６…頭部
４８…受光素子
５０…制御回路
５２…蓄電池
５４…鉄片
５６，５７…電極
５８…電磁石
６０…電源
６２…開閉スイッチ
６４…低抵抗
６６…電流測定器
６８…電圧測定器
７０…制御部

Claims (12)

  1. 充電可能な蓄電池を有する複数の走行体と、
    前記複数の走行体が自走するフィールドと、
    前記フィールド内における前記複数の走行体の座標位置を検出する位置検出手段と、
    前記フィールド内の所定の充電位置に設けられ、前記複数の走行体の蓄電池を充電する複数の充電手段と、
    前記複数の走行体がそれぞれ前記複数の充電位置のいずれかに立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段と、
    前記位置検出手段により検出された前記複数の走行体の座標位置及び前記走行経路記憶手段に記憶された走行経路に基づいて、前記複数の走行体が前記複数の充電手段のいずれかに立ち寄って、前記充電手段により前記走行体の前記蓄電池を充電するように前記複数の走行体の走行を全体として制御する走行制御手段と
    を備えたことを特徴とする走行体自走システム。
  2. 充電可能な蓄電池を有する複数の走行体と、
    前記複数の走行体が自走するフィールドと、
    前記フィールド内における前記複数の走行体の座標位置を検出する位置検出手段と、
    前記フィールド内の所定の充電位置に設けられ、前記複数の走行体の蓄電池を充電する複数の充電手段と、
    前記複数の走行体がそれぞれ前記複数の充電位置のいずれかに立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段と、
    前記位置検出手段により検出された前記複数の走行体の座標位置及び前記走行経路記憶手段に記憶された走行経路に基づいて、前記複数の走行体が前記複数の充電手段のいずれかに立ち寄って、前記充電手段により前記走行体の前記蓄電池を充電するように前記複数の走行体の走行を全体として制御する走行制御手段と、
    前記複数の充電手段からの充電電流を検出する複数の充電電流検出手段と、
    前記複数の充電電流検出手段により検出された充電電流に基づいて、前記蓄電池と前記複数の充電手段との接続状態を確認する複数の接続状態確認手段とを備え、
    前記走行制御手段は、前記走行体を前記充電位置に位置させた際に、前記接続状態確認手段により接続状態が検出されるまで、前記走行体の位置を微調整する
    ことを特徴とする走行体自走システム。
  3. 充電可能な蓄電池を有する複数の走行体と、
    前記複数の走行体が自走するフィールドと、
    前記フィールド内における前記複数の走行体の座標位置を検出する位置検出手段と、
    前記フィールド内の所定の充電位置に設けられ、前記複数の走行体の蓄電池を充電する複数の充電手段と、
    前記複数の走行体が前記複数の充電位置のいずれかに立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段と、
    前記位置検出手段により検出された前記複数の走行体の座標位置及び前記走行経路記憶手段に記憶された走行経路に基づいて、前記複数の走行体が前記複数の充電手段のいずれかに立ち寄って、前記充電手段により前記走行体の前記蓄電池を充電するように前記複数の走行体の走行を全体として制御する走行制御手段と、
    充電時に前記複数の走行体を前記複数の充電位置に固定する複数の固定手段と
    を備えたことを特徴とする走行体自走システム。
  4. 充電可能な蓄電池を有する複数の走行体と、
    前記複数の走行体が自走するためのフィールドと、
    前記フィールド内の所定の充電位置に設けられ、前記複数の走行体の蓄電池を充電する複数の充電手段と、
    前記複数の走行体を前記複数の充電位置のいずれかに位置させて前記充電手段により前記走行体の前記蓄電池を充電するように前記複数の走行体の走行を制御する走行制御手段と、
    前記フィールド内における前記複数の走行体の座標位置を検出する位置検出手段と、
    前記複数の走行体がそれぞれ前記複数の充電位置のいずれかに立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段とを備え、
    前記走行制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記複数の走行体の座標位置及び前記走行経路記憶手段に記憶された走行経路に基づいて、前記複数の走行体の走行を全体として制御し、
    前記走行制御手段は、前記走行体を前記充電位置に位置させた際に、前記接続状態確認手段により接続状態が検出されるまで、前記走行体の位置を微調整する
    ことを特徴とする走行体自走システム。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の走行体自走システムにおいて、
    前記走行制御手段は、前記複数の走行体を所定時間毎に前記複数の充電位置のいずれかに位置させるように前記複数の走行体の走行を制御することを特徴とする走行体自走システム。
  6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の走行体自走システムにおいて、
    前記複数の自走体は、遊戯が終了すると、前記所定の充電位置に引っ込むことを特徴とする走行体自走システム。
  7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の走行体自走システムにおいて、
    前記複数の自走体は、遊戯していない間は、前記所定の充電位置に待機し、前記複数の充電手段により充電されていることを特徴とする走行体自走システム。
  8. 所定のフィールド内で複数の走行体を任意の位置を自在に自走させる走行体自走システムであって、
    前記複数の走行体は、充電可能な蓄電池を有し、
    前記フィールド内の所定の充電位置に設けられ、前記複数の走行体の蓄電池を充電する複数の充電手段と、
    前記フィールド内における前記複数の走行体の絶対的な座標位置を検出する位置検出手段と、
    前記複数の走行体がそれぞれ所定時間毎に前記充電位置のいずれかに立寄るような走行径路を記憶する走行径路記憶手段と、
    前記位置検出手段により検出された前記複数の走行体の位置及び前記走行経路記憶手段に記憶された走行経路に基づいて、前記複数の走行体の走行を全体として制御する走行制御手段とを備え、
    前記複数の走行体を所定時間毎に前記複数の充電位置のいずれかに位置させ、前記充電手段により前記複数の走行体の前記蓄電池を充電することを特徴とする走行体自走システム。
  9. 請求項８記載の走行体自走システムにおいて、
    前記複数の充電手段による充電電流を検出する複数の充電電流検出手段と、
    前記複数の充電電流検出手段により検出された充電電流に基づいて、前記蓄電池と前記複数の充電手段との接続状態を確認する複数の接続状態確認手段を更に備え、
    前記走行制御手段は、前記複数の走行体を前記複数の充電位置のいずれかに位置させた際に、前記複数の接続状態確認手段により接続状態が検出されるまで、前記複数の走行体の位置を微調整することを特徴とする走行体自走システム。
  10. 請求項８又は９記載の走行体自走システムにおいて、
    前記複数の充電手段による前記蓄電池への充電の終了を検出し、充電電流を停止する複数の充電終了手段を更に備えたことを特徴とする走行体自走システム。
  11. 請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の走行体自走システムにおいて、
    前記複数の自走体は、遊戯が終了すると、前記所定の充電位置に引っ込むことを特徴とする走行体自走システム。
  12. 請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の走行体自走システムにおいて、
    前記複数の自走体は、遊戯していない間は、前記所定の充電位置に待機し、前記複数の充電手段により充電されていることを特徴とする走行体自走システム。
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