JPS63241402A - 可動体の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マトリクス状に正、負電極を形成した盤の可
動体に駆動用電力を供給して走行させつつ可動体の位置
を検出できるようにした可動体の位置検出装置に関する
。

［従来の技術］ 従来ロボット等の可動体における位置の検出は、盤側に
マトリクス状に設けた磁束発生器がら磁束を発生させ、
この磁束が可動体によっ手交化するのを捕えることによ
り行なわれていた。

［解決すべき問題点］ しかしながら、この従来の位置検出装置は、装置構造が
大掛かりで、このため産業用に用いる場合はともかく、
例えば玩具等に用いることは実質上できなかった。又産
業用としても簡素な構成の検出装置が望まれていた。

［問題点の解決手段］ 本発明に係る可動体の位置検出装置は、上記問題点に鑑
みてなしたもので、その構成を、盤面上の電極から駆動
用電力の供給を受けつつ走行制御される可動体の位置検
出装置であって、マトリクス状に形成した多数の電極を
方向毎に極性を異ならせて電源に接続して備え、上記可
動体の位置で上記両電極のうちの少なくとも一対が該可
動体を介して導通する盤と、上記盤の電極のうち一側の
電極を順次走査し、導通した上記一側の電極を検出する
走査回路と、上記憶の電極のうち他側の各電極毎に接続
し、上記導通した。Ｌ配信側の電極に対応するものが該
導通状態を記憶する記憶回路と、上記走査回路の検出内
容と上記記憶回路の記憶内容から上記可動体の現在位置
を判別する制御回路とよりなるものとしている。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を盤ゲーム玩具に適用した
例の全体構成を示す斜視図である０図中ｌがＭ載台で、
遊戯面を構成する盤２上に複数体のｌＩｆ動体３が載せ
てあり、これらを対応するジョイスティックと称される
多方向レバースイッチ（以下単にレバースイッチ）４に
より操作してその動作をマイクロコンピュータにより遊
戯者が制御して遊ぶようになっている。

図中６は制御基で、マイクロコンピュータ５を利用した
主制御装置１０を内蔵しており、表示部としてディスプ
レイ８を備えている０図中９はプリンタでマイクロコン
ピュータ５の保有するデータ（例えばゲームに関するデ
ータや可動体３に関するデータ等）を打出せるように主
制御装置ｌＯに連結しである。なお１図中１２はカード
リーグ、１３は可動体検査装置である。また第２図は、
第１図を図式的に示したものであり、ｆｆ１２１の町′
動体３を主制御装置１０のマイクロコンピュータ５を介
してレバースイッチ４と連結した状態の全体構成を概念
的に示している。

この′Ｍ戯載台は例えば縦横が２〜３ｍ、１〜１．５ｍ
の据置き型のもので、縁枠りにレバースイッチ４の載せ
台１４が一対形成しである。この載せ台１４−１−には
図示せぬが多数のコネクタが設けてあり、ここにレバー
スイッチ４を取付けて大勢の人が同時に遊べるようにな
っている。なお。

操作手段としては図示の例のいわゆるジョイスティック
型のものである必要はなく、ブツシュボタン型や、キー
ボード型等種々採用できる。

盤２は、ＰＣボード等の絶縁基板１９の１下両面にマト
リックス状の正電極２ａ及び負電極２ｂを形成したもの
であり、この実施例の盤２は第３図に示すものを−に面
とし、第４図に示すものを１面としており、に面を遊戯
面としている。

上面の電極構成は、−列に並んだ島状の正電極２ａと、
直線状の負電極２ｂと正電極２ａの周囲及び両者の間に
覗く絶縁部２Ｃからなる。また１面の電極構成は、上面
の負電極２ｂと直交する方向に交／Ｃに並んだ正電極２
ａ及び絶縁部２ｃ、更に盤２の縁部に僅かに島状に露出
した負電極２ｂからなる。これらに下両面の正電極２ａ
及び負電極２ｂは、プリント配線板の形成技術を用いて
なるもので、夫々、盤２に多数設けたスルーホール２０
を介してＩｌｉ続しである。尚正電極２ａを線状とし、
負電極２ｂを島状に形成ｔてもよい。またスルーホール
２０の孔径は電極材料を考慮して定めるが、例えば１ｍ
ｍ〜２ｍｍである。

即ち上面の正電極２ａは、見かけ］−は負電極２ｂとモ
行方向で列をなすが、該方向には接続しておらず、第４
図に示すように負゛市極２ｂと直交する方向に接続して
いる。また各接続列の正電極２ａの島は図示のように中
心が幅方向で約半分はどずらしである。

可動体３は、第６図から第９図に示すように椀を逆にし
た形状の筒状カバー２１を円形の基板２２に着脱可ｆｌ
に取付けたものである。もっともカバー２１及び基板２
２の形状は図示の例に限らずに自由に選択できる。

基板２２上には刊御装？１２４と、駆動装置として・対
の駆動輪２５とその夫々に対応する一対のモータ２６及
び一対の遊動輪２７を備えている。

駆動輪２５は夫々独立にモータ２６によって駆動されモ
ータ２６の回転方向を制御することにょって種々の走向
態様がとれるようになっている。

カバー２１には１１のような形状の発光部２８と、複数
の受光部２９が設けである０発光部２８は図示せぬが発
光ダイオード等の未了−を内蔵している。また受光部２
９も同様に受光ダイオード等の素ｆを内蔵させて形成し
てあり、例えば外のｌＩｆ動体３の発光部からの照射光
等を受光することにより所定の信号を出力することがで
きるようになっている。

この可動体３の底面には、駆動輪２５及び遊動輪２７に
取囲まれるようにして集電体３０が設けである。この集
電体３０は第１０図から第１３図に示すように、円筒状
の基体３１と、この基体３１に複数取付けた導電ピン３
２からなる。基体３１は苫３３と円筒部３４を組合せて
形成しである０円筒部３４には複数のピン挿入孔３５が
設けてあり、また若３３にもこれらピン挿入孔３５と対
応する位置に開１３６が設けである。導電ピン３２はこ
のピン挿入孔３５内に挿入してあり、両端をＡ３３の上
面側及び円筒部３４の下面側から突出させである。ピン
挿入孔３５は上部孔３５ａが広い径を有し、下部孔３５
ｂが狭い径となっている。図示の例では、ピン挿入孔３
５の位置を六角形の頂点位置としているが、この位置に
限定されることはない。

導電ピン３２は中程に鍔３２ａが設けてあり、Ｌ油孔３
５ａ内に配したスプリング３６でこの鍔３２ａを−Ｌ部
孔３５ａと下部孔３５ｂの境の段部に押付け１円筒部３
４の下面側へ付勢している。

このため可動体３を盤２上に置いた状態では常に導電ピ
ン３２の先端が盤２の表面に接触している。

またこの導電ピン３２の先端は、正負両電極部２ａ、２
ｂ及び絶縁部２Ｃの幅寸法よりも小径となるようにテー
パー状にしてあり、第３図に示すように、盤２どこに可
動体３が位置しても、正負の電極部２ａ、２ｂ間を短絡
子ることなく正、負両電極部２ａ、２ｂまたは絶縁部２
ｃのいずれか一つに接触できるようになっている。勿論
導電ピン３２の形状は図示の例に限定されず、種々のも
のが採用できる。例えば、断面が非［１：１形状のもの
でもよい。もっとも、正、負両電極部２ａ、２ｂと絶縁
部２Ｃとの間に段差があるときは導５［ｉピン３２の先
端をなめらかに加モしておく必要があるに記導電ビン３
２には、第１４図に示すようにタイオード３７．３８を
接続させである。これらダイオード３７．３８は、導電
ピン３２に対しＱｌいに逆向きに接続し、−力制御装置
２４には共通接続して可動体３の電源３９に対する電源
供給を可能とし、１１つ制御装置２４と主制御装置ｌｏ
側のマイクロコンピュータ５との間の信号−授受を可能
としている。もっとも、各ダイオード３７゜３８は、共
通接続せず個別に電源３９に接続してもよい。なお、各
導電ピン３２に・方向のみにダイオードを接続すると共
に、該ダイオードの向きを電極子毎に交互に変えて接続
することにより、正電極２ａ用と負電極２ｂ用の導電ピ
ンを別々に設ける構造としてもよい。これは、導電ピン
が多数ある場合に適する。また駆動輪２５や遊動輪２６
の外周面に導電ピンを植付けるようにして取付けてもよ
い。

なお、本実施例では盤２の正電Ｑｉ２ａを島状とし且つ
負電極２ｂと直交する方向で各島の位置をずらしたので
第３図に示すように導電ピン３２と正電極２ａ１．負電
極２ｂ、および絶縁部２Ｃとが接触する割合をほぼ均等
にすることができる。

制御部に２４に設けたマイクロコンピュータ４０は処理
制御部を構成するもの刃、詳細な図示は省略するが、八
−ドウエアとしてＣＰＵ、メモリー、インターフェイス
回路等備えた一般的な構成を有するワンチップ型のもの
が適する。この制御装置２４は、ｐＳａされた可動体３
を特定するために固イ１のアドレスを割当てられている
。

制御装置２４は更に受信部４１と、発信部４２及びモー
タ駆動回路４３を備える。受信部４１は［制御装置Ｉ！
２１Ｏから盤２の電極２ａ、２ｂを経て伝送される制御
信号−や、受光部２９からの受光信号をマイクロコンピ
ュータ４０に入力するための前処理回路であり、復調装
置を含む。また発信部４２はマイクロコンピュータ４０
からの出力０吟を１制御装置ｌＯに伝送するための信号
処理回路で、変調装置を含む。

なお図中４３．ａはハンディ設定スイッチで、遊戯借間
に年令等を考慮してハンディをつけたい場合に用いる０
図示の例では三段階にハンディをつけられるようになっ
ている。また図中４４は、速度設定スイッチで、遊戯者
の好みや、反射の鋭さ等に合わせて可動体３の応答速度
が遊戯者の年令等に合わせて適宜にセットできるように
なっている。またＯｆ動体３のカバー２１を透Ｉｌｌ素
材で形成すれば内部構造を目で見られるので作動仕様の
確認等に際して便利であり、また子供達の学習用にも適
する。

主制御装置ｌＯのマイクロコンピュータ５もハードウェ
アとしてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェイス回
路等備えた一般的な構成を有するものであれば足り、例
えばワンチー、プ型のものであってもよい。レバースイ
ッチ４の接続線４５及び正、負電極２ａ、２ｂに取付け
た信号線兼用の電源線４６は、インターフェイス回路４
８を介して取込まれている。またインターフェイス回路
４８には、キーボード、ディスク装置、テープレコーダ
等や他のマイクロコンピュータ等の外部装置４９も接続
できるようになっている。

第１５図は可動体３に対する電源供給及び信号供給回路
の構成を示す。互いに直交してマトリンクス状をなす正
、負両電極２ａ、２ｂは夫々並列に高周波遮断用のチョ
ークコイル５０を介してインターフェイス回路４８の電
源供給用出力ポート５１に接続しである。また同じ＜ｉ
Ｅ、負両電極２ａ、２ｂは夫々並列に直流分遮断用コン
デンサ５２を介してインターフェイス回路４８の信号供
給用出力ポート５３に接続しである。

即ち盤２上に可動体２が存在しないときは、正負両電極
２ａ、２ｂは接続されることがなく、可動体３を盤２に
乗せると、その位置で可動体３の導電ピン３２及び内部
回路を介して正負両電極２ａ、２ｂが接続され、可動体
３に対する電源供給及び信り供給が「り能となるように
なっている。

可動体３を駆動制御するための信−）は第１３図に示す
ように主制御装置１０からのシリアル信号で、可動体３
を特定するアドレスコードに始まって送信終了を示すエ
ンドコードに至る間に、レバースインチ４の出力信号や
マイクロコンピュータ５内にｆめ設定されたデータを対
応する可動体３に伝送するための制御信号等を含んでい
る。この可動体３に対する動作指示信号は勿論１制御装
置１０のマイクロコンピュータ５及び可動体３の制御装
置のマイクロコンピュータ４０によって信号のビｙ）数
が定められるが、８ビツトであれば安価な部品で装置を
構成でき都合がよい。

なお、この制御信号の伝送方式には第１７図で示すよう
に時分割方式を採用している。このような時分−１，１
方式による信号伝送を行なえば、？％２１：で多数の可
動体３・・・を同時的に動作させることができる。勿論
、周波数分割方式も採用できる。また、制御信号は、振
幅変調や、周波数変調、もしくはＰＣＭのいずれによっ
てもよい。

この可動体３に対する動作指示用の制御信号はその信号
レベルが電源電圧レベルに重畳される。

このため可動体３の受信部４１はこの重畳信号の分離機
能と、分離した信号を夫々マイクロコンピュータ４０に
供給する機能を備えている。従って、レバースイッチ４
の出力を、所定の電源電圧に重畳せて出力値の異なるパ
ルス信号とし、これを走査することによって得られる包
絡線を用いてｎＴｆＪＪ体３の駆動ｍノ御を行なうよう
にすることもできる。また、電源は交流電源であっても
よい。

第１６図は、ＹルＪ′４Ｂ装置１０によるｉｉｆ動体３
の位置検出を行なうための回路構成を示す。

この位置検出回路は、主制御回路１０のマイクロコンピ
ュータ５の制御に基づいて全負電極２ｂをシリアルに走
査する走査回路５５と、各正電極２ａに接続させたフリ
ップフロップ５６及びこれらフリップフロップ５６と接
続するラッチレジスタ５７とからなるラッチ回路５８か
らなる。勿論これらの走査回路５５及びラッチ回路５８
はマイクロコンピュータ５のインターフェイス回路４８
の機能及びＲＡＭの一部を利用することができる。

走査回路５５は、マイクロコンピュータ５による可動体
３への信号伝送に同期させて負電極２ｂを順次走査し、
制御信号によって呼出された可動体３からコールバック
信号の送出を要求する。またラッチ回路５８は、フリッ
プフロップ５６をｎｌ動体３による一対の正、負電極２
ａ、２ｂ間の導通によって状態変化させ、これをラッチ
レジスタ５７で読込めるようにした回路である。なお図
中５９はクロックラインを示す。即ち１制御回路１０（
７）マイクロコンピュータ５は走査回路５５が走査した
負′准極２ｂのうちいずれの負゛Ｉに極２ｂからコール
バック信号が検出されたかのデータとラッチレジスタ５
７の記憶出力内容及び呼出された可動体３のアドレスを
判別することにより、各町動体３の現在位置を認識し、
これをＲＡＭ内に記憶することによって各可動体３の動
きをトレースし、ディスプレイ８に再現したり、プリン
タ９によりプリントアウトしたりすることができる。

なお、集電体３０の大きさによっては、夫々複数の正、
負電極２ａ、２ｂが走査回路５５により導通を検出され
、フリップフロップ５６とラッチレジスタ５７によりそ
の位置を記憶されることになる。このような場合を考慮
して、検出された導通状ｆｇ、の電極のうち中央に位置
するもの位置によってｎｌ動体３の位置を判別するよう
マイクロコンピュータ５にプログラムしておくとよい。

次にこの玩具を用いて行なうゲームの一例を用いてこの
実施例の動作を説明する。

まず、電源を投入し、ついでマイクロコンピュータ５の
ＲＡＭに所定のゲーム用プログラムを読み込ませ、ディ
スプレイ８に画像表示を行なわせ、ゲームを開始できる
ようにする。ディスプレイ８の表示内容は、勿論ゲーム
によるが、例えばサッカーゲームやホッケーゲーム等の
チーム競技であれば全対戦店名、得点、ルール等、が考
えられる。以下では、ゲームとして、ｎｌ動体３に設け
た発光部２８．受光部２９を利用した一対一の対人競技
ゲームを例にとって説明する。

Ｍ戯者は夫々の可動体３を可動体検査装置１３に機能を
検査させたのち、盤２の所定位置または所望位置に可動
体３を置く。またカードリーダ１２に自己のカードを差
込んで、ハンディキャップ笠をコンピュータ５に読込ま
せる。また予め設定スイッチ４３により可動体３の応答
レベルを適宜に定めておく。モして１．記の状態で、レ
バースイッチ４を上Ｆ左右斜め等の各方向へ操作すると
可動体３がｒ制御装置１０のマイクロコンピュータ５か
ら電源電圧にｔ畳された制御信号を受け、その信号内容
により対応走行動作波゛び発光動作を行なう、即ち、２
台のＩＩｆ動体３，３が夫々対応するレバースイッチ４
．４、の操作により走行しつつ発光部２８から光を発し
、この光を受光部２９で受してしまうと、モータ２６の
動作が停止して負けになるという一種のウォーゲームで
ある。この種のゲームではディスプレイ８の画像表示が
可動体３の走行位置や動作内容に応じて変化するよラブ
ログラミングしたソフトウェアを採用すると、　・層お
もしろさが出る。

またゲーム終了後に各可動体３の動きをトレースし、デ
ィスプレイ８に再現したり、プリンタ９によりプリント
アウトしたりするれば更に一層のおもしろさを味わうこ
とができる。

勿論この種のゲームでソフトウェアなしで、ｔｉに■ｆ
動体３をレバースイッチ４でコントロールして遊ぶこと
もＩＩｆ能である。

またコンピュータ対人間の対戦を行なわせることにより
、コンピュータが自動的に人Ｉ’ｌｌの腕ｎｔを判定し
ハンプキャップを算出するようにプログラムを組込んで
おくようにすれば、多数の大が−っのゲーム盤を共用し
て遊ぶ際にハンプキャップをコンピュータが自動設定す
るようになって便利である。

なお上記実施例はいずれもゲーム玩具に係るものであっ
たが、産業川口ボットの走行位置検出に用いることがで
きるのは勿論である。またらも動きの早いａ（動体を用
いれて操作者がスポーツのように体を動かし訓練や鍛錬
等のために用いられる装置等にも採用することができる
。

［発明の効果］ 本発明に係る可動体の位置検出装置は、以１．説ＩＩＩ
　して３たように、盤にマトリクス状に形成した多数の
電極のうち一側の電極を走査回路により順次走査し、導
通した１、記一側の電極を検出し、１１つ他側の各電極
毎の導通状Ｊｉｉを記憶回路に記憶させ、１．記走査回
路の検出内容と上記記憶回路の記憶内容から上記ｉｊＴ
動体の現在位置を判別するという簡素な構成となり、産
又用ロボットの位置検出は勿論移動玩具の位置検出まで
種々の位置検出に応用できるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

：ｊ”、　ｌ　ｆＡは、本発明の第一実施例の斜視ＩＡ
、第２図は、第１図の実施例の全体構成を示すブロック
図、 第３図は口Ｔ動体の集電部と電極の関係を示すと盤の部
分１：、面図、 第４図は、盤の大面図、 第５図は、盤の部分断面斜視図、 第６図は、口ｆ動体の斜視図。 第７図は、’ｕ（動体の透視斜視図、 第８図は、可動体の側面図、 第９図は、０ｆ動体のモ面図、 第１Ｏ図は、集電体の斜視図、 第１１図は、集電体の部分断面図、 第１２図は、集電体の導電ビンの位置関係を示すｆ面図
、 第１３図は、集電体の４電ピンと盤の関係を示すの拡大
図。 第１４図は、電極と導電ビンのなす電気回路図、 第１５図は盤に対する電源及び信号供給回路を示す電気
回路図、 第１６図は、可動体の位置検出回路を示す電気回路図、
そして 第１７図は、可動体への信号伝送方式を示すグラフであ
る。 ｌ：遊戯台 ２　二ｆｆ１ ２ａ：正電極 ２ｂ：負電極 ２Ｃ：絶縁部　　　　３：可動体 ４：多方向レバースイッチ ５．４０：マイクロコンピュータ ８：ディスプレイ　　１０：′Ｅ制御部１９：絶縁基板
　　　２４：制ｇ９部 ２８二発光部　　　　２９：受光部 ３０：集電体　　　　３２：導電ピン 出願人　　元田電子に業株式会社 第１０図 ！　１４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）盤面上の電極から駆動用電力の供給を受けつつ走
   行制御される可動体の位置検出装置であって、 マトリクス状に形成した多数の電極を方向毎に極性を異
   ならせて電源に接続して備え、上記可動体の位置で上記
   両電極のうちの少なくとも一対が該可動体を介して導通
   する盤と、 上記盤の電極のうち一側の電極を順次走査し、導通した
   上記一側の電極を検出する走査回路と、上記盤の電極の
   うち他側の各電極毎に接続し、上記導通した上記他側の
   電極に対応するものが該導通状態を記憶する記憶回路と
   、 上記走査回路の検出内容と上記記憶回路の記憶内容から
   上記可動体の現在位置を判別する制御回路とよりなる可
   動体の位置検出装置。
2. （２）上記記憶回路は、上記他側の電極毎に接続したフ
   リップフロップ及びこれらフリップフロップと接続する
   ラッチレジスタとからなる請求の範囲第１項の可動体の
   位置検出装置。
3. （３）上記走査回路及び上記制御回路は、マイクロコン
   ピュータのインターフェイス回路及びＲＡＭの一部をな
   すものである請求の範囲第２項の可動体の位置検出装置
   。