WO2010041304A1 - 複数物体間の衝突検知システム - Google Patents

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忠 須藤
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Sudo Tadashi
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    • H01H3/14—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for operation by a part of the human body other than the hand, e.g. by foot
    • H01H3/141—Cushion or mat switches

Definitions

  • the present invention relates to a collision detection system between a plurality of objects used for specifying two objects that have contacted or collided with each other and each contact or collision part when the two objects have contacted or collided with each other.
  • a sword touches the effective surface (head, torso, arm) of the opponent, a score is given to the player who touched it. Since it is difficult to visually determine whether the sword has come into contact with the effective surface of the opponent, it is electrically performed.
  • players wear metal jackets made of metal fibers on top of their uniforms. The metal jacket and the metal sword are each connected to an electric referee through a cord. When one player's sword touches the other player's effective surface made of metal fiber, the electrical circuit closes. The electric umpire detects this and determines the player who has attacked, and informs the determination result with a buzzer, a lamp, or the like.
  • this method requires an electric cord to connect the moving player's sword and metal jacket to the electric referee. For this reason, a player's movement range and attitude
  • the conventional electric umpire can be applied only to a game such as fencing where two players play against each other.
  • the present invention cannot be applied to a competition in which two people form a pair and two pairs of four people play, or a competition in which three or more people engage randomly.
  • An object of the present invention is to provide a collision detection system between a plurality of objects used for detecting whether a part has been touched or collided.
  • the present invention for solving the above-described problem is that when two of a plurality of moving objects cause a collision, the two objects that caused the collision and a plurality of objects for identifying each collision site are identified.
  • a collision detection system for each of the objects, a switch attached to the surface of a part of the object where there is a possibility of collision, information that identifies the switch when the switch is short-circuited and the detection timing is identified Are received wirelessly, the detection timing wirelessly transmitted by each of the collision detection switch devices, and information specifying the switch, and any two of the received multiple detection timings are predetermined.
  • Each switch consists of two electrodes made of thin conductors with a narrow gap between them on the surface of a switch board made of an insulator.
  • the conductor constituting the electrode on the switch board of one switch that caused the collision has caused the other
  • the two electrodes on the switch board of the switch are short-circuited, and the conductor constituting the electrode on the switch board of the other switch short-circuits the two electrodes on the switch board of the one switch. It is the collision detection system between several objects characterized by comprising.
  • the collision detection system having such a configuration, it is possible to reliably identify the object that caused the collision and its part.
  • each electrode of the two electrodes formed by stretching a thin conductor on the surface of the switch substrate is comb-like.
  • the two comb-shaped electrodes are configured to be arranged with a narrow inter-electrode gap therebetween.
  • each electrode is formed in a comb-like shape and the two electrodes are arranged with a narrow inter-electrode gap, the electrodes of both switches can be connected at any angle. They are short-circuited by the electrodes of the other switch. Therefore, contact or collision can be reliably detected by electrically detecting a short circuit between the electrodes.
  • each electrode of the two electrodes formed by spreading a thin conductor on the surface of the switch substrate has a narrow inter-electrode gap. It is also possible to arrange them in a spiral shape with a gap therebetween.
  • each of the collision detection switch devices applies a voltage between the two electrodes of the switch connected to the device, and the electrodes are short-circuited.
  • the present invention is characterized in that it is configured to detect that the switch has short-circuited by detecting a flowing current.
  • 1 is an overall configuration diagram of a collision detection system 1 between a plurality of objects according to the present invention.
  • 2 is a configuration example of a collision detection switch device 21.
  • 4 is another configuration example of the collision detection switch device 21.
  • It is an example of the logic circuit which identifies the collision detection switch which caused the collision. This is an example in which a collision detection switch is mounted on the surface of the sword. This is an example in which a collision detection switch is mounted on the surface of a kendo trunk. This is an example in which a collision detection switch is mounted on the surface of an autonomously traveling robot such as the arm, foot, back of hand, elbow, and chest.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of a collision detection system between a plurality of objects according to the present invention.
  • the collision detection system 1 includes a plurality of collision detection switch devices 21 to 24 and a collision determination device 31 having the same configuration. Although four types of collision detection switch devices 21 to 24 are shown in the drawing, the number is arbitrary as long as it is two or more.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a collision detection switch device 21 as an example.
  • the collision detection switch device 21 includes a collision detection switch 21a and a detection circuit 21b.
  • the collision detection switch 21a is composed of a switch substrate 21c and two electrodes 21d stretched on the surface thereof.
  • the switch board 21c is made of a flexible electrical insulator sheet.
  • the material of the electrical insulator sheet is, for example, glass epoxy, paper epoxy, Teflon (registered trademark), alumina, paper phenol, or the like.
  • the winding pattern (arrangement) may be a spiral pattern as shown in FIG. 2 or a pattern in which comb-like electrodes as shown in FIG. 3 are arranged facing each other.
  • Such an electrode pattern can be formed on the surface of the switch substrate 21c by using a printed wiring board manufacturing technique.
  • the ends of the two electrodes 21d are connected to two through-hole terminals 21e forming a terminal block. Each terminal 21e is connected to two input terminals 21g of the detection circuit 21b by two lead wires 21f.
  • the detection circuit 21b is a circuit for detecting the conduction state between the two electrodes 21d, and includes resistors R1 to R3, a DC voltage source E1, a comparator CP1, a modulation circuit 21h, an antenna 21j, and an oscillation circuit 21k. ing.
  • the resistors R1 and R2 are voltage dividing resistors and are connected in series and connected to both ends of the DC voltage source E1.
  • the divided voltage V1 is input to the inverting input terminal of the comparator CP1.
  • the resistor R3 is connected in series with the two electrodes 21d, and the series circuit is connected to both ends of the DC voltage source E1.
  • the voltage V2 at the interconnection point between the resistor R3 and the electrode 21d is input to the non-inverting input terminal of the comparator CP1.
  • the direction of the voltage generated by the DC voltage source E1 is as shown in the figure, and the negative potential is a reference potential grounded.
  • the collision detection switch 21a When the space between the two electrodes 21d is open (the collision detection switch 21a is OFF), Vl> V2, and the output voltage of the comparator CP1 is at a low level (logic 0). When the two electrodes 21d are short-circuited (the collision detection switch 21a is in the ON state), V1 ⁇ V2, and the output voltage of the comparator CP1 is at a high level (logic 1).
  • the output voltage of the comparator CP1 is input to the modulation circuit 21h.
  • the carrier wave generated by the oscillation circuit 21k is also input to the comparator CP1.
  • the modulation circuit 21h modulates the input carrier wave with a logic signal output from the comparator CP1.
  • the modulated radio wave is wirelessly transmitted from the antenna 21j.
  • the oscillation frequencies of the oscillation circuits 21k to 24k constituting the collision detection switch devices 21 to 24 are set to different values. Therefore, the transmitted collision detection switch device can be identified by examining the frequency of the radio wave modulated and modulated by the logic signal. Further, by detecting the radio wave, it is possible to determine the state of the logic signal that has been carried on the radio wave. That is, the ON / 0FF state of the collision detection switches 21a to 24a connected to the collision detection switch devices 21 to 24 can be determined.
  • a collision determination device 31 in FIG. 1 receives radio waves transmitted from the collision detection switch devices 21 to 24, and detects collisions connected to the collision detection switch devices 21 to 24 from the state of the above-described radio frequency and logic signal. This is a circuit for determining the ON / OFF state of the switches 21a to 24a.
  • the collision determination device 31 includes an antenna 31a, a reception unit 31b, and a collision determination unit 31c.
  • the receiving unit 31b discriminates radio waves captured by the antenna 31a by frequency and detects a logic signal used for modulation from the modulated state of the discriminated frequency radio waves. The result is input to the collision determination unit 31c.
  • the collision determination unit 31c determines ON / OFF states of the collision detection switches 21a to 24a connected to the collision detection switch devices 21 to 24 from the input detection result. Subsequently, the collision determination device 31 performs the collision determination described below.
  • the collision detection system 1 In the case where there are a plurality of moving objects and two of them contact or collide, the collision detection system 1 is in contact with the two objects that have caused the contact or collision, and the contact or collision. It is a system that aims to identify the site that caused the problem.
  • the collision detection switch devices 21 to 24 shown in FIG. 1 are attached to a moving object, and the collision detection switches 21a to 24a are mounted on the surface where contact or collision is likely to occur.
  • the electrode 21d mounted on the surface of the collision detection switch 21a short-circuits the two electrodes 22d mounted on the surface of the collision detection switch 22a.
  • the electrode 22d attached to the surface of the collision detection switch 22a short-circuits the two electrodes 21d attached to the surface of the collision detection switch 21a.
  • the detection circuit 21b and the detection circuit 22b detect the short circuit almost simultaneously, and inform the collision determination device 31 by radio that the short circuit has occurred.
  • the collision determination device 31 receives radio and recognizes that the collision detection switches 21a and 22a are turned on.
  • the collision determination unit 31c detects that the collision detection switches 21a and 22a are in the ON state, and determines that a contact or collision has occurred between the two objects on which the collision detection switches 21a and 22a are mounted.
  • the determination result is output as a display or sound.
  • the determination that the contact or the collision has occurred and the identification of the collision detection switch that has occurred are performed by, for example, a logic circuit as shown in FIG.
  • Q1 to Q are 2-input AND circuits, and a logical signal indicating ON / OFF of two different collision detection switches 21a to 22a is input to each AND circuit.
  • the AND circuits Q1 to Q6 output a logic 1 when both of the input signals from the two collision detection switches are ON. For example, when both the collision detection switches 21a and 22a are ON, the output of the AND circuit Q1 becomes logic 1. Thereby, it is possible to specify that the collision detection switches 21a and 22a have contacted or collided. Similarly, a collision detection switch that has caused another contact or collision can be identified.
  • the collision detection switch that collided with the collision detection switch that is collided is turned on, and the collision detection switch that collided collides with the collision detection switch.
  • the two collision detection switches that have contacted or collided are identified using the ON state of the collision detection switch. Therefore, there is an advantage that the two collision detection switches that have caused contact or collision can be reliably identified.
  • the collision detection switch of the present embodiment has an advantage that it can detect the contact even when the contact is made with a slight pressing force.
  • Two electrodes 21d are stretched across the surface of the switch substrate 21c with a narrow gap, and the two collision detection switches that have caused contact or collision short-circuit each other's electrodes.
  • a pressure sensitive switch may be used instead of such a contact type switch.
  • the pressure-sensitive switch is a mechanical pressure-sensitive switch that causes a short circuit when two electrode plates stacked with a narrow gap come into contact with each other when the pressing force acting on the surface of the switch board exceeds a certain value. .
  • each collision detection switch device in order to identify the collision detection switch devices 21 to 24 that have transmitted radio waves, each collision detection switch device modulates a carrier wave having a frequency assigned to the device with an ON / OFF logic signal. To send. Instead of changing the frequency of the carrier wave in this way, the time zone in which the switch has been kept in the ON state and the state in which the collision detection switch device is specified may be converted into a digital numerical value and transmitted. In the collision determination device 31 to be received, when the time periods in the ON state overlap, it is determined that a contact or a collision has occurred between the collision detection switches connected to the two collision detection switch devices that have transmitted the signal.
  • FIG. 5 is an example in which a collision detection switch is mounted on the surface of a toy sword. It may be attached to a kendo bamboo sword, a fencing sword, or a spearhead.
  • FIG. 6 shows an example in which a collision detection switch is mounted on the body surface, which is a kendo protection tool. You may attach to the surface of the body protector used for competitions, such as karate, Aikido, Iaido, and fencing. If a collision detection switch is mounted on the surface of these attacking equipment and protective equipment, in any game or play where two or more competitors play, It is possible to reliably determine whether the protective equipment has been hit.
  • FIG. 7 shows an example in which the collision detection switch 25a is mounted on the surface of the autonomously traveling robot such as the arm, foot, back of the hand, elbow, and chest. If a collision detection switch is installed in this way, when multiple robots work while autonomously running on the same work floor, if a collision occurs due to some trouble, the part that collided with the robot that caused the collision , The time can be reliably detected and the cause can be investigated. It is also possible to construct a robot game or the like in which such an autonomous robot has a toy sword equipped with the collision detection switch shown in FIG.

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Abstract

　運動する複数の物体が接触あるいは衝突を起こした合に、接触あるいは衝突した物体とそれぞれの衝突部位を特定する。 　絶縁物でできたスイッチ基板の表面に細い導体でできた二つの電極を狭い間隙を隔てた状態で張りめぐらせ、２式のスイッチ基板が接触あるいは衝突した場合に一方のスイッチ基板の電極が他方のスイッチ基板の二つの電極間を短絡させ、他方のスイッチ基板の電極が一方のスイッチ基板の二つの電極間を短絡させるように構成する。短絡を電気的に検知し、検知した情報をスイッチ基板を特定する情報と共に衝突判定装置に送信して衝突を起こした二つのスイッチ基板を特定する。

Description

複数物体間の衝突検知システム
　本発明は、二つの物体が接触あるいは衝突を起こした場合に、接触あるいは衝突した二つ物体と、それぞれの接触あるいは衝突部位とを特定するために用いる複数物体間の衝突検知システムに関する。
　例えば、サーブルと呼ばれる剣を用いるフェンシング競技では、剣が相手の有効面（頭部、胴体、腕）に触れると触れた側の選手に得点が付与される。剣が相手の有効面に接触したか否かの判定は、目視では困難であるため電気的に行なわれる。試合中、選手はユニフォームの上に金属繊維でできたメタルジャケットを着用する。メタルジャケットと金属製剣は、それぞれコードを介して電気審判器に接続される。一方の選手の剣が相手選手の金属繊維でできた有効面に接触すると電気回路が閉じる。電気審判器はこれを検出して攻撃した選手を判定し、ブザー、ランプ等で判定結果を知らせる。
　しかし、この方法は移動する選手の持つ剣とメタルジャケットとを電気審判器に繋ぐための電気コードを必要とする。このため選手の移動範囲や姿勢が制限され、試合場所が限定される。また、従来の電気審判器は２人の選手が対戦するフェンシングのような試合にしか適用できない。例えば、２人がペアを組んで２組の４人が対戦するような競技、あるいは３人以上がランダムに交戦するような競技には適用できない。
　また、近年、生産現場では自律走行型の無人搬送台車の採用が増えている。将来は人間に代わる自律歩行型ロボソトの採用も予想される。こうした自律型の無人搬送台車やロボットが複数、同一敷地内で稼働した場合には、制御装置や衝突防止装置の不具合からそれらの間で接触や衝突を起こすことが考えられる。そうした接触や衝突が起きた場合には、原因究明のためにどの台車・ロボットのどの部分が、どの台車・ロボットのどの部分に何時、接触・衝突したかを検出する必要がある。
特開２００３－２６７６６３公報
　本発明はこうした背景からなされたもので、その課題は運動する物体が複数個存在する状態において、それらの物体間に接触あるいは衝突が生じた場合に、どの物体のどの部位が、どの物体のどの部位に接触あるいは衝突したかを検出するために用いる複数物体間の衝突検知システムを提供することにある。
　前記課題を解決するための本発明は、運動する複数個の物体の内の二つが衝突を起こした場合にその衝突を起こした二つの物体とそれぞれの衝突部位を、特定するための複数物体間の衝突検知システムであって、前記各物体における衝突可能性のある部位の表面に部位単位で取り付けたスイッチと、該スイッチが短絡を生じたことを検知してその検知タイミングそのスイッチを特定する情報とを無線送信する衝突検知スイッチ装置と、該各衝突検知スイッチ装置が無線送信した前記検知タイミングとスイッチを特定する情報とを受信し、受信した複数個の検知タイミングの何れか二つのタイミングが所定の時間差内で一致した場合に、それらの検知タイミングと共に送信されてきたスイッチを特定する情報により特定されるスイッチ間で衝突が発生したと判定する衝突判定装置とから構成され、前記各スイッチは絶縁物でできたスイッチ基板の表面に細い導体でできた二つの電極を狭い間隙を隔てた状態で張りめぐらせて構成してあり、前記各物体の運動により二つの部位に取り付けられたスイッチが衝突を起こした場合に、衝突を起こした一方のスイッチのスイッチ基板上の前記電極を構成する導体が衝突を起こした他方のスイッチのスイッチ基板上の前記二つの電極間を短絡させ、前記他方のスイッチのスイッチ基板上の前記電極を構成する導体が前記一方のスイッチのスイッチ基板上の前記二つの電極間を短絡させるように構成してあることを特徴とする数物体間の衝突検知システムである。
　このような構成の衝突検知システムによれば、衝突を起こした物体とその部位を確実に特定することができる。
　また、本発明の好適な実施の形態によれば、前述の複数物体間の衝突検知システムにおいて、前記スイッチ基板の表面に細い導体を張りめぐらせて構成した二つの電極の各電極は櫛歯状に形成され、二つの櫛歯状電極は狭い電極間間隙を隔てて配置するように構成される。
　このように各電極を櫛歯状に形成して二つの電極を狭い電極間間隙を隔てて配置しておけば、二つのスイッチがどのような角度で接触したとしても、双方のスイッチの電極が互いに相手のスイッチの電極により短絡された状態となる。従って、電極間の短絡を電気的に検出することで接触あるいは衝突を確実に検知することができる。
　また、本発明の好適な実施の形態によれば、前記複数物体間の衝突検知システムにおいて、前記スイッチ基板の表面に細い導体を張りめぐらせて構成した二つの電極の各電極は狭い電極間間隙を隔てて渦巻き状に配置することもできる。
　このように二つの電極を狭い電極間間隙を隔てて渦巻き状に配置した場合も、請同様に双方のスイッチの電極が互いに相手のスイッチの電極により短絡された状態となる。従って、電極間の短絡を電気的に検出することで接触あるいは衝突を確実に検知することができる。
　本発明の複数物体間の衝突検知システムにおいて、前記各衝突検知スイッチ装置は、該装置に接続された前記スイッチの前記二つの電極間に電圧を印加しておき、電極間が短絡された場合に流れる電流を検出してスイッチが短絡を生じたことを検知するように構成してあることを特徴とする。
　このような回路構成とすることで電極間の短絡を検知することができる。検出結果は無線送信するので、衝突検知スイッチを取り付けた物体まで有線で配線をする必要がない利点がある。
本発明に係る複数物体間の衝突検知システム１の全体構成図である。 衝突検知スイッチ装置２１の構成例である。 衝突検知スイッチ装置２１の他の構成例である。 衝突を起こした衝突検知スイッチを特定する論理回路の例である。 剣の表面に衝突検知スイッチを装着した例である。 剣道の胴の表面に衝突検知スイッチを装着した例である。 自律走行型ロボットの腕、足、手の甲、肘、胸等の表面に衝突検知スイッチを装着した例である。
　以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る複数物体間の衝突検知システムの全体構成を示したものである。衝突検知システム１は、同一構成からなる複数の衝突検知スイッチ装置２１～２４と衝突判定装置３１とを備えて構成されている。図中には４式の衝突検知スイッチ装置２１～２４を示したが、数は２式以上の任意である。
　図２は、一例としての衝突検知スイッチ装置２１の構成図である。衝突検知スイッチ装置２１は、衝突検知スイッチ２１ａと検出回路２１ｂを備えて構成されている。衝突検知スイッチ２１ａは、スイッチ基板２１ｃと、その表面に張りめぐらせた二つの電極２１ｄから構成される。スイッチ基板２１ｃは、かとう性を有する電気絶縁体シートで構成されている。電気絶縁体シートの材料は、例えば、ガラスエポキシ、紙エポキシ、テフロン（登録商標）、アルミナ、紙フェノール等である。
　スイッチ基板２１ｃの表面には、細い導体でできた二つの電極２１ｄが狭い電極間間隙を隔てて張りめぐらせてある。張りめぐらせのパターン（配置）は、図２に示すような渦巻き状のパターンでもよいし、図３に示すような櫛歯状の電極を向かい合わせに配置したパターンでもよい。スイッチ基板２１ｃの表面へのこのような電極パターンの形成は、プリント配線板の製作技術を用いて行なうことができる。二つの電極２１ｄの端部は、端子台を形成する二つのスルーホール端子２１ｅに接続してある。各端子２１ｅは、２本のリード線２１ｆにより検出回路２１ｂの二つの入力端子２１ｇに接続されている。
　検出回路２１ｂは、二つの電極２１ｄ間の導通状態を検出するための回路であり、抵抗Ｒ１～３、直流電圧源Ｅ１、コンパレータＣＰ１、変調回路２１ｈ、アンテナ２１ｊ、発振回路２１ｋを備えて構成されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２は分圧抵抗であり、直列接続して直流電圧源Ｅ１の両端に接続してある。分圧された電圧Ｖ１はコンパレータＣＰ１の反転入力端子に入力されている。
　抵抗Ｒ３は、二つの電極２１ｄと直列に接続されており、その直列回路は直流電圧源Ｅ１の両端に接続してある。抵抗Ｒ３と電極２１ｄとの相互接続点の電圧Ｖ２は、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子に入力されている。直流電圧源Ｅ１の発生する電圧の向きは図に示すような向きで、負側が接地された基準電位とする。
　二つの電極２１ｄ間が開放状態（衝突検知スイッチ２１ａがＯＦＦ状態）の場合はＶｌ＞Ｖ２となり、コンパレータＣＰ１の出力電圧は低レベル（論理０）となる。二つの電極２１ｄ間が短絡状態（衝突検知スイッチ２１ａがＯＮ状態）になるとＶ１＜Ｖ２となり、コンパレータＣＰ１の出力電圧は高レベル（論理１）となる。コンパレータＣＰ１の出力電圧は変調回路２１ｈに入力されている。コンパレータＣＰ１には、発振回路２１ｋの生成する搬送波も入力されている。変調回路２１ｈは、入力された搬送波をコンパレータＣＰ１が出力する論理信号で変調する。そして、変調された電波をアンテナ２１ｊから無線送信する。
　各衝突検知スイッチ装置２１～２４を構成する発振回路２１ｋ～２４ｋの発振周波数は異なる値にしてある。従って、論理信号で変調されて無線送信された電波の周波数を調べることで、送信した衝突検知スイッチ装置を特定することができる。また、その電波を検波することで、電波に乗せられてきた論理信号の状態を判別することができる。即ち、衝突検知スイッチ装置２１～２４に接続された衝突検知スイッチ２１ａ～２４ａのＯＮ／０ＦＦ状態を判別することができる。
　図１中の衝突判定装置３１は、衝突検知スイッチ装置２１～２４から送信された電波を受信し、上述した電波の周波数と論理信号の状態から衝突検知スイッチ装置２１～２４に接続された衝突検知スイッチ２１ａ～２４ａのＯＮ／ＯＦＦ状態を判定する回路である。衝突判定装置３１は、アンテナ３１ａ、受信部３１ｂ、衝突判定部３１ｃを備える。
　受信部３１ｂは、アンテナ３１ａで捉えた電波を周波数で弁別し、弁別した周波数電波の変調状態から変調に使用された論理信号を検出する。その結果は衝突判定部３１ｃに入力される。衝突判定部３１ｃは、入力された検出結果から、各衝突検知スイッチ装置２１～２４に接続された衝突検知スイッチ２１ａ～２４ａのＯＮ／ＯＦＦ状態を判定する。続いて衝突判定装置３１は、次に述べる衝突判定を行なう。
　衝突検知システム１は、運動する物体が複数個存在する場合において、それらの内の２個が接触あるいは衝突を起こした場合に、その接触あるいは衝突を起こした２個の物体と、その接触あるいは衝突を起こした部位を特定することを目的とするシステムである。図１中に示した衝突検知スイッチ装置２１～２４を運動する物体に取り付け、その衝突検知スイッチ２１ａ～２４ａを接触あるいは衝突を起こし易い部位の表面に装着しておく。
　２個の物体が接触あるいは衝突を起こし、例えば２個の衝突検知スイッチ２１ａ、２２ａが接触あるいは衝突を起こしたとする。すると衝突検知スイッチ２１ａの表面に装着されている電極２１ｄは、衝突検知スイッチ２２ａの表面に装着されている二つの電極２２ｄ間を短絡させる。反対に衝突検知スイッチ２２ａの表面に装着されている電極２２ｄは、衝突検知スイッチ２１ａの表面に装着されている二つの電極２１ｄ間を短絡させる。検出回路２１ｂと検出回路２２ｂは殆ど同時に短絡を検知し、短絡が生じたことを衝突判定装置３１に無線で知らせる。
　衝突判定装置３１は無線を受信し、衝突検知スイッチ２１ａ、２２ａがＯＮ状態になったことを認識する。衝突判定部３１ｃは、衝突検知スイッチ２１ａ、２２ａのＯＮ状態が重なっていることを検出し、衝突検知スイッチ２１ａ、２２ａを装着した二つの物体間で接触又は衝突が生じたと判定する。判定結果は表示、音声等で出力する。
　接触又は衝突が起きたことの判定と、起こした衝突検知スイッチの特定は、例えば、図４に示したような論理回路で行なう。図中、Ｑ１～６は２入力論理積回路であるａ各論理積回路には、異なる二つの衝突検知スイッチ２１ａ～２２ａのＯＮ／ＯＦＦの論理信号を入力する。論理積回路Ｑ１～６は、入力された二つの衝突検知スイッチの信号が共にＯＮである場合に論理１を出力する。例えば、衝突検知スイッチ２１ａ、２２ａが共にＯＮである場合には、論理積回路Ｑ１の出力が論理１となる。これにより衝突検知スイッチ２１ａ、２２ａが接触又は衝突を起こしたことを特定できる。同様にして他の接触又は衝突を起こした衝突検知スイッチも特定することができる。
　以上、説明したように、本実施形態の衝突検知システム１では、衝突した方の衝突検知スイッチが衝突された方の衝突検知スイッチをＯＮ状態にし、衝突された方の衝突検知スイッチが衝突した方の衝突検知スイッチをＯＮ状態にすることを利用して接触あるいは衝突を起こした二つの衝突検知スイッチを特定する。従って、接触あるいは衝突を起こした二つの衝突検知スイッチを確実に特定できる利点を有する。特に、本実施形態の衝突検知スイッチは、僅かな押圧力で接触した場合でもその接触を検知できる利点がある。これに対して次の変形実施形態で説明する感圧スイッチの場合には、ある程度大きな押圧力で接触しないと検知できない弱点がある。
　（変形した実施形態）
　（その１）前記実施形態では、スイッチ基板２１ｃの表面に二つの電極２１ｄを狭い間隙を隔てて張りめぐらせ、接触あるいは衝突を起こした二つの衝突検知スイッチが互いに相手の電極間を短絡させることを利用した。このような接触式のスイッチに代えて感圧スイッチを用いることもできる。感圧スイッチは、スイッチ基板表面に作用する押圧力が一定値を超えた場合に、狭い間隙を隔てて重ねられた二枚の電極板が接触して短絡を生ずる機械式の感圧スイッチである。このような感圧スイッチを用いた場合も、衝突を起こした方の感圧スイッチが相手の感圧スイッチを押圧してスイッチをＯＮ状態にさせると同時に、押圧の反力により自分自身のスイッチもＯＮ状態になる。従って、衝突を起こした二つのスイッチを特定することができる。
　（その２）前記実施形態では電波を発信した衝突検知スイッチ装置２１～２４を特定するために、各衝突検知スイッチ装置はその装置に割り当てられた周波数の搬送波をＯＮ／ＯＦＦの論理信号で変調して送信するようにした。このように搬送波の周波数を変える代わりに、スイッチがＯＮ状態を継続した時間帯と衝突検知スイッチ装置を特定する状態とをディジタル数値に変換して送信するようにしてもよい。受信する衝突判定装置３１では、ＯＮ状態の時間帯が重なった場合に、その信号を送信してきた二つの衝突検知スイッチ装置に接続された衝突検知スイソチ間で接触又は衝突が生じたと判定する。
　本発明に係る衝突検知システムは、例えば、次のような用途に利用可能である。図５は、おもちゃの剣の表面に衝突検知スイッチを装着した例である。剣道の竹刀、フェンシングの剣、槍の穂先に装着してもよい。図６は剣道の防護用具である胴表面に衝突検知スイッチを装着した例である。空手、合気道、居合道、フェンシング等の競技に使用されるボディプロテクターの表面に装着してもよい。こうした攻撃用用具と防護用具の表面に衝突検知スイッチを装着しておけば、２人以上の複数競技者が対戦する試合や遊び（ゲーム）においても、誰の攻撃用用具が誰のどの部位の防護用具に当たったかを確実に判定することができる。
　図７は自律走行型ロボットの腕、足、手の甲、肘、胸等の表面に衝突検知スイッチ２５ａを装着した例である。このように衝突検知スイッチを装着しておけば、複数のロボットが同一作業フロア上で自律走行しながら作業する場合において何らかのトラブルで衝突を起こした場合には、衝突を起こしたロボットと衝突した部位、時刻を確実に検知して原因究明に供することができる。また、このような自律ロボットに図５に示した衝突検知スイッチを装着したおもちゃの剣を持たせて対戦させるロボットゲームなども構築することもできる。

Claims (4)

  1. 　運動する複数個の物体の内の二つが衝突を起こした場合にその衝突を起こした二つの物体とそれぞれの衝突部位を、特定するための複数物体間の衝突検知システムであって、
    　前記各物体における衝突可能性のある部位の表面に部位単位で取り付けたスイッチと、
    　該スイッチが短絡を生じたことを検知してその検知タイミングそのスイッチを特定する情報とを無線送信する衝突検知スイッチ装置と、
    　該各衝突検知スイッチ装置が無線送信した前記検知タイミングとスイッチを特定する情報とを受信し、受信した複数個の検知タイミングの何れか二つのタイミングが所定の時間差内で一致した場合に、それらの検知タイミングと共に送信されてきたスイッチを特定する情報により特定されるスイッチ間で衝突が発生したと判定する衝突判定装置とから構成され、
    　前記各スイッチは絶縁物でできたスイッチ基板の表面に細い導体でできた二つの電極を狭い間隙を隔てた状態で張りめぐらせて構成してあり、前記各物体の運動により二つの部位に取り付けられたスイッチが衝突を起こした場合に、衝突を起こした一方のスイッチのスイッチ基板上の前記電極を構成する導体が衝突を起こした他方のスイッチのスイッチ基板上の前記二つの電極間を短絡させ、前記他方のスイッチのスイッチ基板上の前記電極を構成する導体が前記一方のスイッチのスイッチ基板上の前記二つの電極間を短絡させるように構成してあることを特徴とする数物体間の衝突検知システム。
  2. 　請求項１に記載の複数物体間の衝突検知システムにおいて、前記スイッチ基板の表面に細い導体を張りめぐらせて構成した二つの電極の各電極は櫛歯状に形成され、二つの櫛歯状電極は狭い電極間間隙を隔てて配置してあることを特徴とする複数物体間の衝突検知システム。
  3. 　請求項１に記載の複数物体間の衝突検知システムにおいて前記スイッチ基板の表面に細い導体を張りめぐらせて構成した二つの電極の各電極は狭い電極間間隙を隔てて渦巻き状に配置してあることを特徴とする複数物体間の衝突検知システム。
  4. 　請求項１乃至３の何れかに記載した複数物体間の衝突検知システムにおいて、前記各衝突検知スイッチ装置は、該装置に接続された前記スイッチの前記二つの電極間に電圧を印加しておき、電極間が短絡された場合に流れる電流を検出してスイッチが短絡を生じたことを検知するように構成してあることを特徴とする複数物体間の衝突検知システム。
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