(57)【要約】　　　（修正有）【課題】床面に設けたラインに沿って走行するよう制御自在なマイコンカーの提供。【解決手段】マイコンカーは、モータ７１，７２により車輪８１，８２を回転して、直進動作、左旋回動作及び右旋回動作を行う。ラインセンサ２１〜２５により床面に設けたラインＬを検出し、ラインセンサ２１〜２５からのデータに応じて、マイコン５２が、マイコンカーに直進動作、左旋回動作及び右旋回動作を選択的に実行させるための指令をモータ７１，７２に出力する。【選択図】　図１
0003097635.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
モータにより車輪を回転して、直進動作、左方への旋回動作及び右方への旋回動作を自在に行うよう構成されたマイコンカーであって、
床面に設けたラインを検出自在なラインセンサと、
前記ラインセンサからのデータに応じて、前記マイコンカーに前記直進動作、左方への旋回動作及び右方への旋回動作を選択的に実行させるための指令を前記モータ及び／または前記車輪に出力するマイクロコンピュータと
を備えることを特徴とするマイコンカー。
【請求項２】
左車輪と、右車輪と、前記左車輪に作用的に連結されて前記左車輪を回転自在な左車輪用モータと、前記右車輪に作用的に連結されて前記右車輪を回転自在な左車輪用モータとを備え、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータにより前記左車輪及び前記右車輪を選択的に回転して、直進動作、左方への旋回動作及び右方への旋回動作を選択的に行うよう構成されたマイコンカーであって、
前記マイコンカーの腹部に左右に所定間隔を置いて並んで配置され、それぞれが床面に設けたラインを検出自在な３以上の奇数からなる複数のラインセンサと、
前記複数のラインセンサのうち中央のラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータを正回転して前記左車輪及び右車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記直進動作を行わせ、前記複数のラインセンサのうち左側のラインセンサがラインを検出したときは、少なくとも前記右車輪用モータを正回転して少なくとも前記右車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記左方への旋回動作を行わせ、前記複数のラインセンサのうち右側のラインセンサがラインを検出したときは、少なくとも前記左車輪用モータを正回転して少なくとも前記左車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記右方への旋回動作を行わせるマイクロコンピュータと
を備えることを特徴とするマイコンカー。
【請求項３】
左車輪と、右車輪と、前記左車輪に作用的に連結されて前記左車輪を正逆回転自在な左車輪用モータと、前記右車輪に作用的に連結されて前記右車輪を正逆回転自在な左車輪用モータとを備え、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータにより前記左車輪及び前記右車輪を選択的に正逆回転して、直進動作、左旋回動作、右旋回動作、左急旋回動作及び右急旋回動作を選択的に行うよう構成されたマイコンカーであって、
前記マイコンカーの腹部に左右に一定間隔を置いて並んで配置され、それぞれが床面に設けたラインを検出自在な左ラインセンサ、左中ラインセンサ、中央ラインセンサ、右中ラインセンサ及び右ラインセンサからなる５つのラインセンサと、
前記５つのラインセンサのうち中央ラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータを正回転して前記左車輪及び右車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記直進動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち左側から２番目の左中ラインセンサがラインを検出したときは、前記右車輪用モータを正回転すると共に前記左車輪用モータを停止して、前記右車輪を前方向に回転すると共に前記左車輪を停止することにより前記マイコンカーに前記左旋回動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち右側から２番目の右中ラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータを正回転すると共に前記右車輪用モータを停止して、前記左車輪を前方向に回転すると共に前記右車輪を停止することにより前記マイコンカーに前記右旋回動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち最も左側の左ラインセンサがラインを検出したときは、前記右車輪用モータを正回転すると共に前記左車輪用モータを逆回転して、前記右車輪を前方向に回転すると共に前記左車輪を後方向に回転することにより前記マイコンカーに前記左急旋回動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち最も右側の右ラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータを正回転すると共に前記右車輪用モータを逆回転して、前記左車輪を前方向に回転すると共に前記右車輪を後方向に回転することにより前記マイコンカーに前記右急旋回動作を行わせるマイクロコンピュータと
を備えることを特徴とするマイコンカー。
【請求項４】
更に、左モニタＬＥＤ、左中モニタＬＥＤ、右中モニタＬＥＤ及び右モニタＬＥＤからなる４つのモニタＬＥＤを備え、前記マイクロコンピュータは、前記マイコンカーに直進動作を行わせるときは前記左中モニタＬＥＤ及び前記右中モニタＬＥＤを点灯し、前記マイコンカーに左旋回動作を行わせるときは前記左モニタＬＥＤを点灯し、前記マイコンカーに右旋回動作を行わせるときは前記右モニタＬＥＤを点灯し、前記マイコンカーに右急旋回動作を行わせるときは、前記マイコンカーに左急旋回動作を行わせるときは、前記左中モニタＬＥＤ及び前記左モニタＬＥＤを点灯し、前記右中モニタＬＥＤ及び前記右モニタＬＥＤを点灯することを特徴とする請求項３記載のマイコンカー。
【請求項５】
前記マイクロコンピュータは、前記いずれのラインセンサもが前記ラインを検出しないときは、前記いずれかのラインセンサが前記ラインを検出するまで前記左急旋回動作または前記右急旋回動作のいずれかをマイコンカーに行わせる制御を実行するか、或いは、前記中央ラインセンサが前記ラインを検出したら、まず、前記右中ラインセンサ、前記右ラインセンサ、前記左中ラインセンサまたは前記左ラインセンサのいずれか１以上が同時にラインを検出していないかどうか判断し、検出していたらその方向へマイコンカーを旋回し、検出していなかったら直進動作を継続する制御を実行するか、或いは、前記５つのラインセンサのうちの１以上のラインセンサの検出結果を同時に判断して制御を実行することを特徴とする請求項３または４記載のマイコンカー。
【請求項６】
更に、前記複数のラインセンサにそれぞれ対応して設けられた複数のセンサＬＥＤを備え、前記マイクロコンピュータは、前記複数のラインセンサのいずれかが前記ラインを検出すると、対応するいずれかの前記センサＬＥＤを点灯することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のマイコンカー。
【請求項７】
前記ラインセンサは反射型フォトセンサからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のマイコンカー。
【請求項８】
前記モータの電源電圧は前記マイクロコンピュータの電源電圧と共用であり、前記マイクロコンピュータは、前記モータへの通電を断続的に行うＰＷＭ電力制御により前記モータの回転速度を調整することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のマイコンカー。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、床面に設けたラインに沿って走行するよう制御自在なマイコンカーに関し、特に、プログラムにより制御される自動式の乗物玩具等の電子工作物等に適用することが好適なマイコンカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のマイコンカーについて、本出願人らは、特許庁電子図書館を通じた従来技術について検索したが、対応する従来技術を発見することはできなかった。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
そこで、本考案は、床面に設けたラインに沿って走行するよう制御自在で、自動式の乗物玩具等の電子工作物等に適用することが好適なマイコンカーの提供を課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るマイコンカーは、モータにより車輪を回転して、直進動作、左方への旋回動作及び右方への旋回動作を自在に行うよう構成されたマイコンカーであって、床面に設けたラインを検出自在なラインセンサと、前記ラインセンサからのデータに応じて、前記マイコンカーに前記直進動作、左方への旋回動作及び右方への旋回動作を選択的に実行させるための指令を前記モータ及び／または前記車輪に出力するマイクロコンピュータとを備える。
【０００５】
請求項２に係るマイコンカーは、左車輪と、右車輪と、前記左車輪に作用的に連結されて前記左車輪を回転自在な左車輪用モータと、前記右車輪に作用的に連結されて前記右車輪を回転自在な左車輪用モータとを備え、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータにより前記左車輪及び前記右車輪を選択的に回転して、直進動作、左方への旋回動作及び右方への旋回動作を選択的に行うよう構成されたマイコンカーであって、前記マイコンカーの腹部に左右に所定間隔を置いて並んで配置され、それぞれが床面に設けたラインを検出自在な３以上の奇数からなる複数のラインセンサと、前記複数のラインセンサのうち中央のラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータを正回転して前記左車輪及び右車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記直進動作を行わせ、前記複数のラインセンサのうち左側のラインセンサがラインを検出したときは、少なくとも前記右車輪用モータを正回転して少なくとも前記右車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記左方への旋回動作を行わせ、前記複数のラインセンサのうち右側のラインセンサがラインを検出したときは、少なくとも前記左車輪用モータを正回転して少なくとも前記左車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記右方への旋回動作を行わせるマイクロコンピュータとを備える。
【０００６】
請求項３に係るマイコンカーは、左車輪と、右車輪と、前記左車輪に作用的に連結されて前記左車輪を正逆回転自在な左車輪用モータと、前記右車輪に作用的に連結されて前記右車輪を正逆回転自在な左車輪用モータとを備え、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータにより前記左車輪及び前記右車輪を選択的に正逆回転して、直進動作、左旋回動作、右旋回動作、左急旋回動作及び右急旋回動作を選択的に行うよう構成されたマイコンカーであって、前記マイコンカーの腹部に左右に一定間隔を置いて並んで配置され、それぞれが床面に設けたラインを検出自在な左ラインセンサ、左中ラインセンサ、中央ラインセンサ、右中ラインセンサ及び右ラインセンサからなる５つのラインセンサと、前記５つのラインセンサのうち中央ラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータ及び前記右車輪用モータを正回転して前記左車輪及び右車輪を前方向に回転することにより前記マイコンカーに前記直進動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち左側から２番目の左中ラインセンサがラインを検出したときは、前記右車輪用モータを正回転すると共に前記左車輪用モータを停止して、前記右車輪を前方向に回転すると共に前記左車輪を停止することにより前記マイコンカーに前記左旋回動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち右側から２番目の右中ラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータを正回転すると共に前記右車輪用モータを停止して、前記左車輪を前方向に回転すると共に前記右車輪を停止することにより前記マイコンカーに前記右旋回動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち最も左側の左ラインセンサがラインを検出したときは、前記右車輪用モータを正回転すると共に前記左車輪用モータを逆回転して、前記右車輪を前方向に回転すると共に前記左車輪を後方向に回転することにより前記マイコンカーに前記左急旋回動作を行わせ、前記５つのラインセンサのうち最も右側の右ラインセンサがラインを検出したときは、前記左車輪用モータを正回転すると共に前記右車輪用モータを逆回転して、前記左車輪を前方向に回転すると共に前記右車輪を後方向に回転することにより前記マイコンカーに前記右急旋回動作を行わせるマイクロコンピュータとを備える。
【０００７】
請求項４に係るマイコンカーは、請求項３の構成において、更に、左モニタＬＥＤ、左中モニタＬＥＤ、右中モニタＬＥＤ及び右モニタＬＥＤからなる４つのモニタＬＥＤを備え、前記マイクロコンピュータは、前記マイコンカーに直進動作を行わせるときは前記左中モニタＬＥＤ及び前記右中モニタＬＥＤを点灯し、前記マイコンカーに左旋回動作を行わせるときは前記左モニタＬＥＤを点灯し、前記マイコンカーに右旋回動作を行わせるときは前記右モニタＬＥＤを点灯し、前記マイコンカーに右急旋回動作を行わせるときは、前記マイコンカーに左急旋回動作を行わせるときは、前記左中モニタＬＥＤ及び前記左モニタＬＥＤを点灯し、前記右中モニタＬＥＤ及び前記右モニタＬＥＤを点灯する。
【０００８】
請求項５に係るマイコンカーは、請求項３または４の構成において、前記マイコンは、前記いずれのラインセンサもが前記ラインを検出しないときは、前記いずれかのラインセンサが前記ラインを検出するまで前記左急旋回動作または前記右急旋回動作のいずれかをマイコンカーに行わせる制御を実行するか、或いは、前記中央ラインセンサが前記ラインを検出したら、まず、前記右中ラインセンサ、前記右ラインセンサ、前記左中ラインセンサまたは前記左ラインセンサのいずれか１以上が同時にラインを検出していないかどうか判断し、検出していたらその方向へマイコンカーを旋回し、検出していなかったら直進動作を継続する制御を実行するか、或いは、前記５つのラインセンサのうちの１以上のラインセンサの検出結果を同時に判断して制御を実行する。
【０００９】
請求項６に係るマイコンカーは、請求項１乃至３のいずれかの構成において、更に、前記複数のラインセンサにそれぞれ対応して設けられた複数のセンサＬＥＤを備え、前記マイクロコンピュータは、前記複数のラインセンサのいずれかが前記ラインを検出すると、対応するいずれかの前記センサＬＥＤを点灯する。
【００１０】
請求項７に係るマイコンカーは、請求項１乃至６のいずれかの構成において、前記ラインセンサは反射型フォトセンサからなる。
【００１１】
請求項８に係るマイコンカーは、請求項１乃至７のいずれかの構成において、前記モータの電源電圧は前記マイコンの電源電圧と共用であり、前記マイコンは、前記モータへの通電を断続的に行うＰＷＭ電力制御により前記モータの回転速度を調整する。
【００１２】
【考案の実施の形態】
以下、本考案の実施の形態を説明する。なお、各実施の形態を通じ、同一の部材、要素または部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００１３】
図１は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーを内部構造と共に示す平面図である。図２は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーの外形を示す斜視図である。
図１及び図２に示すように、本考案の一実施の形態に係るマイコンカーは、コンピュータマウス状の外形を有するケース１０内に、回路基盤、マイクロコンピュータ等を収容したものである。詳細には、ケース１０は、図２に示すように、コンピュータマウスの上側球形部分に相当する中空形状の球形部１１を有する。球形部１１は、下端（底面）側の略全体を略楕円形状の開口としている。また、球形部１１の下端の開口には、図１に示す対応する略楕円板形状の底部１２が取付けられ、球形部１１の下端の開口を遮蔽自在となっている。なお、ケース１０は、内部構造を視認できるよう透明樹脂材料より形成することが好ましいが、半透明または不透明な材料より形成することもできる。
【００１４】
底部１２の上面（ケース１０の内部空間側）の前側部には、センサ基板２０が取付けられている。センサ基板２０は、底部１２の前側部分に対応する外形を有し、底部１２の上面に略密接状態で取付けられる。図２に破線で示すように、センサ基板２０の下面側の後端部には、第１ラインセンサ（左ラインセンサ）２１、第２ラインセンサ（左中ラインセンサ）２２、第３ラインセンサ（中央ラインセンサ）２３、第４ラインセンサ（右中ラインセンサ）２４及び第５ラインセンサ（右ラインセンサ）２５が、左右に一定間隔を置いて一直線上に並ぶよう実装されている。第１〜第５ラインセンサ２１〜２５は、それぞれ、反射型フォトセンサからなる。かかる反射型フォトセンサとしては、例えば、東芝セミコンダクタ社製の商品名ＴＬＰ９０９を好適に使用することができる。
【００１５】
具体的には、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５は、それぞれ、発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）と受光素子としてのフォトトランジスタとの組み合わせからなる（図示略）。前記ケース１０の底部１２は、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５に対応する位置に開口（例えば、左右に延びる長溝状の貫通孔）を形成し、ＬＥＤの発光部及びフォトトランジスタの受光部が前記ケース１０の底部１２の開口から外部（下方）に露出している。第１〜第５ラインセンサ２１〜２５の各々のＬＥＤは、ケース１０の底部１２の開口を介して、下方の反射面（マイコンカーが走行する床面）に向けて所定の光を所定角度で放射する。ＬＥＤの発光は反射面としての床面で反射して対応するフォトトランジスタに所定角度で入射し、そのフォトトランジスタがオン動作するようになっている。このとき、反射面としての床面には、マイコンカーの走行軌跡を表す黒色等の所定色のライン（直線、屈曲線、曲線等を組み合わせた線）が設けられている。そして、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５は、ＬＥＤの発光が、そのラインにおいてのみ反射してフォトトランジスタに入射する一方、その他の床面では反射しないよう、床面やラインの色等を勘案して、ＬＥＤの発光色等の諸条件を設定している。
【００１６】
センサ基板２０の上面側の前端部には、第１センサＬＥＤ（左センサＬＥＤ）３１、第２センサＬＥＤ（左中センサＬＥＤ）３２、第３センサＬＥＤ（中央センサＬＥＤ）３３、第４センサＬＥＤ（右中センサＬＥＤ）３４及び第５センサＬＥＤ（右センサＬＥＤ）３５が、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５に対応して、左右に所定間隔を置いて並ぶよう実装されている。また、センサ基板２０上には、半固定抵抗４１、抵抗４２、コンデンサ等の各種電気・電子素子（電気・電子部品）が実装されている。
【００１７】
ケース１０の底部１２の上面（ケース１０の内部空間側）の後側部には、メイン基板５０が取付けられる。メイン基板５０は、円柱状のスペーサ（図示略）等を介して、底部１２の上方に所定間隔を置いて配置及び固定されている。メイン基板５０の上面側には、モータ駆動用ＩＣ（集積回路）５１、マイクロコンピュータ（マイコン）５２及びリセットスイッチ（スタート端子）５３が実装されている。モータ駆動用ＩＣ５１としては、例えば、三陽電機株式会社製の商品名ＬＢ１６５０を好適に使用することができる。また、マイコン５２としては、マイクロチップ社製の商品名ＰＩＣ１６Ｆ８４Ａを好適に使用することができる。メイン基板５０の上面側には、第１モニタＬＥＤ（左モニタＬＥＤ）６１、第２モニタＬＥＤ（左中モニタＬＥＤ）６２、第３モニタＬＥＤ（右中モニタＬＥＤ）６３及び第４モニタＬＥＤ（右モニタＬＥＤ）６４が、左右に所定間隔を置いて並ぶよう実装されている。
【００１８】
ケース１０の底部１２と前記メイン基板５０との間の空間の前側部分には、正逆回転自在な第１モータ（左車輪用モータ）７１及び第２モータ（右車輪用モータ）７２が左右に並列して固定されている。第１及び第２モータ７１，７２としては、マブチ社製の商品名ＲＥ−１４０を好適に使用することができる。また、ケース１０の底部１２と前記メイン基板５０との間の空間の後側部分には、電源回路を構成する２個の電池ボックス７５が固定されている。各電池ボックス７５には、例えば２本の単三電池を直列接続として収容自在である。そして、電源回路は、２個の電池ボックス７５に収容した合計４本の単三電池により、６Ｖの電圧の電力を、前記センサ基板２０上の第１〜第５ラインセンサ２１〜２５、メイン基板５０上のモータ駆動用ＩＣ５１やマイコン５２や第１〜第４モニタＬＥＤ６１〜６４、第１及び第２モータ７１，７２等に供給自在である。電池ボックス７５には電源スイッチ７６が設けられ、電源をオンオフできるようになっている。前記第１モータ７１には右車輪８１が車軸を介して作用的に連結され、第１モータ７１により右車輪８１を正逆回転したり回転停止したりできるようになっている。また、前記第２モータ７２には左車輪８２が車軸を介して作用的に連結され、第２モータ７２により左車輪８２を正逆回転したり回転停止したりできるようになっている。前記ケース１０等の外装部分や前記車輪８１，８２等の走行機構としては、株式会社タミヤせいの商品名「壁づたいねずみ」を好適に使用することができる。
【００１９】
図３は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーの電気的構成を概略的に示す機能ブロック図である。図４は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーの電気的回路構成を示す回路図である。
前記マイコン５２は、何度でも書換可能なプログラムメモリを備え、命令数３５、データ幅８ビットのＰＩＣマイコンであり、入出力端子として、ＲＡ０，ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４の合計５本のポートＡと、ＲＢ０，ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４，ＲＢ５，ＲＢ６，ＲＢ７の合計８本のポートＢとを有する。図３及び図４に示すように、リセットスイッチ（スタート端子）５３は、マイコン５２のＭＣＬＲポートに電気的に接続され、マイコン５２に対する５Ｖの直流電源の供給をオンオフするようになっている。即ち、マイコン５２は、電源電圧５Ｖの直流電源で動作する。また、マイコン５２のクロック用ポートには、クロック周波数１０ＭＨｚのセラミック振動子が電気的に接続されている。即ち、マイコン５２はクロック周波数１０ＭＨｚで動作し、このときの１命令実行時間は０．４μｓとなっている。
【００２０】
前記第１〜第５ラインセンサ２１〜２５は、それぞれ、マイコン５２の入出力端子のうち、５つのポートＡ（入力ポート）ＲＡ０，ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４に電気的に接続され、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５の検出信号（フォトトランジスタのＯＮ信号）を５ビットのデータとしてマイコン５２の５つの入力ポートＲＡ０，ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４に入力するようになっている。更に、前記第１〜第５センサＬＥＤ３１〜３５は、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５に対応して、マイコン５２の５つの入力ポートＲＡ０，ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４に電気的に接続されている。そして、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５のいずれか（１以上）が、マイコン５２に検出信号を入力すると、マイコン５２の制御により、対応するいずれか（１以上）の第１〜第５センサＬＥＤ３１〜３５が点灯するようになっている。
【００２１】
前記モータ駆動用ＩＣ５１は、その４つの入力ポートＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４を、マイコン５２の前記８つのポートＢ（出力ポート）のうち、４つの出力ポートＲＢ０，ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３に電気的に接続されている。また、モータ駆動用ＩＣ５１の４つの出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４のうち、２つの出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２には、前記第１モータ７１が電気的に接続されている。一方、モータ駆動用ＩＣ５１の４つの出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４のうち、他の２つの出力ポートＯＵＴ３，ＯＵＴ４には、前記第２モータ７２が電気的に接続されている。更に、前記第１〜第４モニタＬＥＤ６１〜６４は、マイコン５２の８つのポートＢ（出力ポート）のうち、他の４つの出力ポートＲＢ４，ＲＢ５，ＲＢ６，ＲＢ７に電気的に接続されている。モータ駆動用ＩＣ５１は、マイコン５２からの指令信号（入力ポートＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ４への入力データ）に応じて、第１及び第２モータ７１，７２をそれぞれ速度調節自在に正回転及び逆回転したり、回転停止したりすることができる。
【００２２】
図５は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーのマイコンの入出力レジスタのビット割り当てを示す説明図であり、（ａ）はマイコンのポートＡへのビット割り当てを、（ｂ）はマイコンのポートＢへのビット割り当てを示す。
上記のように、マイコン５２の入出力端子の役割設定として、ポートＡは第１〜第５ラインセンサ２１〜２５を接続する入力用に使用され、ポートＢは、第１〜第４モニタＬＥＤ６１〜６４及びモータ駆動ＩＣ５１に接続する出力用に使用される。ここで、図５（ａ）に示すように、マイコン５２のポートＡは、ビット列として”４”〜”０”の５ビットを構成し、各ポート（ビット列として左から順にＲＡ４，ＲＡ３，ＲＡ２，ＲＡ１，ＲＡ０が割り当てられている）には、ビット位置に対応して各ラインセンサ２１〜２５の入力が割り当てられている。即ち、ビット”４”には左ラインセンサ２１が、ビット”３”には左中ラインセンサ２２の入力が、ビット”２”には中央ラインセンサ２３が、ビット”１”には右中ラインセンサ２４の入力が、ビット”０”には右ラインセンサ２５の入力が、それぞれ、割り当てられている。そして、各ラインセンサ２１〜２５がラインを感知（検出）したとき（反応ありのとき）は、対応するポートＲＡ４，ＲＡ３，ＲＡ２，ＲＡ１，ＲＡ０のビットの値が”１”となり、各ラインセンサ２１〜２５がラインを感知しないとき（反応なしのとき）は、対応するポートＲＡ４，ＲＡ３，ＲＡ２，ＲＡ１，ＲＡ０のビットの値が”０”となる。
【００２３】
また、５６（ｂ）に示すように、マイコン５２のポートＢは、ビット列として”７”〜”０”の８ビットを構成し、各ポート（ビット列として左から順にＲＢ７，ＲＢ６，ＲＢ５，ＲＢ４，ＲＢ３，ＲＢ２，ＲＢ１，ＲＢ０が割り当てられている）には、ビット位置に対応して、各モニタＬＥＤ６１〜６４への出力と、各モータ７１，７２への出力とが割り当てられている。即ち、ビット”７”には右モニタＬＥＤ６１への出力が、ビット”６”には右中モニタＬＥＤ６２への出力が、ビット”５”には左中モニタＬＥＤ６３への出力が、ビット”４”には左モニタＬＥＤ６４への出力が、それぞれ、割り当てられている。更に、ビット”３”及び”２”の２ビットには第１モータ（左車輪用モータ）７１への出力が、ビット”１”及び”０”の２ビットには第２モータ（右車輪用モータ）７１への出力が、それぞれ、割り当てられている。そして、各モニタＬＥＤ６１〜６４を点灯するときは、対応するポートＲＢ７，ＲＢ６，ＲＢ５，ＲＢ４のビットの値が”１”となり、各モニタＬＥＤ６１〜６４を消灯するときは、対応するポートＲＢ７，ＲＢ６，ＲＢ５，ＲＢ４のビットの値が”０”となる。また、各モータ７１，７２を正回転（各車輪８１，８２を前方向に回転）するときは、対応するポートＲＢ３，ＲＢ２及びＲＢ１，ＲＢ０のビットの値がそれぞれ”０１”となり、各モータ７１，７２を逆回転（各車輪８１，８２を後方向に回転）するときは、対応するポートＲＢ３，ＲＢ２及びＲＢ１，ＲＢ０のビットの値がそれぞれ”１０”となり、各モータ７１，７２を停止（各車輪８１，８２を回転停止）するときは、対応するポートＲＢ３，ＲＢ２及びＲＢ１，ＲＢ０のビットの値がそれぞれ”００”となる。
【００２４】
マイコン５２は、更に、モータ７１，７２の速度制御を行うために、電源回路の電力制御も行う。具体的には、マイコンカーのモータ７１，７２の電源電圧はマイコン５２と共用のため、６Ｖと高めで、このままではモータ７１，７２の回転速度が異常に高くなる。そこで、マイコン５２に格納するプログラムでは、モータ７１，７２への通電を断続的に行うＰＷＭ（パルス幅変調）方式の電力制御（いわゆるデューティ制御）により回転速度を落としていく。例えば、モータ７１，７２への電流を０．０６６ｍｓの間通電（ＯＮ）し、０．１ｍｓの間遮断（ＯＦＦ）して、これを繰り返すことによりモータ７１，７２の速度を制御することができる。この場合、ＯＮ・ＯＦＦ時間の比は約２：３となるが、この割合を変えることで走行速度を変えることができる。ただし、ＯＦＦ時間をあまり小さくすると走行速度が速くなりすぎて、ラインセンサ２１〜２５によるライン感知が不安定になり暴走する可能性があるので、かかる不具合を生じない範囲でデューティ比を設定することが好ましい。
【００２５】
次に、上記のように構成したマイコンカーのライントレース動作について説明する。
図６は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーのライントレース走行のための制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
まず、本実施の形態のマイコンカーは、走行制御にマイコン５２を使用し、腹部（ケース１０の底部１２）に取付けた５つのラインセンサ（反射型光学センサ）２１〜２５により、床面としてのコース板上の黒ラインＬを検出し、複雑なコースを自動走行するものである。具体的には、マイコン５２は、メモリにプログラムやデータを記憶し、入出食ポートにより外部との信号のやり取りを行い、ＣＰＵによりプログラムから命令を取り出して順に実行する。なお、マイコン５２には、ＰＩＣライタを使用してプログラムを書き込む。マイコン５２では、電圧の変化（０Ｖ，５Ｖ）が信号となり、マイコン５２内部では電圧は数値（０，１）に置き換わる。即ち、ラインセンサ２１〜２５のいずれか１以上が黒ラインＬに対向すると、そのラインセンサ２１〜２５のＬＥＤからの発光が黒ラインＬで反射して、対応するフォトトランジスタに入光し、そのラインセンサ２１〜２５がその黒ラインＬを感知する。すると、そのラインセンサ２１〜２５は、５Ｖの信号をマイコン５２の対応する入力ポートＲＡ０〜ＲＡ４に入力する。一方、ラインセンサ２１〜２５がコース板面の黒ラインＬ以外の位置にある場合、即ち、黒ラインＬと対向しない場合、ラインセンサ２１〜２５のＬＥＤからの発光は、そのコース板面位置から反射して対応するフォトトランジスタに入光することはなく、ラインセンサ２１〜２５からの反応はない。即ち、そのラインセンサ２１〜２５は、０Ｖの信号をマイコン５２の対応する入力ポートＲＡ０〜ＲＡ４に入力する。
【００２６】
マイコンカーはコース板としての白紙に引かれた黒ラインＬと進行方向とのずれを第１〜第５ラインセンサ２１〜２５で読みとり、２つの車輪（右車輪、左車輪）８１，８２の回転方向を制御してトレース走行するようになっている。マイコンカーは、直線コースでは、真ん中のラインセンサ（第３ラインセンサ（中央ラインセンサ））２３が黒ラインＬを感知しながら左右の車輪を回転させて走行する。例えば、図５のように、黒ラインＬが右方向にカーブしている場合、第１〜第５ラインセンサ２１〜２５のうち、右から２つ目のラインセンサ（第４ラインセンサ（右中ラインセンサ））２４がラインを感知する。この場合、マイコン５２は、第４ラインセンサからの信号を受けて、左車輪８２は回転させたまま右車輪８１の回転を止めることにより、マイコンカーが右旋回して黒ラインＬをたどる動きとなるような制御を実行する。
【００２７】
詳細には、マイコンカーは、マイコン５２によりラインセンサ２１〜２５の反応に応じて左右のモータ７１，７２を制御して、ラインをトレース（追跡）する走行動作を行う。即ち、マイコンカーは、右ラインセンサ２５が反応（黒ラインＬ検出）したときは右方へ急速進路変更し、右中ラインセンサ２４が反応したときは右方へ進路変更し、中央ラインセンサ２３が反応したときはそのまま前進し、左中ラインセンサ２２が反応したときは左方へ進路変更し、左ラインセンサ２１が反応したときは左方へ急速進路変更する。なお、マイコンカーは、どのラインセンサ２１〜２５からも反応がないときは、マイコン５２により左右のモータ７１，７２を制御して、右方または左方へ急速進路変更して、黒ラインＬを探す動作を行う。
【００２８】
ここで、各第１〜第５ラインセンサ２１〜２５は、黒ラインＬを感知すると、５Ｖの電圧（データ”１”）をマイコンの対応するポートＡ（ＲＡ０〜ＲＡ４）に入力し、反応がないと（黒ラインＬを感知しないと）０Ｖの電圧（データ”０”）をマイコンの対応するポートＡ（ＲＡ０〜ＲＡ４）に入力する。５Ｖの電圧が入力されると、マイコン５２は、ポートＢ（ＲＢ０〜ＲＢ７）を介して、対応するモニタＬＥＤ６１〜６４を点灯させると共に、対応するモータ７１，７２を回転させる。一方、０Ｖの電圧が入力されると、マイコン５２は、ポートＢ（ＲＢ０〜ＲＢ７）を介して、対応するモニタＬＥＤ６１〜６４を消灯させると共に、対応するモータ７１，７２を停止させる。
【００２９】
上記動作を図６のフローチャートに基づいて説明すると、リセットスイッチ５３をオンすると、まず、マイコン５２が、初期化動作の後、自らの宣言ファイルを読み込み、自らの基本動作設定を実行する。次に、マイコン５２は、ポートＡ及びポートＢの入出力設定用データを、入力なら”１”、出力なら”０”に設定する。即ち、本実施の形態では、マイコン５２は、ポートＡ（ＲＡ０〜ＲＡ４）の全てに”１”を入力し、「０００１１１１１」の設定値とする。また、ポートｂ（ＲＢ０〜ＲＢ７）の全てに”０”を入力し、「００００００００」の設定値とする。次に、マイコン５２は、ＳＴＥＰ１で、入出力端子の方向設定処理を実行し、ＳＴＥＰ２で、マイコンカーの進行方向を前進に設定する。なお、この入出力端子の方向設定処理では、マイコンカーの進行方向を後進に設定することもできる。
【００３０】
次に、マイコン５２は、ラインセンサ（左、左中、中央、右中、右）２１〜２５からポートＡへのデータ入力（１：黒、０：白）を待ち、入力データに対応したモータ７１，７２及びモニタＬＥＤ６１〜６４の制御動作を行う。まず、マイコン５２は、ＳＴＥＰ３で、両モータ７１，７２を前記デューティ制御により速度調整した状態で正回転する。これにより、マイコンカーは前進する。具体的には、マイコン５２は、前進指令として、ポートＢのビット列を「０１１００１０１」とする。すると、左右のモータ７１，７２が共に前方向に回転し、マイコンカーが直進する。これと同時に、右中モニタＬＥＤ６２及び左中モニタＬＥＤ６３が共に点灯して、マイコンカーが直進状態であることを示す。
【００３１】
次に、マイコン５２は、ＳＴＥＰ４で、中央ラインセンサ２３の反応があったか否か判断し、反応があったとき（ラインを感知したとき）は、ＳＴＥＰ２へと復帰して、ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ４の処理を繰り返す。即ち、中央ラインセンサ２３の反応がある限り、マイコンカーは直進動作を継続する。一方、ＳＴＥＰ４で中央ラインセンサ２３の反応がない場合、マイコン５２は、ＳＴＥＰ５へと進み、左中ラインセンサ２２の反応があったか否か判断する。ＳＴＥＰ５で左中ラインセンサ２２の反応があったときは、マイコン５２は、ＳＴＥＰ６へと進み、マイコンカーの動作を左旋回動作に設定する。具体的には、左中ラインセンサ２２がラインを感知したら、マイコンカーを左方へ進路変更する。即ち、マイコン５２は、左旋回指令として、ポートＢのビット列を「０００１０００１」とする。すると、左車輪用モータ７１が停止すると共に、右車輪用モータ７２が前方向に回転（正回転）して、マイコンカーが左方向に旋回する。これと同時に、左モニタＬＥＤ６１が点灯して、マイコンカーが左旋回状態であることを示す。
【００３２】
一方、ＳＴＥＰ５で左中ラインセンサ２２の反応がない場合、マイコン５２は、ＳＴＥＰ７へと進み、右中ラインセンサ２４の反応があったか否か判断する。ＳＴＥＰ７で右中ラインセンサ２４の反応があったときは、マイコン５２は、ＳＴＥＰ８へと進み、マイコンカーの動作を右旋回動作に設定する。具体的には、右中ラインセンサ２４がラインを感知したら、マイコンカーを右方へ進路変更する。即ち、マイコン５２は、右旋回指令として、ポートＢのビット列を「１００００１００」とする。すると、右車輪用モータ７２が停止すると共に、左車輪用モータ７１が前方向に回転（正回転）して、マイコンカーが右方向に旋回する。これと同時に、右モニタＬＥＤ６４が点灯して、マイコンカーが右旋回状態であることを示す。
【００３３】
一方、ＳＴＥＰ７で右中ラインセンサ２４の反応がない場合、マイコン５２は、ＳＴＥＰ９へと進み、左ラインセンサ２１の反応があったか否か判断する。ＳＴＥＰ９で左ラインセンサ２１の反応があったときは、マイコン５２は、ＳＴＥＰ１０へと進み、マイコンカーの動作を左急旋回動作に設定する。具体的には、左ラインセンサ２１がラインを感知したら、マイコンカーを左方へ急速進路変更する。即ち、マイコン５２は、左急旋回指令として、ポートＢのビット列を「００１１１００１」とする。すると、右車輪用モータ７２が前方向に回転（正回転）すると共に、左車輪用モータ７１が後方向に回転（逆回転）して、マイコンカーが左方向に急旋回する。これと同時に、左モニタＬＥＤ６１及び左中モニタＬＥＤ６２の両方が点灯して、マイコンカーが左急旋回状態であることを示す。
【００３４】
一方、ＳＴＥＰ９で左ラインセンサ２１の反応がない場合、マイコン５２は、ＳＴＥＰ１１へと進み、右ラインセンサ２５の反応があったか否か判断する。ＳＴＥＰ１１で右ラインセンサ２１の反応があったときは、マイコン５２は、ＳＴＥＰ１２へと進み、マイコンカーの動作を右急旋回動作に設定する。具体的には、右ラインセンサ２５がラインを感知したら、マイコンカーを右方へ急速進路変更する。即ち、マイコン５２は、右急旋回指令として、ポートＢのビット列を「１１０００１１０」とする。すると、右車輪用モータ７２が後方向に回転（逆回転）すると共に、左車輪用モータ７１が前方向に回転（正回転）して、マイコンカーが右方向に急旋回する。これと同時に、右モニタＬＥＤ６４及び右中モニタＬＥＤ６３の両方が点灯して、マイコンカーが右急旋回状態であることを示す。一方、ＳＴＥＰ１１で右ラインセンサ２１の反応がない場合、マイコン５２は、ＳＴＥＰ３へと復帰する。
【００３５】
なお、いずれのラインセンサ２１〜２５も反応しない（ライン感知しない）ときは、マイコン５２は、ＳＴＥＰ１２の右急旋回動作処理を実行し、マイコンカーを右方へ急速進路変更して、右ラインセンサ２５等により黒ラインＬを探す動作を行う。なお、このとき、マイコン５２は、ＳＴＥＰ１０の左急旋回動作処理を実行し、マイコンカーを左方へ急速進路変更して、左ラインセンサ２１等により黒ラインＬを探す動作を行うようにすることもできる。或いは、マイコン５２は、ＳＴＥＰ１２の右急旋回動作処理及びＳＴＥＰ１０の左急旋回動作処理を交互に或いは選択的に実行し、マイコンカーを右方または左方へ交互に或いは選択的に急速進路変更して、右ラインセンサ２５等または左ラインセンサ２１等により黒ラインＬを探す動作を行うようにすることもできる。
【００３６】
上記マイコンカーの動作の具体例を図７に従って説明する。
図７は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーがライントレース走行する際の動作原理を示す説明図である。図８は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーが直角コーナをライントレース走行する際の動作原理を示す説明図である。
まず、例えば、図７に示すように、黒ラインＬが前方へ向かう直線部分に続いて右方に緩やかに曲がっている場合、マイコンカーの第４ラインセンサ（右中センサ）２４が黒ラインＬを感知する。すると、マイコン５２のポートＡの第１ビット（ＲＡ１）が”１”になる。マイコン５２のメモリに格納したプログラムは、これをビットテスト命令で検知して、左車輪８２のみを前方向に回転させるデータ（図６にしたがって説明した８ビットデータ）をポートＢに送る。すると、モータ駆動ＩＣ５１の制御により左車輪用モータ７１が正回転すると共に、右車輪用モータ７２が回転停止して、マイコンカーが右方に旋回する。なお、このとき、マイコン５２の制御により対応する左モニタＬＥＤ６１が点灯する。
【００３７】
ここで、上記プログラムではラインのチェックは、まず中央ラインセンサ２３の反応から見ているため、何らの手当ても施さない場合、図８に示すように、マイコンカーが直角コーナを曲がる場合には、前方へ向かう直線走行後の直角コーナで、ラインセンサ２１〜２５がラインを見落とす可能性がある。これは、マイコンカーが直角コーナに進入したとき、中央ラインセンサ２３は反応するため、マイコン５２からは直進指令が出てマイコンカーがそのまま直進することになる一方、その後、全てのラインセンサ２１〜２５が反応なしの状態となるからである。よって、全てのラインセンサ２１〜２５が反応しないときは、上記プログラムでは右急旋回して黒ラインＬを探すようになっている。しかし、コーナの屈曲方向によっては（左直角コーナの場合）逆回りとなって時間的なロスを生じることがある。
【００３８】
そこで、中央ラインセンサ２３がラインを感知したら、まず、右中ラインセンサ２４、右ラインセンサ２５、左中ラインセンサ２２または左ラインセンサ２１が同時にラインを感知していないかどうか調べ、感知していたらその方向へマイコンカーを旋回し、感知していなかったら前進（直進継続）するといったような制御をマイコン５２により行うことが好ましい。或いは、マイコン５２によるセンサチェックの順序を入れ替えることにより対処することも可能であるが、この場合、中央センサ２３のチェックを先に実行しないと、直線部での蛇行が多くなる可能性があるため、中央センサ２３のチェックを先に実行することが好ましい。更に、上記プログラムでは、ラインが鋭角コーナとなっている場合等についても５つのラインセンサ２１〜２５の反応を使い分ける（１以上のラインセンサ２１〜２５の反応を同時に見て制御を行う）ことで効果的に走行制御することができる。
【００３９】
【考案の効果】
本考案に係るマイコンカーは、上記のように構成したため、床面に設けたラインに沿って走行するよう制御自在で、自動式の乗物玩具等の電子工作物等に適用することが好適なマイコンカーに具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーを内部構造と共に示す平面図である。
【図２】図２は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーの外形を示す斜視図である。
【図３】図３は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーの電気的構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図４】図４は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーの電気的回路構成を示す回路図である。
【図５】図５は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーのマイコンの入出力レジスタのビット割り当てを示す説明図であり、（ａ）はマイコンのポートＡへのビット割り当てを、（ｂ）はマイコンのポートＢへのビット割り当てを示す。
【図６】図６は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーのライントレース走行のための制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】図７は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーがライントレース走行する際の動作原理を示す説明図である。
【図８】図８は本考案の一実施の形態に係るマイコンカーが直角コーナをライントレース走行する際の動作原理を示す説明図である。
【符号の説明】
２１：左ラインセンサ、２２：左中ラインセンサ、２３：中央ラインセンサ
２４：右中ラインセンサ、２５：右ラインセンサ
３１〜３５：センサＬＥＤ
５２：マイクロコンピュータ
６１：左モニタＬＥＤ、６２：左中モニタＬＥＤ
６３：右中モニタＬＥＤ、６４：右モニタＬＥＤ
７１：左車輪用モータ、７２：右車輪用モータ
８１：右車輪、８２：左車輪
Ｌ：黒ライン（ライン）
【図１】
0003097635.tif 000003
【図２】
0003097635.tif 000004
【図３】
0003097635.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003097635.tif 000008
【図７】
0003097635.tif 000009
【図８】
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