(57)【要約】【課題】移動体のほぼ円筒状の外周側面に取付けて用いて、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、スイッチをＯＮの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることが可能なメンブレンスイッチとそれを備えた自走式移動体を提供する。【解決手段】メンブレンスイッチ１は、外部電極１０と、外部電極１０に対向するように配置された内部電極２０と、外部電極１０と内部電極２０との間に配置されたスペーサ３０とを備える。スペーサ３０には複数の開口部３２、３３が長手方向に間隔をあけて並んで配置され、長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きい。外部電極１０と内部電極２０とは開口部を通じて接触可能になっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の第１の電極部材と、
前記第１の電極部材に対向するように配置された帯状の第２の電極部材と、
前記第１の電極部材と前記第２の電極部材との間に配置された帯状の絶縁部材とを備え、
前記絶縁部材には複数の開口部が長手方向に間隔をあけて並んで配置されており、長手方向の中央部に近づくにつれて前記開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて前記開口部の面積が相対的に大きくなるように複数の前記開口部の各々が形成され、前記第１の電極部材と前記第２の電極部材とは前記開口部を通じて接触可能になっている、メンブレンスイッチ。
【請求項２】
前記第１の電極部材の両端部を接続する第１の端子と、前記第２の電極部材の両端部を接続する第２の端子とを備え、前記第１の電極部材と前記第２の電極部材とが前記開口部を通じて接触するとき、その接触位置を、前記第１の端子と前記第２の端子との間の電気抵抗値によって判定し、
前記接触位置が長手方向の中央部に近づくにつれて前記電気抵抗値が相対的に大きく、前記接触位置が長手方向の両端部に近づくにつれて前記電気抵抗値が相対的に小さくなるように前記第１の電極部材と前記第２の電極部材の電気抵抗体が形成されている、請求項１に記載のメンブレンスイッチ。
【請求項３】
ほぼ円筒状の外周側面を有する移動体と、
前記移動体の外周側面に装着された、請求項１または請求項２に記載のメンブレンスイッチとを備え、
一定の方向から前記移動体の外周側面に外力が与えられる場合に、前記第１の電極部材と前記第２の電極部材とが複数の前記開口部の各々を通じて接触するのに必要な前記外力が、前記開口部の各々の位置にかかわらず、ほぼ一定である、自走式移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メンブレンスイッチとそれを備えた自走式移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、接触センサを備えた自走式移動体が知られている。
【０００３】
たとえば、特開２００４−１４８０２１号公報（特許文献１）には、接触センサを吸口部と本体の側面とに帯状の接触センサを設けた自走式掃除機が記載されている。この接触センサは、多数の接点を分散して配置したもので、ベースプレートに設けた第１の接点素子と、ベースプレートから離隔して配置された帯状の接点層に設けた第２の接点素子と、この第２の接点素子上に配置された帯状の弾性体とからなる。
【０００４】
上記の帯状の接触センサでは、吸口部や本体の側面の上の広い範囲で障害物との接触位置を特定するために複数の接点を有するパターンがベースシートに印刷されている。
【特許文献１】特開２００４−１４８０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の公報に開示された帯状の接触センサを、自走式移動体の接触検知手段として、自走式移動体本体の円筒状の側面に貼り付けて用いた場合、以下に説明するような問題がある。
【０００６】
自走式移動体の正面に対向する方向、すなわち、自走式移動体の進行方向に平行な方向から外力が加えられた場合に、移動体の正面に位置する接触センサの接点に対しては、加えられた外力のうち、接触センサのスイッチをＯＮの状態にするのに寄与する力の割合が大きいので、小さな外力で接触センサのスイッチをＯＮの状態にすることができる。これに対して、自走式移動体の進行方向に平行な方向から外力が加えられた場合に、移動体の左右側面に位置する接触センサの接点に対しては、加えられた外力のうち、接触センサのスイッチをＯＮの状態にするのに寄与する力の割合が小さいので、接触センサのスイッチをＯＮの状態にするためには大きな外力が必要になる。移動体の左右側面に配置された帯状の接触センサの両端部に近づくにつれて、接触センサのスイッチをＯＮの状態にするためには、より大きな外力が必要になる。したがって、たとえば、自走式移動体の進行方向に平行な方向から、移動体のほぼ円筒状の側面のそれぞれの位置に外力が加えられた場合、すなわち、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合は、従来の帯状の接触センサでは、接触位置にかかわらず、一様な検知結果を得ることができないという問題がある。
【０００７】
このため、たとえば、移動体が走行中に軽い障害物に正面から接触した場合には、その接触を検知して停止するが、移動体がその左右の端部付近にて軽い障害物に接触した場合には、その接触を検知することができない。この場合、移動体の左右の端部付近に加えられた外力のうち、接触センサのスイッチをＯＮの状態にするのに寄与する力の割合が小さいので、接触センサのスイッチをＯＮの状態にするために必要な力に対して、軽い障害物と床面との間で生じる摩擦力が小さいので、その接触を検知することができずに、移動体が障害物を押してしまう場合がある。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、移動体のほぼ円筒状の外周側面に取付けて用いて、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、スイッチをＯＮの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることが可能なメンブレンスイッチとそれを備えた自走式移動体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従ったメンブレンスイッチは、帯状の第１の電極部材と、この第１の電極部材に対向するように配置された帯状の第２の電極部材と、第１の電極部材と第２の電極部材との間に配置された帯状の絶縁部材とを備える。絶縁部材には複数の開口部が長手方向に間隔をあけて並んで配置されている。長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように複数の開口部の各々が形成されている。第１の電極部材と第２の電極部材とは開口部を通じて接触可能になっている。
【００１０】
この発明のメンブレンスイッチでは、開口部を通じて第１の電極部材と第２の電極部材とを接触させるためには、第１の電極部材または第２の電極部材の一方の一部分を押圧し、変形させ、絶縁部材の開口部に入り込ませて、第１の電極部材または第２の電極部材の他方の一部分に接触させる必要がある。絶縁部材に配置された複数の開口部の各々は、長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように形成されている。このため、長手方向の中央部側では相対的に小さな面積の開口部を通じて第１の電極部材と第２の電極部材とを接触させなければならず、長手方向の両端部側では相対的に大きな面積の開口部を通じて第１の電極部材と第２の電極部材とを接触させなければならない。
【００１１】
長手方向の中央部側では、相対的に小さな面積の開口部に、第１の電極部材または第２の電極部材の一方の一部分を押圧して入り込ませるために、その押圧される一部分の変形量を大きくしなければならない。したがって、相対的に小さな開口部を通じて第１の電極部材と第２の電極部材とを接触させるためには、相対的に大きな押圧力が必要になる。
【００１２】
これに対して、長手方向の両端部側では、相対的に大きな面積の開口部に、第１の電極部材または第２の電極部材の一方の一部分を押圧して入り込ませるためには、その押圧される一部分の変形量は小さくてもよい。したがって、相対的に大きな開口部を通じて第１の電極部材と第２の電極部材とを接触させるためには、相対的に小さな押圧力でもよい。
【００１３】
これにより、帯状のメンブレンスイッチにおいて、長手方向の中央部側では第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に大きくし、長手方向の両端部側では第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に小さくすることができる。
【００１４】
以上のように構成された本発明のメンブレンスイッチを移動体のほぼ円筒状の外周側面に取付けて用いた場合を考える。
【００１５】
ほぼ同一の方向、たとえば、移動体の進行方向にほぼ平行な方向から障害物等によって外力が移動体に加えられたとき、移動体の正面に位置するメンブレンスイッチの部分、すなわち、メンブレンスイッチの中央部側に近い位置の部分では、加えられた外力のうち、第１と第２の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が大きい、すなわち、メンブレンスイッチをＯＮの状態にするのに寄与する力の割合が大きい。このとき、本発明のメンブレンスイッチでは、長手方向の中央部側では第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な押圧力は相対的に大きい。
【００１６】
一方、移動体の進行方向にほぼ平行な方向から障害物等によって外力が移動体に加えられたとき、移動体の左右側面に位置するメンブレンスイッチの部分、すなわち、メンブレンスイッチの両端部側に近い位置の部分では、加えられた外力のうち、第１と第２の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が小さい、すなわち、メンブレンスイッチをＯＮの状態にするのに寄与する力の割合が小さい。このとき、本発明のメンブレンスイッチでは、長手方向の両端部側では第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な押圧力は相対的に小さい。
【００１７】
このように、本発明のメンブレンスイッチを用いることによって、ほぼ同一の方向から障害物等によって外力が移動体に加えられたとき、加えられた外力のうち、第１と第２の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が大きい部分では、第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に大きくし、加えられた外力のうち、第１と第２の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が小さい部分では、第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に小さくすることができる。したがって、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な外力、すなわち、メンブレンスイッチをＯＮの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることができる。
【００１８】
この発明のメンブレンスイッチは、第１の電極部材の両端部を接続する第１の端子と、第２の電極部材の両端部を接続する第２の端子とを備え、第１の電極部材と第２の電極部材とが開口部を通じて接触するとき、その接触位置を、第１の端子と第２の端子との間の電気抵抗値によって判定し、接触位置が長手方向の中央部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に大きく、接触位置が長手方向の両端部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に小さくなるように第１の電極部材と第２の電極部材の電気抵抗体が形成されていることが好ましい。
【００１９】
従来の帯状の接触センサでは、吸口部や本体の側面の上の広い範囲で障害物との接触位置を特定するために複数の接点を有するパターンがベースシートに印刷されている。この従来の帯状の接触センサを用いて、複数の接点を利用して広範囲の接触検知を実現した場合、電極のパターンが複雑になる。また、接触位置を検知したい場合には、複数のメンブレンスイッチの各電極のパターンに対して独立した配線をする必要があり、分解能に応じて配線の数を増やさなければならないという問題がある。
【００２０】
これに対して、この発明のメンブレンスイッチは上述したように構成されているので、第１の端子と第２の端子との間の電気抵抗値を測定することによって、接触位置を検知することができる。したがって、従来の帯状の接触センサに比べて、電極のパターンを複雑にする必要がなく、また配線の数を増やすことなく、簡略化した配線で接触位置を検知することができる。
【００２１】
この発明に従った自走式移動体は、ほぼ円筒状の外周側面を有する移動体と、この移動体の外周面に装着された、上述の特徴を有するメンブレンスイッチとを備え、一定の方向から移動体の外周側面に外力が与えられる場合に、第１の電極部材と第２の電極部材とが複数の開口部の各々を通じて接触するのに必要な外力が、開口部の各々の位置にかかわらず、ほぼ一定である。
【００２２】
このように自走式移動体を構成することにより、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、第１と第２の電極部材を接触させるのに必要な外力、すなわち、メンブレンスイッチをＯＮの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることができる。したがって、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、接触位置にかかわらず、一様な検知結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のようにこの発明によれば、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、メンブレンスイッチをＯＮの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることができる。これにより、本発明のメンブレンスイッチを移動体のほぼ円筒状の外周側面に取付けて用いると、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、接触位置にかかわらず、一様な検知結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の一つの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチの概略的な構成を示す斜視図である。図２は、この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチの概略的な内部構造を示す分解斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、メンブレンスイッチ１は、帯状の第１の電極部材としての外部電極１０と、外部電極１０に対向するように配置された帯状の第２の電極部材としての内部電極２０と、外部電極１０と内部電極２０との間に配置された帯状の絶縁部材としてのスペーサ３０とから構成される。
【００２７】
外部電極１０と内部電極２０は、絶縁材料の表面に導電材料としてのカーボンペーストが塗布され、帯状に長く形成されたシート状の部材である。たとえば、この実施の形態では、外部電極１０と内部電極２０の長さは４００ｍｍ、幅は３０ｍｍである。図１と図２に示すように、外部電極１０の両端部１１と１２は、配線を通じて第１の端子１３に接続されている。また、内部電極２０の両端部２１と２２は、配線を通じて第２の端子２３に接続されている。これらの配線は、銀ペーストなどの電気抵抗の低い材料を用いて、上記のカーボンペーストが塗布された絶縁材料の表面と同一の面上にパターンで形成されてもよい。
【００２８】
図２に示すように、外部電極１０と内部電極２０との間に配置されたスペーサ３０では、絶縁材料からなるシート状部材３１に複数の開口部３２、３３が長手方向に間隔をあけて並んで配置されている。長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように複数の開口部の各々が形成されている。たとえば、長手方向の中央部に近い開口部３２は相対的に小さい面積を有し、長手方向の両端部に近い開口部３３は相対的に大きい面積を有する。外部電極１０と内部電極２０とは、開口部を通じて接触可能になっている。具体的には、図２に示すように、矢印Ｐで示す方向に外部電極１０を内部電極２０に向かって押圧すると、開口部３２ｐを通じて外部電極１０と内部電極２０とが接触位置４０にて接触可能になっている。
【００２９】
この発明のメンブレンスイッチ１では、開口部３２ｐを通じて外部電極１０と内部電極２０とを接触させるためには、外部電極１０または内部電極２０の一方の一部分を押圧し、変形させ、スペーサ３０の開口部３２ｐに入り込ませて、外部電極１０または内部電極２０の他方の一部分に接触させる必要がある。スペーサ３０に配置された複数の開口部の各々は、長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように形成されている。このため、長手方向の中央部側では相対的に小さな面積の開口部３２を通じて外部電極１０と内部電極２０とを接触させなければならず、長手方向の両端部側では相対的に大きな面積の開口部３３を通じて外部電極１０と内部電極２０とを接触させなければならない。
【００３０】
長手方向の中央部側では、相対的に小さな面積の開口部３２に、外部電極１０または内部電極２０の一方の一部分、図２では外部電極１０の一部分を押圧して入り込ませるために、その押圧される一部分の変形量を大きくしなければならない。したがって、相対的に小さな開口部３２を通じて外部電極１０と内部電極２０とを接触させるためには、相対的に大きな押圧力が必要になる。
【００３１】
これに対して、長手方向の両端部側では、相対的に大きな面積の開口部３３に、外部電極１０または内部電極２０の一方の一部分、図２では外部電極１０の一部分を押圧して入り込ませるためには、その押圧される一部分の変形量は小さくてもよい。したがって、相対的に大きな開口部３３を通じて外部電極１０と内部電極２０とを接触させるためには、相対的に小さな押圧力でもよい。
【００３２】
これにより、帯状のメンブレンスイッチ１において、長手方向の中央部側では外部電極１０と内部電極２０を接触させるのに必要な押圧力を相対的に大きくし、長手方向の両端部側では外部電極１０と内部電極２０を接触させるのに必要な押圧力を相対的に小さくすることができる。
【００３３】
また、図２に示すように、この発明のメンブレンスイッチ１は、外部電極１０の両端部を接続する第１の端子１３と、内部電極２０の両端部を接続する第２の端子２３とを備え、外部電極１０と内部電極２０とが開口部３２ｐを通じて接触するとき、その接触位置４０を、第１の端子１３と第２の端子２３との間の電気抵抗値によって判定することができる。外部電極１０と内部電極２０とが開口部３２ｐを通じて接触するとき、接触位置４０が長手方向の中央部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に大きく、接触位置４０が長手方向の両端部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に小さくなるように外部電極１０と内部電極２０のそれぞれには、電気抵抗体２４（全体の電気抵抗値Ｒ）が形成されている。
【００３４】
具体的には、図２において、外部電極１０と内部電極２０とが開口部３２ｐを通じて接触するとき、第１の端子１３と第２の端子２３との間の電気抵抗値は、接触位置４０が中央に位置する場合が最大、左右の端に位置する場合が最小となる。矢印Ｐで示す方向に外部電極１０が内部電極２０に向かって押圧され、接触位置４０において外部電極１０と内部電極２０とが接触したとする。外部電極１０において接触位置４０から端部１２までの電気抵抗値、内部電極２０において接触位置４０から端部２２までの電気抵抗値を、それぞれＲａとする。ここで、外部電極１０と内部電極２０における長さ方向全体の電気抵抗値をそれぞれＲとすると、外部電極１０において接触位置４０から端部１１までの電気抵抗値、内部電極２０において接触位置４０から端部２１までの電気抵抗値は、それぞれ（Ｒ−Ｒａ）となる。
【００３５】
図３は、この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチにおいて接触位置を検知するための模式的な電気回路の構成を示す図である。
【００３６】
図３に示すように、接触位置４０の検知は、第２の端子２３に電気抵抗体Ｒ０を接続し、電気抵抗体Ｒ０と第１の端子１３との間に電圧Ｖを印加した場合において、第２の端子２３における電圧Ｖ０に基づいて決定する。外部電極１０と内部電極２０が接触していない場合には、第２の端子２３における電圧は０であるが、外部電極１０と内部電極２０が接触した場合には、図３に示すような電気回路を構成するため、並列に接続された電気抵抗値（Ｒ−Ｒａ）と電気抵抗値Ｒａの合成抵抗値をＲｘとすると、外部電極１０と内部電極２０とが接触しているとき、第１の端子１３と第２の端子２３との間の電気抵抗値Ｒｓは次の式で表わされる。
【００３７】
Ｒｓ＝２Ｒｘ・・・（１）
ここで、
１／Ｒｘ＝１／（Ｒ−Ｒａ）＋１／Ｒａ  より
Ｒｘ＝Ｒａ（Ｒ−Ｒａ）／Ｒ＝−(Ｒａ２−ＲａＲ)／Ｒ
＝｛−（Ｒａ２−ＲａＲ＋０．２５Ｒ２）＋０．２５Ｒ２｝／Ｒ
Ｒｘ＝−（Ｒａ−０．５Ｒ)２／Ｒ＋０．２５Ｒ・・・（２）
式（１）と式（２）から
Ｒｓ＝２Ｒｘ＝−２（Ｒａ−０．５Ｒ）２／Ｒ＋０．５Ｒ・・・（３）
この式（３）より、ＲｓはＲａ＝０．５Ｒのとき、最大値０．５Ｒとなる二次関数で表わされる。したがって、本発明のメンブレンスイッチ１では、外部電極１０が長手方向の中央部で内部電極２０に接触するとき、電気抵抗値Ｒｓが大きく、外部電極１０が長手方向の両端部で内部電極２０に接触するとき、電気抵抗値Ｒｓが小さくなることが理解される。
【００３８】
この発明のメンブレンスイッチ１は上述したように構成されているので、第１の端子１３と第２の端子２３との間の電気抵抗値Ｒｓを測定することによって、接触位置４０を検知することができる。したがって、従来の帯状の接触センサに比べて、電極のパターンを複雑にする必要がなく、また配線の数を増やすことなく、簡略化した配線で接触位置を検知することができる。
【００３９】
次に、本発明のメンブレンスイッチを自走式移動体に取り付けた場合の実施の形態について以下で説明する。
【００４０】
図４は、本発明のメンブレンスイッチが取り付けられた自走式移動体の概略的な構成を示す斜視図である。
【００４１】
図４に示すように、自走式移動体１００は、本体１１０と、本体１１０に取り付けられた２つの駆動輪１２１、１２２とを備え、内蔵された制御手段により自律行動が可能な移動体である。移動体１００は左右の独立した駆動輪１２１、１２２により直進・旋回が可能であるが、ここでは、直進時の進行方向を矢印Ｓで示す方向とする。
【００４２】
移動体１００の本体１１０はほぼ円筒状の外周側面１１１を有し、その円弧状の前面にはメンブレンスイッチ１が貼り付けられており、進行方向側における障害物等との接触を検知することができる。
【００４３】
図５は、図４の自走式移動体においてメンブレンスイッチが取り付けられた部分を示す分解斜視図である。
【００４４】
図５に示すように、メンブレンスイッチ１は、外側から緩衝材５０、外部電極１０、スペーサ３０および内部電極２０の順に積層されて構成され、移動体１００の本体１１０の外周側面１１１に装着されている。本体１１０の外周側面１１１には複数の突起１１２が間隔をあけて形成されている。スペーサ３０においては、絶縁材料からなるシート状部材３１に合計１２個の円形の開口部３２〜３７が長手方向に間隔をあけて並んで形成されている。開口部の面積、すなわち、開口部の直径は、長手方向の中央部に近づくにつれて相対的に小さくなり、長手方向の両端部に近づくにつれて相対的に大きくなる。すなわち、長手方向の中央部に位置する開口部３２の直径が最も小さく、長手方向の両端部に位置する開口部３３の直径が最も大きく、開口部３４、３５、３６および３７の順に直径が大きくなっている。
【００４５】
スペーサ３０は外部電極１０と内部電極２０との間に挟まれている。開口部３２〜３７のいずれかの部分で、外部電極１０または内部電極２０の少なくとも一方が外力により変形して外部電極１０と内部電極２０とが接触することにより、スイッチがＯＮの状態になる。このとき、上述したように第１の端子１３と第２の端子２３（図３）との間の電気抵抗値Ｒｓが変化し、外部電極１０と内部電極２０とが接触していない場合には解放の状態である。
【００４６】
本体１１０の外周側面１１１に形成された複数の突起１１２は、スペーサ３０の開口部３２〜３７のそれぞれの中心に対応した位置に配置されている。突起１１２は、緩衝材５０の外から外部電極１０に加えられた外力によって内部電極２０に与えられる力を集中させ、外部電極１０と内部電極２０を接触させるのに必要な押圧力を低減する効果と、スイッチの死角部分（押圧力を加えても接触しない部分）を減らす効果とをもたらす。
【００４７】
移動体１００の進行方向と平行な方向から障害物等の接触が生じた場合、障害物等の接触によって与えられる同一の外力Ｆのうち、半円筒面状に配置されたメンブレンスイッチ１における接触位置によって、外部電極１０と内部電極２０とを接触させる方向（半円筒面状に配置されたメンブレンスイッチ１によって形成される円弧の中心方向）に作用する力の大きさは変化する。
【００４８】
図６は、半円筒面状に配置されたメンブレンスイッチに加えられる力の大きさを概念的に示す図である。
【００４９】
図６に示すように、移動体１００の進行方向Ｓに対して、移動体の外周側面１１１を示す円の中心を基準とした角度θ方向から外力Ｆでメンブレンスイッチ１に力を加えた場合、円の円周上に配置された外部電極１０と内部電極２０との間の接触に寄与する力をＦ０で表し、この力Ｆ０は、外力Ｆの円の中心方向への成分と同一と考えると、次の式で表わされる。
【００５０】
Ｆ０＝Ｆｃｏｓθ・・・（４）
このため、図６において、移動体の外周側面１１１を示す円にて、接触点１１１ａ（角度θ＝０°）、接触点１１１ｂ（角度θ＝３０°）、接触点１１１ｃ（角度θ＝６０°）では、それぞれ、Ｆ０＝Ｆ、０．８７Ｆ、０．５Ｆであり、角度θが大きくなるほど、外部電極１０と内部電極２０との間の接触に寄与する力Ｆ０が小さくなる。
【００５１】
これに対し、メンブレンスイッチ１に、移動体の外周側面１１１を示す円の中心に向かって押圧力を加えた場合に、メンブレンスイッチ１がＯＮの状態になるまでに必要な力、すなわち、外部電極１０と内部電極２０とが接触するまでに必要な押圧力をＦ１とする。上述したように、本発明のメンブレンスイッチ１では、スペーサ３０の開口部３２〜３７の面積の大きさにより、押圧力が加えられる位置に応じて押圧力Ｆ１を変化させることができる。これにより、たとえば、図４に示される移動体１００ではメンブレンスイッチ１は移動体１００の前面１４０°の範囲で外周側面１１１を覆っているので、角度θが０°〜７０°の範囲で、押圧力Ｆ１は次の式で表わされる。
【００５２】
Ｆ１＝Ｘｃｏｓθ・・・（５）（Ｘ：定数）
ここで、外力Ｆのうち、外部電極１０と内部電極２０との間の接触に寄与する力、すなわち、図６における円の中心方向への成分である力Ｆ０でメンブレンスイッチ１がＯＮの状態になるとすると、力Ｆ０は、外部電極１０と内部電極２０とが接触するまでに必要な押圧力Ｆ１に等しいので、次の式で表わされる。
【００５３】
Ｆ０＝Ｆ１
メンブレンスイッチ１がＯＮの状態になるときの外力をＦαとすると、式（４）と式（５）により、次の式で表わされる。
【００５４】
Ｆα・ｃｏｓθ＝Ｘｃｏｓθ
したがって、
Ｆα＝Ｘ
となり、角度θの変数が消えて、接触の位置によらず、進行方向Ｓからの一様な外力Ｘで接触検知が可能になる。
【００５５】
したがって、本発明のメンブレンスイッチ１を移動体１００のほぼ円筒状の外周側面１１１に取付けて用いた場合を考えると、以下のような作用効果を得ることができる。
【００５６】
ほぼ同一の方向、たとえば、移動体１００の進行方向Ｓにほぼ平行な方向から障害物等によって外力Ｆが移動体１００に加えられたとき、移動体１００の正面に位置するメンブレンスイッチ１の部分、すなわち、メンブレンスイッチ１の中央部側に近い位置の部分では、加えられた外力Ｆのうち、外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに寄与する力Ｆ０の割合が大きい、すなわち、メンブレンスイッチ１をＯＮの状態にするのに寄与する力Ｆ０の割合が大きい。このとき、本発明のメンブレンスイッチ１では、長手方向の中央部側では外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに必要な押圧力Ｆ１は相対的に大きい。
【００５７】
一方、移動体１００の進行方向Ｓにほぼ平行な方向から障害物等によって外力Ｆが移動体１００に加えられたとき、移動体１００の左右側面に位置するメンブレンスイッチ１の部分、すなわち、メンブレンスイッチ１の両端部側に近い位置の部分では、加えられた外力Ｆのうち、外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに寄与する力Ｆ０の割合が小さい、すなわち、メンブレンスイッチをＯＮの状態にするのに寄与する力Ｆ０の割合が小さい。このとき、本発明のメンブレンスイッチ１では、長手方向の両端部側では外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに必要な押圧力Ｆ１は相対的に小さい。
【００５８】
このように、本発明のメンブレンスイッチ１を用いることによって、ほぼ同一の方向から障害物等によって外力Ｆが移動体１００に加えられたとき、加えられた外力Ｆのうち、外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに寄与する力Ｆ０の割合が大きい部分では、外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに必要な押圧力Ｆ１を相対的に大きくし、外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに寄与する力Ｆ０の割合が小さい部分では、外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに必要な押圧力Ｆ１を相対的に小さくすることができる。したがって、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体１００の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、外部電極１０と内部電極２０とを接触させるのに必要な外力Ｆα、すなわち、メンブレンスイッチをＯＮの状態にするために必要な外力Ｆαを接触位置に依存しないでほぼ一定の値Ｘにすることができる。
【００５９】
以上の構成により、移動体１００がメンブレンスイッチ１によって、障害物等との接触と、移動体１００の円筒状の外周側面上における接触が起こった位置とを検知することができる。これらの検知を、帯状に長く形成された１つのメンブレンスイッチを利用して実現することにより、配線の簡略化による信頼性の向上と、障害物検知における死角の低減とを期待することができる。
【００６０】
また、スペーサ３０の開口部の面積の大きさを変化させることにより、進行方向からの接触検知に必要な外力を均一にすることによって、自走式移動体の障害物との接触時における挙動のばらつき、たとえば、実際には障害物等に接触しているのにその接触を検知せずに移動体が障害物を押す、あるいは実際には障害物等に接触していないのに移動体が障害物等を回避するかのように移動する、などの現象の発生を低減することができる。
【００６１】
なお、上記の実施の形態では、開口部を円形としたが、正方形や長方形等の四角形、楕円等の形状としてもよい。
【００６２】
以上に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慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、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および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチの概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチの概略的な内部構造を示す分解斜視図である。
【図３】この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチにおいて接触位置を検知するための模式的な電気回路の構成を示す図である。
【図４】本発明のメンブレンスイッチが取り付けられた自走式移動体の概略的な構成を示す斜視図である。
【図５】図４の自走式移動体においてメンブレンスイッチが取り付けられた部分を示す分解斜視図である。
【図６】半円筒面状に配置されたメンブレンスイッチに加えられる力の大きさを概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１：メンブレンスイッチ、１０：外部電極、１３：第１の端子、２０：内部電極、２３：第２の端子、３０：スペーサ、３２〜３７：開口部、４０：接触位置、１００：自走式移動体、１１１：外周側面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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