(57)【要約】  【課題】  所定の形状に形成された複数の制御ブロックを必要に応じて接続することにより、ソフトウェアによる制御を行なわずに、制御対象の動作を制御する制御装置を提供する。  【解決手段】  ＶＴＳＣ１１，１２が、接触センサＳL，ＳRによって検出された外力に応じた検出信号を出力し、ＯＡＵ１３が、ＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号に基づいて決定した方向を示す方向信号をＡＤ１４へ出力する。ＡＤ１４は、ＯＡＵ１３からの方向信号に応じた制御信号をＳＴＶＣ１５，１６へ出力し、ＳＴＶＣ１５，１６が、取得した制御信号に基づいてモータＭL, ＭRを介して車輪を回転させる。【選択図】      図２ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状に形成され、入力部から入力された入力信号に応じて出力部から出力信号を出力する複数の制御ブロックのそれぞれの出力部を他の制御ブロックの入力部に接続してなる制御装置であって、
制御ブロックの入力部を介して外部から入力された入力信号に応じて、接続された前記複数の制御ブロックを介して制御ブロックの出力部から出力する出力信号に基づいて、制御対象の動作を制御することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御ブロックは、
外力に応じた信号を取得し、取得した信号に応じた検出信号を出力する検出信号出力ブロックと、
該検出信号出力ブロックが出力する検出信号に応じた制御信号を、回転体を回転させる駆動部へ出力する回転体制御ブロックと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記回転体制御ブロックは、前記制御ブロックが複数の前記検出信号出力ブロックを含む場合、前記検出信号出力ブロックのそれぞれが出力する検出信号を取得するように構成してあることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記回転体制御ブロックは、
前記検出信号に基づいて走行すべき方向を検出し、検出した方向を示す方向信号を出力する方向制御ブロックと、
該方向制御ブロックが出力する方向信号に応じた制御信号を前記駆動部へ出力する制御信号出力ブロックと
を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御ブロックは、撮像装置が取得する画像に基づいて走行すべき方向を検出し、検出した方向を示す方向信号を出力する方向検出ブロックを含み、
前記制御信号出力ブロックは、前記方向検出ブロックが出力する方向信号に応じた制御信号を前記駆動部へ出力するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の形状に形成され、入力部から入力された入力信号に応じて出力部から出力信号を出力する複数の制御ブロックのそれぞれの出力部を他の制御ブロックの入力部に接続してなる制御装置に関する。また、本発明は、外部からの入力信号に応じて、相互に接続された複数の制御ブロックを介して出力する出力信号に基づいて所定の制御対象の動作を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットの研究及び開発が盛んに行なわれている。一般的なロボットは、複数の車輪と、各車輪を夫々駆動させるモータとを有した自動走行機能を備えている。この自動走行機能は、モータを駆動させ、モータからの駆動力により各車輪を回転させることにより、人間による制御を介さない自動走行を可能としている。このような自動走行を行なう台車を、例えば工場内における搬送物の搬送に利用した場合には、人手を必要とせず、また人間にとっての危険地帯においても利用することができ、作業効率を向上させることができる。
【０００３】
上述したような自動走行を行なうシステムは、一般的に、外部から受けた外力を検出する接触センサを備えており、接触センサが障害物と接触したことを検出した場合に、接触した障害物を回避するように車輪の回転を制御するように構成してある。
【特許文献１】特開２００３−３０８２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロボットは、上述したような自動走行機能以外にも多数の機能を有しており、各種の機能はソフトウェアにより実現される場合が多い。具体的には、各機能を達成するためのソフトウェアを予め用意しておき、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）又はＭＰＵ（Micro Processor Unit）等が、必要に応じて適切なソフトウェアを実行することにより、各機能を実現することができる。
【０００５】
従って、各機能を実現するための制御処理に対応するソフトウェアを開発する必要がある。ソフトウェアの開発には、コンピュータ及びプログラミングにおける複雑な知識が必要であり、開発期間及び人件費等が十分に必要であるという問題がある。また、複雑なソフトウェアを制御するためには十分な能力のプロセッサが必要であり、製造コストが増大するおそれがある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、所定の形状に形成され、入力信号に応じた出力信号を出力する複数の制御ブロックを必要に応じて接続することにより構成され、ソフトウェアによる制御を行なわずに、制御対象の動作を制御する制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る制御装置は、所定の形状に形成され、入力部から入力された入力信号に応じて出力部から出力信号を出力する複数の制御ブロックのそれぞれの出力部を他の制御ブロックの入力部に接続してなる制御装置であって、制御ブロックの入力部を介して外部から入力された入力信号に応じて、接続された前記複数の制御ブロックを介して制御ブロックの出力部から出力する出力信号に基づいて、制御対象の動作を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明による場合は、所定の形状に形成され、入力部及び出力部を有する複数の制御ブロックを、それぞれの制御ブロックの出力部を他の制御ブロックの入力部に接続して制御装置が構成される。この制御装置は、外部からの入力信号に応じて、順次接続された複数の制御ブロックを介して出力する出力信号に基づいて所定の制御対象の動作を制御する。
【０００９】
本発明に係る制御装置は、前記制御ブロックは、外力に応じた信号を取得し、取得した信号に応じた検出信号を出力する検出信号出力ブロックと、該検出信号出力ブロックが出力する検出信号に応じた制御信号を、回転体を回転させる駆動部へ出力する回転体制御ブロックとを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明による場合は、検出信号出力ブロックの出力部を回転体制御ブロックの入力部に接続して制御装置が構成される。検出信号出力ブロックは、外力に応じた信号を入力部から取得し、取得した信号に応じた検出信号を出力部から出力する。回転体制御ブロックは、前記検出信号を入力部から取得し、取得した検出信号に応じた制御信号を出力部から、回転体（例えば車輪）を駆動させる駆動部へ出力する。従って、制御装置は、外部から受けた外力に応じた回転体の駆動制御を行なうことが可能となる。
【００１１】
本発明に係る制御装置は、前記回転体制御ブロックは、前記制御ブロックが複数の前記検出信号出力ブロックを含む場合、前記検出信号出力ブロックのそれぞれが出力する検出信号を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明による場合は、制御装置が複数の検出信号出力ブロックにより構成される場合、回転体制御ブロックは、検出信号出力ブロックのそれぞれからの検出信号を取得する。従って、回転体制御ブロックは、複数の検出信号出力ブロックのそれぞれからの検出信号を入力部から取得し、取得した検出信号に応じた制御信号を出力部から出力する。これにより、制御装置は、複数方向から受けた外力に応じた回転体の駆動制御を行なうことが可能となる。
【００１３】
本発明に係る制御装置は、前記回転体制御ブロックは、前記検出信号に基づいて走行すべき方向を検出し、検出した方向を示す方向信号を出力する方向制御ブロックと、該方向制御ブロックが出力する方向信号に応じた制御信号を前記駆動部へ出力する制御信号出力ブロックとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明による場合は、方向制御ブロックの出力部を制御信号出力ブロックの入力部に接続して前記回転体制御ブロックが構成される。方向制御ブロックは、検出信号出力ブロックからの検出信号を入力部から取得し、取得した検出信号に基づいて走行すべき方向を検出し、検出した方向を示す方向信号を出力部から出力する。制御信号出力ブロックは、前記方向信号を入力部から取得し、取得した方向信号に応じた制御信号を出力部から前記駆動部へ出力する。従って、制御装置は、外部から受けた外力に応じた方向へ走行させるような回転体の駆動制御を行なうことが可能となる。
【００１５】
本発明に係る制御装置は、前記制御ブロックは、撮像装置が取得する画像に基づいて走行すべき方向を検出し、検出した方向を示す方向信号を出力する方向検出ブロックを含み、前記制御信号出力ブロックは、前記方向検出ブロックが出力する方向信号に応じた制御信号を前記駆動部へ出力するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
本発明による場合は、制御装置が、撮像装置が取得する画像に基づいて走行すべき方向を検出し、検出した方向を示す方向信号を出力部から出力する方向検出ブロックを含む。この方向検出ブロックの出力部を前記制御信号出力ブロックの入力部に接続して制御装置が構成される。制御信号出力ブロックは、前記方向検出ブロックからの方向信号を入力部から取得し、取得した方向信号に応じた制御信号を出力部から前記駆動部へ出力する。従って、制御装置は、撮像された画像に基づき判断された方向へ走行させるような回転体の駆動制御を行なうことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所定の形状に形成された複数の制御ブロックを互いに接続することによって、所定の制御対象の動作を制御する制御装置を構成することができる。この制御装置は、ソフトウェアによる制御を行なわないため、ソフトウェアの開発に必要な期間及び人件費等が不要となる。また、この制御装置は、ソフトウェアによる制御を行なわないため、高価なプロセッサを必要とせず、ハードウェアにおけるコストの増大を防止することができる。
【００１８】
前記制御装置は、予め用意されている制御ブロックを必要に応じて組み合わせることにより様々な機能を実現するように構成される。従って、各機能を実現するシステムの試作及びプロトタイプを迅速に製造することができる。また、制御装置を、研究段階のアイデアをテストするための研究用ツールとして利用することもできる。更に、各種の制御ブロックから必要な制御ブロックを選択し、実現したい機能を達成するために各制御ブロックを接続して制御装置を構成する工程において、制御工学及びロボット工学等における各種の原則を習得することができる。所定の形状に形成された制御ブロックを組み合わせることにより制御装置を生成するため、遊び感覚で学習することができる。
【００１９】
本発明によれば、検出信号出力ブロックが取得した信号に応じた検出信号を出力し、回転体制御ブロックが前記検出信号に応じた制御信号を、回転体を駆動させる駆動部へ出力する。これにより、制御装置は、例えば障害物と接触した場合に外部から受けた外力に応じた回転体の駆動制御を行ない、停止、前進及び後退等によって障害物を回避することができる。
【００２０】
本発明によれば、制御装置が複数の検出信号出力ブロックにより構成される場合、回転体制御ブロックは、検出信号出力ブロックのそれぞれからの検出信号に応じた制御信号を出力部から出力する。これにより、制御装置は、複数方向から外力を受けた場合に、それぞれの外力に応じた回転体の駆動制御を行ない、必要に応じて、停止、前進及び後退等によって障害物を回避することができる。
【００２１】
本発明によれば、方向制御ブロックが、検出信号出力ブロックからの検出信号に基づいて検出した方向を示す方向信号を出力し、制御信号出力ブロックが、前記方向信号に応じた制御信号を前記駆動部へ出力する。これにより、制御装置は、外部から受けた外力に応じた方向へ走行させるような回転体の駆動制御を行ない、障害物を確実に回避することができる。
【００２２】
本発明によれば、制御装置が、撮像装置が取得する画像に基づいて検出した方向を示す方向信号を出力する方向検出ブロックを含む。方向検出ブロックが前記方向信号を出力し、制御信号出力ブロックが前記方向信号に応じた制御信号を前記駆動部へ出力する。これにより、制御装置は、撮像された画像から判断された方向へ走行させるような回転体の駆動制御を行ない、障害物を確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る制御装置をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る制御装置を構成する制御ブロックの構成例を示す模式図である。図に示すように、制御ブロックは、例えば立方体状の筺体に形成される。ただし、制御ブロックの形状は立方体状に限定されない。制御ブロックは、外周面の適宜箇所に１又は複数（図においては２）の入力部及び出力部をそれぞれ有しており、内部には、入力部から入力された信号（入力信号）に応じて出力部から信号（出力信号）を出力するための所定の電気回路を収納している。制御ブロックの内部に収納される電気回路の構成によって、各制御ブロックの機能が決定される。
【００２４】
図１（ａ）に示す制御ブロック１は、対向する左右の周壁のそれぞれに入力部１in及び出力部１outを有している。従って、制御ブロック１は、入力部１inから入力された信号に応じた出力信号を出力部１outから出力する。
【００２５】
図１（ｂ）に示す制御ブロック２は、左右の周壁のそれぞれに入力部２in1及び出力部２outを有し、上側周壁に入力部２in2を有する。従って、制御ブロック２は、入力部２in1，２in2から入力された信号に応じた出力信号を出力部２outから出力する。図１（ｃ）に示す制御ブロック３は、図１（ｂ）に示す制御ブロック２と同様に２つの入力部３in1，３in2を有している。制御ブロック３は、同一の周壁に２つの入力部３in1，３in2を有している。
【００２６】
図１（ｄ）に示す制御ブロック４は、左右の周壁のそれぞれに入力部４in及び出力部４out1を有し、下側周壁に出力部４out2を有する。従って、制御ブロック４は、入力部４inから入力された信号に応じた出力信号を出力部４out1，４out2から出力する。図１（ｅ）に示す制御ブロック５は、図１（ｄ）に示す制御ブロック４と同様に２つの出力部５out1，５out2を有している。制御ブロック５は、同一の周壁に２つの出力部５out1，５out2を有している。
【００２７】
図１（ｆ）に示す制御ブロック６は、左右の周壁のそれぞれに入力部６in1及び出力部６out1を有し、上下の周壁のそれぞれに入力部６in2及び出力部６out2を有している。従って、制御ブロック６は、入力部６in1，６in2から入力された信号に応じた出力信号を出力部６out1，６out2から出力する。制御ブロックが２つの入力部及び２つの出力部を有する場合、２つの入力部及び２つの出力部をそれぞれ同一の周壁に設けることもできる。
【００２８】
上述した構成の制御ブロックは、１つ又は２つの入力部、及び１つ又は２つの出力部を有しているが、３つ以上の入力部及び／又は出力部を有する構成としてもよい。オペレータは、本発明に係る制御装置を構成する場合、上述した複数種類の制御ブロックから、所望の処理を行なう制御ブロックを必要に応じて選択し、異なる制御ブロックの出力部と入力部とを順次接続する。各制御ブロックは、出力部と入力部とにおいて容易に互いに接続できるように構成されている。
【００２９】
制御装置を構成する各制御ブロックは、制御装置のハードウェア各部に電力を供給する電源供給部からの電力を取得するための電力取得部と、制御装置全体の制御を行なうＣＰＵ又はＭＰＵ等からのクロック信号を入力するためのクロック信号入力部とを周壁に有している。従って、各制御ブロックは、簡易なプロセッサからのクロック信号に同期して、入力信号の入力及び出力信号の出力を行なう。従って、制御装置を構成する各制御ブロックは、順次入力される信号をクロック信号に同期して、接続された他の制御ブロックへ出力し、制御装置は、接続された複数の制御ブロックを介して外部へ出力された信号に基づいて、制御対象の動作を制御する。
【００３０】
なお、添付の図面では、電力取得部及びクロック信号入力部を省略している。また、上述したような各制御ブロックは、その周壁の所定箇所に、処理内容毎に異なる色又はマークを付してある。これによりオペレータは、各制御ブロックが行なう処理内容を容易に識別することができる。
【００３１】
（実施の形態１）
以下に、上述した制御ブロックにより構成される制御装置を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図２は実施の形態１に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。図中１０は実施の形態１に係る制御装置を示しており、制御装置１０は、２つの車輪（回転体，図示せず）を回転させるモータＭL,ＭR（駆動部）の駆動を制御する。
【００３２】
制御装置１０は、接触センサＳL,ＳRからのセンサ信号を受け付ける２つのＶＴＳＣ（Voltage-To-Signal Converter：電圧−信号変換器）１１，１２、ＶＴＳＣ１１，１２に接続されたＯＡＵ（Obstacle Avoidance Unit：障害回避ユニット）１３、ＯＡＵ１３に接続されたＡＤ（Action Driver）１４、ＡＤ１４に接続されてモータＭL,ＭRの駆動を制御するＳＴＶＣ（Signal-To-Voltage Converter：信号−電圧変換器）１５，１６等から構成されている。
【００３３】
ＶＴＳＣ１１，１２、ＯＡＵ１３、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６のそれぞれは、図１に示す制御ブロックのうちのひとつであり、立方体状に形成された筺体の外周面の所定箇所に必要に応じた入力部及び出力部を有する。以下に、各制御ブロック（ＶＴＳＣ１１，１２、ＯＡＵ１３、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６）が有する入力部及び出力部について説明する。
【００３４】
制御装置１０は、板部（図示せず）に搭載され、該板部の下部に配置された２つの車輪の回転によって移動することが可能である。２つの車輪は、例えば回転軸が同一となるように配置されており、一方の車輪を左側車輪とし、他方の車輪を右側車輪とする。従って、モータＭLは左側車輪の回転を制御し、モータＭRは右側車輪の回転を制御する。制御装置１０が搭載された板部には、左右からの外力をそれぞれ検出するために、適切な箇所に２つの接触センサＳL,ＳRが取り付けてある。接触センサＳL,ＳRは、外部から受けた外力を検出し、検出した外力に応じたセンシングアナログ信号（以下、アナログ信号という）をＶＴＳＣ１１，１２のそれぞれへ出力する。なお、制御装置１０は、接触センサの替わりに、赤外線センサを用いて障害物までの距離を検出するように構成することもできる。
【００３５】
ＶＴＳＣ１１，１２はそれぞれ、１つの入力部１１in，１２in及び１つの出力部１１out，１２outを有する。ＶＴＳＣ１１，１２は、接触センサＳL,ＳRからのアナログ信号を入力部１１in，１２inのそれぞれから取得し、取得したアナログ信号をデジタル信号に変換する。従って、ＶＴＳＣ１１，１２は、接触センサＳL,ＳRが出力する外力に応じた信号を入力部１１in，１２inから取得し、取得した信号に応じた検出信号（デジタル信号）を出力部１１out，１２outから出力する検出信号出力ブロックである。ＶＴＳＣ１１，１２は、検出信号をＯＡＵ１３の入力部１３in1，１３in2へそれぞれ出力する。
【００３６】
ＯＡＵ１３は、２つの入力部１３in1，１３in2及び４つの出力部１３out1，１３out2，１３out3，１３out4を有する。ＯＡＵ１３は、ＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号を入力部１３in1，１３in2のそれぞれから取得し、取得した検出信号に基づいて走行すべき方向を検出し、検出した方向を示す方向信号を、出力部１３out1，１３out2，１３out3，１３out4から出力する方向制御ブロックである。本実施の形態の制御装置１０におけるＯＡＵ１３は、例えば、障害物に接触した場合、障害物を回避する方向に車輪を走行させる信号を出力する。具体的には、ＯＡＵ１３は、ＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号の値が所定値よりも小さく、障害物に接触していない場合、出力部１３out1から信号‘１’を出力し、出力部１３out2，１３out3，１３out4から信号‘０’を出力する。
【００３７】
ＯＡＵ１３は、ＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号の値が所定値よりも大きく、左右にある障害物に接触した場合、出力部１３out2から信号‘１’を出力し、出力部１３out1，１３out3，１３out4から信号‘０’を出力する。ＯＡＵ１３は、ＶＴＳＣ１２からの検出信号の値が所定値よりも大きく、右側にある障害物に接触した場合、出力部１３out3から信号‘１’を出力し、出力部１３out1，１３out2，１３out4から信号‘０’を出力する。ＯＡＵ１３は、ＶＴＳＣ１１からの検出信号の値が所定値よりも大きく、左側にある障害物に接触した場合、出力部１３out4から信号‘１’を出力し、出力部１３out1，１３out2，１３out3から信号‘０’を出力する。
【００３８】
ＯＡＵ１３は、出力部１３out1，１３out2，１３out3，１３out4からの信号を、ＡＤ１４の入力部１４in1，１４in2，１４in3，１４in4へそれぞれ出力する。ＡＤ１４は、４つの入力部１４in1，１４in2，１４in3，１４in4及び４つの出力部１４out1，１４out2，１４out3，１４out4を有する。ＡＤ１４は内部に、４つの論理和回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを収納する。
【００３９】
ＡＤ１４の入力部１４in1，１４in4は論理和回路１４ａの入力部に接続され、論理和回路１４ａの出力部はＡＤ１４の出力部１４out1に接続される。ＡＤ１４の入力部１４in2，１４in3は論理和回路１４ｂの入力部に接続され、論理和回路１４ｂの出力部はＡＤ１４の出力部１４out2に接続される。ＡＤ１４の入力部１４in1，１４in3は論理和回路１４ｃの入力部に接続され、論理和回路１４ｃの出力部はＡＤ１４の出力部１４out3に接続される。ＡＤ１４の入力部１４in2，１４in4は論理和回路１４ｄの入力部に接続され、論理和回路１４ｄの出力部はＡＤ１４の出力部１４out4に接続される。
【００４０】
従って、ＡＤ１４は、入力部１４in1から信号‘１’が入力された場合、出力部１４out1，１４out3から方向信号‘１’を出力する。ＡＤ１４は、入力部１４in2から信号‘１’が入力された場合、出力部１４out2，１４out4から方向信号‘１’を出力する。ＡＤ１４は、入力部１４in3から信号‘１’が入力された場合、出力部１４out2，１４out3から方向信号‘１’を出力する。ＡＤ１４は、入力部１４in4から信号‘１’が入力された場合、出力部１４out1，１４out4から方向信号‘１’を出力する。
【００４１】
ＡＤ１４は、出力部１４out1，１４out2からの方向信号をＳＴＶＣ１５の入力部１５in1，１５in2へそれぞれ出力する。また、ＡＤ１４は、出力部１４out3，１４out4からの方向信号をＳＴＶＣ１６の入力部１６in1，１６in2へそれぞれ出力する。ＳＴＶＣ１５，１６はそれぞれ、２つの入力部１５in1，１５in2，１６in1，１６in2及び２つの出力部１５out1，１５out2，１６out1，１６out2を有する。
【００４２】
ＳＴＶＣ１５，１６は、ＡＤ１４からの方向信号を入力部１５in1，１５in2，１６in1，１６in2のそれぞれから取得し、取得した方向信号をアナログ信号（制御信号）に変換する。ＳＴＶＣ１５，１６は、変換したアナログ信号を出力部１５out1，１５out2，１６out1，１６out2から出力し、モータＭL, ＭRの駆動を制御する制御信号出力ブロックである。モータＭL, ＭRは、ＳＴＶＣ１５，１６の出力部１５out1，１６out1から取得する信号に基づいて、例えば、進行方向へ前進する回転方向（正方向）に各車輪を回転させ、ＳＴＶＣ１５，１６の出力部１５out2，１６out2から取得する信号に基づいて、逆の回転方向（負方向）に各車輪を回転させる。
【００４３】
従って、ＯＡＵ１３、ＡＤ１４、ＳＴＶＣ１５，１６は、ＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号に応じた制御信号をモータＭL, ＭRへ出力する車輪制御ブロックを構成する。制御装置１０は、モータＭL, ＭRからの制御により２つの車輪が正方向に回転する場合に前進し、モータＭL, ＭRからの制御により２つの車輪が負方向に回転する場合に後退する。また、制御装置１０は、モータＭL, ＭRからの制御により左側車輪が負方向に、右側車輪が正方向に回転する場合に左へ方向転換（左折）し、モータＭL, ＭRからの制御により左側車輪が正方向に、右側車輪が負方向に回転する場合に右へ方向転換（右折）する。
【００４４】
上述した構成により、ＶＴＳＣ１１，１２が出力した検出信号に応じて、ＯＡＵ１３及びＡＤ１４を介して出力される信号（制御信号）がＳＴＶＣ１５，１６に入力され、ＳＴＶＣ１５，１６が、取得した信号に基づいてモータＭL, ＭRを介して車輪を回転させることができる。従って、制御装置１０は、障害物に接触した場合に、障害物を回避した車輪の走行を制御することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
以下に、実施の形態２における制御装置について詳述する。なお、上述した実施の形態１の制御装置１０と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図３は実施の形態２に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。図中２０は実施の形態２に係る制御装置を示しており、制御装置２０は、上述した実施の形態１の制御装置１０と同様に、２つの車輪を回転させるモータＭL,ＭRの駆動を制御する。
【００４６】
制御装置２０は、図２に示した実施の形態１のＶＴＳＣ１１，１２、ＯＡＵ１３、ＡＤ１４、ＳＴＶＣ１５，１６の他に、カメラ２１に接続されたＧＯＲ（Green-Object Recognizer：緑目標認識部）２２及びＲＯＲ（Red-Object Recognizer：赤目標認識部）２３、ＧＯＲ２２に接続されたＯＤＲ（Object Direction Recognizer：目標方位認識部）２８、ＯＤＲ２８に接続されたＣＣＵ（Chase Controlling Unit：追跡制御ユニット）２４、ＲＯＲ２３に接続されたＯＤＲ２９、ＯＤＲ２９に接続されたＥＣＵ（Escape Controlling Unit：逃避制御ユニット）２５、ＣＣＵ２４，ＥＣＵ２５及びＯＡＵ１３に接続されたＤＤ（Disconnecting Device：非接続装置）２６、ＯＡＵ１３，ＣＣＵ２４，ＥＣＵ２５及びＤＤ２６に接続されたＭＭＵ（Mixing Multiplexing Unit：複合ユニット）２７等から構成されている。
【００４７】
ＧＯＲ２２、ＲＯＲ２３、ＣＣＵ２４、ＥＣＵ２５、ＤＤ２６、ＭＭＵ２７及びＯＤＲ２８，２９は、ＶＴＳＣ１１，１２、ＯＡＵ１３、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６と同様に、図１に示す制御ブロックのうちのひとつであり、立方体状に形成された筺体の外周面の所定箇所に必要に応じた入力部及び出力部を有する。以下に、各制御ブロック（ＧＯＲ２２、ＲＯＲ２３、ＣＣＵ２４、ＥＣＵ２５、ＤＤ２６、ＭＭＵ２７及びＯＤＲ２８，２９）が有する入力部及び出力部について説明する。
【００４８】
カメラ２１は、撮像して得られたビデオ信号（画像）をＧＯＲ２２，ＲＯＲ２３のそれぞれへ出力する。ＧＯＲ２２は、１つの入力部２２in及び１つの出力部２２outを有する。ＧＯＲ２２は、カメラ２１からのビデオ信号を入力部２２inから取得し、取得したビデオ信号中の緑領域の割合を抽出し、抽出した緑領域の割合を示す信号を出力部２２outから出力する。ＧＯＲ２２は、出力部２２outからの信号を、ＯＤＲ２８の入力部２８inへ出力する。
【００４９】
ＯＤＲ２８は、１つの入力部２８in及び５つの出力部２８out1，２８out2，２８out3，２８out4，２８out5を有する。なお、図３において、出力部２８out2，２８out3，２８out4を示す符号は省略してある。ＯＤＲ２８は、ＧＯＲ２２からの緑領域の割合を示す信号に基づいて、車輪を走行させるべき方向及び車輪を停止させるべきか否か等を検出し、検出した方向を示す方向信号及び車輪の停止を示す停止信号を出力部２８out1，２８out2，２８out3，２８out4，２８out5から出力する方向検出ブロックである。具体的には、ＯＤＲ２８は、ビデオ信号における緑領域の割合及び位置等を検出して、緑領域に近付くような方向を判断する。ＯＤＲ２８は、出力部２８out1，２８out2，２８out3，２８out4，２８out5からの方向信号及び停止信号を、ＣＣＵ２４の入力部２４in1，２４in2，２４in3，２４in4，２４in5へそれぞれ出力する。
【００５０】
ＣＣＵ２４は、５つの入力部２４in1，２４in2，２４in3，２４in4，２４in5及び５つの出力部２４out1，２４out2，２４out3，２４out4，２４out5を有する。なお、図３において、入力部２４in2，２４in3，２４in4及び出力部２４out3，２４out4を示す符号は省略してある。ＣＣＵ２４は、ＯＤＲ２８からの方向信号及び停止信号を入力部２４in1，２４in2，２４in3，２４in4，２４out5のそれぞれから取得し、取得した方向信号に応じた信号を、出力部２４out2，２４out3，２４out4，２４out5から出力すると共に、取得した停止信号を出力部２４out1から出力する。
【００５１】
本実施の形態２の制御装置２０におけるＣＣＵ２４は、例えば、ＯＤＲ２８から前方を示す方向信号を取得した場合、出力部２４out5から信号‘１’を出力し、出力部２４out2，２４out3，２４out4から信号‘０’を出力する。ＣＣＵ２４は、ＯＤＲ２８から後方を示す方向信号を取得した場合、出力部２４out4から信号‘１’を出力し、出力部２４out2，２４out3，２４out5から信号‘０’を出力する。ＣＣＵ２４は、ＯＤＲ２８から左方向への方向転換を示す方向信号を取得した場合、出力部２４out3から信号‘１’を出力し、出力部２４out2，２４out4，２４out5から信号‘０’を出力する。ＣＣＵ２４は、ＯＤＲ２８から右方向への方向転換を示す方向信号を取得した場合、出力部２４out2から信号‘１’を出力し、出力部２４out3，２４out4，２４out5から信号‘０’を出力する。
【００５２】
また、ＣＣＵ２４は、例えばＯＤＲ２８から車輪を停止させるべき旨を示す停止信号を取得した場合、出力部２４out1から信号‘０’を出力し、ＯＤＲ２８から車輪を停止させる必要がない旨を示す停止信号を取得した場合、出力部２４out1から信号‘１’を出力する。ＣＣＵ２４は、出力部２４out1からの信号をＤＤ２６の入力部２６in1へ、出力部２４out2，２４out3，２４out4，２４out5からの信号をＭＭＵ２７の入力部２７in1，２７in2，２７in3，２７in4へそれぞれ出力する。
【００５３】
一方、ＲＯＲ２３は、１つの入力部２３in及び１つの出力部２３outを有する。ＲＯＲ２３は、カメラ２１からのビデオ信号を入力部２３inから取得し、取得したビデオ信号中の赤領域の割合を抽出し、抽出した赤領域の割合を示す信号を出力部２３outから出力する。ＲＯＲ２３は、出力部２３outからの信号をＯＤＲ２９の入力部２９inへ出力する。
【００５４】
ＯＤＲ２９は、ＯＤＲ２８と同様の構成を有する。なお、図３において、出力部２９out2，２９out3，２９out4を示す符号は省略してある。ＯＤＲ２９は、ＲＯＲ２３からの赤領域の割合を示す信号に基づいて、車輪を走行させるべき方向及び車輪を停止させるべきか否か等を検出し、検出した方向を示す方向信号及び車輪の停止を示す停止信号を出力部２９out1，２９out2，２９out3，２９out4，２９out5から出力する方向検出ブロックである。具体的には、ＯＤＲ２９は、ビデオ信号における赤領域の割合及び位置等を検出して、赤領域から遠ざかるような方向を判断する。ＯＤＲ２９は、出力部２９out1，２９out2，２９out3，２９out4，２９out5からの方向信号及び停止信号を、ＥＣＵ２５の入力部２５in1，２５in2，２５in3，２５in4，２５in5へそれぞれ出力する。
【００５５】
ＥＣＵ２５は、ＣＣＵ２４と同様の構成を有し、５つの入力部２５in1，２５in2，２５in3，２５in4，２５in5及び５つの出力部２５out1，２５out2，２５out3，２５out4，２５out5を有する。なお、図３において、入力部２５in2，２５in3，２５in4及び出力部２５out3，２５out4を示す符号は省略してある。ＥＣＵ２５は、ＯＤＲ２９からの方向信号及び停止信号を入力部２５in1，２５in2，２５in3，２５in4，２５in5のそれぞれから取得し、取得した方向信号に応じた信号を、出力部２５out2，２５out3，２５out4，２５out5から出力すると共に、取得した停止信号を出力部２５out1から出力する。
【００５６】
本実施の形態２の制御装置２０におけるＥＣＵ２５は、例えば、ＯＤＲ２９から前方を示す方向信号を取得した場合、出力部２５out5から信号‘１’を出力し、出力部２５out2，２５out3，２５out4から信号‘０’を出力する。ＥＣＵ２５は、ＯＤＲ２９から後方を示す方向信号を取得した場合、出力部２５out4から信号‘１’を出力し、出力部２５out2，２５out3，２５out5から信号‘０’を出力する。ＥＣＵ２５は、ＯＤＲ２９から左方向への方向転換を示す方向信号を取得した場合、出力部２５out3から信号‘１’を出力し、出力部２５out2，２５out4，２５out5から信号‘０’を出力する。ＥＣＵ２５は、ＯＤＲ２９から右方向への方向転換を示す方向信号を取得した場合、出力部２５out2から信号‘１’を出力し、出力部２５out3，２５out4，２５out5から信号‘０’を出力する。
【００５７】
また、ＥＣＵ２５は、例えばＯＤＲ２９から車輪を停止させるべき旨を示す停止信号を取得した場合、出力部２５out1から信号‘０’を出力し、ＯＤＲ２９から車輪を停止させる必要がない旨を示す停止信号を取得した場合、出力部２５out1から信号‘１’を出力する。ＥＣＵ２５は、出力部２５out1からの信号をＤＤ２６の入力部２６in2へ、出力部２５out2，２５out3，２５out4，２５out5からの信号をＭＭＵ２７の入力部２７in5，２７in6，２７in7，２７in8へそれぞれ出力する。
【００５８】
ＯＡＵ１３は、上述した実施の形態１における構成と同様に、２つの入力部１３in1，１３in2及び４つの出力部１３out1，１３out2，１３out3，１３out4（図３においては省略）を備える他、更に１つの出力部１３out5を備えている。本実施の形態２におけるＯＡＵ１３は、ＶＴＳＣ１１，１２から取得した検出信号に基づいて、走行すべき方向及び車輪を停止させるべきか否か等を検出しており、検出した方向を示す方向信号を出力部１３out1，１３out2，１３out3，１３out4から出力し、車輪を停止させるべき旨を示す停止信号を出力部１３out5から出力する方向制御ブロックである。なお、ＯＡＵ１３は、車輪を停止させるべきであると検出した場合に出力部１３out5から信号‘０’を出力し、車輪を停止させる必要がないと検出した場合に出力部１３out5から信号‘１’を出力する。また、ＯＡＵ１３は、出力部１３out5からの信号をＤＤ２６の入力部２６in3へ出力する。
【００５９】
ＤＤ２６は、３つの入力部２６in1，２６in2，２６in3及び３つの出力部２６out1，２６out2，２６out3を有する。ＤＤ２６は、ＣＣＵ２４，ＥＣＵ２５及びＯＡＵ１３からの信号に基づいて、車輪を停止させるべきか否かを判断し、停止させるべきであると判断した場合に出力部２６out1，２６out2，２６out3から信号‘０’を出力し、車輪を停止させる必要がないと検出した場合に出力部２６out1，２６out2，２６out3から信号‘１’を出力する。ＤＤ２６は、出力部２６out1，２６out2，２６out3からの信号をＭＭＵ２７の入力部２７in13，２７in14，２７in15へ出力する。
【００６０】
ＭＭＵ２７は、１５個の入力部２７in1，２７in2，２７in3，２７in4，２７in5，２７in6，２７in7，２７in8，２７in9，２７in10，２７in11，２７in12，２７in13，２７in14，２７in15及び４つの出力部２７out1，２７out2，２７out3，２７out4を有する。ＭＭＵ２７は内部に、１２つの論理積回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ，２７ｆ，２７ｇ，２７ｈ，２７ｉ，２７ｊ，２７ｋ，２７ｌ及び４つの論理和回路２７ｍ，２７ｎ，２７ｏ，２７ｐを収納する。
【００６１】
ＭＭＵ２７の入力部２７in9，２７in10，２７in11，２７in12は、ＯＡＵ１３の出力部１３out1，１３out2，１３out3，１３out4に接続されている。ＭＭＵ２７の出力部２７out1，２７out2，２７out3，２７out4は、ＡＤ１４の入力部１４in1，１４in2，１４in3，１４in4に接続されている。ＭＭＵ２７の内部において、入力部２７in1，２７in2，２７in3，２７in4はそれぞれ論理積回路２７ｄ，２７ｃ，２７ｂ，２７ａの入力部に接続されている。また、ＭＭＵ２７の入力部２７in13は論理積回路２７ｄ，２７ｃ，２７ｂ，２７ａの入力部のそれぞれに接続されている。
【００６２】
ＭＭＵ２７の入力部２７in5，２７in6，２７in7，２７in8はそれぞれ論理積回路２７ｈ，２７ｇ，２７ｆ，２７ｅの入力部に接続されており、ＭＭＵ２７の入力部２７in14は論理積回路２７ｈ，２７ｇ，２７ｆ，２７ｅの入力部のそれぞれに接続されている。更に、ＭＭＵ２７の入力部２７in9，２７in10，２７in11，２７in12はそれぞれ論理積回路２７ｌ，２７ｋ，２７ｊ，２７ｉの入力部に接続されており、ＭＭＵ２７の入力部２７in15は論理積回路２７ｌ，２７ｋ，２７ｊ，２７ｉの入力部のそれぞれに接続されている。
【００６３】
論理積回路２７ａ，２７ｅ，２７ｉの出力部は論理和回路２７ｍの入力部に接続されており、論理和回路２７ｍの出力部はＭＭＵ２７の出力部２７out1に接続されている。論理積回路２７ｂ，２７ｆ，２７ｊの出力部は論理和回路２７ｎの入力部に接続されており、論理和回路２７ｎの出力部はＭＭＵ２７の出力部２７out2に接続されている。論理積回路２７ｃ，２７ｇ，２７ｋの出力部は論理和回路２７ｏの入力部に接続されており、論理和回路２７ｏの出力部はＭＭＵ２７の出力部２７out3に接続されている。更に、論理積回路２７ｄ，２７ｈ，２７ｌの出力部は論理和回路２７ｐの入力部に接続されており、論理和回路２７ｐの出力部はＭＭＵ２７の出力部２７out4に接続されている。
【００６４】
上述した構成のＭＭＵ２７において、論理積回路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは、入力部２７in13からの信号が‘０’の場合、即ち、車輪の停止を示す停止信号がＤＤ２６から入力されている場合、信号‘０’をそれぞれ論理和回路２７ｍ，２７ｎ，２７ｏ，２７ｐに入力する。また、論理積回路２７ｅ，２７ｆ，２７ｇ，２７ｈは、入力部２７in14からの信号が‘０’の場合、即ち、車輪の停止を示す停止信号がＤＤ２６から入力されている場合、信号‘０’をそれぞれ論理和回路２７ｍ，２７ｎ，２７ｏ，２７ｐに入力する。更に、論理積回路２７ｉ，２７ｊ，２７ｋ，２７ｌは、入力部２７in15からの信号が‘０’の場合、即ち、車輪の停止を示す停止信号がＤＤ２６から入力されている場合、信号‘０’をそれぞれ論理和回路２７ｍ，２７ｎ，２７ｏ，２７ｐに入力する。
【００６５】
従って、上述したようにＤＤ２６から入力される信号が‘０’である場合、ＭＭＵ２７は、ＣＣＵ２４，ＥＣＵ２５及びＯＡＵ１３からの信号が前進，後退，左へ方向転換又は右へ方向転換を示している場合であっても、ＤＤ２６からの信号に基づいて、出力部２７out1，２７out2，２７out3，２７out4から信号‘０’を出力し、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６を介してそれぞれの車輪の回転を停止させるようにモータＭL, ＭRを駆動することができる。
【００６６】
上述した構成のＭＭＵ２７において、入力部２７in13，２７in14，２７in15から入力される信号が‘１’の場合、即ち、車輪を停止させる必要がない旨を示す停止信号がＤＤ２６から入力されている場合、各論理積回路２７ａ，２７ｂ…２７ｋ，２７ｌは、それぞれ対応する入力部２７in1，２７in2…２７in11，２７in12から入力される信号を、それぞれ対応する論理和回路２７ｍ，２７ｎ，２７ｏ，２７ｐに入力する。
【００６７】
上述した構成により、ＭＭＵ２７は、入力部２７in4，２７in8，２７in12のいずれかからの信号が‘１’の場合、即ち、カメラ２１が取得したビデオ信号における緑領域または赤領域から検出した進行方向が前方であるか、ＯＡＵ１３がＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号に基づいて検出した進行方向が前方である場合に、出力部２７out1から信号‘１’を出力し、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６を介してモータＭL, ＭRを駆動させ、左右の両車輪を正方向に回転させて前進させる。
【００６８】
また、ＭＭＵ２７は、入力部２７in3，２７in7，２７in11のいずれかからの信号が‘１’の場合、即ち、カメラ２１が取得したビデオ信号における緑領域または赤領域から検出した進行方向が後方であるか、ＯＡＵ１３がＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号に基づいて検出した進行方向が後方である場合に、出力部２７out2から信号‘１’を出力し、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６を介してモータＭL, ＭRを駆動させ、左右の両車輪を負方向に回転させて後退させる。
【００６９】
更に、ＭＭＵ２７は、入力部２７in2，２７in6，２７in10のいずれかからの信号が‘１’の場合、即ち、カメラ２１が取得したビデオ信号における緑領域または赤領域から検出した進行方向が左方向であるか、ＯＡＵ１３がＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号に基づいて検出した進行方向が左方向である場合に、出力部２７out3から信号‘１’を出力し、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６を介してモータＭL, ＭRを駆動させ、左側車輪を負方向に、右側車輪を正方向に回転させて左へ方向転換させる。
【００７０】
更に、ＭＭＵ２７は、入力部２７in1，２７in5，２７in9のいずれかからの信号が‘１’の場合、即ち、カメラ２１が取得したビデオ信号における緑領域または赤領域から検出した進行方向が右方向であるか、ＯＡＵ１３がＶＴＳＣ１１，１２からの検出信号に基づいて検出した進行方向が右方向である場合に、出力部２７out4から信号‘１’を出力し、ＡＤ１４及びＳＴＶＣ１５，１６を介してモータＭL, ＭRを駆動させ、左側車輪を正方向に、右側車輪を負方向に回転させて右へ方向転換させる。
【００７１】
上述した構成により、ＶＴＳＣ１１，１２が検出した検出信号に基づいて、障害物を回避しながら、カメラ２１が緑目標を撮像した場合には緑目標を追跡し、カメラ２１が赤目標を撮像した場合には赤目標から逃避することができる。
【００７２】
上述した各実施の形態における制御装置１０，２０は、接触センサＳL，ＳRを図示しない板部に取り付けてあり、接触センサＳL，ＳRとＶＴＳＣ１１，１２とを接続してある。ＶＴＳＣ１１，１２の外周面に接触センサＳL，ＳRを備えることによって、接触センサＳL，ＳR及びＶＴＳＣ１１，１２を一体的に構成することもできる。カメラ２１が、ＧＯＲ２２及びＲＯＲ２３の機能、更にはＯＤＲ２８，２９の機能を有する構成とすることもできる。
【００７３】
上述したように、予め用意された所定の動作を行なう制御ブロックから、必要に応じた制御ブロックを抽出し、適切に接続することにより、上述したような自動走行機能を有する制御装置を実現することができる。従って、本発明を利用することにより、各機能を実現するシステムの試作及びプロトタイプを迅速に製造することができる。また、各種の制御ブロックから必要な制御ブロックを選択し、実現したい機能を達成するために各制御ブロックを接続して制御装置を構成する工程において、遊びながら制御工学及びロボット工学等における各種の原則を習得することができる。さらに、上述した制御装置は、ソフトウェアによる制御を行なわないため、高性能のプロセッサを必要とせず、ハードウェアにおけるコストの増大を防止することができる。従って、この制御装置は、高価なプロセッサの代替品とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る制御装置を構成する制御ブロックの構成例を示す模式図である。
【図２】実施の形態１に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態２に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０，２０  制御装置
１１，１２  ＶＴＳＣ（検出信号出力ブロック）
１３  ＯＡＵ（方向制御ブロック）
１４  ＡＤ
１５，１６  ＳＴＶＣ（制御信号出力ブロック）
２４  ＣＣＵ（方向制御ブロック）
２５  ＥＣＵ（方向制御ブロック）
２８，２９  ＯＤＲ（方向検出ブロック）
ＳL，ＳR  接触センサ
ＭL，ＭR  モータ（駆動部）
【図１】
2005279814.tif 000003
【図２】
2005279814.tif 000004
【図３】
2005279814.tif 000005