(57)【要約】【課題】安価なハードウェアで正確に位置検知及び移動方向計測ができるコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置及びそのためのシートを提供する。【解決手段】移動体２が移動する平面に広げて設置され、縦横に交差させて配置した複数本のコードスイッチ３を取り付けたシート４と、各コードスイッチ３のＯＮ／ＯＦＦを検知するスイッチ検知回路５と、ＯＮになった縦横のコードスイッチ３の組み合わせからシート４内での移動体２の位置を検知する位置検知部６と、移動体２の位置の時間的変化から移動体２が移動している方向を計測する方向計測部７とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が移動する平面に広げて設置され、縦横に交差させて配置した複数本のコードスイッチを取り付けたシートと、各コードスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検知するスイッチ検知回路と、ＯＮになった縦横のコードスイッチの組み合わせから上記シート内での上記移動体の位置を検知する位置検知部と、該移動体の位置の時間的変化から上記移動体が移動している方向を計測する方向計測部とを備えたことを特徴とするコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置。
【請求項２】
移動体が移動する平面に広げて設置され、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付けた第一層シートと、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付け、これらコードスイッチが上記第一層シートのコードスイッチと縦横に交差するように上記第一層シートに重ねられた第二層シートと、各コードスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検知するスイッチ検知回路と、ＯＮになった縦横のコードスイッチの組み合わせから上記重ねたシート内での上記移動体の位置を検知する位置検知部と、該移動体の位置の時間的変化から上記移動体が移動している方向を計測する方向計測部とを備えたことを特徴とするコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置。
【請求項３】
移動体が移動する平面に並べて設置された複数枚の上記シートと、上記移動体が存在するシートのアドレスを認識するアドレス認識部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置。
【請求項４】
上記認識したアドレスと上記検知した位置と上記計測した方向とを当該移動体に対して通知する対移動体通知部と、上記アドレス、位置、方向を上記移動体を監視する監視装置に対して通知する対監視装置通知部とを備えたことを特徴とする請求項３記載のコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置。
【請求項５】
上記コードスイッチは、中空で弾性を有する長尺の絶縁体と、絶縁体内面に保持され互いに離間された複数の電極とを備えることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置。
【請求項６】
上記電極は、螺旋状に巻かれて上記絶縁体の長手方向に延びていることを特徴とする請求項５記載のコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置。
【請求項７】
上記電極は、金属線の周囲が導電性樹脂で覆われてなることを特徴とする請求項５又は６記載のコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置。
【請求項８】
移動体が移動する平面に広げて設置され、縦横に交差させて配置した複数本のコードスイッチを取り付けたことを特徴とする移動体の位置検知及び移動方向計測のためのシート。
【請求項９】
移動体が移動する平面に広げて設置され、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付けた第一層シートと、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付け、これらコードスイッチが上記第一層シートのコードスイッチと縦横に交差するように上記第一層シートに重ねられた第二層シートとからなることを特徴とする移動体の位置検知及び移動方向計測のためのシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価なハードウェアで正確に位置検知及び移動方向計測ができるコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置及びそのためのシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置検知を行う装置として次のようなものが知られている。
（１）移動体の移動ルートに磁気ネールを埋め込み、移動体に上記磁気ネールの磁場を検出する磁気センサを搭載し、移動体が磁場の検出結果に基づいて位置と移動ルートを認識する。
（２）移動体にカメラを搭載し、そのカメラで得た画像を画像処理することにより、位置を検知する。
（３）移動体が移動する平面に三角測量用の発信器を設置し、移動体にその信号を受信する受信器を搭載し、移動体が受信結果に基づいて位置を演算する。
【０００３】
一方、移動体の移動方向計測を行う装置として次のようなものが知られている。
（４）ジャイロ、磁気方位センサ、ＧＰＳなどで移動方向を計測する。
【０００４】
【特許文献１】特再平９−０２１２３５号公報
【特許文献２】特開平７−１６２９４６号公報
【特許文献３】特開２００２−１０８４４６号公報
【特許文献４】特開２００３−３１５００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の方法・装置には次のような問題がある。
（１）移動体の移動ルートに磁気ネールを埋め込む作業には手間がかかり、簡単にルートを変更できない。また、磁気ネールと移動体の磁気センサでは移動方向を計測できない。
（２）カメラと画像処理のソフトウェアは高価である。
（３）三角測量用の発信器、受信器は高価である。
（４）ジャイロ、磁気方位センサ、ＧＰＳの計測には誤差があるので、その誤差を補正する補正手段が別途必要である。さらに、移動体が自立移動しているので監視できない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、安価なハードウェアで正確に位置検知及び移動方向計測ができるコードスイッチを用いた移動体の位置検知及び移動方向計測装置及びそのためのシートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の装置は、移動体が移動する平面に広げて設置され、縦横に交差させて配置した複数本のコードスイッチを取り付けたシートと、各コードスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検知するスイッチ検知回路と、ＯＮになった縦横のコードスイッチの組み合わせから上記シート内での上記移動体の位置を検知する位置検知部と、該移動体の位置の時間的変化から上記移動体が移動している方向を計測する方向計測部とを備えたものである。
【０００８】
移動体が移動する平面に広げて設置され、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付けた第一層シートと、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付け、これらコードスイッチが上記第一層シートのコードスイッチと縦横に交差するように上記第一層シートに重ねられた第二層シートと、各コードスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検知するスイッチ検知回路と、ＯＮになった縦横のコードスイッチの組み合わせから上記重ねたシート内での上記移動体の位置を検知する位置検知部と、該移動体の位置の時間的変化から上記移動体が移動している方向を計測する方向計測部とを備えてもよい。
【０００９】
移動体が移動する平面に並べて設置された複数枚の上記シートと、上記移動体が存在するシートのアドレスを認識するアドレス認識部とを備えてもよい。
【００１０】
上記認識したアドレスと上記検知した位置と上記計測した方向とを当該移動体に対して通知する対移動体通知部と、上記アドレス、位置、方向を上記移動体を監視する監視装置に対して通知する対監視装置通知部とを備えてもよい。
【００１１】
上記コードスイッチは、中空で弾性を有する長尺の絶縁体と、絶縁体内面に保持され互いに離間された複数の電極とを備えてもよい。
【００１２】
上記電極は、螺旋状に巻かれて上記絶縁体の長手方向に延びていてもよい。
【００１３】
上記電極は、金属線の周囲が導電性樹脂で覆われてなってもよい。
【００１４】
また、本発明のシートは、移動体が移動する平面に広げて設置され、縦横に交差させて配置した複数本のコードスイッチを取り付けたものである。
【００１５】
また、本発明のシートは、移動体が移動する平面に広げて設置され、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付けた第一層シートと、平行に配置した複数本のコードスイッチを取り付け、これらコードスイッチが上記第一層シートのコードスイッチと縦横に交差するように上記第一層シートに重ねられた第二層シートとからなるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１７】
（１）安価なハードウェアで正確に位置検知及び移動方向計測ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明に係る位置検知及び移動方向計測装置１は、移動体２が移動する平面に広げて設置され、縦横に交差させて配置した複数本のコードスイッチ３を取り付けたシート４と、各コードスイッチ３のＯＮ／ＯＦＦを検知するスイッチ検知回路５と、ＯＮになった縦横のコードスイッチ３の組み合わせからシート４内での移動体２の位置を検知する位置検知部６と、該移動体の位置の時間的変化から上記移動体が移動している方向を計測する方向計測部７とを備えたものである。
【００２０】
シート４は、シリコンゴム等の可撓性を有する平面状の材料であり、このシリコンゴムの中に縦横のコードスイッチ３を網目状に埋め込むか、もしくは片面に寄せて縦のコードスイッチ３を埋め込み反対面に寄せて横のコードスイッチ３を埋め込む。縦横のコードスイッチシートを別々に製作する場合は２枚のシートを接着剤で貼り合わせる。これにより、縦横のコードスイッチ３がシート４の面を格子状に覆うことになる。各コードスイッチ３に識別記号を付けて、例えば、縦列をＡ，Ｂ，…，Ｈ、横列をＩ，Ｊ，Ｋ，Ｌとする。
【００２１】
スイッチ検知回路５は、各々のコードスイッチ３のＯＮ／ＯＦＦを検知するが、コードスイッチ３から得られるＯＮ／ＯＦＦ信号はアナログ的な時定数をもって立ち上がり・立ち下がりをするため、スイッチ検知回路５を各々のコードスイッチ３に接続されたエッジ形成回路群で構成し、コードスイッチ３から得られるＯＮ／ＯＦＦ信号にエッジを形成することで、二値化されたＯＮ／ＯＦＦ信号を得る。そのエッジ形成回路群は、汎用のトランジスタや論理素子を用いて構成する。
【００２２】
位置検知部６及び方向計測部７は、ＣＰＵで構成するとよい。従って、スイッチ検知回路５の出力信号線はＣＰＵの入力ポートに接続する。
【００２３】
位置検知部６は、ＯＮになった縦横のコードスイッチ３の組み合わせからシート４内での移動体２の位置を検知する。例えば、識別記号Ｄ，Ｅ，Ｊ，Ｋのコードスイッチ３がＯＮになったとすると、移動体２がこれらＤ，Ｅ，Ｊ，Ｋのコードスイッチ３を踏んでおり、これ以外の全てのコードスイッチ３を踏んでいないということになる。つまり、縦横の識別記号を座標と考えれば、ＯＮになった座標が移動体２の位置を表す。よって、位置検知部６は、ＯＮになった縦横のコードスイッチ３の組み合わせそのものでシート４内での移動体２の位置を表す。
【００２４】
方向計測部７は、位置検知部６が検知した移動体２の位置の時間的変化から移動体２が移動している方向を計測する。移動体２がシート４の一辺、例えば縦辺４ａに対して平行に移動していると、縦列の識別記号Ａ，Ｂ，…，Ｈのみが変化し、横列の識別記号Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌは変化しない。逆に、縦辺４ａに対して直角方向に移動していると、縦列の識別記号Ａ，Ｂ，…，Ｈは変化せず、横列の識別記号Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌのみが変化する。そして、斜めに移動していると、縦列の識別記号Ａ，Ｂ，…，Ｈと横列の識別記号Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌが共に変化する。従って、方向計測部７は、縦横の識別記号の変化から移動体２が移動している方向を計測することができる。
【００２５】
コードスイッチ３は、図示した縦８列横４列に限らず、縦横に本数を増やしてシート４を拡張することができる。
【００２６】
また、移動体２が移動する平面に複数枚のシート４を用いても良い。すなわち、図４に示されるように、本発明に係る位置検知及び移動方向計測装置は、移動体２が移動する工場敷地等の平面４１上に、走行ルート４２に重なるようにして適宜間隔で並べて設置された複数枚のシート４と、移動体２が存在するシート４のアドレスを認識するアドレス認識部（図示せず）とを備える。ここでシート４に移動体２が移動する走行ルート４２の順に“００１”〜“００６”のアドレスを与えるものとする。
【００２７】
アドレス認識部の構成としては、例えば、シート４ごとに図１のＣＰＵを設け、各々のＣＰＵは自身の属するシート４においてコードスイッチ３がＯＮになったとき、移動体２が自身の属するシート４に存在することを認識する。各ＣＰＵには、あらかじめ自身のアドレスとして“００１”〜“００６”を設定しておく。これにより、移動体２が移動していずれかのシート４に乗ったとき、そのシート４のアドレスが認識される。
【００２８】
さらに、本発明に係る位置検知及び移動方向計測装置１は、認識したアドレスと検知した位置と計測した方向とを当該移動体２に対して通知する対移動体通知部８と、上記アドレス、位置、方向を移動体２を監視する監視装置（図示せず）に対して通知する対監視装置通知部９と、これら外部に通知するデータを送信するためのデータ送信器１０とを備える。
【００２９】
対移動体通知部８、対監視装置通知部９は、前述した位置検知部６及び方向計測部７と同じＣＰＵで構成し、通知には通信ポートを使用するとよい。通信ポートに接続されたデータ送信器１０は、移動体２に対しては無線、監視装置に対しては無線又は有線でデータを送信する。
【００３０】
次に、動作を説明する。
【００３１】
移動体２がシート４上を移動するとき、コードスイッチ３を踏むことにより、そのコードスイッチ３はＯＮになる。
【００３２】
位置検知部６は、ＯＮになった縦横のコードスイッチ３の組み合わせからシート４内での移動体２の位置を検知する。例えば、識別記号Ｄ，Ｅ，Ｊ，Ｋのコードスイッチ３がＯＮになったとすると、移動体２がこれらＤ，Ｅ，Ｊ，Ｋのコードスイッチ３を踏んでおり、これ以外の全てのコードスイッチ３を踏んでいないということになる。つまり、縦横の識別記号を座標と考えれば、ＯＮになった座標が移動体２の位置を表す。よって、位置検知部６は、ＯＮになった縦横のコードスイッチ３の組み合わせそのものでシート４内での移動体２の位置を表す。
【００３３】
方向計測部７は、位置検知部６が検知した移動体２の位置の時間的変化から移動体２が移動している方向を計測する。移動体２がシート４の一辺、例えば縦辺４ａに対して平行に移動していると、縦列の識別記号Ａ，Ｂ，…，Ｈのみが変化し、横列の識別記号Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌは変化しない。逆に、縦辺４ａに対して直角方向に移動していると、縦列の識別記号Ａ，Ｂ，…，Ｈは変化せず、横列の識別記号Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌのみが変化する。そして、斜めに移動していると、縦列の識別記号Ａ，Ｂ，…，Ｈと横列の識別記号Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌが共に変化する。従って、方向計測部７は、縦横の識別記号の変化から移動体２が移動している方向を計測することができる。
【００３４】
本発明の位置検知及び移動方向計測装置１によれば、安価なハードウェアで正確に位置検知及び移動方向計測ができる。
【００３５】
本発明のシート４によれば、シート４を位置検知及び移動方向計測の現場に広げるだけで格子状の複数本のコードスイッチ３の布設が完了するので、簡便である。また、シート４はアドレスを認識できるようになっているので、移動体２が移動する平面にシート４を複数枚並べて用い、アドレス認識部で認識するようにすればよい。
【００３６】
本発明の位置検知及び移動方向計測装置１は、移動体２に対してアドレス、位置、方向を通知するので、自立移動している移動体２は当該移動体２内で計測している自立移動用のセンサデータ、自己位置、方位などを補正することができる。一方、誘導装置からの誘導により移動している移動体２に対しては上記アドレス、位置、方向をフィードバックとして通知することができる。
【００３７】
本発明の位置検知及び移動方向計測装置１は、監視装置に対してアドレス、位置、方向を通知するので、監視装置は移動体２の位置、移動方向を正確に把握し、管理、運用することができる。
【００３８】
さらに、監視装置は、シート４上にいる複数台の移動体２について、個々の移動体２の位置、移動方向を正確に把握し、管理、運用することができる。
【００３９】
次に、スイッチ検知回路５の詳細を説明する。
【００４０】
図２に示されるように、スイッチ検知回路５は、コードスイッチ３の電極２１に他の電極２２と異なる電圧を印加する抵抗器２３と、これら電極２１，２２同士の接触により生じる電極間の電圧変化からコードスイッチ３上に移動体２が乗っているか否か示す二値信号を出力するエッジ形成回路２４とを有する。スイッチ検知回路５は、図２の回路構成をコードスイッチ３の本数分有する。
【００４１】
コードスイッチ３は、中空で弾性を有する長尺の絶縁体と、その絶縁体内面に保持され互いに離間された複数の電極とを備えたものである。コードスイッチ３の電極２１は抵抗器２３を介して電源に接続される。また、コードスイッチ３の電極２２はアースに接続される。これにより、電極２１，２２同士が離間しているときには、電極２１の電圧は電源電圧であり、電極２１，２２同士が接触したときは電極２１の電圧はアース電圧である。よって、スイッチ検知回路５は、電極２１の電圧が電源電圧のときコードスイッチ３上には移動体２がおらず（ＯＦＦ）、電極２１の電圧がアース電圧のときコードスイッチ上に移動体２がいる（ＯＮ）ことを検知する。
【００４２】
次に、本発明に好適なコードスイッチの内部構造の形態を説明する。
【００４３】
図３（ａ）に示されるように、コードスイッチ３１は、中空で弾性を有する長尺の絶縁体３２と、絶縁体３２内面に保持され互いに離間された複数の電極３３，３４とを備えている。絶縁体３２の断面は角形で、中空部分３７の断面も角形である。電極３３，３４は、この中空部分の互いに対向する面に保持されている。電極３３，３４の断面は角形である。
【００４４】
電極３３，３４は、いずれも金属線３５の周囲が導電性樹脂３６で覆われて構成されている。これにより、電極３３，３４の全体を金属線で構成するよりもコードスイッチ３１を軽量化することができる。また、電極３３，３４に金属線３５が含まれることにより、長手方向のインピーダンスを下げることができる。
【００４５】
図３（ｂ）に示されるように、コードスイッチ４１は、中空で弾性を有する長尺の絶縁体４２と、絶縁体４２内面に保持され互いに離間された複数の電極４３，４４，４５，４６とを備えている。絶縁体４２の断面は円形である。電極４３，４４，４５，４６は、中空部分４９の周方向にほぼ等間隔な配置で保持されている。電極４３，４４，４５，４６の断面は円形である。電極４３，４４，４５，４６は、いずれも金属線４７の周囲が導電性樹脂４８で覆われて構成されている。
【００４６】
電極４３，４４，４５，４６は、螺旋状に巻かれて絶縁体３２の長手方向に延びている。これにより、全方向からの圧力が検知できるので、コードスイッチ４１をシートに埋め込むときにコードスイッチ４１の向きを管理せずに簡単に製造布設作業をすることができる。
【００４７】
本発明は、移動体２の位置検知及び移動方向計測だけでなく、車両の位置検知及び移動方向計測にも利用できるので、駐車場の駐車車両と空きスペースを管理するシステムに応用できる。
【００４８】
本発明は、シート４のコードスイッチ３に何かが乗ればその位置を検知できるので、管理区域への侵入者検知センサとして応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態を示す位置検知及び移動方向計測装置のブロック構成図である。
【図２】本発明に用いるスイッチ検知回路のコードスイッチ１本分の回路図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はコードスイッチの構造図である。
【図４】本発明におけるアドレス認識の概念図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  位置検知及び移動方向計測装置
２  移動体
３  コードスイッチ
４  シート
５  スイッチ検知回路
６  位置検知部
７  方向計測部
８  対移動体通知部
９  対監視装置通知部
１０  データ送信器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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