JPH11244512A - 競争ゲーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数の走行体がレース動作を行う競争ゲーム
装置において、各走行体が目標ラインを正確にトレース
して走行可能とする。 【解決手段】 台車４は、予め定められた走行パターン
情報により定まる逐次の目標位置と給電ピン４ｂ等によ
り読み取られた実測位置との偏差を測定し、この偏差お
よび直線走行区間では、第１の制御用パラメータグルー
プを用い、曲線走行区間では当該区間の曲率に応じて定
められた第２の制御用パラメータグループを用いたＰＩ
Ｄ制御によって逐次上記目標位置に向かい走行する。こ
れにより、直線走行区間、曲線走行区間に関わらず、台
車４の左右方向の速度変化に対するＰＩＤ制御の効果が
最適なものとし、台車４の所定の目標ラインのトレース
動作を良好なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は複数の走行体がレース動作
を行う競争ゲーム装置に関するものであり、特に上記走
行体の走行制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、所定のコース上において複数の走
行体がレース動作を行う競争ゲーム装置がある。例え
ば、図示しないが、コース上を複数の模型馬がレース動
作を行う競馬ゲーム装置がある。このようなものでは、
コースは、複数の模型馬が走行する天井面と床面との２
層構造となっている。各模型馬は天井面を挟んで床面を
走行する台車と磁気的に結合されて台車と一体的に走行
し、これら模型馬と台車により走行体が構成される。各
走行体（台車）はそれぞれ独立したモータにより駆動さ
れる左右の駆動輪を有し、光通信にてコントローラから
送られる制御命令に従った速度で左右の駆動輪をそれぞ
れ駆動して走行し、レース動作を行う。また、コース上
における各走行体の位置を実測する手段が設けてあり、
コントローラは各走行体について所定の時間間隔で逐
次、実測位置と予め定められた目標位置との誤差に基づ
いて、上記制御命令を発生する。このような制御命令
は、例えば、まず、逐次の目標位置と実測位置との偏差
を測定し、この位置偏差と演算される比例成分、積分成
分、微分成分のそれぞれの制御ゲインを定める各パラメ
ータよりなる制御用パラメータグループを用いたＰＩＤ
（Proportional-Integral-Derivative）制御によって、
走行体が目標位置に向かうように左右のモータを制御す
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コース
の直線走行区間、曲線走行区間に限らず、制御用パラメ
ータグループは１つであった。このため、図１２に示す
ように走行体（台車）が直線走行区間ｓ１において良好
に所定の目標ラインＬ０をトレースできるように各制御
パラメータを設定した場合、曲線走行区間ｓ２におい
て、走行体（台車）の実際の走行ラインＬ２は目標ライ
ンＬ０のカーブの外側をトレースしてしまう。すなわ
ち、このようなパラメータによるＰＩＤ制御では、曲線
走行区間において必要な走行体の左右方向の速度を変化
させる効果が得られない。このため、走行体をアウトコ
ース、インコースと様々な走行パターンにて走行させよ
うとしたとき、カーブのインコースでは進路変更が不十
分となってしまう。逆に、走行体（台車）が曲線走行区
間ｓ２において良好に目標ラインＬ０をトレースできる
ように各制御パラメータを設定した場合、走行体の左右
方向の速度を変化させる効果が過大となり、図１３に示
すように走行体（台車）の走行ラインＬ３は直線走行区
間ｓ１において大きく蛇行してしまう。また、複数の走
行体が互いに干渉せずにレース動作を行うように各走行
体の走行パターンを設定するには、各走行体の走行パタ
ーンからのずれを加味して行わねばならず、この設定を
非常に煩雑なものとしていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、発明において
は、走行体は、予め定められた走行パターン情報により
定まる逐次の目標位置および目標速度と読取り手段によ
り読み取られた実測位置および実測速度との偏差を測定
し、これらの偏差および直線走行区間では、第１の制御
用パラメータグループを用い、上記走行体の曲線走行区
間では当該区間の曲率に応じて定められた第２の制御用
パラメータグループを用いたＰＩＤ制御によって逐次上
記目標位置に向かい走行する。これにより、直線走行区
間、曲線走行区間に関わらず、走行体の左右方向の速度
変化に対するＰＩＤ制御の効果を最適なものとし、走行
体による所定ラインのトレース動作を良好なものとす
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】複数の走行体がレース動作を行う
競争ゲーム装置において、上記走行体の位置情報を与え
るための複数のパターンを有し、上記走行体はそれぞ
れ、上記パターンから上記位置情報を読みとる読取り手
段を備え、予め定められた走行パターン情報により定ま
る逐次の目標位置および目標速度と上記読取り手段によ
り読み取られた実測位置および実測速度との位置偏差お
よび速度偏差を測定し、これら位置偏差、速度偏差と制
御用パラメータを用いたＰＩＤ制御によって逐次上記目
標速度にて上記目標位置に向かって走行するように制御
されるものであり、上記ＰＩＤ制御において、上記走行
体の直線走行区間では、第１の制御用パラメータグルー
プを用い、上記走行体の曲線走行区間では当該区間の曲
率に応じて定められた第２の制御用パラメータグループ
を用いる。

【０００６】ここで、上記第２の制御用パラメータグル
ープを用いたＰＩＤ制御による上記走行体の左右方向の
速度を変化させる効果は上記第１の制御用パラメータグ
ループを用いたＰＩＤ制御による効果より大きいことが
好ましい。

【０００７】上記直線走行区間では、当該区間での目標
速度に対応して定められた第１の制御用パラメータグル
ープを用いるＰＩＤ制御を行い、上記曲線走行区間では
当該区間の曲率および上記目標速度に対応して定められ
た第２の制御用パラメータグループを用いるＰＩＤ制御
を行うことも好ましい。

【０００８】複数の走行体がレース動作を行う競争ゲー
ム装置において、上記走行体に位置情報を与えるための
複数のパターンを有し、上記走行体はそれぞれ、上記パ
ターンから上記位置情報を読みとる読取り手段を備え、
予め定められた走行パターン情報により定まる逐次の目
標位置と上記読取り手段により読み取られた実測位置と
の偏差を測定し、この位置偏差と演算される比例成分、
積分成分、微分成分のそれぞれの制御ゲインを定める各
パラメータよりなる操舵制御用パラメータグループを用
いた第１のＰＩＤ制御により、操舵量を決定し、この操
舵量にて決まる目標速度と上記実測位置から算出された
実測速度との偏差と、この速度偏差と演算される比例成
分、積分成分、微分成分のそれぞれの制御ゲインを定め
る各パラメータよりなる速度制御用パラメータグループ
を用いた第２のＰＩＤ制御により定まる速度により走行
するものであり、上記第１、第２のＰＩＤ制御におい
て、上記走行体の直線走行区間では、第１の操舵制御用
パラメータグループおよび第１の速度制御用パラメータ
グループを用い、上記コ走行体の曲線走行区間では当該
区間の曲率に応じて定められた第２の操舵制御用パラメ
ータグループおよび第２の速度制御用パラメータグルー
プを用いることも好ましい。

【０００９】ここで、上記第２の操舵制御用パラメータ
グループおよび第２の速度制御用パラメータグループを
用いた第１、第２のＰＩＤ制御による上記走行体の左右
方向の速度を変化させる効果は上記第１の操舵制御用パ
ラメータグループおよび第１の速度制御用パラメータグ
ループを用いた第１、第２のＰＩＤ制御による効果より
大きいことを特徴とすることも好ましい。

【００１０】ここで、上記直線区間では、当該区間での
目標速度に対応して定められた第１の操舵制御用パラメ
ータグループおよび第１の速度制御用パラメータグルー
プを用いる第１、第２のＰＩＤ制御を行い、上記曲線区
間では当該区間の曲率および上記目標速度に対応して定
められた第２の操舵制御用パラメータグループおよび第
２の速度制御用パラメータグループを用いる第１、第２
のＰＩＤ制御を行うことも好ましい。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例の競争ゲーム装置について説
明する。まず、その構成の概要について説明する。図１
は競争ゲーム装置の全体の外観を示したものであり、同
図において１はコースであり、基部２の上面に設けられ
ている。３〜３は模型馬であり、後述するように、下側
にあるそれぞれの後述する台車と磁気的に結合されて台
車とともに走行体をなし、コース１上にてレース動作を
呈する。

【００１２】次に各走行体の構成の概要について説明す
る。図２は走行体の側面を模式的に示した図である。な
お、同図において、図１と同じ符号で示したものは図１
に示したものと同じものを示すものであり、以降に述べ
る各図においても同様である。さて、図２において、４
は台車であり、５は床面であり、６は天井面であり、コ
ース１は２層構造となっている。台車４は駆動輪４ａに
て床面５上を走行し、駆動輪４ａは左右にあり、それぞ
れ独立したモータにより駆動される。台車４は図示しな
い磁石により天井面６上の模型馬３と磁気的に結合され
ており、模型馬３は台車４と一体的に走行する。また、
天井面６の裏面には図３に示すように＋極、−極の給電
ライン６ａ、６ｂが幅方向に交互に設けられている。な
お、図３は天井面６を上から透視した模式図であり、給
電ライン６ａ、６ｂについても同図に示すものより多く
設けられている。また、台車４は給電ライン６ａ、６ｂ
と接触する複数の給電ピン４ｂを備え、電力供給を受け
る。また、図３には図示しなかったが、床面５には図４
に示すようにコース１を周回方向に複数の区間５ａ〜５
ａに分割し、それぞれに位置情報を示すバーコード（図
示せず）が設けられており、さらに、給電ライン６ａ〜
６ａに対応してそれぞれの位置情報を示すバーコード
（図示せず）が特定間隔で設けられている。台車４はこ
れらバーコードを読み取り位置情報を得るためのバーコ
ードセンサ４ｃを備える。また、台車４は赤外線発光器
４ｄ、赤外線受光器４ｅを有し、これらにより、例え
ば、図３に示すように、光通信部７〜７を介して後述す
るコントローラに状態情報を送信し、また光通信部７〜
７を介してコントローラから送られる制御情報を受信す
る。

【００１３】次に本例の競争ゲーム装置全体の構成につ
いて図５のブロック図を参照しながら説明する。８はコ
ントローラであり、逐次のタイミングに台車４が向かう
べき目標位置および目標速度を指定する走行パターン情
報を定めるものである。７ａ、７ｂはそれぞれ赤外線発
光器、赤外線受光器であり、光通信部７を構成する。こ
れらにより、台車４、コントローラ８間で走行パターン
情報等の制御情報の送受信が行われる。

【００１４】また、図５において台車４については１つ
しか図示しないが、総て次のように構成される。４ｆ、
４ｇはそれぞれ整流回路、電源回路である。整流回路４
ｆは７個の給電ピン４ｂ〜４ｂに接続され、これらに流
れる電流を整流して電源回路４ｇに送り、電源回路４ｇ
は台車４の各回路に電源を供給する。

【００１５】４ｈは分圧回路であり、給電ピン４ｂ〜４
ｂに接続され、これらそれぞれに印加される電圧を分圧
して出力する。分圧回路４ｈの出力は後述するワンチッ
プマイコンによって台車４の幅方向の位置測定に用いら
れる。ここで、給電ピン４ｂ〜４ｂを用いた位置測定に
ついて図６を参照しながら簡単に述べる。給電ピン４ｂ
〜４ｂは等間隔で配置され、また、台車４がコース１上
のどのような位置にあっても、これら給電ピン４ｂ〜４
ｂの内少なくとも一つが＋極の給電ライン６ａまたは−
極の給電ライン６ｂと接触し、他のものは他の極の給電
ラインに接触するように構成してあり、給電ピン４ｂ〜
４ｂの内＋極の給電ライン６ａに接触する給電ピン４ｂ
〜４ｂを検出することにより、給電ピン４ｂ〜４ｂが接
触する＋極の給電ライン６ａに対する台車４の位置を測
定する。また、本例では、台車４は給電ラインの何れか
をトレースしながら走行し、特定間隔でバーコードによ
りトレース中の給電ライン位置を検出しており、これと
給電ピン４ｂ〜４ｂにより測定される値から、台車４の
幅方向の位置が測定される。なお、トレースする給電ラ
インを変更するような制御を行う場合は、バーコードを
読み取らなくても後述するワンチップマイコン４ｒの処
理により、次にトレースされる給電ラインに応じて幅方
向の位置が更新される。再び図５を参照しながら説明す
る。赤外線発光器４ｄは発光ダイオード４ｉ〜４ｉより
なり、赤外線受光器４ｅはフォトトランジスタ４ｊ〜４
ｊおよびこれらに流れる電流を増幅する増幅回路４ｋよ
りなる。

【００１６】４ｌ、４ｍはそれぞれ左モータ、右モータ
であり、それぞれ左右の駆動輪４ａを互いに独立して駆
動する。４ｎ、４ｏはそれぞれ左モータ４ｌ、右モータ
４ｍの駆動用の駆動回路である。４ｐ、４ｑはそれぞれ
左モータ４ｌ、右モータ４ｍの回転から台車４の移動距
離および速度を測定するためのロータリーエンコーダで
ある。すなわち、バーコードセンサ４ｃによる各区間の
位置の読み取りがない間、ロータリーエンコーダ４ｐ、
４ｑにより実測される移動距離を台車４の位置とするの
である。また、給電ラインに幅方向に切れ目を設けると
ともにこれを読み取るセンサを設け、この切れ目を検出
したときには、ロータリーエンコーダで測定した距離方
向の位置を補正するようにしても良い。

【００１７】４ｒはワンチップマイコンであり、台車４
の制御を司り、コントローラ８から送られた制御情報に
従った走行パターンにより台車４を走行させる。例え
ば、走行パターン情報は特定数の区間５ａ〜５ａ分を１
ブロックとして順次光通信部７から送信されており、こ
れらを受信すると図示しないメモリに記憶する。走行パ
ターン情報には時刻ごとの目標速度、コースの周回方向
の目標位置、幅方向の目標位置としてのトレースすべき
給電ラインおよびその変更の指示等が含まれる。図示し
ないが、ワンチップマイコン４ｒには時計が内蔵されて
おり、この内蔵時計はスタートによってリセットされ
る。ワンチップマイコン４ｒは、これら走行パターン情
報を内蔵時計により計時される所定のタイミングにて順
次読み出し、逐次、給電ピン４ｂ〜４ｂ、バーコードセ
ンサ４ｃにより測定された実測位置と目標位置との位置
偏差に基づいた操舵制御用の第１のＰＩＤ制御と、ロー
タリーエンコーダ４ｐ、４ｑにより実測された実測速度
および目標速度に基づいた速度制御用の第２のＰＩＤ制
御とに基づいて左モータ４ｌ、右モータ４ｍを駆動せし
め、必要に応じて加減速や給電ラインの乗り換えを行う
ものである。また、本例では、各ＰＩＤ制御において、
上記位置偏差と演算される比例成分、積分成分、微分成
分のそれぞれの制御ゲインを定める各パラメータを、台
車４の直線走行区間と、曲線走行区間とで異なるものと
してある。また、台車４の操舵と速度とについてそれぞ
れ第１、第２のＰＩＤ制御を行うものであるから、ワン
チップマイコン４ｒはメモリに直線走行区間用の第１の
操舵制御用パラメータグループおよび第１の速度制御用
パラメータグループを記憶するとともに、曲線走行区間
用の第２の操舵制御用パラメータグループおよび第２の
速度制御用パラメータグループを記憶してある。また、
第１の操舵制御用パラメータグループおよび第１の速度
制御用パラメータは直線走行区間での目標速度に対して
最適な値に設定されており、第２の操舵制御用パラメー
タグループおよび第２の速度制御用パラメータは曲線走
行区間の曲率および当該区間での目標速度に対して最適
な値に設定されている。ここで、本例において用いられ
るパラメータグループの一例をあげる。目標速度を３０
０ｍｍ／ｓ、５００ｍｍ／ｓ、直線走行区間、曲線走行
区間（曲率：ｒ＝２８０ｍｍ）について、これらの組み
合わせに対応する操舵制御用パラメータグループ、速度
制御用パラメータグループを示すとそれぞれ図７の
（ａ）、（ｂ）のテーブルに示すようになる。図７の
（ａ）、（ｂ）において、ＧＰ、ＧＩ、ＧＤはそれぞれ
比例成分、積分成分、微分成分の制御ゲインを決めるパ
ラメータであり、各値は１６進数で示してある。なお、
これに限らず、曲率及び目標速度の異なる複数の走行区
間に対し、それに応じて操舵制御用パラメータグルー
プ、速度制御用パラメータグループのそれぞれについて
図７（ｄ）に示すように複数のパラメータグループ１Ａ
〜４Ｅからなるテーブルを設けてもよい。

【００１８】次に本例の動作について図８乃至図９に示
したフローチャートを参照しながら説明する。

【００１９】まず、コントローラ８からの制御情報を送
信する。ここで、各台車４は、自分自身の走行パターン
情報を受信すると、これをワンチップマイコン４ｒ内部
のメモリに記憶する。コントローラ８からスタートの信
号が出されると、初期化を行い、各台車４は走行を開始
する（ステップ８ａ）。

【００２０】走行開始とともに現在の実測速度、実測位
置の測定動作が図９のフローチャートに示すように行わ
れる。この割込処理は、ロータリーエンコーダ４ｐ、４
ｑからパルスが発生する毎に行われる。まず、現在の割
込時刻と前回の割込時刻から台車４の速度が測定される
（ステップ９ａ）。次にバーコードセンサ４ｃにより、
バーコード読み取りが試みられる（ステップ９ｂ）。こ
こでバーコード読み取りが行われれば（ステップ９
ｃ）、バーコードが表す位置情報に基づいて現在の実測
位置を更新して割込処理を終了する（ステップ９ｂ）。
ここで、周回方向の位置情報が読み取られれば、これに
より、ロータリーエンコーダ４ｐ、４ｑの出力パルスを
カウントすることにより測定されている周回方向の実測
位置を更新し、各給電ラインを示す位置情報が読み取ら
れれば、幅方向の実測位置が更新される。また、バーコ
ードの読み取りがなければ、ロータリーエンコーダ４
ｐ、４ｑの出力パルスをカウントして周回方向の実測位
置を更新し、割込処理を終了してメイン処理に戻る。

【００２１】再び図８に戻り説明すると、次に給電ピン
４ｂ〜４ｂによって給電ライン６ａの位置をセンスし、
台車４の幅方向の実測位置を得る（ステップ８ｂ）。次
に周回方向の実測位置（または目標位置）と、実測速度
（または目標速度）とに基づいて操舵制御用パラメータ
を設定する（ステップ８ｃ）。例えば、ここで、直線走
行区間を走行しており、実測速度または目標速度が３０
０ｍｍ／ｓ近傍であれば、図７の（ａ）に示す操舵制御
用パラメータグループの内、パラメータグループ００Ａ
（第１の操舵制御用パラメータグループ）が選択され、
パラメータＧＰ、ＧＩ、ＧＤはそれぞれ８０、００、８
０に設定される。なお、走行区間が更新されるタイミン
グでは、目標位置または目標速度に応じてパラメータグ
ループが選択される。

【００２２】次に、幅方向の実測位置、目標位置および
選択された操舵制御用パラメータグループのパラメータ
ＧＰ、ＧＩ、ＧＤを用いて操舵量に関する第１のＰＩＤ
制御演算を行う（ステップ８ｄ）。この第１のＰＩＤ制
御演算について図１０のフローチャートを参照しながら
説明する。

【００２３】まず、実測位置と目標位置の偏差を算出す
る（ステップ１０ａ）。ここで、現在の台車４の幅方向
の実測位置をＸｍとし、現在メモリから読み出されてい
る幅方向の目標位置をＸｔとし、位置偏差をｅとして、
ｅ＝Ｘｍ−Ｘｔと位置偏差ｅを算出する。なお、目標位
置Ｘｔは、所定のタイミングにてメモリから順次読み出
されるものである。次に比例成分を求める（ステップ１
０ｂ）。比例成分をＰとし、パラメータＧＰの値をＧＰ
とすると、比例成分ＰはＰ＝ｅ×ＧＰとして算出され
る。次に積分成分を算出する（ステップ１０ｃ）。ここ
で、まず、位置偏差の積算値をｉとし、まず、積算値ｉ
をｉ＝ｉ＋ｅとして算出する。積算値ｉは次回以降の処
理により算出される位置偏差ｅに積算されてゆく値であ
り、ここで、前回処理により算出された積算値ｉがなけ
れば予め設定された初期値（ここでは０とする。）に位
置偏差ｅを加算する。次に積分成分をＩ、パラメータＧ
ＩをＧＩとすると、積分成分Ｉは、Ｉ＝ｉ×ＧＰとして
算出される。次に微分成分を算出する（ステップ１０
ｄ）。まず、微分値をｄ、前回処理により算出さた位置
偏差をｅｓとし、減衰係数をＬｄとし、微分値ｄをｄ＝
ｅ−ｅｓ＋（ｄ／Ｌｄ）と算出する。この後、今回の位
置偏差ｅは次回処理のために位置偏差ｅｓとされる。ま
た、ここで減衰係数Ｌｄにより除算される微分値ｄは前
回処理により算出された値であり、今回の処理により新
たに得られたものに更新される。今回の処理に要される
前回処理の偏差ｅｓ、微分値ｄがなければ、予め設定さ
れた初期値（ここでは０とする。）が用いられる。次に
微分成分をＤ、パラメータＧＤをＧＤとすると、微分成
分Ｄは、Ｄ＝ｄ×ＧＤと算出される。次に制御量を算出
する（ステップ１０ｅ）。制御量をＰＩＤとすると、制
御量ＰＩＤを比例成分Ｐ、積分成分Ｉ、微分成分Ｄを用
いて、ＰＩＤ＝Ｐ＋Ｉ＋Ｄと算出する。このように制御
量が算出されると操舵量に関する第１のＰＩＤ制御演算
が終了し、図８の処理に復帰する。

【００２４】次に制御量ＰＩＤを操舵量Ｔとし、（ステ
ップ８ｅ）この操舵量Ｔにより、左右のモータ４ｌ、４
ｍの回転により実現される目標速度を補正する。例え
ば、操舵量Ｔが正なら左モータ４ｌの目標速度を操舵量
に応じた所定量増加し、逆に右のモータ４ｍのものを減
少させるなどとしてある。次に周回方向の実測位置また
は目標位置と、実測速度または目標速度とに基づいて速
度制御用のパラメータを設定する（ステップ８ｆ）。こ
こでは、上述のステップ８ｃの説明において、直線走行
区間を走行しており、実測速度または目標速度が３００
ｍｍ／ｓ近傍であるとしたので、図７の（ｂ）に示す速
度制御用パラメータグループの内、パラメータグループ
１０Ａ（第１の速度制御用パラメータグループ）が選択
され、パラメータＧＰ、ＧＩ、ＧＤはそれぞれ１０、０
２、００に設定される。次に速度に関する第２のＰＩＤ
制御演算が左右のモータ４ｌ、４ｍについてそれぞれ行
われる（ステップ８ｇ）。ここでの第２のＰＩＤ制御演
算の概要は、図１０のフローチャートに示したものと同
様なものであり、ｘｍを左右それぞれのロータリーエン
コーダ４ｐ、４ｑ等により測定された実測速度に置き換
え、ｘｔを目標速度に置き換えれば、同じ処理となる。
これにより得られる制御量ＰＩＤが速度に対応する制御
量となる。次に左右のモータ４ｌ、４ｍについて得られ
た速度に対応する制御量に応じてモータ４ｌ、４ｍのモ
ータ電流が設定される（ステップ８ｈ）。再びステップ
８に戻り以降の処理を繰り返す。

【００２５】以上の動作を繰り返すことにより、台車４
は、逐次指定される幅方向の目標位置により定まるライ
ンを目標速度でトレースする。その一例を示すと、例え
ば、図１１に示すようになる。同図において、Ｌ０は走
行パターン情報の逐次の目標位置により定められるライ
ンであり、Ｌ１は本例の制御動作によって実際に台車４
が走行するラインである。区間ｓ１は直線走行区間、ｓ
２は曲線走行区間である。曲線走行区間の曲率は２８０
ｍｍであり、台車４は直線走行区間ｓ１、曲線走行区間
ｓ２をともに目標速度３００ｍｍ／ｓで走行するものと
してある。台車４が曲線走行区間ｓ２に入ると、操舵制
御用パラメータグループ００Ａ（第１の操舵制御用パラ
メータグループ）、速度制御用パラメータグループ１０
Ａ（第１の速度制御用パラメータグループ）がそれぞれ
操舵制御用パラメータグループ０１Ａ（第２の操舵制御
用パラメータグループ）、速度制御用パラメータグルー
プ１１Ａ（第２の速度制御用パラメータグループ）に切
り換えられる。これにより、走行速度、曲率に応じた制
御用パラメータを用いたＰＩＤ制御が行われ、台車４は
ラインを正確にトレースする。比較のために従来の競争
ゲーム装置として上述したように、直線走行区間と曲線
走行区間とでパラメータの切り替えを行わない場合につ
いて示す。操舵制御用パラメータグループ００Ａ、速度
制御用パラメータグループ１０を直線走行区間ｓ１と曲
線走行区間ｓ２においてともに用いた場合では、図１２
に示すように台車４の実際の走行ラインＬ２は曲線走行
区間においてラインＬ０をトレースできなくなってしま
う。また、直線走行区間および曲線走行区間ともに曲線
走行区間用の操舵制御用パラメータグループ０１Ａ、速
度制御用パラメータグループ１１Ａを用いた場合、図１
３に示すように台車４の走行ラインＬ３は直線走行区間
においてひどく蛇行してしまう。これらに対して、本例
では、直線走行区間、曲線走行区間において、それぞれ
最適化されたてパラメータグループを用いることによ
り、曲線走行区間においてはＰＩＤ制御による台車４の
左右方向の速度を変化させる効果を、直線走行区間にお
けるＰＩＤ制御による効果より大きくしてある。これに
より、直線走行区間での走行安定性を確保しながら、曲
線走行区間での目標ラインのトレース能力を十分なもの
としてある。

【００２６】また、３００ｍｍ／ｓで走行させるための
操舵制御用パラメータグループ００Ａ、０１Ａ、速度制
御用パラメータグループ１０Ａ １１Ａを用いて５００
ｍｍ／ｓで走行させた場合、台車４の走行ラインは図１
４のＬ４に示すようになる。これに対して本例のように
５００ｍｍ／ｓ用に定められた操舵制御用パラメータグ
ループ００Ｂ、０１Ｂ、速度制御用パラメータグループ
１０Ｂ １１Ｂを用いて５００ｍｍ／ｓで走行させた場
合、台車４の走行ラインは図１５のＬ５に示すようにな
り、図１４に示したものと比べてより正確にラインをト
レースできる。

【００２７】以上のように本例ではＰＩＤ制御のパラメ
ータ、すなわち比例、積分、微分の各成分における制御
ゲインを、目標速度、走行している走行区間の曲率によ
って異なったものとしており、そのときの状況に応じて
テーブルを参照することにより最適な制御用パラメータ
を用いる。これにより、様々な状況においても適切に走
行制御が行われ、走行パターンに忠実な走行が可能にな
っている。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、各走行体の走行をＰＩ
Ｄ制御により決定する。ＰＩＤ制御に用いられる制御用
パラメータ、すなわち比例、積分、微分の各成分におけ
る制御ゲインは、目標速度、曲線走行区間の曲率に応じ
て設けてあり、そのときの状況に応じて最適なものを用
いる。これにより、様々な状況においても適切に走行制
御が行われるので、所定の走行パターンに忠実な走行が
可能になっている。

【００２９】また、本発明の請求項４乃至６の発明によ
れば、操舵制御、速度制御をそれぞれ第１、第２のＰＩ
Ｄ制御で行い、各走行体を所望のラインをトレースさせ
るようにしてある。このため、走行区間毎にトレースさ
せるラインおよび目標速度を適当に定め、これらを組み
合わせることにより、様々な走行パターンにて各走行体
を走行させるようにすれば、簡単な制御によっても様々
な走行パターンにて各走行体を走行させることが可能で
ある。しかも、第１、第２のＰＩＤ制御は、そのときの
状況に応じて最適な制御用パラメータを用いるため、様
々な走行パターンに忠実に各走行体を走行させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の構成を説
明するための説明図。

【図２】図１の要部の構成を説明するための説明図。

【図３】図１の要部の構成を説明するための説明図。

【図４】図１の要部の構成を説明するための説明図。

【図５】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の構成を説
明するためのブロック図。

【図６】図１の要部の構成を説明するための説明図。

【図７】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の制御用パ
ラメータグループを説明するための説明図。

【図８】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説明
のためのフローチャート。

【図９】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説明
のためのフローチャート。

【図１０】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説
明のためのフローチャート。

【図１１】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説
明のための説明図。

【図１２】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説
明のための説明図。

【図１３】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説
明のための説明図。

【図１４】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説
明のための説明図。

【図１５】本発明の一実施例の競争ゲーム装置の動作説
明のための説明図。

【符号の説明】

４ 台車（走行体） ６ａ、６ｂ 給電ライン（パターン） ４ｂ 給電ピン（読取り手段） ４ｃ バーコードセンサ（読取り手段） ００Ａ、００Ｂ 第１の操舵制御用パラメータグループ
（第１の制御用パラメータグループ） １０Ａ、１０Ｂ 第１の速度制御用パラメータグループ
（第１の制御用パラメータグループ） ０１Ａ、０１Ｂ 第２の操舵制御用パラメータグループ
（第２の制御用パラメータグループ） １１Ａ、１１Ｂ 第２の速度制御用パラメータグループ
（第２の制御用パラメータグループ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳増 洋一 千葉県習志野市茜浜一丁目１番１号 セイ コープレシジョン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の走行体がレース動作を行う競争ゲ
   ーム装置において、 上記走行体の位置情報を与えるための複数のパターンを
   有し、 上記走行体はそれぞれ、上記パターンから上記位置情報
   を読みとる読取り手段を備え、予め定められた走行パタ
   ーン情報により定まる逐次の目標位置および目標速度と
   上記読取り手段により読み取られた実測位置および実測
   速度との位置偏差および速度偏差を測定し、これら位置
   偏差、速度偏差と制御用パラメータを用いたＰＩＤ制御
   によって逐次上記目標速度にて上記目標位置に向かって
   走行するように制御されるものであり、 上記ＰＩＤ制御において、上記走行体の直線走行区間で
   は、第１の制御用パラメータグループを用い、上記走行
   体の曲線走行区間では当該区間の曲率に応じて定められ
   た第２の制御用パラメータグループを用いることを特徴
   とする競争ゲーム装置。
2. 【請求項２】 上記第２の制御用パラメータグループを
   用いたＰＩＤ制御による上記走行体の左右方向の速度を
   変化させる効果は上記第１の制御用パラメータグループ
   を用いたＰＩＤ制御による効果より大きいことを特徴と
   する請求項１記載の競争ゲーム装置。
3. 【請求項３】 上記直線走行区間では、当該区間での目
   標速度に対応して定められた第１の制御用パラメータグ
   ループを用いるＰＩＤ制御を行い、上記曲線走行区間で
   は当該区間の曲率および上記目標速度に対応して定めら
   れた第２の制御用パラメータグループを用いるＰＩＤ制
   御を行うことを特徴とする請求項１記載の競争ゲーム装
   置。
4. 【請求項４】 複数の走行体がレース動作を行う競争ゲ
   ーム装置において、 上記走行体に位置情報を与えるための複数のパターンを
   有し、 上記走行体はそれぞれ、上記パターンから上記位置情報
   を読みとる読取り手段を備え、予め定められた走行パタ
   ーン情報により定まる逐次の目標位置と上記読取り手段
   により読み取られた実測位置との偏差を測定し、この位
   置偏差と演算される比例成分、積分成分、微分成分のそ
   れぞれの制御ゲインを定める各パラメータよりなる操舵
   制御用パラメータグループを用いた第１のＰＩＤ制御に
   より、操舵量を決定し、この操舵量にて決まる目標速度
   と上記実測位置から算出された実測速度との偏差と、こ
   の速度偏差と演算される比例成分、積分成分、微分成分
   のそれぞれのゲインを定める各パラメータよりなる速度
   制御用パラメータグループを用いた第２のＰＩＤ制御に
   より定まる速度により走行するものであり、 上記第１、第２のＰＩＤ制御において、上記走行体の直
   線走行区間では、第１の操舵制御用パラメータグループ
   および第１の速度制御用パラメータグループを用い、上
   記走行体の曲線走行区間では当該区間の曲率に応じて定
   められた第２の操舵制御用パラメータグループおよび第
   ２の速度制御用パラメータグループを用いることを特徴
   とする競争ゲーム装置。
5. 【請求項５】 上記第２の操舵制御用パラメータグルー
   プおよび第２の速度制御用パラメータグループを用いた
   第１、第２のＰＩＤ制御による上記走行体の左右方向の
   速度を変化させる効果は上記第１の操舵制御用パラメー
   タグループおよび第１の速度制御用パラメータグループ
   を用いた第１、第２のＰＩＤ制御による効果より大きい
   ことを特徴とする請求項４記載の競争ゲーム装置。
6. 【請求項６】 上記直線区間では、当該区間での目標速
   度に対応して定められた第１の操舵制御用パラメータグ
   ループおよび第１の速度制御用パラメータグループを用
   いる第１、第２のＰＩＤ制御を行い、上記曲線区間では
   当該区間の曲率および上記目標速度に対応して定められ
   た第２の操舵制御用パラメータグループおよび第２の速
   度制御用パラメータグループを用いる第１、第２のＰＩ
   Ｄ制御を行うことを特徴とする請求項４記載の競争ゲー
   ム装置。