专利名称：运动状态检测方法及运动状态检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及运动状态检测方法及运动状态检测装置。
背景技术：
物体的运动状态检测一般通过在物体上设置加速度传感器或角速度传感器来进行。运动状态的检测对象包括汽车、飞机、船舶、工业用机器人等。这些检测对象对控制的精确度提出要求，因此，传感器的检测精度非常重要，但是，由于通常在提供稳定功率的环境中才可以使用，所以，通常情况下，功率消耗的大小不是问题。而且，除了上述检测对象以外，在专利文献1中提出以监控人的状态为目的在人体上安装加速度计的方案。在这种情况下，加速度计内部需要电池等电源。但是，加速度传感器或者角速度传感器通常需要消耗功率，因此，常为频繁更换电源而感到烦恼。专利文献1特开2004-81632号公报如上所述，在以监控人的状态为目的的情况下，希望功率消耗低。而且，除了监控人的状态以外，也为今后的环境问题考虑，希望研发比现在正在使用的传感器及使用传感器的装置消耗功率更小的传感器及装置。
发明内容
本发明为解决上述至少一个课题而提出，可以通过以下的运动状态检测方法及运动状态检测装置的形式或者适用例实现。[适用例1]与本发明相关的一种运动状态检测方法，包括利用一对电极和可动的球状导电体，其中，上述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，上述球状导电体存在于上述一对电极之间，并使上述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；规定多个电平值， 根据在单位时间内上述导通状态的时间所占的比例决定上述多个电平值；以及具有以下处理第一处理，由上述多个电平值中算出上述单位时间内的电平值并作为第一电平值；第二处理，将第二规定值与上述第一电平值相加，并算出第二电平值；以及第三处理，算出连续的多个上述单位时间中的多个上述第一电平值的平方和作为第一检测值，同时，算出上述第二电平值的平方和作为第二检测值，当上述第一检测值小于等于第一规定值时，将上述第一检测值作为测量值，当上述第一检测值大于上述第一规定值时，将上述第二检测值作为上述测量值。根据该方法，能够使用具有一对电极和可动的球状导电体的功耗小的传感器计算加速度，其中，上述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，上述球状导电体存在于上述一对电极之间，并使上述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态。而且，求出第一检测值及第二检测值，当第一检测值超过第一规定值时，将第二检测值作为测量值，从而， 可以扩大加速度的计算范围。该传感器随着给与的加速度变大而出现球状导电体贴在电极上的状态。因此，单位时间内传感器的输出变化的次数存在上限。因此，根据第一电平值算出的第一检测值存在上限值，当安装有传感器的对象的加速度值大于第一规定值时，第一检测值与安装有传感器的对象的加速度值之间的差渐渐增大。第一规定值是不能忽略第一检测值与安装了传感器的对象的加速度值之差的数值。因此，在第一检测值大于第一规定值的时刻，将根据第一电平值与第二规定值相加得到的第二电平值算出的第二检测值作为测量值，由此，可以使加速度测量范围的上限大于第一规定值，能够扩大测量范围。第二规定值是根据传感器发送的表示导通状态的信号的变化方式决定的值。第一规定值及第二规定值可以通过如实验或者仿真求得。[适用例2]在上述适用例的相关运动状态检测方法中，检测从上述导通状态向上述非导通状态的变化及从上述非导通状态向上述导通状态的变化的至少一种并作为检测状态，优选方式是，上述第二规定值是根据上述检测状态的检测次数而确定的值。根据该方法，出现下述的情况，即、由于如果球状导电体在加速度变大，则处于贴在一对电极上的状态的时间变长，检测状态的检测次数变少，因此，能够基于检测状态的检测次数确定第二规定值。[适用例3]与本发明的适用例相关的另一种运动状态检测方法，包括利用一对电极和球状导电体，其中，上述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，上述球状导电体存在于上述一对电极之间，使上述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；规定第一多个电平值，其中，根据在第一单位时间内上述导通状态的时间所占的比例决定上述第一多个电平值；以及具有以下处理第一处理，在上述第一单位时间内，由上述第一多个电平值中算出第一电平值；第二处理，算出连续的多个上述第一单位时间内的多个上述第一电平值的平方和作为第一检测值；规定第二多个电平值，其中，根据在第二单位时间内的上述导通状态的时间所占的比例决定上述第二多个电平值；第三处理，在上述第二单位时间内，由上述第二多个电平值中算出第二电平值；以及第四处理，算出连续的多个上述第二单位时间内的多个上述第二电平值的平方和作为第二检测值，当上述第一检测值小于等于规定值时， 将对上述第二检测值的值和根据上述第二检测值的值确定的常数进行乘积而得到的值作为测量值。根据该方法，能够使用消耗功率小的传感器计算加速度，其中，该消耗功率小的传感器具有一对电极和可动的球状导电体，其中，上述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，上述球状导电体存在于上述一对电极之间，使上述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态。此外，当第一检测值小于规定值时，求出基于第二检测值的测量值，由此，能够扩大加速度的计算范围。基于第一电平值计算的第一检测值与安装了传感器的对象的加速度在特定的范围内具有相关关系。从与第一单位时间在时间长度上不同的第二单位时间中的电平值算出第二检测值，因此，在计量同一加速度的情况下，第二检测值为与第一检测值不同的值，能够使第二检测值和安装有传感器的对象的加速度形成相关关系的范围大于第一检测值和安装有传感器的对象的加速度形成相关关系的范围。虽然第二检测值取与安装了传感器的对象的加速度不同的值，但是，通过将第二检测值与对应于第二检测值的值的常数进行相乗，可以得到能够使用的测量值。上述规定值及对应于第二检测值的值确定的常数可以通过试验或者仿真求得。
[适用例4]在与上述适用例相关的另一种运动状态的检测方法中，优选方式是，上述第二单位时间的长度为上述第一单位时间的1/2。根据这个方法，通过将第二单位时间的长度设为第一单位时间长度的1/2，能够使第二检测值与安装了传感器的对象的加速度形成相关关系的范围大于第一检测值与安装了传感器的对象的加速度形成相关关系的范围。[适用例5]与本发明的适用例有关的一种运动状态检测装置具备传感器，具有一对电极以及可动的球状导电体，其中，上述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，上述球状导电体存在于上述一对电极之间，使上述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；以及运算处理部，检测从上述导通状态向上述非导通状态的变化及从上述非导通状态向上述导通状态的变化的至少一种变化作为检测状态，并从上述检测状态算出测量值，其中，上述运算处理部规定根据单位时间内的上述导通状态的时间所占的比例而确定的多个电平值， 由上述多个电平值中算出上述单位时间内的电平值，并作为第一电平值，将第二规定值与上述第一电平值相加，并算出第二电平值，计算多个连续的上述单位时间内的多个上述第一电平值的平方和作为第一检测值，计算上述第二电平值的平方和作为第二检测值，当上述第一检测值小于等于第一规定值时，将上述第一检测值作为测量值，当上述第一检测值大于上述第一规定值时，将上述第二检测值作为上述测量值。根据上述构成，可以使用消耗功率小的传感器计算出加速度，其中，上述传感器具有相对配置且相互位置关系固定的一对电极以及可动的球状导电体，该球状导电体存在于上述一对电极之间，使上述一对电极处于导通状态或者非导通状态的任一个状态。而且，通过求出第一检测值及第二检测值，可以扩大加速度的计算范围。该传感器随着施加的加速度增大而产生球状导电体贴在电极上的状态。因此，单位时间内的检测状态的检测次数存在上限。因此，根据第一电平值算出的第一检测值存在上限值，当安装了传感器的对象的加速度值为第一规定值以上时，第一检测值与安装了传感器的对象的加速度值之间的差渐渐增大。第一规定值不能忽略第一检测值与安装了传感器的对象的加速度值之差的数值。因此，当第一检测值超过第一规定值的时刻时，将根据第二电平值算出的第二检测值作为测量值，将根据将第二规定值与第一电平值相加得到的第二电平值而算出的第二检测值作为测量值，由此，可以使安装了传感器的对象的加速度的测量的上限值大于第一规定值，并可以扩大测量范围。第二规定值是根据检测状态的检测的情况决定的值。第一规定值及第二规定值可以通过例如试验或者仿真求得。[适用例6]在与上述适用例有关的运动状态检测装置中，优选方式是，上述第二规定值是根据上述检测状态的检测次数确定的值。根据该构成，由于球状导电体在加速度变大时处于贴在一对电极上的状态的时间变长，因此，存在检测状态的检测次数减少的趋向，从而可以基于检测状态的检测次数确定第二规定值。[适用例7]与本发明有关的另一种运动状态检测装置，包括传感器，具有一对电极以及可动的球状导电体，其中，上述一对电极相对配置，相互位置关系固定；上述球状导电体存在于上述一对电极之间，使上述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；以及运算处理部，检测从上述导通状态向上述非导通状态的变化及从上述非导通状态向上述导通状态的变化的至少一种变化作为检测状态，并从上述检测状态算出测量值，规定第一多个电平值，上述第一多个电平值由在第一单位时间内的上述导通状态的时间所占的比例确定，在上述第一单位时间内，从上述第一多个电平值中算出第一电平值，算出连续的多个上述第一单位时间内的多个上述第一电平值的平方和作为第一检测值，规定第二多个电平值，其中，由第二单位时间内的上述导通状态的时间所占比例确定上述第二多个电平值，在上述第二单位时间内，从上述第二多个电平值中算出第二电平值，算出在连续的多个上述第二单位时间内的多个上述第二电平值的平方和作为第二检测值，当上述第一检测值小于等于规定值时，将上述第二检测值的值与根据上述第二检测值的值确定的常数相乘得到的值作为测量值。根据该结构，能够使用消耗功率小的传感器计算出加速度，该传感器包括一对电极，相对配置，且相互位置关系固定；以及可动的球状导电体，存在于上述一对电极之间，使上述一对电极为导通状态或者非导通状态的任一个状态。而且，当第一检测值小于预定值时，求出基于第二检测值的测量值，从而扩大加速度的计算范围。基于第一电平值计算出来的第一检测值和安装了传感器的对象的加速度在指定的范围内具有相关关系。由于从与第一单位时间的长度不同的第二单位时间内的电平值算出第二检测值，因此，在计算测量同一加速度的情况下，第二检测值为与第一检测值不同的值，可以使第二检测值和安装了传感器的对象的加速度的相关关系的范围大于第一检测值和安装了传感器的对象的加速度的相关关系的范围。虽然第二检测值取不同于施加的加速度的值，但是，通过将第二检测值和对应于第二检测值的取值确定的常数进行相乗，可以得到可以使用的测量值。上述规定值及对应于第二检测值的取值的常数可以通过试验或者仿真求得。[适用例8]在与上述适用例有关的另一种运动状态检测装置中，优选方式是，上述第二单位时间的长度是上述第一单位时间的1/2。根据该构成，通过将第二单位时间的长度设为第一单位时间的长度的1/2，可以使第二检测值和安装了传感器的对象的加速度形成相关关系的范围大于第一检测值和安装了传感器的对象的加速度形成相关关系的范围。
图1为运动状态检测装置框图；图2为电平算出处理的流程图；图3为第一实施例的测量值计算的流程图；图4为第二实施例的测量值计算的流程图；图5为表示电平值的变化的示图；图6为单位时间内导通状态的示例；图7为第一实施例的测量值；以及图8为第二实施例的测量值。
具体实施例方式下面，利用附图对本发明的运动状态检测方法及运动状态检测装置的实施方式进行说明。(第一实施方式)图1中示出本实施方式中的运动状态检测装置10。运动状态检测装置10至少包括图1所示的传感器部1、演算处理部2及输出部3。传感器部1包括保持为绝缘状态、且位置关系固定的一对电极以及在形成于一对电极之间的空间内可动的球状导电体。运算处理部2从传感器部1输出的输出值中检测传感器部1的状态变化，并根据检测到的状态变化生成测量值，输出到输出部3。输出部3用于向运动状态检测装置10具有的输出对象进行测量值的输出。输出对象可以是使用液晶等的显示部，也可以是，在运动状态检测装置10 具有主机装置的情况下，向主机装置发送数据。并且，在以下的说明中，传感器部1在导通状态下使用ON、非导通状态下使用OFF记载。实施例1本实施例如下所述，在运算处理部2中，由第一电平值算出第一检测值，同时，由第二电平值算出第二检测值，当第一检测值小于等于规定值时，将第一检测值作为测量值， 当第一检测值大于规定值时，将第二检测值作为测量值。在图2及图3中示出本实施例中运算处理部2执行的处理的一部分流程图。运算处理部2还进行运动状态检测装置10内部的中断处理等、运动状态检测装置10的整体控制 管理的处理，但是，从所谓设计事项的范畴的判断、尽可能简单地进行本发明的实施方式、实施例的说明来看，在本实施方式中没有特别对控制·管理的处理的流程图进行图示。例如没有图示中断标记等的复位等控制。接通运动状态检测装置10的电源后，首先进行运算处理部2及输出部3的电源复位动作，在电源复位结束后，启动运算处理部2中的控制部(没有特别进行图示)，通过控制部设定运算处理部2及输出部3的动作模式、参数等。当动作模式、参数设定好之后，运算处理部2及输出部3进行与设定相应的动作。图2及图3所示的是动作模式、参数的设定后的处理流程。下面对图2进行说明。图2是计算第一电平及第二电平的流程图。如上所述，图2 所示流程图开始之前，运动状态检测装置10进行动作模式及参数的设定。在本实施例中， 第一电平值TLln及第二电平值TL2n的计算为运算处理部2的中断处理中的一个处理。与第一电平值TLln及第二电平值TL2n的处理相关的中断是表示传感器部1的ON、OFF的变化的中断和表示经过单位时间的中断。进行检测·判断该中断发生是图2的处理S201、处理S202及处理S205。首先，判定中断因素是否是经过单位时间(图2的处理S202)，若是表示经过单位时间，则算出第二电平值TL2n(图2的处理S203)，将第一电平值TLln及第二电平值TL2n 输出到用于计算第一检测值及第二检测值的处理部(运算处理部2中，无特别图示)(图2 的处理S204)。若中断因素不是经过单位时间的情况下，进行是否发生了由于检测传感器部 1的状态变化而发生中断的判断(图2的处理S2(^)。若是传感器部1的状态变化导致的中断，则首先判定是否表示从ON到OFF的变化(图2的处理S206)，如果是从ON到OFF的变化，则计算出ON的累积时间OnTn (图2的处理S207)。如果是从OFF到ON的变化，则计算出OFF的累积时间OfTn (图2的处理S210、处理S211)。在计算出ON的累积时间OnTn及OFF的累积时间OfTn之后，通过图2的处理S208、 处理S209、处理S212、处理S213、处理S214、处理S215及处理S216计算出第一电平值TLln， 并返回下一次中断发生的检测(图2的处理S201)。在单位时间内算出的第一电平值TLln 是在中断发生时刻的临时电平值。如上所述，根据图2中所示的流程图的处理，每次经过单位时间，都要计算出单位时间内的第一电平值TLln及第二电平值TL2n。并且，第一电平值TLln及ON的累积时间OnTn等变量的末尾的η表示0以上的整数，并存在多个变量组。当切换单位时间时，对与上一个单位时间中使用的变量组不同的变量组的值进行清除使用。但是，第一电平值TLln的清除对切换单位时间时的传感器部1的状态进行设定。即、当切换单位时间时，如果传感器部1是ON则设定为3，如果是OFF则设定为0。具有多组变量的理由是，当一个单位时间结束、进入下一个单位时间时，为了计量下一个单位时间，需要防止一旦彻底清除变量，就完全不能进行使用上一个单位时间内算出的第一电平值TLln及第二电平值TL2n的计算。在本实施例中，变量组的切换、值的清除等通过运算处理部2中的控制部进行。下面对图3进行说明。图3是计算测量值的流程图。首先进行第一检测值及第二检测值的清除(图3的处理S301)。之后，判断是否计算出新的电平值(图3的处理S302)。 算出新的电平值表示经过了一个单位时间。根据图2所示流程图的处理重新计算出的第一电平值TLln及第二电平值TL2n根据由图3的处理S302、处理S303及处理304形成的循环用于第一检测值及第二检测值的计算。在图3的处理303中用于计算第一检测值及第二检测值的公式为下式(1)。数1
权利要求
1.一种运动状态检测方法，其特征在于，包括利用一对电极和可动的球状导电体，其中，所述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，所述球状导电体存在于所述一对电极之间，并使所述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；规定多个电平值，根据在单位时间内所述导通状态的时间所占的比例决定所述多个电平值；以及具有以下处理第一处理，由所述多个电平值中算出所述单位时间内的电平值并作为第一电平值； 第二处理，将第二规定值与所述第一电平值相加，并算出第二电平值；以及第三处理，算出连续的多个所述单位时间中的多个所述第一电平值的平方和的值作为第一检测值，同时，算出所述第二电平值的平方和的值作为第二检测值，当所述第一检测值小于等于第一规定值时，将所述第一检测值作为测量值， 当所述第一检测值大于所述第一规定值时，将所述第二检测值作为所述测量值。
2.根据权利要求1所述的运动状态检测方法，其特征在于，检测从所述导通状态向所述非导通状态的变化及从所述非导通状态向所述导通状态的变化的至少一种变化并作为检测状态，所述第二规定值是根据所述检测状态的检测次数而确定的值。
3.—种运动状态检测方法，其特征在于，包括利用一对电极和球状导电体，其中，所述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，所述球状导电体存在于所述一对电极之间，使所述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；规定第一多个电平值，其中，根据在第一单位时间内所述导通状态的时间所占的比例决定所述第一多个电平值；以及具有以下处理第一处理，在所述第一单位时间内，由所述第一多个电平值中算出第一电平值； 第二处理，算出连续的多个所述第一单位时间内的多个所述第一电平值的平方和的值并作为第一检测值；规定第二多个电平值，其中，根据在第二单位时间内的所述导通状态的时间所占的比例决定所述第二多个电平值；第三处理，在所述第二单位时间内，由所述第二多个电平值中算出第二电平值；以及第四处理，算出连续的多个所述第二单位时间内的多个所述第二电平值的平方和的值，并作为第二检测值，当所述第一检测值小于等于规定值时，将对所述第二检测值的值和根据所述第二检测值的值确定的常数进行乘积而得到的值作为测量值。
4.根据权利要求3所述的运动状态检测方法，其特征在于，所述第二单位时间的长度为所述第一单位时间的1/2。
5.一种运动状态检测装置，其特征在于，包括传感器，具有一对电极以及可动的球状导电体，其中，所述一对电极相对配置、且相互位置关系固定，所述球状导电体存在于所述一对电极之间，使所述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；以及运算处理部，检测从所述导通状态向所述非导通状态的变化及从所述非导通状态向所述导通状态的变化的至少一种变化作为检测状态，并从所述检测状态算出测量值，其中，所述运算处理部规定根据单位时间内所述导通状态的时间所占的比例而确定的多个电平值，由所述多个电平值中算出所述单位时间内的电平值，并作为第一电平值， 将第二规定值与所述第一电平值相加而算出第二电平值，计算多个连续的所述单位时间内的多个所述第一电平值的平方和的值作为第一检测值，计算所述第二电平值的平方和的值作为第二检测值，当所述第一检测值小于等于第一规定值时，将所述第一检测值作为测量值， 当所述第一检测值大于所述第一规定值时，将所述第二检测值作为测量值。
6.根据权利要求5所述的运动状态检测装置，其特征在于，所述第二规定值为根据所述检测状态的检测次数而确定的值。
7.一种运动状态检测装置，其特征在于，包括传感器，具有一对电极以及可动的球状导电体，其中，所述一对电极相对配置、且相互位置关系固定；所述球状导电体存在于所述一对电极之间，使所述一对电极为导通状态或非导通状态的任一个状态；以及运算处理部，检测从所述导通状态向所述非导通状态的变化及从所述非导通状态向所述导通状态的变化的至少一种变化作为检测状态，并从所述检测状态算出测量值，规定第一多个电平值，所述第一多个电平值由在第一单位时间内的所述导通状态的时间所占的比例确定，在所述第一单位时间内，从所述第一多个电平值中算出第一电平值， 算出连续的多个所述第一单位时间内的多个所述第一电平值的平方和的值作为第一检测值，规定第二多个电平值，其中，由第二单位时间内的所述导通状态的时间所占比例确定所述第二多个电平值，在所述第二单位时间内，从所述第二多个电平值中算出第二电平值， 算出在连续的多个所述第二单位时间内的多个所述第二电平值的平方和的值作为第二检测值，当所述第一检测值小于等于规定值时，将所述第二检测值的值与根据所述第二检测值的值确定的常数相乘得到的值作为测量值。
8.根据权利要求7所述的运动状态检测装置，其特征在于，所述第二单位时间的长度是所述第一单位时间的1/2。
全文摘要
本发明提供一种运动状态检测方法以及运动状态检测装置，用于替代现有的加速度传感器和角速度传感器。其使用具有相对配置、且相互位置关系固定的一对电极以及存在于上述一对电极之间、使上述一对电极处于导通状态或者非导通状态之一的可动球状导电体的传感器，计算根据单位时间内的上述导通状态的时间所占的比例而确定的第一电平值与第二电平值，在根据第一电平值的平方和而算出的第一检测值小于等于第一规定值时，将第一检测值作为测量值，当第一检测值大于第一规定值时，将根据上述第二电平值的平方和而算出的第二检测值作为测量值。
文档编号G01P15/135GK102162817SQ20111003800
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月14日 优先权日2010年2月15日
发明者山田英明, 长石道博 申请人:精工爱普生株式会社