JP2013082013A

JP2013082013A - 自走装置の充電システム

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Publication number: JP2013082013A
Application number: JP2011221584A
Authority: JP
Inventors: Akira Ikeda; 明池田; Takahiro Ogawa; 貴弘小川; Hiroshi Shimada; 弘島田
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-05-09
Anticipated expiration: 2031-10-06
Also published as: JP6087498B2

Abstract

【課題】ロボットや給電装置の近くにいる人物が電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全に充電を行うことのできる自走装置の充電システムを提供する。
【解決手段】ロボット側扉装置３と、ロボットの前面から進退自在とされたロボット側給電ユニット７と、ロボット側接触センサ２５とを備えたロボット１を備えるとともに、給電側扉装置６と、給電側給電ユニット１３と、給電側接触センサ２７とを備えた給電装置２を備えており、ロボット側接触センサ２５および給電側接触センサ２７により、ロボット１が給電装置２に接触した状態を検出した場合にのみ、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を開放して、ロボット側給電ユニット７を給電側給電ユニット１３に接続して給電を開始する。
【選択図】図２

Description

本発明は自走装置の充電システムに係り、特に、ロボットや給電装置の近くにいる人物が電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全に充電を行うことを可能とした自走装置の充電システムに関するものである。

近年、例えば、所定の空間内を自由に移動することができ、各種サービスなどを行うことができる自律移動型のロボットが開発されている。このような自律移動型ロボットの動力源としては、通常、電気を使用するものであり、ロボットに電気が充電されたバッテリを搭載し、このバッテリに充電された電気により各種動作を行うものである。そして、このようなロボットは、給電装置に自走して移動し、この給電装置によりロボットのバッテリに自動的に充電することができるシステムが開発されている。

このようなロボットの充電システムとして、従来から、例えば、充電ステーションに給電端子を有した充電装置と、この充電装置に対してロボット進入側に、ロボット側駆動輪を制御して給電端子とロボット側充電端子との間隔とロボット進入角度を制御して、給電端子と充電端子とをほぼ対面させる進入角度修正手段を設けるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２３１４４８号公報

しかしながら、従来の技術においては、ロボットの充電を行う場所において、電極部分が外部に露出しているため、近くにいる人物が誤って電極に接触してしまうことがあり、感電などしてしまうおそれがあるという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、ロボットや給電装置の近くにいる人物が電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全に充電を行うことのできる自走装置の充電システムを提供することを目的とするものである。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係る自走装置の充電システムは、自走装置と、この自走装置のバッテリに給電するための少なくとも1つの給電装置とを備え、
前記自走装置は、前記給電装置に接触した際に開放される自走装置側扉装置と、前記自走装置側扉装置の解放時に前記自走装置の前面から進退自在とされた自走装置側給電ユニットと、前記自走装置が前記給電装置に接触したことを検出する自走装置側接触検出手段と、を備えており、
前記給電装置は、前記自走装置が接触した際に開放される給電側扉装置と、前記給電側扉装置の解放時に前記自走装置側給電ユニットが接続される給電側給電ユニットと、前記自走装置が前記給電装置に接触したことを検出する給電側接触検出手段と、を備えており、
前記自走装置側接触検出手段および前記給電側接触検出手段により、前記自走装置が前記給電装置に接触した状態を検出した場合にのみ、前記自走装置側扉装置および前記給電側扉装置を開放して、前記自走装置側給電ユニットを前記給電側給電ユニットに接続して給電を開始するものであることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記自走装置は自走装置側通信部を備えており、前記給電装置は前記自走装置側通信部と通信可能な給電側通信部を備えており、
前記自走装置が前記給電装置に接近した場合に、自走装置側通信部により、前記自走装置が前記給電装置に接近した旨を前記給電側通信部に通信することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２において、前記自走装置は、自走装置側障害物検出手段をさらに備えており、前記給電装置は、給電側障害物検出手段をさらに備えており、
前記自走装置が前記給電装置に接近する際に、前記自走装置側障害物検出手段および前記給電側障害物検出手段により、前記自走装置と前記給電装置との間における人物の有無を検出しながら、前記自走装置が前記給電装置に接近することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項において、前記自走装置側給電ユニットは、自走装置側端子部を備えており、前記給電側給電ユニットは、前記自走装置側端子部が接続される給電側端子部を備えており、
前記自走装置側端子部または前記給電側端子部には、前記自走装置側端子部と前記給電側端子部との接続時における位置ずれを吸収するための位置ずれ吸収機構が設けられていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４において、前記位置ずれ吸収機構は、前記自走装置側端子部を支持する端子駆動部材または前記給電側端子部を支持する端子支持部材の少なくとも一方を弾性体により形成して構成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項において、前記自走装置側接触検出手段は、接触センサであることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項において、前記給電側接触検出手段は、接触センサであることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項において、前記給電側接触検出手段は、接触検知ボタンであり、
前記自走装置には、前記接触検知ボタンを押動動作させるための押動用棒が前記自走装置の前面から進退自在に設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、自走装置側接触検出手段および給電側接触検出手段により、自走装置が給電装置に接触した状態を検出した場合にのみ、自走装置側扉装置および給電側扉装置を開放して、自走装置側給電ユニットを給電側給電ユニットに接続して給電を開始するようにしているので、従来のように、電極部分が外部に露出しておらず、自走装置や給電装置の近くに人物がいた場合に、電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全な自走装置の充電システムを得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、自走装置に自走装置側通信部を設けるとともに、給電装置に自走装置側通信部と通信可能な給電側通信部を設け、自走装置が給電装置に接近した場合に、自走装置側通信部により、自走装置が給電装置に接近した旨を給電側通信部に通信するようにしているので、給電装置により自走装置が接近していることを認識することができる。

請求項３に係る発明によれば、自走装置に自走装置側障害物検出手段を設けるとともに、給電装置に給電側障害物検出手段を設け、自走装置が給電装置に接近する際に、自走装置側障害物検出手段および給電側障害物検出手段により、自走装置と給電装置との間における人物の有無を検出しながら、自走装置が給電装置に接近するようにしているので、自走装置が給電装置に接触するまでの間に、自走装置と給電装置との間に人物が挟まれてしまうことを確実に防止することができ、安全に自走装置を給電装置に接触させることができる。

請求項４に係る発明によれば、自走装置側給電ユニットに自走装置側端子部を設けるとともに、給電側給電ユニットに自走装置側端子部が接続される給電側端子部を設け、自走装置側端子部または給電側端子部に、自走装置側端子部と給電側端子部との接続時における位置ずれを吸収するための位置ずれ吸収機構を設けるようにしているので、自走装置が給電装置に接触する際に、多少の位置ずれが生じた場合でも、位置ずれ吸収機構により、自走装置側端子部と給電側端子部との接続時における位置ずれを吸収することができ、自走装置側端子部と給電側端子部とを確実に接続させることができる。

請求項５に係る発明によれば、位置ずれ吸収機構を、自走装置側端子部を支持する端子駆動部材または給電側端子部を支持する端子支持部材の少なくとも一方を弾性体により形成して構成するようにしているので、簡単な構成で、自走装置側端子部と給電側端子部との接続時における位置ずれを確実に吸収することができる。

請求項６に係る発明によれば、自走装置側接触検出手段を接触センサとしているので、接触センサにより、自走装置が給電装置に接触したことを確実に検出することができる。

請求項７に係る発明によれば、給電側接触検出手段を接触センサとしているので、接触センサにより、自走装置が給電装置に接触したことを確実に検出することができる。

請求項８に係る発明によれば、給電側接触検出手段を接触検知ボタンとし、自走装置に接触検知ボタンを押動動作させるための押動用棒を自走装置の前面から進退自在に設けるようにしているので、自走装置が給電装置に接触した際に、押動用棒を自走装置の前面から突出させて接触検知ボタンを押動させることにより、自走装置が給電装置に接触したことを確実に検出することができる。

本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における全体構成を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態を示す図１の給電ユニット部分における横断面図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態におけるロボット側給電ユニット部分を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における給電側給電ユニット部分を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態におけるロボット側給電ユニット部分の変形例を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における給電側給電ユニット部分の変形例を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における電極端子を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における電極端子の変形例を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における電極端子の変形例を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における制御構成を示すブロック図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態における動作を示すフローチャートである。本発明に係る自走装置の充電システムの第２実施形態における全体構成を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第２実施形態を示す図１２の押動用棒部分における横断面図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第２実施形態における制御構成を示すブロック図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第２実施形態における動作を示すフローチャートである。本発明に係る自走装置の充電システムの第３実施形態における全体構成を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第３実施形態における制御構成を示すブロック図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第３実施形態における動作を示すフローチャートである。本発明に係る自走装置の充電システムの第４実施形態における全体構成を示す概略図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第４実施形態における制御構成を示すブロック図である。本発明に係る自走装置の充電システムの第４実施形態における動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１および図２は本発明に係る自走装置の充電システムの第１実施形態を示す概略図であり、本実施形態においては、自走装置として、自律走行可能なロボットを用いた場合の例を示している。本実施形態における自走装置の充電システムは、ロボット１と、給電装置２とを備えている。給電装置２は、少なくとも１カ所に設置されるものであり、必要に応じて複数設置するようにしてもよい。

ロボット１は、利用目的に応じて任意の外形に形成されるものであり、本実施形態においては、図２に示すように、ロボット１の前面は、水平面において前側中央が突出するように湾曲した凸面状に形成されている。また、ロボット１の前面には、開口が形成されており、この開口部分には、開口を開閉するためのシャッタ状の自走装置側扉装置としてのロボット側扉装置３が設けられている。ロボット側扉装置３は、本実施形態においては、開口の左右辺に設けられ、ロボット側開閉駆動機構４（図１０参照）により巻き取りまたは送り出し駆動することにより、左右に開閉動作する構造とされている。

また、図２に示すように、給電装置２の前面は、ロボット１の前面が当接した状態で、ロボット１の前面と当接するように前側中央が窪んだ凹面状に形成されている。給電装置２の前面には、ロボット１が当接した状態で、ロボット１の開口と連通する開口が形成されており、この開口部分には、ロボット側扉装置３と同様の構成とされ給電側開閉駆動機構５（図１０参照）により開閉動作される給電側扉装置６が設けられている。

また、ロボット１の内部には、自走装置側給電ユニットとしてのロボット側給電ユニット７が設けられており、図３に示すように、ロボット側給電ユニット７は、棒状の端子駆動部材８を備えている。端子駆動部材８の先端部には、先端部側が小径とされた円錐台形状に形成された自走装置側端子部としてのロボット側端子部９が取付けられており、ロボット側端子部９の先端部には、（＋）側電極１０および（−）側電極１１がそれぞれ形成されている。端子駆動部材８は、端子駆動機構１２（図１０参照）により、ロボット１が給電装置２に当接してロボット側扉装置３および給電側扉装置６がそれぞれ開放した状態で、給電装置２の内部側に伸張されるように伸縮動作自在に構成されている。

また、給電装置２の内部には、給電側給電ユニット１３が設けられており、図４に示すように、給電側給電ユニット１３には、給電側端子部１４が設けられている。給電側端子部１４は、ロボット側端子部９と接触するため円錐台形状の凹部を有するように形成されており、この凹部には、ロボット側端子部９の先端部に形成された（＋）側電極１０および（−）側電極１１とそれぞれ接触するための（＋）側電極１５および（−）側電極１６がそれぞれ形成されている。

なお、図５および図６に示すように、２つの端子駆動部材８の先端部に、それぞれロボット側端子部９を取付け、これら各ロボット側端子部９の先端部に、（＋）側電極１０および（−）側電極１１をそれぞれ形成するようにしてもよい。また、図６に示すように、このロボット側端子部９に合わせて、給電側端子部１４に２つの凹部を形成し、これら各凹部に、（＋）側電極１５および（−）側電極１６をそれぞれ形成するようにしてもよい。

また、図７に示すように、本実施形態においては、給電側端子部１４は、弾性体からなる端子支持部材１７に支持されており、この端子支持部材１７により位置ずれ吸収機構が構成されている。ここで、ロボット側端子部９が端子駆動部材８により、給電装置２の内側に伸張されてロボット側端子部９が給電側端子部１４に当接される際に、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とが一致していれば、何ら問題はないが、ロボット１の停止位置のわずかな誤差により、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とが一致しない場合がある。本実施形態においては、給電側端子部１４を端子支持部材１７に支持させることにより、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とがずれた場合でも、ロボット側端子部９の中心軸に併せて給電側端子部１４が傾いて、各中心軸のずれを吸収し、その結果、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に確実に密接させることができるように構成されている。

なお、例えば、図８に示すように、ロボット側端子部９の端子駆動部材８を弾性体により形成し、これにより、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とがずれた場合に、給電側端子部１４の中心軸に併せてロボット側端子部９が傾いて、各中心軸のずれを吸収するようにしてもよい。また、図９に示すように、端子駆動部材８を緩く取付け、端子駆動部材８が揺動できるように形成し、これにより、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とがずれた場合に、給電側端子部１４の中心軸に併せてロボット側端子部９が揺動して、各中心軸のずれを吸収するようにしてもよい。

また、ロボット１の下部には、走行用の車輪１８が取付けられており、ロボット１の内部には、車輪１８を駆動するための走行用モータ１９（図１０参照）が内蔵されている。ここで、本実施形態においては、ロボット１には、ロボット１の位置情報を取得するＧＰＳなどの位置センサ２０（図１０参照）が搭載されており、メモリ２１（図１０参照）には、地図情報があらかじめ記録されているとともに、車輪１８の回転履歴を記録するように構成されている。そして、位置センサ２０によりロボット１の現在位置を取得し、このロボット１の現在位置とメモリ２１の地図情報および車輪１８の回転履歴情報とを照合しながら、走行用モータ１９を駆動制御することにより、ロボット１を目的の位置に自動的に走行させることができるように構成されている。

また、ロボット１の上部前面には、カメラ２２が搭載されており、カメラ２２により撮影された画像に基づいて走行方向前方の障害物を認識するように構成されている。また、ロボット１の前面には、前方における障害物の有無を検出するための自走装置側障害物検出手段としてのロボット側レーザセンサ２３が搭載されており、ロボット１の周囲には、周囲における障害物の有無を検出するための超音波センサ２４が搭載されている。さらに、ロボット１の前面には、給電装置２との接触状態を検出するためのロボット側接触検出手段としてのロボット側接触センサ２５が搭載されている。

また、給電装置２の前面には、前方における障害物の有無を検出するための給電側障害物検出手段としての給電側レーザセンサ２６が搭載されており、給電装置２の前面には、ロボット１との接触状態を検出するための給電側接触検出手段としての給電側接触センサ２７が搭載されている。

また、ロボット１には、ロボット側アンテナ２８が搭載されており、給電装置２には、給電側アンテナ２９が搭載されている。ロボット側アンテナ２８と給電側アンテナ２９とは、無線ＬＡＮルータ３０（図１０参照）を介して通信可能とされている。

図１０は、本発明に係る自走装置の充電システムの制御構成を示したものであり、ロボット１は、ロボット側制御部３１および各部に電力を供給するためのバッテリ３２を備えている。ロボット側制御部３１には、メモリ２１、走行用モータ１９、カメラ２２、位置センサ２０、ロボット側レーザセンサ２３、超音波センサ２４、ロボット側接触センサ２５、ロボット側開閉駆動機構４、端子駆動機構１２およびロボット側アンテナ２８を介して通信を行う自走装置側通信部としてのロボット側通信部３３がそれぞれ接続されている。そして、カメラ２２による画像情報や位置センサ２０、ロボット側レーザセンサ２３、超音波センサ２４、ロボット側接触センサ２５による検出情報に基づいて、走行用モータ１９、ロボット側開閉駆動機構４および端子駆動機構１２をそれぞれ駆動制御するように構成されている。

また、給電装置２は、給電側制御部３４を備えており、給電側制御部３４には、給電側端子部１４への給電を行う給電部、給電側レーザセンサ２６、給電側接触センサ２７、給電側開閉駆動機構５および給電側アンテナ２９を介して通信を行う給電側通信部３５がそれぞれ接続されている。そして、給電側レーザセンサ２６、給電側接触センサ２７による検出情報に基づいて、給電側開閉駆動機構５を駆動制御するように構成されている。さらに、ロボット側端子部９が給電側端子部１４に接続された際には、給電側給電部４０により給電側端子部１４への通電制御を開始し、ロボット側給電部４１を介してバッテリ３２に充電が行われるように構成されている。

次に、本実施形態の動作について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、ロボット１のバッテリ３２の残量が少なくなったら（ＳＴ１：ＹＥＳ）、ロボット１は、空いている給電装置２を探すため、各給電装置２とロボット側通信部３３および給電側通信部３５を介して通信を行う。ロボット１は、空いている給電装置２のうち、現在のロボット１の位置から最も近い場所にある給電装置２の充電を予約し（ＳＴ２）、走行用モータ１９により車輪１８を駆動制御することにより、予約した給電装置２に向かって移動する（ＳＴ３）。

そして、ロボット１が給電装置２から数ｍ以内に接近したら（ＳＴ４）、ロボット側通信部３３により、給電装置２にロボット１が接近した旨を送信する（ＳＴ５）。給電装置２が、ロボット１が接近した旨を受信したら、給電装置２は、給電装置２とロボット１との間の空間に人物がいるか否かを給電側レーザセンサ２６による見張りを開始する（ＳＴ６）。

一方、ロボット１は、超音波センサ２４およびロボット側レーザセンサ２３により、障害物が接近していないことを確認しながら、位置センサ２０およびレーザセンサによる検出情報、地図情報および車輪１８の回転履歴情報に基づいて、給電装置２に近づいていく（ＳＴ７）。そして、ロボット側接触センサ２５および給電側接触センサ２７により、ロボット１の前面が給電装置２の前面に接触したことを検出したら（ＳＴ８：ＹＥＳ）、ロボット１の位置センサ２０の位置情報および給電側レーザセンサ２６の検出情報により、給電装置２に接触したのは、ロボット１であることを確認する（ＳＴ９）。

そして、給電装置２に接触したのがロボット１である場合には（ＳＴ９：ＹＥＳ）、ロボット側開閉駆動機構４および給電側開閉駆動機構５を同時に動作させて、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を同時に開動作させる（ＳＴ１０）。続いて、端子駆動機構１２を動作させて端子駆動部材８を伸張させ、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に密接させる（ＳＴ１１）。このとき、給電側端子部１４を端子支持部材１７により支持するようにしているので、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とがずれた場合でも、ロボット側端子部９の中心軸に併せて給電側端子部１４が傾き、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に確実に密接させることができる。その後、給電部を制御して給電側端子部１４に電力を供給して、ロボット１への給電が開始される（ＳＴ１２）。

以上述べたように、本実施形態においては、給電装置２にロボット１が当接した状態を確認した場合にのみ、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を開放して、給電を開始するようにしているので、従来のように、電極部分が外部に露出しておらず、ロボット１や給電装置２の近くに人物がいた場合に、電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全な自走装置の充電システムを得ることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図１２から図１４を参照して説明する。

本実施形態においては、給電装置２には、給電側接触検出手段としての接触検知ボタン３６が設けられており、ロボット１には、接触検知ボタン３６を押動動作させるための押動用棒３７が押動駆動機構３８（図１４参照）によりロボット１の前面から進退自在に設けられている。そして、本実施形態においては、給電装置２の給電側接触センサは、設けられていない。

その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

次に、本第２実施形態の動作について、図１５に示すフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、ロボット１のバッテリ３２の残量が少なくなったら（ＳＴ２０：ＹＥＳ）、ロボット１は、空いている給電装置２を探すため、各給電装置２とロボット側通信部３３および給電側通信部３５を介して通信を行う。ロボット１は、空いている給電装置２のうち、現在のロボット１の位置から最も近い場所にある給電装置２の充電を予約し（ＳＴ２１）、走行用モータ１９により車輪１８を駆動制御することにより、予約した給電装置２に向かって移動する（ＳＴ２２）。

そして、ロボット１が給電装置２から数ｍ以内に接近したら（ＳＴ２３）、ロボット側通信部３３により、給電装置２にロボット１が接近した旨を送信する（ＳＴ２４）。給電装置２が、ロボット１が接近した旨を受信したら、給電装置２は、給電装置２とロボット１との間の空間に人物がいるか否かを給電側レーザセンサ２６による見張りを開始する（ＳＴ２５）。

一方、ロボット１は、超音波センサ２４およびロボット側レーザセンサ２３により、障害物が接近していないことを確認しながら、位置センサ２０およびレーザセンサによる検出情報、地図情報および車輪１８の回転履歴情報に基づいて、給電装置２に近づいていく（ＳＴ２６）。そして、ロボット１の押動駆動機構３８を動作させて、押動用棒３７をロボット１の前面から突出させ（ＳＴ２７）、給電装置２の接触検知ボタン３６を押動することにより、ロボット１の前面が給電装置２の前面に接触したことを検出する（ＳＴ２８：ＹＥＳ）。ロボット１の前面が給電装置２の前面に接触したことを検出したら、ロボット１の位置センサ２０の位置情報および給電側レーザセンサ２６の検出情報により、給電装置２に接触したのは、ロボット１であることを確認する（ＳＴ２９）。

そして、給電装置２に接触したのがロボット１である場合には（ＳＴ２９：ＹＥＳ）、ロボット側開閉駆動機構４および給電側開閉駆動機構５を同時に動作させて、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を同時に開動作させる（ＳＴ３０）。続いて、端子駆動機構１２を動作させて端子駆動部材８を伸張させ、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に密接させる（ＳＴ３１）。このとき、給電側端子部１４を端子支持部材１７により支持するようにしているので、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とがずれた場合でも、ロボット側端子部９の中心軸に併せて給電側端子部１４が傾き、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に確実に密接させることができる。その後、給電部を制御して給電側端子部１４に電力を供給して、ロボット１への給電が開始される（ＳＴ３２）。

以上述べたように、本実施形態においても前記第１実施形態と同様に、給電装置２にロボット１が当接した状態を確認した場合にのみ、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を開放して、給電を開始するようにしているので、従来のように、電極部分が外部に露出しておらず、ロボット１や給電装置２の近くに人物がいた場合に、電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全な自走装置の充電システムを得ることができる。

次に、本発明の第３実施形態について、図１６および図１７を参照して説明する。

本実施形態においては、第１実施形態における給電側扉装置６に、片開き扉、両開き扉、回転扉、スライド扉、引き込み扉などの給電側扉装置６を設置し、この給電側扉装置６に、給電側扉装置６を閉状態でロックするための扉ロック機構３９を設置するようにしたものである。この扉ロック機構３９としては、例えば、ソレノイド機構、電気錠、電子ロック機構など公知の機構が考えられる。

その他の構成は、前記各実施形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

次に、本第３実施形態の動作について、図１８に示すフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、ロボット１のバッテリ３２の残量が少なくなったら（ＳＴ４０：ＹＥＳ）、ロボット１は、空いている給電装置２を探すため、各給電装置２とロボット側通信部３３および給電側通信部３５を介して通信を行う。ロボット１は、空いている給電装置２のうち、現在のロボット１の位置から最も近い場所にある給電装置２の充電を予約し（ＳＴ４１）、走行用モータ１９により車輪１８を駆動制御することにより、予約した給電装置２に向かって移動する（ＳＴ４２）。

そして、ロボット１が給電装置２から数ｍ以内に接近したら（ＳＴ４３）、ロボット側通信部３３により、給電装置２にロボット１が接近した旨を送信する（ＳＴ４４）。給電装置２が、ロボット１が接近した旨を受信したら、給電装置２は、給電装置２とロボット１との間の空間に人物がいるか否かを給電側レーザセンサ２６による見張りを開始する（ＳＴ４５）。

一方、ロボット１は、超音波センサ２４およびロボット側レーザセンサ２３により、障害物が接近していないことを確認しながら、位置センサ２０およびレーザセンサによる検出情報、地図情報および車輪１８の回転履歴情報に基づいて、給電装置２に近づいていく（ＳＴ４６）。そして、ロボット側接触センサ２５および給電側接触センサ２７により、ロボット１の前面が給電装置２の前面に接触したことを検出したら（ＳＴ４７：ＹＥＳ）、ロボット１の位置センサ２０の位置情報および給電側レーザセンサ２６の検出情報により、給電装置２に接触したのは、ロボット１であることを確認する（ＳＴ４８）。

そして、給電装置２に接触したのがロボット１である場合には（ＳＴ４８：ＹＥＳ）、扉ロック機構３９を動作させて給電側扉装置６を解錠し（ＳＴ４９）、その後、ロボット側開閉駆動機構４および給電側開閉駆動機構５を同時に動作させて、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を同時に開動作させる（ＳＴ５０）。続いて、端子駆動機構１２を動作させて端子駆動部材８を伸張させ、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に密接させる（ＳＴ５１）。このとき、給電側端子部１４を端子支持部材１７により支持するようにしているので、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とがずれた場合でも、ロボット側端子部９の中心軸に併せて給電側端子部１４が傾き、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に確実に密接させることができる。その後、給電部を制御して給電側端子部１４に電力を供給して、ロボット１への給電が開始される（ＳＴ５２）。

以上述べたように、本実施形態においても前記第１実施形態および第２実施形態と同様に、給電装置２にロボット１が当接した状態を確認した場合にのみ、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を開放して、給電を開始するようにしているので、従来のように、電極部分が外部に露出しておらず、ロボット１や給電装置２の近くに人物がいた場合に、電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全な自走装置の充電システムを得ることができる。

次に、本発明の第４実施形態について、図１９および図２０を参照して説明する。

本実施形態は、前記第２実施形態および第３実施形態を組み合わせるようにしたものである。すなわち、給電装置２には、接触検知ボタン３６が設けられており、ロボット１には、接触検知ボタン３６を押動動作させるための押動用棒３７が押動駆動機構３８によりロボット１の前面から進退自在に設けられている。また、給電側扉装置６には、扉ロック機構３９が設置されている。

次に、本第４実施形態の動作について、図２１に示すフローチャートを参照して説明する。

本実施形態においては、ロボット１のバッテリ３２の残量が少なくなったら（ＳＴ６０：ＹＥＳ）、ロボット１は、空いている給電装置２を探すため、各給電装置２とロボット側通信部３３および給電側通信部３５を介して通信を行う。ロボット１は、空いている給電装置２のうち、現在のロボット１の位置から最も近い場所にある給電装置２の充電を予約し（ＳＴ６１）、走行用モータ１９により車輪１８を駆動制御することにより、予約した給電装置２に向かって移動する（ＳＴ６２）。

そして、ロボット１が給電装置２から数ｍ以内に接近したら（ＳＴ６３）、ロボット側通信部３３により、給電装置２にロボット１が接近した旨を送信する（ＳＴ６４）。給電装置２が、ロボット１が接近した旨を受信したら、給電装置２は、給電装置２とロボット１との間の空間に人物がいるか否かを給電側レーザセンサ２６による見張りを開始する（ＳＴ６５）。

一方、ロボット１は、超音波センサ２４およびロボット側レーザセンサ２３により、障害物が接近していないことを確認しながら、位置センサ２０およびレーザセンサによる検出情報、地図情報および車輪１８の回転履歴情報に基づいて、給電装置２に近づいていく（ＳＴ６６）。そして、ロボット１の押動駆動機構３８を動作させて、押動用棒３７をロボット１の前面から突出させ（ＳＴ６７）、給電装置２の接触検知ボタン３６を押動することにより、ロボット１の前面が給電装置２の前面に接触したことを検出する（ＳＴ６８：ＹＥＳ）。ロボット１の前面が給電装置２の前面に接触したことを検出したら、ロボット１の位置センサ２０の位置情報および給電側レーザセンサ２６の検出情報により、給電装置２に接触したのは、ロボット１であることを確認する（ＳＴ６９）。

そして、給電装置２に接触したのがロボット１である場合には（ＳＴ６９：ＹＥＳ）、扉ロック機構３９を動作させて給電側扉装置６を解錠し（ＳＴ７０）、その後、ロボット側開閉駆動機構４および給電側開閉駆動機構５を同時に動作させて、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を同時に開動作させる（ＳＴ７１）。続いて、端子駆動機構１２を動作させて端子駆動部材８を伸張させ、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に密接させる（ＳＴ７２）。このとき、給電側端子部１４を端子支持部材１７により支持するようにしているので、ロボット側端子部９の中心軸と給電側端子部１４の中心軸とがずれた場合でも、ロボット側端子部９の中心軸に併せて給電側端子部１４が傾き、ロボット側端子部９を給電側端子部１４に確実に密接させることができる。その後、給電部を制御して給電側端子部１４に電力を供給して、ロボット１への給電が開始される（ＳＴ７３）。

以上述べたように、本実施形態においても前記各実施形態と同様に、給電装置２にロボット１が当接した状態を確認した場合にのみ、ロボット側扉装置３および給電側扉装置６を開放して、給電を開始するようにしているので、従来のように、電極部分が外部に露出しておらず、ロボット１や給電装置２の近くに人物がいた場合に、電極部分に誤って接触してしまうことを確実に防止することができ、極めて安全な自走装置の充電システムを得ることができる。

なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

１ロボット
２給電装置
３ロボット側扉装置
４ロボット側開閉駆動機構
５給電側開閉駆動機構
６給電側扉装置
７ロボット側給電ユニット
８端子駆動部材
９ロボット側端子部
１０，１５（＋）側電極
１１，１６（−）側電極
１２端子駆動機構
１３給電側給電ユニット
１４給電側端子部
１７端子支持部材
１８車輪
１９走行用モータ
２０位置センサ
２１メモリ
２２カメラ
２３ロボット側レーザセンサ
２４超音波センサ
２５ロボット側接触センサ
２６給電側レーザセンサ
２７給電側接触センサ
２８ロボット側アンテナ
２９給電側アンテナ
３０無線ＬＡＮルータ
３１ロボット側制御部
３２バッテリ
３３ロボット側通信部
３４給電側制御部
３５給電側通信部
３６接触検知ボタン
３７押動用棒
３８押動駆動機構
３９扉ロック機構
４０給電側給電部
４１ロボット側給電部

Claims

自走装置と、この自走装置のバッテリに給電するための少なくとも1つの給電装置とを備え、
前記自走装置は、前記給電装置に接触した際に開放される自走装置側扉装置と、前記自走装置側扉装置の解放時に前記自走装置の前面から進退自在とされた自走装置側給電ユニットと、前記自走装置が前記給電装置に接触したことを検出する自走装置側接触検出手段と、を備えており、
前記給電装置は、前記自走装置が接触した際に開放される給電側扉装置と、前記給電側扉装置の解放時に前記自走装置側給電ユニットが接続される給電側給電ユニットと、前記自走装置が前記給電装置に接触したことを検出する給電側接触検出手段と、を備えており、
前記自走装置側接触検出手段および前記給電側接触検出手段により、前記自走装置が前記給電装置に接触した状態を検出した場合にのみ、前記自走装置側扉装置および前記給電側扉装置を開放して、前記自走装置側給電ユニットを前記給電側給電ユニットに接続して給電を開始するものであることを特徴とする自走装置の充電システム。
前記自走装置は自走装置側通信部を備えており、前記給電装置は前記自走装置側通信部と通信可能な給電側通信部を備えており、
前記自走装置が前記給電装置に接近した場合に、自走装置側通信部により、前記自走装置が前記給電装置に接近した旨を前記給電側通信部に通信することを特徴とする請求項１に記載の自走装置の充電システム。
前記自走装置は、自走装置側障害物検出手段をさらに備えており、前記給電装置は、給電側障害物検出手段をさらに備えており、
前記自走装置が前記給電装置に接近する際に、前記自走装置側障害物検出手段および前記給電側障害物検出手段により、前記自走装置と前記給電装置との間における人物の有無を検出しながら、前記自走装置が前記給電装置に接近することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自走装置の充電システム。
前記自走装置側給電ユニットは、自走装置側端子部を備えており、前記給電側給電ユニットは、前記自走装置側端子部が接続される給電側端子部を備えており、
前記自走装置側端子部または前記給電側端子部には、前記自走装置側端子部と前記給電側端子部との接続時における位置ずれを吸収するための位置ずれ吸収機構が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自走装置の充電システム。
前記位置ずれ吸収機構は、前記自走装置側端子部を支持する端子駆動部材または前記給電側端子部を支持する端子支持部材の少なくとも一方を弾性体により形成して構成されていることを特徴とする請求項４に記載の自走装置の充電システム。
前記自走装置側接触検出手段は、接触センサであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の自走装置の充電システム。
前記給電側接触検出手段は、接触センサであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の自走装置の充電システム。
前記給電側接触検出手段は、接触検知ボタンであり、
前記自走装置には、前記接触検知ボタンを押動動作させるための押動用棒が前記自走装置の前面から進退自在に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の自走装置の充電システム。