JP2019509595A - 電池を充電するためのアセンブリ及びそのようなアセンブリを実装する充電方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電池を備える物体と、この電池を充電するように意図されたプラグ（１０）とを含む充電アセンブリに関し、プラグ（１０）は、電源に接続されることができる。本発明によれば、物体は、第１の電気コネクタと、ベースに対してプラグ（１０）を位置決めするのに適切な第１の磁気コネクタとを備える、プラグ（１０）を受け入れるのに適した、ベースを含む。プラグ（１０）は、ベースの表面と補完的な形状をした接触面と、接触面がベースの表面上に配置されたときに第１及び第２の電気コネクタ（１２）間で電気的接触を可能にするために、第１の電気コネクタと接触するように配置された第２の電気コネクタ（１２）と、第１及び第２の電気コネクタを整列させるのを可能にし、電池の充電中は電気的接触が維持されることを可能にするように、接触面に近接して配置され、第１の磁気コネクタと引き寄せ合う、第２の磁気コネクタとを含む。第１及び第２の電気コネクタ（１２）のうちの一方は面コネクタであり、第１及び第２の電気コネクタのうちの他方は、ベース上で接触面の複数の別個の向きについて面コネクタに支えられるように配置される点コネクタ（１４）である。

Description

本発明は、物体と、物体の充電式電池を充電するためのプラグとを含む、充電アセンブリに関する。本発明は、例えば、電話通信又はロボット工学などの電池の充電を必要とする任意の分野に応用することができる。本発明はまた、そのようなアセンブリを実装する充電式電池を充電するための方法にも関する。

電池で動作する物体は、所与の時点で、物体の電池の充電を必要とする。そのとき、この物体は、特定の装置を介して電源に接続され、物体の電池を充電することができる。

これにも関わらず、物体に対する装置の正確さに欠ける位置決めのせいで、又は、物体のコネクタと装置のコネクタとの間の接触不良のせいで、物体を充電装置に接続するのに困難が生じることがある。更に、物体が充電装置に接続されると、物体の電気コネクタと充電装置の電気コネクタとの間に電気アークが生成され、潜在的に物体及び／又は装置を損傷させることがある。

物体は、移動車両、より具体的には動力車でもある。即ち、それ自体の手段により移動可能であることがある。移動車両は、１つ若しくは複数の蓄電池、又はより一般的には１つ若しくは複数の電池によって、電気を供給されることができる。これは、所望の容量の電圧発生器を生み出すように互いに連結された蓄電池の組と関係がある。電池の第１の目的は、車両を動かすのに必要な電流強度及び電圧を供給することである。電池を使用して、車両に込み込まれた電子機器に給電することもできる。

その後、所与の時点で、物体の又は車両の電池を充電することが必要である。一般的に、電池で動作する車両は、電池が帯電している間は動き回ることができ、電池の充電が切れると動けなくなる。そのとき、例えば、電池充電ベース上に車両を配置するために、外部からの介入が必要である。上記で引き合いに出したのと同じ問題、即ち、車両とベースとの間の接続の難しさ、及び／又は望ましくない電気アークの発生、が生じることがある。

更に、充電中、車両は、ベース上に配置されたままでなければならず、電池を充電するのにかかる時間の間は、動作を停止している。物体については、物体が充電されているとき、物体は充電ベース上に留まらなければならず、これにより、物体が動かされることが防止される。

本発明は、電池を有する物体、及びその物体の電池を充電するように意図されたプラグを備える充電アセンブリと、そのようなアセンブリを実装する方法とを提案することにより、上記で挙げられた問題の全て又は一部を克服することを目的としており、物体は、不動の物体又は移動車両とすることができ、プラグは、電源に接続されることができ、またこの方法は、プラグと物体との間の簡略化された接続を用いて、任意の物体を充電することを可能にする。本発明による充電アセンブリは、電池が充電されている間であっても、移動車両が動き回れるようにも構成されている。

このために、本発明の主題は、電池を備える物体と、その電池を充電するように意図されたプラグとを含む充電アセンブリであり、プラグは、電源に接続されることができ、物体は、プラグを受け入れることができるベースを含み、ベースは、第１の電気コネクタと、ベースに対してプラグを位置決めすることができる第１の磁気コネクタとを含み、プラグは、ベースの表面を補完する形状の接触面と、第２の電気コネクタであって、接触面がベースの表面上に配置されたときに第１の電気コネクタと第２の電気コネクタとの間の電気的接触を可能にするように、第１の電気コネクタと接触するように構成された第２の電気コネクタと、第２の磁気コネクタであって、接触面に近接して配置され、第１の磁気コネクタを引き寄せ、その結果、第１の電気コネクタと第２の電気コネクタの整列を可能にし、かつ、電池が充電されている間に電気的接触が固定されることを可能にする第２の磁気コネクタとを含み、第１の電気コネクタ及び第２の電気コネクタのうちの一方は、面コネクタであり、第１の電気コネクタ及び第２の電気コネクタのうちの他方は、ベース上で接触面の幾つかの別個の向きについて、面コネクタに対して配置されるように構成された、点コネクタである。

有利にも、面コネクタは円形形状を有する。

有利にも、充電アセンブリは、接触面とベース表面との間の接触を検出することができる有無検出器も含む。

一実施形態によれば、点コネクタは接触面との第１の接触点を形成し、アセンブリは、第１及び第２の電気コネクタのうちの一方が、第１の接触点を通過する接触面に対して実質的に垂直な第１の軸に沿って、接触面に対して平行移動の自由度を有するような態様で、構成される。

有利にも、アセンブリは、第１の接触点を通過する接触面に対して実質的に垂直な第１の軸に沿って力を生成して、電池が充電されている間に電気的接触を固定するような態様で構成される。

別の実施形態によれば、プラグは、電気ケーブルによって電源に接続されることができ、プラグは、第２の電気コネクタ及び第２の磁気コネクタが固定される本体と、本体に対して回転移動可能な部分とを含み、ケーブルは、この可動部分に固定され、かつ、可動部分の回転を可能にする可撓性のあるワイヤによってコネクタに電気的に連結される。

別の実施形態によれば、ベースは、第１の極及び第１の半径を有する球状キャップの補完的な形状を有する空洞を含み、プラグは、第２の極を有しかつ第１の半径と実質的に等しい半径の球状キャップの形状を有し、面コネクタは、中心が第１の極である円上で中心合わせされている。

有利にも、プラグは、プラグの第２の極上に配置された第３の電気コネクタを備え、ベースは、第３の電気コネクタと接触するように、ベースの第１の極上に配置された第４の電気コネクタを備え、接触面がベース上に配置されると、第３の電気コネクタと第４の電気コネクタとの間で電気的接触が可能になる。

有利にも、電源は、正極及び負極を有するＤＣ電圧源であり、第３の電気コネクタは電源の負極に接続され、第２の電気コネクタは電源の正極に接続されている。

別の実施形態によれば、接触面は、接触面がベース上に配置されたときに第２の電気コネクタと第１の電気コネクタとが接触するのを容易にすることを意図した、第１の軸に実質的に垂直な第２の軸に沿った平行移動の自由度を有するフレキシブルゾーンを含む。

本発明の別の主題は、以下のステップを含むそのような充電アセンブリを実装する充電方法である。
・ベース表面上で接触面を位置決めするステップ
・第１の電気コネクタと第２の電気コネクタとを整列させるステップ

有利にも、この充電方法は、以下のステップを含む充電を作動させるステップも含む。
・有無検出器によって物体上のプラグの存在を検証するステップ
・電池の端子における電圧を測定し、測定した電圧を最小電圧値及び最大電圧値と比較するステップ
・電池の内部抵抗を測定し、測定した抵抗を最小抵抗値及び最大抵抗値と比較するステップ

有利にも、この充電方法は、以下の順序で実行される以下のステップを含む充電を停止させるステップも含む。
・第２の電気コネクタと第１の電気コネクタとを切断するステップ
・第４の電気コネクタと第３の電気コネクタとを切断するステップ

物体は、電池を有し、充電することができる任意の物体とすることができる。物体は、電話、玩具などの物体であることがあり、さもなければ、物体は動力車などの移動物体、即ち、例えばロボットなど、それ自体の手段により動き回る物体、に関係することがある。

本発明は、例として与えられる実施形態の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され、また他の利点が明らかになるであろう。この説明は、添付の図面によって説明される。

本発明による充電アセンブリのプラグを概略的に表す。 本発明による充電アセンブリのベース表面の一例を表す。 本発明による充電アセンブリのプラグの接触面の正面図を概略的に表す。 本発明による図３に示した充電アセンブリのプラグを受け入れることができるベースの表面の正面図を表す。 本発明による充電アセンブリのプラグの電気コネクタの断面図を概略的に表す。 本発明による充電アセンブリのプラグの断面図を概略的に表す。 本発明による充電アセンブリのプラグの断面図を概略的に表しており、プラグの接触面が、物体のベースの表面と接触している。 本発明による充電アセンブリの物体の断面図を概略的に表す。 本発明による充電アセンブリを実装する充電方法のステップを示す。 本発明による充電アセンブリのプラグを使用して充電されるように構成された人型ロボットを表す。

明確にするために、同じ要素には、異なる図において同じ参照符号が付される。

説明中、本発明は物体の例を用いて説明される。しかしながら、本発明は、不動であろうと移動可能であろうと、即ち、充電可能な電池を有する任意の移動車両であろうと、任意の他の物体に適用可能である。

図１は、本発明による充電アセンブリ１００のプラグ１０を概略的に表す。

図２は、本発明による充電アセンブリ１００の物体２０の表面の一例を表す。

充電アセンブリ１００は、電池を備える物体２０と、電池を充電するように意図されたプラグ１０とを含む。プラグ１０は、電源に接続することができる。

図２から分かるように、物体２０はプラグ１０を受け入れることができるベース２１を備える。ベース２１は、ベース２１に対してプラグ１０を位置決めすることができる第１の磁気コネクタ２３（図２では見えていない）と第１の電気コネクタ２２とを含む。

この用途では、コネクタは、電気的なものであれ磁気的なものであれ、接触要素、即ち点又は面の接触要素であるものと理解されるべきであり、それぞれ、電気的に又は磁気的に接続を生み出すことが可能である。

図１から分かるように、プラグ１０は、ベース２１の表面を補完する形状の接触面１１を備える。プラグは、第１の電気コネクタ２２と接触するような態様で構成された第２の電気コネクタ１２を備え、接触面１１がベース２１の表面上に配置されると、第１の電気コネクタ２２と第２の電気コネクタ１２との間の電気的接触を可能にする。プラグ１０は、接触面１１に近接して配置され、第１の磁気コネクタ２３と引き寄せ合う、第２の磁気コネクタ１３（図１では見えていない）を備え、その結果、第１の電気コネクタ２２と第２の電気コネクタ１２との整列が可能になり、電池が充電されている間は電気的接触が固定されることが可能になる。

本発明によれば、第１の電気コネクタ２２及び第２の電気コネクタ１２のうちの一方は面コネクタ２４であり、第１の電気コネクタ２２及び第２の電気コネクタ１２のうちの他方は、点コネクタ１４であり、点コネクタ１４は、ベース２１上で接触面１１の幾つかの別個の向きについて、面コネクタ２４に対して配置されるような態様で構成される。

接触面１１は、第１の電気コネクタ２２を備えるベース２１の表面を補完する形状のものであるので、電池が充電されている間、この２つの面は互いに接触する。２つの磁気コネクタ２３、１３は、それぞれ、ベース２１の表面及び接触面１１に近接して配置される。第１の磁気コネクタを引き寄せながら、プラグ１１をベース２１まで持っていくことにより、２つの磁気コネクタ２３、１３は互いに引き寄せ合う力を発揮する。２つの磁気コネクタ２３、１３は、２つの磁気コネクタ２３、１３が互いに引き寄せ合う力を発揮するときに、２つの電気コネクタ２２、１２が互いに接触するような態様で、配置される。

本発明は、プラグ１０に１つの磁気コネクタを、かつベース２１に１つの磁気コネクタを配して説明しているが、本発明は、プラグ１０が幾つかの磁気コネクタ１３を含み、ベース２１が、幾つかの磁気コネクタ２３、必ずしもそうである必要はないが有利にはプラグと同数の磁気コネクタ、を含む、構成も含む。

磁気コネクタ１３、２３は、電気コネクタ１２、２２の互いに対する最適な電気的接触を維持することを可能にする。それらの磁気コネクタは、偏光子としても作用し、プラグ１０とベース２１との間の自己整列を保証する。

有利な実施形態によれば、面コネクタ２４は円形の形状を有する。

更に、電気コネクタ２２、１２の一方は面コネクタ２４であり、他方は、面コネクタ２４に対して接触するように構成された点コネクタ１４であり、１つ又は複数の磁気コネクタがプラグ１０及びベース２１内にそれぞれ分散している状態では、ベース２１に対するプラグ１０の接触面１１の向きに関わりなく、プラグ１０とベース２１との間に電気的接触を確立することが可能になり、ベース２１の表面に対して、接触面１１の幾つかの別個の向きについてそうすることが可能になる。例えば、図２に示すように、面コネクタ２４がリング形状であると、点コネクタ１４は、ベース２１上でのプラグ１０の接触面１１の向きに関わりなく、面コネクタ２４と接触することができる。換言すると、接触面１１は、ベース２１の表面に対して、３６０度の回転の周りの任意の位置を取ることができる。リングの中心を通過し、リングの外周を含む平面に対して実質的に垂直な軸を考える場合、プラグ１０及びひいてはその接触面１１は、初期位置を取ることができるが、０〜３６０°までの範囲の任意の角度で、ベース２１の表面に対して前述の軸の周りに回転することもでき、この角度がいくらであっても、点コネクタ１４は面コネクタ２４に接触している。これは、面コネクタ２４が、多角形の形状、例えば矩形である場合にも当てはまる。同じ点コネクタ１４が、ベース２１に対して接触面１１の幾つかの別個の向きについて、前述の面コネクタ２４と電気的接触を形成することができる。

この構成は、プラグ１０をベース２１上に配置する際にプラグ１０を物体２０まで持っていく段階で有利である、というのも、２つの電気コネクタ１２、２２間に接触を形成するために、ベース２１の表面に対してプラグ１０の接触面１１の特定の位置合わせを監視する必要がないからであり、またこの構成は、電池が充電される際にも有利である、というのも、一旦、２つの電気コネクタ１２、２２の間に接触が形成されると、プラグは、２つの電気コネクタ１２、２２間の電気的接触を全く壊すことなく、多少の回転運動性を保持することができるからである。実際、電気的接触が一旦確立されると、外部作用がプラグ１０を動かすことがあり、プラグ１０をベース２１の表面上でわずかに摺動させる。面コネクタ２４と点コネクタ１４との間の接触及び許容可能な回転度のおかげで、電気的接触を維持することができる。

面コネクタ２４は、円形形状のものであり得る。図２では、面コネクタ２４はリングである。本発明は、円、即ち非常に薄い厚さのリングを形成する面コネクタ２４にも当てはまる。本発明は、円の一部又はリングの一部である面コネクタ２４にも当てはまる。この場合には、以前に引き合いに出した角度は、もはや０〜３６０°の間にはない。例えば、円の一部又はリングの一部が半円又は半リングである場合、角度は０〜１８０°の間である。円の一部又はリングの一部が４分の１円又は４分の１リングである場合、角度は０〜９０°の間である。

本発明は、機械的接触と電気的接触との間のリンクを取り除くことを可能にする。従って、プラグ１０をベース２１に対して位置決めするのを可能にする機械的構造と電気的接触との間の位置決め公差から完全に自由になる。換言すると、本発明は、ベースに対するプラグの幾つかの別個の向きについて、電気コネクタ間の電気的接触を確立するのを可能にする。従って、単一の点コネクタ１４は、ベース２１上でのプラグ１０の複数の配置に対して、面コネクタ２４との電気的接触を生成することができる。

先に説明したように、電気コネクタ２２、１２のうちの一方は有利にも面コネクタ２４であり、他方は点コネクタ１４である。図１及び図２では、第１の電気コネクタ２２が面コネクタ２４であり、第２の電気コネクタ１２が点コネクタ１４である。これは、面コネクタ２４がベース２１上にあり、点コネクタ１４がプラグ１０の接触面１１上にある構成である。しかしながら、本発明は、面コネクタ２４がプラグ１０の接触面１１上にあり、点コネクタ１４がベース２１上にある構成も含む。

本発明は、幾つかの点コネクタ１４が存在する構成も含む。幾つかの点コネクタ１４を使用することにより、接触面１１とベース２１との間の短絡の危険性を低減することが可能になる。

好ましい実施形態では、図１及び図２に示すように、ベース２１は、第１の極３０及び第１の半径３１を有する球状キャップの補完的な形状を有する空洞を含む。プラグ１０は、第２の極を有し第１の半径３１と実質的に等しい半径の球状キャップの形状を有し、面コネクタ２４は、第１の極３０を中心とする円上で中心合わせされている。

この構成は、電気的接触を形成するために特に有利である。従って、面コネクタ２４は、接触面１１上か又はベース２１の表面上で接触を形成する面の一部を形成し、点コネクタ１４は、ベース２１か又は接触面１１上の表面の表面上に構成されて、面コネクタ２４上で接触を形成するどのような点であれ、面コネクタ２４との電気的接触を形成することができる。

従って、この構成は、電気コネクタ同士の整列を保証し、電池充電電流の通電に必要な電気的接触を維持するのを保証するために、プラグがベース上で完全に位置決めされることを可能にする。プラグ及びベースの球状部分の形状は、それらが互いに固定されることを可能にし、ベース２１はプラグ１０の形状に完全に合致する。

なお、球状キャップの形状をしたプラグと、球状キャップを補完する形状のベースとは、前述したように、かつ後述するように、特に有利な構成である。それにも関わらず、本発明は、互いに押し合う２つの平面（接触面１１及びベース２１の表面）にも同様に当てはまり、又は、立方体状のプラグを受け入れるように補完的な形状をしたベースを有する立方体状のプラグにも当てはまり、又は、補完的な形状をしたベースを有する八角形断面をしたプラグ、若しくはより一般的には、補完的な形状をしたベースを有する楕円形若しくは多角形の断面を有するプラグにも当てはまり、これらの構成の各々について、点コネクタは面コネクタに対して押される。換言すると、点コネクタと面コネクタとの間の接触が、面コネクタを含む要素（ベース又は接触面）の表面上で形成される。従って、点コネクタは、面コネクタ（図２ではベースである）を含む要素（選択された構成に応じて、ベースか又はプラグの接触面）の表面と接触し、点コネクタと要素の面とのこの物理的な接触は、点コネクタと面コネクタとの間の接触にも相当する。

充電アセンブリ１００は、接触面１１とベース２１の表面との間の接触を検出することができる有無検出器３３を有利にも含むことができる。有無検出器３３は、ベース２１の表面に対する接触面１１の存在を検出することを可能にする。この接触が形成されると、電池の充電を開始することができる。

図１では、有無検出器３３は接触面１１上にある。点コネクタの場合と同様に、本発明は、面コネクタ２４がプラグ１０の接触面１１上にある場合に有無検出器がベース２１の表面上にある構成も含む。

図１は、３つの有無検出器３３を表している。本発明は、１つのみ、２つ、３つ、又は４つ以上の有無検出器にも同様に当てはまる。

有利にも、有無検出器３３の数は点コネクタ１４の数と等しく、有無検出器３３及び点コネクタ１４は、表面の円周上、即ち接触球面部分上に交互に配置されている。

図３は、本発明による充電アセンブリ１００のプラグ１０の接触面１１の正面図を概略的に表す。プラグ１０は、電気ケーブル１５によって電源に接続することができる。プラグ１０は、第２の電気コネクタ１２及び第２の磁気コネクタ１３が固定される本体１６を備える。プラグ１０は、本体１６に対して回転移動可能である部分１７も備えており、ケーブル１５は、可動部分１７に固定され、かつ、可動部分１７の回転を可能にする可撓性ワイヤによってコネクタ１２に電気的に連結される。この特徴は、電池が充電中であるときの付近の物体（不動又は可動）及び人々のための安全性の点で利点をもたらす。実際、電池が充電中であるときに、物体はケーブルに接続されており、誰かがその人の進路において電気ケーブルとはからずも交差し、転倒したり、かつ／又は物体を転倒させたりする危険性がある。しかしながら、本体１６に対して回転移動可能な部分１７のおかげで、何か（又は誰か）がケーブルと接触した場合、接触のタイプに応じて、可動部分１７は、ベース２１から外れることなく、また、ベース若しくはプラグのいかなる部分の移動も必要としないで、本体１６に対して回転移動を行うことができる。換言すると、電気ケーブル１５は、充電中であっても、ベース２１の周りに３６０°の連続的な回転移動を行うことができる。接触がより大きな力を加える場合、プラグ１０はベース２１から外れることがある。

可動部分１７の回転移動性は、プラグの周りだけでなく、ケーブルの軸の周りであることがある。

図４は、本発明による図３に示した充電アセンブリ１００のプラグ１０を受け入れることができるベース２１の表面の正面図を表す。別の実施形態によれば、プラグ１０は、プラグ１０の第２の極上に配置された第３の電気コネクタ３５を備えることがある。このとき、ベース２１は、第３の電気コネクタ３５と接触するように、ベース２１の第１の極上に配置された第４の電気コネクタ４５を備えることがあり、接触面１１がベース２１上に配置されると、第３の電気コネクタ３５と第４の電気コネクタ４５との間の電気的接触が可能になる。球状キャップの形状のプラグ１０及び補完的な形状のベース２１の場合、第４の電気コネクタ４５は、面コネクタ２４の中心に位置する中央ブロックを形成する。面コネクタ２４及び第４の電気コネクタ４５は、有利にも同心である。

図５は、本発明による充電アセンブリ１００のプラグ１０の電気コネクタの断面図を概略的に表す。これは、点コネクタ５０である。点コネクタ５０は、接触面１１との第１の接触点５１を形成する。本発明によれば、アセンブリ１００は、第１及び第２の電気コネクタのうちの一方が、第１の接触点５１を通過する接触面１１に対して実質的に垂直な第１の軸５２に沿って、接触面１１に対して平行移動の自由度を有するような態様で、構成される。これは、点コネクタの各々に当てはまる。この自由度は、各点コネクタのわずかな半径方向の独立した移動を可能にする。有無検出器は、それらとしては、強固に取り付けられており、ケーブルによって支持される力を直接的に受ける。ケーブルの動きは、球形部分の表面上に分布している１つ又は複数の有無検出器に伝えられ、その１つ又は複数の有無検出器は、引き上げられ、プラグとベースとの間の物理的接触を打ち破る。磁気コネクタを所定の位置に保持する力に関連した電気コネクタ同士の取り付けの柔軟性は、直ちに反応する有無検出器の場合とは対照的に、充電接触の切断に遅延をもたらす。このシーケンスにより、有無検出器が充電器にプラグの差し迫った引き抜きについて知らせること、それも電気的接触が切断されるのに先立った段階で知らせることが可能になる。電気コネクタ間で電気アークが形成されるのを回避するために、供給される電力を断つことができる。

有利にも、接触面１１は、接触面１１がベース２１上に配置されたときに第２の電気コネクタ１２と第１の電気コネクタ２２とが接触するのを容易にすることを意図した、第１の軸５１に実質的に垂直な第２の軸に沿った平行移動の自由度を有するフレキシブルゾーン３２を含む。フレキシブルゾーン３２は、プラグ１１の電気コネクタにある程度の自由度を許し、プラグ１１とベース２１との適切な接触を保証する。従って、フレキシブルゾーン３２の柔軟性により、第２の電気コネクタ１２が、ベース２１の表面に対して垂直な軸に沿って有利にも向けられることが可能になる。

磁気コネクタに関連した、電気コネクタと有無検出器の交互の分配は、精密な位置合わせシステムを必要としないという利点を提供し、かつ、面コネクタ上の点コネクタの位置に関わりなく機能する。

一実施形態によれば、電源は、正極及び負極を有するＤＣ電圧源である。有利にも、第３の電気コネクタ３５は電源の負極に接続され、第２の電気コネクタ１２は電源の正極に接続されている。フレキシブルゾーン３２と、第３の電気コネクタ３５の中心配置とのおかげで、プラグ１０の望ましくない引き抜きが発生した場合、第３のコネクタ３５はベースから最後に外れ、これにより、電気アークの形成を回避することが可能になる。第３の電気コネクタ３５は、例えば、バネ上に、又はエラストマーで出来ている部分上に、又は特定の弾性を有する任意の他の部分に取り付けることができる。同じ原理で、プラグ１０がベース２１に持ってこられると、第３の電気コネクタ３５は、最初に接続される電気コネクタである。

更に、充電アセンブリは、第１の接触点５１を通過する接触面１１に対して実質的に垂直な第１の軸５２に沿って力を生成して、電池が充電されている間に電気的接触を固定するような態様で構成することができる。

図６は、本発明による充電アセンブリ１００のプラグ１０の断面図を概略的に表す。この断面図は、プラグ１０の接触面１１上の有無検出器３３の１つの可能な構成を表すことを可能にしている。同様に、磁気コネクタ１３は、電気コネクタ１２がベース２１の電気コネクタ２２と正確に整列するのを支持するように、電気コネクタ１２と交互に配置されている。

図７は、本発明による充電アセンブリ１００のプラグ１０の断面図を概略的に表しており、プラグ１０の接触面１１が、物体２０のベース２１の表面と接触している。磁気コネクタ１３、２３は、プラグ１０がベース２１に持ってこられている間に、機械的な誘導装置を不要にし、優先された軸無しで作用する。どの部分も別の部分に挿入されないので、特定の誘導装置は不要である。プラグ１０がベース２１上に正確に配置されるためには、比較的に低い精度の移動で十分である。

更に、電気コネクタの球状の配置により、接触平面内での配向の必要性が取り除かれ、また、プラグ１０をベース２１上に配置するようにプラグ１０を保持する際に、電気コネクタの特定の向きが課されることはない。

図８は、本発明による充電アセンブリ１００の物体２０の断面図を概略的に表す。この断面図は、ベース２１の表面の中心に配置される第４の電気コネクタ４５の、１つの可能な構成を表すことを可能にする。ベース２１の電気コネクタは、この構成では、面コネクタ２４である。図６と同様に、磁気コネクタ２３は、電気コネクタ１２がベース２１の電気コネクタと正確に整列するのを促進するように、電気コネクタ４５、２４と交互に配置されている。

図９は、本発明による充電アセンブリ１００を実装する充電方法のステップを示す。この方法は、ベース２１上にプラグ１０の接触面１１を配置するステップ１００１と、第１及び第２の電気コネクタ２２、１２を整列させるステップ１００２とを含む。

この方法は、以下のステップを含む充電を作動させるステップ１００３も含むことができる。
・有無検出器３３によって物体上のプラグ１０の存在を検証するステップ
・電池の端子における電圧を測定し、測定した電圧を最小電圧値及び最大電圧値と比較するステップ
・電池の内部抵抗を測定し、測定した抵抗を最小抵抗値及び最大抵抗値と比較するステップ

この方法は、以下の順序で実行される以下のステップを含む充電を停止させるステップ１００４も含む。
・第２の電気コネクタ１２と第１の電気コネクタ２２とを切断するステップ
・第４の電気コネクタ４５と第３の電気コネクタ３５とを切断するステップ

図１０は、本発明による充電アセンブリ１００のプラグ１０を使用して充電されるように構成された人型ロボットを表す。図１０のロボット２００は、本発明による充電アセンブリ１００のプラグ１０を使用して充電されるように構成された人型ロボットの一例として取り上げられる。図１０のロボット２００の下側部分は、歩行用には動作しないが、ロボット２００が置かれている表面上を転がって進む台座１４０上で任意の方向に移動することができる。この例では、ロボット２００は約１２０ｃｍであることがある高さ１１０、約６５ｃｍの奥行１２０、及び約４０ｃｍの幅１３０を有する。特定の構成では、このロボットはタブレット１５０を有し、タブレット１５０を用いて、ロボットは、その周囲の環境にメッセージ（オーディオ、ビデオ、インターネットページ）を伝えることができ、又は、タブレットのタッチインターフェースを介してユーザ入力を受け取ることができる。タブレットのプロセッサに加えて、ロボットは、例えばＩｎｔｅｌ（商標）製のＡＴＯＭ（商標）Ｚ５３０ボードとすることができる、それ自体のマザーボードのプロセッサも使用する。有利にも、本発明の一実施形態では、ロボットは、磁気式ロータリエンコーダという用語の略であるＭＲＥとも呼ばれる磁気式ロータリセンサを支持するボードとマザーボードとの間のデータストリーム専用のプロセッサと、ロボットが車輪として使用するボール及び肢の関節のモーターを制御するセンサとを有する。モーターは、規定された関節動作に必要とされる最大トルクの大きさに応じて、異なるタイプのものとすることができる。例えば、ｅ−ｍｉｎｅｂｅａ（商標）のコアレスＤＣブラシ付モーター（例えば、ＳＥ２４Ｐ２ＣＴＣＡ）、又は、Ｍａｘｏｎ（商標）のブラシレスＤＣモーター（例えば、ＥＣ４５＿７０Ｗ）を使用することができる。磁気式ロータリセンサは、１２又は１４ビットの精度で、ホール効果を優先的に使用する。

図１０に示すロボットは、異なるタイプのセンサを備えることもできる。特定のセンサが、ロボットの位置及び動作を制御するために使用される。例えば、ロボットの胴部に配置され、３軸ジャイロメータ及び３軸加速度計を備える慣性ユニットの場合が、そうである。ロボットは、システムオンチップ（即ちＳＯＣ）タイプのロボット（上部及び底部）の正面に、Ｓｈｅｎｚｅｎ Ｖ−Ｖｉｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ（商標）（ＯＶ５６４０）からなどの、２つのＲＧＢカラー２Ｄカメラも含むことができ、これらは、毎秒５画像で５メガピクセルの解像度と、水平方向に約５７°垂直方向に約４４°の視野（ＦＯＶとも呼ばれる）とを有する。３Ｄセンサ、例えば、２Ｄカメラとほぼ同じ視野を有する、毎秒２０画像で０．３メガピクセルの解像度を有するＡＳＵＳ ＸＴＩＯＮ（商標）ＳＯＣセンサなどを、ロボットの目の背後に含めることもできる。ロボットは、周辺環境において物体及び／又は人間に対するロボットの相対位置を検出することができるように、例えば、頭部の高さに３つ及び基部に３つのレーザーラインジェネレータを具備することもできる。ロボットは、周辺環境の音を検出することができるようにマイクロホンを含むこともできる。一実施形態では、１ｋＨｚで３００ｍＶ／Ｐａ ＋／−３ｄＢの感度で、かつ３００Ｈｚ〜１２ｋＨｚ（１ｋＨｚに対して−１０ｄＢ）の周波数範囲を有する４つのマイクロホンを、ロボットの頭部に埋め込むことができる。ロボットは、その周辺環境内の物体及び／又は人間からロボットを隔てる距離を測定するために、場合によっては基部の正面及び背面に配置される、２つのソナーセンサを含むこともできる。ロボットは、頭部及び手にタッチセンサを含んで、人間とのやり取りを可能にすることもできる。ロボットは、基部に緩衝器を含んで、ロボットの経路上で遭遇する障害物から身を守ることもできる。

ロボットは、その感情を表し周囲の環境内にいる人間とコミュニケーションをとるために、以下を含むこともできる。
−例えば、ロボットの目、耳、及び肩に、ＬＥＤ、即ち発光ダイオード。
−スピーカー、例えばそのうちの２つは耳に配置される。

ロボットは、基部又は他のロボットと、イーサネット（登録商標）ＲＪ４５又はＷｉＦｉ８０２．１１接続を介して、通信することができる。

ロボットは、約４００Ｗｈのエネルギーを有するリン酸鉄リチウム電池、又は約８６０Ｗｈの３成分リチウムポリマー（リチウム・コバルト・マンガン）電池によって、電力供給されることができる。ロボットは、ロボットが搭載している電池のタイプに適した充電機器にアクセスすることができる。

ロボットの位置及び動作は、センサからの測定値を考慮して、各肢において規定されたチェーン及び各肢の端部において規定されたエフェクタによって作動されるアルゴリズムを使用することにより、モーターによって制御される。

本発明による充電アセンブリ１００を使用して充電されるために、ロボット２００は、プラグ１０を受け入れることができるベース２１を備える。ロボット２００は、充電アセンブリ１００が適用され得る物体の一例として、ここでは機能する。

Claims (12)

1. −電池を含む物体（２０）と、
   −前記電池を充電するように意図され、電源に接続され得るプラグ（１０）と
   を含む充電アセンブリ（１００）において、
   前記物体（２０）は、
   −前記プラグ（１０）を受け入れることができるベース（２１）を含み、前記ベース（２１）は、
   ・第１の電気コネクタ（２２）と、
   ・前記ベース（２１）に対して前記プラグ（１０）を位置決めすることができる第１の磁気コネクタ（２３）とを含み、
   前記プラグ（１０）は、
   −前記ベース（２１）の表面を補完する形状の接触面（１１）と、
   −第２の電気コネクタ（１２）であって、前記接触面（１１）が前記ベース（２１）の前記表面上に配置されたときに、前記第１及び前記第２の電気コネクタ（２２、１２）の間に電気的接触を可能にするように、前記第１の電気コネクタ（２２）と接触するように構成された、第２の電気コネクタ（１２）と、
   −第２の磁気コネクタ（１３）であって、前記第１及び前記第２の電気コネクタ（２３、１３）の整列を可能にし、かつ前記電池が充電されている間は前記電気的接触が固定されることを可能にするように、前記接触面（１１）に近接して配置され、前記第１の磁気コネクタ（２３）と引き寄せ合う、第２の磁気コネクタ（１３）とを含み、
   前記第１及び前記第２の電気コネクタ（２２、１２）のうちの一方は面コネクタ（２４）であり、前記第１及び前記第２の電気コネクタのうちの他方は、前記ベース（２１）上で前記接触面（１１）の幾つかの別個の向きについて、前記面コネクタ（２４）に対して配置されるように構成された点コネクタ（１４）であり、
   前記プラグ（１０）は電気ケーブル（１５）によって前記電源に接続されることができ、前記プラグ（１０）は、
   ・前記第２の電気コネクタ（１２）及び前記第２の磁気コネクタ（１３）が固定される本体（１６）と、
   ・前記本体（１６）に対して回転移動可能な可動部分（１７）であって、前記ケーブル（１５）は、前記可動部分（１７）に固定され、かつ、前記可動部分（１７）の回転を可能にする可撓性ワイヤによって前記コネクタ（１２）に電気的に連結される、可動部分（１７）とを含むことを特徴とする、充電アセンブリ（１００）。
2. 前記面コネクタ（２４）は円形の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の充電アセンブリ（１００）。
3. 前記接触面（１１）と前記ベース（２１）の前記表面との間の接触を検出することができる有無検出器（３３）も含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の充電アセンブリ（１００）。
4. 前記点コネクタ（１４）は前記接触面（１１）との第１の接触点（５１）を形成する充電アセンブリ（１００）において、前記アセンブリ（１００）は、前記第１及び前記第２の電気コネクタ（２２、１２）のうちの一方が、前記第１の接触点（５１）を通過する前記接触面（１１）に対して実質的に垂直な第１の軸（５２）に沿って、前記接触面（１１）に対して平行移動の自由度を有するように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電アセンブリ（１００）。
5. 前記点コネクタ（１４）は前記接触面（１１）との第１の接触点（５１）を形成する充電アセンブリ（１００）において、前記アセンブリ（１００）は、前記電池が充電されている間は前記電気的接触を固定するために前記第１の接触点（５１）を通過する前記接触面（１１）に対して実質的に垂直な前記第１の軸（５２）上に力を生成するように構成されることを特徴とする、請求項４に記載の充電アセンブリ（１００）。
6. 前記ベース（２１）は、第１の極（３０）及び第１の半径（３１）を有する球状キャップの補完的な形状を有する空洞を含み、前記プラグ（１０）は、第２の極を有しかつ前記第１の半径（３１）と実質的に等しい半径の球状キャップの形状を有し、前記面コネクタ（２４）は、中心が前記第１の極（３０）である円上で中心合わせされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電アセンブリ（１００）。
7. 前記プラグ（１０）は、前記プラグ（１０）の前記第２の極上に配置された第３の電気コネクタ（３５）を含み、前記ベース（２１）は、前記第３の電気コネクタ（３５）と接触するように前記ベース（２１）の前記第１の極（３０）上に配置された第４の電気コネクタ（４５）を含み、前記接触面（１１）が前記ベース（２１）上に配置されると、前記第３及び前記第４の電気コネクタ（３５，４５）間で電気的接触が可能になることを特徴とする、請求項６に記載の充電アセンブリ（１００）。
8. 前記電源は、正極及び負極を有するＤＣ電圧源であり、前記第３の電気コネクタ（３５）は前記電源の前記負極に接続され、前記第２の電気コネクタ（１２）は前記電源の前記正極に接続されていることを特徴とする、請求項７に記載の充電アセンブリ（１００）。
9. 前記接触面（１１）は、前記接触面（１１）が前記ベース（２１）上に配置されたときに前記第２の電気コネクタ（１２）と前記第１の電気コネクタ（２２）とが接触するのを容易にすることを意図した、前記第１の軸（５２）に実質的に垂直な第２の軸に沿った平行移動の自由度を有するフレキシブルゾーン（３２）を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電アセンブリ（１００）。
10. ・前記ベース（２１）の前記表面上で前記接触面（１１）を位置決めするステップ（ステップ１００１）と、
    ・前記第１及び前記第２の電気コネクタ（２２、１２）を整列させるステップ（ステップ１００２）と
    を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の充電アセンブリ（１００）を実装する充電方法。
11. ・前記有無検出器（３３）によって前記物体（２０）上の前記プラグ（１０）の存在を検証するステップと、
    ・前記電池の端子における電圧を測定し、前記測定した電圧を最小電圧値及び最大電圧値と比較するステップと、
    ・前記電池の内部抵抗を測定し、前記測定した抵抗を最小抵抗値及び最大抵抗値と比較するステップと
    を含む、充電を作動させるステップ（１００３）も含むことを特徴とする、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の充電アセンブリ（１００）を実装する、請求項１０に記載の充電方法。
12. 以下の順序で行われる、
    ・前記第２の電気コネクタ（１２）と前記第１の電気コネクタ（１２）とを切断するステップと、
    ・前記第４の電気コネクタ（４５）と前記第３の電気コネクタ（３５）とを切断するステップと
    を含む、充電を停止するステップ（１００４）も含むことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の充電アセンブリ（１００）を実装する、請求項１０又は１１のいずれか一項に記載の充電方法。

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