(57)【要約】【課題】車両の停止精度が低くても、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能なバッテリー交換ロボットを提供する。【解決手段】車両２のバッテリー置き台６には、左右方向に所定の間隔をあけた状態で複数の検出用マーク８が形成されている。バッテリー交換ロボット５は、複数の検出用マーク８を検出するための検出機構２１と、検出機構２１が電気的に接続されるバッテリー交換ロボット５の制御部とを備えている。検出機構２１は、レーザ光を射出する発光部と、発光部から射出されるレーザ光を反射する反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサである。制御部は、検出機構２１から射出されるレーザ光が複数の検出用マーク８のそれぞれを左右方向で横切るように検出機構２１を左右方向へ移動させるとともに検出機構２１による検出用マーク８の検出結果に基づいてバッテリー置き台６の位置および傾きを算出する。【選択図】図２
2014031033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、
前記車両と前記バッテリー交換ロボットとが向き合う方向を前後方向とし、前後方向と上下方向とに略直交する方向を左右方向とすると、
前記車両に取り付けられるとともに前記バッテリーが搭載されるバッテリー置き台または前記バッテリーに左右方向に所定の間隔をあけた状態で形成される複数の検出用マークを検出するための検出機構と、前記検出機構が電気的に接続される前記バッテリー交換ロボットの制御部とを備え、
前記検出機構は、レーザ光を射出する発光部と、前記発光部から射出されるレーザ光を反射する反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサであり、
前記制御部は、前記検出機構から射出されるレーザ光が複数の前記検出用マークのそれぞれを左右方向で横切るように前記検出機構を左右方向へ移動させるとともに前記検出機構による前記検出用マークの検出結果に基づいて前記バッテリー置き台または前記バッテリーの位置および傾きを算出することを特徴とするバッテリー交換ロボット。
【請求項２】
前記検出機構は、前記検出機構と前記反射物との距離を測定することが可能となっており、
前記検出用マークは、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなるように形成され、
前記検出機構から射出されるレーザ光が前記検出用マークを左右方向で横切るときに、前記検出用マークの、前記検出機構からのレーザ光を反射する部分を被検出部分とすると、
前記制御部は、前記被検出部分の左右方向の幅に基づいて前記バッテリー置き台または前記バッテリーの高さを算出し、前記被検出部分の左右方向の中心位置に基づいて左右方向における前記バッテリー置き台または前記バッテリーの位置を算出し、前記被検出部分の左右方向の中心位置と前記検出機構との前後方向の距離に基づいて前後方向における前記バッテリー置き台または前記バッテリーの位置を算出することを特徴とする請求項１記載のバッテリー交換ロボット。
【請求項３】
前記バッテリー置き台または前記バッテリーには、２個の前記検出用マークが形成され、
前記バッテリー交換ロボットには、２個の前記検出用マークのそれぞれを左右方向で横切るように２個の前記検出機構が取り付けられ、
前記検出機構は、前記検出機構と前記反射物との距離を測定することが可能となっており、
前記検出用マークは、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなるように形成され、
一方の前記検出機構から射出されるレーザ光が一方の前記検出用マークを左右方向で横切るときに、一方の前記検出用マークの、一方の前記検出機構からのレーザ光を反射する部分を第１被検出部分とし、他方の前記検出機構から射出されるレーザ光が他方の前記検出用マークを左右方向で横切るときに、他方の前記検出用マークの、他方の前記検出機構からのレーザ光を反射する部分を第２被検出部分とすると、
前記制御部は、前記第１被検出部分の左右方向の幅と前記第２被検出部分の左右方向の幅とに基づいて、前記バッテリー置き台または前記バッテリーの前後方向から見たときの左右方向に対する傾きを算出し、前記第１被検出部分の左右方向の中心位置と一方の前記検出機構との前後方向の距離と、前記第２被検出部分の左右方向の中心位置と他方の前記検出機構との前後方向の距離とに基づいて、前記バッテリー置き台または前記バッテリーの上下方向から見たときの左右方向に対する傾きを算出することを特徴とする請求項１または２記載のバッテリー交換ロボット。
【請求項４】
前記車両からの前記バッテリーの引抜きおよび／または前記車両への前記バッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構を備え、
前記制御部は、所定の基準位置に停止する前記車両の前記バッテリー置き台または前記バッテリーの、前記検出機構での検出結果に基づいて算出される位置および傾きと、前記バッテリーが交換される前記車両の前記バッテリー置き台または前記バッテリーの、前記検出機構での検出結果に基づいて算出される位置および傾きとに基づいて、前記バッテリー抜差機構による前記バッテリーの引抜きおよび／または差込みを行うために前記基準位置に停止する前記車両を用いて前記バッテリー交換ロボットに教示された抜差位置の教示データを補正するための補正値を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバッテリー交換ロボット。
【請求項５】
車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットを有するバッテリー交換システムであって、
前記車両と前記バッテリー交換ロボットとが向き合う方向を前後方向とし、前後方向と上下方向とに略直交する方向を左右方向とすると、
前記車両に取り付けられるとともに前記バッテリーが搭載されるバッテリー置き台と、前記バッテリー置き台または前記バッテリーに左右方向に所定の間隔をあけた状態で形成される複数の検出用マークと、複数の前記検出用マークを検出するための検出機構と、前記検出機構が電気的に接続される前記バッテリー交換ロボットの制御部とを備え、
前記検出機構は、レーザ光を射出する発光部と、前記発光部から射出されるレーザ光を反射する反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサであり、
前記制御部は、前記検出機構から射出されるレーザ光が複数の前記検出用マークのそれぞれを左右方向で横切るように前記検出機構を左右方向へ移動させるとともに前記検出機構による前記検出用マークの検出結果に基づいて前記バッテリー置き台または前記バッテリーの位置および傾きを算出することを特徴とするバッテリー交換システム。
【請求項６】
前記検出用マークは、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略三角形状または略台形状に形成されていることを特徴とする請求項５記載のバッテリー交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボット、および、かかるバッテリー交換ロボットを有するバッテリー交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気バスに搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のバッテリー交換装置は、バッテリーが搭載されるバッテリートレーと、バッテリートレーを昇降させる垂直リフト装置と、バッテリートレーおよび垂直リフト装置が搭載されるとともに回転可能な回転プラットフォームと、回転プラットフォームが搭載されるとともに水平方向へ移動可能な平行移動プラットフォームとを備えている。電気バスのバッテリーの搭載部には、ドッキング孔が形成され、バッテリートレーには、このドッキング孔に係合可能なドッキングアームが設けられている。バッテリーの交換時には、ドッキングアームがドッキング孔に係合することで、電気バスのバッテリーの搭載部とバッテリートレーとの位置合わせが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２０１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のバッテリー交換装置では、バッテリーの交換時に、電気バスのバッテリーの搭載部に形成されたドッキング孔に係合するドッキングアームがバッテリートレーに設けられているため、上述のように、電気バスのバッテリーの搭載部とバッテリートレーとの位置合わせを行うことが可能である。
【０００５】
しかしながら、このバッテリー交換装置の場合、電気バスを所定の位置に精度良く停止させないと、ドッキング孔にドッキングアームを係合させることが困難になる。すなわち、このバッテリー交換装置の場合、電気バスの停止精度が低いと、電気バスのバッテリーの搭載部とバッテリートレーとの位置合わせを行うことが困難になり、電気バスのバッテリーの搭載部からバッテリートレーへバッテリーを載せ替えることが困難になる。したがって、このバッテリー交換装置の場合、電気バスの停止精度が低いと、電気バスに搭載されているバッテリーを適切に交換することが困難になるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、車両の停止精度が低くても、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能なバッテリー交換ロボットおよびバッテリー交換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換ロボットは、車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットであって、車両とバッテリー交換ロボットとが向き合う方向を前後方向とし、前後方向と上下方向とに略直交する方向を左右方向とすると、車両に取り付けられるとともにバッテリーが搭載されるバッテリー置き台またはバッテリーに左右方向に所定の間隔をあけた状態で形成される複数の検出用マークを検出するための検出機構と、検出機構が電気的に接続されるバッテリー交換ロボットの制御部とを備え、検出機構は、レーザ光を射出する発光部と、発光部から射出されるレーザ光を反射する反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサであり、制御部は、検出機構から射出されるレーザ光が複数の検出用マークのそれぞれを左右方向で横切るように検出機構を左右方向へ移動させるとともに検出機構による検出用マークの検出結果に基づいてバッテリー置き台またはバッテリーの位置および傾きを算出することを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換システムは、車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットを有するバッテリー交換システムであって、車両とバッテリー交換ロボットとが向き合う方向を前後方向とし、前後方向と上下方向とに略直交する方向を左右方向とすると、車両に取り付けられるとともにバッテリーが搭載されるバッテリー置き台と、バッテリー置き台またはバッテリーに左右方向に所定の間隔をあけた状態で形成される複数の検出用マークと、複数の検出用マークを検出するための検出機構と、検出機構が電気的に接続されるバッテリー交換ロボットの制御部とを備え、検出機構は、レーザ光を射出する発光部と、発光部から射出されるレーザ光を反射する反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサであり、制御部は、検出機構から射出されるレーザ光が複数の検出用マークのそれぞれを左右方向で横切るように検出機構を左右方向へ移動させるとともに検出機構による検出用マークの検出結果に基づいてバッテリー置き台またはバッテリーの位置および傾きを算出することを特徴とする。
【０００９】
本発明のバッテリー交換ロボットおよびバッテリー交換システムは、バッテリー置き台またはバッテリーに形成される複数の検出用マークを検出するための検出機構と、検出機構が電気的に接続されるバッテリー交換ロボットの制御部とを備え、制御部は、検出機構から射出されるレーザ光が複数の検出用マークのそれぞれを左右方向で横切るように検出機構を左右方向へ移動させるとともに検出機構による検出用マークの検出結果に基づいてバッテリー置き台またはバッテリーの位置および傾きを算出している。すなわち、本発明では、制御部は、車両に搭載されているバッテリーの位置および傾きを直接的にあるいは間接的に算出している。そのため、本発明では、車両の停止精度が低くても、車両に搭載されているバッテリーの位置および傾きを適切に検出して、バッテリー交換ロボットとバッテリーとの位置合わせを行うことが可能になる。したがって、本発明では、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能になる。
【００１０】
また、検出用マークを検出するための検出機構が、たとえば、イメージセンサである場合には、イメージセンサで撮影された画像を処理するための画像処理装置等が必要となり、バッテリー交換ロボットやバッテリー交換システムが高価になる。これに対して、本発明では、検出機構がレーザセンサであるため、バッテリー交換ロボットやバッテリー交換システムのコストを低減することが可能になる。
【００１１】
本発明において、検出機構は、検出機構と反射物との距離を測定することが可能となっており、検出用マークは、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなるように形成され、検出機構から射出されるレーザ光が検出用マークを左右方向で横切るときに、検出用マークの、検出機構からのレーザ光を反射する部分を被検出部分とすると、制御部は、被検出部分の左右方向の幅に基づいてバッテリー置き台またはバッテリーの高さを算出し、被検出部分の左右方向の中心位置に基づいて左右方向におけるバッテリー置き台またはバッテリーの位置を算出し、被検出部分の左右方向の中心位置と検出機構との前後方向の距離に基づいて前後方向におけるバッテリー置き台またはバッテリーの位置を算出することが好ましい。このように構成すると、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなるように検出用マークが形成されているため、比較的容易な処理で、上下方向、左右方向および前後方向におけるバッテリー置き台またはバッテリーの位置を算出することが可能になる。
【００１２】
本発明において、バッテリー置き台またはバッテリーには、２個の検出用マークが形成され、バッテリー交換ロボットには、２個の検出用マークのそれぞれを左右方向で横切るように２個の検出機構が取り付けられ、検出機構は、検出機構と反射物との距離を測定することが可能となっており、検出用マークは、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなるように形成され、一方の検出機構から射出されるレーザ光が一方の検出用マークを左右方向で横切るときに、一方の検出用マークの、一方の検出機構からのレーザ光を反射する部分を第１被検出部分とし、他方の検出機構から射出されるレーザ光が他方の検出用マークを左右方向で横切るときに、他方の検出用マークの、他方の検出機構からのレーザ光を反射する部分を第２被検出部分とすると、制御部は、第１被検出部分の左右方向の幅と第２被検出部分の左右方向の幅とに基づいて、バッテリー置き台またはバッテリーの前後方向から見たときの左右方向に対する傾きを算出し、第１被検出部分の左右方向の中心位置と一方の検出機構との前後方向の距離と、第２被検出部分の左右方向の中心位置と他方の検出機構との前後方向の距離とに基づいて、バッテリー置き台またはバッテリーの上下方向から見たときの左右方向に対する傾きを算出することが好ましい。
【００１３】
このように構成すると、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなるように検出用マークが形成されているため、比較的容易な処理で、バッテリー置き台またはバッテリーの、前後方向から見たときの左右方向に対する傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対する傾きを算出することが可能になる。また、このように構成すると、バッテリー置き台またはバッテリーに２個の検出用マークが形成され、２個の検出用マークのそれぞれをレーザ光が横切るように２個の検出機構がバッテリー交換ロボットに取り付けられているため、２個の検出機構のそれぞれによって、２個の検出用マークのそれぞれを同時に検出することが可能になる。したがって、バッテリー置き台またはバッテリーの、前後方向から見たときの左右方向に対する傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対する傾きを短時間で検出することが可能になる。
【００１４】
本発明において、たとえば、バッテリー交換ロボットは、車両からのバッテリーの引抜きおよび／または車両へのバッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構を備え、制御部は、所定の基準位置に停止する車両のバッテリー置き台またはバッテリーの、検出機構での検出結果に基づいて算出される位置および傾きと、バッテリーが交換される車両のバッテリー置き台またはバッテリーの、検出機構での検出結果に基づいて算出される位置および傾きとに基づいて、バッテリー抜差機構によるバッテリーの引抜きおよび／または差込みを行うために基準位置に停止する車両を用いてバッテリー交換ロボットに教示された抜差位置の教示データを補正するための補正値を算出する。この場合には、算出された補正値に基づいて、バッテリー交換ロボットの抜差位置を補正して、車両に搭載されているバッテリーをバッテリー交換ロボットによって適切に抜差しすることが可能になる。
【００１５】
本発明において、検出用マークは、たとえば、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略三角形状または略台形状に形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明のバッテリー交換ロボットおよびバッテリー交換システムでは、車両の停止精度が低くても、車両に搭載されているバッテリーを適切に交換することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換システムの斜視図である。
【図２】図１のＥ部を別の角度から示す斜視図である。
【図３】図２のＦ部の拡大図である。
【図４】図１に示すバッテリー収容部にバッテリーが収容された状態を示す正面図である。
【図５】図４のＧ部の拡大図である。
【図６】図２に示すバッテリー抜差機構および昇降機構を正面から示す図である。
【図７】図６のＨ−Ｈ方向からバッテリー抜差機構および昇降機構を示す図である。
【図８】図６に示すバッテリー搭載機構を正面から説明するための図である。
【図９】図６に示すバッテリー搭載機構を側面から説明するための図である。
【図１０】図６に示すバッテリー搭載機構を上面から説明するための図である。
【図１１】図８に示すローラの拡大断面図である。
【図１２】図６に示すバッテリー移動機構を正面から説明するための図である。
【図１３】図６に示すバッテリー移動機構を側面から説明するための図である。
【図１４】図１３に示すバッテリー係合部がバスから離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。
【図１５】図１３のＪ部の拡大図である。
【図１６】図１３のＫ部の拡大図である。
【図１７】図６に示すバッテリー移動機構を上面から説明するための図である。
【図１８】（Ａ）は、図１７のＭ部の拡大図であり、（Ｂ）は、図１７のＮ部の拡大図である。
【図１９】図１０に示す検出機構によるバスの位置検出時の状態を上面から示す図である。
【図２０】図１０に示す検出機構によるバッテリーの位置検出時の状態を上面から示す図である。
【図２１】図１０に示す検出機構によるバッテリーの位置検出方法を説明するための図である。
【図２２】図２に示すバッテリー交換ロボットのバッテリー交換動作の概略フローを示すフローチャートである。
【図２３】図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスからのバッテリーの引抜き動作を説明するための図である。
【図２４】図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスへのバッテリーの差込み動作を説明するための図である。
【図２５】図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスからのバッテリーの引抜き動作時のバッテリー搭載部およびバッテリー係合部の動作の軌跡を説明するための図である。
【図２６】図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスへのバッテリーの差込み動作時のバッテリー搭載部およびバッテリー係合部の動作の軌跡を説明するための図である。
【図２７】図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスからのバッテリーの引抜き動作時のバッテリー搭載部およびバッテリー係合部の動作の軌跡であってバッテリー検出位置を経由する場合の軌跡を説明するための図である。
【図２８】図２に示すバッテリー交換ロボットにおけるバッテリー検出位置の校正時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図２９】図２に示すバッテリー交換ロボットにおけるバッテリー検出位置の校正時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図３０】図２に示すバッテリー交換ロボットにおけるバッテリー検出位置の校正時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図３１】図２に示すバッテリー交換ロボットにおけるバッテリー検出位置の校正時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図３２】図２に示すバッテリー交換ロボットの制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図２に示すバッテリー交換ロボットでのバッテリーの交換時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図３４】図２に示すバッテリー交換ロボットでのバッテリーの交換時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図３５】図２に示すバッテリー交換ロボットでのバッテリーの交換時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図３６】図２に示すバッテリー交換ロボットでのバッテリーの交換時に算出される各種の値を説明するための図である。
【図３７】（Ａ）は、本発明の他の実施の形態にかかる検出用マークを正面から説明するための図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＷ−Ｗ断面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
（バッテリー交換システムの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換システム１の斜視図である。図２は、図１のＥ部を別の角度から示す斜視図である。以下の説明では、互いに直交する３方向のそれぞれをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とする。本形態では、Ｚ方向が上下方向（鉛直方向）と一致する。また、以下の説明では、Ｘ方向を前後方向、Ｙ方向を左右方向とする。
【００２０】
本形態のバッテリー交換システム１は、車両２に搭載されているバッテリー３を交換するためのシステムである。本形態の車両２は、電気バスである。したがって、以下では、車両２を「バス２」とする。バス２には、複数のバッテリー３が収容されるバッテリー収容部４が取り付けられている。バッテリー収容部４は、バス２の一方の側面２ａに取り付けられるカバー部材（図示省略）を取り外すと、側面２ａに露出するように配置されている。また、バッテリー収容部４は、バス２の座席の下側に配置されている。バッテリー３の交換時には、バス２は、その進行方向と左右方向とが略一致するように停止している。
【００２１】
バッテリー交換システム１は、バッテリー収容部４に収容されているバッテリー３を交換するためのバッテリー交換ロボット５（以下、「ロボット５」とする。）を備えている。ロボット５は、バッテリー収容部４に収容されているバッテリー３の交換が可能となるように、前後方向でバス２の側面２ａと向き合っている。このロボット５は、バッテリー収容部４に収容されているバッテリー３を引き抜いて、図示を省略するバッファステーションへ搬入するとともに、バッファステーションに収容された充電済みのバッテリー３をバッファステーションから搬出してバッテリー収容部４に差し込む。
【００２２】
なお、バス２の側面２ａには、バス２の位置を検出するための検出用プレート９が形成または固定されている。検出用プレート９は、平板状に形成されるとともに、上下方向でその幅が略一定な略矩形状に形成されている。この検出用プレート９は、たとえば、バス２の進行方向におけるバッテリー収容部４の手前側に配置されている。また、検出用プレート９は、側面２ａに取り付けられるカバー部材（図示省略）を取り外すと、側面２ａに露出するように配置されている。
【００２３】
（バッテリーおよびバッテリー収容部の構成）
図３は、図２のＦ部の拡大図である。図４は、図１に示すバッテリー収容部４にバッテリー３が収容された状態を示す正面図である。図５は、図４のＧ部の拡大図である。
【００２４】
バッテリー収容部４は、バッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６と、左右の側壁７とを備えており、バッテリー置き台６と側壁７とによって、バッテリー３の収容空間が形成されている。バッテリー収容部４には、複数のバッテリー３の収容空間が形成されており、複数のバッテリー３が収容可能となっている。すなわち、バス２には、複数のバッテリー３が搭載可能となっている。本形態のバス２には、４個のバッテリー３が搭載可能となっており、バッテリー収容部４は、４個のバッテリー３のそれぞれが搭載される４個のバッテリー置き台６を備えている。また、本形態では、２個のバッテリー置き台６が側壁７を介して左右方向で隣接するように配置されるとともに、左右方向で隣接する２個のバッテリー置き台６と、左右方向で隣接する他の２個のバッテリー置き台６とが上下方向で重なるように配置されている。
【００２５】
バッテリー置き台６の前面には、バッテリー３の位置を間接的に検出するための検出用マーク８が形成されている。検出用マーク８は、バッテリー置き台６の左右方向の両端側のそれぞれに形成されている。すなわち、左右方向に所定の間隔をあけた状態で、一対の（２個の）検出用マーク８がバッテリー置き台６の前面に形成されている。上述のように、本形態のバッテリー収容部４は、４個のバッテリー置き台６を備えており、バッテリー収容部４には、４組の一対の検出用マーク８が形成されている。また、検出用マーク８は、図３に示すように、バッテリー置き台６の前面よりも突出する平板状に形成されるとともに、上下方向において左右方向の幅が変化する略三角形状に形成されている。具体的には、検出用マーク８は、上側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略正三角形状に形成されている。
【００２６】
バッテリー３の前面には、バッテリー収容部４からバッテリー３を引き抜くための取手部１１が形成されている。本形態では、バッテリー３の前面の、左右方向の両端側のそれぞれに取手部１１が形成されている。バッテリー３の下面には、ロボット５によって引き抜かれたバッテリー３の、引抜き方向に直交する方向の位置決めを行うための突起部１２が下方向へ突出するように形成されている（図５参照）。また、バッテリー３は、バッテリー収容部４にバッテリー３を固定するための固定部材１３（図４参照）と、バッテリー収容部４に対するバッテリー３の固定状態を解除するための解除部材１４（図３参照）とを備えている。
【００２７】
固定部材１３は、バッテリー３の左右の側面のそれぞれから突出するようにバッテリー３に取り付けられている。また、固定部材１３は、バッテリー３の前面側に取り付けられている。この固定部材１３は、左右方向へ移動可能となるようにバッテリー３に保持されている。また、固定部材１３は、図示を省略する付勢部材によって左右方向の外側へ付勢されている。本形態では、この付勢部材の付勢力によって、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔に固定部材１３の左右の外側端部分が係合することで、バッテリー収容部４にバッテリー３が固定されている。固定部材１３は、バッテリー収容部４の中で、前後方向および上下方向におけるバッテリー３の位置決めを行う機能を果たしている。
【００２８】
解除部材１４は、取手部１１の奥側に配置されている。この解除部材１４は、前後方向へ移動可能となるようにバッテリー３に保持されている。また、解除部材１４は、図示を省略する付勢部材によってバッテリー３の前面側へ付勢されている。本形態では、解除部材１４が奥側へ押されると、固定部材１３が左右方向の内側へ移動して、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔と固定部材１３との係合状態が解除され、バッテリー収容部４からのバッテリー３の引抜きが可能となる。
【００２９】
なお、バッテリー３の背面には、バッテリー収容部４の奥に配置されるコネクタに連結されるコネクタが取り付けられている。また、バッテリー３の背面には、バッテリー収容部４の中で、上下左右方向におけるバッテリー３の位置決めを行うための位置決めピンが取り付けられている。
【００３０】
（バッテリー交換ロボットの概略構成）
図２に示すように、ロボット５は、バス２からの４個のバッテリー３のそれぞれの引抜きおよびバス２への４個のバッテリー３のそれぞれの差込みを行うバッテリー抜差機構１７と、バッテリー抜差機構１７を昇降させる昇降機構１８と、上下方向を軸方向としてバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を回動させる回動機構１９と、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９を左右方向へ移動させる水平移動機構２０とを備えている。また、ロボット５は、検出用マーク８および検出用プレート９を検出するための検出機構２１を備えている。
【００３１】
バッテリー抜差機構１７は、バッテリー３の引抜き時および差込み時にバッテリー３が搭載されるバッテリー搭載部２２を有するバッテリー搭載機構２３と、バッテリー３の引抜き時および差込み時にバッテリー３に係合してバッテリー搭載部２２上でバッテリー３を移動させるバッテリー係合部２４（図６参照）を有するバッテリー移動機構２５とを備えている。バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４は、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へ移動可能となっている。
【００３２】
また、バッテリー抜差機構１７は、略四角筒状に形成された保持部材２６に保持されている。保持部材２６は、その下端側を構成する第１保持部材２７と、その上端側を構成する第２保持部材２８とを備えている。第１保持部材２７は、上側が開口する角溝状に形成され、第２保持部材２８は、下側が開口する角溝状に形成されている。保持部材２６は、第１保持部材２７と第２保持部材２８とが上下方向で組み合わされて固定されることで、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向の両端が開口する略四角筒状に形成されている。
【００３３】
（バッテリー搭載機構の構成）
図６は、図２に示すバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を正面から示す図である。図７は、図６のＨ−Ｈ方向からバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を示す図である。図８は、図６に示すバッテリー搭載機構２３を正面から説明するための図である。図９は、図６に示すバッテリー搭載機構２３を側面から説明するための図である。図１０は、図６に示すバッテリー搭載機構２３を上面から説明するための図である。図１１は、図８に示すローラ３２の拡大断面図である。
【００３４】
バッテリー搭載機構２３は、上述のバッテリー搭載部２２に加え、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へバッテリー搭載部２２を移動させる搭載部移動機構３０を備えている。
【００３５】
バッテリー搭載部２２は、上下方向に扁平した扁平なブロック状に形成されている。バッテリー搭載部２２の上面には、バッテリー３の下面に当接する複数のローラ３１、３２が回転可能に取り付けられている。図１０に示すように、複数のローラ３１は、バッテリー搭載部２２の移動方向に所定の間隔で配置され、複数のローラ３２も、ローラ３１と同様に、バッテリー搭載部２２の移動方向に所定の間隔で配置されている。また、ローラ３１とローラ３２とは、バッテリー搭載部２２の移動方向に直交する方向において、所定の間隔をあけた状態で配置されている。
【００３６】
ローラ３１は、フラットローラである。一方、ローラ３２は、図１１に示すように、内周側に向かって窪む溝部３２ａが外周面に形成された溝付きローラである。溝部３２ａは、バッテリー３の下面に形成される突起部１２が係合可能となるように形成されており、バッテリー搭載部２２の所定の位置にバッテリー３が搭載されると、溝部３２ａに突起部１２が係合する。本形態では、溝部３２ａに突起部１２が係合することで、バッテリー搭載部２２の移動方向に直交する方向で、バッテリー搭載部２２に対してバッテリー３が位置決めされる。
【００３７】
搭載部移動機構３０は、バッテリー搭載部２２を移動させるための構成として、モータ３３と、ボールネジ等のネジ部材３４と、ネジ部材３４に螺合するナット部材３５とを備えている。また、搭載部移動機構３０は、バッテリー搭載部２２を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール３６と、ガイドレール３６に係合するとともにガイドレール３６に沿って相対移動可能なガイドブロック３７とを備えている。
【００３８】
モータ３３は、バッテリー搭載部２２の後端部の上面側に固定されている。ネジ部材３４は、バッテリー搭載部２２の下面側に回転可能に保持されている。モータ３３とネジ部材３４とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材３５は、第１保持部材２７に固定されている。また、ガイドレール３６は、バッテリー搭載部２２の下面側に固定され、ガイドブロック３７は、第１保持部材２７に固定されている。そのため、本形態では、モータ３３が回転すると、バッテリー搭載部２２は、ガイドレール３６およびガイドブロック３７に案内されて、第１保持部材２７に対して直線状に移動する。
【００３９】
（バッテリー移動機構の構成）
図１２は、図６に示すバッテリー移動機構２５を正面から説明するための図である。図１３は、図６に示すバッテリー移動機構２５を側面から説明するための図である。図１４は、図１３に示すバッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。図１５は、図１３のＪ部の拡大図である。図１６は、図１３のＫ部の拡大図である。図１７は、図６に示すバッテリー移動機構２５を上面から説明するための図である。図１８（Ａ）は、図１７のＭ部の拡大図であり、図１８（Ｂ）は、図１７のＮ部の拡大図である。
【００４０】
バッテリー移動機構２５は、上述のバッテリー係合部２４に加え、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へバッテリー係合部２４を移動させる係合部移動機構３９と、バッテリー係合部２４を移動可能に保持するとともに第２保持部材２８に移動可能に保持される移動保持部材４０とを備えている。
【００４１】
バッテリー係合部２４は、バッテリー３の取手部１１に係合する係合爪部４１と、係合爪部４１を上下動させるエアシリンダ４２と、エアシリンダ４２が取り付けられる基部４３とを備えている。係合爪部４１は、エアシリンダ４２の可動側に固定され、エアシリンダ４２の固定側は、基部４３の先端面に固定されている。本形態では、バッテリー３に形成される２個の取手部１１のそれぞれに係合爪部４１が係合するように、２個の係合爪部４１および２個のエアシリンダ４２が基部４３の先端面に所定の間隔をあけた状態で配置されている。
【００４２】
係合爪部４１は、エアシリンダ４２に固定される固定部４１ａと、取手部１１に係合する爪部４１ｂとを備えている。爪部４１ｂは、取手部１１の前端部分とバッテリー３の前面との間に上側から入って取手部１１に係合する。爪部４１ｂが取手部１１に係合する際には、爪部４１ｂが解除部材１４を押して、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔と固定部材１３との係合状態を解除する。そのため、爪部４１ｂが取手部１１に係合すると、バッテリー抜差機構１７によるバッテリー３の引抜きや差込みが可能になる。
【００４３】
移動保持部材４０は、バッテリー係合部２４の移動方向に細長い長尺状に形成されている。また、移動保持部材４０は、バッテリー係合部２４の移動方向から見たときの形状が略Ｈ形状となるように形成されている。
【００４４】
係合部移動機構３９は、バッテリー係合部２４および移動保持部材４０を移動させるための構成として、モータ４４と、ボールネジ等のネジ部材４５と、ネジ部材４５に螺合するナット部材４６と、プーリ４７、４８と、プーリ４７、４８に架け渡されるベルト４９とを備えている。また、係合部移動機構３９は、バッテリー係合部２４および移動保持部材４０を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール５０と、ガイドレール５０に係合するとともにガイドレール５０に沿って相対移動可能なガイドブロック５１とを備え、バッテリー係合部２４を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール５２と、ガイドレール５２に係合するとともにガイドレール５２に沿って相対移動可能なガイドブロック５３とを備えている。
【００４５】
モータ４４は、第２保持部材２８の後端部の上面に固定されている。ネジ部材４５は、第２保持部材２８の上面部に回転可能に保持されている。モータ４４とネジ部材４５とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材４６は、移動保持部材４０の後端部に固定されている。プーリ４７は、移動保持部材４０の後端部に回転可能に保持され、プーリ４８は、移動保持部材４０の前端部に回転可能に保持されている。
【００４６】
ベルト４９は、ベルト固定部材５４を介してバッテリー係合部２４の基部４３に固定されるとともに、ベルト固定部材５５を介して第２保持部材２８の上面部に固定されている。具体的には、第２保持部材２８から移動保持部材４０が突出して、図１６に示すように、プーリ４７の近傍にベルト固定部材５５が配置されるときに、図１５に示すように、プーリ４８の近傍にベルト固定部材５４が配置され、かつ、第２保持部材２８の中に移動保持部材４０が収まって、図１４に示すように、プーリ４８の近傍にベルト固定部材５５が配置されるときに、プーリ４７の近傍にベルト固定部材５４が配置されるように、ベルト４９は、ベルト固定部材５４、５５を介して基部４３および第２保持部材２８に固定されている。
【００４７】
ガイドレール５０は、第２保持部材２８の上面部に固定され、ガイドブロック５１は、移動保持部材４０の上面に固定されている。ガイドレール５２は、移動保持部材４０の下面に固定され、ガイドブロック５３は、バッテリー係合部２４の基部４３の上端側に固定されている。
【００４８】
本形態では、モータ４４が回転すると、ネジ部材４５とナット部材４６とによって、バッテリー係合部２４とともに移動保持部材４０がガイドレール５０およびガイドブロック５１に案内されて、第２保持部材２８に対して直線状に移動する。また、モータ４４が回転すると、プーリ４７、４８とベルト４９とによって、バッテリー係合部２４がガイドレール５２およびガイドブロック５３に案内されて、移動保持部材４０に対して直線状に相対移動する。
【００４９】
（昇降機構、第１連結機構および第２連結機構の構成）
昇降機構１８は、図２、図６に示すように、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向（以下、この方向を「第１方向」とする。）と上下方向とに直交する方向（以下、この方向を「第２方向」とする。）の両端側のそれぞれに配置される第１昇降機構５９および第２昇降機構６０を備えている。第１昇降機構５９は、第１連結機構６１によって、第１保持部材２７の第２方向の一端側に連結されている。第２昇降機構６０は、第２連結機構６２によって、第１保持部材２７の第２方向の他端側に連結されている。第１昇降機構５９および第２昇降機構６０は、水平方向に対して保持部材２６を傾けるために（すなわち、第１方向から見たときの第２方向に対して保持部材２６を傾けるために）、個別に駆動可能となっている。また、保持部材２６は、水平方向に対して傾斜可能となるように第１昇降機構５９および第２昇降機構６０に連結されている。
【００５０】
第１昇降機構５９および第２昇降機構６０は、上下方向へ移動可能な昇降部材６３と、昇降部材６３を昇降可能に保持する柱状部材６４と、昇降部材６３を昇降させる昇降駆動機構６５とを備えている。柱状部材６４は、上下方向に細長い柱状に形成されている。図６に示すように、第１昇降機構５９を構成する柱状部材６４の上端と、第２昇降機構６０を構成する柱状部材６４の上端とは、連結部材６６によって連結されており、２個の柱状部材６４と連結部材６６とによって、門型のフレームが構成されている。
【００５１】
昇降駆動機構６５は、図７に示すように、昇降部材６３を昇降させるための構成として、モータ６７と、ボールネジ等のネジ部材６８と、ネジ部材６８に螺合するナット部材６９とを備えている。また、昇降駆動機構６５は、図６に示すように、昇降部材６３を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール７０と、ガイドレール７０に係合するとともにガイドレール７０に沿って相対移動可能なガイドブロック７１とを備えている。
【００５２】
モータ６７は、柱状部材６４の上端側に固定されている。ネジ部材６８は、柱状部材６４に回転可能に保持されている。モータ６７とネジ部材６８とは、カップリング７２を介して連結されている。ナット部材６９は、昇降部材６３に固定されている。ガイドレール７０は、柱状部材６４の側面に固定されている。ガイドブロック７１は、昇降部材６３に固定されている。そのため、本形態では、モータ６７が回転すると、昇降部材６３は、ガイドレール７０およびガイドブロック７１に案内されて、柱状部材６４に対して上下動する。
【００５３】
第１連結機構６１は、第１昇降機構５９の昇降部材６３に対する保持部材２６の相対回動が可能となるように、保持部材２６と昇降部材６３とを連結している。また、第２連結機構６２は、第２昇降機構６０の昇降部材６３に対する保持部材２６の相対回動と第２方向への相対移動とが可能となるように、保持部材２６と昇降部材６３とを連結している。本形態では、第１昇降機構５９の昇降部材６３の移動量と第２昇降機構６０の昇降部材６３の移動量とが等しくなるようにモータ６７が回転すると、保持部材２６が水平方向と平行な状態を保ったまま昇降する。一方、第１昇降機構５９のモータ６７または第２昇降機構６０のモータ６７の一方のみが回転すると、水平方向に対して保持部材２６が傾く。また、第１昇降機構５９の昇降部材６３の移動量と第２昇降機構６０の昇降部材６３の移動量とが異なるようにモータ６７が回転すると、保持部材２６が水平方向に対して傾きながら昇降する。
【００５４】
（回動機構および水平移動機構の構成）
回動機構１９は、図２に示すように、バッテリー抜差機構１７および昇降機構１８が搭載されるとともに回動可能な回動部材８５と、回動部材８５を回動させる回動駆動機構８６とを備えている。水平移動機構２０は、図２に示すように、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９が搭載されるとともに左右方向へ移動可能なスライド部材８７と、スライド部材８７を移動させる水平駆動機構８８とを備えている。
【００５５】
回動部材８５は、略円板状に形成されている。スライド部材８７は、左右方向を長手方向とする略長方形の板状に形成されている。スライド部材８７の左右方向の幅は、回動部材８５の直径よりも大きくなっており、スライド部材８７の前後方向の幅は、回動部材８５の直径よりも小さくなっている。
【００５６】
回動部材８５は、スライド部材８７の上側に配置されている。この回動部材８５は、その曲率中心を中心にして回動可能となっている。回動部材８５の上面には、２本の柱状部材６４の下端が固定されている。具体的には、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向に直交する第２方向における回動部材８５の上面の両端側のそれぞれに柱状部材６４の下端が固定されている。
【００５７】
回動駆動機構８６は、回動部材８５を回動させるための構成として、モータ、プーリおよびベルト等を備えている。また、回動駆動機構８６は、回動部材８５を回動方向へ案内するための構成として、ガイドレールと、ガイドレールに係合するとともにガイドレールに沿って相対移動可能な複数のガイドブロックとを備えている。ガイドレールは、円環状に形成されており、スライド部材８７の上面に固定されている。複数のガイドブロックは、回動部材８５の下面側に固定されており、回動部材８５の曲率中心を中心とする円環状に配置されている。モータの出力軸に固定されるプーリおよび回動部材８５の外周面等にはベルトが架け渡されており、モータが回転すると、回動部材８５は、ガイドレールおよびガイドブロックに案内されてスライド部材８７に対して回動する。
【００５８】
水平駆動機構８８は、スライド部材８７を移動させるための構成として、モータ、プーリおよびベルト等を備えている。また、水平駆動機構８８は、スライド部材８７を左右方向へ案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレールと、ガイドレールに係合するとともにガイドレールに沿って相対移動可能な複数のガイドブロックとを備えている。ガイドレールは、スライド部材８７の下側に配置されている。ガイドブロックは、スライド部材８７の下面に固定されている。ベルトの一端は、ガイドレールの左端側に固定され、ベルトの他端は、ガイドレールの右端側に固定されている。また、ベルトは、モータの出力軸に固定されるプーリ等に架け渡されており、モータが回転すると、ガイドレールおよびガイドブロックに案内されてスライド部材８７が左右方向へ直線状に移動する。
【００５９】
（検出機構の構成、バスの位置検出動作およびバッテリーの位置検出動作）
図１９は、図１０に示す検出機構２１によるバス２の位置の検出時の状態を上面から示す図である。図２０は、図１０に示す検出機構２１によるバッテリー３の位置の検出時の状態を上面から示す図である。図２１は、図１０に示す検出機構２１によるバッテリー３の位置の検出方法を説明するための図である。
【００６０】
検出機構２１は、レーザ光を射出する発光部と、この発光部から射出されバス２の側面２ａやバッテリー置き台６の前面等の反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサである。この検出機構２１は、図１０に示すように、バッテリー搭載部２２の前端側の上面に取り付けられている。また、検出機構２１は、発光部と受光部とが水平方向で隣り合うように、あるいは、発光部と受光部とが上下方向で隣り合うように、バッテリー搭載部２２に取り付けられている。本形態では、４個のバッテリー置き台６のそれぞれに形成される一対の（２個の）検出用マーク８に対応するように、２個の検出機構２１がバッテリー搭載部２２に取り付けられている。具体的には、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向に直交する第２方向におけるバッテリー搭載部２２の両端側の上面に検出機構２１が固定されている。また、一対の検出用マーク８の間隔と同じ間隔で、２個の検出機構２１がバッテリー搭載部２２に固定されている。
【００６１】
図１９に示すように、検出機構２１は、所定の配線を介して、ロボット５の制御部９１に電気的に接続されている。この検出機構２１は、発光部から射出されたレーザ光を反射する反射物が所定の測定レンジ内にあるとオンの状態になり、レーザ光を反射する反射物が測定レンジ内にないとオフの状態になる。また、本形態では、オンの状態の検出機構２１を用いて、検出機構２１と反射物との距離を検出することが可能となっている。
【００６２】
なお、以下では、対をなす２個の検出用マーク８を区別して表す場合には、一方の検出用マーク８を検出用マーク８Ａとし、他方の検出用マーク８を検出用マーク８Ｂとする。また、２個の検出機構２１を区別して表わす場合には、検出用マーク８Ａを検出するための一方の検出機構２１を検出機構２１Ａとし、検出用マーク８Ｂを検出するための他方の検出機構２１を検出機構２１Ｂとする。
【００６３】
検出機構２１によるバス２の位置の検出は、たとえば、以下のように行われる。すなわち、バッテリー３が交換されるバス２が所定の停止位置に停止したときには、たとえば、バッテリー抜差機構１７は、左右方向において、検出用プレート９が配置される位置で待機している。また、このときには、図１９の実線で示すように、バッテリー搭載部２２の前面がバス２の側面２ａと向き合うとともに、バッテリー搭載部２２は、バス２から離れる方向に後退している。この状態から、図１９の二点鎖線で示すように、検出機構２１の発光部から射出され検出用プレート９で反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２をバス２に向かって前進させる。
【００６４】
その後、バッテリー搭載部２２を上下方向および左右方向へ移動させて、検出機構２１によって検出用プレート９の上端および左右の両端の位置を検出すると、制御部９１は、前後方向、左右方向および上下方向における検出用プレート９の位置を算出し、検出用プレート９の位置を算出することで、バス２の位置を検出する。また、バッテリー搭載部２２を上下方向および左右方向へ移動させることで、制御部９１が、前後方向から見たときの左右方向に対する検出用プレート９の傾き等を算出することも可能である。すなわち、バッテリー搭載部２２を上下方向および左右方向へ移動させることで、前後方向から見たときの左右方向に対するバス２の傾き等を検出することも可能である。
【００６５】
検出機構２１によるバス２の位置の検出後には、たとえば、以下のように、検出機構２１によるバッテリー３の位置の検出が行われる。すなわち、まず、図２０（Ａ）に示すように、交換されるバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６の一対の検出用マーク８のそれぞれと、２個の検出機構２１のそれぞれとが向き合うように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させる。
【００６６】
その後、検出機構２１の発光部から射出され検出用マーク８で反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２をバッテリー置き台６に向かって前進させる。その後、図２０（Ｂ）、（Ｃ）および図２１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させる。より具体的には、検出機構２１Ａの発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８Ａを横切り、検出機構２１Ｂの発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８Ｂを横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させる。
【００６７】
検出機構２１から射出されるレーザ光が検出用マーク８を左右方向で横切るときに、検出用マーク８の、検出機構２１からのレーザ光を反射する部分（図２１（Ｃ）の破線部分）を被検出部分８ａ、８ｂとすると（より具体的には、検出機構２１Ａから射出されるレーザ光が検出用マーク８Ａを左右方向で横切るときに、検出用マーク８Ａの、検出機構２１Ａからのレーザ光を反射する部分を第１被検出部分８ａとし、検出機構２１Ｂから射出されるレーザ光が検出用マーク８Ｂを左右方向で横切るときに、検出用マーク８Ｂの、検出機構２１Ｂからのレーザ光を反射する部分を第２被検出部分８ｂとすると）、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させると、検出機構２１によって、左右方向における被検出部分８ａ、８ｂの両端部が検出される。
【００６８】
検出機構２１によって検出される被検出部分８ａ、８ｂの左右方向の両端部の位置から、制御部９１は、左右方向における被検出部分８ａ、８ｂの幅を算出することができる。また、本形態の検出用マーク８は、上側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略三角形状に形成されているため、制御部９１は、左右方向における被検出部分８ａ、８ｂの幅に基づいて、被検出部分８ａ、８ｂの高さを算出することができ、被検出部分８ａ、８ｂの高さを算出することで検出用マーク８の高さを算出することができる。すなわち、制御部９１は、左右方向における被検出部分８ａ、８ｂの幅に基づいて、検出用マーク８が形成されるバッテリー置き台６の高さを算出することができる。本形態では、バッテリー置き台６の高さが算出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の高さが検出される。
【００６９】
また、検出機構２１によって検出される被検出部分８ａ、８ｂの左右方向の両端部の位置から、制御部９１は、被検出部分８ａ、８ｂの左右方向の中心位置Ｃ１、Ｃ２を算出することができる。また、制御部９１は、中心位置Ｃ１、Ｃ２に基づいて、検出用マーク８が形成されるバッテリー置き台６の左右方向の位置を算出することができる。本形態では、左右方向におけるバッテリー置き台６の位置が算出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の左右方向における位置が検出される。
【００７０】
また、制御部９１は、中心位置Ｃ１、Ｃ２と検出機構２１との距離を算出することができる。また、制御部９１は、中心位置Ｃ１、Ｃ２と検出機構２１との距離に基づいて、検出用マーク８が形成されるバッテリー置き台６の前後方向の位置を算出することができる。本形態では、前後方向におけるバッテリー置き台６の位置が算出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の前後方向における位置が検出される。
【００７１】
また、第１被検出部分８ａの幅に基づいて算出される検出用マーク８Ａの高さと、第２被検出部分８ｂの幅に基づいて算出される検出用マーク８Ｂの高さとに基づいて、制御部９１は、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きを算出することができる。すなわち、第１被検出部分８ａの幅と第２被検出部分８ｂの幅とに基づいて、制御部９１は、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きを算出することができる。本形態では、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが算出されることで、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出される。
【００７２】
また、第１被検出部分８ａの左右方向の中心位置Ｃ１と検出機構２１Ａとの距離と、第２被検出部分８ｂの左右方向の中心位置Ｃ２と検出機構２１Ｂとの距離とから、制御部９１は、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きを算出することができる。本形態では、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出されることで、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出される。
【００７３】
前後左右方向におけるバッテリー３の位置、バッテリー３の高さ、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出されると、バッテリー３の下面の突起部１２とバッテリー搭載部２２のローラ３２の溝部３２ａとが左右方向で略一致し、バッテリー３の下面と、ローラ３１、３２の上面とが略一致するとともに、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きとバッテリー抜差機構１７の傾きとが略一致し、かつ、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きとバッテリー抜差機構１７の傾きとが略一致するように、ロボット５によるバッテリー３の交換動作時に、バッテリー抜差機構１７の左右方向の位置、高さおよび傾きが調整される。
【００７４】
具体的には、水平移動機構２０によってバッテリー抜差機構１７の左右方向の位置が調整され、昇降機構１８によって、バッテリー抜差機構１７の高さが調整され、回動機構１９によって、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。また、第１昇降機構５９または第２昇降機構６０の一方を駆動することで、あるいは、第１昇降機構５９の駆動量と第２昇降機構６０の駆動量とを変えることで、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。
【００７５】
（バッテリー交換ロボットによるバッテリー交換動作の概略）
図２２は、図２に示すバッテリー交換ロボット５のバッテリー３の交換動作の概略フローを示すフローチャートである。図２３は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２からのバッテリー３の引抜き動作を説明するための図である。図２４は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２へのバッテリー３の差込み動作を説明するための図である。
【００７６】
バッテリー交換システム１では、バッテリー３が交換されるバス２が所定の停止位置に停止すると、まず、上述の手順でバス２の位置が検出される（ステップＳ１）。その後、４個のバッテリー３のうちの交換されるバッテリー３のバス２からの引抜き動作が行われる（ステップＳ２）。ステップＳ２では、具体的には、交換されるバッテリー３の位置（より具体的には、交換されるバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６に形成される検出用マーク８の位置）が上述の手順で検出され（ステップＳ２１）、その後、ロボット５によってバス２からバッテリー３が引き抜かれ（ステップＳ２２）、その後、引き抜かれたバッテリー３がバッファステーションへ収容される（ステップＳ２３）。
【００７７】
ステップＳ１、Ｓ２においては、まず、ホームポジションにあるバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４（図２３（Ａ）参照）が、バス２に近づく方向へ移動する。具体的には、図２３（Ｂ）に示すように、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へのバッテリー３の載り移りが可能な位置までバッテリー搭載部２２が移動するとともに、バッテリー３の取手部１１に係合爪部４１が係合可能な位置までバッテリー係合部２４が移動する。
【００７８】
本形態では、ホームポジションにあるバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が図２３（Ｂ）に示す位置まで移動する前に、上述の手順でバッテリー３の位置が検出される。すなわち、検出機構２１の発光部から射出され検出用マーク８で反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２がバッテリー置き台６に向かって前進するとともに、バッテリー搭載部２２が左右方向へ移動して（すなわち、ロボット５が左右方向へ移動して）、バッテリー３の位置が検出される。なお、以後の動作では、バッテリー３の位置検出の結果に基づいて、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動量等が調整される。
【００７９】
また、ステップＳ２においては、図２３（Ｂ）に示す状態から係合爪部４１が下降して取手部１１に係合する。その後、図２３（Ｃ）に示すように、バッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動して、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へバッテリー３が載り移り始める。バッテリー係合部２４が所定量移動して、図２３（Ｄ）に示すように、バッテリー３がバッテリー搭載部２２に完全に搭載されると、その後、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が同期しながら、図２３（Ｅ）に示すように、バス２から離れる方向へ移動して、バス２からのバッテリー３の引抜きが完了する。バス２からのバッテリー３の引抜きが完了すると、ロボット５は、１８０°回動して、バッファステーションにバッテリー３を収容する。
【００８０】
その後、バス２の、バッテリー３が引き抜かれた部分へのバッテリー３の差込み動作が行われる（ステップＳ３）。ステップＳ３では、具体的には、ロボット５によってバッファステーションから充電済みのバッテリー３が取り出され（ステップＳ３１）、その後、取り出されたバッテリー３がバス２に差し込まれる（ステップＳ３２）。
【００８１】
ステップＳ３において、ロボット５は、バッファステーションから充電済みのバッテリー３を取り出すと、１８０°回動して、図２４（Ａ）に示すように、バス２からのバッテリー３の引抜き完了時と同じ状態になる。その後、図２４（Ｂ）に示すように、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が同期しながら、バス２に近づく方向へ移動する。バッテリー搭載部２２からバッテリー置き台６へのバッテリー３の載り移りが可能な位置までバッテリー搭載部２２が移動すると、図２４（Ｃ）に示すように、バッテリー係合部２４がバス２に近づく方向へ移動して、バス２へのバッテリー３の差込みを行う。バス２にバッテリー３が差し込まれると、図２４（Ｄ）に示すように、係合爪部４１が上昇し、図２４（Ｅ）に示すように、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動して（具体的には、ホームポジションまで移動して）、バス２へのバッテリー３の差込みが完了する。
【００８２】
ステップＳ２およびＳ３での動作は、停止しているバス２において交換が必要なバッテリー３の交換が完了するまで（ステップＳ４において“Ｙｅｓ”になるまで）繰り返される。通常は、停止しているバス２の全てのバッテリー３が交換されるまで繰り返される。交換が必要なバッテリー３の交換が完了すると、ロボット５が原点位置へ復帰して（ステップＳ５）、ロボット５によるバッテリー３の交換動作が終了する。
【００８３】
（バッテリー交換ロボットの教示方法）
図２５は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２からのバッテリー３の引抜き動作時のバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の動作の軌跡を説明するための図である。図２６は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２へのバッテリー３の差込み動作時のバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の動作の軌跡を説明するための図である。図２７は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２からのバッテリー３の引抜き動作時のバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の動作の軌跡であってバッテリー検出位置Ｐ２０を経由する場合の軌跡を説明するための図である。
【００８４】
バッテリー交換システム１においては、ロボット５を適切に動作させてバス２のバッテリー３を適切に交換するため、所定の基準位置に停止しているバス２を用いて、ロボット５の教示（ティーチング）を行う。ロボット５の教示においては、バス２の位置を検出するためのバス検出位置と、４つのバッテリー３のそれぞれの位置を検出するためのバッテリー検出位置と、４つのバッテリー３のそれぞれの引抜きおよび差込みを行うための抜差位置とが、作業者によるマニュアル操作でロボット５に教示される。
【００８５】
バス検出位置の教示では、検出機構２１による検出用プレート９の検出が可能となる位置（状態）がロボット５に教示される。バッテリー検出位置の教示では、２個の検出機構２１による一対の検出用マーク８の検出が可能となる位置（状態）がロボット５に教示される。また、バッテリー検出位置の教示では、４組設けられている一対の検出用マーク８のそれぞれの検出が可能となる４つの位置がロボット５に教示される。
【００８６】
抜差位置の教示では、図２３（Ａ）および図２４（Ｅ）に示す待機位置（状態）Ｐ１と、図２３（Ｂ）および図２４（Ｄ）に示す車両搭載位置（状態）Ｐ２と、図２３（Ｃ）に示す第１バッテリー乗継位置（状態）Ｐ３と、図２４（Ｃ）に示す第２バッテリー乗継位置（状態）Ｐ４と、図２３（Ｄ）および図２４（Ｂ）に示すロボット搭載位置（状態）Ｐ５と、図２３（Ｅ）および図２４（Ａ）に示すロボット収容位置（状態）Ｐ６とがロボット５に教示される。
【００８７】
待機位置Ｐ１は、バッテリー搭載部２２とバッテリー係合部２４とがバス２から離れた状態で（より具体的には、ホームポジションで）待機するとともにバッテリー置き台６にバッテリー３が搭載されているときの位置である。車両搭載位置Ｐ２は、バス２に近づいているバッテリー係合部２４の係合爪部４１がバッテリー置き台６に搭載されているバッテリー３に係合可能となるとともに、バス２に近づいているバッテリー搭載部２２とバッテリー３が搭載されているバッテリー置き台６との間でバッテリー３の載り移りが可能となるときの位置である。
【００８８】
第１バッテリー乗継位置Ｐ３は、バッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との両方にバッテリー３が搭載されているときの位置である。具体的には、第１バッテリー乗継位置Ｐ３は、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へバッテリー３が載り移り始めたときの位置（すなわち、バッテリー搭載部２２からバッテリー置き台６へバッテリー３が載り移り終わるときの位置）である。本形態では、バッテリー搭載部２２の上面に設けられている複数のローラ３１およびローラ３２のうちの１つのローラ３１およびローラ３２にバッテリー３が載っているときの位置が第１バッテリー乗継位置Ｐ３となっている。また、第１バッテリー乗継位置Ｐ３では、バッテリー搭載部２２は、保持部材２６よりもバス２側へ突出している。
【００８９】
第２バッテリー乗継位置Ｐ４は、第１バッテリー乗継位置Ｐ３と同様に、バッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との両方にバッテリー３が搭載されているときの位置である。具体的には、第２バッテリー乗継位置Ｐ４は、バッテリー搭載部２２からバッテリー置き台６へバッテリー３が載り移り始めたときの位置（すなわち、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へバッテリー３が載り移り終わるときの位置）である。本形態では、複数設けられたローラ３１の配置ピッチ分だけバッテリー３がバッテリー置き台６に載っているときの位置が第２バッテリー乗継位置Ｐ４となっている。また、第２バッテリー乗継位置Ｐ４では、バッテリー搭載部２２は、保持部材２６よりもバス２側へ突出している。
【００９０】
ロボット搭載位置Ｐ５は、バス２に近づいているバッテリー搭載部２２にバッテリー３が完全に搭載されているとともに係合爪部４１がバッテリー３に係合しているときの位置である。ロボット収容位置Ｐ６は、バッテリー３が搭載されているバッテリー搭載部２２およびバッテリー３に係合しているバッテリー係合部２４がバス２から離れて保持部材２６に収容されているときの位置である。
【００９１】
また、抜差位置の教示では、バス２に搭載される４個のバッテリー３のそれぞれについて、待機位置Ｐ１と車両搭載位置Ｐ２と第１バッテリー乗継位置Ｐ３と第２バッテリー乗継位置Ｐ４とロボット搭載位置Ｐ５とロボット収容位置Ｐ６とがロボット５に教示される。
【００９２】
バス２からのバッテリー３の引抜き時には、ロボット５は、待機位置Ｐ１、車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、ロボット搭載位置Ｐ５およびロボット収容位置Ｐ６をこの順番で移動するように動作して、バス２からのバッテリー３の引抜きを行う。また、バス２へのバッテリー３の差込み時には、ロボット５は、ロボット収容位置Ｐ６、ロボット搭載位置Ｐ５、第２バッテリー乗継位置Ｐ４、車両搭載位置Ｐ２および待機位置Ｐ１をこの順番で移動するように動作して、バス２へのバッテリー３の差込みを行う。なお、バス２からのバッテリー３の引抜き時には、バッテリー３の位置検出が行われるため、ロボット５は、実際には、待機位置Ｐ１からバッテリー検出位置Ｐ２０を経由して車両搭載位置Ｐ２へ移動する。
【００９３】
ここで、バッテリー３の１個当たりの重量は、数百ｋｇであるため、バッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との間でバッテリー３が移動する過程で、バッテリー置き台６の高さや傾き、および、バッテリー搭載部２２の高さや傾きが変動する。本形態では、バッテリー置き台６およびバッテリー搭載部２２の高さや傾きの変動に起因してバッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との間に高低差が生じるのを抑制するため、バス２からのバッテリー３の引抜き時には、第１バッテリー乗継位置Ｐ３からロボット搭載位置Ｐ５へロボット５が移動する際に昇降機構１８がバッテリー抜差機構１７を上昇させ、バス２へのバッテリー３の差込み時には、ロボット搭載位置Ｐ５から第２バッテリー乗継位置Ｐ４へロボット５が移動する際に昇降機構１８がバッテリー抜差機構１７を下降させる。
【００９４】
そのため、ロボット５の教示結果に基づいてバス２からのバッテリー３の引抜き動作を行うと、バッテリー搭載部２２の任意の一点は、図２５に示すように、矢印Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に沿う軌跡を描きながら、待機位置Ｐ１、車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、ロボット搭載位置Ｐ５およびロボット収容位置Ｐ６をこの順番で移動する。また、バス２からのバッテリー３の引抜き動作を行うと、バッテリー係合部２４の任意の一点は、図２５に示すように、矢印Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７に沿う軌跡を描きながら、待機位置Ｐ１、車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、ロボット搭載位置Ｐ５およびロボット収容位置Ｐ６をこの順番で移動する。
【００９５】
また、ロボット５の教示結果に基づいてバス２へのバッテリー３の差込み動作を行うと、バッテリー搭載部２２の任意の一点は、図２６に示すように、矢印Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３に沿う軌跡を描きながら、ロボット収容位置Ｐ６、ロボット搭載位置Ｐ５、第２バッテリー乗継位置Ｐ４、車両搭載位置Ｐ２および待機位置Ｐ１をこの順番で移動する。また、バス２へのバッテリー３の差込み動作を行うと、バッテリー係合部２４の任意の一点は、図２６に示すように、矢印Ｖ１４、Ｖ１５、Ｖ１６、Ｖ１７に沿う軌跡を描きながら、ロボット収容位置Ｐ６、ロボット搭載位置Ｐ５、第２バッテリー乗継位置Ｐ４、車両搭載位置Ｐ２および待機位置Ｐ１をこの順番で移動する。
【００９６】
なお、バス２からのバッテリー３の引抜き動作を行うときには、バッテリー３の位置検出が行われる。バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４がバッテリー検出位置Ｐ２０を経由する場合には、バス２からのバッテリー３の引抜き動作を行う際のバッテリー搭載部２２の任意の一点の軌跡は、図２７（Ｂ）に示すように、矢印Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４に沿う軌跡となり、バッテリー係合部２４の任意の一点の軌跡は、図２７（Ａ）に示すように、矢印Ｖ２５、Ｖ２６、Ｖ２７、Ｖ２８、Ｖ２９に沿う軌跡となる。
【００９７】
バス検出位置の教示データであるバス検出位置教示データと、バッテリー検出位置の教示データであるバッテリー検出位置教示データと、抜差位置の教示データである抜差位置教示データは、制御部９１に記憶される。
【００９８】
（バッテリー検出位置の校正およびバス検出位置の校正）
図２８〜図３１は、図２に示すバッテリー交換ロボット５におけるバッテリー検出位置の校正時に算出される各種の値を説明するための図である。
【００９９】
ロボット５の教示が終わると、所定の基準位置にバス２が停止しているときに検出機構２１によって検出用マーク８が実際に検出される検出位置と、教示されたバッテリー検出位置とのずれを補正して、所定の基準位置にバス２が停止しているときの一対の検出用マーク８の位置を正確に把握するため、バッテリー検出位置の校正を行う。バッテリー検出位置の校正は、教示されたバッテリー検出位置を基準位置とし、２個の検出機構２１を用いて一対の検出用マーク８を検出することで行われる。このバッテリー検出位置の校正は、４組設けられている一対の検出用マーク８のそれぞれについて行われる。
【０１００】
バッテリー検出位置の校正では、検出機構２１による検出用マーク８の検出結果に基づいて、制御部９１は、以下のように各種の値を算出し、算出された各種の値をバッテリー検出位置の校正データであるバッテリー検出位置校正データとして記憶する。なお、バッテリー検出位置の校正時においては、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向である第１方向と前後方向とは、若干ずれることもあるがほぼ一致している。また、バッテリー検出位置の校正時においては、第１方向と上下方向とに直交する方向である第２方向と左右方向とは、若干ずれることもあるがほぼ一致している。
【０１０１】
制御部９１は、検出機構２１によって検出される被検出部分８ａの左右方向の両端部の位置から、左右方向における被検出部分８ａの幅Ｗ１（図２８参照）を算出して幅Ｗ１を校正データとして記憶するとともに、検出機構２１によって検出される被検出部分８ｂの左右方向の両端部の位置から、左右方向における被検出部分８ｂの幅Ｗ２（図２８参照）を算出して幅Ｗ２の校正データとして記憶する。
【０１０２】
また、制御部９１は、検出機構２１によって検出される被検出部分８ａの左右方向の両端部の位置から、左右方向における被検出部分８ａの中心位置Ｃ１（図２８参照）を算出して、第１方向における中心位置Ｃ１と検出機構２１Ａとの距離Ｌ１（図３０参照）を算出し、距離Ｌ１を校正データとして記憶するとともに、検出機構２１によって検出される被検出部分８ｂの左右方向の両端部の位置から、左右方向における被検出部分８ｂの中心位置Ｃ２（図２８参照）を算出して、第１方向における中心位置Ｃ２と検出機構２１Ｂとの距離Ｌ２（図３０参照）を算出し、距離Ｌ２を校正データとして記憶する。
【０１０３】
また、制御部９１は、ロボット５の所定の原点Ｏと中心位置Ｃ１との左右方向の距離に対応する距離Ｘ１（図２９参照）と、原点Ｏと中心位置Ｃ２との左右方向の距離に対応する距離Ｘ２（図２９参照）とを算出する。たとえば、距離Ｘ１は、原点Ｏと中心位置Ｃ１との左右方向の距離に、検出機構２１Ａと検出機構２１Ｂとの第２方向における距離Ｘ０の半分（Ｘ０/２）を加えた距離であり、距離Ｘ２は、原点Ｏと中心位置Ｃ２との左右方向の距離から、距離Ｘ０の半分を引いた距離である。また、制御部９１は、距離Ｘ１と距離Ｘ２との差であるΔＸを算出する。なお、前後方向から見たときに左右方向に対してバッテリー置き台６が傾いておらず、かつ、上下方向から見たときに左右方向に対してバッテリー置き台６が傾いていない場合には、ΔＸは０になる。
【０１０４】
また、制御部９１は、前後方向から見たときに左右方向に対してバッテリー置き台６が傾いておらず、かつ、上下方向から見たときに左右方向に対してバッテリー置き台６が傾いていないときの左右方向における中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２との距離からΔＸを引いて、第２方向における中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２との距離Ｘ３（図３０参照）を算出する。また、制御部９１は、下式（１）に基づいて、上下方向から見たときのバッテリー搭載部２２に対するバッテリー置き台６の相対的な傾斜角度θ１を算出する。
θ１＝ｔａｎ−１（｜Ｌ１−Ｌ２｜／Ｘ３）×Ｓｉｇｎ・・・式（１）
式（１）において、Ｓｉｇｎは、上下方向から見たときのバッテリー搭載部２２に対するバッテリー置き台６の傾斜方向によって決まる値であり、＋１または−１である。なお、前後方向から見たときに左右方向に対してバッテリー置き台６が傾いておらず、かつ、上下方向から見たときに左右方向に対してバッテリー置き台６が傾いていないときの左右方向における中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２との距離は、上述の距離Ｘ０と等しくなっている。
【０１０５】
教示されたバッテリー検出位置にロボット５がある場合の、上下方向から見たときの前後方向に対するバッテリー搭載部２２の傾斜角度をθ２とすると、制御部９１は、傾斜角度θ１と傾斜角度θ２とを加えて、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾斜角度（θ１＋θ２）を算出し、この傾斜角度を校正データとして記憶する。なお、図３０に示すように、上下方向から見たときに、中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２との最短距離の中点Ｃ３と、回動部材８５の回動中心Ｏ１とを結んだ線上にバッテリー搭載部２２の原点Ｏ２が配置されており、中点Ｃ３と回動中心Ｏ１とを結んだ線は、上下方向から見たときに前後方向に対して傾斜角度θ２だけ傾いている。
【０１０６】
中点Ｃ３と回動中心Ｏ１との距離をＬ４とし、原点Ｏ２と回動中心Ｏ１との距離をＬ５とし、第１方向における原点Ｏ２と検出機構２１の先端との距離をＬ６とすると、図３０に示すように、下式（２）が成立する。
Ｌ４＝Ｌ５＋Ｌ６＋（Ｌ１＋Ｌ２）／２・・・式（２）
また、左右方向における中点Ｃ３と回動中心Ｏ１との距離をＸ４とすると、下式（３）が成立する。
Ｘ４＝Ｌ４×ｓｉｎθ２・・・式（３）
制御部９１は、下式（４）に基づいて、傾斜角度θ１の影響による左右方向における検出用マーク８の変化量Ｘ５（図３１参照）を算出し、変化量Ｘ５を校正データとして記憶する。
Ｘ５＝Ｌ４×ｓｉｎ（θ１＋θ２）−Ｘ４・・・式（４）
【０１０７】
また、制御部９１は、下式（５）に基づいて、第１方向におけるバッテリー搭載部２２と検出用マーク８との距離Ｌ７を算出し、距離Ｌ７を校正データとして記憶する。
Ｌ７＝Ｌ５＋（Ｌ１＋Ｌ２）／２・・・式（５）
また、制御部９１は、下式（６）に基づいて、第１方向におけるバッテリー係合部２４と検出用マーク８との距離Ｌ８を算出し、距離Ｌ８を校正データとして記憶する。
Ｌ８＝Ｌ５＋（Ｌ１＋Ｌ２）／２・・・式（６）
【０１０８】
このように、バッテリー検出位置の校正では、制御部９１は、幅Ｗ１、幅Ｗ２、距離Ｌ１、距離Ｌ２、傾斜角度（θ１＋θ２）、変化量Ｘ５、距離Ｌ７および距離Ｌ８を算出し、これらをバッテリー検出位置校正データとして記憶する。
【０１０９】
また、所定の基準位置にバス２が停止しているときに検出機構２１によって検出用プレート９が実際に検出される検出位置と、教示されたバス検出位置とのずれを補正して、所定の基準位置にバス２が停止しているときの検出用プレート９の位置を正確に把握するため、バス検出位置の校正を行う。バス検出位置の校正は、教示されたバス検出位置を基準位置とし、検出機構２１を用いて検出用プレート９を検出することで行われる。バス検出位置の校正データであるバス検出位置校正データは、制御部９１に記憶される。
【０１１０】
（バッテリー交換ロボットの制御方法）
図３２は、図２に示すバッテリー交換ロボット５の制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。図３３〜図３６は、図２に示すバッテリー交換ロボット５でのバッテリー３の交換時に算出される各種の値を説明するための図である。
【０１１１】
バッテリー交換システム１では、バッテリー３が交換されるバス２が所定の停止位置に停止して、制御部９１が外部装置からバス２の位置検出指令信号を受信すると、上述の手順でバス２の位置検出が行われる（ステップＳ６１）。ステップＳ６１では、バス検出位置教示データが読み出され、この教示データを基準にロボット５が動作して、停止しているバス２の実際の位置が検出される。ステップＳ６１で検出されたバス２の位置は、バス停止位置データとして、制御部９１に記憶される。
【０１１２】
その後、制御部９１において、バス２の基準停止位置と、バッテリー３が交換されるバス２が実際に停止している位置との差であるバス位置偏差の量（バス位置偏差量）が算出される（ステップＳ６２）。ステップＳ６２では、バス検出位置校正データが読み出されるとともに、バス停止位置データが読み出され、これらのデータを比較することで、バス位置偏差量が算出される。ステップＳ６２で算出されたバス位置偏差量は、バス位置偏差量データとして、制御部９１に記憶される。
【０１１３】
その後、制御部９１において、バス２が実際に停止している位置に基づく検出用マーク８の修正位置が計算される（ステップＳ６３）。ステップＳ６３では、バッテリー検出位置教示データが読み出されるとともに、バス位置偏差量データが読み出される。また、バッテリー検出位置教示データの値にバス位置偏差量データの値を加算等することで、バス２が実際に停止している位置に基づく検出用マーク８の修正位置である修正検出用マーク位置が計算される。ステップＳ６３で計算された修正検出用マーク位置は、修正検出用マーク位置データとして、制御部９１に記憶される。
【０１１４】
その後、制御部９１は、バス２に搭載される４個のバッテリー３のうちの交換されるバッテリー３を指定するバッテリー指定信号を外部装置から受け取る。制御部９１がバッテリー指定信号を受け取ると、指定されたバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６の検出用マーク８の位置検出が上述の手順で行われる（ステップＳ６４）。ステップＳ６４では、指定されたバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６に形成される検出用マーク８について計算された修正検出用マーク位置データが読み出される。また、ステップＳ６４では、読み出された修正検出用マーク位置データを基準にロボット５が動作して、指定されたバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６の検出用マーク８の実際の位置が検出される。
【０１１５】
その後、制御部９１において、検出用マーク８の基準位置と、ステップＳ６４で検出された検出用マーク８の実際の位置との差である検出用マーク位置偏差の量（検出用マーク位置偏差量）が算出される（ステップＳ６５）。ステップＳ６５で算出される検出用マーク位置偏差量は、指定されたバッテリー３の引抜きおよび差込みを行うための抜差位置教示データを補正するための補正値である。ステップＳ６５では、指定されたバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６に形成される検出用マーク８に関するバッテリー検出位置校正データが読み出される。また、ステップＳ６５では、ステップＳ６４で検出された検出用マーク８の位置のデータと読み出されたバッテリー検出位置校正データとを比較することで、検出用マーク位置偏差量が算出される。
【０１１６】
具体的には、ステップＳ６５では、制御部９１は、ステップＳ６４での検出結果と式（５）とを用いて、第１方向におけるバッテリー搭載部２２と検出用マーク８との実際の距離Ｌ７１を算出するとともに、バッテリー検出位置の校正時に算出された距離Ｌ７と距離Ｌ７１との差（Ｌ７１−Ｌ７）を算出し、この差を第１方向におけるバッテリー搭載部２２と検出用マーク８との距離の補正値（すなわち、第１方向におけるバッテリー搭載部２２とバッテリー３との距離の補正値）とする。
【０１１７】
また、ステップＳ６５では、制御部９１は、ステップＳ６４での検出結果と式（６）とを用いて、第１方向におけるバッテリー係合部２４と検出用マーク８との実際の距離Ｌ８１を算出するとともに、バッテリー検出位置の校正時に算出された距離Ｌ８と距離Ｌ８１との差（Ｌ８１−Ｌ８）を算出し、この差を第１方向におけるバッテリー係合部２４と検出用マーク８との距離の補正値（すなわち、第１方向におけるバッテリー係合部２４とバッテリー３との距離の補正値）とする。
【０１１８】
また、ステップＳ６５では、制御部９１は、ステップＳ６４での検出結果から被検出部分８ａの幅Ｗ１１（図３３参照）と被検出部分８ｂの幅Ｗ２１（図３３参照）を算出するとともに、下式（７）、（８）に基づいて高さの差ΔＺ１、ΔＺ２を算出し、その後、下式（９）に基づいて、高さの差ΔＺＭを算出する。
ΔＺ１＝（（Ｗ１１−Ｗ１）／２）／ｔａｎ３０°・・・式（７）
ΔＺ２＝（（Ｗ２１−Ｗ２）／２）／ｔａｎ３０°・・・式（８）
ΔＺＭ＝（ΔＺ１＋ΔＺ２）／２・・・式（９）
また、制御部９１は、ステップＳ６４での検出結果に基づいて算出される検出用マーク８の高さＺ１と、ロボット５の教示において教示された検出用マーク８の高さＺ２との差ΔＺＢ（＝Ｚ１−Ｚ２）を算出するとともに、ΔＺＭとΔＺＢとの和（ΔＺＭ＋ΔＺＢ）を算出し、この和をバッテリー３の高さの補正値とする。
【０１１９】
また、ステップＳ６５では、制御部９１は、ステップＳ６４での検出結果と式（１）とを用いて、傾斜角度θ１１を算出するとともに、ステップＳ６４で検出用マーク８を検出したときの、上下方向から見たときの前後方向に対するバッテリー搭載部２２の傾斜角度θ２１と傾斜角度θ１１との和（θ１１＋θ２１）を算出する。また、制御部９１は、傾斜角度（θ１１＋θ２１）と傾斜角度（θ１＋θ２）との差（（θ１１＋θ２１）−（θ１＋θ２））を上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾斜角度の補正値とする。
【０１２０】
また、ステップＳ６５では、制御部９１は、ステップＳ６４での検出結果と式（２）〜（４）とを用いて、傾斜角度θ１１の影響による左右方向における検出用マーク８の変化量Ｘ５１を算出する。また、図３４に示すように、第１連結機構６１と第２連結機構６２との左右方向の距離をＸ６とすると、制御部９１は、ΔＺ１、ΔＺ２の影響による検出用マーク８に対するバッテリー抜差機構１７の、前後方向から見たときの左右方向に対する傾斜角度θ３１を下式（１０）に基づいて算出する。
θ３＝ｔａｎ−１（｜ΔＺ１−ΔＺ２｜／Ｘ６）・・・式（１０）
また、図３４に示すように、第１連結機構６１と検出機構２１との上下方向の距離をＨ１とすると、制御部９１は、ΔＺ１、ΔＺ２の影響によるバッテリー３の左右方向の補正値Ｘ７を下式（１１）に基づいて算出する。
Ｘ７＝Ｈ１×ｔａｎθ３・・・式（１１）
【０１２１】
また、制御部９１は、ステップＳ６４での検出結果に基づいて算出される中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２との中点Ｃ３と原点Ｏとの左右方向の距離Ｘ８（図３５参照）と、ロボット５の教示の際の中心位置Ｃ１と中心位置Ｃ２との中点Ｃ３と原点Ｏとの左右方向の距離Ｘ９との差ΔＸ（Ｘ８−Ｘ９）を算出する。また、制御部９１は、変化量Ｘ５１と補正値Ｘ７と差ΔＸとの和（Ｘ５１＋Ｘ７＋ΔＸ）を算出し、この和をバッテリー３の左右方向の位置の補正値とする。
【０１２２】
また、２個の検出機構２１間の第２方向における距離をＸ１０とすると、制御部９１は、下式（１２）に基づいて、ΔＴｉ（図３６参照）を算出し、このΔＴｉを前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾斜角度の補正値とする。
Ｔｉ＝Ｘ１０×ｔａｎθ３・・・式（１２）
【０１２３】
このように、制御部９１は、ステップＳ６５において、基準位置に停止するバス２のバッテリー置き台６の、検出機構２１での検出結果に基づいて算出される位置および傾き（すなわち、バッテリー検出位置の校正時に算出される位置および傾き）と、バッテリー３が交換されるバス２のバッテリー置き台６の、検出機構２１での検出結果に基づいて算出される位置および傾き（すなわち、ステップＳ６４、Ｓ６５で算出される位置および傾き）とに基づいて、抜差位置教示データを補正するための補正値を算出する。また、以上のように算出された補正値が検出用マーク位置偏差量であり、この検出用マーク位置偏差量は、検出用マーク位置偏差量データとして、制御部９１に記憶される。
【０１２４】
その後、制御部９１において、指定されたバッテリー３の引抜きおよび差込みを行うための抜差位置の補正位置が算出される（ステップＳ６６）。ステップＳ６６では、指定されたバッテリー３の抜差位置教示データが読み出される。また、ステップＳ６６では、検出用マーク位置偏差量データが読み出され、抜差位置教示データの値に検出用マーク位置偏差量データの値を加算等することで、抜差位置の補正位置が算出される。すなわち、ステップＳ６６では、抜差位置教示データが補正される。ステップＳ６６で算出される抜差位置の補正位置は、具体的には、車両搭載位置Ｐ２の補正位置と、第１バッテリー乗継位置Ｐ３の補正位置と、第２バッテリー乗継位置Ｐ４の補正位置と、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置である。また、ステップＳ６６で算出された抜差位置の補正位置は、補正抜差位置データとして制御部９１に記憶される。
【０１２５】
その後、ロボット５が車両搭載位置Ｐ２の補正位置へ移動し、係合爪部４１が下降してバッテリー３の取手部１１に係合する（ステップＳ６７）。ステップＳ６７では、車両搭載位置Ｐ２の補正位置が読み出される。その後、ロボット５は、第１バッテリー乗継位置Ｐ３の補正位置、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置へこの順番で移動する（ステップＳ６８、Ｓ６９）。ステップＳ６８では、第１バッテリー乗継位置Ｐ３の補正位置が読み出され、ステップＳ６９では、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置が読み出される。その後、ロボット５は、ロボット収容位置Ｐ６へ移動する（ステップＳ７０）。
【０１２６】
その後、ロボット５は、１８０°回動して、バッファステーションにバッテリー３を収容するとともに、バッファステーションから充電済みのバッテリー３を取り出し１８０°回動してから（ステップＳ７１）、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置へ移動する（ステップＳ７２）。ステップＳ７２では、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置が読み出される。その後、ロボット５は、第２バッテリー乗継位置Ｐ４の補正位置、車両搭載位置Ｐ２の補正位置へこの順番で移動する（ステップＳ７３、Ｓ７４）。ステップＳ７３では、第２バッテリー乗継位置Ｐ４の補正位置が読み出され、ステップＳ７４では、車両搭載位置Ｐ２の補正位置が読み出される。その後、ロボット５は、待機位置Ｐ１へ移動する（ステップＳ７５）。
【０１２７】
図２２に示すフローチャートを用いて説明したように、ステップＳ６４〜Ｓ７５までの動作は、停止しているバス２において交換が必要なバッテリー３の交換が完了するまで繰り返される。通常は、停止しているバス２の全てのバッテリー３が交換されるまで繰り返される。
【０１２８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、制御部９１は、２個の検出機構２１のそれぞれの発光部からのレーザ光がバッテリー置き台６に形成される２個の検出用マーク８のそれぞれを左右方向で横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させて、前後左右方向におけるバッテリー置き台６の位置、バッテリー置き台６の高さ、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きを算出している。すなわち、本形態では、制御部９１は、バッテリー３の位置や傾きを間接的に算出している。そのため、本形態では、バス２の停止精度が低くても、バス２に搭載されているバッテリー３の位置や傾きを適切に検出して、ロボット５とバッテリー３との位置合わせを行うことが可能になる。したがって、本形態では、バス２に搭載されているバッテリー３を適切に交換することが可能になる。
【０１２９】
また、たとえば、検出機構２１がイメージセンサである場合には、イメージセンサで撮影された画像を処理するための画像処理装置等が必要となり、ロボット５が高価になるが、本形態では、検出機構２１はレーザセンサであるため、ロボット５のコストを低減することが可能になる。
【０１３０】
本形態では、検出用マーク８は、上側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略正三角形状に形成されている。そのため、本形態では、比較的容易な処理で、上下方向、左右方向および前後方向におけるバッテリー置き台６の位置を算出することが可能になる。また、比較的容易な処理で、バッテリー置き台６の、前後方向から見たときの左右方向に対する傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対する傾きを算出することが可能になる。
【０１３１】
本形態では、バッテリー置き台６に形成される２個の検出用マーク８のそれぞれをレーザ光が横切るように２個の検出機構２１がバッテリー搭載部２２に取り付けられている。そのため、２個の検出機構２１のそれぞれによって、２個の検出用マーク８のそれぞれを同時に検出することが可能になる。したがって、本形態では、上下方向、左右方向および前後方向におけるバッテリー置き台６の位置、バッテリー置き台６の、前後方向から見たときの左右方向に対する傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対する傾きを短時間で検出することが可能になる。
【０１３２】
本形態では、制御部９１は、ステップＳ６５において、基準位置に停止するバス２のバッテリー置き台６の、検出機構２１での検出結果に基づいて算出される位置および傾きと、バッテリー３が交換されるバス２のバッテリー置き台６の、検出機構２１での検出結果に基づいて算出される位置および傾きとに基づいて、抜差位置教示データを補正するための補正値を算出し、ステップＳ６６において、この補正値に基づいて抜差位置教示データを補正している。そのため、本形態では、バス２に搭載されているバッテリー３をロボット５によって適切に抜差しすることが可能になる。
【０１３３】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【０１３４】
上述した形態では、検出用マーク８は、上側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略正三角形状に形成されている。この他にもたとえば、検出用マーク８は、下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略正三角形状に形成されても良い。また、検出用マーク８は、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる正三角形以外の三角形状に形成されても良い。また、検出用マーク８は、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略台形状に形成されても良い。また、上側または下側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなるのであれば、検出用マーク８は、三角形状および台形状以外の形状に形成されても良い。
【０１３５】
また、検出用マーク８は、円形状に形成されても良い。検出用マーク８が円形状に形成される場合には、検出機構２１が左右方向および上下方向で検出用マーク８を横切るようにバッテリー搭載部２２を移動させて、検出用マーク８の中心位置を検出することで、バッテリー３の上下左右方向の位置を検出すれば良い。また、この場合には、たとえば、検出用マーク８の中心位置と検出機構２１との距離からバッテリー３の前後方向の位置を検出すれば良い。
【０１３６】
上述した形態では、検出用マーク８は、バッテリー置き台６の前面から突出する平板状に形成されている。この他にもたとえば、検出用マーク８は、バッテリー置き台６の前面から窪む凹部であっても良い。たとえば、図３７に示すように、バッテリー置き台６の前壁を貫通する略正三角形状の貫通孔６ａと、貫通孔６ａを塞ぐようにバッテリー置き台６の前壁の後面に固定される反射板１１０とによって、検出用マーク８が形成されても良い。この場合には、バッテリー置き台６の製作時に、プレスによる抜き加工でバッテリー置き台６の前壁に貫通孔６ａを形成することが可能になるため、平板状に形成される検出用マーク８をバッテリー置き台６の前面に固定する場合と比較して、検出用マーク８の位置精度を高めることが可能になる。
【０１３７】
上述した形態では、検出用マーク８は、バッテリー置き台６に形成されているが、検出用マーク８は、バッテリー３に形成されても良い。また、上述した形態では、検出機構２１は、バッテリー搭載部２２に取り付けられているが、検出機構２１は、バッテリー係合部２４に取り付けられても良い。
【０１３８】
上述した形態では、バッテリー搭載部２２に２個の検出機構２１が取り付けられているが、バッテリー搭載部２２に取り付けられる検出機構２１は、１個であっても良い。この場合には、１個の検出機構２１が２個の検出用マーク８を順番に左右方向で横切るようにバッテリー搭載部２２を移動させることで、前後左右方向におけるバッテリー３の位置、バッテリー３の高さ、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きを検出することが可能である。
【０１３９】
上述した形態では、バッテリー置き台６に２個の検出用マーク８が形成されているが、バッテリー置き台６に３個以上の検出用マーク８が形成されても良い。また、上述した形態では、ロボット５は、バス２に搭載されるバッテリー３を交換するためのロボットであるが、ロボット５は、トラックや自家用車等のバス２以外の車両のバッテリー３を交換するためのロボットであっても良い。
【符号の説明】
【０１４０】
１  バッテリー交換システム
２  バス（車両）
３  バッテリー
５  ロボット（バッテリー交換ロボット）
６  バッテリー置き台
８  検出用マーク
８ａ  第１被検出部分（被検出部分）
８ｂ  第２被検出部分（被検出部分）
１７  バッテリー抜差機構
２１  検出機構
９１  制御部
Ｘ  前後方向
Ｙ  左右方向
Ｚ  上下方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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