(57)【要約】【課題】燃料電池を動力源とし自律的に所定の場所に排水を行う移動ロボットを提供すること。【解決手段】脚式移動ロボット１００は形状が犬に模されており、内部に設けられた燃料電池１０１を動力源としている。当該燃料電池１０１はメタノールを燃料としており、発電すると水を生成する。このため、脚式移動ロボット１００はメタノールタンク１０３と水回収タンク１０７を備え、メタノールを飲み、燃料電池による生成水を小便のように排水するよう動作することによって、実際の犬により近い行動または動きを実現している。また、脚式移動ロボット１００は、メタノール貯蔵器２０１および植木鉢３０１から発せられる電波を受信して、これらの位置を検出する手段を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を動力源とした移動ロボットであって、
前記燃料電池から生成される水を貯蔵する水貯蔵手段と、
前記水貯蔵手段に貯蔵されている水を供給する対象への水供給に関する水供給情報を記憶した水供給情報記憶手段と、
前記水供給情報記憶手段に記憶されている水供給情報に基づいて、前記対象への水供給が必要かを判断する水供給判断手段と、
前記水供給判断手段によって前記対象への水供給が必要と判断されると、前記対象の位置を検出する位置検出手段と、
前記水貯蔵手段に貯蔵されている水の排水を制御する排水制御手段と、を備え、
前記位置検出手段によって検出された位置まで移動して、前記対象の所定の部分に排水することを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
前記水供給情報は前記対象へ最後に水を供給した時間情報であり、
前記水供給判断手段は、前記対象へ最後に水を供給した時間からの経過時間が所定時間を超えれば、前記対象への水供給を必要と判断することを特徴とする請求項１記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記水供給判断手段によって前記対象への水供給が必要と判断された場合に、前記水貯蔵手段に排水する水が貯蔵されていなければアラームを出力することを特徴とする請求項１または２記載の移動ロボット。
【請求項４】
燃料電池を動力源とした移動ロボットであって、
前記燃料電池から生成される水を貯蔵する水貯蔵手段と、
前記水貯蔵手段に貯蔵されている水の量を検出する水量検出手段と、
前記水量検出手段が所定量を上回る量の水を検出すると、水を供給する対象の位置を検出する位置検出手段と、
前記水貯蔵手段に貯蔵されている水の排水を制御する排水制御手段と、を備え、
前記位置検出手段によって検出された位置まで移動して、前記対象の所定の部分に排水することを特徴とする移動ロボット。
【請求項５】
前記水を供給する対象は植木鉢であることを特徴とする請求項４記載の移動ロボット。
【請求項６】
前記位置検出手段は、前記水を供給する対象に設けられた電波発振手段から発せられる電波に基づいて、前記水を供給する対象の位置を検出することを特徴とする請求項４または５記載の移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を動力源とした移動ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動ロボットの動力源が外部電源であると当該ロボットと外部電源をつなぐコードの長さに移動距離が制限されるという問題があったため、移動ロボットには動力源としてリチウムイオン電池等の２次電池を搭載することが一般的となっている。しかしながら、２次電池には、電池自身の性能またはその使用頻度によっては十分な駆動時間が得られないという問題点や充電時間が比較的長いという問題点、さらには重量が重いという問題点があるため、これらの問題点を解消可能な動力源が望まれていた。
【０００３】
そこで、エネルギー密度が高く軽量な燃料電池を移動ロボットに搭載して動力源とすることが考えられた。燃料電池は、メタノール等を燃料としているため充電が不要であり、発電すると水が生成される。このような燃料電池を四足歩行の動物、例えば犬を模した脚式移動ロボットに搭載すれば、当該ロボットが燃料であるメタノールを飲み、生成された水を小便のように排水するといったタイプのロボットの実現が考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなタイプの脚式移動ロボットが燃料電池で生成された水を自律的に排水すれば、実際の行動または動きとなってエンターテイメント性が向上する。また、当該ロボットから排水される水を植木にやるようにすれば、水の有効活用といった点で好ましい。さらに、燃料であるメタノールを貯蔵しておくタンクを用意して、脚式移動ロボットが当該タンクまで移動して自らメタノールを飲みに行くようにすれば、手間のかからない脚式移動ロボットを実現できる。
【０００５】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、燃料電池を動力源とし自律的に所定の場所に排水を行う移動ロボットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の移動ロボットは、燃料電池を動力源とした移動ロボットであって、前記燃料電池から生成される水を貯蔵する水貯蔵手段と、前記水貯蔵手段に貯蔵されている水を供給する対象への水供給に関する水供給情報を記憶した水供給情報記憶手段と、前記水供給情報記憶手段に記憶されている水供給情報に基づいて、前記対象への水供給が必要かを判断する水供給判断手段と、前記水供給判断手段によって前記対象への水供給が必要と判断されると、前記対象の位置を検出する位置検出手段と、前記水貯蔵手段に貯蔵されている水の排水を制御する排水制御手段と、を備え、前記位置検出手段によって検出された位置まで移動して、前記対象の所定の部分に排水することを特徴とする。
【０００７】
本発明の移動ロボットは、前記水供給情報は前記対象へ最後に水を供給した時間情報であり、前記水供給判断手段は、前記対象へ最後に水を供給した時間からの経過時間が所定時間を超えれば、前記対象への水供給を必要と判断することを特徴とする。
【０００８】
本発明の移動ロボットは、前記水供給判断手段によって前記対象への水供給が必要と判断された場合に、前記水貯蔵手段に排水する水が貯蔵されていなければアラームを出力することを特徴とする。
【０００９】
本発明の移動ロボットは、燃料電池を動力源とした移動ロボットであって、前記燃料電池から生成される水を貯蔵する水貯蔵手段と、前記水貯蔵手段に貯蔵されている水の量を検出する水量検出手段と、前記水量検出手段が所定量を上回る量の水を検出すると、水を供給する対象の位置を検出する位置検出手段と、前記水貯蔵手段に貯蔵されている水の排水を制御する排水制御手段と、を備え、前記位置検出手段によって検出された位置まで移動して、前記対象の所定の部分に排水することを特徴とする。
【００１０】
本発明の移動ロボットは、前記水を供給する対象は植木鉢であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の移動ロボットは、前記位置検出手段は、前記水を供給する対象に設けられた電波発振手段から発せられる電波に基づいて、前記水を供給する対象の位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の移動ロボットによれば、燃料電池で生成された水を自律的に所定の場所に排水することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る脚式移動ロボットの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る脚式移動ロボットの動作例を示す説明図である。同図において、本実施形態の脚式移動ロボット１００は形状が犬に模されており、内部に設けられた燃料電池１０１を動力源としている。当該燃料電池はメタノールを燃料としており、発電すると水を生成する。このため、本実施形態の脚式移動ロボット１００にあっては、メタノールを飲み、燃料電池による生成水を小便のように排水するよう動作することによって、実際の犬により近い行動または動きを実現している。
【００１４】
上述したように、本実施形態の脚式移動ロボット１００はメタノールを補給する（飲む）ため、当該ロボットの移動範囲内にはメタノールを貯蔵しておくためのメタノール貯蔵器２０１を設けておく。本実施形態で用いられるメタノール貯蔵器２０１は、脚式移動ロボット１００がその補給管の先端部をくわえるとメタノールを当該ロボットに補給する構造および仕組みとなっている。
【００１５】
図２に、本実施形態で用いられるメタノール貯蔵器の補給管の先端部を示す側面図（ａ）および正面図（ｂ）を示す。同図に示すように、メタノール貯蔵器２０１の補給管の先端部には上部にボタン２０３が設けられており、補給管の先端は普段はふたで閉じられているがボタン２０３が押されるとふたが左右に開く構造になっている。したがって、脚式移動ロボット１００がメタノール貯蔵器２０１の補給管の先端部をくわえるとボタン２０３が押されるため、補給管の先端が開いてそのままメタノールが脚式移動ロボット１００に供給されることとなる。
【００１６】
なお、ボタン２０３には、脚式移動ロボット１００がメタノール貯蔵器２０１の位置を検出するために所定の周波数で電波を発する手段が設けられている。脚式移動ロボット１００は、このボタン２０３から発せられた電波の電界強度と位相差に基づいて距離および方向を特定することにより、メタノール貯蔵器２０１の位置を検出する。
【００１７】
また、脚式移動ロボット１００の移動範囲内には、特許請求の範囲の「対象」に該当するサボテン等の植木鉢３０１を設けておく。植木鉢３０１は、１つであっても複数であっても良い。植木鉢３０１には、特許請求の範囲の「所定の部分」に該当する排水受け皿３０３が取り付けられており、脚式移動ロボット１００はこの排水受け皿３０３に排水（小便）する。
【００１８】
また、植木鉢３０１には、植木鉢３０１の位置を検出するために電波を発する、特許請求の範囲の電波発振手段に該当する位置検出用マーカ３０５が設けられている。したがって、脚式移動ロボット１００は、位置検出用マーカ３０５から発せられた電波の電界強度と位相差に基づいて距離および方向を特定することにより、植木鉢３０１の位置を検出する。なお、位置検出用マーカ３０５は、植木鉢３０１が複数ある場合に脚式移動ロボット１００が各植木鉢を個別に認識できるようそれぞれ異なる周波数の電波を発する。
【００１９】
なお、位置検出用マーカ３０５の代わりにＲＦＩＤを設けても良い。ＲＦＩＤとは、受信電波から電力を得て起動する無電池方式のトランスポンダであって、ＲＦＩＤ毎に固有の識別情報が格納された識別情報格納部とアンテナとを備え、起動されると識別情報格納部から識別情報を読み出して、当該識別情報をアンテナから出力するものである。
【００２０】
以下、本実施形態の脚式移動ロボット１００の構成について、図３を参照して詳細に説明する。図３は、本実施形態の脚式移動ロボット１００の内部構成の一部を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の脚式移動ロボット１００は、主に、メタノールタンク１０３と、メタノール残量検出部１０５と、燃料電池１０１と、水貯蔵手段に該当する水回収タンク１０７と、水量検出手段に該当する水量検出部１０９と、排水制御手段に該当する排水制御部１１１と、水供給情報記憶手段に該当するメモリ１１３と、位置検出手段に該当する位置検出部１１５と、水供給判断手段および水供給対象選択手段に該当する制御部１１７とを備えて構成されている。
【００２１】
以下、本実施形態の脚式移動ロボットが有する各構成要素について説明する。
まず、メタノールタンク１０３は、図１に示したメタノール貯蔵器２０１から得られたメタノールを溜めておき、燃料電池１０１に供給するためのものである。また、メタノール残量検出部１０５は、メタノールタンク１０３にあるメタノールの残量を検出するものである。
【００２２】
また、燃料電池１０１は、メタノールタンク１０３から供給されたメタノールと水からメタノール水溶液をつくり、これを水素ガスおよび二酸化炭素ガスに変化させた後、これらのガスと空気中の酸素が化学反応を起こすことによって発電するものである。発電の際は、二酸化炭素ガスと水とが生成される。なお、上記メタノール水溶液の改質反応は、ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2で表され、発電する際の反応は、３Ｈ2＋ＣＯ2＋３／２Ｏ2→３Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2で表される。
【００２３】
また、水回収タンク１０７は、燃料電池１０１で生成された水を溜めておくためのものである。また、水量検出部１０９は、水回収タンク１０７の水量を検出するものである。また、排水制御部１１１は、水回収タンク１０７に溜まった水を脚式移動ロボット１００が排水する際にこれを制御するものである。
【００２４】
また、メモリ１１３は、図１に示した植木鉢３０１への水供給に関する情報（以下「水供給情報」という。）を各植木鉢毎に記憶したものである。本実施形態において、水供給情報とは、特に、脚式移動ロボット１００の水回収タンク１０７から植木鉢３０１へ最後に水を供給した時間情報である。また、位置検出部１１５は、メタノール貯蔵器２０１または植木鉢３０１の位置を検出するものであり、図４に示すように、２つのセンサ１１５ａ，１１５ｂから構成されている。各センサ１１５ａ，１１５ｂは、メタノール貯蔵器２０１のボタン２０３から発せられた電波や植木鉢３０１の位置検出用マーカ３０５から発せられた電波をそれぞれ受信する。
【００２５】
また、制御部１１７は、水量検出部１０９の検出結果に基づいて排水が必要かを判断したり、メタノール残量検出部１０５の検出結果に基づいて燃料（メタノール）の補給が必要かを判断する。いずれの判断もそれぞれ所定のしきい値が設定されており、排水の場合は、水量検出部１０９の検出結果が排水しきい値を上回ると排水が必要と判断する。また、燃料補給の場合は、メタノール残量検出部１０５の検出結果が燃料しきい値を下回ると燃料の補給が必要と判断する。
【００２６】
また、制御部１１７は、メモリ１１３に記憶されている水供給情報に基づいて、水の供給が必要な植木鉢を判断したり、複数の植木鉢の中から水を供給するのに最適な植木鉢３０１を選択する。さらに、位置検出部１１５の各センサ１１５ａ，１１５ｂで受信したメタノール貯蔵器２０１のボタン２０３または植木鉢３０１の位置検出用マーカ３０５から発せられた電波の電界強度と位相差から距離および方向を特定することにより、メタノール貯蔵器２０１または植木鉢３０１の位置を検出する。
【００２７】
次に、上記説明した構成要素を備えた本実施形態の脚式移動ロボット１００の排水方法について説明する。本実施形態の排水方法には２通りある。第１の排水方法では水供給が必要な植木鉢があるかによって排水を行い、第２の排水方法では脚式移動ロボット１００で排水が必要となったときの排水方法である。以下、本実施携帯の脚式移動ロボット１００の第１の排水方法を図５のフローチャートを参照して、第２の排水方法を図６のフォローチャートを参照して説明する。
【００２８】
＜第１の排水方法＞
図５に示すように、まずステップＳ１０１では、メモリ１１３に記憶されている水供給情報に基づいて水の供給が必要な植木鉢があるかを判断する。当該ステップＳ１０１で、水供給が必要な植木鉢がないと判断されれば当該第１の排水方法に係る一連の処理を終了し、水供給が必要な植木鉢があると判断されればステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、水回収タンク１０７に排水可能な水があるかを判断し、水がなければステップＳ１０５に進んで犬の鳴き声（例えば、ワンワン）等のアラームを出力し、水があればステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、水供給が必要な植木鉢の位置を検出する。次に、ステップＳ１０９で、脚式移動ロボット１００が前記植木鉢に移動し、ステップＳ１１１で前記植木鉢に排水する。
【００２９】
＜第２の排水方法＞
図６に示すように、まずステップＳ２０１では、水回収タンク１０７の水量を検出する。次に、ステップＳ２０３では、ステップＳ１０１で検出した水量と排水しきい値とを比較して、排水が必要かを判断する。ステップＳ２０３で排水が必要と判断されないとステップＳ２０５に進んで、水供給が必要な植木鉢があるかを判断する。当該ステップＳ２０５において水供給が必要な植木鉢がなければ当該第２の排水方法に係る一連の処理を終了し、水供給が必要な植木鉢があればステップＳ２０７に進んで犬の鳴き声（例えば、ワンワン）等のアラームを出力する。
【００３０】
一方、ステップＳ２０３で排水が必要と判断されればステップＳ２０９に進んで、いずれかの植木鉢に排水可能かを判断する。当該ステップＳ２０９において、排水可能な植木鉢があればステップＳ２１１に進み、排水可能な植木鉢がなければステップＳ２１７に進む。ステップＳ２１１では排水に最適な植木鉢を検出し、ステップＳ２１３では脚式移動ロボット１００がステップＳ２１１で検出された排水に最適な植木鉢に移動する。次に、ステップＳ２１５で前記植木鉢に排水して、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ２１７では専用の排水場所（所定の排水容器）の位置を検出し、ステップＳ２１９で脚式移動ロボット１００が専用の排水場所に移動する。次に、ステップＳ２２１で前記排水場所に排水して、一連の処理を終了する。
【００３１】
次に、本実施形態の脚式移動ロボット１００の燃料補給方法について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態の脚式移動ロボットの燃料補給方法を説明するフローチャートである。同図に示すように、まずステップＳ３０１では、脚式移動ロボット１００内のメタノールタンク１０３の残量を検出する。次に、ステップＳ３０３では、ステップＳ３０１で検出した残量と燃料しきい値とを比較して、メタノールタンク１０３にメタノール（燃料）の補給が必要かを判断する。当該ステップＳ３０３で補給が必要と判断されなければ当該燃料補給方法に係る一連の処理を終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ３０３で補給が必要と判断されれば、ステップＳ３０５に進んでメタノール貯蔵器２０１の位置を検出する。次に、ステップＳ３０７では脚式移動ロボット１００がメタノール貯蔵器２０１に移動して、ステップＳ３０９でメタノール貯蔵器２０１の補給管の先端部をくわえる。当該先端部をくわえると上記説明したボタン２０３が押されるため先端が開いて、ステップＳ３１１で脚式移動ロボット１００のメタノールタンク１０３へのメタノールの補給が開始される。
【００３３】
次に、ステップＳ３１３では、メタノール貯蔵器２０１からメタノールが補給されているかを判断し、補給されていなければステップＳ３１５で犬の鳴き声（例えば、ワンワン）等のアラームを出力し、ステップＳ３１７で脚式移動ロボット１００が動作を停止する。一方、メタノールが補給されていればステップＳ３１９に進んで脚式移動ロボット１００のメタノールタンク１０３が満タンかを判断し、満タンであればステップＳ３２１に進み、満タンでなければステップＳ３２５に進む。
【００３４】
ステップＳ３２１ではメタノールの補給が完了して、ステップＳ３２３で脚式移動ロボット１００がくわえていた補給管の先端部をはなし、当該燃料補給方法の一連の処理を終了する。一方、ステップＳ３２５では脚式移動ロボット１００がくわえていた補給管の先端部をはなして、犬の鳴き声（例えば、ワンワン）等のアラームを出力する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の脚式移動ロボット１００は燃料電池１０１で生成された水を上述した排水方法に従って自律的に排水するため、実際の近い行動または動きとなるためエンターテイメントが向上する。また、脚式移動ロボット１００から排水される水が植木鉢に供給されるため、燃料電池１０１で生成された水を有効活用することができる。また、脚式移動ロボット１００は水を供給するために最適な植木鉢を選択した上で自律的にその植木鉢まで移動して排水を行うため、水が必要な植木鉢に脚式移動ロボット１００で余剰となった燃料電池１０１の生成水を供給することができる。また、燃料であるメタノールが少なくなれば自律的にメタノール貯蔵器２０１まで移動してメタノールを補給するため、手間のかからない脚式移動ロボット１００を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る脚式移動ロボットの動作例を示す説明図
【図２】一実施形態で用いられるメタノール貯蔵器の補給管の先端部を示す側面図（ａ）および正面図（ｂ）
【図３】一実施形態の脚式移動ロボットの内部構成の一部を示すブロック図
【図４】脚式移動ロボットの位置検出部のセンサを示す説明図
【図５】一実施形態の脚式移動ロボットの第１の排水方法を説明するフローチャート
【図６】一実施形態の脚式移動ロボットの第２の排水方法を説明するフローチャート
【図７】一実施形態の脚式移動ロボットの燃料補給方法を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００３７】
１００  脚式移動ロボット
１０１  燃料電池
１０３  メタノールタンク
１０５  メタノール残量検出部
１０７  水回収タンク
１０９  水量検出部
１１１  排水制御部
１１３  メモリ
１１５  位置検出部
１１５ａ，１１５ｂセンサ
１１７  制御部
２０１  メタノール貯蔵器
２０３  ボタン
３０１  植木鉢
３０３  排水受け皿
３０５  位置検出用マーカ
【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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