(57)【要約】【課題】外部電源により、該脚式歩行ロボットの電気負荷に必要な電流供給を維持しながらバッテリに充電電流を供給できる充電システムを、簡易な構成且つ低コストで提供する。【解決手段】バッテリ８１の正極８３ａから電気負荷８０への方向を順方向として導通する第１のダイオード８５と、外部電源６０の正極６６ａから電気負荷８０への方向を順方向として導通する第２のダイオード８６と、外部電源６０の正極６６ａからバッテリ８１への方向を順方向として導通する第３のダイオード９５と、外部電源６０の負極６６ｂとバッテリ８１の負極８３ｂと電気負荷８０の負入力端子８４ｂとを導通する回路とを有する接続回路と、外部電源６０の出力電圧をバッテリ８１の満充電時における電極間電圧と第３のダイオード９５の順方向電圧の合計よりも高くすると共に、出力可能電流を電気負荷８０の必要電流よりも大きくする出力電力制御手段とを備える。【選択図】  図４
2006068846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと該バッテリに接続された電気負荷とを有する脚式歩行ロボットに、外部電源を接続して該バッテリを充電する充電システムであって、
前記脚式歩行ロボットに設けられて、前記バッテリの正極と前記電気負荷の正入力端子を前記バッテリの正極から前記電気負荷への方向を順方向として導通する第１のダイオードと、前記外部電源の正極と前記電気負荷の正入力端子を前記外部電源の正極から前記電気負荷の正入力端子への方向を順方向として導通する第２のダイオードと、前記外部電源の正極と前記バッテリの正極を前記外部電源の正極から前記バッテリの正極への方向を順方向として導通する第３のダイオードと、前記外部電源の負極と前記バッテリの負極と前記電気負荷の負入力端子とを導通する回路とを有する接続回路と、
前記外部電源の出力電圧を、前記バッテリの満充電時における電極間電圧と前記第３のダイオードの順方向電圧の合計電圧よりも高くすると共に、前記外部電源の出力可能電流を前記電気負荷の必要電流よりも大きくする出力電力制御手段とを備えたことを特徴とする脚式歩行ロボットの充電システム。
【請求項２】
前記バッテリの充電量を検知する充電量検知手段と、
前記第３のダイオードを介した前記外部電源の正極から前記バッテリの正極への電流供給経路を遮断する電流遮断スイッチと、
前記脚式歩行ロボットと前記外部電源が接続されて、前記第３のダイオードを介した前記外部電源から前記バッテリへの電流供給が開始された後、前記充電量検知手段により前記バッテリの充電量が満充電レベルに達したことが検知されたときに、前記電流遮断スイッチにより、前記第３のダイオードを介した前記外部電源から前記バッテリへの電流供給経路を遮断する充電制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の脚式歩行ロボットの充電システム。
【請求項３】
前記接続回路と前記外部電源は、前記脚式歩行ロボットに設けられた受電コネクタと、前記外部電源に設けられた該受電コネクタと着脱自在な給電コネクタとを介して接続され、
前記外部電源の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記充電制御手段による前記電流遮断スイッチの操作が開始された後、前記電流検出手段により前記外部電源の出力電流が前記負荷の必要電流付近まで減少したときに、前記脚式歩行ロボットに前記給電コネクタからの離脱動作をさせる離脱制御手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の脚式歩行ロボットの充電システム。
【請求項４】
前記脚式歩行ロボットは２足歩行ロボットであり、
該２足歩行ロボットを所定姿勢に保持する姿勢保持手段と、
前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態にあるか否かを検知する接続検知手段とを備え、
前記受電コネクタと前記給電コネクタは、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段により前記所定姿勢に保持されたときに接続状態となる位置に配置され、
前記充電制御手段は、前記接続検知手段により前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態にあることが検知されたときに、前記外部電源から前記接続回路に電流供給することを特徴とする請求項３記載の脚式歩行ロボットの充電システム。
【請求項５】
前記所定姿勢は着座姿勢であり、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段に座って着座姿勢に保持されたときに、前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態となることを特徴とする請求項４記載の脚式歩行ロボットの充電システム。
【請求項６】
前記所定姿勢は中腰姿勢であり、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段にもたれて中腰姿勢に保持されたときに、前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態となることを特徴とする請求項４記載の脚式歩行ロボットの充電システム。
【請求項７】
前記所定姿勢は起立姿勢であり、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段にもたれて起立姿勢に保持されたときに、前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態となることを特徴とする請求項４記載の脚式歩行ロボットの充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚式歩行ロボットに外部電源を接続して、該脚式歩行ロボットに備えられたバッテリを充電するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットに備えられたバッテリを充電するシステムとして、例えば、エンコーダにより可動部の絶対位置を検出する産業用ロボットにおいて、エンコーダに常時電流供給するバックアップ用のバッテリを備え、産業用ロボットの電源ラインがオフされてもエンコーダにより検出された絶対位置のデータが保持されるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、複数の作業ステーション間を移動して、所定の作業を行う移動ロボットにおいて、作業ステーションで停止した期間においては作業ステーションを介して外部交流電源と接続され、外部交流電源からの供給電力により負荷への給電電力とバッテリの充電を行い、作業ステーション間を移動する期間においては、バッテリから負荷への給電電力を得るようにしたものが知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２２８８８５
【特許文献２】特開２０００−３２６２７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリを電源とする脚式歩行ロボットにおいては、バッテリの充電時に脚部の関節モータへの電力供給を遮断すると、各関節モータの位置を保持する作用が失われるために起立姿勢を維持することができなくなる。そのため、脚式歩行ロボットのバッテリを充電する際には、脚式歩行ロボットを外部電源に接続してバッテリに充電電流を供給すると共に、外部電源から関節モータ等の電気負荷の作動に必要な電流を供給して、充電中も脚式歩行ロボットが作動を継続できるようにすることが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は、脚式歩行ロボットに接続した外部電源により、該脚式歩行ロボットの電気負荷に対して必要な電流供給を維持しながら、該脚式歩行ロボットのバッテリに対して充電電流を供給することができる充電システムを、簡易な構成且つ低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、バッテリと該バッテリに接続された電気負荷とを有する脚式歩行ロボットに、外部電源を接続して該バッテリを充電する充電システムであって、前記脚式歩行ロボットに設けられて、前記バッテリの正極と前記電気負荷の正入力端子を前記バッテリの正極から前記電気負荷への方向を順方向として導通する第１のダイオードと、前記外部電源の正極と前記電気負荷の正入力端子を前記外部電源の正極から前記電気負荷の正入力端子への方向を順方向として導通する第２のダイオードと、前記外部電源の正極と前記バッテリの正極を前記外部電源の正極から前記バッテリの正極への方向を順方向として導通する第３のダイオードと、前記外部電源の負極と前記バッテリの負極と前記電気負荷の負入力端子とを導通する回路とを有する接続回路と、前記外部電源の出力電圧を、前記バッテリの満充電時における電極間電圧と前記第３のダイオードの順方向電圧の合計電圧よりも高くすると共に、前記外部電源の出力可能電流を前記電気負荷の必要電流よりも大きくする出力電力制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
かかる本発明によれば、前記脚式歩行ロボットに前記外部電源を接続したときに、前記第２のダイオードを介して前記外部電源から前記電気負荷に負荷電流が供給される。この場合、前記出力電力設定手段により、前記外部電源の開放電圧は前記バッテリの満充電時の電極間電圧よりも高く設定されているため、前記バッテリが満充電されるまでの間、前記第１のダイオードにより前記バッテリから前記電気負荷への電流供給が遮断される。
【０００８】
そして、前記出力電力制御手段により、前記外部電源の最大出力電流は前記電気負荷の必要電流よりも大きく設定されるため、該最大出力電流と該必要電流の差分が前記第３のダイオードを介して充電電流として前記バッテリに供給され、前記バッテリの電極間電圧が次第に上昇する。そして、前記バッテリが満充電状態になると、前記バッテリの電極間電圧と前記第３のダイオードの順方向電圧とのが前記外部電源の開放電圧と等しくなるため、前記第３のダイオードを介した前記外部電源から前記バッテリへの充電電流の供給が停止する。
【０００９】
このように、本発明によれば、前記脚式歩行ロボットに前記接続回路を備え、前記出力電力制限手段により前記外部電源の出力電流と出力電圧を制限するという簡易且つ低コストの構成により、前記外部電源から前記電気負荷に負荷電流を供給しつつ、前記バッテリを満充電レベルまで充電することができる。
【００１０】
また、前記バッテリの充電量を検知する充電量検知手段と、前記第３のダイオードを介した前記外部電源の正極から前記バッテリの正極への電流供給経路を遮断する電流遮断スイッチと、前記脚式歩行ロボットと前記外部電源が接続されて、前記第３のダイオードを介した前記外部電源から前記バッテリへの電流供給が開始された後、前記充電量検知手段により前記バッテリの充電量が満充電レベルに達したことが検知されたときに、前記電流遮断スイッチにより、前記第３のダイオードを介した前記外部電源から前記バッテリへの電流供給経路を遮断する充電制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記バッテリが満充電レベルまで充電されたときに、前記電流遮断スイッチにより前記外部電源から前記バッテリへの電流供給経路を遮断することにより、前記バッテリの充電のみを終了させて、前記電気負荷を前記外部電源からの供給電流によって作動させることができる。
【００１２】
また、前記接続回路と前記外部電源は、前記脚式歩行ロボットに設けられた受電コネクタと、前記外部電源に設けられた該受電コネクタと着脱自在な給電コネクタとを介して接続され、前記外部電源の出力電流を検出する電流検出手段と、前記充電制御手段による前記電流遮断スイッチの操作が開始された後、前記電流検出手段により前記外部電源の出力電流が前記負荷の必要電流付近まで減少したときに、前記脚式歩行ロボットに前記給電コネクタからの離脱動作をさせる離脱制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
かかる本発明によれば、前記電流遮断スイッチにより前記外部電源から前記バッテリへの充電電流の供給が遮断されて、前記外部電源の出力電流が前記必要電流付記まで減少してから前記受電コネクタを前記給電コネクタから離脱させることにより、該離脱時に前記受電コネクタの端子と前記給電コネクタの端子間に生じ得るアーク電流のレベルを下げて、端子の損傷を防止することができる。
【００１４】
また、前記脚式歩行ロボットは２足歩行ロボットであり、該２足歩行ロボットを所定姿勢に保持する姿勢保持手段と、前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態にあるか否かを検知する接続検知手段とを備え、前記受電コネクタと前記給電コネクタは、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段により前記所定姿勢に保持されたときに接続状態となる位置に配置され、前記充電制御手段は、前記接続検知手段により前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態にあることが検知されたときに、前記外部電源から前記接続回路に電流供給することを特徴とする。
【００１５】
かかる本発明によれば、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段により前記所定姿勢に保持されたときに、前記２足歩行ロボットに設けられた前記受電コネクタと前記外部電源に設けられた前記給電コネクタとが接続状態となる。そして、このとき前記姿勢保持手段により前記２足歩行ロボットが前記所定位置に保持されるため、前記２足歩行ロボットを前記所定姿勢に保持するために必要となる前記電気負荷に含まれる下肢部の関節モータ等への給電量が減少する。そのため、前記バッテリに対する充電電流を増大させた上で、前記２足歩行ロボットの機能チェック等の処理を平行して実行することができる。
【００１６】
また、前記所定姿勢は着座姿勢であり、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段に座って着座姿勢に保持されたときに、前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態となることを特徴とする。
【００１７】
かかる本発明によれば、前記２足歩行ロボットを着座姿勢に保持して前記バッテリの充電を行う際に、前記２足歩行ロボットを着座姿勢に保持するために必要な前記電気負荷への給電量を減少させて、前記バッテリに対する充電電流を増大させることができる。
【００１８】
また、前記所定姿勢は中腰姿勢であり、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段にもたれて中腰姿勢に保持されたときに、前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態となることを特徴とする。
【００１９】
かかる本発明によれば、前記２足歩行ロボットを中腰姿勢に保持して前記バッテリの充電を行う際に、前記２足歩行ロボットを中腰姿勢に保持するために必要な前記電気負荷への給電量を減少させて、前記バッテリに対する充電電流を増大させることができる。
【００２０】
また、前記所定姿勢は起立姿勢であり、前記２足歩行ロボットが前記姿勢保持手段にもたれて起立姿勢に保持されたときに、前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態となることを特徴とする。
【００２１】
かかる本発明によれば、前記２足歩行ロボットを起立姿勢に保持して前記バッテリの充電を行う際に、前記２足歩行ロボットを起立姿勢に保持するために必要な前記電気負荷への給電量を減少させて、前記バッテリに対する充電電流を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明の脚式歩行ロボットの充電システムによる充電態様の説明図、図２は２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタと充電装置に備えられた給電コネクタ及び充電ユニットの構成図、図３は２足歩行ロボットに備えられたバッテリと接続回路の構成図、図４は２足歩行ロボットに充電装置を接続したときの電流経路の説明図、図５はバッテリを充電する際のタイミングチャート、図６は本発明の他の実施形態における２足歩行ロボットと充電装置の接続態様を示した図である。
【００２３】
図１（ａ）を参照して、本発明の脚式歩行ロボットである２足歩行ロボットの充電システムは、２足歩行ロボット１０に備えられたバッテリ１１を充電装置１により充電するものである。充電装置１は椅子形状を有し、図１（ｂ）に示したように、２足歩行ロボット１０が着座したときに２足歩行ロボット１０の大腿部と上体部の背面を保持して２足歩行ロボット１０を着座姿勢に維持する着座保持部２と、２足歩行ロボット１０に備えられた受電コネクタ１２と嵌合する給電コネクタ３と、給電コネクタ３及び受電コネクタ１２を介して２足歩行ロボット１０に電流を供給する充電ユニット４とを備えている。
【００２４】
そして、このように、２足歩行ロボット１０を着座姿勢に保持してバッテリ１１の充電を行うことにより、上体部１３と大腿部１４間の関節モータや、大腿部１４と下腿部１５間の関節モータ、及び下腿部１５と足平部１６間の関節モータに、姿勢保持のための給電を継続する必要がなくなるため、これらの関節モータへの通電を停止して迅速にバッテリ１１を充電することができる。
【００２５】
なお、２足歩行ロボット１０は、視覚センサ（図示しない）を有し、バッテリ１１の充電が必要になったときに、該視覚センサによる撮像画像データから充電装置１の所在位置までの距離を認識する。そして、２足歩行ロボット１０は、充電装置１の所在位置までの移動に必要な歩数を算出して充電装置１に向かって歩行を開始する。その後、２足歩行ロボット１０は、充電装置１の直前で一旦停止し、半回転して着座保持部２に着座する。
【００２６】
次に、図２を参照して、２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタ１２には２２ａ〜２２ｊの１０個の端子が設けられ、それに対応して充電装置１に備えられた給電コネクタ３には３０ａ〜３０ｊの１０個の端子が設けられている。そして、給電コネクタ３の充電電流を供給するための充電用端子３０ａと３０ｊは、信号を伝送するための信号用端子３０ｂ〜３０ｉよりも長くなっており、それに対応して、給電コネクタ１２の充電用端子３０ａと３０ｊが挿入される受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊは、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂ〜充電用端子３０ｊが挿入される受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂ〜２２ｉよりも深く形成されている。
【００２７】
そのため、受電コネクタ１２が給電コネクタ３に嵌合するときは、先ず、給電コネクタ３の両端の充電用端子３０ａと３０ｊが、受電コネクタ１２の両端の充電用端子２２ａと２２ｊにそれぞれ挿入されて導通し、その後、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂ〜３０ｉが、受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂ〜２２ｉにそれぞれ挿入されて導通する。
【００２８】
また、受電コネクタ１２が給電コネクタ３から離脱するときには、逆に、先ず、給電コネクタ３の長さが短い信号用端子３０ｂ〜３０ｉが、受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂ〜２２ｉからそれぞれ遮断され、その後、給電コネクタ３の長さが長い充電用コネクタ３０ａと３０ｊが、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊからそれぞれ遮断される。
【００２９】
また、充電装置１に備えられた充電ユニット４には、給電コネクタ３の通信用端子３０ｂ，３０ｃと接続端子５６ａ，５６ｂにより接続されて、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態にあるか否かを検知する接続検知部５０（本発明の接続検知手段に相当する）と、給電コネクタ３の充電用端子３０ａ，３０ｊと中継端子６６ａ，６６ｂにより接続されて、２足歩行ロボット１０に対する充電電流を生成する充電電流生成部６０（本発明の外部電源に相当する）とが備えられている。
【００３０】
そして、接続検知部５０には、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂのＧＮＤに対する電圧Ｖ1と閾値電圧Ｖaとを比較する比較器５１と、比較器５１の出力電圧Ｖ2の変化を遅延させる遅延回路５２と、遅延回路５３の出力電圧Ｖ3を整形するシュミットトリガ回路５３と、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4を入力して給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態にあるか否かを判断するＣＰＵ５４とが備えられている。
【００３１】
ここで、比較器５１は、負入力端子への入力電圧Ｖ1が正入力端子への入力電圧Ｖa以下であるときは高レベルの電圧Ｖhを出力し、負入力端子への入力電圧Ｖ1が正入力端子に入力される閾値電圧Ｖaよりも高いときには低レベルの電圧Ｖlを出力する。なお、閾値電圧Ｖaは、ＧＮＤレベルとＶccレベルの中間レベル付近に設定されている
また、シュミットトリガ回路５３においては、入力電圧が上昇する過程においては入力電圧Ｖ3が上昇方向の閾値Ｖth以上となったときに出力電圧Ｖ4がＶlからＶhに切り換わり、入力電圧Ｖ3が下降する過程においては入力電圧Ｖ3が下降方向の閾値Ｖtl以下となったときに出力電圧Ｖ4がＶhからＶlに切り換わる。なお、ＶthとＶtlはＶlとＶhの中間レベル付近でＶth＞Ｖtlとして設定される。
【００３２】
そして、受電コネクタ１２と給電コネクタ３が離脱状態にあるときは、比較器５１の負入力端子にプルアップ抵抗５５を介してＶcc（＞Ｖa）が入力されるため、比較器５１の出力電圧Ｖ2はＶlとなり、その結果、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶlとなる。
【００３３】
それに対して、受電コネクタ１２と給電コネクタ３が接続状態にあるときには、受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂと２２ｃを短絡する短絡線８０により、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂと３０ｃが導通して、比較器５１の負入力端子への入力電圧Ｖ1は０Ｖ（ＧＮＤレベル）となる。そして、その結果、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶhとなる。
【００３４】
そのため、ＣＰＵ５４は、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶhであるときは受電コネクタ１２と給電コネクタ３が接続状態にあると検知するができ、また、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶlであるときには受電コネクタ１２と給電コネクタ３が離脱状態にあると検知することができる。
【００３５】
また、充電電流生成部６０には、プラグ７０を介して供給される交流電力を降圧する変圧回路６１と、変圧回路６１から出力される交流電圧を全波整流する整流回路６２と、整流回路６２から出力される直流電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータ６３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３の出力端子間に接続されたコンデンサ６４と、コンデンサ６４の充電電荷を放電する放電回路６５とが備えられている。
【００３６】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３からの出力電流Ｉeと出力電圧ＶeはＣＰＵ５４から出力される制御信号により制限され、このように、ＣＰＵ５４とＤＣ／ＤＣコンバータ６３によって充電電流生成部６０の出力電流Ｉeと出力電圧Ｖeを制限する構成が、本発明の出力電力制御手段に相当する。また、放電回路６５の放電動作もＣＰＵ５４から出力される制御信号により制御される。
【００３７】
そして、ＣＰＵ５４は、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶlからＶhに切り換わり、受電コネクタ１２と給電コネクタ３が接続状態となったと検知したときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３からの電力出力を開始する。また、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶhからＶlに切り換わり、２足歩行ロボット１０による受電コネクタ１２が給電コネクタ３から離脱動作が開始されたと判断して、放電回路６５によりコンデンサ６４の充電電荷を放電する。これにより、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊが、給電コネクタ３の充電用端子３０ａと３０ｊから離脱する際に、コンデンサ６４の充電電荷によりスパーク放電が生じることを抑制している。
【００３８】
次に、図３を参照して、２足歩行ロボット１には、モータ等の電気負荷８０と、該電気負荷８０の電源であるバッテリ８１を内蔵したバッテリユニット８２と、バッテリ８１の正極８３ａと電気負荷８０の正入力端子８４ａとを該正極８３ａから該正入力端子８４ａの方向を順方向として導通する第１のダイオード８５と、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと電気負荷８０の正入力端子８４ａとを該充電用端子２２ａから該正入力端子８４ａへの方向を順方向として導通する第２のダイオード８６と、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと電気負荷８０の正入力端子８４ａとを該充電用端子２２ａから該正入力端子への方向を順方向として導通する第３のダイオード８６とが備えられている。
【００３９】
さらに、２足歩行ロボット１０には、充電用端子２２ａから供給される電流Ｉeを検出する電流センサ９０（本発明の電流検出手段に相当する）と、バッテリ８１の端子間電圧Ｖbを検出する電圧センサ９１（本発明の充電量検知手段に相当する）と、２足歩行ロボット１０の全体的な作動を制御するＣＰＵ９２が備えられている。そして、電流センサ９０の電流検出信号と電圧センサ９１の電圧検出信号はＣＰＵ９２に入力される。
【００４０】
また、バッテリユニット８２には、バッテリ８１の他に、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａとバッテリ８１の正極８３ａを該充電用端子２２ａから該正極の方向を順方向として導通する第３のダイオード９５と、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａとバッテリ８１の正極８３ａ間を遮断するための電流遮断スイッチ９６とが備えられている。
【００４１】
そして、２足歩行ロボット１０が充電装置１から離脱して自律動作しているときは、図３に示したように、バッテリ８１の出力電流Ｉbが電気負荷８０に供給される負荷電流Ｉlとなる（Ｉb＝Ｉl）。
【００４２】
次に、図４は２足歩行ロボット１０の受電コネクタ１２を充電装置１の給電コネクタ３に接続した状態を示している。この場合、接続検知部５４のＣＰＵ５４（図２参照）により、充電電流生成部６０の最大出力電圧Ｖe_maxは、バッテリ８１の満充電時の電極８３ａ，８３ｂ間電圧Ｖb_fullに第３のダイオード９５の順方向電圧Ｖfを加算した合計電圧付近に設定され、最大出力電流Ｉe_maxは電気負荷８０の必要電流Ｉlよりも大きくなるように設定される。
【００４３】
そのため、バッテリ８１の電極間電圧Ｖbが、Ｖb＋Ｖf＝Ｖe_maxとなるまで、Ｉeから電気負荷８０の消費電流Ｉlを減じた電流が充電電流Ｉbとして、バッテリ８１に供給される。そして、ＣＰＵ９２は、充電が進むにつれて次第に上昇するバッテリ８１の電極間電圧Ｖbを電圧センサ９１の電圧検出信号により監視し、ＶbがＶe_max−Ｖfまで上昇してバッテリ８１が満充電されたと検知した時に、電流遮断スイッチ９６を開成してバッテリ８１の充電を終了する。
【００４４】
また、ＣＰＵ９２は、電流遮断スイッチ９６の開成操作を開始した後、電流センサ９０の電流検出信号から検知されるＩeが遮断された充電電流Ｉbの分だけ減少した後に、２足ロボット１０を起立させて受電コネクタ１２を給電コネクタ１から離脱させる。これにより、給電コネクタ３から受電コネクタ１２に供給されるＩeを減少させてから受電コネクタ１２と給電コネクタ１が離脱するため、充電用端子２２ａと３０ａ間及び２２ｊと３０ｊ間に生じ得るアーク電流を減少させて、充電用端子を保護することができる。
【００４５】
図５は、以上説明した充電時における充電電流生成部６０の出力電圧Ｖe及び出力電流Ｉeと、バッテリ８１の放電電流Ｉa及び充電電流Ｉbの変化を示したタイミングチャートであり、縦軸が電圧Ｖe，Ｉe，Ｉa，Ｉｂに設定され、横軸が時間ｔに設定されている。
【００４６】
図中、ｔ10が受電コネクタ１２が給電コネクタ３に接続された時点であり、充電電流生成部６０の出力電圧Ｖeが次第に上昇するが、Ｖeがバッテリ８１の電極間電圧Ｖbから第１のダイオード８５の順方向電圧Ｖf1だけ低い電圧となるｔ11までは、充電電流発生部６０から電流は出力されない（Ｉe＝０）。
【００４７】
そして、ｔ11から、充電電流生成部６０の出力電圧Ｖeがバッテリ８１の電極間電圧Ｖbよりも第３のダイオード９５の順方向電圧Ｖf1だけ高くなるｔ13までは、バッテリ８１の出力電流Ｉaが次第に減少すると共に、充電電流生成部６０の出力電流Ｉeが次第に増加する。
【００４８】
そして、充電電流生成部６０の出力電圧Ｖeがバッテリ８１の電極間電圧Ｖb＋Ｖf1よりも高くなるｔ13以降は、第１のダイオード８５によりバッテリ８１から電気負荷８０への電流供給が遮断され（Ｉa＝０）、充電電流生成部６０の出力電流Ｉeと電気負荷の消費電流Ｉlとの差分（Ｉe−Ｉl）が、充電電流Ｉbとしてバッテリ８１に供給される。
【００４９】
これにより、バッテリ８１が充電されてバッテリ８１の電極間電圧Ｖbが次第に上昇し、それに応じて充電電流生成部６０の出力電圧Ｖe（＝Ｖb＋Ｖf3）も次第に上昇する。そして、バッテリ８１の電極間電圧Ｖeが満充電レベルＶb_fullとなったｔ14で、電流遮断スイッチ９６が開成され（Ｉb＝０）、バッテリ８１の充電が終了している。
【００５０】
なお、本実施の形態では、２足歩行ロボット１０を充電装置１に着座させて、充電装置１の充電ユニット４から２足歩行ロボット１０のバッテリ１１に充電電流を供給するようにしたが、本発明の実施形態はこれに限られず、脚式歩行ロボットに外部電源を接続して格式歩行ロボットのバッテリを充電するシステムであれば、本発明の適用が可能である。
【００５１】
また、本実施の形態では、充電装置１から２足歩行ロボット１０のバッテリ１１への充電経路を遮断する電流遮断スイッチ９６を備えて、充電終了時に電流遮断スイッチ９６を開成するようにしたが、電流遮断スイッチ９６を備えない場合であっても本発明の効果を得ることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、バッテリ１１の充電終了時に、電流遮断スイッチ９６を開成した後、電流センサ９０による検出電流が減少したことを検知した後に、受電コネクタ１２を給電コネクタ３から離脱させるようにしたが、かかる検知を行わない場合であっても本発明の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本発明の他の実施の形態として、図６（ａ）に示したように、充電装置１ａに２足歩行ロボット１０が中腰姿勢でもたれるための姿勢保持部２ａを設け、２足歩行ロボット１０が中腰姿勢で姿勢保持部２ａにもたれた状態で、２足歩行ロボット１０の受電コネクタ１２と充電装置１ａの給電コネクタ３が接続されるようにしてもよい。
【００５４】
さらに、本発明の他の実施の形態として、図６（ｂ）に示したように、充電装置１ｂに２足歩行ロボット１０が起立姿勢でもたれるための姿勢保持部２ｂを設け、２足歩行ロボット１０が起立姿勢で姿勢保持部２ｂにもたれた状態で、２足歩行ロボット１０の受電コネクタ１２と充電装置１ａの給電コネクタ３が接続されるようにしてもよい。
【００５５】
また、本実施の形態では、２足歩行ロボット１０の背中に受電コネクタ１２を設けたが、受電コネクタの配置箇所はこれに限られず、受電コネクタ１２を２足歩行ロボット１０の足の裏面や手の指先等に取り付け、該取付け箇所に対応した充電装置の箇所に給電コネクタ３を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の脚式歩行ロボットの充電システムによる充電態様の説明図。
【図２】２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタと充電装置に備えられた給電コネクタ及び充電ユニットの構成図。
【図３】２足歩行ロボットに備えられたバッテリと接続回路の構成図。
【図４】２足歩行ロボットに充電装置を接続したときの電流経路の説明図。
【図５】バッテリを充電する際のタイミングチャート。
【図６】本発明の他の実施形態における２足歩行ロボットと充電装置の接続態様を示した図。
【符号の説明】
【００５７】
１…充電装置、２…着座保持部、３…給電コネクタ、４…充電ユニット、１０…２足歩行ロボット、１１…バッテリ、１２…受電コネクタ、２２ａ，２２ｊ…（受電コネクタの）充電用端子、３０ａ，３０ｊ…（給電コネクタの）充電用端子、３０ｂ，３０ｃ…（給電コネクタの）検知用端子、５０…接続検知部、６０…充電電流生成部、８０…電気負荷、８５…第１のダイオード、８６…第２のダイオード、９０…電流センサ、９１…電圧センサ、９５…第３のダイオード、９６…電流遮断スイッチ
【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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