(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置に搭載されたバッテリを充電するための電極ユニットにおいて、
電極と、
上記電極ユニットに外部の物体が接触または接近したことを検出すると共に、互いに離間して設けられた複数の第１のセンサと、
上記バッテリの非充電時には上記電極の先端部を内部に収容する一方、上記バッテリの充電時には内部に収容された上記電極の先端部を露出させるように、外部から押し込まれることによりスライド可能な保護部材と、
上記保護部材が一定量以上スライドしたことを検出する第２のセンサとを備え、
上記複数の第１のセンサは、上記保護部材のスライド方向に対して法線方向に互いに離れた位置に設けられた、センサＡおよびセンサＢを含んでおり、
上記バッテリの充電時に、上記第２のセンサが上記保護部材の一定量以上のスライドを検出した時点で、上記センサＡおよび上記センサＢのうち一方のセンサのみが上記外部の物体の接触又は接近を検出した場合に、上記保護部材が外部から押し込まれる向きの傾きが大きいと判定することを特徴とする電極ユニット。
【請求項２】
上記バッテリの充電時に、上記センサＡおよび上記センサＢのうち一方のセンサが、他方のセンサよりも早く反応した場合に、どちらのセンサが先に反応したかによって、上記傾きの方向を検知する請求項１に記載の電極ユニット。
【請求項３】
上記電極は、互いに離間して設けられた複数対の正極および負極からなり、
上記正極の配列方向と、上記負極の配列方向とが、互いに平行であり、かつ、重力方向に対して法線をなす方向となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電極ユニット。
【請求項４】
上記第１のセンサは、上記互いに離間して設けられた正極または負極の両端部または両端部よりも外側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電極ユニット。
【請求項５】
上記電極を支持する支持基板と、
上記バッテリの充電時に保護部材がスライドする方向と同一方向に収縮可能な弾性体とをさらに備え、
上記電極は、上記弾性体を介して支持基板に支持されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項６】
上記第２のセンサは、上記バッテリの充電時に保護部材がスライドして上記電極の先端部を露出させる位置を越えてスライドしたことを検出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項７】
上記バッテリの非充電時に保護部材がスライドするのを拘束する一方、上記バッテリの充電時に保護部材の拘束を解除するロック部材を備えることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項８】
上記第１のセンサおよび第２のセンサの少なくとも一方が、押圧されることにより反応する接触式センサであることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項９】
上記第１のセンサおよび第２のセンサの少なくとも一方が、非接触式センサであることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の電極ユニット。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電極ユニットと、上記電極ユニットを介して充電されるバッテリとを備えることを特徴とする走行装置。
【請求項１１】
上記電極ユニットが、上記傾きが大きいと判定した場合に、
上記傾きが小さくなるように、上記走行装置の位置を修整することを特徴とする請求項１０に記載の走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置に搭載されたバッテリを充電するための電極ユニットおよび電極ユニットを備えた走行装置（移動型ロボット）に関する。より詳細には、電極ユニットを備える走行装置と、充電装置とのドッキング時に、走行装置と充電装置との配置状態の傾きや位置ずれを検出することを可能とした電極ユニットおよび走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、自律移動可能な走行装置（自律走行装置）が工場内の搬送に使用されるだけでなく、機能を追加して市場で販売されるようになってきた。このような走行装置は、装置内部に各機器を駆動させるためのバッテリを搭載しており、バッテリに電力を供給するための充電装置が開発されている。
【０００３】
走行装置は充電用の電極ユニットを搭載し、充電装置は給電用の電極ユニットを搭載している。充電時には、走行装置が充電装置の位置を把握しながら接近した後、互いに接触しドッキングする。このとき、各電極ユニットから電極が露出した状態であると、内部回路に異常が発生した場合、安全を確保することができない。そこで、走行装置と充電装置の両方の電極ユニットの電極部分をカバー部材で保護する、安全な充電システムに関する技術が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１には、移動型ロボットの充電器を固定設備側の電源に接続するための充電電極構造が開示されている。この充電電極構造では、固定設備の電源に接続される固定電極端子が凹部を有するハウジングの奥部に設けられた固定電極部が固定設備に設けられており、固定電極端子がハウジングで覆われている。一方、移動型ロボットには、充電器に接続される可動電極部が設けられている。可動電極部は移動型ロボットの側壁部から突出移動し、可動電極部の先端部が固定電極部の凹部に嵌合することにより、可動電極端子と固定電極端子とが接続される。可動電極部と固定電極部との嵌合状態で凹部の周囲を覆う電極カバーが設けられている。これにより、可動電極部と固定電極部との嵌合状態で、固定電極端子と可動電極端子との接続部分が電極カバーにより覆われるので、接続部分が外部に露出することはない。このため、その接続部分に高電圧がかかっていても、人などが触れることを防止することができ、この結果、高い安全性を確保することができる。したがって、安全に給電することが可能な充電電極構造を実現することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０７９７９２号公報（２００１年３月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術では、移動型ロボットが固定設備の電源に対して大きく傾いて配置された場合、適切に充電するためのリトライ（再試行）回数が多くなるという問題がある。
【０００７】
具体的には、特許文献１に記載の技術では、移動型ロボットにセルフアライメント機構を構成するフローティングユニットが設けられている。このため、移動型ロボットの停止位置や、固定電極部の設置位置に若干の位置ずれが生じている場合であれば、機械的に位置ずれを修正することができる。
【０００８】
しかし、特許文献１では、移動型ロボットが、セルフアライメントでは対処できない程度に電源に対して大きく傾いて配置された場合の対策は一切検討されていない。このため、移動型ロボットが電源に対して大きく傾いたままであっても、可動電極部が固定電極部の凹部に押し込まれる。しかし、傾きが大きい場合には、可動電極部は充電可能な位置には到達しない。つまり、可動電極端子と固定電極端子とが接続されず充電されない。したがって、充電可能になるまでやみくもに移動型ロボットの位置の修正を繰り返す必要があり、リトライの回数が多くなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、充電装置に対して大きく傾いて配置された場合のリトライの回数を低減することのできる電極ユニットおよび電極ユニットを備えた走行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電極ユニットは、装置に搭載されたバッテリを充電するための電極ユニットにおいて、電極と、上記バッテリの非充電時には上記電極の先端部を内部に収容する一方、上記バッテリの充電時には内部に収容された上記電極の先端部を露出させるようにスライド可能な保護部材と、上記保護部材の先端面に物体が接近したことを検出すると共に、互いに離間して設けられた複数の第１のセンサと、上記保護部材が一定量以上スライドしたことを検出する第２のセンサとを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、充電装置に対して大きく傾いて配置された場合のリトライの回数を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電極ユニットの概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電極ユニットにおける、電極と第１のセンサとの設置例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電極ユニットにおける電極の支持構造を示す図であり、（ａ）は電極が押圧されていない状態を示す図であり、（ｂ）は電極が押圧された状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電極ユニットを介して充電する充電装置を示す断面図であり、（ａ）は非給電時の状態を示す図であり、（ｂ）は給電時の状態を示す図である。
【図５】図４の充電装置が備えている充電装置用電極の構造を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電極ユニットと充電装置とのドッキングの流れを説明するフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電極ユニットが設けられた移動型ロボットと充電装置とのドッキング状態を示す横視点から見た図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る電極ユニットと充電装置とのドッキング状態を上方視点から見た図である。
【図９】本発明の実施の形態１の移動型ロボットが充電装置に対して約２度傾いてドッキングをした初期の状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の移動型ロボットが充電装置に対して約２度傾いてドッキングをして電極ユニットの保護部材が図９の状態からさらに押し込まれた状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の移動型ロボットが充電装置に対して大きく傾いてドッキングをした時の一例を示した図
【図１２】本発明の実施の形態２に係る電極ユニットの概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る電極ユニットの概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る電極ユニットの概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る電極ユニットの概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に係る電極ユニットにおける、電極と第１のセンサとの設置例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１〜１０に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（電極ユニット１および移動型ロボット１００の構成）
まず、本実施形態の電極ユニットの構成を図１および図７に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１の概略図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１が設けられた移動型ロボット１００と充電装置２００とのドッキング状態を示す側面図である。なお、図１は、非充電時であって、電極ユニット１に対し外部からの負荷がかかっていない定常状態の電極ユニット１を示している。
【００１５】
図７に示すように、電極ユニット１は、移動型ロボット（走行装置）１００の側面部に搭載されており、移動型ロボット１００のバッテリ（充電式電源）１１０の充電に用いられる。バッテリ１１０の充電時には、電極ユニット１が充電装置２００に接続され、電極ユニット１を介してバッテリ１１０が充電される。
【００１６】
図１に示すように、電極ユニット１は、電極１０（正極１０ａ・負極１０ｂ）と、保護部材１１と、第１のセンサ１２と、第２のセンサ１３と、固定基板１４と、電極ユニット筐体１５と、保護部材用固定治具１６と、支持基板１７と、弾性体１８とを備えている。図１の電極ユニット１において、固定基板１４側が移動型ロボット１００の内部側（奥側・後方）であり、保護部材１１側が移動型ロボット１００の外部側（手前側・前方）である。つまり、保護部材１１の前面（露出面１１ａ）側が、移動型ロボット１００から露出する側となる。
【００１７】
電極１０は、電極ユニット１が搭載された移動型ロボット１００のバッテリへ電力を給電するものである。後述のように、電極ユニット１には、電極１０として、正極１０ａと負極１０ｂとが複数対設置されている。以下の説明では、正極１０ａと負極１０ｂとを区別しない場合には、単に電極１０とする。電極１０の材料は特に限定されるものではないが、導電性が高く、かつ高剛性な材料であることが好ましい。例えば、電極１０の材料は、金、銀、銅、鉄、鉛、またはこれらの金属を複数含む合金などを挙げることができる。
【００１８】
保護部材１１は、電極ユニット１の外周の一部（前面）を構成する部品である。保護部材１１の内部には各電極１０に対応する空洞（貫通孔）Ｈが形成されている。図１のように、バッテリの非充電時にはこの空洞Ｈ内に、少なくとも電極１０の先端部が収容される。保護部材１１は、この状態から、電極ユニット１の奥側への一方向にスライド可能となっている。すなわち、保護部材１１は、移動型ロボット１００から露出する露出面１１ａが押圧されると、その押圧力に応じて電極ユニット１の奥側へスライド可能なスライドカバーである。これにより、保護部材１１が一定量スライドすると、保護部材１１の空洞内に収容されていた電極１０の先端部が露出する。
【００１９】
保護部材１１に形成された空洞Ｈのサイズ（幅Ｗ）は、電極１０の幅よりもやや大きければよいが、安全性の観点から、人間の指が入らない程度のサイズであることが好ましい。保護部材１１は、例えば、樹脂材料などの導電性の低い材料から形成することができる。保護部材１１の側面と電極ユニット筐体１５の側面との間にはクリアランスが設けられている。
【００２０】
第１のセンサ１２は、電極ユニット１に外部の物体が接触または接近したことを検出する。第１のセンサ１２は、検出結果を信号として出力する。電極ユニット１では、第１のセンサ１２は、保護部材１１がスライドしたことを検出することによって、電極ユニット１に外部の物体が接触したことを検出するようになっている。
【００２１】
電極ユニット１では、２つの第１のセンサ１２が、電極ユニット筐体１５の内側面に互いに対向して配置されている。すなわち、第１のセンサ１２は、保護部材１１のスライド方向に対して法線方向に離れた位置に設けられている。第１のセンサ１２の設置数は、２個に限定されるものではなく、互いに離間して設けられていれば、３個以上であってもよい。
【００２２】
本実施形態では、第１のセンサ１２は、先端面１２ａが押圧されることにより反応する（物体を検知する）接触式のスイッチセンサである。先端面１２ａは、電極ユニット１の奥側に向かうほど電極ユニット筐体１５の内側面から離れる方向（電極ユニット１の内部方向）に傾斜している。第１のセンサ１２は、先端面１２ａの全域に保護部材１１が接触したときにスイッチがオンになる。先端面１２ａは、バネ性を有しているため、保護部材１１の動き（スライド）は規制されない。
【００２３】
なお、第１のセンサ１２は、例えば、レーザ光または超音波などにより、第１のセンサ１２に接近する物体までの距離を検知する非接触式センサであってもよい。つまり、第１のセンサ１２は、赤外線センサ、超音波センサ、イメージセンサなどの非接触式センサであってもよい。
【００２４】
第２のセンサ１３は、保護部材１１が電極ユニット１の奥側に向かって一定量スライドしたことを検出する。第２のセンサ１３は、検出結果を信号として出力する。第２のセンサ１３は、電極ユニット１の内部に１個設置されている。具体的には、第２のセンサ１３は、電極ユニット１の奥側へスライドした保護部材１１が、固定基板１４に接近したことを検出する。このため、第２のセンサ１３は、保護部材１１がスライドする限界位置に達した時に反応する位置に設置されていればよい。本実施形態では、第２のセンサ１３は、保護部材１１における固定基板１４に最も近い面と対向するように、固定基板１４に設置されている。第２のセンサ１３は、先端部１３ａが押圧されることにより反応する（保護部材１１を検知する）接触式のスイッチセンサ（接触式センサ）である。しかし、第２のセンサ１３は、例えば、レーザ光または超音波などにより、第２のセンサ１３に接近する保護部材１１までの距離を検知する非接触式センサであってもよい。つまり、第２のセンサ１３は、赤外線センサ、超音波センサ、イメージセンサなどの非接触式センサであってもよい。
【００２５】
固定基板１４は、電極ユニット１を移動型ロボット１００に固定するための基板（電極ユニット固定用板金）である。固定基板１４は、移動型ロボット１００の最も奥側に配置される。すなわち、固定基板１４は、電極ユニット１の背面を構成する。固定基板上には、第２のセンサ１３、電極ユニット筐体１５、および支持基板１７が設けられている。
【００２６】
電極ユニット筐体１５は、電極ユニット１の外周部（外側面）を構成する。電極ユニット筐体１５は、例えば、樹脂材料などの導電性の低い材料から形成することができる。
【００２７】
保護部材用固定治具１６は、保護部材１１を支持する部品である。具体的には、保護部材用固定治具１６は、両端に配置された電極１０よりも外側に形成されている。保護部材用固定治具１６は、支持基板１７から電極１０の長さ方向と略平行に延びた棒状の部材である。保護部材用固定治具１６の先端部の幅は、支持基板１７から延びる軸部の幅よりもやや広くなっている。保護部材用固定治具１６の軸部の一部および先端部は、保護部材１１に挿入されている。図１のようにバッテリの非充電時には、保護部材用固定治具１６の先端部が保護部材１１内に係止されるため、保護部材１１は脱落しない。一方、保護部材１１が押圧された際には、保護部材用固定治具１６の先端面が保護部材１１の内側前方の面に当接するまで、スライド可能となっている。
【００２８】
保護部材用固定治具１６の根元部分の周囲には弾性体１８が設けられている。保護部材用固定治具１６の根元部分（軸部の一部）は、螺旋状の弾性体１８に挿入されている。弾性体１８は、支持基板１７から保護部材１１の間に亘って設けられている。弾性体１８は、保護部材１１がスライドする方向と逆方向の弾性力を発生させる。つまり、保護部材１１が押圧され電極ユニット１の奥側にスライドする際に、弾性体１８は保護部材１１がスライドする方向と逆方向の弾性力を保護部材１１に作用させる。保護部材１１に対する押圧力が弱まると、この弾性力によって、保護部材１１が元の位置（図１の状態）に戻るようになっている。弾性体１８は、例えば、バネ（スプリング）などから構成することができる。
【００２９】
支持基板１７は、固定基板１４に設けられ、電極１０および保護部材１１を支持する部材である。支持基板１７は、例えば、板金などから構成することができる。保護部材１１が支持基板１７に支持される構成については上述した通りである。電極１０が支持基板１７に支持される構成については後述する。
【００３０】
（電極１０および第１のセンサ１２の配置）
次に、図２に基づいて、電極１０と第１のセンサ１２との配置について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１における、電極１０と第１のセンサ１２の設置例を示す平面図である。図中の矢印は、重力方向Ｇを示している。
【００３１】
図２の例では、電極１０として、正極１０ａおよび負極１０ｂがそれぞれ４つ設けられている。正極１０ａおよび負極１０ｂの設置数は特に限定されるものではないが、本実施形態の電極ユニット１のように、４個程度であることが好ましい。
【００３２】
各正極１０ａおよび負極１０ｂは、互いに離間して設けられている。正極１０ａの配列方向と、負極１０ｂの配列方向とは互いに平行であり、各配列方向は分かれている。正極１０ａおよび負極１０ｂは、それぞれ、重力方向Ｇに対して法線をなす方向に平行に２列に並んで配置されている。正極１０ａ間または負極１０ｂ間の間隔、正極１０ａと負極１０ｂとの間隔は均等である必要はない。
【００３３】
図２に示すように、両端に配置された正極１０ａおよび負極１０ｂの中心は、保護部材１１もしくは電極ユニット筐体１５の中心と重なるように設計されていることが好ましい。すなわち、両端の正極１０ａを結ぶ線分と両端の負極１０ｂを結ぶ線分とを長辺とし、一方の端部の正極１０ａおよび負極１０ｂを結ぶ線分と、他方の端部の正極１０ａおよび負極１０ｂを結ぶ線分とを短辺とする仮想的な長方形において、その長方形の２本の対角線の交点が、保護部材１１の中心または電極ユニット筐体１５の中心と重なることが好ましい。
【００３４】
また、上述のように、本実施形態では、電極ユニット筐体１５の内側面に２つの第１のセンサ１２が設けられている。具体的には、図２に示すように、第１のセンサ１２は、互いに対向して設けられており、かつ、保護部材１１の露出面１１ａよりも奥側に配置されている。
【００３５】
（電極１０の支持方法）
次に、電極１０の支持方法について図３を用いて説明する。本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１における電極１０の支持構造を示す図であり、（ａ）は電極１０が押圧されていない状態を示す図であり、（ｂ）は電極１０が押圧された状態を示す図である。
【００３６】
図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、電極１０は、電極支持部材２１と、弾性体２２と、弾性体受け部材２３とを介して、支持基板１７に支持されている。
【００３７】
電極支持部材２１は、Ｌ字状の電極１０の端部を貫通し、支持基板１７に固定されている。電極支持部材２１は、電極１０の一方のスライド方向への動きを拘束する。具体的には、電極支持部材２１は、図３の（ａ）に示す電極１０が押圧されていない状態において、それ以上支持基板１７から遠ざかる方向に移動しないように、電極１０の動きを拘束する。
【００３８】
弾性体２２は、支持基板１７と電極１０との間に設けられ、内部を電極支持部材２１が貫通している。弾性体２２は、図３の（ｂ）に示すように、電極１０が押圧時にスライドする方向とは逆方向の弾性力を発生させる。すなわち、弾性体２２は、電極支持部材２１が電極１０の動きを拘束する方向と同じ方向に弾性力を発生させるように取り付けられている。弾性体２２による弾性力は、電極１０の裏面（支持基板１７と対向する面）に設けられた弾性体受け部材２３を介して、電極１０に伝達される。弾性体２２は、例えば、バネ（スプリング）などから構成することができる。
【００３９】
図３の（ａ）に示すように、押圧部材２０が電極１０に接触していない状態では、電極１０は電極支持部材２１と、弾性体受け部材２３とに挟まれた状態で固定されている。一方、図３の（ｂ）に示すように、押圧部材２０が電極１０に接触した状態からさらに電極１０を押圧すると、電極１０から弾性体受け部材２３にその押圧力が伝達され、電極１０が電極支持部材２１に沿って支持基板１７側に移動すると共に、弾性体２２が収縮する。
【００４０】
その後、押圧部材２０が電極１０から離れ元の位置に戻ると、電極１０に対する押圧力がなくなる。その結果、弾性体２２が発生させる張力（弾性力）により弾性体受け部材２３を介して電極１０へと張力が伝達され、電極１０が再び図３の（ａ）に示す位置に戻り、静止する。
【００４１】
このように、電極ユニット１において電極１０は、電極１０に伝達される押圧力に応じて支持基板１７側に移動可能に支持されていることが好ましい。電極１０を支持基板１７に完全に固定しない理由は、他の装置が電極１０に対して接触を試みる場合、電極１０に過大な力が加わり、塑性変形することを防ぐためである。
【００４２】
また、上述のように、本実施形態の電極ユニット１では、図２に示すように、電極１０（正極１０ａ・負極１０ｂ）が重力方向Ｇに対して垂直方向に配置されている。この場合、弾性体２２が設けられていないと、以下の問題が生じることが考えられる。（１）後述のように、保護部材１１の前面（露出面１１ａ）に接触してきた充電装置２００がその前面に対して傾いていると、保護部材１１がいくら押し込まれても、最初に接触した電極１０以外は、充電装置２００の電極と接触することができないことが考えられる。（２）上記充電装置２００が、保護部材１１をスライドさせる方向とは逆方向に少し変位しただけで、電極１０と充電装置２００の電極との接触が簡単に離れることが考えられる。
【００４３】
しかし、電極１０の各々に対して弾性体２２が設けられていれば、電極１０に伝達される押圧力に応じて、各電極１０が支持基板１７側に移動可能となる。このため、充電装置２００が最初に電極１０に接触してから以降も、各電極１０は支持基板１７側にスライドすることが可能となる。これにより、全ての電極１０と、充電装置２００の電極とを確実に接触させることができる。さらに、弾性体２２は、電極１０に接触した充電装置２００に、電極１０のスライド方向とは逆方向の弾性力を継続して伝達する。このため、充電装置２００が、電極１０をスライドさせる方向とは逆方向に少し変位しても、電極１０と充電装置２００の電極との接触状態を維持することができる。したがって、上記（１）（２）の問題の発生を防止することができる。
【００４４】
（充電装置２００の構成）
次に、電極ユニット１を介して移動型ロボット１００のバッテリ１１０を充電する充電装置２００の構成について図４、５を用いて説明する。図４は本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１を介して充電する充電装置２００を示す断面図であり、（ａ）は非給電時の状態を示す図であり、（ｂ）は給電時の状態を示す図である。図４には充電装置２００の全体像が示され、図５には充電装置２００が備えている充電装置用の電極２０１（正極２０１ａ・負極２０１ｂ）の構造の一例が示される。
【００４５】
図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、充電装置２００は、電極２０１（正極２０１ａ・負極２０１ｂ）と、電極２０１用の保護部材２０２と、開閉式カバー２１０と、稼働装置２２０とを備えている。充電装置２００の電極２０１の構成については後述する。充電装置２００は、床面などに固定されている。
【００４６】
保護部材２０２は、充電装置２００の電極２０１（正極２０１ａ・負極２０１ｂ）を保持しており、稼働装置２２０に固定されている。電極２０１の先端面（給電面）は保護部材２０２の前面に露出している。
【００４７】
開閉式カバー２１０は、充電装置２００の内側から外側に向けて力が加わると開放される機構を備えている。具体的には、開閉式カバー２１０は、図４の（ａ）に示す非給電時には閉鎖されており、電極２０１が外部に露出する経路を遮断している。一方、図４の（ｂ）に示す給電時には、開閉式カバー２１０は開放される。すなわち、給電時には、開閉式カバー２１０に充電装置２００の内側から外側に向けて力が加わることによって回転軸２１０ａを中心に回動する。これにより、遮断されていた外部との経路が開放され、電極２０１が外部に露出する。
【００４８】
稼働装置２２０は、電極２０１を保持した保護部材２０２を移動させるための装置である。具体的には、図４（ｂ）に示したように、給電時には保護部材２０２を水平方向に移動させる。これにより、開閉式カバー２１０が回転軸２１０ａを中心に回動し、充電装置２００の外部との経路が開放される。その結果、保護部材２０２に保持された電極２０１を外部へ移動させることができる。稼働装置２２０は、例えば直動アクチュエータである。
【００４９】
なお、充電装置２００は、内部に図示しない制御回路、充電回路を備えている。稼働装置２２０は制御回路に接続されており、電極２０１は充電回路に接続されている。また、制御回路、充電回路同士も接続されており、充電回路は、制御回路からの信号を受けて電極２０１の出力を制御する。
【００５０】
図５に示すように、充電装置２００の電極２０１（正極２０１ａ・負極２０１ｂ）は、重力方向Ｇに対して分かれて配置されている。正極２０１ａおよび負極２０１ｂは、互いに離間して設けられた帯状の電極である。充電装置２００の正極２０１ａは、電極ユニット１の正極１０ａに対応し、充電装置２００の負極２０１ｂは、電極ユニット１の負極１０ｂに対応するようになっている。また、正極２０１ａ・負極２０１ｂそれぞれの設置高さは、図５の一点鎖線で示す正極２０１ａ・負極２０１ｂの重力方向中心と、電極ユニット１の正極１０ａ・負極１０ｂの重力方向中心とが同じ高さになるよう設計されていることが好ましい。また、充電装置２００の正極２０１ａ・負極２０１ｂの長手方向の幅は、電極ユニット１に設けられた両端の正極１０ａ間または両端の負極１０ｂ間の距離よりも若干長くなっていることが好ましい。これにより、充電時には、充電装置２００の正極２０１ａの内部に電極ユニット１の全ての正極１０ａが配置され、充電装置２００の負極２０１ｂの内部に電極ユニット１の全ての負極１０ｂが配置される。したがって、充電装置２００の電極１０と、電極ユニット１の電極１０とが確実に接触するため、確実に充電することができる。
【００５１】
（電極ユニット１を用いた移動型ロボット１００の充電）
次に、電極ユニット１（移動型ロボット１００）と充電装置２００とがドッキングする手順について図６〜８を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１（移動型ロボット１００）と充電装置２００とのドッキングの流れを説明するフロー図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１が設けられた移動型ロボット１００と充電装置２００とのドッキング状態を横視点から見た図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る電極ユニット１と充電装置２００とのドッキング状態を上方視点から見た図である。
【００５２】
図６を用いて、電極ユニット１（移動型ロボット１００）と充電装置２００とのドッキングの流れを説明する。まず、電極ユニット１を搭載した移動型ロボット１００が周囲環境を認識しながら、充電装置２００に接近し（Ｓ１１）、一定の距離で停止する（Ｓ１２）。移動型ロボット１００および充電装置２００は、それぞれ通信装置を搭載しており、各通信装置間の通信によって、互いの距離を認識することができるようになっている。このため、Ｓ１１，Ｓ１２のように、充電時には、移動型ロボット１００が充電装置２００の前に一定の距離で停止することができる。移動型ロボット１００および充電装置２００間の距離を認識する方法は特に限定されるものではなく、各種センサを使用することもできる。
【００５３】
次に、充電装置２００が稼働装置２２０を稼働させ、稼働装置２２０が伸長する（Ｓ２１）。これにより、電極２０１および保護部材２０２が水平方向に移動し、電極２０１および保護部材２０２が充電装置２００の外部に露出すると共に、充電装置２００の保護部材２０２が、電極ユニット１の保護部材１１に接触する。この時、一般的には移動型ロボット１００は、充電装置２００に対して若干の傾きをもって配置される。このため、充電装置２００と電極ユニット１とが接触し、保護部材１１が押し込まれると、その傾きに応じてまず一方の第１のセンサ１２（充電装置２００に近い方の第１のセンサ）が反応する（Ｓ３１）。
【００５４】
その後、さらに稼働装置２２０を稼働させ、稼働装置２２０がさらに伸長すると、充電装置２００の保護部材２０２が電極ユニット１の保護部材１１をさらに押圧する。これにより、充電装置２００の電極２０１が電極ユニット１内に押し込まれると共に、保護部材１１が移動型ロボット１００の奥へ移動する。このとき、Ｓ３１で反応していない他方の第１のセンサ１２が反応する（Ｓ３２）。
【００５５】
その後、充電装置２００の電極２０１が電極ユニット１内にさらに押し込まれると共に、保護部材１１が電極ユニット１の奥へさらに移動すると、保護部材１１が第２のセンサ１３に接触し、第２のセンサ１３が反応する（Ｓ３３）。
【００５６】
最後に、第２のセンサ１３が反応すると、充電装置２００は稼働装置２２０の稼働を停止させる（Ｓ４１）。
【００５７】
このようにして、電極ユニット１（移動型ロボット１００）と充電装置２００とが接続され、移動型ロボット１００（電極ユニット１）の電極１０と、充電装置２００の電極２０１との接触中にバッテリ１１０が充電される。なお、移動型ロボット１００は検出部（検出回路）を備えており、検出部が第１のセンサ１２および第２のセンサ１３の反応や信号を検出するようになっている。また、移動型ロボット１００が、充電装置２００に対して傾きをもって配置された場合には、一方の第１のセンサ１２が、他方の第１のセンサ１２よりも早く反応する。このため、移動型ロボット１００が充電装置２００に対して傾きをもって配置されたこと（傾きの有無）を検知できると共に、どちらの第１のセンサ１２が先に反応したかによって、傾きの方向も検知することができる。
【００５８】
また、図７および図８に示すように、移動型ロボット１００（電極ユニット１）と充電装置２００とが接続されると、電極ユニット１の電極１０（正極１０ａ・負極１０ｂ）および保護部材１１は、充電装置２００の電極２０１（正極２０１ａ・負極２０１ｂ）または保護部材２０２に押圧されることにより変位し、奥側へスライドする。そして、Ｓ３３の時点では、図８に示すように、両方の第１のセンサ１２Ａ・１２Ｂが充電装置２００の保護部材２０２または電極２０１に接触し、第２のセンサ１３が保護部材１１に接触し、すべてのセンサが反応した状態となっている。したがって、充電装置２００に対して移動型ロボット１００の傾きが小さければ、移動型ロボット１００の電極１０と充電装置２００の電極２０１とを問題なく接触させ、安全に充電を行うことが可能である。
【００５９】
（充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが小さい場合）
次に、充電装置２００に対して移動型ロボット１００が小さく傾いて配置された場合のドッキングについて、図９および図１０を用いてさらに詳細に説明する。図９は、本発明の実施の形態１の移動型ロボット１００（電極ユニット１）が充電装置２００に対して約２度傾いてドッキングをした初期の状態を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態１の移動型ロボット１００（電極ユニット１）が充電装置に対して約２度傾いてドッキングをして電極ユニット１の保護部材１１が図９の状態からさらに押し込まれた状態を示す図である。なお、ここでの充電装置２００に対する移動型ロボット１００（電極ユニット１）の傾きとは、移動型ロボット１００が充電装置２００の前に停止した状態において、移動型ロボット１００の保護部材１１と充電装置２００の保護部材２０２との互いの対向面のなす角を示す。
【００６０】
図９および図１０に示すように、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが約２度と小さい場合、保護部材１１は組付用クリアランス分傾いて追従することが可能である。すなわち、保護部材１１と電極ユニット筐体１５との間、および、保護部材１１の空洞と電極１０との間には、それぞれクリアランスが設けられている。このため、保護部材１１がこのクリアランスを利用して、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きを吸収することができる。この場合、図９に示すように、充電装置２００が電極ユニット１にドッキングをした初期の状態では、充電装置２００が先に接触した方の第１のセンサ１２Ａが反応する一方、他方の第１のセンサ１２Ｂおよび第２のセンサ１３は反応していない。また、充電装置２００の電極２０１と電極ユニット１の電極１０とは接触しておらず、一部の電極１０は、保護部材１１から露出していない。
【００６１】
一方、図９の状態から図１０の状態に、充電装置２００の保護部材２０２が保護部材１１をさらに押し込むと、まず保護部材１１と図９の状態では反応していなかった第１のセンサ１２Ｂとが接触し、第１のセンサ１２Ｂが反応する。さらに、全ての電極１０が、保護部材１１から露出すると共に、電極２０１と接触する。そして、保護部材１１がさらに押し込まれると、保護部材１１が第２のセンサ１３に接触し、第２のセンサ１３が反応することとなる。
【００６２】
このように、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが小さい場合、両方の第１のセンサ１２Ａ・１２Ｂが反応した後、第２のセンサ１３が反応する。
【００６３】
（充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが大きい場合）
次に、充電装置２００に対して移動型ロボット１００が大きく傾いて配置された場合のドッキングについて、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態１の移動型ロボット１００（電極ユニット１）が充電装置２００に対して約５度傾いてドッキングをした初期の状態を示している。
【００６４】
図１１に示すように、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが約５度と大きい場合、保護部材１１の傾きでは追従しきれず、ある程度の傾きで拘束される。このため、充電装置２００の電極２０１および保護部材２０２が、電極ユニット１の保護部材１１に接触してきても、保護部材１１と接触した一方の第１のセンサ１２Ａは反応する一方、保護部材１１と接触することのできない他方の第１のセンサ１２Ｂは反応しない。従って、この状態から電極２０１および保護部材２０２が、いくら電極１０もしくは保護部材１１を押しこんでも、他方の第１のセンサ１２Ｂは反応しない。一方、保護部材１１はそのまま押し込まれるため、最終的には、他方の第１のセンサ１２Ｂは反応しないまま（または第１のセンサ１２Ｂが反応するよりも先に）、第２のセンサ１３が反応することになる。さらに、第２のセンサ１３が反応した状態でも、一部の電極１０は、充電装置２００の電極２０１と接触しない。その結果、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが約５度と大きい場合、適切な充電ができない。したがって、適切に充電するためには、移動型ロボット１００と充電装置２００との結合をいったん解除し、再度結合させる充電処理のリトライ（再試行）が必要になる。
【００６５】
そこで、上述のように、移動型ロボット１００は、検出部（検出回路）が第１のセンサ１２および第２のセンサ１３の反応や信号を検出するようになっている。これにより、移動型ロボット１００と充電装置２００とのドッキング時に、第１のセンサ１２Ａ・１２Ｂのどちらが先に反応したかを検出することによって、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きの有無および傾きの方向を検知することができる。また、上述のように、傾きがあるため一方の第１のセンサ１２Ａが先に反応した場合であっても、その後第２のセンサ１３が反応する前に他方の第１のセンサ１２Ｂが反応すれば、傾きが小さいため充電が可能である。つまり、その傾きは許容範囲と判定でき、リトライの必要がない。また、第１のセンサ１２Ａ・１２Ｂが同時に反応した場合も、移動型ロボット１００と充電装置２００とが理想的な配置状態であるため、リトライの必要がない。
【００６６】
一方、図１１に示すように、一方の第１のセンサ１２Ａが反応した後、第１のセンサ１２Ｂが反応しないまま、第２のセンサ１３が反応した場合には、傾きが大きいため充電が不可能である。つまり、その傾きは許容範囲を超えたと判定でき、リトライを行う。リトライの際には、移動型ロボット１００の傾きの方向は把握できているため、その傾きの方向に応じて移動型ロボット１００の配置位置を修正（位置ずれを修正）した上で、リトライすることができる。したがって、リトライ時には適切に充電することができる。
【００６７】
このように、移動型ロボット１００は、充電装置２００に対して大きく傾いて配置されたとしても、傾きの方向を検知することができる。このため、傾きが大きい場合はその傾きの方向を反映させてリトライを実施することができる。したがって、リトライの回数を低減することができる。
【００６８】
一方、図１１に示すように、傾きが大きい状態で無理やり移動型ロボット１００と充電装置２００とのドッキングを試みる場合、保護部材１１が電極ユニット筐体１５に対して大きな接触力を持ったまま摺動し、さらにはドッキング後もその大きな接触力が維持されてしまう。その結果、保護部材１１、第１のセンサ１２、および電極ユニット筐体１５が摩耗損耗することが考えられ、移動型ロボット１００および電極ユニット１の耐久性が損なわれるという問題が生じる場合がある。
【００６９】
この問題も、移動型ロボット１００が、第１のセンサ１２Ａ・１２Ｂのどちらが反応したかを検出（判定）するようになっていれば、防ぐことができる。すなわち、上述のように、一方の第１のセンサ１２Ａが反応した後、他方の第１のセンサ１２Ｂが反応しないまま第２のセンサ１３が反応した場合、移動型ロボット１００が充電装置２００に対して、大きく傾いて配置されていると判定できる。また、上述のように、第１のセンサ１２Ａ・１２Ｂのどちらが先に反応したかが分かれば、移動型ロボット１００の傾きの方向を把握することができる。このため、その傾きの方向を反映させて、次回以降の充電時の移動型ロボット１００の停止位置を修正することができる。したがって、移動型ロボット１００の停止位置を適切に修正することができるため、停止位置の修正回数を少なくすることが可能である。それゆえ、移動型ロボット１００および電極ユニット１の耐久性が損なわれるのを防止できる。
【００７０】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７１】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る電極ユニット１ａの概略図である。本実施形態の電極ユニット１ａは、図１２に示すように、スライドロック機構３０が付加されている点が、実施の形態１の電極ユニット１と異なる。よって、実施の形態１と重複する部分の説明は繰り返さない。
【００７２】
図１２に示すように、電極ユニット１ａは、内部にスライドロック機構（ロック部材）３０を備えている。電極ユニット１ａでは、スライドロック機構３０は保護部材１１における第２のセンサ１３と対向する面の近傍に設置されているが、設置位置は特に限定されるものではない。
【００７３】
スライドロック機構３０は、バッテリ１１０の非充電時に保護部材１１がスライドするのを拘束する一方、バッテリ１１０の充電時に保護部材１１が押圧されるのに連動して保護部材１１の拘束を解除する。したがって、スライドロック機構３０が施錠状態では、保護部材１１が奥側にスライドすることが不可能である。このため、電極１０は保護部材１１の内部に収容されたままであり、外部に露出されない。一方、スライドロック機構３０のロックが解除されれば、保護部材１１は奥側に移動可能となり、電極１０が外部に露出する。スライドロック機構３０は、例えば、ソレノイドロックである。
【００７４】
このように、電極ユニット１ａがスライドロック機構３０を備えていれば、移動型ロボット１００が、充電装置２００に接近しドッキングを開始する際には、スライドロック機構３０を解除して保護部材１１がスライド可能な状態となる。これにより、充電装置２００が移動型ロボット１００にドッキングされ、充電が開始される。充電完了後、充電装置２００の電極２０１が電極ユニット１ａの電極１０から離れ、充電装置２００と移動型ロボット１００のドッキングが解除された時点で、再びスライドロック機構３０を稼働させ施錠状態とする。例えば、保護部材１１が元の位置に戻り、電極１０が保護部材１１に収容された後に、スライドロック機構３０を稼働させ、施錠状態とする。
【００７５】
以上のように、本実施の形態では、電極１０の保護に用いる保護部材１１にスライドロック機構３０を設けることにより、実施形態１の効果に加えて、より安全な電極ユニット１ａおよび移動型ロボット１００を実現することが可能となる。
【００７６】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について、図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７７】
実施の形態１、２に係る電極ユニット１・１ａでは、第１のセンサ１２および第２のセンサ１３がいずれも接触式のスイッチセンサであった。
【００７８】
これに対し、本発明の実施の形態３に係る電極ユニット１ｂでは、第１のセンサ４０が非接触式センサであり、第２のセンサ１３が接触式のスイッチセンサである点が、電極ユニット１・１ａと異なる。よって、実施の形態１、２と重複する部分の説明は繰り返さない。
【００７９】
図１３は、本発明の実施の形態３に係る電極ユニット１ｂの概略図である。本実施形態の電極ユニット１ｂは、図１３に示すように、第１のセンサ４０として非接触式センサを用いて測定を行い、周囲物体の接近を検出する。電極ユニット１ｂは、実施の形態２の電極ユニット１と同様にスライドロック機構３０を備えている。
【００８０】
第１のセンサ４０は、保護部材１１の前面に互いに離間して２つ設けられており、図１３に示すように、最も外側に配置された電極１０よりもさらに、外側に設けられている。第１のセンサ４０は、充電装置２００の電極２０１または保護部材２０２が接近した際に、センサ検出面から電極２０１または保護部材２０２までの距離を測定することが可能である。第１のセンサ４０は、例えば、光電センサである。
【００８１】
第１のセンサ４０によって接近する物体までの距離を測定することができれば、その測定距離を移動型ロボット１００の内部処理することによって、充電装置２００に対して移動型ロボット１００がどの程度傾いているかを、充電装置２００が接触する前に各センサからの測定距離に基づいて判断することが可能である。したがって、傾きが大きい場合には、充電装置２００が接触する前に、移動型ロボット１００の停止位置を修正することができる。
【００８２】
以上のように、第１のセンサ４０として非接触式センサを用いることにより、移動型ロボット１００によってより汎用的な処理が可能となる。これにより、第１のセンサ４０によって測定された測定距離に基づいて、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きの方向および傾きの量を正確に把握することができる。その結果、移動型ロボット１００の停止位置をより正確に修正することができる。したがって、実施形態１，２の効果に加えて、移動型ロボット１００の停止位置の修正回数を減らし、リトライの回数をより確実に低減すると共に、移動型ロボット１００と充電装置２００との確実なドッキングが可能になる。
【００８３】
また、第１のセンサ４０として非接触式センサを用いた場合、移動型ロボット１００が充電装置２００に対して斜めに配置されていることを、移動型ロボット１００と充電装置２００との接触前（ドッキング前）に検知することができる。これにより、移動型ロボット１００と充電装置２００との接触前に充電処理のリトライが可能になる。したがって、移動型ロボット１００と充電装置２００との接触による、電極１０と電極２０１との摩耗を軽減することができる。また、移動型ロボット１００が充電装置２００に対して斜めに配置されたまま、保護部材１１がスライドするのを防止することもできる。このため、保護部材１１が電極ユニット筐体１５に接触し摩耗することを防止することもできる。
【００８４】
さらに、第１のセンサ４０が保護部材１１の前面に設けられている場合、充電装置２００が保護部材１１を押し込む前に、第１のセンサ４０が反応する。このため、第１のセンサ４０が反応した時点で、充電装置２００側の稼働装置２２０のアクチュエータ速度を落とすといった制御が可能である。これにより、移動型ロボット１００と充電装置２００との接触によって発生する衝撃力を小さくすることが可能である。さらに、第１のセンサ４０が反応するまでは、稼働装置２２０のアクチュエータ速度を高速にして運転することもできる。その結果、移動型ロボット１００と充電装置２００とのドッキングの時間、ひいては充電時間を短縮することも可能である。
【００８５】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施形態について、図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１〜３にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８６】
実施の形態３に係る電極ユニット１ｂでは、第１のセンサ４０が非接触式センサであり、第２のセンサ１３が接触式のスイッチセンサであった。
【００８７】
これに対し、本発明の本実施形態の電極ユニット１ｃでは、第１のセンサ４０および第２のセンサ５０が、いずれも非接触式センサである点が、電極ユニット１ｂと異なる。よって、実施の形態３と重複する部分の説明は繰り返さない。
【００８８】
図１４は、本発明の実施の形態４に係る電極ユニット１ｃの概略図である。本実施形態の電極ユニット１ｃは、図１４に示すように、第２のセンサ５０として非接触式センサを用いて測定を行い、保護部材１１の接近を検出する。第２のセンサ５０は、保護部材１１がスライドして接近した際に、センサ検出面から保護部材１１までの距離を測定することが可能である。第２のセンサ５０は、測定した距離に基づいて、保護部材１１が一定量（任意の設定値）以上スライドしたこと検出する。第２のセンサ５０は、例えば、光電センサである。
【００８９】
以上のように、第２のセンサ５０として非接触式センサを用いることにより、充電装置２００の電極２０１または保護部材２０２によって保護部材１１がスライドした際に、保護部材１１との距離を測定することができる。これにより、測定された距離に基づいて、保護部材１１が一定量以上スライドしたことを把握することができる。このため、上述の実施形態のように第２のセンサ１３として接触式のセンサを用いた場合よりも早く（手前で）、保護部材１１が所定量以上スライドしたことを把握することができる。したがって、移動型ロボット１００の傾きが大きい場合であっても、保護部材１１が電極ユニット筐体１５に対して大きな接触力を持ったまま摺動することを防ぎ、電極ユニット１ｃおよび移動型ロボット１００の耐久性が損なわれるのをより確実に防ぐことができる。
【００９０】
〔実施の形態５〕
本発明の他の実施形態について、図１５および図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１〜４にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９１】
図１５は、本発明の実施の形態５に係る電極ユニット１ｄの概略図である。本実施形態の電極ユニット１ｄは、図１５に示すように、第１のセンサ１２が、保護部材１１の露出面１１ａ側に設けられている点が、実施の形態１の電極ユニット１と異なる。よって、実施の形態１と重複する部分の説明は繰り返さない。
【００９２】
第１のセンサ１２は、電極ユニット１ｄの外部の物体が保護部材１１に接近したことを検出する。第１のセンサ１２は、保護部材１１の露出面１１ａ側に複数個設けられる。図１５の電極ユニット１ｄでは、２個の第１のセンサ１２が設けられている。すなわち、第１のセンサ１２は、保護部材１１のスライド方向に対して法線方向に離れた位置に設けられている。第１のセンサ１２の先端面（センサ検出面）１２ａは、保護部材１１の露出面１１ａよりも若干前方に突き出るように設置されている。本実施形態では、第１のセンサ１２は、例えば、先端面１２ａが押圧されることにより反応する（物体を検知する）接触式のスイッチセンサである。
【００９３】
次に、図１６に基づいて、電極１０と第１のセンサ１２との配置について説明する。図１６は、本発明の実施の形態５に係る電極ユニット１ｄにおける、電極１０と第１のセンサ１２との設置例を示す平面図である。図中の矢印は、重力方向Ｇを示している。
【００９４】
図１６の例では、図２の例と同様に、電極１０として、正極１０ａおよび負極１０ｂがそれぞれ４つ設けられている。各正極１０ａおよび負極１０ｂは、互いに離間して設けられている。正極１０ａの配列方向と、負極１０ｂの配列方向とは互いに平行であり、各配列方向は分かれている。正極１０ａおよび負極１０ｂは、それぞれ、重力方向Ｇに対して法線をなす方向に平行に並んで配置されている。
【００９５】
図１６に示すように、両端に配置された正極１０ａおよび負極１０ｂの中心は、保護部材１１もしくは電極ユニット筐体１５の中心と重なるように設計されていることが好ましい。すなわち、両端の正極１０ａを結ぶ線分と両端の負極１０ｂを結ぶ線分とを長辺とし、一方の端部の正極１０ａおよび負極１０ｂを結ぶ線分と、他方の端部の正極１０ａおよび負極１０ｂを結ぶ線分とを短辺とする仮想的な長方形において、その長方形の２本の対角線の交点が、保護部材１１の中心または電極ユニット筐体１５の中心と重なることが好ましい。
【００９６】
また、上述のように、本実施形態では、保護部材１１の前面（露出面１１ａ）に２つの第１のセンサ１２が設けられている。具体的には、図１６に示すように、第１のセンサ１２は、保護部材１１の外周部に互いに離間して設けられており、かつ、両端の正極１０ａおよび負極１０ｂと等距離に配置されている。図１６では、実線で示すように第１のセンサ１２は、両端に設けられた正極１０ａおよび負極１０ｂよりも外側に設けられている。しかし、図２に波線で示すように、第１のセンサ１２は、両端に設置された正極１０ａと負極１０ｂとの間に設けられていてもよい。
【００９７】
このような構成でも、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが小さい場合、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが小さい場合、両方の第１のセンサ１２が反応した後、第２のセンサ１３が反応する。一方、充電装置２００に対する移動型ロボット１００の傾きが大きい場合、一方の第１のセンサ１２が反応した後、他方の第１のセンサ１２は反応しないまま（または他方の第１のセンサ１２Ｂが反応するよりも先に）、第２のセンサ１３が反応することになる。したがって、実施形態１と同様に、リトライの回数を低減することができる。
【００９８】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電極ユニット１，１ａ〜１ｄは、装置（移動型ロボット１００）に搭載されたバッテリ１１０を充電するための電極ユニット１，１ａ〜１ｄにおいて、電極１０（正極１０ａ・１０ｂ）と、上記電極ユニット１，１ａ〜１ｄに外部の物体（例えば充電装置２００）が接触または接近したことを検出すると共に、互いに離間して設けられた複数の第１のセンサ１２（１２Ａ・１２Ｂ）、４０を備えることを特徴としている。
【００９９】
上記の構成によれば、互いに離間して設けられた第１のセンサを複数備えている。これにより、電極ユニットが充電装置に対して大きく傾いて配置されたとしても、各第１のセンサが反応するタイミングに基づいて、電極ユニットが外部の物体に対してどちらの方向に傾いているか（傾きの方向）を検出することができる。このため、傾きが大きい場合はその傾きの方向を反映させて、電極ユニットの配置状態を修正することができる。したがって、リトライの回数を低減することができる。
【０１００】
本発明の態様２に係る電極ユニット１，１ａ〜１ｄは、上記態様１において、上記バッテリ１１０の非充電時には上記電極１０の先端部を内部に収容する一方、上記バッテリ１１０の充電時には内部に収容された上記電極１０の先端部を露出させるようにスライド可能な保護部材１１と、上記保護部材１１が一定量以上スライドしたことを検出する第２のセンサ１３・５０とを備え、上記第１のセンサ１２（１２Ａ・１２Ｂ）、４０は、上記保護部材１１に上記物体（充電装置２００）が接触または接近したことを検出する構成であってもよい。
【０１０１】
上記の構成によれば、第１のセンサは保護部材に物体が接触または接近したことを検出し、第２のセンサは保護部材が所定量以上スライドしたことを検出する。これにより、全ての第１のセンサが同時に反応した後、保護部材がスライドし、第２のセンサが反応した場合、電極ユニットは充電装置に対して傾いていないとみなすことができる。また、一部の第１のセンサが反応した後、保護部材がスライドし、そのスライド途中かつ第２のセンサの反応前に、残りの第１のセンサが反応し、その後、第２のセンサが反応した場合、保護部材のスライド中に充電装置に対する電極ユニットの傾きが吸収されているとみなすことができる。したがって、この場合も、電極ユニットは充電装置に対して傾いていないとみなすことができる。
【０１０２】
一方、一部の第１のセンサが反応した後、保護部材がスライドし、残りの第１のセンサが反応しないままの状態で第２のセンサが反応した場合、および、すべての第１のセンサが反応しないままの状態で保護部材がスライドし、第２のセンサが反応した場合、電極ユニットは充電装置に対して大きく傾いているとみなすことができる。
【０１０３】
したがって、電極ユニットの傾きをより正確に判断することができ、電極ユニットの配置位置を修正（位置ずれを修正）したり、その修正を次回の配置に反映させたりすることができる。それゆえ、リトライの回数をより確実に低減することができる。
【０１０４】
本発明の態様３に係る電極ユニット１，１ａ〜１ｄは、上記態様２において、上記電極１０は、互いに離間して設けられた複数対の正極１０ａおよび負極１０ｂからなり、上記正極１０ａの配列方向と、上記負極１０ｂの配列方向とが、互いに平行であり、かつ、重力方向Ｇに対して法線をなす方向となっている構成であってもよい。
【０１０５】
上記の構成によれば、電極ユニットの電極（正極および負極）と、充電装置の電極（正極および負極）とを容易に接触させることができる。
【０１０６】
本発明の態様４に係る電極ユニット１，１ａ〜１ｄは、上記態様３において、上記第１のセンサ１２・４０は、上記互いに離間して設けられた正極または負極の両端部または両端部よりも外側に設けられていてもよい。
【０１０７】
上記の構成によれば、第１のセンサを離して設けることができるため、電極ユニット１の充電装置に対する傾きの方向をより正確に検出することができる。
【０１０８】
本発明の態様５に係る電極ユニット１，１ａ〜１ｄは、上記態様２〜４において、上記電極１０を支持する支持基板と、上記バッテリ１１０の充電時に保護部材１１がスライドする方向と同一方向に収縮可能な弾性体２２とをさらに備え、上記電極１０は、上記弾性体２２を介して支持基板に支持されていることが好ましい。
【０１０９】
上記の構成によれば、電極が電極に伝達される押圧力に応じて支持基板側に移動可能に支持される。したがって、充電装置が電極ユニットに対して接触を試みる場合、電極に過大な力が加わり、塑性変形することを防ぐことができる。
【０１１０】
本発明の態様６に係る電極ユニット１，１ａ〜１ｄは、上記態様２〜５において、上記第２のセンサ１３・５０は、上記バッテリ１１０の充電時に保護部材がスライドして上記電極１０の先端部を露出させる位置を越えてスライドしたことを検出する構成であってもよい。
【０１１１】
上記の構成によれば、保護部材がスライドし電極の先端部を露出させてから、第２のセンサが反応する。したがって、電極ユニットの電極と充電装置の電極とを確実に接触させることができる。
【０１１２】
本発明の態様７に係る電極ユニット１ａは、上記態様２〜６において、上記バッテリ１１０の非充電時に保護部材１１がスライドするのを拘束する一方、上記バッテリ１１０の充電時に保護部材１１の拘束を解除するロック部材（スライドロック機構３０）を備えることが好ましい。
【０１１３】
上記の構成によれば、電極の保護に用いる保護部材のスライドを拘束するロック部材を備えるため、より安全な電極ユニットを提供することが可能となる。
【０１１４】
本発明の態様８に係る電極ユニット１，１ａ，１ｂ，１ｄは、上記態様２〜７において、上記第１のセンサ１２および第２のセンサ１３の少なくとも一方が、押圧されることにより反応する接触式センサであってもよい。
【０１１５】
上記の構成によれば、第１のセンサおよび第２のセンサの少なくとも一方が接触式センサであるため、電極ユニットの構成を簡素化できる。
【０１１６】
本発明の態様９に係る電極ユニット１ｂ，１ｃは、上記態様２〜７において、上記第１のセンサ４０および第２のセンサ５０の少なくとも一方が、非接触式センサであってもよい。
【０１１７】
上記の構成によれば、第１のセンサとして非接触式センサを用いることにより、充電装置に対して電極ユニットがどの程度傾いているかを、接触前に各センサからの測定距離によって判断することが可能である。一方、第２のセンサとして非接触式センサを用いることにより、保護部材の接触前に、保護部材との距離に基づいて、保護部材が一定量以上スライドしたことを把握することができる。
【０１１８】
本発明の態様１０に係る走行装置（移動型ロボット１００）は、態様１〜９のいずれかの電極ユニット１，１ａ〜１ｄと、上記電極ユニット１，１ａ〜１ｄを介して充電されるバッテリ１１０とを備える。
【０１１９】
上記の構成によれば、態様１と同様に、充電装置に対して大きく傾いて配置された場合のリトライの回数を低減することができる。
【０１２０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の電極ユニットは、固定設備側の電源とは離れた環境において移動を伴う動作をする走行装置のバッテリを給電する場合に好適に利用することが可能であり、特に無人搬送機（ＡＧＶ）や移動型ロボットの電極ユニットとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１    電極ユニット
１ａ  電極ユニット
１ｂ  電極ユニット
１ｃ  電極ユニット
１ｄ  電極ユニット
１０  電極
１０ａ  正極
１０ｂ  負極
１１  保護部材
１１ａ  露出面
１２  第１のセンサ
１２Ａ  第１のセンサ
１２Ｂ  第１のセンサ
１２ａ  先端面（先端部）
１３  第２のセンサ
１７  支持基板
２１  電極支持部材
２２  弾性体
３０  スライドロック機構（ロック部材）
４０  第１のセンサ
５０  第２のセンサ
１００  移動型ロボット（走行装置）
１１０  バッテリ
２００  充電装置
【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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