(57)【要約】【課題】漏電による感電を効果的に防ぐことができるロボット、及びその電源制御方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様にかかるロボット１００は、バッテリ１４１と、複数の負荷１４６と、負荷１４６に供給される電源を遮断する負荷側漏電遮断器１４５と、複数の負荷１４６に供給される電源を遮断する電源側漏電遮断器１４３と、負荷１４６に流れる出力電流と、負荷１４６から負荷側漏電遮断器１４５側に戻る戻り電流とを検出する電流検出部１５１と、出力電流から電流検出部との差分値が設定値Ｂを越えているかを判定する判定部１５２と、差分値が設定値Ｂを越えている時間が設定時間Δｔより短い場合に負荷側漏電遮断器１４５によって電源を遮断し、設定時間Δｔより長い場合に電源側漏電遮断器１４３によって電源を遮断するバッテリ制御部とを備えるものである。【選択図】図３
2008194807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源を供給する電源供給部と、
前記電源供給部から供給される電源によって動作する複数の負荷と、
前記電源供給部と前記負荷との間に設けられ、前記負荷に供給される電源を遮断する第１の遮断器と、
前記第１の遮断器の前記電源供給部側に設けられ、前記複数の負荷に供給される電源を遮断する第２の遮断器と、
前記第１の遮断器側から前記負荷に流れる出力電流と、前記負荷から前記第１の遮断器側に戻る戻り電流とを検出する電流検出部と、
前記出力電流と前記戻り電流との差分値が第１の設定値を越えているかを判定する判定部と、
前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が、設定時間より短い場合に前記第１の遮断器によって電源を遮断し、前記設定時間より長い場合に前記第２の遮断器によって電源を遮断する電源制御部とを備えるロボット。
【請求項２】
前記差分値が前記第１の設定値よりも低い第２の設定値を越えているかを判定し、
前記差分値が前記第２の設定値を越えている場合に、前記差分値が前記第２の設定値を越えていることを報知する請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が設定時間より短い場合に、前記ロボットが安定状態になった後、前記第１の遮断器によって電源を遮断する請求項１、又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第１の遮断器と、前記第２の遮断器との間に、前記電源供給部から供給される電源の電源電圧を前記負荷を動作させる動作電圧に変換する変換器が設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載のロボット。
【請求項５】
電源を供給する電源供給部と、
前記電源供給部から供給される電源によって動作する複数の負荷と、
前記電源供給部と前記負荷との間に設けられ、前記負荷に供給される電源を遮断する第１の遮断器と、
前記第１の遮断器の前記電源供給部側に設けられ、前記複数の負荷に供給される電源を遮断する第２の遮断器と、を有するロボットにおいて電源制御を行う電源制御方法であって、
前記第１の遮断器側から前記負荷に流れる出力電流と、前記負荷から前記第１の遮断器側に戻る戻り電流とを検出するステップと、
前記出力電流と前記戻り電流との差分値が第１の設定値を越えているかを判定するステップと、
前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が、設定時間より短い場合に前記第１の遮断器によって電源を遮断し、前記設定時間より長い場合に前記第２の遮断器によって電源を遮断するステップと、を備えるロボットの電源制御方法。
【請求項６】
前記差分値が前記第１の設定値よりも低い第２の設定値を越えているかを判定するステップと、
前記差分値が前記第２の設定値を越えている場合に、前記差分値が前記第２の設定値を越えていることを報知するステップとをさらに備える請求項５に記載のロボットの電源制御方法。
【請求項７】
前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が前記設定時間より短い場合に、前記ロボットが安定状態になった後、前記第１の遮断器によって電源を遮断する請求項５、又は６に記載のロボットの電源制御方法。
【請求項８】
前記第１の遮断器と、前記第２の遮断器との間に、前記電源供給部から供給される電源の電源電圧を前記負荷を動作させる動作電圧に変換する変換器がさらに設けられている請求項５乃至７のいずれかに記載のロボットの電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット、及びその電源制御方法に関し、特に詳しくは複数の負荷に対して電源を供給するロボット、及びその電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間と共生するロボットが開発されている。このようなロボットでは、様々な機能を付加することによって、より人間の役に立つようになる。従って、ロボットを高機能化することが望まれている。さらに、ロボットを大型化、又は高速化しようとすると、ロボットを駆動するためのモータなどの負荷が大きくなる。従って、ロボットを高出力化することが望まれている。
【０００３】
このようなロボットの高出力化、高機能化が進むにつれて、ロボットに供給される電源電圧の高圧化、高容量化が進んできている。移動型のロボットでは、電源供給用の導電線を外部に接続したままとすることができないため、通常、電源を供給するバッテリが内蔵されている。このバッテリからの電源電圧によって、モータが動作して、移動することができる。また、バッテリと充電装置とをコネクタで接続するロボットが開示されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２３２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなロボットでは、関節や車輪などの可動部がある。このような可動部は、例えば、バッテリから電源が供給されるモータによって動作する。従って、可動部が動作すると、ロボットに設けられている導電線が挟まれてしまうおそれがある。導電線の被覆が破損して、導電線が露出してしまう。そして、導電線の露出部分がフレームなどの金属に接触すると、漏電してしまう。漏電が発生した場合、フレームを通じて人間に漏洩電流が流れ、感電するおそれがある。しかしながら、ロボットは、通常の家電製品と異なり、移動するため、アース線を介してアース端子と接続することができない。このように、従来のロボットでは、漏電した場合、感電してしまうおそれがある。従来では、電源電圧を２４Ｖとしていたため、漏電した状態でロボットに人間が接触しても大きな問題とならなかった。しかしながら、高出力化に伴い、電源電圧を高くする必要がある。電源電圧を高くした場合、漏洩電流が大きくなり、感電の問題が顕在化してしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、漏電による感電を効果的に防ぐことができるロボット、及びその電源制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様にかかるロボットは、電源を供給する電源供給部と、前記電源供給部から供給される電源によって動作する複数の負荷と、前記電源供給部と前記負荷との間に設けられ、前記負荷に供給される電源を遮断する第１の遮断器と、前記第１の遮断器の前記電源供給部側に設けられ、前記複数の負荷に供給される電源を遮断する第２の遮断器と、前記第１の遮断器側から前記負荷に流れる出力電流と、前記負荷から前記第１の遮断器側に戻る戻り電流とを検出する電流検出部と、前記出力電流と前記戻り電流との差分値が第１の設定値を越えているかを判定する判定部と、前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が、設定時間より短い場合に前記第１の遮断器によって電源を遮断し、前記設定時間より長い場合に前記第２の遮断器によって電源を遮断する電源制御部とを備えるものである。これにより、外部に漏電電流が流れている場合には、即座に電源を遮断できる。このため、漏電による感電を効果的に防ぐことができる。
【０００８】
本発明の第２の態様にかかるロボットは、上述のロボットであって、前記差分値が前記第１の設定値よりも低い第２の設定値を越えているかを判定し、前記差分値が前記第２の設定値を越えている場合に、前記差分値が前記第２の設定値を越えていることを報知するものである。これにより、漏電の可能性があることを確認することができる。このため、利便性を向上することができる。
【０００９】
本発明の第３の態様にかかるロボットは、上述のロボットであって、前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が設定時間より短い場合に、前記ロボットが安定状態になった後、前記第１の遮断器によって電源を遮断するものである。これにより、ロボットが安定状態となった後、負荷の動作が停止するため、利便性を向上することができる。
【００１０】
本発明の第４の態様にかかるロボットは、上述のロボットであって、前記第１の遮断器と、前記第２の遮断器との間に、前記電源供給部から供給される電源の電源電圧を前記負荷を動作させる動作電圧に変換する変換器が設けられているものである。
【００１１】
本発明の第５の態様にかかるロボットの電源制御方法は、電源を供給する電源供給部と、
前記電源供給部から供給される電源によって動作する複数の負荷と、前記電源供給部と前記負荷との間に設けられ、前記負荷に供給される電源を遮断する第１の遮断器と、前記第１の遮断器の前記電源供給部側に設けられ、前記複数の負荷に供給される電源を遮断する第２の遮断器と、を有するロボットにおいて電源制御を行う電源制御方法であって、前記第１の遮断器側から前記負荷に流れる出力電流と、前記負荷から前記第１の遮断器側に戻る戻り電流とを検出するステップと、前記出力電流と前記戻り電流との差分値が第１の設定値を越えているかを判定するステップと、前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が、設定時間より短い場合に前記第１の遮断器によって電源を遮断し、前記設定時間より長い場合に前記第２の遮断器によって電源を遮断するステップと、を備えるものである。これにより、外部に漏電電流が流れている場合には、即座に電源を遮断できる。このため、漏電による感電を効果的に防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第６の態様にかかるロボットの電源制御方法は、上述の電源制御方法であって、前記差分値が前記第１の設定値よりも低い第２の設定値を越えているかを判定するステップと、前記差分値が前記第２の設定値を越えている場合に、前記差分値が前記第２の設定値を越えていることを報知するステップとをさらに備えるものである。
【００１３】
本発明の第７の態様にかかるロボットの電源制御方法は、上述の電源制御方法であって、前記差分値が前記第１の設定値を越えている時間が前記設定時間より短い場合に、前記ロボットが安定状態になった後、前記第１の遮断器によって電源を遮断するものである。これにより、ロボットが安定状態となった後、負荷の動作が停止するため、利便性を向上することができる
【００１４】
本発明の第８の態様にかかるロボットの電源制御方法は、上述の電源制御方法であって、前記第１の遮断器と、前記第２の遮断器との間に、前記電源供給部から供給される電源の電源電圧を前記負荷を動作させる動作電圧に変換する変換器がさらに設けられているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、漏電による感電を効果的に防ぐことができるロボット、及びその電源制御方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施の形態にかかるロボットについて図１を用いて説明する。図１はロボット１００の構成を模式的に示す外観図である。本実施の形態では、ロボット１００が、自律移動する移動ロボットとして説明する。ロボット１００は、車輪２と、筐体３と、腕部４と、を備えている。そして、筐体３の内部には、車輪２と接続されたモータ、及びモータを駆動するためのバッテリが設けられている。このモータがロボット１００を駆動するための駆動機構となる。モータを駆動することによって、車輪２が回転して、ロボット１００が移動する。また、腕部４には、関節４ａが設けられている。腕部４の関節４ａは、モータと接続されている。モータ等によって関節４ａを駆動することによって、腕部４の位置、及び姿勢が制御される。さらに、腕部４が駆動することによって、物体の把持などが行なわれる。頭部１又は筐体３には、カメラ、ＬＥＤ、マイク、スピーカなどが設けられている。筐体３、及び頭部１の少なくとも一部は、金属等の導電体によって形成されている。
【００１７】
次に、ロボット１００の制御系について図２を用いて説明する。図２は、ロボット１００の制御系を示すブロック図である。ロボット１００は、制御部１０１、入出力部１０２、駆動部１０３、電源部１０４、及び外部記憶部１０５などを有している。
【００１８】
入出力部１０２は、周囲の映像を取得するためのＣＣＤ（Charge Coupled Device）などからなるカメラ１２１、周囲の音を集音するための１又は複数の内部マイク１２２、音声を出力してユーザと対話等を行なうためのスピーカ１２３、ユーザへの応答や感情等を表現するためのＬＥＤ１２４、タッチセンサなどからなるセンサ部１２５などを備える。また、センサ部１２５は、レーザレンジファインダ、エンコーダなどの各種センサを有している。
【００１９】
また、駆動部１０３は、モータ１３１及びモータを駆動するドライバ１３２などを有し、ユーザの指示などに従って車輪２、腕部４の関節４ａを駆動させる。電源部１０４は、バッテリ１４１及びその放充電を制御するバッテリ制御部１４２を有し、各部に電源を供給する。すなわち、バッテリ１４１から供給される電源は、バッテリ制御部１４２によって制御される。そして、バッテリ１４１からの電源は、制御部１０１、入出力部１０２、駆動部１３１、外部記憶部１０５に供給される。電源部１０４は、例えば、筐体３の内部に設けられている。ロボット１００に内蔵されたバッテリ１４１は二次電池であり、例えば、外部のＡＣ電源と接続することによって充電が行なわれる。従って、外部と導電線などで接続されていない状態で、各部を動作させることができる。すなわち、外部のＡＣ電源などに接続していない状態で、ロボット１００が移動する。この電源部１０４については、後述する。
【００２０】
外部記憶部１０５は、着脱可能なＨＤＤ、光ディスク、光磁気ディスク等からなり、各種プログラムや制御パラメータなどを記憶し、そのプログラムやデータを必要に応じて制御部１０１内のメモリ（不図示）等に供給する。
【００２１】
制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、無線通信用のインターフェースなどを有し、ロボット１の各種動作を制御する。そして、この制御部１０１は、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムに従ってロボット１００の各部を制御する。制御部１０１は、ドライバ１３２に駆動信号を出力して、モータ１３１の動作を制御する。これにより、ロボット１００が所定の位置まで自律的に移動する。あるいは、関節４ａが駆動して、腕部４が自律的に移動する。具体的には、制御部１０１は、目標位置までの移動経路を生成して、その移動経路に追従するように、モータを制御する。
【００２２】
モータ１３１、及びドライバ１３２は、２つの車輪２にそれぞれ設けられている。これにより、２つの車輪２を独立して駆動することができる。例えば、ドライバ１３２は、モータ１３１の回転数を制御する。これにより、車輪２を所定の回転数で駆動することができる。よって、ロボット１００の目標位置までの移動が可能となる。モータ１３１はロボット１００の内部に取り付けられている。なお、ロボットの態様は上述の態様に限られるものではない。例えば、上記の説明では、車輪型のロボット１００について説明したが、これに限るものではない。例えは、関節が設けられた脚部を有する歩行型のロボットであってもよい。
【００２３】
次に、電源部１０４について、図３を用いて説明する。図３は電源部１０４における接続を示すブロック図である。電源供給部であるバッテリ１４１には、バッテリ制御部１４２と、電源側漏電遮断器１４３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４と、負荷側漏電遮断器１４５と、負荷１４６と、バッテリ制御部１４２と、導電線１４８とが接続されている。バッテリ１４１と負荷１４６との間に設けられた電源側漏電遮断器１４３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４、及び負荷側漏電遮断器１４５は、導電線１４８を介して接続されている。さらに、バッテリ制御部１４２は、電源側漏電遮断器１４３、及び負荷側漏電遮断器１４５に接続されている。バッテリ制御部１４２は、電源側漏電遮断器１４３、及び負荷側漏電遮断器１４５を統括的に制御する。さらに、バッテリ制御部１４２には、図２で示した制御部１０１と接続されている。
【００２４】
なお、図３では４つの負荷１４６を制御する例について説明するが、負荷の数はこれに限るものではない。この負荷１４６は、例えば、モータ１３１、及びドライバ１３２である。また、負荷は、制御部１０１、外部記憶部１０５、カメラ１２１、内部マイク１２２、スピーカ１２３、ＬＥＤ１２４、センサ部１２５等を含んでいてもよい。
【００２５】
バッテリ１４１は、電源側漏電遮断器１４３に導電線１４８によって接続されている。バッテリ１４１からは、例えば、２４ＶのＤＣ電圧が出力されている。電源側漏電遮断器１４３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４に接続されている。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４には、電源側漏電遮断器１４３を介して、バッテリ１４１からの電源が供給される。漏電が発生した場合、電源側漏電遮断器１４３はＤＣ／ＤＣコンバータ１４４への電源を遮断する。これにより、全ての負荷１４６に対する電源供給が停止する。電源側漏電遮断器１４３は４つのＤＣ／ＤＣコンバータ１４４の入力側に接続されている。すなわち、電源側漏電遮断器１４３と４つのＤＣ／ＤＣコンバータ１４４との間で、導電線１４８が分岐されている。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４は、バッテリ１４１からの電源電圧を負荷１４６の動作電圧に変換する回路である。従って、バッテリ１４１の出力されるＤＣ電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４によって、負荷１４６に対応するＤＣ電圧に変換される。そして、負荷１４６に応じた動作電圧が印加されることによって、それぞれの負荷１４６が正常に動作する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４は負荷に応じたＤＣ電圧に変換する変換部である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４は、バッテリ１４１から供給されたされた２４ＶのＤＣ電圧を１２ＶのＤＣ電圧に変換して出力する。もちろん、電圧の値は上記の例に限られるものではない。
【００２７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４の出力側は、負荷側漏電遮断器１４５に接続されている。そして、負荷側漏電遮断器１４５には、負荷１４６が接続されている。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４は、負荷側漏電遮断器１４５を介して負荷１４６と接続されている。漏電が発生した場合、負荷側漏電遮断器１４５は負荷１４６への電源を遮断する。これにより、１つの負荷１４６に対する電源供給が停止する。負荷側漏電遮断器１４５は、各負荷への電源の供給を独立して停止することができる。よって、負荷側漏電遮断器１４５は、１つの負荷１４６のみの電源を遮断する。もちろん、漏電が発生していない場合、負荷１４６であるモータに対してＤＣ／ＤＣコンバータ１４４からの動作電圧が負荷側漏電遮断器１４５を介して供給される。
【００２８】
これらの構成要素には導電線１４８を介して電源が供給される。ここでは、ＤＣ電圧が印加されているため、２本の導電線１４８によって各構成要素が接続されている。すなわち、＋側の導電線、及び−側の導電線が接続されている。よって、電源側漏電遮断器１４３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４、及び負荷側漏電遮断器１４５のそれぞれには入出力用の＋端子、入力用の−端子、出力用の＋端子、及び出力用の−端子が設けられている。そして、これらの端子が導電線１４８で接続されることによって、電源が供給される。
【００２９】
このように、負荷側漏電遮断器１４５と、負荷側漏電遮断器１４５よりも電源側に設けられた電源側漏電遮断器１４３とがロボット１００内に設けられている。ここでは、負荷側漏電遮断器１４５は、負荷１４６の数に応じて複数設けられている。そして、負荷側漏電遮断器１４５は、漏電が発生した負荷のみに供給される電源を遮断する。すなわち、負荷側漏電遮断器１４５負荷１４６とＤＣ／ＤＣコンバータ１４４との電気的接続を切り離す。一方、電源側漏電遮断器１４３は、複数の負荷１４６に接続されている。従って、電源側漏電遮断器１４３は複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１４４に電源を出力している。電源側漏電遮断器１４３は、複数の負荷１４６に対する電源を一括して遮断する。
【００３０】
図３では、４つの負荷１４６が設けられている。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４が４つ設けられ、負荷側漏電遮断器１４５が４つ設けられている。そして、１つの負荷には、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ１４４が接続されている。なお、負荷の数は４つに限るものではない。もちろん、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ１４４から２つ以上の負荷１４６に対して電源を供給してもよい。
【００３１】
次に、負荷側漏電遮断器１４５について図４を用いて説明する。図４は、負荷側漏電遮断器１４５の内部に設けられた回路を模式的に示すブロック図である。負荷側漏電遮断器１４５には、電流検出部１５１と、判定部１５２と、電源遮断部１５３とが設けられている。すなわち、電流検出部１５１と、判定部１５２と、電源遮断部１５３は、負荷側漏電遮断器１４５内に設けられた内部回路である。なお、４つの負荷側漏電遮断器１４５は、全て同様の構成を有している。また、電源側漏電遮断器１４３を図４に示す構成としてもよい。
【００３２】
電流検出部１５１は、負荷側漏電遮断器１４５と負荷１４６との間の電流を検出するための回路である。ここでは、負荷側漏電遮断器１４５と負荷１４６との間に設けられた２本の導電線１４８に流れる電流をそれぞれ検出する。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４から負荷１４６に出力される出力電流と、負荷１４６からＤＣ／ＤＣコンバータ１４４に戻る戻り電流が検出される。すなわち、２本の導電線１４８のうちの１本には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４から負荷１４６に供給される出力電流が流れ、他方には、負荷からＤＣ／ＤＣコンバータ１４４に戻る戻り電流が流れている。そして、電流検出部１５１は、それぞれの導電線１４８に流れる電流を検出する。なお、電流検出部１５１は、出力電流、及び戻り電流を、それぞれ正の値として検出する。そして、電流検出部１５１は、出力電流と戻り電流との差分を取る。すなわち、電流検出部１５１は、出力電流から戻り電流を引いた値を差分値として、判定部１５２に出力する。この差分値は、漏電によって発生する漏洩電流に対応した値となる。
【００３３】
判定部１５２は、電流検出部１５１によって検出された差分値が、設定値（しきい値）を越えていないか判定する回路である。ここでは、判定部１５２に２つの設定値が記憶されている。ここで、２つの設定値のうちの小さい方を、設定値Ａとし、大きい方を設定値Ｂとする。そして、判定部１５２は、差分値が設定値Ａ、及び設定値Ｂを越えているか否かを判定する。判定部１５２は、設定値Ａ、Ｂと、差分値を比較して、差分値が設定値Ａ、Ｂを越えているか否かを判定する。この判定結果に基づいて、電源遮断部１５３が制御される。従って、判定部１５２は、電源の遮断を制御するために、負荷側漏電遮断器１４５内に設けられた内部制御回路となる。電源遮断部１５３は、判定結果に基づいて、負荷１４６に供給している電源を遮断する回路である。なお、異なる負荷側漏電遮断器１４５で、判定部１５２に設定されている設定値を異なる値にしてもよく、同じ値にしてもよい。よって、４つの負荷側漏電遮断器１４５にそれぞれ異なる設定値が設定されていてもよい。この設定値は、負荷１４６の大きさや動作電圧によって決定することができる。
【００３４】
ここで、判定部１５２による処理について図５を用いて説明する。図５は、電流検出部１５１で検出された差分値を示すグラフである。図５において、横軸は時間、縦軸は差分値を示している。なお、図５では負荷１４６ａでの差分値を示している。負荷１４６ａは、負荷側漏電遮断器１４５ａを介してＤＣ／ＤＣコンバータ１４４ａに接続されている。図５に示すように、電流検出部１５１は、一定のサンプリング周期で差分値を検出している。
【００３５】
判定部１５２は、検出された差分値が設定値Ａを比較する。差分値が設定値Ａ以下の場合、そのまま電流を検出する。この場合は、電源供給が正常であり、問題なく通常動作が行なわれる。差分値が設定値Ａよりも大きい場合、判定部１５２は、警告信号をバッテリ制御部１４２に出力する。図５では、ｔ＝ｔ１のタイミングで、差分値が設定値Ａを越える。従って、ｔ＝ｔ１のタイミングで、差分値が設定値Ａを越えていることを示す警告信号が出力される。そして、バッテリ制御部１４２が、警告信号に基づいて、ロボット１００の制御部１０１に対して警告する。バッテリ制御部１４２は、設定値Ａを越えている負荷１４６ａを示す負荷信号を制御部１０１に出力する。このように、バッテリ制御部１４２は、負荷１４６ａにおいて漏電が起きている可能性があることを制御部１０１に報知する。制御部１０１は、例えば、ＬＥＤ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置、スピーカ等によって、漏電が起きている可能性があることを人間に報知する。具体的には、ＬＥＤを点滅させて、漏電が起きている可能性があることを報知すればよい。これにより、問題がある負荷１４６ａを即座に特定することができる。従って、使用者が、問題がある負荷１４６の導電線１４８等を調査して、修復できるようになる。
【００３６】
さらに、判定部１５２は、検出された差分値が設定値Ｂを比較する。差分値が設定値Ｂよりも大きい場合、フェールセーフモードに移行する。そして、フェールセーフモードに移行した後、負荷１４６ａに対応する負荷側漏電遮断器１４５ａで電源を遮断する。この制御について以下に説明する。まず、差分値が設定値Ｂを越えると、判定部１５２が差分値が設定値Ｂを越えたことを示す判定信号を出力する。図５では、ｔ＝ｔ２のタイミングで差分値が設定値Ｂを越えている。このため、ｔ＝ｔ２のタイミングで判定信号が、判定部１５２からバッテリ制御部１４２に出力される。バッテリ制御部１４２は、判定信号が入力されると、制御部１０１にフェールセーフモードに移行するための移行信号を出力する。
【００３７】
制御部１０１は、移行信号が入力されると、ロボット１００が安定な姿勢になるまで、フェールセーフ制御を行う。例えば、関節４ａに設けられた複数のモータ１３１を駆動して、腕部４を安定な位置まで移動する。そして安定な状態でモータ１３１を停止させる。また、歩行型のロボット１００の場合、脚部を接地させて、安定な状態とする。そして、安定な状態で各負荷の動作を停止させる。このように、フェールセーフ制御では、ロボット１００が負荷１４６の動作を停止させても、ロボット１００の動作が停止する安定状態になるまでの制御が実行される。
【００３８】
ロボット１が安定な状態となったら、制御部１０１は、移行完了信号をバッテリ制御部１４２に出力する。バッテリ制御部１４２は、移行完了信号が入力されると、遮断信号を負荷側漏電遮断器１４５に出力する。バッテリ制御部１４２は、判定信号を出力した負荷側漏電遮断器１４５ａを記憶している。従って、バッテリ制御部１４２は、判定信号を出力した負荷側漏電遮断器１４５ａのみに対して、遮断信号を出力する。負荷側漏電遮断器１４５ａは、遮断信号が入力されると、電源を遮断する。すなわち、電源遮断部１５３が動作して、負荷１４６ａに供給される電源を遮断する。これにより、負荷１４６ａの動作が停止する。なお、負荷１４６ａ以外の負荷には、電源が供給されている。さらに、制御部１０１は、ＬＥＤ１などによって、負荷１４６ａへの電源供給が遮断されていることを人間に報知する。
【００３９】
図５では、ｔ＝ｔ２のタイミングで判定信号が出力され、フェールセーフモードへの移行が開始している。また、ｔ＝ｔ３のタイミングで、差分値が設定値Ａよりも低くなり、正常な状態になっている。従って、後述する緊急遮断が行なわれない。またｔ＝ｔ４のタイミングでフェールセーフモードへの移行が完了している。従って、この状態でロボット１００の動作が安定する。移行完了後、負荷１４６ａの電源が遮断される。従って、ｔ＝ｔ４の直後のｔ＝ｔ５のタイミングから、負荷１４６ａに流れる出力電流、及び戻り電流が０となり、差分値も０となる。
【００４０】
さらに、バッテリ制御部１４２は、差分値が設定値Ｂを設定時間Δｔ以上連続して越えていないかを監視している。すなわち、バッテリ制御部１４２は、差分値が設定値Ｂを連続して越えている時間を検知している。差分値が設定値Ｂを越えている時間が設定時間よりも短い場合、上記のように、フェールセーフモード移行後、電源を遮断する。一方、差分値が設定値Ｂを越えている時間が設定時間よりも長くなると、電源を緊急遮断する。すなわち、差分値が設定値Ｂを越えている時間を検知して、その時間が設定時間Δｔよりも長くなっているか否かを判定する。例えば、差分値が設定値Ｂを越えていることを示す判定信号が、設定時間Δｔ以上連続して出力されているか否かを判定する。差分値が設定値Ｂを設定時間Δｔ以上連続して越えている場合、バッテリ制御部１４２は、電源側漏電遮断器１４３に緊急遮断信号を出力する。緊急遮断信号が入力されると、電源側漏電遮断器１４３は、即座に電源を遮断する。これにより、全ての負荷１４６の動作が停止する。なお、緊急遮断信号を全ての負荷側漏電遮断器１４５に出力して、全ての負荷の動作を停止してもよい。
【００４１】
図５では、ｔ＝６のタイミングで、差分値が設定値Ｂを越え、判定信号が出力される。そして。ｔ＝ｔ７のタイミングまで、連続して差分値が設定値Ｂを越えている。ここで、設定時間Δｔは（ｔ７−ｔ６）に対応する時間となっている。よって、ｔ＝ｔ７のタイミングで、差分値が設定値Ｂを越えている時間が、設定時間Δｔよりも長くなる。このタイミングで緊急遮断信号が出力される。これにより、全ての負荷側漏電遮断器１４５が電源を遮断する。従って、全ての負荷１４６の動作が停止する。よって、ｔ＝ｔ８のタイミング以降は、負荷１４６ａに流れる出力電流、及び戻り電流が０となり、差分値も０となる。
【００４２】
このように、差分値が設定値Ｂを設定時間Δｔ以上連続で越えていると、ロボット１００の外部に漏洩電流が流れ続けている可能性がある。例えば、人間等がロボット１００の筐体３と接触すると、感電してしまう。よって、安全を優先して電源を即座に遮断する。これにより、漏電による感電を効果的に防ぐことができる。なお、設定時間Δｔは、数ｍｓｅｃ程度の時間であり、フェールセーフモードに移行が完了する時間よりも十分短くなっている。例えば、図５では、ｔ＝２のタイミングで設定値Ｂを越えているが、ｔ＝３のタイミングで差分値が設定値Ｂよりも小さくなっている。このため、緊急遮断信号が出力されず、ｔ＝ｔ４のタイミングでフェールセーフモードへの移行が完了している。
【００４３】
また、差分値が設定値Ｂを越えたタイミングや、フェールセーフモードに移行完了したタイミングや、差分値が設定値Ｂを越えた時間が設定時間Δｔを越えたタイミングにおいて、その内容を人間に報知してもよい。この場合、例えば、ＬＥＤやスピーカを用いて報知することができる。
【００４４】
このように、ロボット１００内に漏電遮断器を設けているため、漏電を適切に防ぐことができる。また、負荷１４６毎に１つの負荷側漏洩遮断器１４５が設けられている。そして、負荷側漏洩遮断器１４５のそれぞれに設けられた電流検出部１５１によって、電流、及び差分値を検出している。これにより、それぞれの負荷１４６において、出力電流、及び戻り電流を検出することができる。よって、負荷毎の差分値を独立して検出することが可能になる。これにより、適切なタイミングで負荷毎に電源を遮断することができる。よって、細かな制御を行うことができ、利便性を向上することができる。
【００４５】
また、バッテリ制御部１４２は、差分値が設定値Ｂを越えている時間に基づいて、電源の遮断を制御している。すなわち、差分値が設定値Ｂを越えている時間が設定時間Δｔより長い場合、電源側漏洩遮断器１４３によって電源を遮断する。これにより、一度に複数の負荷１４６の電源が遮断される。よって、速やかに漏洩を防止することができ、効果的に感電を防止することができる。さらに、差分値が設定値Ｂを越えている時間が設定時間Δｔより短い場合、負荷側漏洩遮断器によって電源を遮断している。これにより、漏洩電流が発生した負荷１４６ａのみ、電源が遮断される。従って、利便性を下げることなく、安全性を向上することができる。さらに、設定時間Δｔより短い場合には、フェールセーフモードに移行した後、電源を遮断させることが好ましい。これにより、ロボット１００が安定した状態で停止するため、利便性を向上することができる。例えば、不安定な状態でロボット１００の動作が急激に停止することによる損傷などを防ぐことができる。
【００４６】
上記のバッテリ制御について図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態にかかるロボット１００の電源制御方法を示すフローチャートである。まず、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４の出力電流と、戻り電流を検出する（ステップＳ１０１）。すなわち、電流検出部１５１が出力電流と、戻り電流の両方を検出する。そして、出力電流と、戻り電流の差分値を検出する（ステップＳ１０２）。
【００４７】
次に、差分値と設定値Ａを比較して、差分値が設定値Ａを越えているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。差分値が設定値Ａ以下であれば、ステップＳ１０１に戻り、電流値を検出する。差分値が設定値Ａよりも大きい場合、制御部１０１に対して問題負荷１４６ａの警告を行なう（ステップＳ１０４）。すなわち、警告信号を出力して、負荷１４６ａに問題が生じていることを報知する。これにより、使用者が問題がある負荷１４６ａを即座に特定することができる。よって、感電を未然に防ぐことが可能になる。
【００４８】
次に、差分値と設定値Ｂとを比較して、差分値が設定値Ｂを越えているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。差分値が設定値Ｂ以下であれば、ステップＳ１０１に戻る。そして、同様に、電流値を検出する。差分値が設定値Ｂよりも大きい場合、差分値が設定値Ｂよりも大きいと判定されたことを示す判定信号を出力する。そして、判定信号が設定時間Δｔ以上、連続して出力されているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。遮断信号が設定時間Δｔ以上連続して出力されていない場合、フェールセーフ後、電源を遮断する。すなわち、遮断信号が出力されている期間が設定時間Δｔよりも短い場合、フェールセーフモードに移行する。そして、フェールセーフモードに移行した後、負荷側漏電遮断器１４５ａが電源を遮断する（ステップＳ１０７）。ここでは、差分値が設定値Ｂを越えている負荷１４６ａのみ電源が遮断される。これにより、ロボット１００が不安定な状態で停止するのを防ぐことができ、利便性を向上することができる
【００４９】
遮断信号が設定時間Δｔ以上連続して出力されている場合、緊急遮断信号を出力して、電源を緊急遮断する（ステップＳ１０８）。すなわち、遮断信号が出力されている期間が設定時間Δｔよりも長い場合、電源側漏電遮断器１４３が負荷１４６の電源を遮断する。これにより、全ての負荷の電源が一括して遮断される。よって、漏電による感電を防ぐことができ、安全性を向上することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態にかかるロボット１００の電源制御方法によれば、漏電による感電を効果的に防止することができる。よって、従来、２４Ｖであった電源電圧を高電圧化（例えば、４８Ｖ、７２Ｖ）した場合でも、漏電による感電を防止することができる。また、上記の電流制御方法は、電源ライン、及びアース線を外部と接続することができない移動型のロボットに好適である。また、ＡＣ電圧を用いて、電源を供給する場合、ＡＣ／ＤＣコンバータを用いればよい。すなわち、バッテリの替わりにＡＣ／ＤＣコンバータを電源供給部として用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態にかかるロボットの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるロボットの制御系を概念的に表したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるロボットの電源部の接続を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるロボットに設けられた負荷側漏電遮断器の構成を示すブロック図である。
【図５】負荷側漏電遮断器において、検出された差分値を示す図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるロボットにおける電流制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１  頭部、２  車輪、３  筐体、４  腕部
１０１  制御部、
１０２  入出力部、
１２１  カメラ、１２２  内部マイク、１２３  スピーカ、
１２４  ＬＥＤ、１２５  センサ部、
１０３  駆動部
１３１  モータ、１３２  ドライバ
１０４  電源部
１４１  バッテリ、１４２  バッテリ制御部、１４３  電源側漏電遮断器、
１４４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４５  負荷側漏電遮断器、１４６  負荷
１５１  電流検出部、１５２  判定部、１５３  電源遮断部
１０５  外部記憶部
【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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