(57)【要約】【課題】移動ロボットに電力供給を行う充電ステーションが、その設置位置や電力供給用端子付近の構造を特別なものとすることなく、移動ロボットに電力を供給可能とする移動ロボット充電システム、および移動ロボット充電方法を提供すること。【解決手段】受電用コネクタの充電側表面に、移動ロボットが充電ステーションに対して近接することで電力供給側コネクタと接触する複数の接触部を設け、複数の接触部を移動ロボットの近接する方向について多段的に形成し、受電用コネクタに設けられた接触部が電力供給用コネクタに接触する順序に基づいて、前記スイッチ制御部がスイッチ部の切り換えを行うように構成した。【選択図】図４
2008131697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電器本体と、電力供給用端子を備える電力供給側コネクタと、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態と導通不能な状態とに切り換えるスイッチ部と、該スイッチ部の切り換えを制御するスイッチ制御部と、を備える充電ステーションと、
前記充電ステーションに対して近接離間可能に移動するための移動手段と、充電可能なバッテリーを備えるロボット本体部と、充電用端子を備える受電用コネクタと、を備える移動ロボットと、からなる移動ロボット充電システムであって、
前記受電用コネクタの充電側表面において、移動ロボットが充電ステーションに対して近接することで電力供給側コネクタと接触する複数の接触部が設けられており、
前記複数の接触部が、前記移動ロボットの近接する方向について多段的に形成されており、
前記受電用コネクタに設けられた接触部が電力供給用コネクタに接触する順序に基づいて、前記スイッチ制御部がスイッチ部の切り換えを行うことを特徴とする移動ロボット充電システム。
【請求項２】
前記接触部の表面に、前記充電用端子が設けられており、接触部が電力供給側コネクタと接触する際に、電力供給用端子と、充電用端子とが接触して電気的に導通することを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット充電システム。
【請求項３】
前記充電ステーションが、移動ロボットを停止させる停止信号を送信する信号送信部を備え、かつ、前記移動ロボットが該停止信号を受信する受信部を備えており、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態とする前に、前記充電ステーションが移動ロボットに対して停止信号を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の移動ロボット充電システム。
【請求項４】
前記電力供給用コネクタが、コネクタ本体と、前記接触部の接触面に対応して分割された分割部とを備えており、各々の分割部が弾性部材を介してコネクタ本体に接続され、移動ロボットの近接する方向について弾性的に位置変更可能に構成されてい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移動ロボット充電システム。
【請求項５】
前記弾性部材の収縮量に基づいて、前記接触部が電力供給用コネクタに接触したか否かを判断することを特徴とする請求項４に記載の移動ロボット充電システム。
【請求項６】
前記移動ロボットが、移動手段を駆動する駆動部に直接電力を供給する給電部をさらに備えているとともに、前記受電用コネクタにおいて、駆動部に電気的に導通する被給電用端子が設けられており、
前記充電ステーションに設けられた前記電力供給側コネクタにおいて、前記給電部に電力を供給するための給電用端子が設けられていることを特徴とする請求項１から５に記載の移動ロボット充電システム。
【請求項７】
充電器本体と、電力供給用端子を備える電力供給側コネクタと、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態と導通不能な状態とに切り換えるスイッチ部と、該スイッチ部の切り換えを制御するスイッチ制御部と、を備える充電ステーションと、
前記充電ステーションに対して近接離間可能に移動するための移動手段と、充電可能なバッテリーを備えるロボット本体部と、充電用端子を備える受電用コネクタと、を備える移動ロボットと、からなる移動ロボット充電システムによって、移動ロボットの充電を行う移動ロボット充電方法であって、
前記受電用コネクタの充電側表面において、移動ロボットが充電ステーションに対して近接することで電力供給側コネクタと接触する複数の接触部が設けられており、
前記複数の接触部が、前記移動ロボットの近接する方向について多段的に形成されており、
前記受電用コネクタに設けられた接触部が電力供給用コネクタに接触する接触順序を検出するステップと、
前記接触順序が、所定の順序と一致したか否かを判断するステップと、
前記接触順序が、所定の順序と一致した場合に、前記スイッチ制御部がスイッチ部の切り換え行い、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態とするステップと、
を備えることを特徴とする移動ロボット充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置された充電ステーションまで移動し、電力を供給されることで充電可能な移動ロボット、およびこのような移動ロボット充電システム、および移動ロボット充電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屋内や屋外を移動し、定められた作業や自律動作を行う移動型のロボットとして、内部に充電可能なバッテリーを備えるものが従来より知られている。このようなロボットは、内部のバッテリーに蓄えられた電気容量が所定量以下に減少すると、指定された位置座標等の目標地点に設けられた充電ステーションまで自律的に移動し、この充電ステーションにおいてバッテリーを充電した後、動作を継続することができる。
【０００３】
このようなロボットが自律的な動作を行う自律移動型ロボットである場合、バッテリーの残存電気容量を自律的に把握し、必要に応じて電力を供給する充電ステーションに対して自律的に移動することができる。そして、充電を完了すると、充電ステーションから離脱し、さらに自律的な動作を継続する。
【０００４】
ところで、前述のような自律的な動作を行うロボットを充電する場合、一般的には、充電ステーションに設けられた電力供給用の端子と、ロボットの充電用端子と適切に接触し、電力供給用の端子が適切量押し込まれた状態になった際に電力を供給するように構成される。そして、これらの端子の接触状態が適切であれば、充電ステーションはロボットに対して信号を送信し、その移動を停止させ、充電を開始する。（例えば特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−２８２５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような充電システムにおいては、移動するロボットが人間の居住する環境下で移動するものの場合、充電ステーションの位置を人間の居住する環境下に設置する必要がある。そのため、充電ステーションの電力供給用端子に対して、人間が直接接触することないような仕切り構造を設けたり、充電ステーション付近に人間が近づけない領域を設けなければならない。
【０００６】
しかしながら、このようにすると、移動するロボットの取り得る動作に制限が生じ、充電を必要とする時に充電ステーションに対して近接する動作を極めて正確に取り得る必要が生じる場合がある。そのため、ロボットの自律移動全体を精密に制御し、充電動作を行う際の充電ステーションに近接する動作を正確に行わせなければならなくなる。
【０００７】
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、移動ロボットに電力供給を行う充電ステーションが、その設置位置や電力供給用端子付近の構造を特別なものとすることなく、移動ロボットに電力を供給可能とする移動ロボット充電システム、および移動ロボット充電方法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】
【０００８】
本発明にかかる移動ロボット充電システムは、充電器本体と、電力供給用端子を備える電力供給側コネクタと、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態と導通不能な状態とに切り換えるスイッチ部と、該スイッチ部の切り換えを制御するスイッチ制御部と、を備える充電ステーションと、前記充電ステーションに対して近接離間可能に移動するための移動手段と、充電可能なバッテリーを備えるロボット本体部と、充電用端子を備える受電用コネクタと、を備える移動ロボットと、から構成されており、前記受電用コネクタの充電側表面において、移動ロボットが充電ステーションに対して近接することで電力供給側コネクタと接触する複数の接触部が設けられており、前記複数の接触部が、前記移動ロボットの近接する方向について多段的に形成されており、前記受電用コネクタに設けられた接触部が電力供給用コネクタに接触する順序に基づいて、前記スイッチ制御部がスイッチ部の切り換えを行うことを特徴としている。
【０００９】
このような移動ロボット充電システムにおいては、充電ステーション側に設けられた電力供給用コネクタに対して、多段的に所定の順序で接触した後に、充電器本体および電力供給用端子とを電気的に導通する。そのため、充電ステーション側の電力供給用端子に人間が接触しても、前記順序による接触が行われなければ電力供給用端子より電力供給されることがなく、安全性が保たれる。したがって、電力供給を行う充電ステーションが、その設置位置や電力供給用端子付近の構造を特別なものとする必要がなくなる。
【００１０】
また、このような移動ロボット充電システムにおいては、接触部の表面に、前記充電用端子を設けて、接触部が電力供給側コネクタと接触する際に、電力供給用端子と、充電用端子とが接触して電気的に導通するようにしてもよい。すなわち、移動ロボット側の充電端子が、充電ステーション側の電力供給用端子と導通する順序に基づいて、前記スイッチ制御部がスイッチの切り換えを行うようにしてもよい。このようにすると、電力供給側コネクタに対して接触する接触部を、充電用端子と独立して設ける必要がなく、受電用コネクタの構造をシンプルにすることができる。
【００１１】
さらに、このような移動ロボット充電システムにおいては、前記充電ステーションが、移動ロボットを停止させる停止信号を送信する信号送信部を備え、かつ、前記移動ロボットが該停止信号を受信する受信部を備えていることが好ましく、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態とする前に、前記充電ステーションが移動ロボットに対して停止信号を送信するように構成されていることが好ましい。このように構成された移動ロボット充電システムにおいては、移動ロボット側のコネクタが充電ステーション側のコネクタに適切に接触した際に移動ロボットの充電ステーションに対する動きを停止することができるため、充電用端子が適切に充電ステーションの電力供給用端子に対して接触した状態を、時間差を生じることなく認識することができる。したがって、これらのコネクタが適切な接触状態となった後に、遅滞無くバッテリーからの電力を供給するように、電力供給用コネクタと充電器本体とを電気的に導通可能な状態へ切り換えることが可能になる。
【００１２】
また、前述のように接触部が電力供給用コネクタに対して段階的に接触することが可能となる構成が、前記電力供給用コネクタについて、コネクタ本体と、前記接触部の接触面に対応して分割された分割部とを設け、弾性部材を介して各々の分割部をコネクタ本体に接続することで、分割部を移動ロボットの近接する方向について弾性的に位置変更可能とした構成であってもよい。このようにすると、接触部が電力供給用コネクタに対して段階的に接触することが可能となる構成を簡単に形成することができる。
【００１３】
また、このような移動ロボット充電システムにおいては、前記弾性部材の収縮量に基づいて、前記接触部の電力供給用コネクタに接触したか否かが判断されるものであってもよく、前記弾性部材が所定順序で押し込まれた場合に、スイッチ部を切り換えてバッテリーと充電用端子との間を電気的に導通するものであってもよい。
また、前記充電ステーションにおいて、前記移動ロボットが、移動手段を駆動する駆動部に直接電力を供給する給電部をさらに備えているとともに、前記受電用コネクタにおいて、駆動部に電気的に導通する被給電用端子を設け、前記充電ステーションに設けられた前記電力供給側コネクタにおいて、前記給電部に電力を供給するための給電用端子を設けるようにしてもよい。
【００１４】
このような移動ロボット充電システムにおいては、移動ロボットの充電中においても、移動ロボットのバッテリーに蓄積された電力を用いることなく移動ロボットの移動手段を動作することができるため、充電中に移動ロボットを動作させなければならない場合などに好適である。
【００１５】
さらに、本発明は、充電器本体と、電力供給用端子を備える電力供給側コネクタと、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態と導通不能な状態とに切り換えるスイッチ部と、該スイッチ部の切り換えを制御するスイッチ制御部と、を備える充電ステーションによって、前記充電ステーションに対して近接離間可能に移動するための移動手段と、充電可能なバッテリーを備えるロボット本体部と、充電用端子を備える受電用コネクタと、を備える移動ロボットを充電する移動ロボット充電方法をも提供するものである。このような移動ロボット充電方法においては、移動ロボットの前記受電用コネクタの充電側表面において、移動ロボットが充電ステーションに対して近接することで電力供給側コネクタと接触する複数の接触部を設け、前記複数の接触部を、前記移動ロボットの近接する方向について多段的に形成した状態を前提として、前記受電用コネクタに設けられた接触部が電力供給用コネクタに接触する接触順序を検出するステップと、前記接触順序が、所定の順序と一致したか否かを判断するステップと、前記接触順序が、所定の順序と一致した場合に、前記スイッチ制御部がスイッチ部の切り換え行い、前記充電器本体および前記電力供給用端子とを電気的に導通可能な状態とするステップと、を備えることを特徴としている。
【００１６】
このような移動ロボット充電方法においては、充電ステーション側に設けられた電力供給用コネクタに対して、多段的に所定の順序で接触した後に、充電器本体および電力供給用端子とを電気的に導通する。そのため、充電ステーション側の電力供給用端子に人間が接触しても、前記順序による接触が行われなければ電力供給用端子より電力供給されることがなく、安全性が保たれる。したがって、電力供給を行う充電ステーションが、その設置位置や電力供給用端子付近の構造を特別なものとする必要がなくなるという効果が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
以上、説明したように、本発明によると、移動ロボットに電力供給を行う充電ステーションが、その設置位置や電力供給用端子付近の構造を特別なものとすることなく、移動ロボットに電力を供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、図１から図５を参照しつつ本発明の実施の形態にかかる移動ロボットを含む移動ロボット充電システムについて説明する。この実施の形態においては、移動体ロボットは１対の車輪を駆動することで平面上を自律的に移動する車輪駆動型の車両である例を示すものとする。
【００１９】
図１は、移動する平面としての床部１上の限られた移動マップＰ（破線に囲まれた領域）内を、移動ロボットとしての車両１０が移動する一実施形態を概略的に示すものである。この実施の形態においては、平面１上の移動マップＰ内には充電ステーション１００が載置されており、車両１０は、移動マップＰ内を自律的に移動することができるものとする。
【００２０】
図２に示すように、車両１０は、箱型の車両本体１０ａと、移動手段としての1対の対向する車輪１１、１１と、キャスタ１２と、車両本体１０ａの内部に設けられた車輪１１、１１を各々駆動する駆動部としてのモータ１３、１３と、を備える対向2輪型の車両である。すなわち、移動ロボット１の移動手段は、車輪１１、キャスタ１２、モータ１３とで構成されており、車両１０においては、車輪１１、１１、キャスタ１２とで車両本体１０ａが水平に支持されている。
【００２１】
車両１０は、さらに、車輪１１の回転数を検出するためのカウンタ１４と、車輪１１を駆動するための制御信号を作成し、モータ１３、１３にその制御信号を送信する演算処理部としての制御部１５を備えている。そして、制御部１５内部に備えられた記憶部としてのメモリなどの記憶領域１５ａには、制御信号に基づいて車両１０の移動速度や移動方向、移動距離などを制御するためのプログラムとともに、移動マップＰによって特定される領域の大きさや形状、さらに、移動マップＰ内に予め載置される物体（例えば充電ステーション１００）の位置が記憶されている。記憶領域１５ａに記憶された床部１上の移動マップＰには、その全体に亘って略一定間隔（例えば１０ｃｍ）に配置された格子点を結ぶグリッド線を仮想的に描写されており、制御部１５はこのようなグリッド線で囲まれたグリッド単位を用いて、車両１０の自己位置に相当する場所、および目的地である移動終了点、および移動終了点における車両１０の移動方向を特定している。なお、グリッド単位の間隔は、車両１０の移動可能な曲率や絶対位置を認識する精度などの条件に応じて、適宜変更可能である。
【００２２】
制御部１５は、移動マップＰ上において特定された自己位置を移動始点とし、この移動始点から目的地である移動終点までの移動経路を作成する。制御部１５は、移動マップＰ内の格子点上を結ぶことで概略的に定められた概略経路を作成した後に、この概略経路に対して所定のスムージング処理等を行うことで、直線と滑らかな曲線とを組み合わせた移動経路を作成する。そして、車両１０は、移動速度や移動距離からリアルタイムに自己位置を算出し、作成された移動経路に沿って移動を行う。
【００２３】
また、車両１０は、自己位置を算出するために、カウンタ１４で検知された車輪１１、１１の回転数を制御部１５において積算することで、自己の移動速度や移動距離、移動方向など求め、これによって、移動マップ内における車両１０の自己位置（オドメトリ位置）を算出する。そして、記憶した移動マップＰ上における移動始点を任意に定め、その移動始点からの移動距離および方向などから現在の自己位置を推定する。
【００２４】
さらに、車両本体１０ａの前面には、移動する方向に現れた障害物等を認識するためのカメラ１６が固定されており、このカメラ１６で認識した画像や映像等の情報が制御部１５に入力された結果、前記プログラムに従って車両の移動する方向や速度等が決定される。このように構成された車両１０は、1対の車輪１１、１１の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、直進や曲線移動（旋回）、後退、その場回転（両車輪の中点を中心とした旋回）などの移動動作を行うことができる。そして、車両１０は、外部からの移動場所を入力して指定する入力部（図示せず）からの指令にしたがって、移動マップＰ内の指定された目的地までの移動経路を自律的に作成し、その移動経路に追従するように移動することで、目的地に到達する。
【００２５】
さらに、車両１０は、後述する充電ステーションの信号送信部からの信号を受けて、その受信した信号を制御部１５に送信する受信部１７とを備えている。この受信部１７によって、充電ステーションから送信される信号内容に基づいて、車両１０の移動を制御することができる。
【００２６】
また、車両１０は、車両１０に含まれる全体の構成要素に電力を供給するバッテリー２１と、受電用コネクタ２２と、バッテリー２１とを受電用コネクタ２２との接続を切り換える電気回路２３と、モータ１３、１３に対して直接電力を供給する給電部２４と、を含む充電部２０を備えており、後述する充電ステーションに受電用コネクタ２２を接続することによって、給電部２４に直接電力を供給するとともに、バッテリー２１に対して電力を供給することで充電することができる。なお、バッテリー２１に蓄えられた電力の残量は、制御部１５によって定期的に監視されている。以下、充電部２０について図３を用いて詳細に説明する。
【００２７】
図３に示すように、充電部２０に含まれる受電用コネクタ２２は、多段的に設けられた接触部２２０とコネクタ部本体２２４とを備えており、この接触部２２０は、車両１０の外部の充電側表面に向けて多段階に形成されている。詳細には、接触部２２０には第１の段差部２２１、第２の段差部２２２、第３の段差部２２３の３つ段差部が設けられており、図３に示すように、第２の段差部の表面は第１の段差部２２１の表面よりも外部に突出し、第３の段差部２２３の表面は第１の段差部の表面よりも車両１０側に位置するように形成されている。そして、各段差部の表面は各々略平行かつ水平に形成されており、第１の段差部２２１の表面には充電用端子２２ａ、第２の段差部２２２の表面にはグラウンド用端子２２ｂ、第３の段差部２２３の表面には被給電用端子２２ｃが備えられている。そして、図３に示すように、これらの端子は車両１０の外側に向けて露出している。
【００２８】
コネクタ部本体２２４の内部には、接触部２２０に設けられた各端子に接続されたリード線が設けられている。そして、充電用端子２２ａに接続されたリード線はバッテリー２１に、グラウンド用端子２２ｂに接続されたリード線はグラウンドに、被給電用端子２２ｃに接続されたリード線はモータ１３に、電気回路２３を介して各々電気的に導通されている。電気回路２３は、各端子に導通したリード線と、バッテリー２１、グラウンド、モータ１３とを、電気的に導通した状態と遮断した状態とに切り換えるものであり、制御部１５によって制御されている。すなわち、制御部１５は、車両１０の車輪の回転数等から得られる移動量や、充電ステーションからの信号により、電気回路２３の切り換えるタイミングを制御する。
【００２９】
次に、充電ステーション１００について、図４を用いて説明する。図４に示すように、充電ステーション１００は、充電器１０１ａ及び給電器１０１ｂを有する充電器本体１０１と、電力供給側コネクタ１１０と、を備えている。なお、充電器本体１０１は、床部１に設置された充電器本体１０１の内部に、電力源としての充電器１０１ａと給電器１０１ｂを備えているとともに、電力供給側コネクタ１１０と充電器１０１ａ及び給電器１０１ｂとをリード線を介して接続するスイッチ部としてのスイッチ回路１０２と、スイッチ回路１０２を制御するスイッチ制御部１０３と、信号送信部１０４と、を備えている。なお、充電器１０１ａと給電器１０１ｂは、各々グラウンド端子に対してリード線を介して接続され、車両１０に備えられるバッテリー２１および給電部２４に対して電力を供給する際に、充電器および給電器における電位差が調整されている。
【００３０】
電力供給側コネクタ１１０は、移動ロボットの接触部２２０に設けられた各端子に対応して接触する電力供給用端子１１１ａ、グラウンド用端子１１１ｂ、給電用端子１１１ｃを備えている。これらの各端子は、それぞれバネ部材１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃに接続された固定部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに取り付けられており、これらの各端子が接触部２２０等に接触して外力を受けると、各バネ部材が各々押し縮められ、固定部材にとりつけられた各端子の位置が変更する。なお、固定部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃは各々独立した部材であり、外力によりそれぞれ独立して位置および姿勢が変更され、外部からの力が作用しなくなると、バネ部材の復元力によって、元の位置および姿勢に戻る。
【００３１】
そして、前記各バネ部材１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃには外部からの力によって押し縮められた収縮量を検出する検出部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃが接続されており、これらの検出部は、各々のバネ部材が一定以上収縮した際に、ＩＣ回路１１５に信号を送信する。ＩＣ回路１１５は、各検出部から送信される信号の正しい順序を予め記憶しており、実際に送信された信号の順序が、前述の記憶された順序と一致しているか否かを判断する。そして、ＩＣ回路１１５が、実際に送信された信号の順序が、記憶された順序と一致していると判断した場合は、スイッチ制御部１０３に対してスイッチ回路１０２を動作させるためのトリガーとなる信号を送信する。逆に、実際に送信された信号の順序が、記憶された順序と一致しない場合は、適切に各端子が押し込まれなかったと判断して、スイッチ制御部１０３に対してバネ部材が不適切に押し込まれたことを示す信号を送信する。スイッチ制御部１０３の動作については後述する。なお、本実施形態では、ＩＣ回路１１５に記憶されているバネ部材の押し縮められる適切な順番は、バネ部材１１３ｂ，バネ部材１１３ａ、バネ部材１１３ｃの順であるとする。
【００３２】
次に、充電器本体１０１について詳細に説明する。充電器本体１０１に含まれるスイッチ回路１０２は、スイッチ制御部１０３により制御され、電力供給側コネクタ１１０に設けられた電力供給用端子１１１ａ、グラウンド用端子１１１ｂ、給電用端子１１１ｃと、充電器１０１ａとを、電気的に導通した状態と、電気的に遮断した状態とを切り換えるものである。
【００３３】
スイッチ制御部１０３は、ＩＣ回路１１５より、前記各検出部から送信された信号の順序が正しいことを示す信号が送信されると、まず、信号送信部１０４に対して信号を送信する。すなわち、各バネ部材が適切な順序で押し縮められたことが伝えられると、まず、信号送信部１０４に対して信号を送信し、信号送信部１０４から車両１０に向けて正常に各端子同士が接触していることを知らせる。そして、その後にスイッチ回路１０２の回路を切り換え、電力供給側コネクタ１１０に設けられた各端子と充電器１０１ａとを電気的に導通した状態とする。
【００３４】
逆に、ＩＣ回路１１５より、前記各検出部から送信された信号の順序が誤りであることを示す信号が送信されると、信号送信部１０４に対して信号を送信し、信号送信部１０４から車両１０に向けて停止信号を送信し、各端子同士が適切に接触していないことを知らせる。そして、この場合はスイッチ回路１０２の回路を切り換えず、電力供給側コネクタ１１０に設けられた各端子と充電器１０１ａとを電気的に遮断した状態とする。
【００３５】
信号送信部１０４は、スイッチ制御部１０３から各端子が正常に押し込まれたことを検知すると、車両１０に対して信号を送信し、充電ステーション１００側の各端子と車両側の各端子とが適切に接触していることを通知する。このように、車両１０側に設けられた受信部１７は、充電ステーションの信号送信部１０４から信号が通知されると、モータ１３、１３の駆動を停止することでその動きを停止する。これによって、車両１０は、接触部２２０により充電ステーション１００側の各端子を押し込み過ぎることなく適切な位置で停止することができる。
【００３６】
一方、信号送信部１０４は、スイッチ制御部１０３から各端子が不適切に押し込まれたことを検知すると、車両１０に対して信号を送信し、充電ステーション１００側の各端子と車両側の各端子とが適切に接触していないことを通知する。これによって、車両１０は自己の姿勢を修正したり、再度充電ステーションに対する自己位置を修正すべく、再度近接離間する動作をとることができる。なお、この際には充電ステーションにおける電力供給が行われていないため、移動ロボットとしての車両ではなく、例えば人間が電力供給用コネクタを押圧したとしても、電力供給用コネクタに設けられた各端子には電圧が負荷されない。したがって、人間がこれらの端子に触れたとしても電力を受けることがない。
【００３７】
なお、図示は省略するが、電力供給用端子１１１の両側には、車両１０の移動を規定するためのガイド部が設けられており、移動ロボットが充電を行うために充電ステーション近傍に近づいた際に、その移動する方向および姿勢を規定することができる。
【００３８】
このように構成された移動ロボットおよび充電ステーションにより、移動ロボットを充電するための手順について、図５に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、図５は、車両１０および充電ステーションにおける制御フローであり、このような制御フローが開始されるまでは、車両１０は、移動を停止しており、バッテリーには移動可能な量の電力が蓄えられた状態で、かつ、電気回路２３は、充電部２０に含まれる受電用コネクタ２２とバッテリー２１及び給電部２４とを電気的に遮断した状態に維持されている。また、充電ステーション１００においても、このような制御フローが開始されるまでは、スイッチ回路１０２は電力供給側コネクタ１１０と充電器１０１ａとをリード線１０２ａを電気的に遮断した状態に維持されているものとする。
【００３９】
まず、充電が行われる際の車両１０における制御について説明する。図５に示すように、まず、車両１０がバッテリー２１から供給される電力によってモータ１３を駆動し、移動を開始すると、車両１０は、自己位置を取得しつつ移動動作を行う一方、制御部１５によってバッテリー２１の電力残量が監視される（ＳＴＥＰ１０１）。そしてバッテリー２１が充電の必要な状態か否かを判断し（ＳＴＥＰ１０２）、バッテリー２１の電力残量が所定量以上であり、充電する必要がない場合はＳＴＥＰ１０１に戻って車両１０の移動を継続する。
【００４０】
一方、制御部１５によって、バッテリーに蓄積された電力残量が所定量を下回ると判断されると、車両１０は、その際の自己位置を取得し、その自己位置から、記憶された移動マップＰに内に位置する充電ステーションの位置までの移動経路を作成する（ＳＴＥＰ１０３）。なお、この充電ステーションまでの移動経路は、車両１０が、充電ステーションの電力供給側コネクタ１１０に対して、受電用コネクタ２２に備えられた接触部２２０を接触させる経路を含むように作成される。
【００４１】
そして、車両１０は、充電部２０に含まれる受電用コネクタ２２を、充電ステーション１００の電力供給側コネクタ１１０へ向けて移動し、受電用コネクタ２２の接触部２２０に含まれる段差部（第１の段差部２２１、第２段差部２２２、第３の段差部２２３）を電力供給側コネクタ１１０へ接触させる（ＳＴＥＰ１０４）。このとき、車両１０の外部に向けて最も突出している第２の段差部２２２が電力供給側コネクタ１１０のグラウンド用端子１１１ｂに接触し、このグラウンド用端子１１１ｂを固定した固定部材１１２ｂのバネ部材１１３ｂを押し縮める。なお、第２の段差部２２２が電力供給側コネクタ１１０のグラウンド用端子１１１ｂに接触した際に、段差部２２２に設けられたグラウンド用端子２２ｂが電力供給側コネクタ１１０のグラウンド用端子１１１ｂに接触し、これらの端子が電気的に導通可能な状態となる。
【００４２】
そして、バネ部材１１３ｂが一定量押し縮められると、検出部１１４ｂはバネ部材１１３ｂが押し縮められたことを検出し、その旨を示す信号をＩＣ回路１１５へ送信する。ＩＣ回路１１５は、送信された信号を受け、初めに押し縮められたバネ部材が、適切なバネ部材（本実施形態においては１１３ｂ）に一致するか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０５）。この場合は、初めに押し縮められたバネ部材がバネ部材１１３ｃであるため、ＩＣ回路１１５では、初めに押し縮められたバネ部材が、予め記憶されたバネ部材の押し縮められる適切な順序中の、一番初めに押し縮められるバネ部材に一致していると判断し、次のバネ部材が押し縮められたことを示す信号を待って所定時間待機する。
【００４３】
なお、押し縮められたバネ部材の順序が、適切な順序でないとＩＣ回路１１５において判断された場合は、ＩＣ回路１１５より、検出部１１４ｂから送信された信号の順序が誤りであることを示す信号が送信され、その信号を受けた信号送信部１０４は車両１０に向けて信号を送信し、各端子同士が適切に接触していないことを知らせる（ＳＴＥＰ２０１）。このとき、スイッチ回路１０２の回路は切り換わらず、電力供給側コネクタ１１０に設けられた各端子と充電器１０１ａとは電気的に遮断した状態に保たれる。そして、信号送信部１０４から受信部１７を介して信号を受信した車両１０は、一旦動きを停止し、充電ステーションに対して離間した後（ＳＴＥＰ２０２）、ＳＴＥＰ１０４に戻って再度充電ステーションに対して近接する動作を行い、受電用コネクタ２２の接触部２２０に含まれる段差部を電力供給側コネクタ１１０へ接触させる。
【００４４】
次に、第２の段差部がバネ部材１１３ｂを押し縮めた以後のステップについて説明する。第２の段差部がバネ部材１１３ｂを押し縮めた後は、接触部２２０のうち、次に車両１０の外部に向けて突出している第１の段差部２２１が電力供給用端子１１１ａを固定した固定部材１１２ａに接触する。このとき、第１の段差部２２１に設けられた充電用端子２２ａが、電力供給用端子１１１ａに接触する。そして、電力供給用端子１１１ａを固定する固定部材１１２ａが押圧され、固定部材１１２ａに接続されたバネ部材１１３ａが所定量押し縮められると、検出部１１４ａはバネ部材１１３ａが押し縮められたことを検出する。そして、検出部１１４ａからバネ部材１１３ａが所定量押し縮められたことを示す信号をＩＣ回路１１５が受け取ると、ＩＣ回路１１５では、バネ部材１１３ｂの次に押し縮められたバネ部材が、記憶された所定の順序に従ったバネ部材と一致するか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０６）。この場合、二番目に押し縮められたバネ部材が、予め記憶されたバネ部材の押し縮められる適切な順序中の、二番目に押し縮められるバネ部材（バネ部材１１３ａ）に一致しているため、次のバネ部材が押し縮められたことを示す信号を待って待機する。なお、押し縮められたバネ部材の順序が、適切な順序でないとＩＣ回路１１５において判断された場合は、ＳＴＥＰ２０１に進み、車両１０に向けて前記端子同士が正常に接触していないことを知らせる。
【００４５】
さらに、第１の段差部がバネ部材１１３ａを押し縮めた後、接触部２２０の第３の段差部２２３が電力供給側コネクタ１１０の給電用端子１１１ｃを固定した固定部材１１２ｃに接触する。このとき、第３の段差部２２３に設けられた被給電用端子２２ｃが、電力供給側コネクタの給電用端子１１１ｃに接触し、電気的に導通可能な状態となる。そして、給電用端子１１１ｃを固定する固定部材１１２ｃが押圧され、固定部材１１２ｃに接続されたバネ部材１１３ｃが一定量押し縮められると、検出部１１４ｃはバネ部材１１３ｃが押し縮められたことを検出し、その旨を示す信号をＩＣ回路１１５へ送信する。ＩＣ回路１１５は、送信された信号を受け、バネ部材１１３aの次に押し縮められた最後のバネ部材が所定の順序における最後のバネ部材（バネ部材１１３ｃ）に一致するか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０７）。この実施例では、最後に押し縮められたバネ部材が所定の順序と一致しているため、ＩＣ回路１１５は、スイッチ制御部１０３に対してスイッチ回路１０２を動作させるためのトリガーとなる信号を送信する（ＳＴＥＰ１０８）。
【００４６】
スイッチ制御部１０３は、ＩＣ回路１１５より、前記各検出部から送信された信号の順序が正しいことを示す信号が送信されると、信号送信部１０４に対して信号を送信し、各バネ部材が適切な順序で押し縮められたことが伝える信号を送信する（ＳＴＥＰ１０９）。そして、信号送信部１０４は、車両１０に向けて正常に各端子同士が接触していることを知らせる停止信号を送信した後に、スイッチ回路１０２の回路を切り換え、電力供給側コネクタ１１０に設けられた各端子と充電器１０１ａとを電気的に導通した状態とする（ＳＴＥＰ１１０）。なお、最後にバネ部材１１３ｃが押し縮められたことが検出されなければ、ＩＣか色１１５において、適切な順序（または適切な状態）で電力供給側コネクタ１１０に外力が加わっていないと判断し、同様にＳＴＥＰ２０１に進み、車両１０に向けて前記端子同士が正常に接触していないことを知らせる。
【００４７】
一方、車両１０側に設けられた受信部１７は、充電ステーションの信号送信部１０４から停止信号が通知されると、モータ１３、１３の駆動を停止することでその動きを停止した後、受信部からの信号により、制御部１５はスイッチ回路２３を切り換えて、各端子とバッテリーとを電気的に導通した状態とする（ＳＴＥＰ１１１）。これによって、充電ステーション１００側の充電器本体と、車両１０側のバッテリーとが電気的に導通し、充電が開始されるとともに、給電器により車両１０に対して給電が開始される。
【００４８】
電力が供給されるとバッテリー２１に蓄積された電力が十分な量になるまで電力供給を継続する。そして、バッテリーに十分な量の電力が蓄積された後に、制御部１５は、電気回路２３を切り換えて受電用コネクタ２２とバッテリー２１とを電気的に遮断した状態とする（ＳＴＥＰ１１２）。このとき、充電器本体からの電力供給が停止したことを、スイッチ制御部１０３が検知し、充電ステーションからの電力供給を停止するためにスイッチ回路１０２を切り換える（ＳＴＥＰ１１３）。これによって、充電ステーションから車両１０に対する電力供給が停止されるとともに、充電ステーションにおけるスイッチ回路が初期の状態に復帰する。
【００４９】
そして、車両１０においては、移動を継続するか否かを判断し（ＳＴＥＰ１１４）、移動を継続する場合は、バッテリー残量の不足を検知した際に、次に移動予定であった目的地を読み出し、充電ステーションにおいて停止している位置からその目的地までの移動経路を作成する（ＳＴＥＰ２１４）。そして、その移動経路に従って移動を行い（ＳＴＥＰ２１５）、ＳＴＥＰ１０１に戻ってバッテリーの蓄積電力量を監視しつつ、移動を継続する。一方、ＳＴＥＰ１１６において移動を継続しないと判断した場合は、充電ステーションから若干離れて充電用端子と電力供給用端子との接触を解除させた後に、その動きを停止して次の指令を待つ。（ＳＴＥＰ１１５）
【００５０】
なお、本実施形態において、充電ステーションから車両に対して信号を送信する機構が備えられていない場合や、車両が信号を受信する機能を有しない場合は、ＳＴＥＰ２０１に代えて、充電ステーションから電力供給が行われない状態が所定時間継続したことにより、電力供給部における電力供給用端子１１１が所定量押し込まれていないと判断するようにしてもよい。
【００５１】
このように、本実施形態においては、充電ステーション側に設けられた電力供給用コネクタに対して、多段的に設けられた接触部が所定の順序で接触した場合に、充電器本体および電力供給用端子とを電気的に導通する。そのため、充電ステーション側の電力供給用端子に人間が接触しても、前記順序による接触が行われなければ電力供給用端子と充電器とが電気的に導通せず、安全性が保たれる。したがって、電力供給を行う充電ステーションが、その設置位置や電力供給用端子付近の構造を特別なものとする必要がなくなる。
【００５２】
さらに、車両に設けられた接触部が多段的に形成されていることによって、受電用コネクタと電力供給側コネクタとが適切に接触していない場合、電力供給側コネクタの端子が適切な順序で押圧されないため、これらのコネクタが適切に接触していないことを簡単に検出することができる。
【００５３】
なお、前述の実施形態においては、コネクタ同士が適切に接触していないことが検出された場合、車両の動きを一旦停止し、充電ステーションから離間した後に再度充電ステーションに対して近接する動きを行うようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、コネクタ同士が適切に接触していないことが検出された場合、左右の車輪を逆方向に駆動することによる「その場回転」による姿勢変更を行うことで、端子同士の接触を適切な状態にしてもよい。
【００５４】
また、前述の実施形態においては、移動ロボットとしての車両の移動経路は、グリッドマップを用いつつ作成されているが、これに代えて、室内ＧＰＳやその他の手段により作成することも可能である。いずれの手段によって移動経路が作成される場合であっても、移動ロボットとしての車両が、充電ステーションに対して近接する、充電ステーション近くの所定エリア内における移動経路については、特に精度よく経路を特定するように移動経路を作成することが好ましい。このようにすることで、充電ステーションの電力供給部に対して、移動ロボットが適切な姿勢で近接しやすくなる。
【００５５】
また、前述の実施形態において、移動ロボットの一例として、車輪を駆動することで移動する車両を用いて説明を行っているが、これに代えて、脚式歩行型のロボットや、その他の手段により移動する移動ロボットにおいても、本発明を適用することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態に係る移動ロボット充電システムの一例を概略的に示す概略図である。
【図２】図１に示す移動ロボット充電システムに含まれる、移動ロボットとしての車両の内部構成を概念的に示す概略図である。
【図３】図１に示す車両の充電部の内部を概略的に示す図である。
【図４】図１に示す充電ステーションの電力供給部の内部を概略的に示す図である。
【図５】図１に示す移動ロボットとしての車両が充電ステーションにおいて充電を行う際の制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・床部（平面）
１０・・・車両（移動ロボット）
１０ａ・・・車両本体
１１・・・車輪（移動手段）
１３・・・駆動部（モータ）
１４・・・カウンタ
１５・・・制御部
１５ａ・・・記憶領域
１６・・・カメラ
１７・・・受信部
２０・・・充電部
２１・・・バッテリー
２２・・・受電用コネクタ
２２ａ・・・充電用端子
２２ｂ・・・グラウンド用端子
２２ｃ・・・被給電用端子
２３・・・電気回路
２４・・・給電部
１００・・・充電ステーション
１０１・・・充電器本体
１０１ａ・・・充電器
１０１ｂ・・・給電器
１０２・・・スイッチ回路
１０３・・・スイッチ制御部
１０４・・・信号送信部
１１０・・・電力供給側コネクタ
１１１・・・電力供給用端子
１０２・・・スイッチ回路（スイッチ部）
１０３・・・スイッチ制御部
１１１ａ・・・電力供給用端子
１１１ｂ・・・グラウンド用端子
１１１ｃ・・・給電用端子
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ・・・固定部材
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ・・・バネ部材
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ・・・検出部
１１５・・・ＩＣ回路
２２０・・・接触部
２２１・・・第１の段差部
２２２・・・第２の段差部
２２３・・・第３の段差部
２２４・・・コネクタ部本体
【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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