(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律的に充電を行う自律移動ロボットに認識される光を発光する光源を備えた充電装置であって、
前記光源を格納する筐体の一部であって、前記光源が発光する光を透過させる透過面を備え、
前記透過面は、当該面における筐体外部方向の法線が水平に対し斜め下向きとなるように形成されている
ことを特徴とする充電装置。
【請求項２】
自律移動ロボットを積載して充電するための充電台を備え、
前記充電台は、透過面に対峙する位置に設けられている
請求項１記載の充電装置。
【請求項３】
透過面は、光源を背面内部に格納する筐体の正面および側面として設けられ、
充電台は、前記筐体の正面に対峙する位置に設けられている
請求項２記載の充電装置。
【請求項４】
充電台は、所定の値以下の反射率を有する
請求項２または請求項３記載の充電装置。
【請求項５】
充電台は、反射防止処理が施されたものである
請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項６】
充電台は、透過面と同等の色を呈する
請求項２から請求項５のうちのいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項７】
透過面は、所定の値以下の反射率を有する
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項８】
透過面は、反射防止処理が施されたものである
請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置に関し、特に、自律的に充電を行う自律移動ロボットを充電する充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自律的に移動する人間型やペット型のロボットの開発が進んでいる。このようなロボットには、一般に、駆動のための電力を供給する充電式の駆動用電池（バッテリ）が搭載されている。
【０００３】
自律移動ロボットが自律的に充電を行うことにより、充電作業を自動化することができる各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、自律移動ロボットが、充電装置（充電ステーション）に設けられたＬＥＤ等の光点滅信号源の発光位置と点滅パターンを読み取ることにより、移動方向を導出し、正確に充電ステーションに移動できることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５１９２４号公報（段落００１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された方式では、自律移動ロボットが自動充電ステーションに設けられたＬＥＤの発光（ＬＥＤ光）を認識して位置検出を行う際、ＬＥＤが設けられている自動充電ステーションの筐体に周囲の景色が映り込み、ＬＥＤ光を認識することができない可能性がある。特に、窓からの外光や電灯等の光源が映り込むと、ＬＥＤ光と映り込んだ映像との明暗が際立たない。また、絨毯や床等、映り込む像の色彩が環境によって変化するため、ＬＥＤ光と映り込んだ映像との明暗が際立たない場合がある。そのため、自律移動ロボットがＬＥＤ光を正確に認識することができず、自動充電ステーションの位置を検出することができない可能性がある。
【０００６】
図５は、一般的な自動充電ステーションの例を示す断面図である。図５には、窓１１からの外光１２が、自動充電ステーションの筐体１３に映り込んでいる状態の例を示す。図５に示す自動充電ステーションは、ＬＥＤ５と、筐体１３とを備えている。
【０００７】
自動充電ステーションは、自律移動ロボットが備えているバッテリを充電する機能を有する。図５に示す一般的な自律移動ロボット１は、ステレオカメラ３を備えている。ステレオカメラ３は、ＣＣＤ等の撮像素子を含み、被写体を撮像する。自律移動ロボット１が備えている制御部（図示せず。）は、内部の電池残量が一定量を下回ると、ステレオカメラ３が撮像した画像に基づいてＬＥＤ５の発光を認識することにより、自動充電ステーションの位置を検出する。自律移動ロボット１は、検出した自動充電ステーションまで自律移動し、充電を行うことができる。
【０００８】
図６は、ステレオカメラ３が撮像した画像の例を示す説明図である。図６には、図５に例示する状態で撮像した例として、ＬＥＤ５と重なって窓１１の像（斜線範囲）が筐体１３に映り込んでいる場合を示す。窓１１は光源であるため、ＬＥＤ５との明暗が際立たなくなる。
【０００９】
また、筐体１３に映り込む像は、外光の光源の位置によって変化する。図７は、自動充電ステーションに床が映り込んでいる状態の例を示す説明図である。図７には、光源１５から発生する照明光１６が床１４に反射して、自動充電ステーションの筐体１３に到達している状態を示す。
【００１０】
図８は、ステレオカメラ３が撮像した画像の例を示す説明図である。図８には、図７に例示する状態で撮像した例として、ＬＥＤ５と重なって床１４の像（斜線範囲）が筐体１３に映り込んでいる場合を示す。床１４の色彩や材質により、ＬＥＤ５との明暗が際立たなくなる場合がある。
【００１１】
上述したような方式では、自律移動ロボットがＬＥＤ光を正確に認識することができず、自立的に充電を行うことができない可能性がある。
【００１２】
そこで、本発明は、より正確に自律移動ロボットに認識され得る充電装置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】
【００１３】
本発明による充電装置は、自律的に充電を行う自律移動ロボットに認識される光を発光する光源を備えた充電装置であって、光源を格納する筐体の一部であって、光源が発光する光を透過させる透過面を備え、透過面は、当該面における筐体外部方向の法線が水平に対し斜め下向きとなるように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、自律移動ロボットが充電装置をより正確に認識することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による充電装置（自動充電ステーション）の斜視図である。図１に示す自動充電ステーション４は、充電台６と、制御部７とを備えている。自動充電ステーション４は、自律移動ロボット１が備えているバッテリを充電する機能を有する。
【００１６】
制御部７は、自動充電ステーション４の各部を制御する機能を有し、筐体８に格納されている。制御部７は、例えば、ＬＥＤ５の発光を制御したり、充電台６による自律移動ロボット１の充電を制御する。
【００１７】
ＬＥＤ５は、自律移動ロボット１に自動充電ステーションの位置を検出させるための光（ＬＥＤ光）を発光する光源である。ＬＥＤ５は、制御部７に含まれ、筐体８に格納されている。
【００１８】
充電台６は、例えば、自律移動ロボット１を積載し、自律移動ロボット１の充電用コネクタ（図示せず。）と接合して自律移動ロボット１に電力を供給し、自律移動ロボット１が内蔵するバッテリを充電する。
【００１９】
筐体８は、箱形の形状を有し、制御部７やＬＥＤ５を格納する。筐体８において、例えば、ＬＥＤ５が配置されている面や床に接している面以外の面に、ＬＥＤ光を透過する材質を用いることにより、自律移動ロボット１にＬＥＤ光を認識させることができる。
【００２０】
図１に示す自律移動ロボット１は、車輪２と、ステレオカメラ３とを含んでいる。ステレオカメラ３は、ＣＣＤ等の撮像素子を含み、被写体を撮像する。自律移動ロボット１が備えている制御部（図示せず。）は、内部の電池残量が一定量を下回ると、ステレオカメラ３が撮像した画像に基づいてＬＥＤ光を認識することにより、自動充電ステーションの位置を検出する。自律移動ロボット１は、車輪２を駆動して充電台６まで自律移動し、充電を行うことができる。
【００２１】
図２は、本発明による自動充電ステーション４の断面図である。図２には、ＬＥＤ５の発光を認識している自律移動ロボット１と自動充電ステーション４との位置関係の例を示す。以下、筐体８の面のうち、図２において自律移動ロボット１と向かい合っている面を正面として説明する。
【００２２】
図２に示すように、筐体８の背面内部にＬＥＤ５が配置されている場合、自律移動ロボット１にＬＥＤ光を認識させるため、筐体８の正面および側面には、例えば、ＬＥＤ光を透過させるアクリル等の樹脂製品が用いられる。
【００２３】
また、図２に示すように、筐体８の正面および側面は、それぞれの面における筐体外部方向の法線が水平に対し斜め下向きとなるように形成されている。例えば、筐体８の正面および側面は、それぞれの面における筐体外部方向の法線が、水平に対し、１０度〜２０度下向きとなるように形成されていることが望ましい。そのように形成することにより、筐体８の正面および側面に映り込む光源を、それぞれの面の延伸面よりも手前に存在する光源に限定することができる。
【００２４】
筐体８の正面および側面の材質は、ＬＥＤ光を透過させ、かつ光の明暗が際立つような色に着色されている。例えば、ＬＥＤ５が赤外線波長の光を発光する赤外線ＬＥＤである場合には、筐体８の正面および側面として、赤外線波長の光のみを透過する色に着色された材質を用いることが好ましい。また、筐体８の正面および側面の反射率を下げる（所定の値以下とする）ため、色として、例えば、黒または灰色（白色と黒色との間の中間色）を用いることが望ましい。なお、ＬＥＤ光を透過させ、かつ反射率を下げることができれば、筐体８の正面および側面の材質や色に制限はない。
【００２５】
なお、筐体８の上面も、筐体８の正面および側面と同じ材質で形成され、ＬＥＤ光を透過させることが望ましい。そのように形成することにより、自律移動ロボット１は、筐体８の正面および側面だけでなく、上面を介してＬＥＤ光を認識することができる。
【００２６】
また、充電台６は、筐体８の正面に対峙する位置に、筐体８の底面から延伸するように設けられている。充電台６の表面の材質として、例えば、プラスチック等の樹脂製品が用いられる。
【００２７】
図３は、光源９からの照明光１０が、自動充電ステーションの筐体８に映り込んでいる状態の例を示す説明図である。図３に示す例では、照明光１０は、充電台６に反射して筐体８に到達している。
【００２８】
図４は、ステレオカメラ３が撮像した画像の例を示す説明図である。図４には、図３に示す状態で撮像した例として、ＬＥＤ５と重なって充電台６の像（斜線範囲）が筐体８に映り込んでいる場合を示す。
【００２９】
図４に示すように、充電台６を筐体８の正面に対峙する位置に設けることにより、筐体８の正面に充電台６以外の像が映り込むことを防ぐことができる。なお、充電台６は、例えば、筐体８の側面に対峙する位置に設けてもよいが、自律移動ロボット１がＬＥＤ光を最も良く認識することができる筐体８の正面に対峙する位置に設けることが望ましい。
【００３０】
また、筐体８の正面に充電台６が映り込むことによりＬＥＤ光を認識しにくくなることを防止するために、充電台６の反射率を下げる（所定の値以下とする）ことが望ましい。例えば、充電台６の色として、黒または灰色（白色と黒色との間の中間色）を用いることが望ましい。また、充電台６の色として、筐体８の正面と同等の色を用いることも好ましい。そのように形成することにより、筐体８への充電台６の映り込みの影響を低減させ、ＬＥＤ光の認識精度をさらに高めることができる。
【００３１】
また、充電台６の表面や筐体８の表面に、艶消し処理等の反射防止処理を施し、外光を反射しにくい状態とすることが望ましい。そのように形成することにより、筐体８に充電台６や外光等が映り込むことを防止し、ＬＥＤ光の認識精度をさらに高めることができる。
【００３２】
以上に説明したように、本実施形態によれば、充電装置の筐体の正面および側面が、それぞれの面の前方下向きに所定の角度で傾斜しているため、窓や電灯等の光源が映り込むことを防ぐことができる。そのため、自律移動ロボットによるＬＥＤ光の認識率を高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、筐体の正面に対峙する位置に充電台が設けられているため、自動充電ステーションの設置位置に関わらず、常に同一の充電台が筐体に映り込む。したがって、自律移動ロボットは、自動充電ステーションの設置位置が変更されても、安定的にＬＥＤ光を認識することができる。
【００３４】
なお、上記に示した実施形態では、以下の（１）〜（７）に示すような特徴的構成を備えた充電装置が示されている。
【００３５】
（１）自律的に充電を行う自律移動ロボットに認識される光を発光する光源（例えば、ＬＥＤ５で実現される）を備えた充電装置であって、光源を格納する筐体（例えば、筐体８で実現される）の一部であって、光源が発光する光を透過させる透過面（例えば、筐体８の正面および側面で実現される）を備え、透過面は、当該面における筐体外部方向の法線が水平に対し斜め下向きとなるように形成されている充電装置。
【００３６】
（２）自律移動ロボットを積載して充電するための充電台（例えば、充電台６で実現される）を備え、充電台は、透過面に対峙する位置に設けられている充電装置。そのように構成された充電装置は、透過面に充電台以外の像が映り込むことを防ぐことができる。
【００３７】
（３）透過面は、光源を背面内部に格納する筐体の正面および側面として設けられ、充電台は、筐体の正面に対峙する位置に設けられている充電装置。
【００３８】
（４）充電台は、所定の値以下の反射率を有する充電装置。そのように構成された充電装置は、透過面に充電台が映り込むことによる影響を低減させることができる。
【００３９】
（５）充電台は、反射防止処理が施されたものである充電装置。そのように構成された充電装置は、透過面に充電台が映り込むことを防止することができる。
【００４０】
（６）充電台は、透過面と同等の色を呈する充電装置。そのように構成された充電装置は、透過面に充電台が映り込むことによる影響を低減させることができる。
【００４１】
（７）透過面は、所定の値以下の反射率を有する充電装置。そのように構成された充電装置は、透過面に外光等が映り込むことを防止することができる。
【００４２】
（８）透過面は、反射防止処理が施されたものである充電装置。そのように構成された充電装置は、透過面に外光等が映り込むことを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、自律的に充電を行う自律移動ロボットを充電する充電ステーションに効果的に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による充電装置（自動充電ステーション）の斜視図である。
【図２】本発明による自動充電ステーションの断面図である。
【図３】光源からの照明光が、自動充電ステーションの筐体に映り込んでいる状態の例を示す説明図である。
【図４】ステレオカメラが撮像した画像の例を示す説明図である。
【図５】一般的な自動充電ステーションの例を示す断面図である。
【図６】ステレオカメラが撮像した画像の例を示す説明図である。
【図７】自動充電ステーションに床が映り込んでいる状態の例を示す説明図である。
【図８】ステレオカメラが撮像した画像の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  自律移動ロボット
２  車輪
３  ステレオカメラ
４  自動充電ステーション（充電装置）
５  ＬＥＤ
６  充電台
７  制御部
８  筐体
【図１】
0004710058.tif 000002
【図２】
0004710058.tif 000003
【図３】
0004710058.tif 000004
【図４】
0004710058.tif 000005
【図５】
0004710058.tif 000006
【図６】
0004710058.tif 000007
【図７】
0004710058.tif 000008
【図８】
0004710058.tif 000009