(57)【要約】【課題】  高い稼働率で自走ロボットの運用を可能とする。【解決手段】  ステーション１は自走掃除機が到着したことを到着検知部７２で検知すると、該ステーション１が設置された床面と平行の第１水平面内を同心円状に複数のパック交換部５０Ａ、５０Ｂをターンシリンダ用モータ７１で回転させるためのシリンダとを備える。制御部７３は、複数のパック交換部のうち自走掃除機が到着したとき自走掃除機と対向して位置しているパック交換部５０Ｂを自走掃除機からの旧電池パック３１取外し部として能動化し、その後、ターンシリンダ用モータ７１を回転させることによりパック交換部５０Ｂに代って自走掃除機と対向して位置したパック交換部５０Ａを自走掃除機２への新電池パック４１の装着部として能動化する。【選択図】        図４
2005270430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動のための走行部を備える自走ロボットのためのステーションであって、
前記自走ロボットは自己の各部に電力を供給する着脱自在の電池部をさらに備え、
前記ステーションは、
前記ステーションに前記自走ロボットが到着したことを検知する到着検知部と、
前記到着検知部により前記自走ロボットの到着が検知されたとき、前記自走ロボットの前記電池部を、予め準備された充電済みの電池部と交換する電池交換手段とを備え、
前記電池交換手段は、
前記ステーションに到着した前記自走ロボットから前記電池部を取外すための電池取外し部と、
前記電池部が取外された後の前記自走ロボットに対して、前記充電済みの電池部を装着するための電池装着部と、
前記電池取外し部と前記電池装着部とを選択的に能動化するための電池交換制御部とを有し、
前記電池交換手段は、
前記電池部を保持する電池マウント部と、
前記電池マウント部に保持された前記電池部を充電する充電部とをさらに有し、
前記電池取外し部により、前記自走ロボットから取外された前記電池部は前記電池マウント部により保持され、
前記電池装着部は、前記電池マウント部に保持されて前記充電部による前記充電済みの電池部を前記自走ロボットに対して装着し、
前記ステーションは、自己の回転に連動して該ステーションが設置された床面と平行の第１水平面内を同心円状に複数の前記電池交換手段を回転させるための電池交換回転部をさらに備え、
前記電池交換制御部は、
前記複数の電池交換手段のうち前記自走ロボットが到着したとき前記自走ロボットと対向して位置している前記電池交換手段を前記電池取外し部として能動化する電池取外し能動化手段と、
前記電池取外し能動化手段により前記電池交換手段を能動化した後に、前記電池交換回転部を回転させることにより前記自走ロボットと対向して位置した前記電池交換手段の前記電池装着部を能動化する電池装着能動化手段とを含み、
前記自走ロボットは、
集塵機能を有する掃除部と、前記掃除部により集められたごみを蓄える着脱自在の集塵部とをさらに備え、
前記ステーションは、
前記ステーションに到着した前記自走ロボットの前記集塵部を、予め準備された清掃済みの集塵部と交換する集塵部交換手段をさらに備え、
前記集塵部交換手段は、
前記ステーションに到着した前記自走ロボットから前記集塵部を取外すための集塵部取外し部と、
前記集塵部が取外された後の前記自走ロボットに対して、前記清掃済みの集塵部を装着するための集塵部装着部と、
前記集塵部取外し部と前記集塵部装着部とを選択的に能動化するための集塵部交換制御部とを有し、
前記集塵部交換手段は、
前記集塵部を保持する集塵部マウント部と、
前記集塵部マウント部に保持された前記集塵部を清掃する清掃部とをさらに有し、
前記集塵部取外し部により、前記自走ロボットから取外された前記集塵部は前記集塵部マウント部により保持され、
前記集塵部装着部は、前記集塵部マウント部に保持されて前記清掃部による前記清掃済みの集塵部部を前記自走ロボットに対して装着し、
前記ステーションは、自己の回転に連動して該ステーションが設置された床面と平行の前記第１水平面とは異なるまたは同じの第２水平面内を同心円状に複数の前記集塵部交換手段を回転させるための集塵部交換回転部をさらに備え、
前記集塵部交換制御部は、
前記複数の集塵部交換手段のうち前記自走ロボットが到着したとき前記自走ロボットと対向して位置している前記集塵部交換手段を前記集塵部取外し部として能動化する集塵部取外し能動化手段と、
前記集塵部取外し能動化手段により前記集塵部交換手段を能動化した後に、前記集塵部交換回転部を回転させることによって前記自走ロボットと対向して位置した前記集塵部交換手段の前記集塵部装着部を能動化する集塵部装着能動化手段とを含み、
前記電池交換手段による電池部の交換と前記集塵部交換手段による集塵部の交換とは並行して行われることを特徴とする、自走ロボットのためのステーション。
【請求項２】
移動のための走行部を備える自走ロボットのためのステーションであって、
前記自走ロボットは自己の各部に電力を供給する着脱自在の電池部をさらに備え、
前記ステーションは、
前記ステーションに前記自走ロボットが到着したことを検知する到着検知部と、
前記到着検知部により前記自走ロボットの到着が検知されたとき、前記自走ロボットの前記電池部を、予め準備された充電済みの電池部と交換する電池交換手段とを備える、自走ロボットのためのステーション。
【請求項３】
前記電池交換手段は、
前記ステーションに到着した前記自走ロボットから前記電池部を取外すための電池取外し部と、
前記電池部が取外された後の前記自走ロボットに対して、前記充電済みの電池部を装着するための電池装着部と、
前記電池取外し部と前記電池装着部とを選択的に能動化するための電池交換制御部とを有する、請求項２に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項４】
前記電池交換手段は、
前記電池部を保持する電池マウント部と、
前記電池マウント部に保持された前記電池部を充電する充電部とをさらに有し、
前記電池取外し部により、前記自走ロボットから取外された前記電池部は前記電池マウント部により保持され、
前記電池装着部は、前記電池マウント部に保持されて前記充電部による前記充電済みの電池部を前記自走ロボットに対して装着することを特徴とする、請求項３に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項５】
前記ステーションは、自己の回転に連動して該ステーションが設置された床面と平行の第１水平面内を同心円状に複数の前記電池交換手段を回転させるための電池交換回転部をさらに備え、
前記電池交換制御部は、
前記複数の電池交換手段のうち前記自走ロボットが到着したとき前記自走ロボットと対向して位置している前記電池交換手段を前記電池取外し部として能動化する電池取外し能動化手段と、
前記電池取外し能動化手段により前記電池交換手段を能動化した後に、前記電池交換回転部を回転させることにより前記自走ロボットと対向して位置した前記電池交換手段の前記電池装着部を能動化する電池装着能動化手段とを含む、請求項２から４のいずれか１項に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項６】
前記自走ロボットは、
集塵機能を有する掃除部と、前記掃除部により集められたごみを蓄える着脱自在の集塵部とをさらに備え、
前記ステーションは、
前記ステーションに到着した前記自走ロボットの前記集塵部を、予め準備された清掃済みの集塵部と交換する集塵部交換手段をさらに備える、請求項２から５のいずれか１項に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項７】
前記集塵部交換手段は、
前記ステーションに到着した前記自走ロボットから前記集塵部を取外すための集塵部取外し部と、
前記集塵部が取外された後の前記自走ロボットに対して、前記清掃済みの集塵部を装着するための集塵部装着部と、
前記集塵部取外し部と前記集塵部装着部とを選択的に能動化するための集塵部交換制御部とを有する、請求項６に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項８】
前記集塵部交換手段は、
前記集塵部を保持する集塵部マウント部と、
前記集塵部マウント部に保持された前記集塵部を清掃する清掃部とをさらに有し、
前記集塵部取外し部により、前記自走ロボットから取外された前記集塵部は前記集塵部マウント部により保持され、
前記集塵部装着部は、前記集塵部マウント部に保持されて前記清掃部による前記清掃済みの集塵部部を前記自走ロボットに対して装着することを特徴とする、請求項７に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項９】
前記ステーションは、自己の回転に連動して該ステーションが設置された床面と平行の第２水平面内を同心円状に複数の前記集塵部交換手段を回転させるための集塵部交換回転部をさらに備え、
前記集塵部交換制御部は、
前記複数の集塵部交換手段のうち前記自走ロボットが到着したとき前記自走ロボットと対向して位置している前記集塵部交換手段を前記集塵部取外し部として能動化する集塵部取外し能動化手段と、
前記集塵部取外し能動化手段により前記集塵部交換手段を能動化した後に、前記集塵部交換回転部を回転させることによって前記自走ロボットと対向して位置した前記集塵部交換手段の前記集塵部装着部を能動化する集塵部装着能動化手段とを含む、請求項８に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項１０】
前記第１水平面と前記第２水平面とは異なることを特徴とする、請求項９に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項１１】
前記第１水平面と前記第２水平面とは同じであることを特徴とする、請求項９に記載の自走ロボットのためのステーション。
【請求項１２】
前記電池交換手段による電池部の交換と前記集塵部交換手段による集塵部の交換とは並行して行われることを特徴とする、請求項６から１１のいずれか１項に記載の自走ロボットのためのステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自走ロボットのためのステーションに関し、特に、自走ロボットのための電池の充電機能を有するステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動のための走行機能と、清掃などの作業機能を有する移動作業ロボットでは、駆動のための電源は主に内蔵する電池に依存している。従来は、このような電池の充電は人手で行なうか、または別個に設けられたステーションに移動作業ロボットが出向いて、該ステーションを用いて電池の自動充電をしていた（特許文献１−４を参照）。
【特許文献１】特表２００１−５２５５６７号公報
【特許文献２】特開平２−１０７２１９号公報
【特許文献３】特表平１０−５０２２７４号公報
【特許文献４】特開２００２−３４５７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１−４に示される技術では、移動作業ロボットの充電は自動化されているけれども、充電期間中はロボットは移動も作業もすることができない休止状態の期間にあるので、稼働率が低下するという問題があった。
【０００４】
それゆえにこの発明の目的は、高い稼働率で自走ロボットの運用を可能とする自走ロボットのためのステーションを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のある局面に従う、移動のための走行部を備える自走ロボットのためのステーションは、ステーションに自走ロボットが到着したことを検知する到着検知部と、到着検知部により自走ロボットの到着が検知されたとき、前記自走ロボットの自己の各部に電力を供給する着脱自在の電池部を、予め準備された充電済みの電池部と交換する電池交換手段とを備える。
【０００６】
したがって、自走ロボットがステーションに到着したことが到着検知手段により検知されると、ステーションの電池交換手段は自走ロボットの着脱自在の電池部を、予め準備された充電済みの電池部と交換する。
【０００７】
それゆえに、自走ロボットの電池部は、予め準備された充電済みの電池部と交換することにより充電が実施されることになるから、充電期間にわたって自走ロボットが休止状態にあることを回避できて自走ロボットの稼動率は向上する。
【０００８】
好ましくは、電池交換手段は、ステーションに到着した自走ロボットから電池部を取外すための電池取外し部と、電池部が取外された後の自走ロボットに対して、充電済みの電池部を装着するための電池装着部と、電池取外し部と電池装着部とを選択的に能動化するための電池交換制御部とを有する。
【０００９】
したがって、自走ロボットから電池取外し部により電池取外しを行い、代って能動化される電池装着部により自走ロボットに対する充電済みの電池装着がなされることで、自走ロボットとステーションとの間で電池交換を実施できる。
【００１０】
好ましくは、電池交換手段は、電池部を保持する電池マウント部と、電池マウント部に保持された電池部を充電する充電部とをさらに有し、電池取外し部により、自走ロボットから取外された電池部は電池マウント部により保持され、電池装着部は、電池マウント部に保持されて充電部による充電済みの電池部を自走ロボットに対して装着する。
【００１１】
したがって、自走ロボットから電池部が電池取外し部により取外されると電池マウント部で保持されながら充電部により充電されることにより、充電済の電池部として自走ロボットに装着される。
【００１２】
それゆえに、自走ロボットから取外された電池部は充電部で充電することで自走ロボットに装着されてリサイクル使用できるから、１つのステーションを用いて複数台の自走ロボットに対して電池部交換により充電が可能となる、または同一自走ロボットに対して電池部交換により複数回の充電が可能となる。
【００１３】
好ましくは、ステーションは、自己の回転に連動して該ステーションが設置された床面と平行の第１水平面内を同心円状に複数の電池交換手段を回転させるための電池交換回転部をさらに備え、電池交換制御部は、複数の電池交換手段のうち自走ロボットが到着したとき自走ロボットと対向して位置している電池交換手段を電池取外し部として能動化する電池取外し能動化手段と、電池取外し能動化手段により電池交換手段を能動化した後に、電池交換回転部を回転させることにより自走ロボットと対向して位置した電池交換手段の電池装着部を能動化する電池装着能動化手段とを含む。
【００１４】
したがって、電池交換回転部により複数の電池交換手段を同心円状に回転させることで、ステーションに到着時の自走ロボットに対向して位置した或る１つの電池交換手段により電池取外しをさせ、その後の電池交換回転部の回転により代って位置する他の１つの電池交換手段により充電済みの電池を自走ロボットに装着できる。
【００１５】
それゆえに、自走ロボットに対する電池の取外しと充電済電池の装着とを複数の電池交換手段を同心円状に回転させることで簡単に実施できる。
【００１６】
好ましくは、自走ロボットは集塵機能を有する掃除部と、掃除部により集められたごみを蓄える着脱自在の集塵部とをさらに備え、ステーションは、ステーションに到着した自走ロボットの集塵部を、予め準備された清掃済みの集塵部と交換する集塵部交換手段をさらに備える。
【００１７】
したがって、自走ロボットがステーションに到着したことが到着すると、ステーションの集塵部交換手段は自走ロボットの着脱自在の集塵部を、予め準備された清掃済みの集塵部と交換する。
【００１８】
それゆえに、自走ロボットの集塵部は、予め準備された清掃済みの集塵部と交換することにより集塵部交換が実施されることになるから、集塵部を清掃する期間にわたって自走ロボットが休止状態にあることを回避できて自走ロボットの稼動率は向上する。
【００１９】
好ましくは、集塵部交換手段は、ステーションに到着した自走ロボットから集塵部を取外すための集塵部取外し部と、集塵部が取外された後の自走ロボットに対して、清掃済みの集塵部を装着するための集塵部装着部と、集塵部取外し部と集塵部装着部とを選択的に能動化するための集塵部交換制御部とを有する。
【００２０】
したがって、自走ロボットから集塵部取外し部により集塵部取外しを行い、代って能動化される集塵部装着部により自走ロボットに対する清掃済みの集塵部装着がなされることで、自走ロボットとステーションとの間で集塵部交換を実施できる。
【００２１】
好ましくは、集塵部交換手段は、集塵部を保持する集塵部マウント部と、集塵部マウント部に保持された集塵部を清掃する清掃部とをさらに有し、集塵部取外し部により、自走ロボットから取外された集塵部は集塵部マウント部により保持され、集塵部装着部は、集塵部マウント部に保持されて清掃部による清掃済みの集塵部部を自走ロボットに対して装着する。
【００２２】
したがって、自走ロボットから集塵部が集塵部取外し部により取外されると集塵部マウント部で保持されながら清掃部により清掃されることにより、清掃済の集塵部として自走ロボットに装着される。
【００２３】
それゆえに、自走ロボットから取外された集塵部は清掃部で清掃することで自走ロボットに装着されてリサイクル使用できるから、１つのステーションを用いて複数台の自走ロボットに対して集塵部交換が可能となる、または同一自走ロボットに対して集塵部交換により複数回の集塵部交換が繰返しが可能となる。
【００２４】
好ましくは、ステーションは、自己の回転に連動して該ステーションが設置された床面と平行の第２水平面内を同心円状に複数の集塵部交換手段を回転させるための集塵部交換回転部をさらに備え、集塵部交換制御部は、複数の集塵部交換手段のうち自走ロボットが到着したとき自走ロボットと対向して位置している集塵部交換手段を集塵部取外し部として能動化する集塵部取外し能動化手段と、集塵部取外し能動化手段により集塵部交換手段を能動化した後に、集塵部交換回転部を回転させることによって自走ロボットと対向して位置した集塵部交換手段の集塵部装着部を能動化する集塵部装着能動化手段とを含む。
【００２５】
したがって、集塵部交換回転部により複数の集塵部交換手段を同心円状に回転させることで、ステーションに到着時の自走ロボットに対向して位置した或る１つの集塵部交換手段により集塵部取外しをさせ、その後の集塵部交換回転部の回転により代って位置する他の１つの集塵部交換手段により清掃済みの集塵部を自走ロボットに装着できる。
【００２６】
それゆえに、自走ロボットに対する集塵部の取外しと清掃済集塵部の装着とを複数の集塵部交換手段を同心円状に回転させること簡単に実施できる。
【００２７】
好ましくは、第１水平面と第２水平面とは異なる。
【００２８】
したがって、複数の電池交換手段が回転する同心円状の第１水平面と複数の集塵部交換手段が回転する同心円状の第２水平面とを異ならせることで、集塵部と電池部とが床面から異なる高さの位置に装着される自走ロボットであっても対応できる。
【００２９】
好ましくは、第１水平面と第２水平面とは同じである。
【００３０】
したがって、複数の電池交換手段が回転する同心円状の第１水平面と複数の集塵部交換手段が回転する同心円状の第２水平面とを同一とすることで、自走ロボットの集塵部と電池部とが床面から同じ高さの位置に装着される自走ロボットであっても対応できる。
【００３１】
好ましくは、電池交換手段による電池部の交換と集塵部交換手段による集塵部の交換とは並行して行われる。
【００３２】
したがって、自走ロボットについて電池を充電済みの電池に交換することと、集塵部を清掃済みの集塵部に交換することとを並行して短時間のうちに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、自走ロボットとして、自動で移動するための走行部と、作業機能の１種として掃除機能を有する自走掃除機の移動作業ロボットを想定しているが、作業機能は掃除機能に限定されるものではない。
【００３４】
図１は、本実施の形態に係る移動作業ロボットシステムの電池パック交換時の状態を示す側面図であり、図２は、図１の状態の上面図であり、図３は、電池パック交換のための具体的な構成を示す図であり、図４は本実施の形態に係るステーションのブロック構成図であり、図５は本実施の形態に係る移動作業ロボットのブロック構成図であり、図６は、本実施の形態に係るステーションの電池パック交換時の処理手順を示すフローチャートである。
【００３５】
図１および図２を参照して、本実施の形態に係る移動作業ロボットシステムは、ステーション１と、ステーション１との間で使用された旧電池パック３１および旧集塵パック３２をステーション１が備える充電済み電池の新電池パック４１とごみが廃棄済みの新集塵パック４２と交換する自走掃除機２とを備える。
【００３６】
自走掃除機２は、走行機能のための前方の車輪５および後方の車輪６を備える。ステーション１は新電池パック４１と交換される旧電池パック３１の充電機能、および新集塵パック４２と交換される旧集塵パック３２のごみを廃棄する機能を有する。旧集塵パック３２のごみは、ステーション１に一体的に取り付けられた集塵部１５に廃棄される。集塵部１５は廃棄されるごみを受けて蓄積する機能を有した容器であり、そこに溜まったごみは人手により廃棄される。
【００３７】
ステーション１には、旧電池パック３１を充電して新電池パック４１として準備するためおよび自身の各部に電力を供給するために、図示されない商用電源のコンセントに差込まれるプラグ７０が接続されている。
【００３８】
自走掃除機２は旧電池パック３１および旧集塵パック３２の交換が完了すると、矢印ＡＲ２の方向へ走行を開始する。図２においては、自走掃除機２の旧電池パック３１および旧集塵パック３２は掃除機側パック３として示されて、ステーション１側の新電池パック４１および新集塵パック４２はステーション側パック４として示されている。
【００３９】
図４を参照して、ステーション１はステーション１自体を集中的に制御および監視するためのマイクロコンピュータを含んで構成される制御部７３、後述のシリンダ１１を制御部７３の制御の下に、回転駆動するためのターンシリンダ用モータ７１、自走掃除機２のステーション１への到着を検知するための到着検知部７２、および複数のパック交換部を備える。ここでは、説明を簡単にするために２つのパック交換部５０Ａと５０Ｂを示すが、備えられるパック交換部は３つ以上であってよい。図４ではパック交換部５０Ｂは既に自走掃除機２から取外した未充電の旧電池パック３１およびごみが廃棄されていない旧集塵パック３２を有した状態で示されているが、取外す前の状態では旧電池パック３１および旧集塵パック３２は備えていない。
【００４０】
図５を参照して自走掃除機２は、動作の状態などを光で報知するためのＬＥＤ（Light Emitting Diode）部１２、自走掃除機２の動作を制御するための各種指示を入力するためにユーザにより操作される操作スイッチ部７、セキュリティ機能のためのカメラ部８、移動作業ロボット１を駆動するための駆動部９、動作のための電力を各部に供給するために設けられ充電可能な電池であるメインバッテリ１０を内蔵する電池パック３１、作業部として機能する清掃部２０、移動のための走行部３０および処理部４０を含む。
【００４１】
清掃部２０は、床面のゴミを吸い込むための吸込み口２１、吸込み口２１によりゴミを吸引するために真空圧を発生させるための第１モータ部２２および吸引したごみ・塵を収容して蓄積するための集塵パック３２を有する。
【００４２】
走行部３０は、移動のために回転する複数の車輪を有する車輪部３４および車輪部３４の各車輪を回転させるための第２モータ部３３を有する。
【００４３】
処理部４０は、自走掃除機２自体を集中的に制御・監視するためにマイクロコンピュータなどからなる制御部６２、各種データおよびプログラムを格納するためのメモリ６３、および計時動作するタイマ６４を有する。
【００４４】
メインバッテリ１０を内蔵する電池パック３１は自走掃除機２に着脱自在に取り付けられる。
【００４５】
自走掃除機２におけるステーション１との間のパック交換のためのタイミングは、たとえば制御部６２がメインバッテリ１０の残量が所定レベルに達したことを検知したとき、または集塵パック３２の図示のないセンサなどを用いて検出したごみ容量が所定レベルにまで達したことを検知したときにパック交換のタイミングであると検知するようにしてよい。パック交換のタイミングとなったとき自走掃除機２は、ステーション１の方向にカメラ部８からの画像データに基づきステーション１の方向を特定して走行を開始する。なお、ステーション１の方向への走行手順はこれに限定されない。
【００４６】
到着検知部７２は自走掃除機２がステーション１との間で電池パックおよび集塵パックの交換可能な位置に到着したことを、たとえば次のようにして検知する。つまり、超音波を用いたセンサで自走掃除機２との距離が一致値以下に至ったことを検知する。または、磁気が交換可能位置に自走掃除機２が達したことを示すレベルであることを検出したこと、または地磁気の検出状態が自走掃除機２の本体とステーション１側とで一致したことを検出したことなどで検知する。磁気および地磁気を用いた位置検出は公知の手順に従うので説明を略す。または、ステーション１側に自走掃除機２の案内溝が予め設けられて、その案内溝に自走掃除機２の車輪５または６が嵌まり込んだことを案内溝のセンサなどで検知したことなどに応じて検知する。
【００４７】
パック交換部５０Ａと５０Ｂは同様な構成と機能を有する。パック交換部５０Ａはごみ棄て用モータ５１Ａ、新集塵パック４２および新電池パック４１をマウント（搭載して保持）するためのマウント部５２Ａ、マウント部５２Ａに関連して設けられる取替機構部５４Ａ、マウント部５２Ａにマウントされた状態の電池パックの電池をプラグ７０を介して供給される商用電源からの電力を用いて充電するための充電部５５Ａを有する。パック交換部５０Ｂはごみ棄て用モータ５１Ｂ、旧集塵パック３２および旧電池パック３１をマウントするためのマウント部５２Ｂ、取替機構部５４Ｂおよびマウント部５２Ｂにマウントされた電池パックの電池を充電するための充電部５５Ｂを備える。
【００４８】
図４のマウント部５２Ａ（５２Ｂ）の構成および機能を図３を参照しながら説明する。マウント部５２Ａ（５２Ｂ）は新集塵パック４２（旧集塵パック３２）および新電池パック４１（旧電池パック３１）をマウントするためにピストン１４１および１４２を有したシリンダ１２１および１２２ならびにピストン１４１および１４２それぞれの一端に接続されたアーム１３１および１３２を有する。アーム１３１は電池パックを脱着するために設けられ、アーム１３２は集塵パックを脱着するために設けられる。この脱着のためにアーム１３１および１３２のピストン１４１および１４２側とは反対の端には図示のない電磁石が取付けられている。この電磁石への通電のＯＮ／ＯＦＦは制御部７３の制御の下に取替機構部５４Ａ（５４Ｂ）によりなされる。
【００４９】
新集塵パック４２（旧集塵パック３２）および新電池パック４１（旧電池パック３１）のアーム１３１および１３２と接する部分面の材料は、磁石により吸引される材料、たとえば鉄などからなる。また自走掃除機２に掃除機側パック３として収容されたとき自走掃除機２と接する部分面の材料も磁石により吸引される材料、たとえば鉄などからなる。自走掃除機２の掃除機側パック３として収容された電池パックおよび集塵パックと接する部分面は電磁石が設けられる。該電磁石には掃除機側パック３として収容された電池パックおよび集塵パックを磁石の引っ張り力で固定するために制御部６２により通電がなされている。
【００５０】
このようにパック交換部５０Ａと５０Ｂのそれぞれは、自走掃除機２との間で電池パック３１と４１とを交換するための電池交換部分と、同様に集塵パック３２と４２とを交換するための集塵部交換部分とを有する。電池交換部分はパック取外しが指示されると自走掃除機２から旧電池パック３１を取外すための電池取外し部として機能するように能動化されて、パック装着が指示されると新電池パック４１を装着するための電池装着部として機能するように能動化される。これら２つの機能は制御部７３の制御のもとに選択的に一方が能動化される。また、集塵部交換部分はパック取外しが指示されると自走掃除機２から旧集塵パック４１を取外すための集塵部取外し部として機能するように能動化されて、パック装着が指示されると新集塵パック４２を装着するための集塵部装着部として機能するように能動化される。これらの部分は制御部７３の制御のもとに選択的に能動化される。
【００５１】
ここで図６の手順に従いステーション１における自走掃除機２とのパック交換時の手順について説明する。
【００５２】
まず、ステップＳ５では、自走掃除機２はパック交換のタイミングを検出すると、ステーション１方向に走行を開始して、ステーション１のパック交換のための所定位置にまで到着するので、ステーション１の到着検知部７２は自走掃除機２の到着を検知する。
【００５３】
ステップＳ７では、制御部７３は到着検知部７２から到着の検知信号を入力すると、取替機構部５４Ｂに対してパック取外しを指示するので、取替機構部５４Ｂの図示されないモータは回転駆動を開始して自走掃除機２側のパックを自走掃除機２本体から取外すためにアーム１３１および１３２がステーション１の筐体外部に突出するように伸びる。
【００５４】
具体的には、取替機構部５４Ｂのモータは回転駆動に連動してシリンダ１２１および１２２内のピストン１４１および１４２は伸縮してその一端に接続されたアーム１３１および１３２がステーション１の筐体外部に突出したり内部に引っ込んだりする。自走掃除機２側のパックを取外すために、アーム１３１および１３２が突出するとき、アーム１３１および１３２の端の電磁石に対して取替機構部５４Ａにより通電が開始される。これにより、外部に突出したアーム１３１および１３２は自走掃除機２の掃除機側パック３の旧電池パック３１と旧集塵パック３２に接近して、電磁石の力によりこれらパックがステーション１側に引っ張られる。その引っ張り力は自走掃除機２側の掃除機側パック３に設けられた電磁石の引っ張り力を上回る。その結果、旧電池パック３１と旧集塵パック３２は自走掃除機２から取外されて、アーム１３１および１３２の電磁石に接着しパック取外しは完了する。
【００５５】
ステップＳ９では、取替機構部５４Ｂはアーム１３１および１３２に旧電池パック３１および旧集塵パック３２が磁石の吸引により接着したことを検知すると、その検知信号を制御部７３に出力するので、制御部７３は該検知信号を入力したことに応じてターンシリンダ用モータ７１を駆動する。ターンシリンダ用モータ７１の回転駆動に連動してシリンダ１１が矢印ＡＲ１方向に回転するので、シリンダ１１に取付けられたアーム１３１を内蔵するシリンダ１２１およびアーム１３２を内蔵するシリンダ１２２は、該シリンダ１１の回転に連動して矢印ＡＲ１方向に所定角度だけ回転移動する。このとき、アーム１３１を内蔵するシリンダ１２１およびアーム１３２を内蔵するシリンダ１２２それぞれは、ステーション１が設置された床面から垂直方向に所定高さの位置の同心の水平面において回転する。水平面の同心は床面から垂直方向に伸びるシリンダ１１に対応する。なお、図３には示されないけれども、ステーション１の筐体にはシリンダ１２１および１２２が矢印ＡＲ１方向に回転するのを案内するための溝が予め設けられている。したがって、シリンダ１１の回転に連動してシリンダ１２１および１２２が回転するとき、ステーション１の筐体自体は回転しないので、集塵部１５の位置は変化しない。
【００５６】
なお、矢印ＡＲ１方向に回転するための所定角度は、図２に示すようにアーム１３１と１３２に接着した状態の掃除機側パック３（旧集塵パック３２および旧電池パック３１）が集塵部１５の真上に位置するまで移動し、かつステーション側パック４（新電池パック４１および新集塵パック４２）が自走掃除機２の掃除機側パック３の取付部と対向する位置にまで移動するための量である。
【００５７】
このようにして、矢印ＡＲ１に従う回転が終了すると、ステップＳ１１では、制御部７３は取替機構部５４Ａにパック装着を指示して、取替機構部５４Ａによりステーション側パック４のアーム１３１と１３２をステーション１の筐体外部に突出させるように制御する。これにより、アーム１３１と１３２の端に電磁石により吸引された状態の新電池パック４１と新集塵パック４２とは自走掃除機２の掃除機側パック３の取付部に収容された状態となる。このようにして収容されたとき、取替機構部５４Ａはアーム１３１と１３２の電磁石への通電をＯＦＦする。そして、アーム１３１と１３２から新電池パック４１と新集塵パック４２は取外されて、ピストン１４１と１４２は縮んでアーム１３１と１３２はステーション１の筐体内部に収められる、自走掃除機２側の電磁石に引っ張り力により固定されて、パック装着は完了する。
【００５８】
パック装着時、自走掃除機２は新電池パック４１と新集塵パック４２が掃除機側パック３として収容されると、これを電磁気的に接続して掃除機本体に固定する。固定したことが検知されると、制御部６２により自走掃除機２は矢印ＡＲ２方向に移動して、ステーション１から離れて、新電池パック４１と新集塵パック４２を用いて移動作業を開始する。
【００５９】
次のステップＳ１３では、旧集塵パック３２のごみ棄てが行われる。具体的には、上述のようにして自走掃除機２側から取外されてアーム１３１および１３２に接続された旧電池パック３１および旧集塵パック３２は、矢印ＡＲ１の方向の回転に従い、既に集塵部１５の真上にまで移動しているので、回転が終了した時点でマウント部５２Ｂにマウントされている旧集塵パック３２の下面（床面方向）に設けられた図示のない蓋が、制御部７３の制御によるごみ棄て用モータ５１Ｂの回転に連動する機構を介して開閉する。蓋が開いたとき、旧集塵パック３２に溜められていたごみ・塵は落下して集塵部１５の上方に設けられた開口部を介して集塵部１５の内部に落下してここに収容（廃棄）される。
【００６０】
なお、旧集塵パック３２からの集塵部１５へのごみの廃棄は旧集塵パック３２の底部に設けられた蓋の開閉に限定されない。たとえば新集塵パック４２（旧集塵パック３２）において集塵のためにごみが吸引されてパック内に収容するための開口部が設けられている場合には、ごみ吸引のための開口部が集塵部１５上方の開口部と対向するように、マウント部５２Ｂにマウントされた旧集塵パック３２をごみ棄て用モータ５１Ｂの回転に連動する機構を介して回転させるようにしてもよい。
【００６１】
次のステップＳ１５では、旧電池パック３１の充電が行われる。具体的にはマウント部５２Ｂにマウントされている旧電池パック３１のメインバッテリ１０は、制御部７３の制御の下に充電部５５Ｂによりプラグ７０を介して供給されている商用電源からの電力を用いて充電が開始される。充電部５５Ｂは旧電池パック３１に対する電池残量を検出しており、残量が所定レベルに達したことを検知すると、その旨を制御部７３に報知し充電を停止する。この報知を受けることにより、制御部７３は旧集塵パック３２のごみの廃棄完了および旧電池パック３１の充電完了を検知する。これにより、ステーション１では旧集塵パック３２および旧電池パック３１を新集塵パック４２および新電池パック４１として、次の自走掃除機２のための交換用パック、または同一自走掃除機２の次回の交換のための交換用パックとして準備されることになる。なお、充電部５５Ｂ（または充電部５５Ａ）による充電方法としては、非接触方式および接触方式のいずれであってもよい。
【００６２】
ここでは、アーム１３１および１３２の伸縮と電磁石により電池パックと集塵パックの交換を可能としているが、電池パック交換の方法はこれに限定されない。
【００６３】
また、図３に示すように集塵パックと電池パックは床面から垂直方向に１列に並んでいるとしているので、床面から垂直方向に伸びるシリンダ１１の回転に連動したシリンダ１２１が回転する水平面とシリンダ１２２が回転する水平面とはシリンダ１１を同心とするが、その床面からの高さが相違する異なる面となる。これに対して集塵パックと電池パックは図３の設置とは異なり、床面と水平の方向に１列に並んでいるとしてもよい。この場合には、床面から垂直方向に伸びるシリンダ１１の回転に連動したシリンダ１２１が回転する水平面とシリンダ１２２が回転する水平面とはシリンダ１１を同心とする同心円となる。
【００６４】
また、ここでは、集塵パックと電池パックとは同時に交換されるとしたが、メインバッテリ１０の残量が低下して新電池パック４１との交換が必要な時期に達していても、集塵パック３２にはまだごみが溜まっていないような状態があるかもしれない。そこで、旧集塵パック３２は手動で交換するとして、電池パック３１と４１の交換のみが上述した手順で示すようにして、ステーション１と間で自動的で行なわれるようにするとしてもよい。
【００６５】
以上のように、ステーション１では旧電池パック３１と新電池パック４１との交換により自走掃除機２のメインバッテリ１０の充電を実現しているので、自走掃除機２の休止時間をパック交換の所要時間だけとすることができて、自走掃除機２の稼働率を向上させることができる。また、１つのステーション１に新集塵パック４２および新電池パック４１を有した複数のパック交換部５０Ａを有することで、複数台の自走掃除機２について上述した手順で電池パックと集塵パックの交換を行なうことが可能となる。
【００６６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態に係るステーションと自走掃除機のパック交換時の状態を示す側面図である。
【図２】図１の状態における上面図である。
【図３】この発明の実施の形態に係るパック交換時の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態に係るステーションのブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態に係る自走掃除機のブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態に係るステーション側のパック交換時の処理フローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１  ステーション、２  自走掃除機、３  掃除機側パック、４  ステーション側パック、１０  メインバッテリ、３１  旧電池パック、３２  旧集塵パック、４１  新電池パック、４２  新集塵パック、５０Ａ、５０Ｂ  パック交換部、５１Ａ、５１Ｂ  ごみ棄て用モータ、５２Ａ、５２Ｂ  マウント部、５４Ａ、５４Ｂ  取替機構部、５５Ａ、５５Ｂ  充電部、７０  プラグ、７１  ターンシリンダ用モータ、７２  到着検知部、７３  制御部。
【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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