(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（２）を含み、このロボットは相対的に移動可能なロボットヘッド（３）を含んでいて、ロボットヘッドが位置決めシステムによって休止位置から車輌の燃料タンクパイプに対して予め定めた位置へ移動できるようになされており、ロボットヘッドは外側チューブ（８）と、前記外側チューブ内に収容されて前記チューブから外方へ軸線方向に移動できる内側チューブ（９）とを含み、外側チューブは燃料タンクパイプのオリフィスに取付けられたアダプター（７）と結合されるようになされ、前記外側チューブを結合した後、内側チューブの自由な前端部が燃料タンクパイプの中を下方位置まで挿入されるようになされ、その後燃料が内側チューブを通して導かれ、またロボットヘッド（３）は燃料タンクフラップの開口装置（１１）を備えており、このフラップ開口装置はロボットヘッドの移動に応答して燃料タンクフラップ（１２）を開口させるように機能し、前記移動はロボットに組付けられたコンピュータにコードの形態で供給される移動計画にしたがって行われ、前記コンピュータ（２９）は各コードに関する特定の移動計画を関連するメモリーに保存して有しており、またコンピュータは前記コードを受信した後、受信したコードに属する移動計画を実行するためにロボットヘッド（３）を制御するように設計されている車輌、主に自動車に自動的に給油する装置であって、ロボット（２）に隣接して配置され、ロボットヘッド（３）の休止位置に対して供給のために停車された車輌の燃料タンクフラップ（１２）の位置を光学的に検出するようになされた光学センサー手段（２３）を特徴とし、このセンサー手段（２３）は赤外線（ＩＲ）レーザーまたは視光検出装置であり、光学的に読取り可能で車輌に取付けられた前記コードを読取るようになされており、コンピュータは前記移動パターンにしたがってロボット上の開口装置（１１）を燃料タンクフラップに当接させるようにガイドし、前記フラップを開口させると共に結合させ、また給油が終了したときには前記移動を逆の順序で行って燃料タンクフラップを閉じるようになされていることを特徴とする車輌に自動的に給油する装置。
【請求項２】
請求項１に記載された装置であって、光学センサー手段（２３）がレーザー、好ましくは赤外線（ＩＲ）レーザー、および燃料タンクフラップ（１２）およびそのロボットヘッド（３）の休止位置に対する相対位置を検出するようになされた信号処理回路を含むことを特徴とする車輌に自動的に給油する装置。
【請求項３】
請求項１に記載された装置であって、光学センサー手段（２３）が可視光検出装置、例えばレンズおよびＣＣＤ素子、および燃料タンクフラップ（１２）およびそのロボットヘッド（３）の休止位置に対する相対位置を検出するようになされた信号処理回路を含むことを特徴とする車輌に自動的に給油する装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３に記載された装置であって、前記コードがバーコード（２７）であることを特徴とする車輌に自動的に給油する装置。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載された装置であって、センサー手段（２３）およびコンピュータが燃料タンクフラップ（１２）の形状を検出するようになされたこと、およびコンピュータが燃料タンクフラップの表面重心を計算し、またロボットヘッド（３）の休止位置に対する前記位置の相対位置を計算するようにプログラムされたことを特徴とする車輌に自動的に給油する装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載された装置であって、バーコード（２７）が車輌パネルの内側に取付けられた支持面に配置されていることを特徴とする車輌に自動的に給油する装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は車輌、主に自動車の自動給油装置に関する。
自動車に自動的に給油できる装置はスウェーデン特許明細書第８９０１６７４−５号に記載されている。
この先願特許明細書による装置は、給油ノズルまたは同等装置を含むロボットによって構成されており、自動車がそのロボットに対して予め定めた位置に位置決めされると、ロボットは検出制御手段に応答して給油ノズルを休止位置から車輌給油位置へ自動的に移動させるように機能する。給油ノズルは剛性的な第１チューブを含み、このチューブは車輌給油位置と関連した穴に備えられているアダプターに向けてロボットによって移動されるようになされる。可撓性の第２のチューブが第１の剛性チューブ内に移動可能に配置されており、第２チューブの外端部が第１チューブ内に位置される第１端部位置から、第２チューブが第１チューブより突出する第２位置へと第２チューブは移動できる。チューブ連結部が前記穴と車輌の燃料タンクパイプとの間に備えられている。このロボットは、第２チューブの自由端部を第１チューブから外方へ軸線方向に移動して、前記チューブ連結部の中に差し込むか、または車輌の燃料タンクパイプの中に差し込んで、第２チューブを通して燃料を燃料タンクへポンプ推進するように構成されている。
スウェーデン特許明細書第９２０２５５０−１号は車輌の燃料タンクのフラップを開閉する方法を記載している。
後者の特許明細書によれば、ロボットヘッドに取付けられたトランシーバユニットと協働する車載応答機は、そのときに給油すべき車輌に関してロボットヘッドが実施しなければならない特定の移動パターン、すなわち移動計画に関する情報を保有している。トランシーバユニットはまた応答機と協働して、まず最初にロボットヘッドを車輌に対して位置決めする。
この位置決めプロセス、およびフラップ作動プロセスを簡単にすることが望ましい。またマイクロ波ユニットの使用を不要にすることも望ましい。
これらの願望は本発明によって満たされる。
したがって本発明は、車輌、主に自動車に自動的に供給する装置に関し、この装置はロボットを含んで構成され、このロボットは相対的に移動可能なロボットヘッドを含み、ロボットヘッドが位置決め装置によって休止位置から車輌の燃料タンクパイプに対する所定の位置へ移動できるようになされており、ロボットヘッドは外側チューブと、前記外側チューブ内に収容されて前記チューブから外方へ軸線方向に移動できる内側チューブとを含み、外側チューブは燃料タンクパイプの上部オリフィスに取付けられたアダプターと結合されるようになされ、前記外側チューブを結合した後、内側チューブの自由前端部が燃料タンクパイプの中を下方位置まで挿入されるようになされ、その後燃料が内側チューブを通して導かれるのであり、またロボットヘッドはフラップ開口装置を備えており、このフラップ開口装置はロボットヘッドの移動に応答して燃料タンクのフラップを開口させるように機能し、前記移動はロボットに接続されたコンピュータにコードの形態で供給される移動計画すなわち移動パターンにしたがって行われ、コンピュータは特定の移動計画が各々のコードで記憶されているメモリーを含み、またコンピュータは受信したコードに属する移動計画を実施するときにロボットを操縦するように設計されており、また本発明は、ロボットに隣接して配置され、ロボットヘッドの休止位置に対して供給のために停車された車輌の燃料タンクフラップ位置を光学的に検出するように機能する光学センサー手段を特徴とし、このセンサー手段は光学的に読取り可能で車輌に取付けられた前記コードを読取るようになされており、コンピュータは前記移動パターンにしたがって前記ロボット上の開口装置を燃料タンクフラップに当接するようにガイドし、前記装置で前記フラップを開口させると共に結合させ、また給油が終了したときには前記移動を逆の順序で行って燃料タンクフラップを閉じるようになされている。
本発明はその例示実施例を参照して、また添付図面を参照してさらに詳しく以下に説明される。図面において、
図１は上方から見た車輌および該当する形式のロボットを示し、
図２はロボットに隣接して配置された車輌の前面図であり、
図３はロボットヘッドの前部と、車輌の燃料タンクパイプの上部オリフィスに取付けられたアダプターとを示しており、
図４および図５は車輌の片側後部を示しており、
図６は閉じた燃料タンクフラップとフラップ開口装置とを概略的に示しており、
図７は開口装置によって開口された燃料タンクフラップを概略的に示しており、
図８はブロック図を示している。
図１は車輌、主に自動車１の自動給油ステーションの概略図であり、このステーションはロボットヘッド３を備えたロボット２を含み、ロボットヘッド３はロボットに対して相対的に移動可能で、車輌の燃料タンクパイプに対する所定位置へ移動されるようになされている。ロボットは矢印４の方向へ移動可能である。ロボットヘッド３は矢印５，６で示される方向へ、また紙面に直角な方向にも移動可能である。
ロボットヘッドの前部は図３に拡大尺度で示されている。ロボットヘッド３は外側チューブ８および内側チューブ９を含み、内側チューブ９は外側チューブ内に収容されていると共に、外側チューブ内を軸線方向に、また外側チューブから外方へ移動できる。外側チューブ８は燃料タンクパイプ７の上部オリフィスに取付けられたアダプター１０と結合するようになされる。結合された後、内側チューブ９の自由な前端部は燃料タンクパイプ内のさらに深い位置まで移動され、その後燃料が内側チューブ９を通して燃料タンクへ導かれる。
前記特許によれば、ロボットヘッド３は位置決めシステムによって車輌の燃料タンクパイプ７に対して位置決めされ、この位置決めシステムはロボットヘッドに隣接したトランシーバユニットを含み、このトランシーバユニットはマイクロ波周波数で作動するように設計されるのが好ましく、また受動的応答機が燃料タンクフラップに対する所定位置にて車輌に取付けられる。使用されるこの位置決めシステムはスウェーデン特許明細書第８４０３５６４−１号に記載された位置決めシステムであるのが好ましい。受動的応答機は、トランシーバからの信号を受信して、この信号にいかなる他のエネルギーも加えないでその信号を再送信する、すなわち信号を反射する応答機を意味する。この特許によれば、応答機は燃料タンクフラップを開口させるための予め定めたロボット移動計画に関する情報を保有している。
ロボットヘッド３は開口装置１１を備えており、この開口装置は図６に拡大尺度で示されている。開口装置１１は、ロボットヘッドの移動に応答して、車輌１の燃料タンクフラップ１２を開口させるように構成されている。
前述の開口装置１１は弾性ベロー状の部材１８を含んでおり、この部材１８はばね１９によるばね作用力に抗してシャフト２０上で枢動できるように取付けられており、前記枢動シャフトは開口作動時にロボットヘッドが移動する平面に対して直角に配置されている。したがって枢動シャフト２０は通常は垂直方向に延在する。休止位置においてベロー状部材１８はロボットヘッドの外側チューブ８と平行に延在する。ベロー状部材１８の前方の自由端部２１は開口しているのに対して、他端２２は適当な周知の負圧源（図示せず）に連結されている。
図６は、ロボットヘッドによって移動されて前記部材の前端部２１が車輌の燃料タンクフラップすなわちカバープレート１２に当接する位置において、すなわち開口作動が開始される位置において、開口装置を示している。
開口および結合手順は以下の通りに行われる。すなわち、車輌がロボットに対する所定位置に位置されるが、この所定位置からの多少の位置ズレは許される。その後ロボットは燃料タンクフラップに対して位置決めされる。この後、ロボットのコンピュータは予め定めた計画にしたがってロボットヘッドを移動させるようにガイドし、これにおいて開口装置は図６に示す位置へロボットヘッドによって移動される。その後負圧がベロー状部材１８の内部に発生され、燃料タンクフラップに対してしっかりと吸着される。
その後ロボットヘッドは図７に示す移動計画にしたがって移動を継続され、燃料タンクフラップを開口させる。
この移動が完了すると、ロボットヘッドは外側チューブ８をアダプターに結合し、その後内側チューブ９が燃料タンクパイプ内の下方位置へ差し込まれる。その後燃料が内側チューブを通して燃料タンクへ導かれる。
車輌が給油し終わると、前述した移動が逆の順序で行われ、燃料タンクフラップが閉じられ、ロボットは元の始動位置へ戻される。
図６および図７は、燃料タンクフラップがその一縁の垂直軸線のまわりで枢動される例を示している。勿論のことながらこの移動計画は、垂直軸線のまわりに枢動されるフラップ、および水平軸線のまわり、または他のいずれかの配向軸線のまわりに枢動されるフラップを開口させるために備えることができる。
上述した特徴はまた前述したスウェーデン特許明細書の記載にも見い出される。
１つの問題は、ロボットヘッドに関連してマイクロ波装置を配置すること、およびロボットを始動位置へ位置決めするための応答機を使用することである。他の問題は、応答機が車輌の予め定めた位置に正確に位置決めされねばならないことである。
本発明はこれらの問題を解決した。
本発明によれば、光学センサー手段２３がロボットに関連して配置され、前記センサーは給油のためにロボットヘッド係止位置に対して停車された車輌の燃料タンクフラップの位置を光学的に検出するようになされる。
光学センサー手段２３はロボット移動計画に関するコードを検出するようになされる。前記コードは光学的に読取り可能で、車輌に備えられる。
コンピュータは検出された前記のフラップ位置に基づいて、ロボットに備えられている開口装置１１を燃料タンクフラップ１２に当接させるようにガイドするようにプログラムされている。ロボットはフラップを開口し、移動計画にしたがって前記結合を行い、車輌の給油が完了したならばその移動を逆の順序で実行して燃料タンクフラップを閉じるようになされる。
光学センサー手段はロボットの上部に適当に取付けられ、図２に示すように下方へ向けて傾けられる。図１および図２の破線２４はセンサー手段で検出、すなわち走査される大体の範囲を定めている。
好ましい実施例によれば、光学センサー手段は適当な周知の走査レーザー、好ましくは赤外線（ＩＲ）レーザー、および燃料タンクフラップおよびそのロボットヘッド休止位置に対する相対位置を検出するようになされた信号処理回路である。
これに使用するのが適当な幾つかの異なる形式の走査レーザーは購入することができる。使用される走査装置は低出力赤外線（ＩＲ）レーザーであるのが好ましいが、他のレーザーも代替使用できることは理解されよう。水平および垂直の両方向において相互に平行なレーザービームを検出する走査レーザー、例えばレーザービームを反射するための揺動反射鏡を有するレーザーが使用できる。
このようなレーザーは反射レーザー光を検出する、および（または）距離を測定するのに使用できる。
図示実施例では、レーザーは正しく停車された車両の燃料タンクフラップが位置する予め定めた面積部分をまず最初に走査し、反射レーザー光を検出することで燃料タンクフラップを検出するようになされるのが好ましい。走査レーザーによって物体および形状を検出することは周知である。燃料タンクフラップと周囲の車体との間を延在する溝形状の凹部すなわち間隙２５により、燃料タンクフラップは信号処理回路で容易に認識できる。この回路は、溝形凹部が形成する四角形または円形を探すようにプログラムされている。
予め定めた面積部分は、車輌の片側の囲まれた部分、または片側全面とされることができる。ロボットは車輌の片側全体に沿って方向４に向かって移動するようにされている。
レーザーが燃料タンクフラップを識別した後、信号処理回路は水平面および垂直面においてレーザービームが燃料タンクフラップに対して形成する角度を決定するように機能する。その後レーザーはフラップ上の幾つかの点までの距離を測定するように機能する。前述した角度および距離の認知は、ロボットヘッドに対する燃料タンクフラップの相対位置を示す。この演算はロボットコンピュータにより、または信号処理回路を内蔵したコンピュータによって適当に行われる。
代替実施例によれば、光学センサー手段は可視光を検出する適当な周知の装置、例えばレーザーおよびＣＣＤ素子、すなわちビデオ装置、および画像処理によって燃料タンクフラップおよびそのロボットヘッド休止位置に対する相対位置を検出するように成された信号処理回路を含む。画像処理によって物体を検出することは周知である。これに関して、燃料タンクフラップは上述した方法と同じ方法で検出され、フラップの周囲を延在する溝形凹部すなわち間隙２５はその形状によって検出される。その後前述した角度が信号処理回路によって決定される。
燃料タンクフラップまでの距離は、フラップに焦点を合わせ、設定された焦点距離を検出するビデオ装置によって決定される。ビデオ装置も吊り下げ位置２６のまわりに移動可能とされて、燃料タンクフラップに対して整合するように移動され、ビデオカメラに使用されている形式の周知のオートフォーカスシステムによって前記フラップまでの距離を決定するようにできる。ビデオ装置は燃料タンクフラップにズームするように構成され、前記オートフォーカスシステムによる距離決定の精度を高めることもできる。
本発明の１つの好ましい実施例によれば、センサー手段およびコンピュータは燃料タンクフラップの形状を検出するように設計される。これに関して、コンピュータもフラップの表面重心を計算し、ロボットヘッドの休止位置に対する前記重心の相対位置を計算するようにプログラムすることができる。これにより、ロボットの休止位置に対するフラップの相対位置が正確に決定されることになる。
本発明の非常に好ましい１つの実施例によれば、ロボットの移動計画に関する情報を含むコードは周知のバーコードを含んで成る。センサー手段２３はこのバーコードを読取り、前記コードをロボットコンピュータに保存するように設計される。バーコードは車輌の後部窓の内面、またはフラップ１２の外面に配置されるスリップ２７に取付けることができる。
これに代えて、コードは車体または燃料タンクフラップの外面に刻印され、または他の形態の標識で構成されることができ、これらの標識または凹凸がセンサー手段によって検出される。
各車輌自体に関する移動計画を保存することは可能であるが、１５〜２５の異なる移動計画で十分となる可能性がある。何故なら、特定の車輌の特定の移動計画を他の車輌に対して使用できるからである。これは、本発明のシステムで給油を受けることのできる基本的にすべての車輌に対してたった１５〜２５の異なるバーコードしか必要とされないことを意味する。
図８は本発明を示す概略ブロック図であり、ロボットコンピュータは符号２９で示されている。コンピュータのメモリーは符号３０を付されている。センサー手段２３はコンピュータに信号を送り、この信号は符号３１を付された信号処理回路３１で処理される。この回路はコンピュータに内蔵されるか、破線で示すように完全に、または部分的にコンピュータから切り離され、コンピュータに連結される。コンピュータは、それらの計算に基づいて作動回路３２を作動させ、これらの回路はロボット２を作動させる。
前述から、唯一のセンサー手段しか必要とされず、またこのセンサーはロボットヘッドから離れて取付けられるので、燃料タンクフラップの位置決め、開口作動、および結合が容易にできることが明白となろう。さらに、前述したコードを車輌に取付け、検出装置で読取ることができるようにすることだけが必要とされる。車輌の位置に対して非常に正確にコードを配置することは必要ない。さらに本発明はマイクロ波装置を使用する必要性を無くす。
本発明は幾つかの例示実施例を参照して上述で説明したが、当業者には改良することの可能なことが理解されよう。
それ故に本発明は、改良および変形が以下の請求の範囲に記載の範囲内で行えるので、これらの実施例に限定されることはない。
【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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