(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給油ステーションに駐車した車両の自動給油に関する位置決め装置であって、位置決め装置は、該駐車車両の片側にほぼ平行に移動し得るロボット（２）を有し、該ロボット（２）は、位置決めシステムにより休止位置から前記駐車車両の燃料タンク・パイプにアクセスする所定の位置まで互いに直交する３方向に移動可能なロボット・ヘッド（３）を含み、該ロボット・ヘッド（３）は、アウタチューブ（８）と、前記アウタチューブ（８）の内部に納められ、該アウタチューブ（８）の軸方向に移動して該アウタチューブ（８）から突出可能のインナチューブ（９）を含み、前記アウタチューブ（８）は燃料タンク・パイプの上方口部に取り付けたアダプタ（１０）にドッキングするようになっており、該ドッキング後、前記インナチューブ（９）の自由端部は、燃料タンク・パイプ内部の下方位置まで突出し燃料を給油するようになっており、さらにロボット・ヘッド（３）は、燃料タンク・フラップ開放装置（１１）を保持し、該燃料タンク・フラップ開放装置（１１）は、負圧媒体を供給するベロー状エレメントを有し、該ベロー状エレメントは、該負圧媒体により前記駐車車両の燃料タンク・フラップ（１２）に吸着する開放自由端（２１）含み、前記燃料タンク・フラップ開放装置（１１）が、前記ロボット・ヘッド（３）の所定の移動プランでの動きに応じて燃料タンク・フラップ（１２）を開放するようになし、前記位置決めシステムは、前記駐車した車両の燃料タンク・フラップ（１２）の位置をロボット・ヘッド（３）の休止位置に相対的に光学的に検出し、この相対的な位置を示す信号をロボット・コンピュータ（２９）に伝送するただ１つの光センサ手段（２３）を含み、該ロボット・コンピュータ（２９）は、該信号に応答して、前記ロボット・ヘッド（３）を操作して前記燃料タンク・フラップ開放装置（１１）を前記燃料タンク・フラップ（１２）に接触させて前記燃料タンク・フラップ（１２）を開放するようプログラムされている、位置決め装置において、前記１つの光学センサ手段（２３）は、前記ロボット（２）に設けられ、給油のために駐車した車両の前記片側を全体的に観察可能であり、燃料タンク・フラップ（１２）の開放後、前記ロボット・ヘッド（３）の現在位置に相対的な前記燃料タンク・パイプのアダプタ（１０）の位置を検出し、それにより、該アダプタ（１０）の相対位置を示す信号を前記ロボット・コンピュータ（２９）に伝送して、前記ロボット・コンピュータ（２９）は、前記アダプタ（１０）の相対位置を示す信号に応答して前記ロボット・ヘッド（３）を操作して該アダプタ（１０）にドッキングさせて燃料給油を行ない、該燃料給油完了後、前記ロボット・ヘッド（３）に上記動きを逆の順序で行わせて前記燃料タンク・フラップを閉じさせることを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、光学センサ手段（２３）がレーザ、好適には、ＩＲレーザと、燃料タンク・フラップ（１２）と、ロボット・ヘッド（３）の休止位置に対するその位置を検出し、前記ロボット・ヘッドの位置に対する燃料タンク・パイプの口部、またはアダプタ（１０）の位置も検出することができる信号処理回路とを含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、光学センサ手段（２３）がレンズおよびＣＣＤ素子のような可視光検出装置と、燃料タンク・フラップ（１２）と、ロボット・ヘッド（３）の休止位置に対するその位置を検出し、前記ロボット・ヘッドの位置に対する前記燃料タンク・パイプの前記口部、またはアダプタ（１０）の位置をも検出することができる信号処理回路とを含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２、または請求項３に記載の装置において、前記光学センサ手段（２３）および前記コンピュータが燃料タンク・フラップ（１２）の形状およびサイズを検出することができることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３、または請求項４に記載の装置において、前記コンピュータが前記燃料タンク・フラップの重心面、すなわち、該タンク・フラップの重心の位置に対応する該タンク・フラップの表面上の点を計算し、ロボット・ヘッド（３）の位置に対する前記点の位置を計算するようプログラム操作されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の装置において、前記燃料タンク・フラップを開放するための前記所定の動作プランが燃料タンク・フラップ（１２）の表面上の前記点と前記フラップに蝶番が設けられている後縁（３３）との間で前記燃料タンク・フラップに係合する前記燃料タンク・フラップ開放装置（１１）の自由端（２１）が含まれ、しかも、外側に方向設定した運動部品と前記フラップの前縁（２７）に向けて方向設定した運動部品とを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記ロボット・コンピュータが燃料タンク・フラップ（１２）のサイズと燃料タンク・フラップ開放装置（１１）が前記フラップに係合する点に準拠して前記フラップを開閉するための前記所定の動作プランを計算するようプログラム操作されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の装置において、アダプタ（１０）の口部周辺の端面（３０）の反射率は、前記アダプタ（１０）の他の部分の反射率とは異なることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、車両、主として自動車の自動給油用ロボットを位置決めするための装置に関する。
自動車の自動給油用装置は、スウェーデン国特許明細書第８９０１６７４−５号に記載されている。
この先行特許明細書による装置は、給油ノズル、またはこれに対応する装置を含み、車両がロボットに対し所定の位置に置かれると検知手段および制御手段に従い機能して給油ノズルを自動的に休止位置から車両給油位置まで移動するロボットを備える。給油ノズルには車両給油位置に関連する穴部を備えたアダプタに向けてロボットにより移動することができる硬質の第一のチューブが含まれる。柔軟な第二のチューブは、その外側自由端が硬質の第一のチューブ内に納まる第一の端部位置から第二のチューブが第一のチューブから突き出す第二の位置まで第一のチューブ内で移動する構成である。前記穴部と車両の燃料タンク・パイプ相互間にはチューブ接続部が設けられる。ロボットは第二のチューブの自由端を第一のチューブの軸外に移動し、前記チューブ接続部内に下降させるか、車両の燃料タンク・パイプ内に下降させ、第二のチューブから燃料をポンプで汲み上げ燃料タンクに給油する構造である。
スウェーデン国特許明細書第９２０２５５０−１号には、車両の給油タンク・フラップ（蓋）を開閉する方法が記述されている。
この後者特許明細書によれば、ロボット・ヘッドに取り付けたトランシーバ・ユニットと共同機能する車両搭載のトランスポンダにはその時点で燃料の補給が行われる車両に対しロボット・ヘッドが実行することになる特定の動作パターンまたは動作プランに関係する情報が内蔵される。トランシーバ・ユニットもトランポンダと共同機能し車両に対しロボット・ヘッドの初期位置決めをする。
この位置決めプロセスとフラップ開放プロセスも簡略化が望まれる。マイクロ波装置の使用の排除も望まれる。
これらの切実な要求は本発明により達成される。
それ故、本発明は、車両、主に自動車の自動給油に関する位置決めシステム、または位置決め装置に関するもので、装置は位置決めシステムを介し休止位置から車両の燃料タンク・パイプに対する所定の位置までロボット・ヘッドを移動し得るよう、ロボットに対し可動のロボット・ヘッドを含むロボットを備え、ロボット・ヘッドにはアウタチューブと、前記アウタチューブの内部に納められ、前記チューブの軸外に移動ができるインナチューブとが含まれ、アウタチューブは、燃料タンク・パイプの上方口部に取り付けたアダプタにドッキングさせることを目的とし、前記アウタチューブのドッキングに次いで、インナチューブの自由な前方端部は燃料タンク・パイプ内部の下部位置まで突き出し、その後、インナチューブから燃料を送り込むことを目的とし、ロボット・ヘッドはその動きに応じて燃料タンク・フラップを開放するように機能するフラップ開放装置を保持し、前記動きは所定の動作プラン、または動作パターンに従い実行され、装置はロボットに連係させて配し、ロボット・ヘッドの休止位置に対する給油のために駐車した車両の燃料タンク・フラップの位置を光学的に検出し、それにより、ロボット・コンピュータに前記相対位置に関する信号を送るようにした光センサ手段が前記位置決めシステムに含まれていることと、コンピュータが前記ロボット上の開放装置をガイドして燃料タンク・フラップに接触させ、所定の動作プランに従い前記フラップを開放するようプログラム操作されていることと、センサ手段が燃料タンク・フラップ開放後、ロボット・ヘッドの現在位置に対する燃料タンク・パイプの口部、またはアダプタの位置を検出し、それにより、前記相対位置に関する信号をコンピュータに送るように機能することと、コンピュータがその後ロボット・ヘッドに前記ドッキングを実行させ、給油が完了すると、前記動きを逆の順序で実行させ、それにより、燃料タンク・フラップを閉じさせることを特徴とする。
本発明をその例示としての実施形態および添付図面を参照しながら、以下により詳細に説明する。
図１は、前文から該当する種類のロボットの近傍に駐車した車両である。
図２は、ロボットの近傍に位置決めした車両の正面図である。
図３は、ロボット・ヘッドの前部および車両燃料タンク・パイプの上方口部に取り付けたアダプタである。
図４および図５は、車両の一側面の後方部分である。
図６は、閉じた燃料タンク・フラップおよびフラップ開放装置の概略図である。
図７は、開放装置によって開放した燃料タンク・フラップの概略図である。
図８は、ブロック図である。
図１は、車両、主に自動車の自動給油ステーションの概略図であり、車両の燃料タンク・パイプに対する所定の位置までロボット・ヘッド３を移動させ得るようロボット２に対し可動の前記ヘッドを備えたロボットを含む。ロボットは矢印４の方向に可動することができる。ロボット・ヘッド３は矢印５、６で示す方向と、紙面に垂直な方向にも移動ができる。
ロボット・ヘッドの前部を図３に拡大スケールで示す。ロボット・ヘッド３には、アウタチューブ８と、アウタチューブの内部に納められ、前記アウタチューブ内で軸方向と、これから外部の方向に移動ができるインナチューブ９が含まれる。アウタチューブ８は、燃料タンク・パイプ７の上方口部に取り付けたアダプタ１０へのドッキングを目的とする。ドッキングに次いで、インナチューブ９の自由な前端部は燃料タンク・パイプ内部のさらに下方の位置まで移動し、その後、燃料がインナチューブ９を介し燃料タンクに送り込まれる。
本発明によれば、ロボット・ヘッド３は、ロボット・ヘッドの近傍にあって、好適には、マイクロ波周波数で動作する設計のトランシーバ・ユニットを含む位置決めシステムを介し車両の燃料タンク・パイプ７に対し位置決めされ、受動的なトランスポンダは燃料タンク・フラップに対し所定の位置で車両に装着する。使用する位置決めシステムは、好適には、スウェーデン国特許明細書第８４０３５６４−１号に記載の位置決めシステムである。
ロボット・ヘッド３は、図６に拡大スケールで示す開放装置１１を保持する。開放装置１１は、ロボット・ヘッドの動きに応じて車両１の燃料タンク・フラップ１２を開放する構造である。
前記開放装置１１には、スプリング１９が作用させるスプリング力に対抗しシャフト２０上でピボット運動をするように装着した弾性的なベロー状エレメント１８が含まれ、前記ピボット・シャフトは、開放動作の期間にロボット・ヘッドが動く面に直角に配置される。ピボット・シャフト２０はこうして通常、垂直に伸びる。その休止状態のとき、ベロー状エレメント１８はロボット・ヘッドのアウタチューブ８に平行に伸びる。ベロー状エレメント１８の前方自由端２１は開放しているが、その他の端部２２は負圧の適切な周知のソース（図示せず）に接続する。
ロボット・ヘッドによって開放装置が移動する位置と、前記エレメントの前端部２１が車両の燃料タンク・フラップ、またはカバー・プレート１２に接する位置、即ち開放動作が始まる位置にある開放装置を図６に示す。
開放−ドッキング・シーケンスは以下の方法で実行される。この所定の位置からの適正量の偏向は許容されるが、車両はロボットに対し所定の位置に置く。次いで、ロボットが燃料タンク・フラップに対し位置決めされる。これに引き続き、ロボット・コンピュータはロボット・ヘッドをガイドし、所定の動作プランに従う動きをさせるが、ここでは、開放装置がロボット・ヘッドを介して図６に示す位置まで移動する。次いで、ベロー状エレメント１８は内部に負圧が形成され、それにより、燃料タンク・フラップに対し確実に吸着する。
そこでロボット・ヘッドは燃料タンク・フラップが開放された図７に示す位置に到るまで動作プランに従い移動を続ける。
この動作が完了すると、ロボット・ヘッドはアウタチューブ８をアダプタにドッキングさせ、インナチューブ９が次いで燃料タンク・パイプ内に下方に挿入される。そこで、燃料がインナチューブから燃料タンク・パイプに送り込まれる。
車両の燃料補給が済むと、前記動作が逆な順序で実行され、それにより、燃料タンク・フラップが閉じられ、ロボットはその初期始動位置に復帰する。
燃料タンク・フラップがその一端にある垂直軸を中心にピボット運動する例を図６および図７に示す。
上記特徴は前記スウェーデン国特許明細書にも記述されている。
遭遇する一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構成することと、ロボットをその始動位置に移動させるためのトランスポンダの使用に帰属する。他の問題はトランスポンダを車両上の所定の位置に正確に位置決めしなければならないことである。
本発明はこれらの問題を解決する。
本発明によれば、位置決めシステムにはロボット２に関連して構成した光センサ手段２３が含まれる。センサ手段は、ロボット・ヘッド３の休止位置に対し給油のために駐車させた車両の燃料タンク・フラップ１２の位置を光学的に検出し、それによって前記の相対位置に関する信号をロボット・コンピュータに伝送するようにしている。コンピュータ２９は、前記ロボット上の開放装置１１を燃料タンク・フラップに接触させ、所定の動作プランに従い前記フラップを開放すべくプログラム操作される。
燃料タンク・フラップが開かれた後、センサ手段２３が機能してロボット・ヘッド３の現在位置に対する燃料タンク・パイプの口部７、またはアダプタ１０の位置を検出し、それにより、この相対位置に関する信号をコンピュータ２９に伝送する。
こうして本発明に従って、センサ手段２３は燃料タンク・フラップの位置と、アダプタ口部の位置の双方を検出する。
コンピュータ２９はその後ロボット・ヘッド３に前記ドッキングを実行させ、前記動作も逆順序で行わせ、車両の給油が完了するとそれによって、燃料タンク・フラップを閉じさせるようプログラム操作される。
光センサ手段はロボットの上部に適切に装着され、図２に示すように下方に傾斜している。図１および図２の破線２４はセンサ手段が検知または走査する範囲の概略の広がりを明確に示す。
好適な一実施形態によれば、光センサ手段は適切な周知の走査レーザ、好適には、ＩＲレーザと、燃料タンク・フラップとロボット・ヘッドの休止位置に対するその位置を検出することができる信号処理回路である。
この目的に対する使用に適した異なる若干種の走査レーザは商業的に調達ができる。使用する走査レーザは、好適には、低電力型ＩＲレーザであるが、他のレーザがこれに代え使用できることを理解されたい。相互に平行な光線のレーザ・ビームを水平、垂直の両方向に偏向させ、ウォブリング・レーザ・ビーム偏向ミラーを備えたレーザのような走査レーザを使用することができる。
このようレーザは反射レーザ・ビームの検出および／または距離の測定に使用することができる。
例示としての実施形態で、レーザは正しく駐車した自動車の燃料タンク・フラップが位置する所定の範囲を便宜上最初に走査し、それにより、反射レーザ・ビームを検出することで燃料タンク・フラップを検出することができる。走査レーザを介し物体と形状を検出することは周知である。燃料タンク・フラップはこれと周囲シャーシ相互間に形成される溝形の窪み、または間隙２５のために信号処理回路によって容易に識別ができる。この回路は溝形窪みが形成する方形、または円形の形状を探索するようプログラム操作される。
所定の範囲には車両の一側面の内の一部または全体が網羅される。ロボットは車両の一側面全体に沿った方向４に移動する構成にすることができる。
レーザによる燃料タンク・フラップの識別後、信号処理回路が機能して水平面と垂直面内で燃料タンク・フラップに対しレーザ・ビームが確立した角度を決定する。次いで、レーザが機能しフラップ上のある点までの距離を測定する。前記角度および前記距離を知ると、ロボット・ヘッドに対する燃料タンク・フラップの位置が明らかになる。この計算はロボット・コンピュータ、または信号処理回路を含むコンピュータによって適切に実行される。他の実施形態によれば、光センサ手段にはレンズとＣＣＤ素子、即ちビデオ装置のような可視光を検出する適切な周知の装置と、燃料タンク・フラップとロボット・ヘッドの休止位置に対するその位置を画像処理により検出することができる信号処理回路が含まれる。画像の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、燃料タンク・フラップは上述したものに対応する手法で検出され、それにより、フラップの周囲に存在する溝状の窪み、または間隙２５はその形状から検出される。次いで、前記角度は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それによって検知するビデオ装置によって決定される。ビデオ装置を燃料タンク・フラップに心合わせし、それにより、ビデオ・カメラに用いた種類の周知の自動焦点システムを介し前記フラップまでの距離を決定し得るよう、ビデオ装置は支持点２６を中心に可動することもできる。ビデオ装置は、燃料タンク・フラップに焦点を合わせ画像を急速拡大（ズームイン）し、それによって、前記自動焦点システムによる距離決定の精度が改善されるような構成にすることもできる。
センサ手段は、燃料タンク・フラップが開放された後に、燃料タンク・パイプの口部、またはロボット・ヘッドの位置に対するアダプタの位置を検出することができる。
アダプタ口部周りのアダプタ１０の端面３０にはアダプタの他の部分の反射率と異なる反射率をもたせることが好ましい。これによって、光センサ手段は口部を一層容易に検出できるようになる。
本発明の特に好適な一実施形態によれば、燃料タンク・フラップを開放するための所定の動作プランには前記フラップがピボット運動をしたときにフラップ中心点とフラップ後縁３３相互間にフラップ１２を捕捉する前記開放装置１１の自由端２１が含まれ、しかも、外側と前記フラップの前縁２７への方向に伸びる動作部品が含まれる。フラップの開放に必要な引く力を軽減するため、開放装置の自由端はフラップ前縁に対位するフラップ後縁の近傍でフラップに好ましい状態で係合することになる。
当該種類の自動給油ステーションは、燃料タンク・フラップを右側に備えた自動車がロボットの左側位置まで進入し、一方、燃料タンク・フラップを左側にもつ自動車はロボットの右側位置まで進入するような構造である。代わって、ロボットを自動車が進入する各側に設けてもよい。一台の所与ロボットで車両に給油する場合、進入方向は常に同一である。ほぼ総ての型式の自動車でも燃料タンク・フラップは自動車の運転方向で見たときにフラップの前縁に蝶番が設けられているため、ロボットにはフラップに蝶番が設けられている縁に関する情報を与える必要はない。
本発明の一実施形態によれば、センサ手段およびコンピュータは燃料タンク・フラップの形状およびサイズを検出することができる。
本発明の他の好適な実施形態によれば、コンピュータは燃料タンク・フラップの重心面を計算し、ロボット・ヘッドの位置に対する前記点の位置を計算するようプログラム操作される。これによって、ロボットの休止位置に対するフラップの位置が非常に正確に決定できるようになる。
本発明の一つの重要な実施形態によれば、コンピュータは燃料タンク・フラップ１２のサイズと、開放装置１１がフラップに係合する点を基準に燃料タンク・フラップを開閉するための前記所定の動作プランを計算するようにプログラム操作される。これに関し、ベロー状エレメントの自由端が図７の破線３４に追従するよう開放装置１１の動作を計算することができる。
図８は、本発明を解説するブロック図で、ロボット・コンピュータには参照番号２９が付されている。コンピュータ記憶装置に付された参照番号は３０である。センサ手段２３は、参照番号３１を付した信号処理回路で処理される信号をコンピュータに送る。この回路はコンピュータに含めてもよく、あるいは破線で示すようにコンピュータから完全に、または一部分離してもよく、そのような場合、コンピュータに接続する。コンピュータはこれらの計算結果に準拠しオペレーティング回路３２を駆動し、次に、これらオペレーティング回路はロボット２を駆動する。
必要とされるのは僅かに一つのセンサ手段であり、このセンサは、ロボット・ヘッドから分離して装着されるため、位置決めと、燃料タンク・フラップの開放と、ドッキングは容易に実行されることが前文から明らかになるだろう。所定の動作プランをロボットに実行させ得るようにするため、前記コードをロボットに転送する手段を含める必要もない。さらに、本発明は、マイクロ波装置使用の必要を排除する。
本発明は、車両所有者に自動給油システムの利用を極く簡単に始め得るようにすることも明らかであろう。総ての車両所有者が行わなければならないことは車両にアダプタを装備することである。トランスポンダも他のコードも車両に装着する必要はない。
本発明のいくつかの例示としての実施形態に関し本発明を説明してきたが、当業者であれば修正ができることを理解することができるだろう。
従って、以下の請求項の範囲内で修正および変更ができるため、本発明はこれらの実施形態に制約されるものではない。
【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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