JP2006236109A - System for automatically charging robot - Google Patents

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誠 山田
Shigemi Okamoto
繁實 岡本
Toshio Nishitani
俊男 西谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for automatically charging a robot, capable of surely guiding the robot to be correctly connected to a charger, while being constituted inexpensively by using RFID tags. <P>SOLUTION: The system includes a position-recognition module 4 constituted of the plurality of RFID tags 4a-4e directed in the radial direction; the charger 1 with the position recognition module 4 attached thereto; and a robot 7 having a function of autonomous traveling with a battery as a power source. At least position information of the charger and attachment angle information of the RFID tags are stored in the RFID tags 4a-4e. The robot 7 includes a means of performing transmission/reception with the RFID tags, so as to be moved toward the charger 1, based on the read information of the RFID tags. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ロボットの自動充電システムに関し、殊に、内蔵する充電電源を動力源として自律移動するロボットの自動充電システムに関する。   The present invention relates to an automatic charging system for a robot, and more particularly to an automatic charging system for a robot that moves autonomously using a built-in charging power source as a power source.

産業や生産分野において、製造工場におけるメンテナンス作業、部品の搬送作業、組み立作業、店舗や工場内の清掃作業等、各種作業を行う自律移動ロボットがある。これらロボットは、充電電源を動力源とする自走機能を備え、自立的に作業空間内を走行する。従って一定時間の走行によって充電電源の残存容量が低下すると充電が必要となるが、充電のためにロボットと充電器とを接続する作業はユーザーにとって大変煩雑な作業となる。   2. Description of the Related Art In the industrial and production fields, there are autonomous mobile robots that perform various operations such as maintenance work in a manufacturing factory, parts transfer work, assembly work, and cleaning work in a store or factory. These robots have a self-running function using a charging power source as a power source, and run independently in the work space. Therefore, when the remaining capacity of the charging power source decreases after traveling for a certain period of time, charging is required. However, the operation of connecting the robot and the charger for charging is very complicated for the user.

そこで、ロボットの電池残存容量が設定値まで低下すると、ロボットがこれを検知して所定の位置に置かれた充電器まで自走し、自動的に充電するようにした技術が知られている(特許文献1〜4参照)。   Therefore, a technology is known in which when the remaining battery capacity of the robot decreases to a set value, the robot detects this and automatically runs to a charger placed at a predetermined position to automatically charge the battery ( (See Patent Documents 1 to 4).

これら従来手段は、充電器へのロボット誘導方法として電波信号によるもの(特許文献1)、超音波信号によるもの(特許文献2)、カメラを利用した画像認識によるもの(特許文献3)、高周波信号によるもの(特許文献4)があり、その他に赤外線を利用したものや、ロボットに予め充電器の位置を示す地図情報を記憶させたものがある。   These conventional means use a radio wave signal as a robot guiding method to a charger (Patent Document 1), an ultrasonic signal (Patent Document 2), an image recognition using a camera (Patent Document 3), and a high-frequency signal. (Patent Document 4), and others using infrared rays, and a robot storing map information indicating the position of the charger in advance.

また、RFIDタグやICタグ等の無線送受信機能とメモリーを具備した電子記録媒体(以下これらを総称してRFIDタグという)を手掛かりとしてロボットを設定ルートにそって誘導走行させる手段が特許文献5で提案されている。
特開平05−61545号公報 特開平07−8428号公報 特開平07−191755号公報 特開2004−237035号公報 特開2003−232881号公報
Patent Document 5 discloses means for guiding and running a robot along a set route by using an electronic recording medium (hereinafter collectively referred to as an RFID tag) having a wireless transmission / reception function such as an RFID tag and an IC tag and a memory. Proposed.
JP 05-61545 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-8428 JP 07-191755 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-237035 JP 2003-232881 A

特許文献1〜4に開示されるような電波信号や超音波信号、高周波信号による手段では、充電器とロボットの両方に信号を送受信する電子機器を装備させる必要があり、また、画像認識による手段ではカメラや画像処理手段を必要として、何れの場合もコストが高くつくといった問題点があった。また地図情報による手段ではロボットが使用される場所、即ち充電器の設置場所が変わるごとにマッピング(地図作成作業)しなければならず大変面倒である、等の欠点があった。   In the means based on radio wave signals, ultrasonic signals, and high frequency signals as disclosed in Patent Documents 1 to 4, it is necessary to equip both the charger and the robot with electronic devices that transmit and receive signals, and means based on image recognition. However, there is a problem that a camera and an image processing means are required, and the cost is high in any case. Further, the means based on the map information has a drawback that mapping (map creation work) must be performed every time the place where the robot is used, that is, where the charger is installed, is very troublesome.

また、特許文献5に開示されるようなRFIDタグによる誘導方式では、RFIDタグが平面的な形状であることから、ロボットの現在位置と、RFIDタグとの角度関係、即ち、ロボットの現在位置とRFIDタグが取り付けられた物体表面との角度によっては、ロボットが接近しても、的確なタイミングでRFIDタグ情報を受信すること自体が困難となり、走行に必要な情報を取得することができない場合があった。またRFIDタグとロボットとの間で情報信号の送受信ができたとしても、ロボットの現在位置とRFIDタグが取り付けられた物体表面との角度(方向)に関する情報を十分に得ることが困難であり、ロボットとRFIDタグとが接近してきたときに、両者の間の大まかな角度(ロボットの移動方向)は把持できるものの、正確な方向付けを行うことが難しかった。従って、この手段のみでは、仮にロボットを充電器近傍まで誘導したとしても、ロボットのコネクタを充電器のコネクタに正確に接続させることは困難である。   Further, in the guidance method using an RFID tag as disclosed in Patent Document 5, since the RFID tag has a planar shape, the angular relationship between the current position of the robot and the RFID tag, that is, the current position of the robot Depending on the angle with the surface of the object to which the RFID tag is attached, even if the robot approaches, it may be difficult to receive the RFID tag information at an accurate timing, and information necessary for traveling may not be acquired. there were. Even if information signals can be transmitted and received between the RFID tag and the robot, it is difficult to sufficiently obtain information on the angle (direction) between the current position of the robot and the object surface to which the RFID tag is attached, When the robot and the RFID tag approach each other, a rough angle (the moving direction of the robot) between the two can be grasped, but it is difficult to perform accurate orientation. Therefore, with this means alone, even if the robot is guided to the vicinity of the charger, it is difficult to accurately connect the connector of the robot to the connector of the charger.

そこで、本発明の主たる目的は、RFIDタグを利用して低コストで構成できるものでありながら、ロボットを充電器に正しく接続できるように確実に誘導させることのできるロボットの自動充電システムを提供することにある。   Therefore, a main object of the present invention is to provide an automatic robot charging system capable of reliably guiding a robot so that it can be correctly connected to a charger, while being configured at low cost using an RFID tag. There is.

上記目的を達成する為に本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明に係るロボットの自動充電システムは、放射方向に向いた複数のRFIDタグで構成される位置認識モジュールと、この位置認識モジュールが取り付けられた充電器と、充電可能な電池を動力源として自律走行する機能を備えたロボットとからなり、前記RFIDタグには少なくとも充電器の位置情報とRFIDタグの取付角度情報が記憶され、前記ロボットにRFIDタグと送受信する手段が設けられていて読み取ったRFIDタグの情報に基づいて充電器に向かってロボットが移動するようにしたものである。   In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means. That is, the robot automatic charging system according to the present invention includes a position recognition module including a plurality of RFID tags facing in a radial direction, a charger to which the position recognition module is attached, and a rechargeable battery as a power source. The RFID tag stores at least the position information of the charger and the mounting angle information of the RFID tag, and the robot is provided with means for transmitting and receiving with the RFID tag. The robot moves toward the charger based on the information of the RFID tag.

従って、本発明によれば、充電器に取り付けられた位置標識モジュールの複数のRFIDタグが放射方向に向くように取り付けられているため、充電器にロボットが近づくと、その方向に最も直面する何れか一つのRFIDタグとロボットとの間で情報の送受をおこなうことができ、これによりこの何れかのRFIDタグから必要な情報を確実に取得できると共に、取付角度情報と位置情報によってロボットを正しく充電器に誘導させることができる。
更に、ロボットを充電器に誘導するのにRFIDタグを利用するものであるから、低コストで自動充電のシステムを構成することが可能となる。
Therefore, according to the present invention, since the plurality of RFID tags of the position marker module attached to the charger are attached so as to be directed in the radial direction, when the robot approaches the charger, any one of the most facing ones in that direction Information can be sent and received between one RFID tag and the robot, so that necessary information can be reliably acquired from any one of these RFID tags, and the robot can be charged correctly with the mounting angle information and position information. Can be guided to a vessel.
Furthermore, since the RFID tag is used to guide the robot to the charger, an automatic charging system can be configured at low cost.

(その他の課題を解決するための手段及び効果)
上記発明において、位置認識モジュールが、放射方向に向いた複数のタグ取付面を有するボデイの前記タグ取付面にRFIDタグを夫々貼り付けることによって形成されるようにするのがよい。
例えば正八角柱を半裁した形状を有するボデイの取付座面(裁断面)を除く5面を夫々タグ取付面とし、この5面の夫々にRFIDタグを取り付けることによって位置認識モジュールを形成することができる。
これにより、複数の平板状のRFIDタグをタグ取付面に安定よく取り付けることができ、予めタグ取付面の角度を測定しておくことにより、正確な角度情報を取得することができる。
(Means and effects for solving other problems)
In the above invention, the position recognition module may be formed by attaching RFID tags to the tag mounting surfaces of the body having a plurality of tag mounting surfaces facing in the radial direction.
For example, a position recognition module can be formed by attaching five RFID tags to each of the five surfaces except for a mounting seating surface (cut section) of a body having a half-cut shape of a regular octagonal prism. .
Thereby, a plurality of flat RFID tags can be stably attached to the tag attachment surface, and accurate angle information can be acquired by measuring the angle of the tag attachment surface in advance.

上記発明において、位置認識モジュールのRFIDタグに記憶された角度情報は、ロボットに対する充電器の受け入れ方向を基準としたRFIDタグの取付角度であり、受け入れ方向に向いたRFIDタグに、ロボットを充電器の充電位置まで接近させることを指示する侵入指示情報を入力しておくのがよい。
これにより、このRFIDタに入力された角度情報と位置情報によりロボットを、ロボット受け入れ方向に向いたRFIDタグまで誘導して侵入指示情報により充電器1に向かってコネクタ接続位置まで進行させることができ、確実に充電させることができる。
In the above invention, the angle information stored in the RFID tag of the position recognition module is an attachment angle of the RFID tag with respect to the receiving direction of the charger with respect to the robot, and the charger is attached to the RFID tag facing the receiving direction. It is preferable to input intrusion instruction information for instructing to approach the charging position.
Accordingly, the robot can be guided to the RFID tag directed in the robot receiving direction by the angle information and the position information input to the RFID tag, and can be advanced to the connector connection position toward the charger 1 by the intrusion instruction information. Can be charged reliably.

上記発明において、ロボットは電源となる電池の残存容量を検出する残存容量検出手段を備え、前記電池の残存容量が設定値に達すると自動的に充電のための動作を開始するようにするのがよい。
これにより、経時使用によって残存容量が設定値まで低下するとこれを確実に検知して充電のための動作を開始させることができる。
In the above invention, the robot includes a remaining capacity detecting means for detecting a remaining capacity of a battery as a power source, and automatically starts an operation for charging when the remaining capacity of the battery reaches a set value. Good.
As a result, when the remaining capacity decreases to the set value due to use over time, this can be reliably detected and the operation for charging can be started.

上記発明において、ロボットはRFIDタグと送受信するための複数のアンテナを備え、これら複数のアンテナはロボットの周囲に一定の間隔をあけて配置されている構造とするのがよい。
これにより、ロボットがどちらに向いていても何れかのアンテナによりRFIDタグと送受信することができて確実に情報を取得することができる。
In the above invention, the robot may include a plurality of antennas for transmitting and receiving with the RFID tag, and the plurality of antennas may be arranged around the robot at a predetermined interval.
As a result, regardless of the direction of the robot, it can be transmitted to and received from the RFID tag by any antenna, and information can be acquired with certainty.

上記発明において、ロボットの作業空間内に充電器の方位を検索するための方位認識モジュールが設けるのがよい。この方位認識モジュールは放射方向に向いた複数のRFIDタグで構成され、これらRFIDタグには少なくとも充電器の方向を示す方位情報と走行指令情報が記憶されているものとする。
これにより、作業空間内でロボットが作業中に電池の残存容量が設定値まで低下して作業を中止したときに、ロボットの電波信号が充電器の位置標識モジュールに届かない遠隔位置にある時は、方位認識モジュールの何れかの受信効率のよいRFIDタグと交信して、このRFIDタグに記憶した情報を手掛かりに充電器の位置標識モジュールのRFIDタグと送受信できる領域まで移動させることができ、これにより確実にロボットを充電器まで誘導させることが可能となる。
In the above invention, it is preferable to provide an orientation recognition module for searching for the orientation of the charger in the work space of the robot. This azimuth recognition module is composed of a plurality of RFID tags oriented in the radiation direction, and these RFID tags store at least azimuth information indicating the direction of the charger and travel command information.
As a result, when the robot's remaining capacity drops to the set value while the robot is working in the work space and the work is stopped, the robot's radio signal is at a remote location that does not reach the charger position indicator module. Communicating with any RFID tag with high receiving efficiency of the orientation recognition module, and using the information stored in this RFID tag as a clue, it can be moved to an area where it can be transmitted to and received from the RFID tag of the position marker module of the charger. This makes it possible to reliably guide the robot to the charger.

以下において、本発明にかかるロボットの自動充電システムを図面に基づき説明する。 図1は、本発明の一実施形態である自動充電システムにおける充電器とロボットの概略的なブロック図である。また、図2は位置認識モジュールの一例を示す斜視図、図3は作業空間内でのロボットの動作を説明するための概略的な平面図、図4はロボットが充電器に近づいてきた状態を示す平面図、図5はロボットが充電器の正面にきたときの平面図、図6はロボットの充電状態を示す平面図である。   Hereinafter, an automatic charging system for a robot according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a charger and a robot in an automatic charging system according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view showing an example of the position recognition module, FIG. 3 is a schematic plan view for explaining the operation of the robot in the work space, and FIG. 4 shows a state in which the robot approaches the charger. FIG. 5 is a plan view when the robot comes to the front of the charger, and FIG. 6 is a plan view showing a charged state of the robot.

図1〜図6に示すように、充電器1は、後述するロボット7が移動する空間内、例えば工場や店舗における作業空間3内の北側3aの壁面に接して設置されている。この充電器1には位置認識モジュール2と、開放された空間に向かって露出したコネクタ1aが設けられており、このコネクタ1aがロボット7のコネクタ7gと電気的に接続されるようになっている。   As shown in FIGS. 1-6, the charger 1 is installed in the space where the robot 7 mentioned later moves, for example, the wall surface of the north side 3a in the work space 3 in a factory or a store. The charger 1 is provided with a position recognition module 2 and a connector 1a exposed toward the open space. The connector 1a is electrically connected to a connector 7g of the robot 7. .

前記位置認識モジュール2は、図2に示すように、正八角柱を半裁した形状を有するボデイ21の取付座面(裁断面)22を除く5面が夫々タグ取付面23…として形成され、これら5面のタグ取付面23…の夫々にRFIDタグ4a〜4eを貼り付けることによって形成されている。これにより各RFIDタグ4a〜4eは夫々放射方向に向かうように配置されている。   As shown in FIG. 2, the position recognition module 2 has five surfaces formed as tag mounting surfaces 23... Except for a mounting seat surface (cutting surface) 22 of the body 21 having a half-cut shape of a regular octagonal prism. The RFID tag 4a-4e is formed on each of the tag mounting surfaces 23 of the surface. Thereby, each RFID tag 4a-4e is arrange | positioned so that it may each go to a radiation direction.

前記夫々のRFIDタグ4a〜4eには、図8に示すように、充電器1の識別番号、RFID番号、各RFIDタグの取付方向を示す角度情報並びに充電器の位置情報が記憶されている。充電器の識別番号は充電器1の個体を表示するものであって、例えば第1番目の充電器であれば「1」と入力されている。RFID番号は、後述する方位識別モジュールのRFIDタグと区分けするためのものであって、例えば0と入力されている。位置情報は、充電器1の設置された位置を示すものであって、本実施例の場合は、充電器1がロボット作業空間3内の北側の壁面3aに接して配置されているので「北」と入力されている。   As shown in FIG. 8, each of the RFID tags 4a to 4e stores an identification number of the charger 1, an RFID number, angle information indicating the mounting direction of each RFID tag, and charger position information. The identification number of the charger indicates the individual of the charger 1, and for example, “1” is input for the first charger. The RFID number is used to distinguish from an RFID tag of a direction identification module described later, and is input as 0, for example. The position information indicates the position where the charger 1 is installed. In the case of the present embodiment, the charger 1 is arranged in contact with the north wall surface 3a in the robot work space 3, so that “north Is entered.

また、RFIDタグ4a〜4eの取付方向を示す角度情報は、ロボットに対する充電器1の受け入れ方向X(図4並びに図5参照)を基準としたRFIDタグの取付角度を入力したものである。ここでいう受け入れ方向Xとは、ロボット7のコネクタ7gと充電器1のコネクタ1aが正しく接続するために必要なロボットの受け入れ方向(ロボットの侵入方向)をいう。本実施例にあっては中央のRFIDタグ4cが受け入れ方向Xと同一方向に向けて配置されており、このRFIDタグ4cに角度情報として0度が入力されている。また、この基準となるRFIDタグ4cに対して時計方向に45度の角度で配置されたRFIDタグ4bには45度と入力され、反時計方向に45度の角度で配置されたRFIDタグ4dには−45度と入力され、同様に時計方向に90度の角度で配置されたRFIDタグ4aには90度と入力され、反時計方向に90度の角度で配置されたRFIDタグ4eには−90度と入力されている。   Further, the angle information indicating the mounting direction of the RFID tags 4a to 4e is obtained by inputting the mounting angle of the RFID tag with reference to the receiving direction X (see FIGS. 4 and 5) of the charger 1 with respect to the robot. Here, the receiving direction X refers to a robot receiving direction (robot intrusion direction) necessary for correctly connecting the connector 7 g of the robot 7 and the connector 1 a of the charger 1. In the present embodiment, the central RFID tag 4c is arranged in the same direction as the receiving direction X, and 0 degrees is input to the RFID tag 4c as angle information. Also, 45 degrees is input to the RFID tag 4b arranged at a 45 degree angle in the clockwise direction with respect to the reference RFID tag 4c, and the RFID tag 4d arranged at an angle of 45 degrees in the counterclockwise direction is input to the RFID tag 4d. Is input to -45 degrees, and similarly 90 degrees is input to the RFID tag 4a arranged at a 90 degree angle in the clockwise direction, and-is input to the RFID tag 4e arranged at a 90 degree angle in the counterclockwise direction. 90 degrees is input.

また、受け入れ方向Xに向いたRFIDタグ4cには、ロボット7のコネクタ7gが充電器1のコネクタ1aに接続する位置まで、ロボット7が充電器1に向かって接近させるための侵入許可情報が入力されている。   Also, the RFID tag 4c facing in the receiving direction X receives intrusion permission information for the robot 7 to approach the charger 1 until the connector 7g of the robot 7 is connected to the connector 1a of the charger 1. Has been.

更に、図3に示すように、ロボット7が移動する空間3内でバランスよく分散した位置に複数の方位認識モジュール5a、5b、5cが設置されている。本実施例では作業空間3内の東、西の壁面3b、3c並びに南側の壁面3dの中間部に夫々方位認識モジュールが取り付けられている。この方位認識モジュール5a、5b、5cは、図7に示すように、上記位置認識モジュール2と同じような放射方向に向かった5個のRFIDタグ6a、6b、6c、6d、6eを備え、これらRFIDタグには図9に示すようにRFID番号、各RFIDタグの取付方向を示す角度情報並びに取り付けられた位置を示す方位情報が記憶されている。例えば、東側の壁面3bに取付けられた方位認識モジュール5aのRFIDタグには西方向に向いたRFIDタグ6cを基準角度0度とし、他の4個のRFIDタグ6a、6b、6d、6eにはRFIDタグ6cを基準とした取付角度が入力されている。また同様に西側の壁面3cに取り付けられた方位認識モジュール5bのRFIDタグも図の(ロ)に示すように、東方向に向いたRFIDタグを基準角度0度として夫々の取付角度が記憶されており、同様に南側の壁面3dに取り付けられた方位認識モジュール5cのRFIDタグも図の(ハ)に示すように、北方向に向いたRFIDタグを基準角度0度として夫々の取付角度が記憶されている。またこれら方位認識モジュールのRFIDタグには充電器1のある北の方向に向かってロボット7の移動を指示する移動指示情報が入力されている。   Further, as shown in FIG. 3, a plurality of azimuth recognition modules 5a, 5b, and 5c are installed at positions distributed in a well-balanced manner in the space 3 in which the robot 7 moves. In this embodiment, orientation recognition modules are respectively attached to the middle portions of the east and west wall surfaces 3b and 3c and the south wall surface 3d in the work space 3. As shown in FIG. 7, the orientation recognition modules 5a, 5b, and 5c include five RFID tags 6a, 6b, 6c, 6d, and 6e that face in the same radial direction as the position recognition module 2. As shown in FIG. 9, the RFID tag stores an RFID number, angle information indicating the mounting direction of each RFID tag, and azimuth information indicating the mounting position. For example, for the RFID tag of the orientation recognition module 5a attached to the east wall 3b, the RFID tag 6c facing west is set to a reference angle of 0 degree, and the other four RFID tags 6a, 6b, 6d, 6e An attachment angle with respect to the RFID tag 6c is input. Similarly, the RFID tag of the azimuth recognition module 5b attached to the west wall 3c also stores the respective attachment angles with the RFID tag facing east as the reference angle of 0 degrees as shown in FIG. Similarly, the RFID tag of the azimuth recognition module 5c attached to the south wall surface 3d also stores the respective attachment angles with the RFID tag facing north as the reference angle of 0 degrees as shown in FIG. ing. In addition, movement instruction information for instructing movement of the robot 7 toward the north direction where the charger 1 is located is input to the RFID tags of these orientation recognition modules.

ロボット7は、図1に示すように、制御部7aによってコントロールされて車輪7bにより走行する自走機構と、位置認識モジュール2並びに方位認識モジュール5a、5b、5cのRFIDタグの情報を読み取るために、RFIDタグにアンテナ7hを介して電力電波信号を発信する送信部7cと、電力電波信号により駆動されたRFIDタグが情報信号を発したときにこれを受信する受信部7dと、ロボット7の電力源となる電池部7eと、この電池部7eの残存容量を計測する残存容量計7fと、充電器1のコネクタ1aに接続して電池部の充電を行うためのコネクタ7gを備えている。前記制御部7aは、RFIDタグから送信される情報信号を受信したときに、そのときの送信電力値からRFIDタグとの距離を演算把握する。また制御部7aは、電池部7eの残存容量が設定値まで低下して残存容量計7dがこれを検出したときにロボット7を充電器1がある方向に向かって移動を行う動作を開始する。また電波信号を送受信するアンテナ7hはロボット周囲に一定の間隔を空けて複数、例えば東西南北の方向に向かって4個設けられている。   As shown in FIG. 1, the robot 7 reads the information of the RFID tag of the self-propelled mechanism that is controlled by the control unit 7a and travels by the wheel 7b, and the position recognition module 2 and the direction recognition modules 5a, 5b, and 5c. A transmitter 7c for transmitting a power radio signal to the RFID tag via the antenna 7h, a receiver 7d for receiving an information signal when the RFID tag driven by the power radio signal emits an information signal, and the power of the robot 7 A battery unit 7e serving as a source, a remaining capacity meter 7f for measuring the remaining capacity of the battery unit 7e, and a connector 7g for charging the battery unit by connecting to the connector 1a of the charger 1 are provided. When receiving the information signal transmitted from the RFID tag, the controller 7a calculates and grasps the distance from the RFID tag from the transmission power value at that time. Further, the control unit 7a starts an operation of moving the robot 7 in a certain direction when the remaining capacity of the battery unit 7e decreases to a set value and the remaining capacity meter 7d detects this. In addition, a plurality of antennas 7h for transmitting and receiving radio signals are provided around the robot at regular intervals, for example, four in the direction of east, west, north, and south.

作業空間3内でロボット7が作業中に電池部7eの残存容量が設定値まで低下すると、制御部7aは作業を中止して周囲のアンテナ7hから順番に電力用電波信号を発して充電器1の位置標識モジュール2を探索する。この場合、ロボット7の電波信号が充電器1の位置標識モジュール2に届かない遠隔点、例えば図3に示すように作業空間内の東南に偏った位置にある時は、ロボット周囲に配置された何れかのアンテナ7hから最短で且つ最も指向性がよくて受信効率の高い位置にある方位認識モジュール5aのRFIDタグ6dが検出され、このRFIDタグ6dに入力された位置情報並びに角度情報によって充電器1の方向、即ち北の方位を大まかに知ることができる。同時にRFIDタグに記憶させた移動指示情報によりロボット7は充電器1のある北に向かって移動を開始する。   When the remaining capacity of the battery unit 7e is reduced to the set value while the robot 7 is working in the work space 3, the control unit 7a stops the work and emits a radio wave signal for power from the surrounding antenna 7h in order, and the charger 1 The position marker module 2 is searched. In this case, when the radio signal of the robot 7 does not reach the position marker module 2 of the charger 1, for example, when it is located at a position biased southeast in the work space as shown in FIG. The RFID tag 6d of the azimuth recognition module 5a at the shortest and most directive and high receiving efficiency position is detected from any antenna 7h, and the charger is determined by the position information and angle information input to the RFID tag 6d. It is possible to roughly know the direction of 1, that is, the north direction. At the same time, the robot 7 starts moving toward the north where the charger 1 is located by the movement instruction information stored in the RFID tag.

ロボット7が進行して充電器1の位置標識モジュール2のRFIDタグと送受信できる領域までくると、アンテナ7hからの電波信号によって最短で且つ最も指向性がよくて受信効率の高い位置にある位置標識モジュール2のRFIDタグ4dが検出される(図4参照)。このRFIDタグ4dに入力された角度情報によりロボット7の、充電器1に対する正しい侵入方向即ち、充電器1の受け入れ方向Xに対する角度関係が把握でき、受け入れ方向Xに向いたRFIDタグ4cと送受信する位置まで移動する(図5参照)。この移動時はロボット7と充電器1とは一定の距離を保つように設定しておく。この距離はRFIDタグを受信したときのロボット送信電力値から把握することができる。RFIDタグ4cと送受信する位置までロボット7が移動すると、RFIDタグ4cに記憶させた侵入許可情報を読み取ってロボット7が充電器1に向かって進行して充電器のコネクタ1aとロボットのコネクタ7gが接続する位置まで侵入して停止し、充電が開始される(図6参照)。   When the robot 7 advances and reaches an area where the RFID tag of the position marker module 2 of the charger 1 can be transmitted and received, the position marker is located at the position where the radio wave signal from the antenna 7h is the shortest, the most directional, and the reception efficiency is high. The RFID tag 4d of the module 2 is detected (see FIG. 4). From the angle information input to the RFID tag 4d, the correct intrusion direction of the robot 7 with respect to the charger 1, that is, the angle relationship with respect to the receiving direction X of the charger 1, can be grasped, and transmission / reception is performed with the RFID tag 4c facing the receiving direction X. Move to the position (see FIG. 5). During this movement, the robot 7 and the charger 1 are set so as to maintain a certain distance. This distance can be grasped from the robot transmission power value when the RFID tag is received. When the robot 7 moves to a position for transmitting / receiving to / from the RFID tag 4c, the intrusion permission information stored in the RFID tag 4c is read and the robot 7 moves toward the charger 1 to connect the charger connector 1a and the robot connector 7g. The battery enters the connection position, stops, and starts charging (see FIG. 6).

ロボット7が充電器1に侵入したときに、充電器のコネクタ1aとロボットのコネクタ7gが正しく接続する位置にロボット7を受け入れるガイド用凹部1bを充電器1の前面に設けるのがよい。これにより、コネクタ1a、7gの接続を安定した状態で確実に保持して充電を行うことができる。   When the robot 7 enters the charger 1, a guide recess 1b for receiving the robot 7 is preferably provided on the front surface of the charger 1 at a position where the connector 1a of the charger and the connector 7g of the robot are correctly connected. Thereby, it can charge by hold | maintaining reliably the connection of connector 1a, 7g in the stable state.

本発明では、ロボット7が充電器1の位置標識モジュール2と送受信できない遠隔地にいるときに、電池部7eの残存容量が設定値まで低下した場合、ロボット7が充電器1の位置標識モジュール2と送受信できる領域まで、自動的に移動を開始するようにしてもよい。即ち、充電器1のある「北」の方向に向かって自動的に進むようにしてもよい。これは、例えばロボット7に方位磁石を組み込むことによって実施可能である。これにより前記した方位認識モジュール5a、5b、5cを省略することができる。   In the present invention, when the robot 7 is in a remote place where it cannot transmit / receive to / from the position marker module 2 of the charger 1, if the remaining capacity of the battery unit 7e decreases to the set value, the robot 7 detects the position marker module 2 of the charger 1. The movement may be automatically started up to an area where transmission / reception can be performed. In other words, the battery 1 may be automatically advanced toward the “north” direction where the charger 1 is located. This can be implemented, for example, by incorporating a compass into the robot 7. Thereby, the above-mentioned azimuth recognition modules 5a, 5b and 5c can be omitted.

本発明では、上記した実施例に限らず、その構成要旨を逸脱しない範囲内で適宜改変して実施することが可能である。例えば、RFIDタグを保持するボデイを円弧面や球面体で形成してRFIDタグを貼り付ける部分だけ平らに加工するようにしてもよい。また、前記した位置認識モジュールや方位認識モジュール5面体としたが、放射方向に向かった4面体或いは3面体、逆に6面体以上で形成してもよいことは勿論である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist of the configuration. For example, the body for holding the RFID tag may be formed of an arc surface or a spherical body, and only the portion to which the RFID tag is attached may be processed flat. In addition, although the above-described position recognition module and orientation recognition module pentahedron are used, it is needless to say that a tetrahedron or a trihedron facing in the radial direction, or a hexahedron or more may be formed.

本発明は、車輪やキャタピラにより走行するロボットや、犬、猫のような4足歩行のペット型ロボット、或いは2足直立歩行の人間型ロボット等のバッテリーを電源とする種々のタイプの移動ロボットに利用することができる。   The present invention is applied to various types of mobile robots that use a battery as a power source, such as robots that run on wheels or caterpillars, pet-type robots such as dogs and cats that walk on four legs, and humanoid robots that stand on two legs upright. Can be used.

本発明にかかる自動充電システムにおける充電器とロボットの概略的な説明図。The schematic explanatory drawing of the charger and robot in the automatic charging system concerning this invention. 本発明に於ける位置認識モジュールの一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the position recognition module in this invention. 作業空間内でのロボットの動作を説明するための概略的な平面図。FIG. 3 is a schematic plan view for explaining the operation of the robot in the work space. ロボットが充電器に近づいてきた状態を示す平面図。The top view which shows the state which the robot approached the charger. ロボットが充電器の正面にきたときの平面図。The top view when a robot comes to the front of a charger. ロボットが充電器に近接した充電状態を示す平面図。The top view which shows the charge state which the robot approached the charger. 本発明に於ける方位認識モジュールの一例を示す平面図。The top view which shows an example of the azimuth | direction recognition module in this invention. 位置標識モジュールのRFIDタグに入力された情報を示す図。The figure which shows the information input into the RFID tag of a position marker module. 方位認識モジュールのRFIDタグに入力された情報を示す図。The figure which shows the information input into the RFID tag of an azimuth | direction recognition module.

符号の説明Explanation of symbols

1 充電器
1a 充電器のコネクタ
2 位置標識モジュール
3 作業空間
4a〜4e 位置認識モジュールのRFIDタグ
5a〜5c 方位認識モジュール
6a〜6e 方位認識モジュールのRFIDタグ
7 ロボット
7a 制御部
7c 送信部
7d 受信部
7e 電池部
7f 残存容量計
7g ロボットのコネクタ
7h アンテナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charger 1a Charger connector 2 Position marker module 3 Work space 4a-4e RFID tag 5a-5c of position recognition module Direction recognition module 6a-6e RFID tag of direction recognition module 7 Robot 7a Control part 7c Transmission part 7d Reception part 7e Battery part 7f Remaining capacity meter 7g Robot connector 7h Antenna

Claims (6)

放射方向に向いた複数のRFIDタグで構成される位置認識モジュールと、この位置認識モジュールが取り付けられた充電器と、充電可能な電池を動力源として自律走行する機能を備えたロボットとからなり、
前記RFIDタグには少なくとも充電器の位置情報とRFIDタグの取付角度情報が記憶され、
前記ロボットにはRFIDタグと送受信する手段が設けられていて読み取ったRFIDタグの情報に基づいて充電器に向かってロボットが移動するようにしたことを特徴とするロボットの自動充電システム。
It consists of a position recognition module composed of a plurality of RFID tags facing in the radial direction, a charger to which this position recognition module is attached, and a robot having a function of autonomously running with a rechargeable battery as a power source,
The RFID tag stores at least charger position information and RFID tag mounting angle information,
An automatic charging system for a robot, wherein the robot is provided with means for transmitting and receiving with an RFID tag, and the robot moves toward the charger based on the read RFID tag information.
位置認識モジュールが、放射方向に向いた複数のタグ取付面を有するボデイの前記タグ取付面にRFIDタグを夫々貼り付けることによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のロボットの自動充電システム。   2. The automatic robot according to claim 1, wherein the position recognition module is formed by attaching an RFID tag to each of the tag mounting surfaces of a body having a plurality of tag mounting surfaces facing in a radial direction. Charging system. 位置認識モジュールのRFIDタグに記憶された角度情報は、ロボットに対する充電器の受け入れ方向を基準としたRFIDタグの取付角度であり、受け入れ方向に向いたRFIDタグにロボットを充電器の充電位置まで接近させることを指示する侵入指示情報が入力されていることを特徴とする請求項1又は請求項2の何れかに記載のロボットの自動充電システム。   The angle information stored in the RFID tag of the position recognition module is the mounting angle of the RFID tag relative to the receiving direction of the charger with respect to the robot, and the robot approaches the charging position of the charger toward the RFID tag facing the receiving direction. 3. An automatic charging system for a robot according to claim 1, wherein intrusion instruction information for instructing the robot is input. ロボットは、電源となる電池の残存容量を検出する残存容量検出手段を備え、前記電池の残存容量が設定値に達すると充電のための動作を開始するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載のロボットの自動充電システム。   2. The robot according to claim 1, further comprising: a remaining capacity detecting unit configured to detect a remaining capacity of a battery serving as a power source, and starting an operation for charging when the remaining capacity of the battery reaches a set value. The automatic charging system for a robot according to any one of claims 3 to 4. 前記ロボットは、RFIDタグと送受信するための複数のアンテナを備え、これら複数のアンテナはロボットの周囲に間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載のロボットの自動充電システム。   5. The robot according to claim 1, wherein the robot includes a plurality of antennas for transmitting and receiving to and from the RFID tag, and the plurality of antennas are arranged at intervals around the robot. The automatic robot charging system described. ロボットの作業空間内に充電器の方位を検索するための方位認識モジュールが設けられ、該方位認識モジュールは放射方向に向いた複数のRFIDタグで構成され、これらRFIDタグには少なくとも充電器の方向を示す方位情報と走行指令情報が記憶されている請求項1〜請求項5の何れかに記載のロボットの自動充電システム。   An orientation recognition module is provided for searching for the orientation of the charger in the work space of the robot. The orientation recognition module is composed of a plurality of RFID tags oriented in the radial direction, and these RFID tags include at least the orientation of the charger. The automatic charging system for a robot according to any one of claims 1 to 5, wherein azimuth information and travel command information are stored.
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