JP2016163418A - Electrode unit and travel device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、装置に搭載されたバッテリを充電するための電極ユニットおよび電極ユニットを備えた走行装置(移動型ロボット)に関する。より詳細には、電極ユニットを備える走行装置と、充電装置とのドッキング時に、走行装置と充電装置との配置状態の傾きや位置ずれを検出することを可能とした電極ユニットおよび走行装置に関するものである。 The present invention relates to an electrode unit for charging a battery mounted on the device and a traveling device (mobile robot) including the electrode unit. More particularly, the present invention relates to an electrode unit and a traveling device that can detect the inclination and displacement of the arrangement state of the traveling device and the charging device when docked with the traveling device including the electrode unit and the charging device. is there.
近年、例えば、自律移動可能な走行装置(自律走行装置)が工場内の搬送に使用されるだけでなく、機能を追加して市場で販売されるようになってきた。このような走行装置は、装置内部に各機器を駆動させるためのバッテリを搭載しており、バッテリに電力を供給するための充電装置が開発されている。 In recent years, for example, traveling devices that can move autonomously (autonomous traveling devices) are not only used for transportation in factories, but are also sold in the market with additional functions. Such a traveling device includes a battery for driving each device inside the device, and a charging device for supplying power to the battery has been developed.
走行装置は充電用の電極ユニットを搭載し、充電装置は給電用の電極ユニットを搭載している。充電時には、走行装置が充電装置の位置を把握しながら接近した後、互いに接触しドッキングする。このとき、各電極ユニットから電極が露出した状態であると、内部回路に異常が発生した場合、安全を確保することができない。そこで、走行装置と充電装置の両方の電極ユニットの電極部分をカバー部材で保護する、安全な充電システムに関する技術が、特許文献1に開示されている。 The traveling device is equipped with an electrode unit for charging, and the charging device is equipped with an electrode unit for feeding. At the time of charging, after the traveling devices approach while grasping the position of the charging device, they contact each other and dock. At this time, if the electrodes are exposed from each electrode unit, safety cannot be ensured if an abnormality occurs in the internal circuit. Therefore, Patent Document 1 discloses a technique related to a safe charging system in which the electrode portions of both the traveling device and the charging device are protected by a cover member.
具体的には、特許文献1には、移動型ロボットの充電器を固定設備側の電源に接続するための充電電極構造が開示されている。この充電電極構造では、固定設備の電源に接続される固定電極端子が凹部を有するハウジングの奥部に設けられた固定電極部が固定設備に設けられており、固定電極端子がハウジングで覆われている。一方、移動型ロボットには、充電器に接続される可動電極部が設けられている。可動電極部は移動型ロボットの側壁部から突出移動し、可動電極部の先端部が固定電極部の凹部に嵌合することにより、可動電極端子と固定電極端子とが接続される。可動電極部と固定電極部との嵌合状態で凹部の周囲を覆う電極カバーが設けられている。これにより、可動電極部と固定電極部との嵌合状態で、固定電極端子と可動電極端子との接続部分が電極カバーにより覆われるので、接続部分が外部に露出することはない。このため、その接続部分に高電圧がかかっていても、人などが触れることを防止することができ、この結果、高い安全性を確保することができる。したがって、安全に給電することが可能な充電電極構造を実現することが可能となっている。 Specifically, Patent Document 1 discloses a charging electrode structure for connecting a charger of a mobile robot to a power source on the fixed equipment side. In this charging electrode structure, the stationary electrode terminal connected to the power source of the stationary facility is provided in the stationary facility, and the stationary electrode terminal is covered with the housing. Yes. On the other hand, the mobile robot is provided with a movable electrode portion connected to a charger. The movable electrode portion protrudes from the side wall portion of the mobile robot, and the distal end portion of the movable electrode portion is fitted into the concave portion of the fixed electrode portion, whereby the movable electrode terminal and the fixed electrode terminal are connected. An electrode cover is provided that covers the periphery of the recess when the movable electrode portion and the fixed electrode portion are fitted. Accordingly, since the connection portion between the fixed electrode terminal and the movable electrode terminal is covered with the electrode cover in the fitted state between the movable electrode portion and the fixed electrode portion, the connection portion is not exposed to the outside. For this reason, even if a high voltage is applied to the connecting portion, it is possible to prevent a person or the like from touching, and as a result, high safety can be ensured. Therefore, it is possible to realize a charging electrode structure that can supply power safely.
しかし、特許文献1に記載の技術では、移動型ロボットが固定設備の電源に対して大きく傾いて配置された場合、適切に充電するためのリトライ(再試行)回数が多くなるという問題がある。 However, the technique described in Patent Document 1 has a problem in that when the mobile robot is arranged with a large inclination with respect to the power source of the fixed equipment, the number of retries (retry) for appropriately charging increases.
具体的には、特許文献1に記載の技術では、移動型ロボットにセルフアライメント機構を構成するフローティングユニットが設けられている。このため、移動型ロボットの停止位置や、固定電極部の設置位置に若干の位置ずれが生じている場合であれば、機械的に位置ずれを修正することができる。 Specifically, in the technique described in Patent Document 1, the mobile robot is provided with a floating unit that constitutes a self-alignment mechanism. For this reason, if there is a slight displacement in the stop position of the mobile robot or the installation position of the fixed electrode portion, the displacement can be corrected mechanically.
しかし、特許文献1では、移動型ロボットが、セルフアライメントでは対処できない程度に電源に対して大きく傾いて配置された場合の対策は一切検討されていない。このため、移動型ロボットが電源に対して大きく傾いたままであっても、可動電極部が固定電極部の凹部に押し込まれる。しかし、傾きが大きい場合には、可動電極部は充電可能な位置には到達しない。つまり、可動電極端子と固定電極端子とが接続されず充電されない。したがって、充電可能になるまでやみくもに移動型ロボットの位置の修正を繰り返す必要があり、リトライの回数が多くなってしまう。 However, Patent Document 1 does not discuss any countermeasure when the mobile robot is arranged with a large inclination with respect to the power supply to the extent that self-alignment cannot cope. For this reason, even if the mobile robot remains largely inclined with respect to the power source, the movable electrode portion is pushed into the concave portion of the fixed electrode portion. However, when the inclination is large, the movable electrode portion does not reach the chargeable position. That is, the movable electrode terminal and the fixed electrode terminal are not connected and are not charged. Therefore, it is necessary to repeatedly correct the position of the mobile robot until charging becomes possible, and the number of retries increases.
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、充電装置に対して大きく傾いて配置された場合のリトライの回数を低減することのできる電極ユニットおよび電極ユニットを備えた走行装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electrode unit and an electrode unit that can reduce the number of retries when the device is arranged with a large inclination with respect to the charging device. It is to provide a traveling device.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電極ユニットは、装置に搭載されたバッテリを充電するための電極ユニットにおいて、電極と、上記バッテリの非充電時には上記電極の先端部を内部に収容する一方、上記バッテリの充電時には内部に収容された上記電極の先端部を露出させるようにスライド可能な保護部材と、上記保護部材の先端面に物体が接近したことを検出すると共に、互いに離間して設けられた複数の第1のセンサと、上記保護部材が一定量以上スライドしたことを検出する第2のセンサとを備えることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, an electrode unit according to an aspect of the present invention includes an electrode unit for charging a battery mounted on a device, and an electrode and a tip portion of the electrode when the battery is not charged. While housed inside, when charging the battery, a protective member that is slidable to expose the tip of the electrode housed inside, and detecting that an object has approached the tip surface of the protective member, A plurality of first sensors provided apart from each other and a second sensor for detecting that the protective member has slid a certain amount or more are provided.
本発明の一態様によれば、充電装置に対して大きく傾いて配置された場合のリトライの回数を低減することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to reduce the number of retries when the device is arranged with a large inclination with respect to the charging device.
〔実施の形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、図1〜10に基づいて詳細に説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(電極ユニット1および移動型ロボット100の構成)
まず、本実施形態の電極ユニットの構成を図1および図7に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1の概略図である。図7は、本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1が設けられた移動型ロボット100と充電装置200とのドッキング状態を示す側面図である。なお、図1は、非充電時であって、電極ユニット1に対し外部からの負荷がかかっていない定常状態の電極ユニット1を示している。
(Configuration of electrode unit 1 and mobile robot 100)
First, the structure of the electrode unit of this embodiment is demonstrated based on FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of an electrode unit 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7 is a side view showing a docking state between
図7に示すように、電極ユニット1は、移動型ロボット(走行装置)100の側面部に搭載されており、移動型ロボット100のバッテリ(充電式電源)110の充電に用いられる。バッテリ110の充電時には、電極ユニット1が充電装置200に接続され、電極ユニット1を介してバッテリ110が充電される。
As shown in FIG. 7, the electrode unit 1 is mounted on the side surface of the mobile robot (traveling device) 100 and is used for charging the battery (rechargeable power source) 110 of the
図1に示すように、電極ユニット1は、電極10(正極10a・負極10b)と、保護部材11と、第1のセンサ12と、第2のセンサ13と、固定基板14と、電極ユニット筐体15と、保護部材用固定治具16と、支持基板17と、弾性体18とを備えている。図1の電極ユニット1において、固定基板14側が移動型ロボット100の内部側(奥側・後方)であり、保護部材11側が移動型ロボット100の外部側(手前側・前方)である。つまり、保護部材11の前面(露出面11a)側が、移動型ロボット100から露出する側となる。
As shown in FIG. 1, the electrode unit 1 includes an electrode 10 (
電極10は、電極ユニット1が搭載された移動型ロボット100のバッテリへ電力を給電するものである。後述のように、電極ユニット1には、電極10として、正極10aと負極10bとが複数対設置されている。以下の説明では、正極10aと負極10bとを区別しない場合には、単に電極10とする。電極10の材料は特に限定されるものではないが、導電性が高く、かつ高剛性な材料であることが好ましい。例えば、電極10の材料は、金、銀、銅、鉄、鉛、またはこれらの金属を複数含む合金などを挙げることができる。
The
保護部材11は、電極ユニット1の外周の一部(前面)を構成する部品である。保護部材11の内部には各電極10に対応する空洞(貫通孔)Hが形成されている。図1のように、バッテリの非充電時にはこの空洞H内に、少なくとも電極10の先端部が収容される。保護部材11は、この状態から、電極ユニット1の奥側への一方向にスライド可能となっている。すなわち、保護部材11は、移動型ロボット100から露出する露出面11aが押圧されると、その押圧力に応じて電極ユニット1の奥側へスライド可能なスライドカバーである。これにより、保護部材11が一定量スライドすると、保護部材11の空洞内に収容されていた電極10の先端部が露出する。
The
保護部材11に形成された空洞Hのサイズ(幅W)は、電極10の幅よりもやや大きければよいが、安全性の観点から、人間の指が入らない程度のサイズであることが好ましい。保護部材11は、例えば、樹脂材料などの導電性の低い材料から形成することができる。保護部材11の側面と電極ユニット筐体15の側面との間にはクリアランスが設けられている。
The size (width W) of the cavity H formed in the
第1のセンサ12は、電極ユニット1に外部の物体が接触または接近したことを検出する。第1のセンサ12は、検出結果を信号として出力する。電極ユニット1では、第1のセンサ12は、保護部材11がスライドしたことを検出することによって、電極ユニット1に外部の物体が接触したことを検出するようになっている。
The
電極ユニット1では、2つの第1のセンサ12が、電極ユニット筐体15の内側面に互いに対向して配置されている。すなわち、第1のセンサ12は、保護部材11のスライド方向に対して法線方向に離れた位置に設けられている。第1のセンサ12の設置数は、2個に限定されるものではなく、互いに離間して設けられていれば、3個以上であってもよい。
In the electrode unit 1, the two
本実施形態では、第1のセンサ12は、先端面12aが押圧されることにより反応する(物体を検知する)接触式のスイッチセンサである。先端面12aは、電極ユニット1の奥側に向かうほど電極ユニット筐体15の内側面から離れる方向(電極ユニット1の内部方向)に傾斜している。第1のセンサ12は、先端面12aの全域に保護部材11が接触したときにスイッチがオンになる。先端面12aは、バネ性を有しているため、保護部材11の動き(スライド)は規制されない。
In the present embodiment, the
なお、第1のセンサ12は、例えば、レーザ光または超音波などにより、第1のセンサ12に接近する物体までの距離を検知する非接触式センサであってもよい。つまり、第1のセンサ12は、赤外線センサ、超音波センサ、イメージセンサなどの非接触式センサであってもよい。
Note that the
第2のセンサ13は、保護部材11が電極ユニット1の奥側に向かって一定量スライドしたことを検出する。第2のセンサ13は、検出結果を信号として出力する。第2のセンサ13は、電極ユニット1の内部に1個設置されている。具体的には、第2のセンサ13は、電極ユニット1の奥側へスライドした保護部材11が、固定基板14に接近したことを検出する。このため、第2のセンサ13は、保護部材11がスライドする限界位置に達した時に反応する位置に設置されていればよい。本実施形態では、第2のセンサ13は、保護部材11における固定基板14に最も近い面と対向するように、固定基板14に設置されている。第2のセンサ13は、先端部13aが押圧されることにより反応する(保護部材11を検知する)接触式のスイッチセンサ(接触式センサ)である。しかし、第2のセンサ13は、例えば、レーザ光または超音波などにより、第2のセンサ13に接近する保護部材11までの距離を検知する非接触式センサであってもよい。つまり、第2のセンサ13は、赤外線センサ、超音波センサ、イメージセンサなどの非接触式センサであってもよい。
The
固定基板14は、電極ユニット1を移動型ロボット100に固定するための基板(電極ユニット固定用板金)である。固定基板14は、移動型ロボット100の最も奥側に配置される。すなわち、固定基板14は、電極ユニット1の背面を構成する。固定基板上には、第2のセンサ13、電極ユニット筐体15、および支持基板17が設けられている。
The fixed
電極ユニット筐体15は、電極ユニット1の外周部(外側面)を構成する。電極ユニット筐体15は、例えば、樹脂材料などの導電性の低い材料から形成することができる。
The
保護部材用固定治具16は、保護部材11を支持する部品である。具体的には、保護部材用固定治具16は、両端に配置された電極10よりも外側に形成されている。保護部材用固定治具16は、支持基板17から電極10の長さ方向と略平行に延びた棒状の部材である。保護部材用固定治具16の先端部の幅は、支持基板17から延びる軸部の幅よりもやや広くなっている。保護部材用固定治具16の軸部の一部および先端部は、保護部材11に挿入されている。図1のようにバッテリの非充電時には、保護部材用固定治具16の先端部が保護部材11内に係止されるため、保護部材11は脱落しない。一方、保護部材11が押圧された際には、保護部材用固定治具16の先端面が保護部材11の内側前方の面に当接するまで、スライド可能となっている。
The protective
保護部材用固定治具16の根元部分の周囲には弾性体18が設けられている。保護部材用固定治具16の根元部分(軸部の一部)は、螺旋状の弾性体18に挿入されている。弾性体18は、支持基板17から保護部材11の間に亘って設けられている。弾性体18は、保護部材11がスライドする方向と逆方向の弾性力を発生させる。つまり、保護部材11が押圧され電極ユニット1の奥側にスライドする際に、弾性体18は保護部材11がスライドする方向と逆方向の弾性力を保護部材11に作用させる。保護部材11に対する押圧力が弱まると、この弾性力によって、保護部材11が元の位置(図1の状態)に戻るようになっている。弾性体18は、例えば、バネ(スプリング)などから構成することができる。
An
支持基板17は、固定基板14に設けられ、電極10および保護部材11を支持する部材である。支持基板17は、例えば、板金などから構成することができる。保護部材11が支持基板17に支持される構成については上述した通りである。電極10が支持基板17に支持される構成については後述する。
The
(電極10および第1のセンサ12の配置)
次に、図2に基づいて、電極10と第1のセンサ12との配置について説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1における、電極10と第1のセンサ12の設置例を示す平面図である。図中の矢印は、重力方向Gを示している。
(Arrangement of
Next, the arrangement of the
図2の例では、電極10として、正極10aおよび負極10bがそれぞれ4つ設けられている。正極10aおよび負極10bの設置数は特に限定されるものではないが、本実施形態の電極ユニット1のように、4個程度であることが好ましい。
In the example of FIG. 2, four
各正極10aおよび負極10bは、互いに離間して設けられている。正極10aの配列方向と、負極10bの配列方向とは互いに平行であり、各配列方向は分かれている。正極10aおよび負極10bは、それぞれ、重力方向Gに対して法線をなす方向に平行に2列に並んで配置されている。正極10a間または負極10b間の間隔、正極10aと負極10bとの間隔は均等である必要はない。
Each
図2に示すように、両端に配置された正極10aおよび負極10bの中心は、保護部材11もしくは電極ユニット筐体15の中心と重なるように設計されていることが好ましい。すなわち、両端の正極10aを結ぶ線分と両端の負極10bを結ぶ線分とを長辺とし、一方の端部の正極10aおよび負極10bを結ぶ線分と、他方の端部の正極10aおよび負極10bを結ぶ線分とを短辺とする仮想的な長方形において、その長方形の2本の対角線の交点が、保護部材11の中心または電極ユニット筐体15の中心と重なることが好ましい。
As shown in FIG. 2, it is preferable that the centers of the
また、上述のように、本実施形態では、電極ユニット筐体15の内側面に2つの第1のセンサ12が設けられている。具体的には、図2に示すように、第1のセンサ12は、互いに対向して設けられており、かつ、保護部材11の露出面11aよりも奥側に配置されている。
As described above, in the present embodiment, the two
(電極10の支持方法)
次に、電極10の支持方法について図3を用いて説明する。本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1における電極10の支持構造を示す図であり、(a)は電極10が押圧されていない状態を示す図であり、(b)は電極10が押圧された状態を示す図である。
(Method for supporting electrode 10)
Next, a method for supporting the
図3の(a)および(b)に示すように、電極10は、電極支持部材21と、弾性体22と、弾性体受け部材23とを介して、支持基板17に支持されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
電極支持部材21は、L字状の電極10の端部を貫通し、支持基板17に固定されている。電極支持部材21は、電極10の一方のスライド方向への動きを拘束する。具体的には、電極支持部材21は、図3の(a)に示す電極10が押圧されていない状態において、それ以上支持基板17から遠ざかる方向に移動しないように、電極10の動きを拘束する。
The
弾性体22は、支持基板17と電極10との間に設けられ、内部を電極支持部材21が貫通している。弾性体22は、図3の(b)に示すように、電極10が押圧時にスライドする方向とは逆方向の弾性力を発生させる。すなわち、弾性体22は、電極支持部材21が電極10の動きを拘束する方向と同じ方向に弾性力を発生させるように取り付けられている。弾性体22による弾性力は、電極10の裏面(支持基板17と対向する面)に設けられた弾性体受け部材23を介して、電極10に伝達される。弾性体22は、例えば、バネ(スプリング)などから構成することができる。
The
図3の(a)に示すように、押圧部材20が電極10に接触していない状態では、電極10は電極支持部材21と、弾性体受け部材23とに挟まれた状態で固定されている。一方、図3の(b)に示すように、押圧部材20が電極10に接触した状態からさらに電極10を押圧すると、電極10から弾性体受け部材23にその押圧力が伝達され、電極10が電極支持部材21に沿って支持基板17側に移動すると共に、弾性体22が収縮する。
As shown in FIG. 3A, in a state where the pressing
その後、押圧部材20が電極10から離れ元の位置に戻ると、電極10に対する押圧力がなくなる。その結果、弾性体22が発生させる張力(弾性力)により弾性体受け部材23を介して電極10へと張力が伝達され、電極10が再び図3の(a)に示す位置に戻り、静止する。
Thereafter, when the pressing
このように、電極ユニット1において電極10は、電極10に伝達される押圧力に応じて支持基板17側に移動可能に支持されていることが好ましい。電極10を支持基板17に完全に固定しない理由は、他の装置が電極10に対して接触を試みる場合、電極10に過大な力が加わり、塑性変形することを防ぐためである。
As described above, in the electrode unit 1, the
また、上述のように、本実施形態の電極ユニット1では、図2に示すように、電極10(正極10a・負極10b)が重力方向Gに対して垂直方向に配置されている。この場合、弾性体22が設けられていないと、以下の問題が生じることが考えられる。(1)後述のように、保護部材11の前面(露出面11a)に接触してきた充電装置200がその前面に対して傾いていると、保護部材11がいくら押し込まれても、最初に接触した電極10以外は、充電装置200の電極と接触することができないことが考えられる。(2)上記充電装置200が、保護部材11をスライドさせる方向とは逆方向に少し変位しただけで、電極10と充電装置200の電極との接触が簡単に離れることが考えられる。
Further, as described above, in the electrode unit 1 of the present embodiment, the electrodes 10 (the
しかし、電極10の各々に対して弾性体22が設けられていれば、電極10に伝達される押圧力に応じて、各電極10が支持基板17側に移動可能となる。このため、充電装置200が最初に電極10に接触してから以降も、各電極10は支持基板17側にスライドすることが可能となる。これにより、全ての電極10と、充電装置200の電極とを確実に接触させることができる。さらに、弾性体22は、電極10に接触した充電装置200に、電極10のスライド方向とは逆方向の弾性力を継続して伝達する。このため、充電装置200が、電極10をスライドさせる方向とは逆方向に少し変位しても、電極10と充電装置200の電極との接触状態を維持することができる。したがって、上記(1)(2)の問題の発生を防止することができる。
However, if the
(充電装置200の構成)
次に、電極ユニット1を介して移動型ロボット100のバッテリ110を充電する充電装置200の構成について図4、5を用いて説明する。図4は本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1を介して充電する充電装置200を示す断面図であり、(a)は非給電時の状態を示す図であり、(b)は給電時の状態を示す図である。図4には充電装置200の全体像が示され、図5には充電装置200が備えている充電装置用の電極201(正極201a・負極201b)の構造の一例が示される。
(Configuration of charging device 200)
Next, the configuration of the
図4の(a)および(b)に示すように、充電装置200は、電極201(正極201a・負極201b)と、電極201用の保護部材202と、開閉式カバー210と、稼働装置220とを備えている。充電装置200の電極201の構成については後述する。充電装置200は、床面などに固定されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the charging
保護部材202は、充電装置200の電極201(正極201a・負極201b)を保持しており、稼働装置220に固定されている。電極201の先端面(給電面)は保護部材202の前面に露出している。
The
開閉式カバー210は、充電装置200の内側から外側に向けて力が加わると開放される機構を備えている。具体的には、開閉式カバー210は、図4の(a)に示す非給電時には閉鎖されており、電極201が外部に露出する経路を遮断している。一方、図4の(b)に示す給電時には、開閉式カバー210は開放される。すなわち、給電時には、開閉式カバー210に充電装置200の内側から外側に向けて力が加わることによって回転軸210aを中心に回動する。これにより、遮断されていた外部との経路が開放され、電極201が外部に露出する。
The
稼働装置220は、電極201を保持した保護部材202を移動させるための装置である。具体的には、図4(b)に示したように、給電時には保護部材202を水平方向に移動させる。これにより、開閉式カバー210が回転軸210aを中心に回動し、充電装置200の外部との経路が開放される。その結果、保護部材202に保持された電極201を外部へ移動させることができる。稼働装置220は、例えば直動アクチュエータである。
The operating
なお、充電装置200は、内部に図示しない制御回路、充電回路を備えている。稼働装置220は制御回路に接続されており、電極201は充電回路に接続されている。また、制御回路、充電回路同士も接続されており、充電回路は、制御回路からの信号を受けて電極201の出力を制御する。
The charging
図5に示すように、充電装置200の電極201(正極201a・負極201b)は、重力方向Gに対して分かれて配置されている。正極201aおよび負極201bは、互いに離間して設けられた帯状の電極である。充電装置200の正極201aは、電極ユニット1の正極10aに対応し、充電装置200の負極201bは、電極ユニット1の負極10bに対応するようになっている。また、正極201a・負極201bそれぞれの設置高さは、図5の一点鎖線で示す正極201a・負極201bの重力方向中心と、電極ユニット1の正極10a・負極10bの重力方向中心とが同じ高さになるよう設計されていることが好ましい。また、充電装置200の正極201a・負極201bの長手方向の幅は、電極ユニット1に設けられた両端の正極10a間または両端の負極10b間の距離よりも若干長くなっていることが好ましい。これにより、充電時には、充電装置200の正極201aの内部に電極ユニット1の全ての正極10aが配置され、充電装置200の負極201bの内部に電極ユニット1の全ての負極10bが配置される。したがって、充電装置200の電極10と、電極ユニット1の電極10とが確実に接触するため、確実に充電することができる。
As shown in FIG. 5, the electrodes 201 (the
(電極ユニット1を用いた移動型ロボット100の充電)
次に、電極ユニット1(移動型ロボット100)と充電装置200とがドッキングする手順について図6〜8を用いて説明する。図6は、本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1(移動型ロボット100)と充電装置200とのドッキングの流れを説明するフロー図である。図7は、本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1が設けられた移動型ロボット100と充電装置200とのドッキング状態を横視点から見た図である。図8は、本発明の実施の形態1に係る電極ユニット1と充電装置200とのドッキング状態を上方視点から見た図である。
(Charging of the
Next, a procedure for docking the electrode unit 1 (mobile robot 100) and the
図6を用いて、電極ユニット1(移動型ロボット100)と充電装置200とのドッキングの流れを説明する。まず、電極ユニット1を搭載した移動型ロボット100が周囲環境を認識しながら、充電装置200に接近し(S11)、一定の距離で停止する(S12)。移動型ロボット100および充電装置200は、それぞれ通信装置を搭載しており、各通信装置間の通信によって、互いの距離を認識することができるようになっている。このため、S11,S12のように、充電時には、移動型ロボット100が充電装置200の前に一定の距離で停止することができる。移動型ロボット100および充電装置200間の距離を認識する方法は特に限定されるものではなく、各種センサを使用することもできる。
The flow of docking between the electrode unit 1 (mobile robot 100) and the
次に、充電装置200が稼働装置220を稼働させ、稼働装置220が伸長する(S21)。これにより、電極201および保護部材202が水平方向に移動し、電極201および保護部材202が充電装置200の外部に露出すると共に、充電装置200の保護部材202が、電極ユニット1の保護部材11に接触する。この時、一般的には移動型ロボット100は、充電装置200に対して若干の傾きをもって配置される。このため、充電装置200と電極ユニット1とが接触し、保護部材11が押し込まれると、その傾きに応じてまず一方の第1のセンサ12(充電装置200に近い方の第1のセンサ)が反応する(S31)。
Next, the charging
その後、さらに稼働装置220を稼働させ、稼働装置220がさらに伸長すると、充電装置200の保護部材202が電極ユニット1の保護部材11をさらに押圧する。これにより、充電装置200の電極201が電極ユニット1内に押し込まれると共に、保護部材11が移動型ロボット100の奥へ移動する。このとき、S31で反応していない他方の第1のセンサ12が反応する(S32)。
Thereafter, when the
その後、充電装置200の電極201が電極ユニット1内にさらに押し込まれると共に、保護部材11が電極ユニット1の奥へさらに移動すると、保護部材11が第2のセンサ13に接触し、第2のセンサ13が反応する(S33)。
Thereafter, when the
最後に、第2のセンサ13が反応すると、充電装置200は稼働装置220の稼働を停止させる(S41)。
Finally, when the
このようにして、電極ユニット1(移動型ロボット100)と充電装置200とが接続され、移動型ロボット100(電極ユニット1)の電極10と、充電装置200の電極201との接触中にバッテリ110が充電される。なお、移動型ロボット100は検出部(検出回路)を備えており、検出部が第1のセンサ12および第2のセンサ13の反応や信号を検出するようになっている。また、移動型ロボット100が、充電装置200に対して傾きをもって配置された場合には、一方の第1のセンサ12が、他方の第1のセンサ12よりも早く反応する。このため、移動型ロボット100が充電装置200に対して傾きをもって配置されたこと(傾きの有無)を検知できると共に、どちらの第1のセンサ12が先に反応したかによって、傾きの方向も検知することができる。
In this way, the electrode unit 1 (mobile robot 100) and the
また、図7および図8に示すように、移動型ロボット100(電極ユニット1)と充電装置200とが接続されると、電極ユニット1の電極10(正極10a・負極10b)および保護部材11は、充電装置200の電極201(正極201a・負極201b)または保護部材202に押圧されることにより変位し、奥側へスライドする。そして、S33の時点では、図8に示すように、両方の第1のセンサ12A・12Bが充電装置200の保護部材202または電極201に接触し、第2のセンサ13が保護部材11に接触し、すべてのセンサが反応した状態となっている。したがって、充電装置200に対して移動型ロボット100の傾きが小さければ、移動型ロボット100の電極10と充電装置200の電極201とを問題なく接触させ、安全に充電を行うことが可能である。
As shown in FIGS. 7 and 8, when the mobile robot 100 (electrode unit 1) and the
(充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが小さい場合)
次に、充電装置200に対して移動型ロボット100が小さく傾いて配置された場合のドッキングについて、図9および図10を用いてさらに詳細に説明する。図9は、本発明の実施の形態1の移動型ロボット100(電極ユニット1)が充電装置200に対して約2度傾いてドッキングをした初期の状態を示す図である。図10は、本発明の実施の形態1の移動型ロボット100(電極ユニット1)が充電装置に対して約2度傾いてドッキングをして電極ユニット1の保護部材11が図9の状態からさらに押し込まれた状態を示す図である。なお、ここでの充電装置200に対する移動型ロボット100(電極ユニット1)の傾きとは、移動型ロボット100が充電装置200の前に停止した状態において、移動型ロボット100の保護部材11と充電装置200の保護部材202との互いの対向面のなす角を示す。
(When the inclination of the
Next, docking when the
図9および図10に示すように、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが約2度と小さい場合、保護部材11は組付用クリアランス分傾いて追従することが可能である。すなわち、保護部材11と電極ユニット筐体15との間、および、保護部材11の空洞と電極10との間には、それぞれクリアランスが設けられている。このため、保護部材11がこのクリアランスを利用して、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きを吸収することができる。この場合、図9に示すように、充電装置200が電極ユニット1にドッキングをした初期の状態では、充電装置200が先に接触した方の第1のセンサ12Aが反応する一方、他方の第1のセンサ12Bおよび第2のセンサ13は反応していない。また、充電装置200の電極201と電極ユニット1の電極10とは接触しておらず、一部の電極10は、保護部材11から露出していない。
As shown in FIGS. 9 and 10, when the inclination of the
一方、図9の状態から図10の状態に、充電装置200の保護部材202が保護部材11をさらに押し込むと、まず保護部材11と図9の状態では反応していなかった第1のセンサ12Bとが接触し、第1のセンサ12Bが反応する。さらに、全ての電極10が、保護部材11から露出すると共に、電極201と接触する。そして、保護部材11がさらに押し込まれると、保護部材11が第2のセンサ13に接触し、第2のセンサ13が反応することとなる。
On the other hand, when the
このように、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが小さい場合、両方の第1のセンサ12A・12Bが反応した後、第2のセンサ13が反応する。
As described above, when the inclination of the
(充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが大きい場合)
次に、充電装置200に対して移動型ロボット100が大きく傾いて配置された場合のドッキングについて、図11を用いて説明する。図11は、本発明の実施の形態1の移動型ロボット100(電極ユニット1)が充電装置200に対して約5度傾いてドッキングをした初期の状態を示している。
(When the inclination of the
Next, docking when the
図11に示すように、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが約5度と大きい場合、保護部材11の傾きでは追従しきれず、ある程度の傾きで拘束される。このため、充電装置200の電極201および保護部材202が、電極ユニット1の保護部材11に接触してきても、保護部材11と接触した一方の第1のセンサ12Aは反応する一方、保護部材11と接触することのできない他方の第1のセンサ12Bは反応しない。従って、この状態から電極201および保護部材202が、いくら電極10もしくは保護部材11を押しこんでも、他方の第1のセンサ12Bは反応しない。一方、保護部材11はそのまま押し込まれるため、最終的には、他方の第1のセンサ12Bは反応しないまま(または第1のセンサ12Bが反応するよりも先に)、第2のセンサ13が反応することになる。さらに、第2のセンサ13が反応した状態でも、一部の電極10は、充電装置200の電極201と接触しない。その結果、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが約5度と大きい場合、適切な充電ができない。したがって、適切に充電するためには、移動型ロボット100と充電装置200との結合をいったん解除し、再度結合させる充電処理のリトライ(再試行)が必要になる。
As shown in FIG. 11, when the inclination of the
そこで、上述のように、移動型ロボット100は、検出部(検出回路)が第1のセンサ12および第2のセンサ13の反応や信号を検出するようになっている。これにより、移動型ロボット100と充電装置200とのドッキング時に、第1のセンサ12A・12Bのどちらが先に反応したかを検出することによって、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きの有無および傾きの方向を検知することができる。また、上述のように、傾きがあるため一方の第1のセンサ12Aが先に反応した場合であっても、その後第2のセンサ13が反応する前に他方の第1のセンサ12Bが反応すれば、傾きが小さいため充電が可能である。つまり、その傾きは許容範囲と判定でき、リトライの必要がない。また、第1のセンサ12A・12Bが同時に反応した場合も、移動型ロボット100と充電装置200とが理想的な配置状態であるため、リトライの必要がない。
Therefore, as described above, in the
一方、図11に示すように、一方の第1のセンサ12Aが反応した後、第1のセンサ12Bが反応しないまま、第2のセンサ13が反応した場合には、傾きが大きいため充電が不可能である。つまり、その傾きは許容範囲を超えたと判定でき、リトライを行う。リトライの際には、移動型ロボット100の傾きの方向は把握できているため、その傾きの方向に応じて移動型ロボット100の配置位置を修正(位置ずれを修正)した上で、リトライすることができる。したがって、リトライ時には適切に充電することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 11, when the
このように、移動型ロボット100は、充電装置200に対して大きく傾いて配置されたとしても、傾きの方向を検知することができる。このため、傾きが大きい場合はその傾きの方向を反映させてリトライを実施することができる。したがって、リトライの回数を低減することができる。
Thus, even if the
一方、図11に示すように、傾きが大きい状態で無理やり移動型ロボット100と充電装置200とのドッキングを試みる場合、保護部材11が電極ユニット筐体15に対して大きな接触力を持ったまま摺動し、さらにはドッキング後もその大きな接触力が維持されてしまう。その結果、保護部材11、第1のセンサ12、および電極ユニット筐体15が摩耗損耗することが考えられ、移動型ロボット100および電極ユニット1の耐久性が損なわれるという問題が生じる場合がある。
On the other hand, as shown in FIG. 11, when the
この問題も、移動型ロボット100が、第1のセンサ12A・12Bのどちらが反応したかを検出(判定)するようになっていれば、防ぐことができる。すなわち、上述のように、一方の第1のセンサ12Aが反応した後、他方の第1のセンサ12Bが反応しないまま第2のセンサ13が反応した場合、移動型ロボット100が充電装置200に対して、大きく傾いて配置されていると判定できる。また、上述のように、第1のセンサ12A・12Bのどちらが先に反応したかが分かれば、移動型ロボット100の傾きの方向を把握することができる。このため、その傾きの方向を反映させて、次回以降の充電時の移動型ロボット100の停止位置を修正することができる。したがって、移動型ロボット100の停止位置を適切に修正することができるため、停止位置の修正回数を少なくすることが可能である。それゆえ、移動型ロボット100および電極ユニット1の耐久性が損なわれるのを防止できる。
This problem can also be prevented if the
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施形態について、図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図12は、本発明の実施の形態2に係る電極ユニット1aの概略図である。本実施形態の電極ユニット1aは、図12に示すように、スライドロック機構30が付加されている点が、実施の形態1の電極ユニット1と異なる。よって、実施の形態1と重複する部分の説明は繰り返さない。
FIG. 12 is a schematic diagram of an
図12に示すように、電極ユニット1aは、内部にスライドロック機構(ロック部材)30を備えている。電極ユニット1aでは、スライドロック機構30は保護部材11における第2のセンサ13と対向する面の近傍に設置されているが、設置位置は特に限定されるものではない。
As shown in FIG. 12, the
スライドロック機構30は、バッテリ110の非充電時に保護部材11がスライドするのを拘束する一方、バッテリ110の充電時に保護部材11が押圧されるのに連動して保護部材11の拘束を解除する。したがって、スライドロック機構30が施錠状態では、保護部材11が奥側にスライドすることが不可能である。このため、電極10は保護部材11の内部に収容されたままであり、外部に露出されない。一方、スライドロック機構30のロックが解除されれば、保護部材11は奥側に移動可能となり、電極10が外部に露出する。スライドロック機構30は、例えば、ソレノイドロックである。
The
このように、電極ユニット1aがスライドロック機構30を備えていれば、移動型ロボット100が、充電装置200に接近しドッキングを開始する際には、スライドロック機構30を解除して保護部材11がスライド可能な状態となる。これにより、充電装置200が移動型ロボット100にドッキングされ、充電が開始される。充電完了後、充電装置200の電極201が電極ユニット1aの電極10から離れ、充電装置200と移動型ロボット100のドッキングが解除された時点で、再びスライドロック機構30を稼働させ施錠状態とする。例えば、保護部材11が元の位置に戻り、電極10が保護部材11に収容された後に、スライドロック機構30を稼働させ、施錠状態とする。
As described above, if the
以上のように、本実施の形態では、電極10の保護に用いる保護部材11にスライドロック機構30を設けることにより、実施形態1の効果に加えて、より安全な電極ユニット1aおよび移動型ロボット100を実現することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, by providing the
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施形態について、図13に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
実施の形態1、2に係る電極ユニット1・1aでは、第1のセンサ12および第2のセンサ13がいずれも接触式のスイッチセンサであった。
In the
これに対し、本発明の実施の形態3に係る電極ユニット1bでは、第1のセンサ40が非接触式センサであり、第2のセンサ13が接触式のスイッチセンサである点が、電極ユニット1・1aと異なる。よって、実施の形態1、2と重複する部分の説明は繰り返さない。
On the other hand, in the
図13は、本発明の実施の形態3に係る電極ユニット1bの概略図である。本実施形態の電極ユニット1bは、図13に示すように、第1のセンサ40として非接触式センサを用いて測定を行い、周囲物体の接近を検出する。電極ユニット1bは、実施の形態2の電極ユニット1と同様にスライドロック機構30を備えている。
FIG. 13 is a schematic diagram of an
第1のセンサ40は、保護部材11の前面に互いに離間して2つ設けられており、図13に示すように、最も外側に配置された電極10よりもさらに、外側に設けられている。第1のセンサ40は、充電装置200の電極201または保護部材202が接近した際に、センサ検出面から電極201または保護部材202までの距離を測定することが可能である。第1のセンサ40は、例えば、光電センサである。
Two
第1のセンサ40によって接近する物体までの距離を測定することができれば、その測定距離を移動型ロボット100の内部処理することによって、充電装置200に対して移動型ロボット100がどの程度傾いているかを、充電装置200が接触する前に各センサからの測定距離に基づいて判断することが可能である。したがって、傾きが大きい場合には、充電装置200が接触する前に、移動型ロボット100の停止位置を修正することができる。
If the distance to the approaching object can be measured by the
以上のように、第1のセンサ40として非接触式センサを用いることにより、移動型ロボット100によってより汎用的な処理が可能となる。これにより、第1のセンサ40によって測定された測定距離に基づいて、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きの方向および傾きの量を正確に把握することができる。その結果、移動型ロボット100の停止位置をより正確に修正することができる。したがって、実施形態1,2の効果に加えて、移動型ロボット100の停止位置の修正回数を減らし、リトライの回数をより確実に低減すると共に、移動型ロボット100と充電装置200との確実なドッキングが可能になる。
As described above, by using a non-contact sensor as the
また、第1のセンサ40として非接触式センサを用いた場合、移動型ロボット100が充電装置200に対して斜めに配置されていることを、移動型ロボット100と充電装置200との接触前(ドッキング前)に検知することができる。これにより、移動型ロボット100と充電装置200との接触前に充電処理のリトライが可能になる。したがって、移動型ロボット100と充電装置200との接触による、電極10と電極201との摩耗を軽減することができる。また、移動型ロボット100が充電装置200に対して斜めに配置されたまま、保護部材11がスライドするのを防止することもできる。このため、保護部材11が電極ユニット筐体15に接触し摩耗することを防止することもできる。
In addition, when a non-contact sensor is used as the
さらに、第1のセンサ40が保護部材11の前面に設けられている場合、充電装置200が保護部材11を押し込む前に、第1のセンサ40が反応する。このため、第1のセンサ40が反応した時点で、充電装置200側の稼働装置220のアクチュエータ速度を落とすといった制御が可能である。これにより、移動型ロボット100と充電装置200との接触によって発生する衝撃力を小さくすることが可能である。さらに、第1のセンサ40が反応するまでは、稼働装置220のアクチュエータ速度を高速にして運転することもできる。その結果、移動型ロボット100と充電装置200とのドッキングの時間、ひいては充電時間を短縮することも可能である。
Furthermore, when the
〔実施の形態4〕
本発明の他の実施形態について、図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態1〜3にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
実施の形態3に係る電極ユニット1bでは、第1のセンサ40が非接触式センサであり、第2のセンサ13が接触式のスイッチセンサであった。
In the
これに対し、本発明の本実施形態の電極ユニット1cでは、第1のセンサ40および第2のセンサ50が、いずれも非接触式センサである点が、電極ユニット1bと異なる。よって、実施の形態3と重複する部分の説明は繰り返さない。
In contrast, the electrode unit 1c of the present embodiment of the present invention is different from the
図14は、本発明の実施の形態4に係る電極ユニット1cの概略図である。本実施形態の電極ユニット1cは、図14に示すように、第2のセンサ50として非接触式センサを用いて測定を行い、保護部材11の接近を検出する。第2のセンサ50は、保護部材11がスライドして接近した際に、センサ検出面から保護部材11までの距離を測定することが可能である。第2のセンサ50は、測定した距離に基づいて、保護部材11が一定量(任意の設定値)以上スライドしたこと検出する。第2のセンサ50は、例えば、光電センサである。
FIG. 14 is a schematic diagram of an electrode unit 1c according to Embodiment 4 of the present invention. As shown in FIG. 14, the electrode unit 1 c of the present embodiment performs measurement using a non-contact sensor as the
以上のように、第2のセンサ50として非接触式センサを用いることにより、充電装置200の電極201または保護部材202によって保護部材11がスライドした際に、保護部材11との距離を測定することができる。これにより、測定された距離に基づいて、保護部材11が一定量以上スライドしたことを把握することができる。このため、上述の実施形態のように第2のセンサ13として接触式のセンサを用いた場合よりも早く(手前で)、保護部材11が所定量以上スライドしたことを把握することができる。したがって、移動型ロボット100の傾きが大きい場合であっても、保護部材11が電極ユニット筐体15に対して大きな接触力を持ったまま摺動することを防ぎ、電極ユニット1cおよび移動型ロボット100の耐久性が損なわれるのをより確実に防ぐことができる。
As described above, by using a non-contact sensor as the
〔実施の形態5〕
本発明の他の実施形態について、図15および図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態1〜4にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 15 and 16. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first to fourth embodiments are given the same reference numerals and explanation thereof is omitted.
図15は、本発明の実施の形態5に係る電極ユニット1dの概略図である。本実施形態の電極ユニット1dは、図15に示すように、第1のセンサ12が、保護部材11の露出面11a側に設けられている点が、実施の形態1の電極ユニット1と異なる。よって、実施の形態1と重複する部分の説明は繰り返さない。
FIG. 15 is a schematic diagram of an
第1のセンサ12は、電極ユニット1dの外部の物体が保護部材11に接近したことを検出する。第1のセンサ12は、保護部材11の露出面11a側に複数個設けられる。図15の電極ユニット1dでは、2個の第1のセンサ12が設けられている。すなわち、第1のセンサ12は、保護部材11のスライド方向に対して法線方向に離れた位置に設けられている。第1のセンサ12の先端面(センサ検出面)12aは、保護部材11の露出面11aよりも若干前方に突き出るように設置されている。本実施形態では、第1のセンサ12は、例えば、先端面12aが押圧されることにより反応する(物体を検知する)接触式のスイッチセンサである。
The
次に、図16に基づいて、電極10と第1のセンサ12との配置について説明する。図16は、本発明の実施の形態5に係る電極ユニット1dにおける、電極10と第1のセンサ12との設置例を示す平面図である。図中の矢印は、重力方向Gを示している。
Next, the arrangement of the
図16の例では、図2の例と同様に、電極10として、正極10aおよび負極10bがそれぞれ4つ設けられている。各正極10aおよび負極10bは、互いに離間して設けられている。正極10aの配列方向と、負極10bの配列方向とは互いに平行であり、各配列方向は分かれている。正極10aおよび負極10bは、それぞれ、重力方向Gに対して法線をなす方向に平行に並んで配置されている。
In the example of FIG. 16, as in the example of FIG. 2, four
図16に示すように、両端に配置された正極10aおよび負極10bの中心は、保護部材11もしくは電極ユニット筐体15の中心と重なるように設計されていることが好ましい。すなわち、両端の正極10aを結ぶ線分と両端の負極10bを結ぶ線分とを長辺とし、一方の端部の正極10aおよび負極10bを結ぶ線分と、他方の端部の正極10aおよび負極10bを結ぶ線分とを短辺とする仮想的な長方形において、その長方形の2本の対角線の交点が、保護部材11の中心または電極ユニット筐体15の中心と重なることが好ましい。
As shown in FIG. 16, it is preferable that the centers of the
また、上述のように、本実施形態では、保護部材11の前面(露出面11a)に2つの第1のセンサ12が設けられている。具体的には、図16に示すように、第1のセンサ12は、保護部材11の外周部に互いに離間して設けられており、かつ、両端の正極10aおよび負極10bと等距離に配置されている。図16では、実線で示すように第1のセンサ12は、両端に設けられた正極10aおよび負極10bよりも外側に設けられている。しかし、図2に波線で示すように、第1のセンサ12は、両端に設置された正極10aと負極10bとの間に設けられていてもよい。
Further, as described above, in the present embodiment, the two
このような構成でも、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが小さい場合、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが小さい場合、両方の第1のセンサ12が反応した後、第2のセンサ13が反応する。一方、充電装置200に対する移動型ロボット100の傾きが大きい場合、一方の第1のセンサ12が反応した後、他方の第1のセンサ12は反応しないまま(または他方の第1のセンサ12Bが反応するよりも先に)、第2のセンサ13が反応することになる。したがって、実施形態1と同様に、リトライの回数を低減することができる。
Even in such a configuration, when the inclination of the
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る電極ユニット1,1a〜1dは、装置(移動型ロボット100)に搭載されたバッテリ110を充電するための電極ユニット1,1a〜1dにおいて、電極10(正極10a・10b)と、上記電極ユニット1,1a〜1dに外部の物体(例えば充電装置200)が接触または接近したことを検出すると共に、互いに離間して設けられた複数の第1のセンサ12(12A・12B)、40を備えることを特徴としている。
[Summary]
The
上記の構成によれば、互いに離間して設けられた第1のセンサを複数備えている。これにより、電極ユニットが充電装置に対して大きく傾いて配置されたとしても、各第1のセンサが反応するタイミングに基づいて、電極ユニットが外部の物体に対してどちらの方向に傾いているか(傾きの方向)を検出することができる。このため、傾きが大きい場合はその傾きの方向を反映させて、電極ユニットの配置状態を修正することができる。したがって、リトライの回数を低減することができる。 According to said structure, the 1st sensor provided mutually spaced apart is provided with two or more. Thereby, even if the electrode unit is arranged with a large inclination with respect to the charging device, in which direction the electrode unit is inclined with respect to an external object based on the timing at which each first sensor reacts ( Tilt direction) can be detected. For this reason, when the inclination is large, the arrangement state of the electrode unit can be corrected by reflecting the direction of the inclination. Therefore, the number of retries can be reduced.
本発明の態様2に係る電極ユニット1,1a〜1dは、上記態様1において、上記バッテリ110の非充電時には上記電極10の先端部を内部に収容する一方、上記バッテリ110の充電時には内部に収容された上記電極10の先端部を露出させるようにスライド可能な保護部材11と、上記保護部材11が一定量以上スライドしたことを検出する第2のセンサ13・50とを備え、上記第1のセンサ12(12A・12B)、40は、上記保護部材11に上記物体(充電装置200)が接触または接近したことを検出する構成であってもよい。
The
上記の構成によれば、第1のセンサは保護部材に物体が接触または接近したことを検出し、第2のセンサは保護部材が所定量以上スライドしたことを検出する。これにより、全ての第1のセンサが同時に反応した後、保護部材がスライドし、第2のセンサが反応した場合、電極ユニットは充電装置に対して傾いていないとみなすことができる。また、一部の第1のセンサが反応した後、保護部材がスライドし、そのスライド途中かつ第2のセンサの反応前に、残りの第1のセンサが反応し、その後、第2のセンサが反応した場合、保護部材のスライド中に充電装置に対する電極ユニットの傾きが吸収されているとみなすことができる。したがって、この場合も、電極ユニットは充電装置に対して傾いていないとみなすことができる。 According to said structure, a 1st sensor detects that the object contacted or approached the protection member, and a 2nd sensor detects that the protection member slid more than predetermined amount. Thereby, after all the 1st sensors react simultaneously, when a protection member slides and a 2nd sensor reacts, it can be considered that an electrode unit is not inclined with respect to a charging device. Further, after some of the first sensors react, the protective member slides, and during the sliding and before the second sensor reacts, the remaining first sensors react, and then the second sensors When it reacts, it can be considered that the inclination of the electrode unit with respect to the charging device is absorbed during the sliding of the protective member. Therefore, also in this case, it can be considered that the electrode unit is not inclined with respect to the charging device.
一方、一部の第1のセンサが反応した後、保護部材がスライドし、残りの第1のセンサが反応しないままの状態で第2のセンサが反応した場合、および、すべての第1のセンサが反応しないままの状態で保護部材がスライドし、第2のセンサが反応した場合、電極ユニットは充電装置に対して大きく傾いているとみなすことができる。 On the other hand, after some of the first sensors react, the protective member slides, and when the second sensor reacts with the remaining first sensors remaining unresponsive, and all the first sensors When the protective member slides and the second sensor reacts in a state where no reaction occurs, the electrode unit can be regarded as being largely inclined with respect to the charging device.
したがって、電極ユニットの傾きをより正確に判断することができ、電極ユニットの配置位置を修正(位置ずれを修正)したり、その修正を次回の配置に反映させたりすることができる。それゆえ、リトライの回数をより確実に低減することができる。 Therefore, the inclination of the electrode unit can be determined more accurately, and the arrangement position of the electrode unit can be corrected (positional deviation is corrected), or the correction can be reflected in the next arrangement. Therefore, the number of retries can be reduced more reliably.
本発明の態様3に係る電極ユニット1,1a〜1dは、上記態様2において、上記電極10は、互いに離間して設けられた複数対の正極10aおよび負極10bからなり、上記正極10aの配列方向と、上記負極10bの配列方向とが、互いに平行であり、かつ、重力方向Gに対して法線をなす方向となっている構成であってもよい。
The
上記の構成によれば、電極ユニットの電極(正極および負極)と、充電装置の電極(正極および負極)とを容易に接触させることができる。 According to said structure, the electrode (positive electrode and negative electrode) of an electrode unit and the electrode (positive electrode and negative electrode) of a charging device can be made to contact easily.
本発明の態様4に係る電極ユニット1,1a〜1dは、上記態様3において、上記第1のセンサ12・40は、上記互いに離間して設けられた正極または負極の両端部または両端部よりも外側に設けられていてもよい。
The
上記の構成によれば、第1のセンサを離して設けることができるため、電極ユニット1の充電装置に対する傾きの方向をより正確に検出することができる。 According to said structure, since a 1st sensor can be provided apart, the direction of the inclination with respect to the charging device of the electrode unit 1 can be detected more correctly.
本発明の態様5に係る電極ユニット1,1a〜1dは、上記態様2〜4において、上記電極10を支持する支持基板と、上記バッテリ110の充電時に保護部材11がスライドする方向と同一方向に収縮可能な弾性体22とをさらに備え、上記電極10は、上記弾性体22を介して支持基板に支持されていることが好ましい。
The
上記の構成によれば、電極が電極に伝達される押圧力に応じて支持基板側に移動可能に支持される。したがって、充電装置が電極ユニットに対して接触を試みる場合、電極に過大な力が加わり、塑性変形することを防ぐことができる。 According to said structure, an electrode is supported so that a movement to the support substrate side according to the pressing force transmitted to an electrode. Therefore, when the charging device attempts to contact the electrode unit, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the electrode and plastic deformation.
本発明の態様6に係る電極ユニット1,1a〜1dは、上記態様2〜5において、上記第2のセンサ13・50は、上記バッテリ110の充電時に保護部材がスライドして上記電極10の先端部を露出させる位置を越えてスライドしたことを検出する構成であってもよい。
The
上記の構成によれば、保護部材がスライドし電極の先端部を露出させてから、第2のセンサが反応する。したがって、電極ユニットの電極と充電装置の電極とを確実に接触させることができる。 According to said structure, after a protection member slides and the front-end | tip part of an electrode is exposed, a 2nd sensor reacts. Therefore, the electrode of the electrode unit and the electrode of the charging device can be reliably brought into contact with each other.
本発明の態様7に係る電極ユニット1aは、上記態様2〜6において、上記バッテリ110の非充電時に保護部材11がスライドするのを拘束する一方、上記バッテリ110の充電時に保護部材11の拘束を解除するロック部材(スライドロック機構30)を備えることが好ましい。
The
上記の構成によれば、電極の保護に用いる保護部材のスライドを拘束するロック部材を備えるため、より安全な電極ユニットを提供することが可能となる。 According to said structure, since the lock member which restrains the slide of the protection member used for protection of an electrode is provided, it becomes possible to provide a safer electrode unit.
本発明の態様8に係る電極ユニット1,1a,1b,1dは、上記態様2〜7において、上記第1のセンサ12および第2のセンサ13の少なくとも一方が、押圧されることにより反応する接触式センサであってもよい。
The
上記の構成によれば、第1のセンサおよび第2のセンサの少なくとも一方が接触式センサであるため、電極ユニットの構成を簡素化できる。 According to said structure, since at least one of a 1st sensor and a 2nd sensor is a contact-type sensor, the structure of an electrode unit can be simplified.
本発明の態様9に係る電極ユニット1b,1cは、上記態様2〜7において、上記第1のセンサ40および第2のセンサ50の少なくとも一方が、非接触式センサであってもよい。
In the
上記の構成によれば、第1のセンサとして非接触式センサを用いることにより、充電装置に対して電極ユニットがどの程度傾いているかを、接触前に各センサからの測定距離によって判断することが可能である。一方、第2のセンサとして非接触式センサを用いることにより、保護部材の接触前に、保護部材との距離に基づいて、保護部材が一定量以上スライドしたことを把握することができる。 According to said structure, by using a non-contact-type sensor as a 1st sensor, it can judge how much an electrode unit inclines with respect to a charging device by the measurement distance from each sensor before a contact. Is possible. On the other hand, by using a non-contact sensor as the second sensor, it is possible to grasp that the protective member has slid a certain amount or more based on the distance from the protective member before the protective member is contacted.
本発明の態様10に係る走行装置(移動型ロボット100)は、態様1〜9のいずれかの電極ユニット1,1a〜1dと、上記電極ユニット1,1a〜1dを介して充電されるバッテリ110とを備える。
A traveling device (mobile robot 100) according to
上記の構成によれば、態様1と同様に、充電装置に対して大きく傾いて配置された場合のリトライの回数を低減することができる。 According to said structure, the frequency | count of retry when it arrange | positions largely with respect to a charging device like the aspect 1 can be reduced.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本発明の電極ユニットは、固定設備側の電源とは離れた環境において移動を伴う動作をする走行装置のバッテリを給電する場合に好適に利用することが可能であり、特に無人搬送機(AGV)や移動型ロボットの電極ユニットとして好適に利用することができる。 The electrode unit of the present invention can be suitably used when supplying power to a battery of a traveling device that operates with movement in an environment away from the power supply on the fixed equipment side, and particularly, an automatic guided vehicle (AGV). And can be suitably used as an electrode unit for a mobile robot.
1 電極ユニット
1a 電極ユニット
1b 電極ユニット
1c 電極ユニット
1d 電極ユニット
10 電極
10a 正極
10b 負極
11 保護部材
11a 露出面
12 第1のセンサ
12A 第1のセンサ
12B 第1のセンサ
12a 先端面(先端部)
13 第2のセンサ
17 支持基板
21 電極支持部材
22 弾性体
30 スライドロック機構(ロック部材)
40 第1のセンサ
50 第2のセンサ
100 移動型ロボット(走行装置)
110 バッテリ
200 充電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
13
40
110
Claims (10)
電極と、
上記電極ユニットに外部の物体が接触または接近したことを検出すると共に、互いに離間して設けられた複数の第1のセンサを備えることを特徴とする電極ユニット。 In the electrode unit for charging the battery mounted on the device,
Electrodes,
An electrode unit comprising: a plurality of first sensors that detect that an external object has come into contact with or approached the electrode unit, and are spaced apart from each other.
上記保護部材が一定量以上スライドしたことを検出する第2のセンサとを備え、
上記第1のセンサは、上記保護部材に上記物体が接触または接近したことを検出することを特徴とする請求項1に記載の電極ユニット。 A protective member that is slidable so as to expose the tip of the electrode housed inside when charging the battery, while housing the tip of the electrode inside when the battery is not charged,
A second sensor for detecting that the protective member has slid a certain amount or more,
The electrode unit according to claim 1, wherein the first sensor detects that the object has contacted or approached the protection member.
上記正極の配列方向と、上記負極の配列方向とが、互いに平行であり、かつ、重力方向に対して法線をなす方向となっていることを特徴とする請求項2に記載の電極ユニット。 The electrode comprises a plurality of pairs of positive and negative electrodes provided apart from each other,
The electrode unit according to claim 2, wherein the arrangement direction of the positive electrode and the arrangement direction of the negative electrode are parallel to each other and are normal to the direction of gravity.
上記バッテリの充電時に保護部材がスライドする方向と同一方向に収縮可能な弾性体とをさらに備え、
上記電極は、上記弾性体を介して支持基板に支持されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の電極ユニット。 A support substrate for supporting the electrode;
An elastic body capable of contracting in the same direction as the direction in which the protective member slides when the battery is charged,
The electrode unit according to claim 2, wherein the electrode is supported by a support substrate via the elastic body.
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