CN105555623B - 电池更换机器人、电池更换系统以及电池更换机器人的控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种即使设置通过将电池插入电池收容部的插入力动作并锁定电池的锁定机构，也能防止其损伤的电池更换机器人。在电池更换机器人(5)中，在进行将电池(3)插入电池收容部(4)的插入动作时，当进行通过将电池(3)插入电池收容部(4)的插入力动作并锁定电池(3)的锁定机构锁定电池(3)或电池侧连接器与收容部侧连接器的连接的连接动作开始时，通过位置控制和超负荷控制对用于驱动与电池(3)卡合并使电池(3)移动的电池卡合部的马达进行控制。在超负荷控制中，即使马达的负荷超过规定的基准值，也在马达的负荷超过基准值的状态下使马达驱动直到经过规定时间，且当在马达的负荷超过基准值的状态下经过了规定时间时，使马达停止。

Description

电池更换机器人、电池更换系统以及电池更换机器人的控制 方法

技术领域

本发明涉及用于更换装设于车辆的电池的电池更换机器人以及具有该电池更换机器人的电池更换系统。并且，本发明涉及该电池更换机器人的控制方法。

背景技术

以往，本专利的申请人提出了具有用于更换装设于巴士的电池的电池更换机器人的电池更换系统(例如，参照专利文献1～3)。在专利文献1～3记载的电池更换系统中，收容电池的电池收容部安装于巴士。在电池收容部安装有用于将电池与巴士电连接的连接器。在电池的背面安装有与电池收容部的连接器连接的连接器。

并且，在专利文献1～3记载的电池更换系统中，电池更换机器人具有进行电池从电池收容部的拔出以及电池朝向电池收容部的插入的电池拔插机构。电池拔插机构具有：电池装设机构，其具有在电池的拔出时以及插入时装设电池的电池装设部；以及电池移动机构，其具有在电池的拔出时以及插入时与电池卡合并在电池装设部上使电池移动电池卡合部。

并且，在专利文献1～3记载的电池更换系统中，电池装设机构除了电池装设部之外，还具有装设部移动机构，所述装设部移动机构使电池装设部朝向靠近巴士的方向以及远离巴士的方向移动。电池移动机构除了电池卡合部之外，还具有卡合部移动机构，所述卡合部移动机构使电池卡合部朝向靠近巴士的方向以及远离巴士的方向移动。电池卡合部具有：与安装于电池的把手部卡合的卡合爪部；使卡合爪部上下移动的气缸；以及安装有气缸的基部。

在专利文献1～3记载的电池更换系统中，在进行从巴士拔出电池时，首先，在电池装设部朝向靠近巴士的方向移动，并且电池卡合部朝向靠近巴士的方向移动后，卡合爪部下降并与电池的把手部卡合。然后，电池卡合部朝向远离巴士的方向移动。并且，当电池卡合部移动规定量，电池装设于电池装设部时，电池装设部与电池卡合部同步朝向远离巴士的方向移动。并且，在进行向巴士插入电池时，首先，装设有电池的电池装设部与电池卡合部同步朝向靠近巴士的方向移动。然后，与电池的把手部卡合的电池卡合部朝向靠近巴士的方向移动，进行向巴士插入电池。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/105528号

专利文献2：国际公开第2012/105529号

专利文献3：国际公开第2012/105530号

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1～3记载的电池更换系统中，为了将收容于电池收容部的电池可靠地固定于电池收容部，优选将电池的锁定机构设置于电池收容部。因此，研究了将通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部的方案。并且，在专利文献1～3记载的电池更换系统中，设置于电池的连接器和设置于电池收容部的连接器通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力连接。

在专利文献1～3记载的电池更换系统中，在将通过电池卡合部插入电池的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部的情况下，例如，在通过锁定机构锁定电池时，若电池相对于锁定机构发生位置偏移而导致锁定机构与电池干涉，则会对锁定机构或者电池卡合部等施加超负荷，存在电池收容部、电池以及电池更换机器人损伤的担忧。并且，在专利文献1～3记载的电池更换系统中，设置于电池的连接器与设置于电池收容部的连接器通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力连接，因此在将连接器彼此连接时，若连接器彼此发生位置偏移而干涉，则会对连接器或者电池卡合部等施加超负荷，存在电池收容部、电池以及电池更换机器人损伤的担忧。

因此，本发明的第一课题是提供一种电池更换机器人、电池更换系统以及电池更换机器人的控制方法，其即使在通过将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤。

因此，本发明的第二课题是提供一种电池更换机器人、电池更换系统以及电池更换机器人的控制方法，其即使在将通过将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤，且能够通过锁定机构锁定电池、将电池侧的连接器与收容部侧的连接器连接。

用于解决课题的方案

为了解决上述第一课题，本发明的电池更换机器人是一种用于更换装设于车辆的电池的电池更换机器人，包括：电池拔插机构，其从安装于车辆并收容了电池的电池收容部拔出电池以及向电池收容部插入电池；以及控制部，其控制电池拔插机构，电池具有用于将车辆与电池电连接的电池侧连接器，电池收容部具有：锁定机构，其锁定被收容的电池；以及收容部侧连接器，其与电池侧连接器连接，电池拔插机构具有：电池装设部，其装设电池；电池卡合部，其与电池卡合并使电池移动；以及马达，其用于驱动电池卡合部，锁定机构是通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构，电池侧连接器与收容部侧连接器通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力连接，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，控制部通过位置控制来控制马达，并且在进行插入动作时，若进行锁定机构锁定电池、以及电池侧连接器与收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始，则控制部除了位置控制之外，还通过超负荷控制来控制马达，在所述超负荷控制中，即使马达的负荷超过规定的基准值，也在马达的负荷超过基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

并且，为了解决上述第一课题，本发明的电池更换机器人的控制方法中，电池更换机器人具有电池拔插机构，所述电池拔插机构从安装于车辆并收容了电池的电池收容部拔出电池以及向电池收容部插入电池，电池具有用于将车辆与电池电连接的电池侧连接器，电池收容部具有：锁定机构，其锁定被收容的电池；以及收容部侧连接器，其与电池侧连接器连接，电池拔插机构具有：电池装设部，其装设电池；电池卡合部，其与电池卡合并使电池移动；以及马达，其用于驱动电池卡合部，锁定机构是通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构，电池侧连接器与收容部侧连接器通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力连接，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，通过位置控制来控制马达，并且在进行插入动作时，若进行锁定机构锁定电池、以及电池侧连接器与收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始，则除了位置控制之外，还通过超负荷控制来控制马达，在所述超负荷控制中，即使马达的负荷超过规定的基准值，也在马达的负荷超过基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

为了解决上述第一课题，在本发明的电池更换机器人中，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，若进行锁定机构锁定电池、以及电池侧连接器与收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始，则控制部除了位置控制之外，还通过超负荷控制来控制马达，在所述超负荷控制中，即使马达的负荷超过规定的基准值，也在马达的负荷超过基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。并且，在本发明的电池更换机器人的控制方法中，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，若进行锁定机构锁定电池、以及电池侧连接器与收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始，则除了位置控制之外，还通过超负荷控制来控制马达，在所述超负荷控制中，即使马达的负荷超过规定的基准值，也在马达的负荷超过基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

为了解决上述第一课题，在本发明中，由于在连接动作开始后的超负荷控制中，当在马达的负荷超过规定的基准值的状态下经过了规定的基准时间时，使马达停止，因此在通过锁定机构锁定电池时电池相对于锁定机构发生位置偏移导致锁定机构与电池干涉、将电池更换机器人等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达时，或者在将电池侧连接器与收容部侧连接器连接时连接器彼此发生位置偏移而导致干涉、将电池更换机器人等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达时，能够使马达停止。因此，在本发明中，即使在将通过将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤。

并且，为了解决上述第一课题，在本发明中，由于在超负荷控制中，即使马达的负荷超过基准值，也在马达的负荷超过基准值的状态下，使马达驱动直到经过了基准时间，因此在通过锁定机构锁定电池时、或者将电池侧连接器与收容部侧连接器连接时，即使将电池更换机器人等不会产生损伤的程度的短时间的超负荷施加于马达，也能够通过锁定机构锁定电池、将电池侧连接器与收容部侧连接器连接。即，在本发明中，能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤，且能够通过锁定机构锁定电池、将电池侧连接器与收容部侧连接器连接。

并且，为了解决上述第一课题，在本发明中，即使在进行连接动作时，也对马达进行位置控制，因此能够根据马达的旋转量检测锁定机构对电池的锁定、以及电池侧连接器与收容部侧连接器的连接是否可靠地结束。

为了解决上述第一课题，在本发明中，超负荷控制例如是电流控制，在该电流控制中，即使马达的电流值超过作为基准值的基准电流值，也在马达的电流值超过基准电流值的状态下，使马达驱动直到经过了基准时间，并且当在马达的电流值超过基准电流值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

并且，为了解决上述第一课题，在本发明中，例如，当电池卡合部移动至锁定机构开始锁定电池的锁定开始位置、以及电池侧连接器与收容部侧连接器开始连接的连接器连接开始位置中的至少任意一方时，开始连接动作。

为了解决上述第一课题，在本发明中，优选当连接动作开始时，控制部开始测量连接动作开始后的马达的驱动时间，若在电池卡合部移动至锁定机构对电池的锁定、以及电池侧连接器与收容部侧连接器的连接结束的连接动作结束位置期间，连接动作开始后的马达的驱动时间经过了规定时间，则控制部使电池卡合部向电池的拔出方向退避。在连接动作开始后的马达的驱动时间经过了规定时间，但是电池卡合部没有移动至连接动作结束位置的情况下，料想是发生了锁定机构与电池干涉、电池侧连接器与收容部侧连接器干涉等，对这些机构施加了超负荷的情况。因此，若像这样构成，则能够消除施加于锁定机构等的超负荷，能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤。另外，在连接动作开始后的马达的驱动时间经过了规定时间时，还能够使马达停止并使电池卡合部停止，但是即使电池卡合部停止，也不能够消除施加于锁定机构等的超负荷，因此存在电池收容部、电池以及电池更换机器人损伤的担忧。

为了解决上述第一课题，本发明的电池更换机器人能够用于具有电池收容部的电池更换系统。在该电池更换系统中，即使在将通过将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤。并且，在该电池更换系统中，在通过锁定机构锁定电池时、或者将电池侧连接器与收容部侧连接器连接时，即使将电池更换机器人等不会产生损伤的程度的短时间的超负荷施加于马达，也能够通过锁定机构锁定电池、或者将电池侧连接器与收容部侧连接器连接。并且，在该电池更换系统中，能够检测锁定机构对电池的锁定、以及电池侧连接器与收容部侧连接器的连接是否可靠地结束。

为了解决上述第二课题，本发明的电池更换机器人是用于更换装设于车辆的电池的电池更换机器人，包括：电池拔插机构，其从安装于车辆并收容了电池的电池收容部拔出电池以及向电池收容部插入电池；以及控制部，其控制电池拔插机构，电池具有用于将车辆与电池电连接的电池侧连接器，电池收容部具有：锁定机构，其将被收容的电池锁定；以及收容部侧连接器，其与电池侧连接器连接，电池拔插机构具有：电池装设部，其装设电池；电池卡合部，其与电池卡合并使电池移动；以及马达，其用于驱动电池卡合部，锁定机构是通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构，电池侧连接器与收容部侧连接器通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力连接，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，在进行锁定机构锁定电池、以及将电池侧连接器与收容部侧连接器连接的至少任意一方的连接动作开始前，控制部通过第一控制控制马达，在所述第一控制中，当马达的负荷超过规定的第一基准值时，使马达停止，在连接动作开始时，控制部通过第二控制来控制马达，在所述第二控制中，即使马达的负荷超过比第一基准值小的第二基准值，也在马达的负荷超过第二基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过第二基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

并且，为了解决上述第二课题，本发明的电池更换机器人的控制方法中，电池更换机器人具有电池拔插机构，所述电池拔插机构从安装于车辆并收容了电池的电池收容部拔出电池以及向电池收容部插入电池，电池具有用于将车辆与电池电连接的电池侧连接器，电池收容部具有：锁定机构，其锁定被收容的电池；以及收容部侧连接器，其与电池侧连接器连接，电池拔插机构具有：电池装设部，其装设电池；电池卡合部，其与电池卡合并使电池移动；以及马达，其用于驱动电池卡合部，锁定机构是通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构，电池侧连接器与收容部侧连接器通过电池卡合部将电池向电池收容部插入的插入力连接，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，在进行锁定机构锁定电池、以及将电池侧连接器与收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始前，当马达的负荷超过规定的第一基准值时，使马达停止，当连接动作开始时，即使马达的负荷超过比第一基准值小的第二基准值，也在马达的负荷超过第二基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过第二基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

为了解决上述第二课题，在本发明的电池更换机器人中，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，在进行锁定机构锁定电池、以及将电池侧连接器与收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始前，控制部通过第一控制来控制马达，在所述第一控制中，当马达的负荷超过规定的第一基准值时，使马达停止，当连接动作开始时，控制部通过第二控制来控制马达，在所述第二控制中，即使马达的负荷超过比第一基准值小的第二基准值，也在马达的负荷超过第二基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过第二基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。并且，为了解决上述第二课题，在本发明的电池更换机器人的控制方法中，在进行将电池向电池收容部插入的插入动作时，在进行锁定机构锁定电池、以及将电池侧连接器与收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始前，当马达的负荷超过规定的第一基准值时，使马达停止，当连接动作开始时，即使马达的负荷超过比第一基准值小的第二基准值，也在马达的负荷超过第二基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在马达的负荷超过第二基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

为了解决上述第二课题，在本发明中，由于在连接动作开始后，当在马达的负荷超过比连接动作开始前的第一基准值小的第二基准值的状态下经过了基准时间时，使马达停止，因此在通过锁定机构锁定电池时电池相对于锁定机构发生位置偏移导致锁定机构与电池干涉、将电池更换机器人等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达时，或者在将电池侧连接器与收容部侧连接器连接时连接器彼此发生位置偏移而干涉、将电池更换机器人等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达时，能够使马达停止。

并且，为了解决上述第二课题，在本发明中，由于当连接动作开始时，即使马达的负荷超过第二基准值，也在马达的负荷超过第二基准值的状态下，使马达驱动直到经过了规定的基准时间，因此在通过锁定机构锁定电池时、或者将电池侧连接器与收容部侧连接器连接时，即使将电池更换机器人等不会产生损伤的程度的短时间的超负荷施加于马达，也能够通过锁定机构锁定电池、将电池侧连接器与收容部侧连接器连接。

因此，为了解决上述第二课题，在本发明中，即使在将通过将电池向电池收容部插入的插入力动作且锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤，并且能够通过锁定机构锁定电池、将电池侧连接器与收容部侧连接器连接。

并且，为了解决上述第二课题，在本发明中，在连接动作开始前，只要马达的负荷没有超过比第二基准值大的第一基准值，就不使马达停止，因此能够增大马达的加减速度。因此，能够缩短开始进行将电池向电池收容部插入的插入动作至连接动作开始为止的电池的移动时间。

为了解决上述第二课题，在本发明中，例如，第一控制是电流控制，在该电流控制中，当马达的电流值超过作为第一基准值的第一基准电流值时，使马达停止，第二控制是电流控制，在该电流控制中，即使马达的电流值超过作为第二基准值的第二基准电流值，也在马达的电流值超过第二基准电流值的状态下，使马达驱动直到经过了基准时间，并且当在马达的电流值超过第二基准电流值的状态下经过了基准时间时，使马达停止。

并且，为了解决上述第二课题，在本发明中，例如，当电池卡合部移动至锁定机构开始锁定电池的锁定开始位置、以及电池侧连接器与收容部侧连接器开始连接的连接器连接开始位置中的至少任意一方时，连接动作开始。

为了解决上述第二课题，在本发明中，优选连接动作开始前的马达的旋转速度比连接动作开始后的马达的旋转速度快。若像这样构成，则由于连接动作开始前的电池卡合部的移动速度快，因此能够缩短开始进行将电池向电池收容部插入的插入动作至连接动作开始为止的电池的移动时间。并且，若像这样构成，则由于连接动作开始后的马达的旋转速度慢，因此在通过锁定机构锁定电池时电池相对于锁定机构发生位置偏移导致锁定机构与电池干涉、将电池更换机器人等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达时，或者将电池侧连接器与收容部侧连接器连接时连接器彼此发生位置偏移而干涉、将电池更换机器人等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达时，能够在短时间内使马达停止。因此，能够有效地防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤。

为了解决上述第二课题，在本发明中，优选控制部在连接动作开始时，开始测量连接动作开始后的马达的驱动时间，在电池卡合部移动至锁定机构对电池的锁定、以及电池侧连接器与收容部侧连接器的连接结束的连接动作结束位置期间，若连接动作开始后的马达的驱动时间经过了规定时间，则使电池卡合部向电池的拔出方向退避。在连接动作开始后的马达的驱动时间经过了规定时间，但是电池卡合部没有移动至连接动作结束位置的情况下，料想是发生了锁定机构与电池干涉、或者电池侧连接器与收容部侧连接器干涉等，对这些结构施加了超负荷的情况。因此，若像这样构成，则能够消除施加于锁定机构等的超负荷，能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤。另外，在连接动作开始后的马达的驱动时间经过了规定时间时，也能够使马达停止并使电池卡合部停止，但是即使电池卡合部停止，也不能够消除施加于锁定机构等的超负荷，因此存在电池收容部、电池以及电池更换机器人损伤的担忧。

为了解决上述第二课题，本发明的电池更换机器人能够用于具有电池收容部的电池更换系统。在该电池更换系统中，即使在将通过将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤，且能够通过锁定机构锁定电池、将电池侧连接器与收容部侧连接器连接。并且，在该电池更换系统中，能够缩短从进行将电池向电池收容部插入的插入动作至连接动作开始为止的电池的移动时间。

发明效果

如以上所述，为了解决上述第一课题，在本发明的电池更换机器人、电池更换系统以及电池更换机器人的控制方法中，即使在将通过将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤。

如以上所述，为了解决上述第二课题，在本发明的电池更换机器人、电池更换系统以及电池更换机器人的控制方法中，即使在将通过将电池向电池收容部插入的插入力动作并锁定电池的机械式的锁定机构设置于电池收容部，且通过将电池向电池收容部插入的插入力将电池侧的连接器与电池收容部侧的连接器连接的情况下，也能够防止电池收容部、电池以及电池更换机器人的损伤，且能够通过锁定机构锁定电池、将电池侧的连接器与收容部侧的连接器连接。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的电池更换系统的立体图。

图2是从其他角度表示图1的E部的立体图。

图3是图2的F部的放大图。

图4是用于说明图1所示的电池以及电池收容部的结构的示意图。

图5是从正面表示图2所示的电池拔插机构以及升降机构的图。

图6是从图5的H-H方向表示电池拔插机构以及升降机构的图。

图7是用于从正面说明图5所示的电池装设机构的图。

图8是用于从上面说明图5所示的电池装设机构的图。

图9是用于从侧面说明图5所示的电池移动机构的图。

图10是用于从侧面说明图9所示的电池卡合部朝向远离巴士的方向移动时的状态的图。

图11是用于从上面说明图5所示的电池移动机构的图。

图12是用于说明图2所示的电池更换机器人的电池更换动作的流程图。

图13是用于说明通过图2所示的电池更换机器人进行从巴士拔出电池的动作的图。

图14是用于说明通过图2所示的电池更换机器人进行将电池向巴士插入的动作的图。

图15是用于说明图2所示的电池更换机器人进行电池的插入动作时的控制的流程图。

图16是用于说明图2所示的电池更换机器人进行电池的插入动作时的超负荷控制的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

另外，在以下说明中，一起说明解决上述第一课题的电池更换系统以及电池更换机器人和解决上述第二课题的电池更换系统以及电池更换机器人，并使用相同的符号。

(电池更换系统的概略结构)

图1是本发明的实施方式所涉及的电池更换系统1的立体图。图2是从其他角度表示图1的E部的立体图。在以下说明中，将相互正交的三个方向分别设为X方向、Y方向以及Z方向。在本实施方式中，Z方向与上下方向(铅垂方向)一致。并且，在以下的说明中，将X方向设为前后方向，将Y方向设为左右方向。

本实施方式的电池更换系统1是用于更换装设于车辆2的电池3的系统。本实施方式的车辆2是电动巴士。因此，以下将车辆2作为“巴士2”。在巴士2中安装有收容多个电池3的电池收容部4。电池收容部4被配置成当将安装于巴士2的一个侧面2a的盖部件(省略图示)拆下时在侧面2a露出。并且，电池收容部4配置于巴士2的座位的下侧。当更换电池3时，巴士2以其行进方向与左右方向大致一致的方式停止。

电池更换系统1具有用于更换收容于电池收容部4的电池3的电池更换机器人5(以下，称作“机器人5”)。机器人5以能够更换收容于电池收容部4的电池3的方式在前后方向上与巴士2的侧面2a相向。该机器人5将收容于电池收容部4的电池3拔出以搬入省略图示的缓冲工位，并将收容于缓冲工位的充完电的电池3从缓冲工位搬出以插入电池收容部4。

另外，在巴士2的侧面2a形成或者固定有用于检测巴士2的位置的检测用板13。检测用板13形成为平板状，且形成为在上下方向上的宽度大致恒定的大致矩形状。该检测用板13配置于例如巴士2的行进方向上的电池收容部4的前侧。在将安装于侧面2a的盖部件(省略图示)拆下时，检测用板13在侧面2a露出。

(电池以及电池收容部的结构)

图3是图2的F部的放大图。图4是用于说明图1所示的电池3以及电池收容部4的结构的示意图。

电池收容部4包括：装设电池3的电池放置台6；以及左右的侧壁7，由电池放置台6与侧壁形成电池3的收容空间。在电池收容部4形成有多个电池3的收容空间，能够收容多个电池3。例如，能够在巴士2装设四个电池3，电池收容部4具有分别装设四个电池3的四个电池放置台6。

在电池放置台6的前表面形成有用于对电池3的位置间接地进行检测的检测用标记8。检测用标记8分别形成于电池放置台6的左右方向的两端侧。该检测用标记8形成为随着朝向上侧左右方向的宽度逐渐变窄的大致三角形。

并且，如图4所示，电池收容部4具有：锁定被收容的电池3的锁定机构9；以及作为用于将巴士2与电池3电连接的收容部侧连接器的连接器10。锁定机构9具有锁定部件11和施力部件12。连接器10配置于电池收容部4的里侧。

锁定部件11例如以能够向左右方向移动的方式保持于侧壁7。该锁定部件11被省略图示的施力部件向左右方向的内侧施力，从侧壁7向电池收容部4的内侧突出。并且，锁定部件11例如形成为大致三棱柱状，且具有：相对于由前后方向和上下方向构成的ZX平面倾斜的倾斜面11a和与由左右方向和上下方向构成的YZ平面平行的端面11b。端面11b构成锁定部件11的里侧的端面。倾斜面11a随着朝向电池收容部4的前侧而向左右方向的外侧扩展地倾斜。另外，锁定部件11也可以以能够朝向上下方向移动的方式保持于电池放置台6。在这种情况下，倾斜面11a随着朝向电池收容部4的前侧而向上下方向的外侧扩展地倾斜。

施力部件12例如是压缩螺旋弹簧。该施力部件12起到如下作用：以形成于电池3的后述的卡合突起15的端面15b与锁定部件11的端面11b以规定的接触压力接触的方式，将电池3朝向电池收容部4的前侧施力。

在电池3的前表面形成有用于从电池收容部4拔出电池3的把手部14。在本实施方式中，在电池3的前表面的左右方向的两端侧分别形成有把手部14。并且，如图4所示，电池3具有：与锁定部件11卡合的卡合突起15；以及作为与连接器10连接的电池侧连接器的连接器16。连接器16安装在收容于电池收容部4的电池3的里端面(背面)。

卡合突起15例如固定于电池3的左右的侧面，并从电池3的左右的侧面朝向左右方向的外侧突出。该卡合突起15例如形成为大致三棱柱状，且具有：相对于ZX平面倾斜的倾斜面15a；以及与YZ平面平行的端面15b。端面15b构成卡合突起15的前侧的端面。倾斜面15a以随着朝向电池收容部4的前侧而向左右方向的外侧扩展的方式倾斜。并且，倾斜面11a相对于ZX平面的倾斜角度和倾斜面15a相对于ZX平面的倾斜角度大致相等。

在本实施方式中，在将电池3收容于电池收容部4时，随着电池3被向电池收容部4插入，不久卡合突起15的倾斜面15a便与锁定部件11的倾斜面11a接触。在该状态下，若电池3被进一步向电池收容部4插入，则如图4(B)所示，抵抗施力部件的作用力，锁定部件11向左右方向的外侧移动。若电池3被进一步插入，直到卡合突起15通过了锁定部件11，则锁定部件11通过施力部件的作用力而向左右方向的内侧移动。并且，若电池3被进一步插入，直到卡合突起15通过了锁定部件11，则施力部件12与电池3的里端面接触，将电池3朝向电池收容部4的前侧施力。

如此一来，如图4(C)所示，形成于电池3的卡合突起15的端面15b与锁定部件11的端面11b以规定的接触压力接触，收容于电池收容部4的电池3被锁定。如此，本实施方式的锁定机构9是通过将电池3向电池收容部4插入的插入力动作并锁定电池3的机械式的锁定机构。具体地说，本实施方式的锁定机构9是通过构成机器人5的后述的电池卡合部24将电池3向电池收容部4插入的插入力动作并锁定电池3的机械式的锁定机构。并且，在本实施方式中，通过将电池3向电池收容部4插入的插入力，连接器10与连接器16连接。具体地说，通过后述的电池卡合部24将电池3向电池收容部4插入的插入力，连接器10与连接器16连接。

另外，在本实施方式中，以如下方式构成锁定机构9：当从图4(C)所示的状态(即，从电池3被锁定机构9锁定的状态)进一步将电池3稍微向电池收容部4的里侧按压时，锁定部件11退避，端面15b与端面11b的接触状态被解除。因此，当从电池3被锁定机构9锁定的状态进一步将电池3稍微向电池收容部4的里侧按压时，通过锁定机构9形成的电池3的锁定状态被解除，能够从电池收容部4拔出电池3。

(电池更换机器人的概略结构)

如图2所示，机器人5具有：进行分别从电池收容部4拔出四个电池3以及分别向电池收容部4插入四个电池3的电池拔插机构17；使电池拔插机构17升降的升降机构18；以上下方向作为轴向使电池拔插机构17以及升降机构18转动的转动机构19；以及使电池拔插机构17、升降机构18以及转动机构19向左右方向移动的水平移动机构20。并且，机器人5具有用于检测检测用标记8以及检测用板13的检测机构21。电池拔插机构17、升降机构18、转动机构19以及水平移动机构20与控制机器人5的控制部27(参照图2)连接，这些结构由控制部27控制。

并且，检测机构21也与控制部27连接。

电池拔插机构17包括：具有在电池3的拔出时以及插入时供电池3装设的电池装设部22的电池装设机构23；以及具有在电池3的拔出时以及插入时与电池3卡合并使电池3在电池装设部22上移动的电池卡合部24(参照图5)的电池移动机构25。电池装设部22以及电池卡合部24能够朝向靠近巴士2的方向以及远离巴士2的方向移动。并且，电池拔插机构17保持于保持部件26。该保持部件26形成为电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向的两端开口的大致四方筒状。

(电池装设机构的结构)

图5是从正面表示图2所示的电池拔插机构17以及升降机构18的图。图6是从图5的H-H方向表示电池拔插机构17以及升降机构18的图。图7是用于从正面说明图5所示的电池装设机构23的图。图8是用于从上面说明图5所示的电池装设机构23的图。

电池装设机构23除了上述的电池装设部22之外，还具有使电池装设部22朝向靠近巴士2的方向以及远离巴士2的方向移动的装设部移动机构30。

电池装设部22形成为在上下方向上扁平的扁平块状。在电池装设部22的上表面上以能够旋转的方式安装有与电池3的下表面抵接的多个辊子31、32。如图8所示，多个辊子31在电池装设部22的移动方向上隔开规定的间隔配置，多个辊子32也与辊子31同样，在电池装设部22的移动方向上隔开规定的间隔配置。

在装设部移动机构30中，作为用于使电池装设部22移动的结构，具有：马达33；滚珠丝杠等螺钉部件34；以及与螺钉部件34螺合的螺母部件35。并且，在装设部移动机构30中，作为用于对电池装设部22进行引导的结构，包括：形成为直线状的导轨36；以及与导轨36卡合并能沿导轨36相对移动的导向块37。

马达33固定于电池装设部22的后端部的上表面侧。该马达33与控制部27连接。并且，马达33具有用于检测其旋转速度以及旋转量的编码器(省略图示)。螺钉部件34能够旋转地保持于电池装设部22的下表面侧。马达33与螺钉部件34通过带轮、传动带等连接。螺母部件35固定于保持部件26。并且，导轨36固定于电池装设部22的下表面侧，导向块37固定于保持部件26。因此，在本实施方式中，当马达33旋转时，电池装设部22被导轨36以及导向块37引导而相对于保持部件26直线地移动。

(电池移动机构的结构)

图9是用于从侧面说明图5所示的电池移动机构25的图。图10是用于从侧面说明图9所示的电池卡合部24朝向远离巴士2的方向移动时的状态的图。图11是用于从上面说明图5所示的电池移动机构25的图。

电池移动机构25除了上述电池卡合部24之外，还包括：使电池卡合部24朝向靠近巴士2的方向以及远离巴士2的方向移动的卡合部移动机构39；以及将电池卡合部24保持为能够移动并以能够移动的方式保持于保持部件26的移动保持部件40。

电池卡合部24包括：与电池3的把手部14卡合的卡合爪部41；使卡合爪部41上下移动的气缸42；以及安装有气缸42的基部43。卡合爪部41固定于气缸42的可动侧，气缸42的固定侧固定于基部43的末端面。在本实施方式中，以卡合爪部41与形成于电池3的两个把手部14分别卡合的方式，将两个卡合爪部41以及两个气缸42在隔开规定的间隔的状态下配置于基部43的末端面。

移动保持部件40形成为在电池卡合部24的移动方向上细长的长条状。并且，移动保持部件40从电池卡合部24的移动方向观察时的形状呈大致H形状。

在卡合部移动机构39中，作为用于使电池卡合部24以及移动保持部件40移动的结构，包括：马达44；滚珠丝杠等螺钉部件45；与螺钉部件45螺合的螺母部件46；带轮47、48；以及架设于带轮47、48的传动带49。并且，在卡合部移动机构39中，作为用于对电池卡合部24以及移动保持部件40进行引导的结构，包括：形成为直线状的导轨50；与导轨50卡合并能沿导轨50相对移动的导向块51，作为用于对电池卡合部24进行引导的结构，包括：形成为直线状的导轨52；以及与导轨52卡合并能沿导轨52相对移动的导向块53。

马达44固定于保持部件26的后端部。该马达44与控制部27连接。并且，马达44具有用于检测其旋转速度以及旋转量的编码器(省略图示)。螺钉部件45以能够旋转的方式保持于保持部件26的上表面部。马达44与螺钉部件45通过带轮、传动带等连接。螺母部件46固定于移动保持部件40的后端部。带轮47以能够旋转的方式保持于移动保持部件40的后端部，带轮48以能够旋转的方式保持于移动保持部件40的前端部。

传动带49通过传动带固定部件54而固定于电池卡合部24的基部43，并通过传动带固定部件55而固定于保持部件26的上表面部。具体地说，传动带49通过传动带固定部件54、55而固定于基部43以及保持部件26，以使得：当移动保持部件40从保持部件26突出，传动带固定部件55配置于带轮47的附近时，传动带固定部件54配置于带轮48的附近，且当移动保持部件40收容于保持部件26中，传动带固定部件55配置于带轮48的附近时，传动带固定部件54配置于带轮47的附近。

导轨50固定于保持部件26的上表面部，导向块51固定于移动保持部件40的上表面。导轨52固定于移动保持部件40的下表面，导向块53固定于电池卡合部24的基部43的上端侧。

在本实施方式中，当马达44旋转时，利用螺钉部件45和螺母部件46，使移动保持部件40与电池卡合部24一起被导轨50以及导向块51引导而相对于保持部件26直线地移动。并且，当马达44旋转时，利用带轮47、48和传动带49，使电池卡合部24被导轨52以及导向块53引导而相对于移动保持部件40直线地相对移动。

(升降机构、第一连接机构以及第二连接机构的结构)

如图2、图5所示，升降机构18包括分别配置于与电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向(以下将该方向称为“第一方向”)和上下方向正交的方向(以下将该方向称为“第二方向”)的两端侧的第一升降机构59以及第二升降机构60。第一升降机构59利用第一连接机构61与保持部件26的第二方向的一端侧连接。第二升降机构60利用第二连接机构62与保持部件26的第二方向的另一端侧连接。为了使保持部件26相对于水平方向倾斜而能够个别地驱动第一升降机构59以及第二升降机构60。并且，保持部件26以能够相对于水平方向倾斜的方式与第一升降机构59以及第二升降机构60连接。

第一升降机构59以及第二升降机构60包括：能够向上下方向移动的升降部件63；将升降部件63保持为能够升降的柱状部件64；以及使升降部件63升降的升降驱动机构65。柱状部件64形成为在上下方向上细长的柱状。如图5所示，构成第一升降机构59的柱状部件64的上端与构成第二升降机构60的柱状部件64的上端通过连接部件66连接，由两个柱状部件64与连接部件66构成门型的框架。

如图6所示，在升降驱动机构65中，作为用于使升降部件63升降的结构，包括：马达67；滚珠丝杠等螺钉部件68；以及与螺钉部件68螺合的螺母部件69。并且，如图5所示，在升降驱动机构65中，作为用于对升降部件63进行引导的结构，包括：形成为直线状的导轨70；以及与导轨70卡合并能够沿导轨70相对移动的导向块71。

马达67固定于柱状部件64的上端侧。该马达67与控制部27连接。螺钉部件68以能够旋转的方式保持于柱状部件64。马达67与螺钉部件68通过联轴器72连接。螺母部件69固定于升降部件63。导轨70固定于柱状部件64的侧面。导向块71固定于升降部件63。因此，在本实施方式中，当马达67旋转时，升降部件63被导轨70以及导向块71引导而相对于柱状部件64上下移动。

第一连接机构61以保持部件26能够相对于第一升降机构59的升降部件63相对转动的方式将保持部件26与升降部件63连接。并且，第二连接机构62以保持部件26能够相对于第二升降机构60的升降部件63相对转动和朝向第二方向相对移动的方式将保持部件26与升降部件63连接。

(转动机构以及水平移动机构的结构)

如图2所示，转动机构19包括：装设有电池拔插机构17以及升降机构18并能够转动的转动部件85；以及使转动部件85转动的转动驱动机构86。如图2所示，水平移动机构20包括：装设有电池拔插机构17、升降机构18以及转动机构19并能够向左右方向移动的滑动部件87；以及使滑动部件87移动的水平驱动机构88。

转动部件85形成为大致圆板状。该转动部件85配置于滑动部件87的上侧。并且，转动部件85能够以其曲率中心为中心转动。在转动部件85的上表面固定有两根柱状部件64的下端。在转动驱动机构86中，作为用于使转动部件85转动的结构，包括马达、带轮以及传动带等。并且，在转动驱动机构86中，作为用于对转动部件85朝向转动方向引导的结构，包括：导轨；以及与导轨卡合并能够沿导轨相对移动的多个导向块。在固定于马达的输出轴的带轮以及转动部件85的外周面等架设有传动带，当马达旋转时，转动部件85被导轨以及导向块引导而相对于滑动部件87转动。

滑动部件87形成为以左右方向为长边方向的大致长方形的板状。在水平驱动机构88中，作为使滑动部件87移动的结构，包括马达、带轮以及传动带等。并且，在水平驱动机构88中，作为用于将滑动部件87向左右方向引导的结构，包括：形成为直线状的导轨；以及与导轨卡合并能够沿导轨相对移动的多个导向块。传动带的一端固定于导轨的左端侧，传动带的另一端固定于导轨的右端侧。并且，传动带架设在固定于马达的输出轴的带轮等，当马达旋转时，滑动部件87被导轨以及导向块引导而向左右方向直线地移动。

(检测机构的结构、巴士的位置检测方法以及电池的位置检测方法)

检测机构21是包括发光部和受光部的激光传感器，其中所述发光部射出激光，所述受光部接受从该发光部射出并在巴士2的侧面2a、电池放置台6的前表面等反射物被反射的激光。如图8所示，该检测机构21安装于电池装设部22的前端侧的上表面。在本实施方式中，以与分别形成于四个电池放置台6的一对(两个)检测用标记8对应的方式，将两个检测机构21安装于电池装设部22。当对从发光部射出的激光进行反射的反射物处于规定的测定范围内时，检测机构21处于接通状态，当对激光进行反射的反射物未处于测定范围内时，检测机构21处于断开状态。并且，能够使用处于接通状态的检测机构21检测检测机构21与反射物之间的距离。

当从巴士2拔出电池3时，首先，通过检测机构21和检测用板13检测巴士2的位置。具体而言，通过检测机构21检测检测用板13的上端以及左右的两端的位置并计算检测用板13的位置，由此检测出巴士2的位置。并且，在通过检测机构21检测出巴士2的位置后，通过检测机构21和检测用标记8检测出电池3的位置。

具体而言，以来自检测机构21的发光部的激光在左右方向上横切检测用标记8的方式，使电池装设部22向左右方向移动，检测出检测用标记8的左右方向的两端，由此计算出左右方向上的检测用标记8的位置。并且，通过检测出检测用标记8的左右方向的两端，计算出检测用标记8的被激光横切的部分的宽度。检测用标记8形成为随着朝向上侧而左右方向的宽度逐渐变窄的大致三角形状，因此通过计算出检测用标记8的被激光横切的部分的宽度，能够计算出检测用标记8的高度。并且，通过计算出左右方向上的检测用标记8的位置以及检测用标记8的高度，计算出形成有检测用标记8的电池放置台6的左右方向的位置以及高度，检测出定位并装设于电池放置台6的电池3的左右方向的位置以及高度。并且，通过计算出检测机构21和检测用标记8之间的距离，计算出形成有检测用标记8的电池放置台6的前后方向的位置，从而检测出定位并装设于电池放置台6的电池3的前后方向的位置。

并且，根据一对检测用标记8中的一个检测用标记8的高度和另一个检测用标记8的高度，计算从前后方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜，检测从前后方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜。并且，根据一对检测用标记8中的一个检测用标记8与检测机构21之间的距离和另一个检测用标记8与检测机构21之间的距离，计算从上下方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜，检测从上下方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜。

另外，当检测出电池3在前后左右方向上的位置、电池3的高度、从前后方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜以及从上下方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜时，通过升降机构18、转动机构19以及水平移动机构20对电池拔插机构17的左右方向的位置、高度以及倾斜进行调整，以能够从电池收容部4适当地拔出电池3。

(通过电池更换机器人进行电池更换动作的概略)

图12是用于说明图2所示的电池更换机器人5进行电池3的交换动作的流程图。图13是用于说明通过图2所示的电池更换机器人5进行从巴士2拔出电池3的拔出动作的图。图14是用于说明通过图2所示的电池更换机器人5进行向巴士2插入电池3的插入动作的图。

在电池更换系统1中，当需要更换电池3的巴士2在规定的停止位置停止时，首先，如上所述，检测巴士2的位置(步骤S1)。然后，进行从巴士2拔出四个电池3中的需要更换的电池3的拔出动作(步骤S2)。在步骤S2中，具体而言，像上述那样检测需要更换的电池3的位置(具体而言，形成于装设有需要更换的电池3的电池放置台6的检测用标记8的位置)(步骤S21)，然后，通过机器人5从巴士2拔出电池3(步骤S22)，然后，被拔出的电池3收容于缓冲工位(步骤S23)。

在步骤S1、S2中，首先，位于初始位置的电池装设部22以及电池卡合部24(参照图13(A))朝向靠近巴士2的方向移动。具体而言，如图13(B)所示，电池装设部22移动至能够将电池3从电池放置台6转移至电池装设部22的位置，并且电池卡合部24移动至卡合爪部41能够与电池3的把手部14卡合的位置。在本实施方式中，在位于初始位置的电池装设部22以及电池卡合部24移动至图13(B)所示的位置前，检测电池3的位置。

并且，在步骤S2中，如图13(C)所示，卡合爪部4下降并与把手部14卡合。如上所述，收容于电池收容部4的电池3被锁定机构9锁定。并且，如上所述，若从电池3被锁定机构9锁定的状态进一步将电池3稍微向电池收容部4的里侧按压，则由锁定机构9形成的对电池3的锁定状态被解除，能够从电池收容部4拔出电池3。因此，若卡合爪部41与把手部14卡合，则如图13(C)所示，电池卡合部24将电池3稍微向电池收容部4的里侧按压(即，朝向靠近巴士2的方向稍微移动)，解除由锁定机构9形成的对电池3的锁定状态。

然后，如图13(D)所示，电池卡合部24朝向远离巴士2的方向移动，电池3开始从电池放置台6向电池装设部22转移。电池卡合部24移动规定量，如图13(E)所示，当电池3完全装设于电池装设部22后，如图13(F)所示，电池装设部22以及电池卡合部24同步朝向远离巴士2的方向移动，从巴士2拔出电池3的动作结束。当从巴士2拔出电池3的动作结束时，机器人5转动180°，将电池3收容于缓冲工位。

然后，进行将电池3插入巴士2的、电池3被拔出的部分的插入动作(步骤S3)。在步骤S3中，具体而言，通过机器人5从缓冲工位取出充完电的电池3(步骤S31)，然后，将取出的电池3插入巴士2(步骤S32)。

在步骤S3中，当机器人5从缓冲工位取出冲完电的电池3时，转动180°，如图14(A)所示，成为与从巴士2拔出电池3的拔出动作结束时相同的状态。然后，如图14(B)所示，电池装设部22以及电池卡合部24同步朝向靠近巴士2的方向移动。当电池装设部22移动至能够将电池3从电池装设部22转移至电池放置台6的位置时，如图14(C)、图14(D)所示，电池卡合部24向靠近巴士2的方向移动，进行向巴士2插入电池3。当电池3被插入巴士2时，则如图14(E)所示，卡合爪部41上升，如图14(F)所示，电池装设部22以及电池卡合部24朝向远离巴士2的方向移动(具体地说，移动至初始位置)，电池3向巴士2的插入结束。

步骤S2以及S3中的动作反复进行直到停止的巴士2中需要更换的电池3的更换结束(在步骤S4中变为“是”为止)。通常步骤S2以及S3中的动作反复进行直到停止的巴士2的全部电池3被更换为止。当需要更换的电池3的更换结束时，机器人5恢复到原点位置(步骤S5)，通过机器人5进行的电池3的更换动作结束。

另外，在电池更换系统1中，为了使机器人5适当动作而适当地更换巴士2的电池3，使用停止在规定的基准位置的巴士2，预先进行机器人5的教导(示教)。机器人5沿教导的位置(教导位置)动作，进行电池3的更换动作。

(电池插入时的控制方法)

图15是用于说明通过图2所示的电池更换机器人5进行电池3的插入动作时的控制的流程图。图16是用于说明通过图2所示的电池更换机器人5进行电池3的插入动作时的超负荷控制的流程图。

如上所述，随着电池3向电池收容部4插入，卡合突起15的倾斜面15a与锁定部件11的倾斜面11a开始接触，锁定机构9开始锁定电池3。并且，随着电池3插入电池收容部4，连接器10与连接器16开始卡合，连接器10与连接器16的连接开始。以下，将通过电池卡合部24将电池3向电池收容部4插入时、且锁定机构9开始锁定电池3时的电池卡合部24的位置作为锁定开始位置，将通过电池卡合部24将电池3插入电池收容部4时、且连接器10与连接器16开始连接时的电池卡合部24的位置作为连接器连接开始位置。

在本实施方式中，在以进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，锁定机构9开始锁定电池3的动作比连接器10与连接器16的连接动作先进行的方式配置锁定机构9以及连接器10、16的情况下，当电池卡合部24移动至锁定开始位置时，电池卡合部24开始电池3的连接动作。并且，在以进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，连接器10与连接器16的连接开始动作比锁定机构9锁定电池3的动作先进行的方式配置锁定机构9以及连接器10、16的情况下，当电池卡合部24移动至连接器连接开始位置时，电池卡合部24开始进行电池3的连接动作。并且，在以进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，锁定机构9锁定电池3的动作与连接器10与连接器16的连接动作同时进行的方式配置锁定机构9以及连接器10、16的情况下，当电池卡合部24移动至锁定开始位置以及连接器连接开始位置时，电池卡合部24开始电池3的连接动作。

即，在本实施方式中，在进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，当电池卡合部24移动至锁定开始位置以及连接器连接开始位置中的至少任意一方时，通过电池卡合部24开始电池3的连接动作，在连接动作时，进行锁定机构9锁定电池3、以及连接器10与连接器16连接中的至少任意一方。并且，在本实施方式中，当锁定机构9锁定电池3的动作结束，且连接器10与连接器16的连接结束时，通过电池卡合部24进行的电池3的连接动作结束。并且，当连接动作结束，电池装设部22以及电池卡合部24移动至初始位置时，将电池3向电池收容部4的插入动作结束。

当将电池卡合部24开始进行电池3的连接动作时的电池卡合部24的位置作为连接动作开始位置时，例如，图14(C)所示的电池卡合部24的位置为连接动作开始位置。并且，当将电池卡合部24结束电池3的连接动作时的电池卡合部24的位置作为连接动作结束位置时，例如，图14(D)所示的电池卡合部24的位置为连接动作结束位置。在本实施方式中，在教导机器人5时，连接动作开始位置以及连接动作结束位置被教导给机器人5。

另外，在以进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，锁定机构9开始锁定电池3的动作比连接器10与连接器16的连接先进行的方式配置锁定机构9以及连接器10、16的情况下，也可以在电池卡合部24移动至锁定开始位置后进一步向电池收容部4的里侧移动规定量后，电池卡合部24开始电池3的连接动作。并且，在以进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，连接器10与连接器16的连接开始动作比锁定机构9锁定电池3的动作先进行的方式配置锁定机构9以及连接器10、16的情况下，也可以在电池卡合部24移动至连接器连接开始位置后进一步向电池收容部4的里侧移动规定量后，电池卡合部24开始电池3的连接动作。并且，在以进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，锁定机构9锁定电池3的动作和连接器10与连接器16的连接同时开始的方式配置锁定机构9以及连接器10、16的情况下，也可以在电池卡合部24移动至锁定开始位置以及连接器连接开始位置后进一步向电池收容部4的里侧移动规定量后，电池卡合部24开始电池3的连接动作。

并且，在本实施方式中，在通过电池卡合部24进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，在连接动作开始前和连接动作开始后，驱动电池卡合部24的马达44的控制方法不同。

在连接动作开始前，控制部27通过位置控制控制机器人5，在所述位置控制中，以机器人5沿着教导位置动作的方式控制机器人5。即，在连接动作开始前，控制部27通过位置控制控制马达44，在所述位置控制中，通过控制马达44的旋转量而控制马达44。并且，在连接动作开始前，当马达44的负荷超过规定的第一基准值时，控制部27使马达44停止。在本实施方式中，测定作为马达44的负荷的马达44的电流值，控制部27在连接动作开始前通过电流控制来控制马达44，在所述电流控制中，当马达44的电流值超过规定的第一基准电流值时，使马达44停止。另外，实际上，是当马达44的电流值乘以规定的常数所得的值超过第一基准电流值乘以相同的常数所得的值时，控制部27使马达44停止。

另外，在解决上述第二课题的电池更换机器人5中，在连接动作开始前，控制部27通过位置控制控制机器人5，在所述位置控制中，以机器人5沿着教导位置动作的方式控制机器人5。即，在连接动作开始前，控制部27通过位置控制来控制马达44，在所述位置控制中，通过控制马达44的旋转量而控制马达44。并且，在连接动作开始前，控制部27通过第一控制来控制马达44，在所述第一控制中，当马达44的负荷超过规定的第一基准值时，使马达44停止。在本实施方式中，测定作为马达44的负荷的马达44的电流值，控制部27在连接动作开始前通过电流控制来控制马达44，在所述电流控制中，当马达44的电流值超过规定的第一基准电流值时，使马达44停止。即，本实施方式的第一控制是电流控制。另外，实际上，是当马达44的电流值乘以规定的常数所得的值超过第一基准电流值乘以相同的常数所得的值时，控制部27使马达44停止。

另一方面，即使开始连接动作，控制部27也通过位置控制来控制马达44，但是当连接动作开始时，控制部27如图15以及图16的流程图所示来控制马达44。即，如图15所示，当电池卡合部24开始进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作，电池卡合部24移动至连接动作开始位置并开始连接动作时(步骤S41)，控制部27开始超负荷控制(步骤S42)。另外，在解决上述第二课题的电池更换机器人5中，如以下说明，本实施方式的超负荷控制是电流控制。

并且，当连接动作开始时，控制部27开始测量连接动作开始后的马达44的驱动时间(步骤S43)。然后，控制部27判断电池卡合部24是否移动至连接动作结束位置(步骤S44)。在步骤S44中，电池卡合部24移动至连接动作结束位置的情况下，控制部27在使与电池3的把手部14卡合的卡合爪部41上升后，使电池装设部22以及电池卡合部24朝向远离巴士2的方向退避(步骤S45)，通过电池卡合部24进行的将电池3向电池收容部4插入的插入动作结束。

另一方面，在步骤S44中，电池卡合部24没有移动至连接动作结束位置的情况下，控制部27判断在步骤S43中开始测量的、连接动作开始后的马达44的驱动时间是否经过了规定的基准时间(步骤S47)。在步骤S47中，马达44的驱动时间没有经过基准时间的情况下，返回步骤S44。

并且，在步骤S47中，马达44的驱动时间经过了基准时间的情况下，控制部27在使与电池3的把手部14卡合的卡合爪部41上升后，使马达44反转，使电池卡合部24朝向远离巴士2的方向退避(步骤S48)。即，在电池卡合部24移动至连接动作结束位置期间，当马达44的驱动时间经过了基准时间时，控制部27使电池卡合部24向电池3的拔出方向退避。另外，在本实施方式中，在步骤S48中，电池装设部22不向电池3的拔出方向退避，但是也可以在步骤S48中，电池装设部22向电池3的拔出方向退避。

然后，在步骤S42中开始的超负荷控制没有结束的情况下，控制部27使超负荷控制结束(步骤S49)，通过电池卡合部24进行的将电池3向电池收容部4插入的插入动作异常结束。另外，在超负荷控制结束时，马达44的电流值的阈值从以下说明的第二基准电流值切换为第一基准电流值。

并且，当在步骤S42中开始超负荷控制时，如图16所示，控制部27计算相当于马达44的负荷的马达44的电流值(步骤S51)，判断马达44的电流值是否超过第二基准电流值(步骤S52)。第二基准电流值是比第一基准电流值小的值。并且，在步骤S42中开始超负荷控制时，马达44的电流值的阈值从第一基准电流值切换为第二基准电流值。另外，实际上，在步骤S51中，是计算马达44的电流值乘以规定的常数所得的值，在步骤S52中，是判断马达44的电流值乘以该常数所得的值是否超过第二基准电流值乘以相同的常数所得的值。

在步骤S52中，马达44的电流值没有超过第二基准电流值的情况下，控制部27判断电池卡合部24是否移动至连接动作结束位置(步骤S53)。在步骤S53中，电池卡合部24没有移动至连接动作结束位置的情况下，返回步骤S51，在电池卡合部24移动至连接动作结束位置的情况下，控制部27结束超负荷控制。在结束超负荷控制时，马达44的电流值的阈值从第二基准电流值切换为第一基准电流值。

另一方面，在步骤S52中，马达44的电流值超过第二基准电流值的情况下，控制部27测量马达44的电流值超过第二基准电流值的状态的持续时间(步骤S54)，判断该持续时间是否经过了规定的基准时间(步骤S55)。在步骤S55中，该持续时间经过了基准时间的情况下，控制部27使马达44停止(步骤S56)，结束超负荷控制。另一方面，在步骤S55中，该持续时间没有经过基准时间的情况下，进入步骤S53。

另外，从步骤S55进入步骤S53、S51、S52，在步骤S52中，马达44的电流值没有超过第二基准电流值的情况下，马达44的电流值超过第二基准电流值的状态的持续时间被复位。另一方面，从步骤S55进入步骤S53、S51、S52，在步骤S52中，马达44的电流值超过第二基准电流值的情况下，马达44的电流值超过第二基准电流值的状态的持续时间不被复位，在步骤S54中，加上马达44的电流值超过第二基准电流值的状态的持续时间。

并且，在本实施方式中，在进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，连接动作开始前的马达44的旋转速度(即，电池卡合部24的移动速度)比连接动作开始后的马达44的旋转速度快。

(解决上述第一课题的本实施方式的主要效果)

如以上说明，在本实施方式中，在进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，当连接动作开始时，控制部27除了位置控制之外，还通过超负荷控制来控制马达44。并且，该超负荷控制是电流控制，在该超负荷控制中，当在马达44的电流值超过第二基准电流值的状态下经过了规定的基准时间时，使马达44停止。因此，在本实施方式中，在通过锁定机构9锁定电池3时电池3相对于锁定机构9发生位置偏移而导致锁定机构9与电池3干涉、将机器人5等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达44时，或者在将接器10与连接器16连接时连接器10、16彼此发生位置偏移而干涉、将机器人5等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达44时，能够使马达44停止。因此，在本实施方式中，即使在将通过将电池3向电池收容部4插入的插入力动作并锁定电池3的机械式的锁定机构9设置于电池收容部4，且通过将电池3向电池收容部4插入的插入力将连接器10与连接器16连接的情况下，也能够防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤。

并且，在本实施方式的超负荷控制中，即使马达44的电流值超过第二基准电流值，也使马达44驱动直到在马达44的电流值超过第二基准电流值的状态下经过了基准时间。因此，在通过锁定机构9锁定电池3时、或者在将连接器10与连接器16连接时，即使将机器人5等不会产生损伤的程度的短时间的超负荷施加于马达44，也能够通过锁定机构9锁定电池3、将连接器10与连接器16连接。即，在本实施方式中，能够防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤，而且能够通过锁定机构9锁定电池3、将连接器10与连接器16连接。

并且，在本实施方式中，即使在连接动作时，也对马达44进行位置控制，因此能够根据马达44的旋转量，检测锁定机构9对电池3的锁定、以及连接器10与连接器16的连接是否可靠地结束。

在本实施方式中，从连接动作开始后至电池卡合部24移动至连接动作结束位置期间，当连接动作开始后的马达44的驱动时间经过了基准时间时，控制部27使电池卡合部24向电池3的拔出方向退避。因此，在本实施方式中，能够防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤。即，在连接动作开始后的马达44的驱动时间经过了基准时间，但是电池卡合部24没有移动至连接动作结束位置的情况下，料想是发生了锁定机构9与电池3干涉、连接器10与连接器16干涉等，对这些结构施加了超负荷的情况，但是在本实施方式中，在电池卡合部24移动至连接动作结束位置期间，当连接动作开始后的马达44的驱动时间经过了基准时间时，控制部27使电池卡合部24向电池3的拔出方向退避，因此能够消除施加于这些结构的超负荷，能够防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤。

(解决上述第二课题的本实施方式的主要效果)

如以上说明，在本实施方式中，在进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时，当开始连接动作时，在马达44的电流值超过比连接动作开始前的第一基准电流值小的第二基准电流值的状态下经过了规定的基准时间时，控制部27使马达44停止。因此，在本实施方式中，在通过锁定机构9锁定电池3时电池3相对于锁定机构9发生位置偏移而导致锁定机构9与电池3干涉、将机器人5等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达44时，或者在将连接器10与连接器16连接时连接器10、16彼此发生位置偏移而干涉、将机器人5等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达44时，能够使马达44停止。

并且，在本实施方式中，当开始连接动作时，即使马达44的电流值超过第二基准电流值，也使马达44驱动直到在马达44的电流值超过第二基准电流值的状态下经过基准时间。因此，在本实施方式中，即使在通过锁定机构9锁定电池3时、或者将连接器10与连接器16连接时，将机器人5等不会产生损伤的程度的短时间的超负荷施加于马达44，也能够通过锁定机构9锁定电池3、将连接器10与连接器16连接。

因此，在本实施方式中，即使在将通过将电池3向电池收容部4插入的插入力动作并锁定电池3的机械式的锁定机构9设置于电池收容部4，且通过将电池3向电池收容部4插入的插入力将连接器10与连接器16连接的情况下，也能够防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤，而且能够通过锁定机构9锁定电池3、将连接器10与连接器16连接。

在本实施方式中，在连接动作开始前，只要马达44的电流值不超过比第二基准电流值大的第一基准电流值，马达44就不停止。因此，在本实施方式中，能够增加连接动作开始前的马达44的加减速度。因此，在本实施方式中，能够缩短从开始将电池3向电池收容部4插入的插入动作至连接动作开始为止的电池3的移动时间。并且，在本实施方式中，由于连接动作开始前的马达44的旋转速度比连接动作开始后的马达44的旋转速度快，因此能够进一步缩短从开始将电池3向电池收容部4插入的插入动作至连接动作开始为止的电池3的移动时间。

在本实施方式中，连接动作开始后的马达44的旋转速度比连接动作开始前的马达44的旋转速度慢。因此，在本实施方式中，在通过锁定机构9锁定电池3时电池3相对于锁定机构9发生位置偏移而导致锁定机构9与电池3干涉、将机器人5等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达44时，或者在将连接器10与连接器16连接时连接器10与连接器16发生位置偏移而干涉、将机器人5等会产生损伤的程度的超负荷施加于马达44时，能够在短时间内使马达44停止。因此，能够有效地防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤。

在本实施方式中，当连接动作开始后，电池卡合部24移动至连接动作结束位置期间，连接动作开始后的马达44的驱动时间经过了基准时间时，控制部27使电池卡合部24朝向电池3的拔出方向退避。因此，在本实施方式中，能够防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤。即，在连接动作开始后的马达44的驱动时间经过了基准时间，但是电池卡合部24没有移动至连接动作结束位置的情况下，料想是发生了锁定机构9与电池3干涉、连接器10与连接器16干涉等，对这些结构施加了超负荷的情况，但是在本实施方式中，当在电池卡合部24移动至连接动作结束位置期间，连接动作开始后的马达44的驱动时间经过了基准时间时，控制部27使电池卡合部24向电池3的拔出方向退避，因此能够消除施加于这些结构的超负荷，能够防止电池收容部4、电池3以及机器人5的损伤。

(其他实施方式)

上述实施方式是本发明优选的实施方式的一个例子，但是本发明不限于此，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更实施。

在上述实施方式中，在步骤S47中，马达44的驱动时间经过了基准时间的情况下，控制部27使马达44反转，使电池卡合部24向远离巴士2的方向退避。除此之外例如，在步骤S47中，马达44的驱动时间经过了基准时间的情况下，控制部27也可以使电池卡合部24停止。即，在步骤S47中，马达44的驱动时间经过了基准时间的情况下，控制部27也可以使马达44停止。

在解决上述第一课题的情况下，在上述实施方式中，在超负荷控制中，即使马达44的电流值超过第二基准电流值，控制部27也使马达44驱动直到在该电流值超过第二基准电流值的状态下经过了规定的基准时间，且当在马达44的电流值超过第二基准电流值的状态下经过了基准时间时，使马达44停止。除此之外例如，控制部27也可以测定作为马达44的负荷的除了马达44的电流值以外的负荷的值，在超负荷控制中，即使测定出的该负荷超过规定的基准值，也使马达44驱动直到在该负荷超过基准值的状态下经过了规定的基准时间，且在该负荷超过基准值的状态下经过了基准时间时，使马达44停止。例如，控制部27也可以使用测量在进行将电池3向电池收容部4插入的插入动作时的电池3与卡合爪部41的接触压力的压力传感器，测定马达44的负荷，在超负荷控制中，即使压力传感器的检测值超过规定的基准值，也使马达44驱动直到在该检测值超过基准值的状态下经过了规定的基准时间，并且在该检测值超过基准值的状态下经过了基准时间时，使马达44停止。

并且，在解决上述第二课题的情况下，在上述实施方式中，在超负荷控制中，即使马达44的电流值超过第二基准电流值，控制部27也使马达44驱动直到在该电流值超过第二基准电流值的状态下经过了规定的基准时间，并且在马达44的电流值超过第二基准电流值的状态下经过了基准时间时，使马达44停止，但控制部27也可以在超负荷控制中，测定作为马达44的负荷的除了马达44的电流值之外的负荷的值，即使测定的该负荷超过规定的第二基准值，也使马达44驱动直到在该负荷超过第二基准值的状态下经过了规定的基准时间，并且在该负荷超过第二基准值的状态下经过了基准时间时，使马达44停止。例如，控制部27也可以在超负荷控制中使用上述的压力传感器测定马达44的负荷，即使压力传感器的检测值超过规定的第二基准值，也使马达44驱动直到在该检测值超过第二基准值的状态下经过了规定的基准时间，并且在该检测值超过第二基准值的状态下经过了基准时间时，使马达44停止。

同样地，在解决上述第一课题的情况下，在上述实施方式中，在连接动作开始前，当马达44的电流值超过规定的第一基准电流值时，控制部27使马达44停止，但是控制部27也可以在连接动作开始前，在由上述压力传感器测定的马达44的负荷超过规定的基准值时，使马达44停止。

在解决上述第二课题的情况下，在上述实施方式中，在连接动作开始前，当马达44的电流值超过规定的第一基准电流值时，控制部27使马达44停止。除此之外例如，控制部27也可以在连接动作开始前，测定作为马达44的负荷的除了马达44的电流值以外的负荷的值，在测定的该负荷超过规定的第一基准值时，使马达44停止。例如，控制部27也可以使用测定在进行将马达3向电池收容部4插入的插入动作时的电池3与卡合爪部41的接触压力的压力传感器测定马达44的负荷，并且在连接动作开始前，在由该压力传感器测定的马达44的负荷超过规定的第一基准值时，使马达44停止。

在上述实施方式中，机器人5是用于更换装设于巴士2的电池3的机器人，但是机器人5也可以是用于更换装设于拖拉机、自家用车等除了巴士2以外的车辆的电池3的机器人。

附图标记说明

1 电池更换系统

2 巴士(车辆)

3 电池

4 电池收容部

5 机器人(电池更换机器人)

9 锁定机构

10 连接器(收容部侧连接器)

16 连接器(电池侧连接器)

17 电池拔插机构

22 电池装设部

24 电池卡合部

27 控制部

44 马达。

Claims (5)

1.一种电池更换机器人，其用于更换装设于车辆的电池，其特征在于，包括：

电池拔插机构，其进行从安装于所述车辆并收容了所述电池的电池收容部拔出所述电池以及向所述电池收容部插入所述电池；以及

控制部，其控制所述电池拔插机构，

所述电池具有用于将所述车辆与所述电池电连接的电池侧连接器，

所述电池收容部具有：

锁定机构，其锁定被收容的所述电池；以及

收容部侧连接器，其与所述电池侧连接器连接，

所述电池拔插机构具有：

电池装设部，其装设所述电池；

电池卡合部，其与所述电池卡合并使所述电池移动；以及

马达，其用于驱动所述电池卡合部，

所述锁定机构是通过所述电池卡合部将所述电池向所述电池收容部插入的插入力动作并锁定所述电池的机械式的锁定机构，

所述电池侧连接器与所述收容部侧连接器通过所述电池卡合部将所述电池向所述电池收容部插入的插入力连接，

在进行将所述电池向所述电池收容部插入的插入动作时，所述控制部通过位置控制来控制所述马达，并且在进行所述插入动作时，若进行所述锁定机构锁定所述电池、以及所述电池侧连接器与所述收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始，则所述控制部除了位置控制之外，还通过超负荷控制来控制所述马达，在所述超负荷控制中，即使所述马达的负荷超过规定的基准值，也在所述马达的负荷超过所述基准值的状态下，使所述马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在所述马达的负荷超过所述基准值的状态下经过了所述基准时间时，使所述马达停止，

所述超负荷控制是电流控制，在该电流控制中，即使所述马达的电流值超过作为所述基准值的基准电流值，也在所述马达的电流值超过所述基准电流值的状态下，使所述马达驱动直到经过了所述基准时间，并且当在所述马达的电流值超过所述基准电流值的状态下经过了所述基准时间时，使所述马达停止，

所述超负荷控制时的基准电流值比所述位置控制时的基准电流值小。

2.根据权利要求1所述的电池更换机器人，其特征在于，

当所述电池卡合部移动至所述锁定机构开始锁定所述电池的锁定开始位置、以及所述电池侧连接器与所述收容部侧连接器开始连接的连接器连接开始位置中的至少任意一方时，开始所述连接动作。

3.根据权利要求1或2所述的电池更换机器人，其特征在于，

当所述连接动作开始时，所述控制部开始测量所述连接动作开始后的所述马达的驱动时间，若在所述电池卡合部移动至所述锁定机构对所述电池的锁定、以及所述电池侧连接器与所述收容部侧连接器的连接结束的连接动作结束位置期间，所述连接动作开始后的所述马达的驱动时间经过了规定时间，则所述控制部使所述电池卡合部向所述电池的拔出方向退避。

4.一种电池更换系统，其特征在于，包括：

权利要求1至3中任一项所述的电池更换机器人；以及

所述电池收容部。

5.一种电池更换机器人的控制方法，其特征在于，

所述电池更换机器人具有电池拔插机构，所述电池拔插机构进行从安装于车辆并收容了电池的电池收容部拔出所述电池以及向所述电池收容部插入所述电池，

所述电池具有用于将所述车辆与所述电池电连接的电池侧连接器，

所述电池收容部具有：

锁定机构，其锁定被收容的所述电池；以及

收容部侧连接器，其与所述电池侧连接器连接，

所述电池拔插机构具有：

电池装设部，其装设所述电池；

电池卡合部，其与所述电池卡合并使所述电池移动；以及

马达，其用于驱动所述电池卡合部，

所述锁定机构是通过所述电池卡合部将所述电池向所述电池收容部插入的插入力动作并锁定所述电池的机械式的锁定机构，

所述电池侧连接器与所述收容部侧连接器通过所述电池卡合部将所述电池向所述电池收容部插入的插入力连接，

在进行将所述电池向所述电池收容部插入的插入动作时，通过位置控制来控制所述马达，并且在进行所述插入动作时，若进行所述锁定机构锁定所述电池、以及所述电池侧连接器与所述收容部侧连接器连接中的至少任意一方的连接动作开始，则除了位置控制之外，还通过超负荷控制来控制所述马达，在所述超负荷控制中，即使所述马达的负荷超过规定的基准值，也在所述马达的负荷超过所述基准值的状态下，使所述马达驱动直到经过了规定的基准时间，并且当在所述马达的负荷超过所述基准值的状态下经过了所述基准时间时，使所述马达停止，

所述超负荷控制是电流控制，在该电流控制中，即使所述马达的电流值超过作为所述基准值的基准电流值，也在所述马达的电流值超过所述基准电流值的状态下，使所述马达驱动直到经过了所述基准时间，并且当在所述马达的电流值超过所述基准电流值的状态下经过了所述基准时间时，使所述马达停止，

所述超负荷控制时的基准电流值比所述位置控制时的基准电流值小。