CN112977112A - 充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电装置，其不会向移动体作用多余的应力而能够对移动体可靠地充电。对使车轮旋转驱动而移动的移动体进行充电的充电装置具有：地板机构部，其在充电时承载移动体；以及输电用连接部，其以移动体行进至地板机构部上的充电位置时，能够与设置在移动体的预定位置的受电用连接部连接的方式，配置于预定位置，地板机构部具备：引导机构，其通过与移动体接触来引导该移动体的行进方向；以及可动部，其形成地板机构部的地板面，且配设为在第一方向上自由移动，该第一方向包含与被引导机构引导而在地板机构部上朝向充电位置行进的移动体的行进方向垂直的方向的成分。

Description

充电装置

技术领域

本发明涉及充电装置，例如适合应用于使移动用的车轮旋转驱动来进行移动的移动机器人用的充电装置。

背景技术

近年来用于在建筑内提供导引、接待、警备或者巡回等各种服务的服务机器人广泛地实用化。这种服务机器人是设定为在与人共存的空间中使用的机器人，使用这种服务机器人可降低成本、提高作业效率。

另一方面，为了使服务机器人替代人的劳动力进行物理的作业，要求能够持续地提供服务而产生使服务机器人持续地运转的课题。为了实现该目的而需要对服务机器人定期且可靠地充电。

对此，例如专利文献1公开了一种机器人的充电装置，其能够将自行式机器人的受电端子和供电端子可靠地连接来进行充电。该自行式机器人的充电装置具备：能够在左右方向上移动的运转部件、以及与该运转部件一体地在左右方向上移动的供电端子，此外，运转部件具备相对于左右方向倾斜的两个引导部。由此，当受电部的辊以与引导部接触的状态在装设方向上移动时，则与此同时地运转部件在左右方向上移动，将供电端子调整于能够与受电端子连接的位置，从而能够进行可靠的充电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-312450号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，根据专利文献1公开的充电装置，通过使供电端子在左右方向上移动而调整于能够使供电端子与受电端子连接的位置，但是由于使供电端子在左右方向上移动的水平方向的力作用于机器人，因此会在机器人的各关节上作用多余的应力，根据情况而有时会导致机器人受损。

另外，就该充电装置而言，当受电部的辊与引导部接触时，会因反作用的力而改变机器人的行进方向，导致供电端子与受电端子的位置偏移，有可能无法将供电端子与受电端子适当地连接。

本发明针对以上问题而提供一种充电装置，其不会向使车轮旋转驱动来进行移动的移动体作用多余的应力而能够对移动体可靠地充电。

用于解决课题的方案

为了解决该课题，在本发明中，充电装置对使车轮旋转驱动而移动的移动体进行充电，且设有：地板机构部，其在充电时承载上述移动体；以及输电用连接部，其以上述移动体行进至上述地板机构部上的充电位置时，能够与设置在上述移动体的预定位置的受电用连接部连接的方式，配置于预定位置，上述地板机构部具备：引导机构，其通过与上述移动体接触来引导该移动体的行进方向；以及可动部，其形成上述地板机构部的地板面，且配设为在第一方向上自由移动，该第一方向包含与被上述引导机构引导而在上述地板机构部上朝向上述充电位置行进的上述移动体的行进方向垂直的方向的成分。

根据本发明的充电装置，即使在当移动体与引导机构接触而被沿着行进方向引导时从该引导机构受到反作用力的情况下，移动体也会与可动部一体地在第一方向上移动，从而避免在移动体上产生多余的应力，并能够使移动体定位于地板机构部上的预定位置。

发明的效果

根据本发明，能够实现一种充电装置，其不会向使车轮旋转驱动来进行移动的移动体作用多余的应力而能够对移动体可靠地充电。

附图说明

图1的(A)～(C)是表示本实施方式的移动机器人的外观结构的主视图、侧视图和后视图。

图2是表示本实施方式的充电装置的整体结构的立体图。

图3是表示从充电装置向移动机器人供电时的移动机器人和充电装置的位置关系的立体图。

图4是表示地板机构部的部分结构的分解立体图。

图5的(A)～(C)是用于对地板机构部的可动板的动作进行说明的俯视图。

图中：

1—移动机器人；5—腿部；5A—胫部；6—移动用车轮；7—辅助用车轮；9—受电用连接部；10—充电装置；11—地板机构部；12—背面机构部；21—输电用连接部；30—固定板；31—坡板；32—平辊；33—保护板；34—可动板；35—螺旋弹簧；36—盖罩；37—棒状引导部件；38—第一引导机构；39—第一引导部；40—第二引导部；41—第二引导机构。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一实施方式进行详细说明。

(1)本实施方式的移动机器人和充电装置的结构

在图1中，符号1作为整体表示本实施方式的移动机器人。该移动机器人1是模仿人的外形形状的类人型的机器人装置，且构成为具备：在躯干部2的上部安装的头部3、在躯干部2的左右侧面的上端部分别安装的臂部4、以及在躯干部2的下端部的左右两侧分别安装的腿部5。

在各腿部5的下端分别在以箭头x表示的前方向和与其相反的后方向排列配置有：在俯仰方向上自由旋转地被轴支承的移动用车轮6、以及同样地在俯仰方向上自由旋转地被轴支承的辅助用车轮7。

并在各腿部5的内部分别收纳有用于使移动用车轮6旋转驱动的电动机等未图示的致动器(以下称为移动用致动器)，通过对这些移动用致动器进行驱动而使移动用车轮6旋转驱动，从而能够使移动机器人1在前后方向上移动，或者向以箭头y表示的右方向和与其相反的左方向转向。

因此在各腿部5分别在胫部5A的内侧配设有电池8，并能够从这些电池8向移动用致动器供给驱动电力。此外，电池8的输出电力也作为驱动电力向移动机器人内的其它的电气部件、电子部件供给。

图2表示该移动机器人1用的充电装置10。该充电装置10具备：在设置目标的地板面上载置的地板机构部11、以及相对于该地板机构部11大致垂直地(与以箭头z表示的上方向和与其相反的下方向大致平行地)立设的背面机构部12，该地板机构部11和背面机构部12通过框架13而一体化构成。

背面机构部12具有被框架13相对于地板机构部11大致垂直地支撑的背面板20，在该背面板20的表面侧配设有输电用连接部21，该输电用连接部21由预定结构的雄型连接器构成。输电用连接部21配置为与由预定结构的雌型连接器构成的受电用连接部9对应，该受电用连接部9如图1的(C)所示那样在移动机器人1的躯干部2的背面设置，当如图3所示那样处于移动机器人1位于地板机构部11上的左右方向的中央位置的状态时，输电用连接部21能够与该受电用连接部9嵌合。

由此，通过使移动机器人1在躯干部2的背面朝向背面板20且定位于地板机构部11的左右方向的中央位置的状态下后退，从而使充电装置10的输电用连接部21嵌入移动机器人1的受电用连接部9，将输电用连接部21和受电用连接部9物理地电连接，从而能够从充电装置10向移动机器人1供给充电电力。

因此移动机器人1具备自动充电功能，即：当电池8的输出电压为预定的阈值以下时返回充电装置10，如上述那样使输电用连接部21和受电用连接部9物理地电连接，从而对电池8自动充电，由此能够使移动机器人1持续地提供服务。

如图4所示，地板机构部11固定于框架13并具有矩形状的固定板30，该固定板30在相对于设置目标的地板面固定的位置配置，在该固定板30的前方向的前端部安装有坡板31。并且在固定板30的上表面侧与左右方向平行地配设有一对平辊32，该一对平辊32各自具有绕与前后方向平行的轴自由旋转地配置的多个辊。

并且在各平辊32的上侧分别配设尺寸和形状与平辊32大致相同的平板状的保护板33，并且以将这些保护板33、固定板30的上表面一体地覆盖的方式配置有平板状的可动板34，该可动板34形成充电装置10的地板机构部11的地板面。

此时，可动板34形成为左右方向的宽度比固定板30的左右方向的宽度短的矩形状，由此使可动板34不会被框架13等妨碍，并能够在平辊32上与保护板33一体地且顺滑地在左右方向上滑动移动。

并如图5的(A)所示，可动板34的后端部经由两个螺旋弹簧35与固定板30的后端部连结。此时，如图5的(A)所示，各螺旋弹簧35分别架设于可动板34和固定板30之间，且当可动板34位于使可动板34的左右方向的中央、与固定板30的左右方向的中央一致的位置(以下称为基准位置)时处于没有伸长的自然长度的状态。

这样，当可动板34从如图5的(A)所示那样位于基准位置的状态起如图5的(B)所示那样向左方向滑动移动(位移)、或者是如图5的(C)所示那样向右方向滑动移动(位移)时，螺旋弹簧35会伸长而以使可动板34回到固定板30上的左右方向的中央位置的方式施力，从而始终能够利用该螺旋弹簧35的作用力使可动板34回到基准位置。

并且如图2和图4所示，在固定板30的左右两侧分别以不会妨碍可动板34的左右方向的滑动移动的方式安装有盖罩36，盖罩36用于将固定板30的上表面的没有被可动板34覆盖的部分(包含因可动板34的左右方向的移动而露出的固定板30的左右的端部)覆盖，由此能够防止在没有被可动板34覆盖的固定板30的上表面部分堆积尘土等而妨碍可动板34的左右方向的滑动移动。

另一方面，如图2所示，在可动板34的上方设有第一引导机构38，该第一引导机构38由各自的后部与左右方向平行地配置的一对棒状引导部件37构成。此时，各棒状引导部件37分别形成为能够在长度方向的中央部附近分别使前部37B向外侧方向(右侧的棒状引导部件37向右侧方向、左侧的棒状引导部件37向左侧方向)折弯。

并且各棒状引导部件37以后部37A在可动板34的上方悬浮的状态定位，且各自的后部37A的后端侧固定于背面机构部12的背面板20，并且前部37B和后部37A的连接部37C固定于固定板30。由此，能够防止第一引导机构38妨碍可动板34的左右方向的滑动移动。

并且各棒状引导部件37以与从移动机器人1的一个移动用车轮6(图1)的侧面盖罩的外侧表面到另一个移动用车轮6的侧面盖罩的外侧表面距离相比略大的距离分离，并且配设为该各棒状引导部件37之间的左右方向的中央与固定板30的左右方向的中央一致。

由此，当移动机器人1为了充电而以背面朝向行进到充电装置10并承载于地板机构部11时，在移动机器人1的位置从固定板30的左右方向的中央偏移的情况下，移动机器人1的左右任一的腿部5的辅助用车轮7(图1)和/或移动用车轮6的外侧面、这些辅助用车轮7和/或移动用车轮6的侧面盖罩的外侧部分与一个棒状引导部件37的侧面接触，从而能够以移动机器人1向固定板30上的左右方向的中央位置后退的方式，利用第一引导机构38来引导移动机器人1的后退方向。

另一方面，在固定板30的左右方向的中央上方与前后方向平行地配置有第二引导机构41，该第二引导机构41构成为包含：作为整体形成为板状的第一引导部39、以及在该第一引导部39上形成的第二引导部40。

如图2所示，该第二引导机构41以在可动板34的上方悬浮的状态定位，且第一引导部39的前端部固定于坡板31，并且第一引导部39的后端部经由连结部件42固定于背面机构部12的背面板20。由此，能够防止第二引导机构41妨碍可动板34的左右方向的滑动移动。

此时，就第一引导部39而言，前方向的前端部形成为船首形状，并以如下方式来选定厚度，即：使得从其上表面起到可动板34的上表面为止的高度，低于从移动机器人1的辅助用车轮7(图1)的最下点起到胫部5A的内侧的下端点为止的高度。

由此，当移动机器人1为了充电而背向后行进到可动板34上并承载于地板机构部11时，在移动机器人1的位置从固定板30的左右方向的中央偏移的情况下，移动机器人1的左右任一的腿部5的辅助用车轮7的内侧面与第一引导部39的周端面抵接，从而能够以移动机器人1向固定板30上的左右方向的中央位置后退的方式，利用第一引导部39来引导移动机器人1的后退方向。

并且，就第二引导部40而言，前方向的前端部形成为船首形状，并且后端部形成为长方形状，形成为长方形状的后端部的横宽(左右方向的长度)选定为比移动机器人1的左右腿部5的胫部5A内侧间隔略短的长度。

由此，在移动机器人1为了充电而以背面朝向行进到可动板34上并承载于地板机构部11的状态下，移动机器人1的位置从固定板30的左右方向的中央偏移时，移动机器人1的左右任一的腿部5的胫部5A的内侧面与第二引导部40的周侧面抵接，从而能够以移动机器人1向固定板30上的左右方向的中央位置后退的方式，利用第二引导部40来引导移动机器人1的后退方向。

(2)本实施方式的效果

就具有上述结构的本实施方式的充电装置10而言，当移动机器人1为了充电而背向充电装置10的背面板20行进(后退)并承载于地板机构部11的可动板34时，在移动机器人1的位置从固定板30的左右方向的中央偏移的情况下，首先，移动机器人1的辅助用车轮7、其周边的盖罩与第一引导机构38的任一的棒状引导部件37的前部37B接触，从而能够以向地板机构部11的左右方向的中央行进的方式来修正移动机器人1的行进方向。

另外，此后当移动机器人1在从固定板30的左右方向的中央偏移的状态下进一步后退时，则移动机器人1的辅助用车轮7、移动用车轮6或者其周边的盖罩与第二引导机构材的第一引导部39的周侧面、第一引导机构38的棒状引导部件37的后部37A接触，从而能够以向地板机构部11的左右方向的中央行进的方式来进一步修正移动机器人1的行进方向。

另外，此后当以移动机器人1的各腿部5的移动用车轮6和辅助用车轮7双方完全地承载于地板机构部11的可动板34上的状态进一步后退时，则第二引导机构41的第二引导部40进入到移动机器人1的腿部5的胫部5A的内侧，从而能够进行移动机器人1在地板机构部11上的定位，并通过在该状态下移动机器人1进一步后退，从而使充电装置10的输电用连接部21嵌入移动机器人1的受电用连接部9。

在这样的地板机构部11上的移动机器人的后退过程中，移动机器人1与第一引导机构38的棒状引导部件37、第二引导机构41的第一引导部39和/或第二引导部40接触而受到左右方向的反作用力，但是此时由于地板机构部11的可动板34因该反作用力而与移动机器人1一体地在左右方向上移动，因此不会在移动机器人1的腿部5上产生多余的应力，并能够使移动机器人1定位于地板机构部11上的充电位置。因此能够可靠地防止因该应力而使移动机器人1受损等，并实现能够对移动机器人1可靠地充电的充电装置。

并且就本实施方式的充电装置10而言，在可动板34从使其左右方向的中央、与固定板30的左右方向的中央一致的基准位置起进行了位移的情况下，螺旋弹簧35以使可动板34回到基准位置的方式施力，因此，例如可动板34位于左右方向的端部而移动机器人1无法在左右方向上进一步移动，能够可靠地防止无法使移动机器人1的受电用连接部9与充电装置10的输电用连接部10嵌合的情况。

(3)其它实施方式

并且在上述实施方式中，对于将本发明应用于移动机器人1的情况进行了说明，但是本发明不限于此，此外也能够将本发明广泛应用于汽车等通过车轮驱动在前后方向上移动的各种移动体的充电装置。

并且在上述实施方式中，对于移动机器人1形成为类人型的情况进行了说明，但是本发明不限于此，此外也能够将本发明广泛应用于各种结构的车轮移动型的机器人装置。

并且在上述实施方式中，对于由两个棒状引导部件37形成第一引导机构38并由舟形形状的第一和第二引导部39、40形成第二引导机构41的情况进行了说明，但是本发明不限于此，作为这些第一和第二引导机构38、41的结构，也可以广泛应用其它各种结构。

并且在上述实施方式中，对于移动机器人1的受电用连接部9为雌型、充电装置10的输电用连接部21为雄型的情况进行了说明，但是本发明不限于此，也可以是移动机器人1的受电用连接部9为雄型、充电装置10的输电用连接部21为雌型。

并且在上述实施方式中，对于由板状形状的可动板34构成可动部的情况进行了说明，其中，该可动部形成地板机构部11的地板面，且配置为可在与被第一和第二引导机构38、41引导而在地板机构部11上向预定的充电位置行进的移动机器人1的行进方向垂直的方向上自由移动，但是本发明不限于此，作为该可动部的结构，也可以广泛应用其它各种结构。

同样地，在上述的实施方式中，对于使在相对于设置目标的地板面固定的位置配置的固定部形成为板状的情况进行了说明，但是本发明不限于此，作为该固定部的结构，也可以广泛应用其它各种结构。

并且在上述实施方式中，对于作为在固定部上配置并具有绕与左右方向垂直的轴自由旋转地被轴支承的一个或多个辊的辊部件应用平辊32的情况进行了说明，但是本发明不限于此，该辊部件也可以广泛应用其它各种辊部件。

并且在上述实施方式中，对于作为当可动板34从基准位置沿着左右方向位移时，以使该可动板34回到基准位置的方式施力的施力部应用螺旋弹簧35的情况进行了说明，但是本发明不限于此，该施力部也可以广泛应用例如海绵、橡胶、板簧等其它类型结构的部件。

并且在上述实施方式中，对于可动板34仅在左右方向上滑动移动的情况进行了说明，但是本发明不限于此，可动板34的移动方向不限于左右方向，例如即使可动板34能够在倾斜地包含右方向、左方向等左右方向的成分的方向上移动，也能够获得与实施方式同样的效果。

产业上的利用可能性

本发明能够广泛应用于对使车轮旋转驱动来进行移动的移动体充电的各种充电装置。

Claims (4)

1.一种充电装置，其对使车轮旋转驱动而移动的移动体进行充电，其特征在于，具有：

地板机构部，其在充电时承载上述移动体；以及

输电用连接部，其以上述移动体行进至上述地板机构部上的充电位置时，能够与设置在上述移动体的预定位置的受电用连接部连接的方式，配置于预定位置，

上述地板机构部具备：

引导机构，其通过与上述移动体接触来引导该移动体的行进方向；以及

可动部，其形成上述地板机构部的地板面，且配设为在第一方向上自由移动，该第一方向包含与被上述引导机构引导而在上述地板机构部上朝向上述充电位置行进的上述移动体的行进方向垂直的方向的成分。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，

上述地板机构部还具备施力部，当上述可动部从基准位置沿着上述第一方向位移时，上述施力部对该可动部施力，以使该可动部返回上述基准位置。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，

上述地板机构部具备：

固定部，其配置在相对于设置目标的地板面固定的位置；以及

辊部件，其配置在上述固定部上，且具有绕与上述第一方向垂直的轴自由旋转地被轴支承的一个或多个辊，

上述可动板载置于上述辊部件上，

上述施力部是架设在上述固定板和上述可动板之间的螺旋弹簧。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，

还具备一对盖罩，该一对盖罩以分别覆盖上述固定部的上表面的没有被上述可动部覆盖的上述第一方向的端部的方式，并且以不妨碍上述可动部的上述第一方向的移动的方式，安装于上述固定部。

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