JP2000006060A - 脚式移動ロボット - Google Patents
脚式移動ロボットInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Manipulator (AREA)
Abstract
て、該燃料電池の出力電力により充電される蓄電手段を
該燃料電池の起動用の補助電源とした脚式移動ロボット
を提供する。 【解決手段】脚式移動ロボットの作動を制御する作動制
御手段4と、該脚式移動ロボットの作動用電源として使
用される蓄電手段3と、燃料電池1と、燃料電池1を起
動させる燃料電池起動手段8と、燃料電池1に燃料を供
給する燃料供給手段9と、燃料電池1の出力から充電用
電流を生成して蓄電手段3を充電する充電手段2とを備
え、燃料電池起動手段8は、蓄電手段3の出力電力によ
り燃料電池を起動させ、作動制御手段4は、燃料電池1
の作動を停止して脚式移動ロボットの作動を終了する際
に、充電手段2により、蓄電手段3が該蓄電手段3の最
大定格電圧付近に設定された基準電圧まで充電された後
に、蓄電手段3から脚式移動ロボットへの作動用電力の
供給を停止する。
Description
により充電される蓄電手段を作動用電源とする脚式移動
ロボットに関する。
を酸化剤とする燃料電池を起動させるためには、該燃料
電池に空気を供給するためのコンプレッサや、該燃料電
池の作動を制御するコントローラ等を作動させるための
電力が必要となる。そのため、燃料電池を脚式移動ロボ
ットの作動用電源として使用するときには、燃料電池を
起動させるための電力を供給する補助電源を設ける必要
がある。
供給を行うために、燃料電池の出力によりリチウムイオ
ン電池等の2次電池や、コンデンサなどの蓄電手段を充
電し、該蓄電手段から脚式移動ロボットへの電源供給を
行うようにしたときには、該蓄電手段を前記補助電源に
流用し、該蓄電手段の出力電力によって、コンプレッサ
やコントローラを作動させて燃料電池を起動させること
が考えられる。
ロボットの作動状況に応じて変化する。そのため、早足
歩行のような消費電力の大きい作動を行った直後に、脚
式移動ロボットの作動を終了し、それに応じて燃料電池
の作動が停止されたときには、蓄電手段の残充電量が少
ない状態となる。
よっても徐々に減少する。そのため、蓄電手段を燃料電
池起動用の補助電源に流用したときには、脚式移動ロボ
ットの作動を再開するときに、蓄電手段からコンプレッ
サやコントローラに供給される電力が不足して、燃料電
池を再起動することができない場合があるという不都合
があった。
を解消し、燃料電池の再起動が不能となることを防止し
て、該燃料電池の出力電力により充電される蓄電手段を
該燃料電池の起動用の補助電源とした脚式移動ロボット
を提供することを目的とする。
成するため、脚式移動ロボットの作動を制御する作動制
御手段と、該脚式移動ロボットの作動用電源として使用
され充放電可能な蓄電手段と、燃料電池と、該燃料電池
に燃料を供給する燃料供給手段と、該燃料電池を起動さ
せる燃料電池起動手段と、該燃料電池の出力から充電用
電流を生成し、該充電用電流により前記蓄電手段を充電
する充電手段とを備え、前記燃料電池起動手段は、前記
蓄電手段の出力電力により前記燃料電池を起動させ、前
記作動制御手段は、前記燃料電池の作動を停止して前記
脚式移動ロボットの作動を終了する際に、前記充電手段
により、前記蓄電手段が該蓄電手段の最大定格電圧付近
に設定された基準電圧まで充電された後に、該蓄電手段
から前記脚式移動ロボットへの作動用電力の供給を停止
することを特徴とする。
は、前記蓄電手段が該蓄電手段の最大定格電圧付近に設
定した前記基準電圧まで充電されてから、該蓄電手段か
ら前記脚式移動ロボットへの作動用電力の供給を停止す
る。これにより、前記燃料電池の作動を停止したときに
は、前記蓄電手段は満充電状態となる。そのため、前記
燃料電池を再起動するまでに、自然放電によって前記蓄
電手段の残充電量が減少し、前記蓄電手段から前記燃料
電池起動手段への電力供給が不足して、前記燃料電池の
再起動が不能となることを防止することができる。
とを特徴とする。リチウムイオン電池等の二次電池と比
較すると、コンデンサは自然放電速度が速い。そのた
め、本発明の適用が特に有効である。
1〜図3を参照して説明する。図1は本発明の脚式移動
ロボットの制御ブロック図。図2は図1に示した燃料電
池ユニットの構成図。図3は図1に示した電気二重層コ
ンデンサの出力電圧の推移説明図である。
トは、燃料電池ユニット1、燃料電池ユニット1に備え
た燃料電池の出力電力から充電用電流を生成する充電回
路2(本発明の充電手段に相当する)、脚式移動ロボッ
トの作動用電源であり、該充電用電流により充電される
電気二重層コンデンサ3(本発明の蓄電手段に相当す
る)、電気二重層コンデンサ3の出力電力により作動す
る本体コントローラ4(本発明の作動制御手段に相当す
る)、電気二重層コンデンサ3の出力電力により作動す
るアクチュエータ5(モータ等)、及び電気二重層コン
デンサ3の出力電圧を検出する電圧センサ6を備える。
される電気二重層コンデンサ3の出力電圧VC が、所定
の充電基準電圧Va (例えば136V)と一致するよう
に、電気二重層コンデンサ3に供給する充電用電流の大
きさを制御する。
燃料電池起動手段に相当する)は、電気二重層コンデン
サ3の出力電圧VC を燃料電池ユニット1の作動用電圧
VE(例えば18V)に降圧して燃料電池ユニット1に
供給し、燃料ボンベ9(本発明の燃料供給手段に相当す
る)は、燃料電池1の燃料である水素を保持して燃料電
池1に供給する。
順について説明する。脚式移動ロボットは、メインスイ
ッチ10が閉操作されることで作動を開始する。メイン
スイッチ10が導通することで、電気二重層コンデンサ
3からDC/DCコンバータ8への電力供給が開始され
て燃料電池ユニット1が作動を開始する。燃料電池ユニ
ット1に備えられた燃料電池コントローラ11は、燃料
電池ユニット1の出力が最大定格の例えば20%程度ま
で上昇したときに、第1サブスイッチ12を閉成して本
体コントローラ4を作動させ、燃料電池の出力が最大定
格の例えば60%程度まで上昇したときに、第2サブス
イッチ13を閉成じてアクチュエータ5への電力供給を
開始する。
の作動を制御することで、脚式移動ロボットの歩行動作
等を実行する。また、本体コントローラ4と燃料電池コ
ントローラ11とは、互いに通信可能に接続され、燃料
電池コントローラ11から本体コントローラ4には、燃
料電池1の作動状況信号等が送信され、本体コントロー
ラ4から燃料電池コントローラ11には、燃料電池1に
対する作動制御信号等が送信される。
1は、水素と空気中の酸素との化学反応により電力を発
生させる燃料電池20と、燃料電池コントローラ11か
らの制御信号により作動が制御されて燃料電池20に空
気を供給するコンプレッサ21と、燃料電池20への水
素の供給圧を一定に保つ定圧レギュレータ22と、燃料
電池コントローラ11からの制御信号により開閉制御さ
れる第1開閉弁23と、燃料電池コントローラ11から
の制御信号により作動が制御されて化学反応に伴って燃
料電池20で発生する熱を冷却する冷却ファン24とを
備える。
設けられた手動開閉弁であり、第1開閉弁23が閉弁さ
れているときに、交換作業者が第2開閉弁25を閉弁し
てコネクタ26を外すことで、容易に使用済みの燃料ボ
ンベ9を燃料ユニット1から取り外すことができる。
ーラ11によりその作動が制御される。燃料電池コント
ローラ11は、電気二重層コンデンサ3からDC/DC
コンバータ8を介して供給される電力により作動を開始
すると、コンプレッサ21を起動して燃料電池20への
空気の供給を開始し、また、第1開閉弁23を開弁して
燃料電池20への水素の供給を開始して、燃料電池20
での化学反応を開始させる。
開始させて燃料電池20を起動させるためには、燃料電
池コントローラ11と、コンプレッサ21と、第1開閉
弁23とが正常動作できるレベルの電力が、DC/DC
コンバータ8から供給されるように、電気二重層コンデ
ンサ3からDC/DCコンバータ8への供給電圧を一定
レベル(以下、最低起動電圧Vmin という)以上に確保
する必要がある。
参照して、本体コントローラ4から燃料電池コントロー
ラ11への作動停止信号の送信により行われる。燃料電
池コントローラ11は、本体コントローラ4から作動停
止信号を受信すると、図2を参照して、コンプレッサ2
1の作動を停止し、第1開閉弁23を閉弁して燃料電池
20の作動を停止する。そして、燃料電池の出力が所定
レベルまで低下した時に、燃料電池コントローラ11は
本体コントローラ4に、燃料電池20が停止状態となっ
たことを知らせる燃料電池停止信号を送信する。
信号の受信に応じて、メインスイッチ10を開成する。
これにより、電気二重層コンデンサ3からDC/DCコ
ンバータ8への出力電圧が遮断され、DC/DCコンバ
ータ8から燃料電池ユニット1への電力供給も遮断され
る。そのため、燃料電池コントローラ11が作動を停止
し、該停止に応じて第1サブスイッチ12と第2サブス
イッチ13とが開成されて、本体コントローラ4とアク
チュエータ5への電源供給も遮断され、脚式移動ロボッ
ト全体の作動が停止する。
デンサ3の出力電圧は、上述したように、充電制御手段
6により、基本的には充電基準電圧Va (136V)に
保たれる。しかし、早足歩行時にように、脚式移動ロボ
ットの消費電力が大きい動作を行ったときには、定電流
充電回路2から電気二重層コンデンサ3への充電用電流
よりも、電気二重層コンデンサ3からアクチュエータ5
への供給電流のほうが大きくなることがある。
電されていた電荷がアクチュエータ5に放電されるた
め、電気二重層コンデンサ3の出力電圧が低下する。図
3はこのように電気二重層コンデンサの出力電圧が変動
する様子を示したものである。図3(a),(b)を参
照して、時刻t0 〜t1 においては、消費電力がL1 と
小さいため、電気二重層コンデンサ3の出力電圧V
C は、充電基準電圧VB に保たれる。しかし、時刻t1
で消費電力がL1 からL2 に増加すると、電気二重層コ
ンデンサ3に充電されていた電荷が放電されて、電気二
重層コンデンサ3の出力電圧VC が低下する。
と、電気二重層コンデンサ3は再びその出力電圧VC が
充電基準電圧VB となるまで充電されるが、その後、時
刻t 3 〜t4 までの消費電力L2 での動作により、電気
二重層コンデンサ3の出力電圧VC が低下する。そし
て、時刻t4 で脚式移動ロボットの作動を停止して、燃
料電池ユニット1の作動も停止すると、充電回路2によ
る電気二重層コンデンサ3の充電が停止するため、その
後、自然放電により電気二重層コンデンサ3の出力電圧
VC が徐々に低下する。
動ロボットの作動を開始しようとした作業者がメインス
イッチ10を閉操作した場合、電気二重層コンデンサ3
の出力電圧VC は、前記最低起動電圧Vmin 未満となっ
ているため、燃料電池ユニット1を起動させることがで
きない。
(c)に示した制御を行う。即ち、時刻t4 で消費電力
L2 での動作を終了した時に、直ちに燃料電池コントロ
ーラ11に対して、前記燃料電池停止信号を送信せず、
時刻tF で、充電回路2により電気二重層コンデンサ3
の出力電圧が充電基準電圧Va (ここでは本発明の基準
電圧に相当する)まで回復してから、前記燃料電池停止
信号を送信する。
も、燃料電池20内に残留した燃料が全て消費されるま
では、燃料電池20からの出力電力により電気二重層コ
ンデンサ3の充電が可能であるため、電気二重層コンデ
ンサ3の出力電圧が充電基準電圧Va に達する少し前に
前記燃料電池停止信号を送信するようにしてもよい。
力電圧VC が充電基準電圧Va まで回復してから、燃料
電池ユニット1の停止を指示することで、時刻t5 での
電気二重層コンデンサ3の出力電圧VC を最低起動電圧
Vmin 以上とすることができる。これにより、電気二重
層コンデンサ3の出力電圧不足により、燃料電池ユニッ
ト1の再起動が不能となることを防止することができ
る。
として電気二重層コンデンサを用いたが、他の種類のコ
ンデンサであってもよい。
度が速いコンデンサを用いたときに、本発明の効果が特
に大きいが、ニッカド電池やリチウムイオン電池などの
二次電池を本発明の蓄電手段に用いたときにも、本発明
の効果を得ることができる。
準電圧を前記充電基準電圧Va と同一に設定している
が、電気二重層コンデンサ3の最大定格を越えない範囲
で、本発明の充電基準電圧を前記充電基準電圧Va より
も高く設定してもよい。
図。
コンデンサ、4…本体コントローラ、5…アクチュエー
タ、6…電圧センサ、8…DC/DCコンバータ、9…
燃料ボンベ、10…メインスイッチ、11…燃料電池コ
ントローラ、12…第1サブスイッチ、13…第2サブ
スイッチ、20…燃料電池、21…コンプレッサ、22
…定圧レギュレータ、23…第1開閉弁、24…冷却フ
ァン、25…第2開閉弁、26…コネクタ
Claims (2)
- 【請求項1】脚式移動ロボットの作動を制御する作動制
御手段と、該脚式移動ロボットの作動用電源として使用
され充放電可能な蓄電手段と、燃料電池と、該燃料電池
に燃料を供給する燃料供給手段と、該燃料電池を起動さ
せる燃料電池起動手段と、該燃料電池の出力から充電用
電流を生成し、該充電用電流により前記蓄電手段を充電
する充電手段とを備え、 前記燃料電池起動手段は、前記蓄電手段の出力電力によ
り前記燃料電池を起動させ、前記作動制御手段は、前記
燃料電池の作動を停止して前記脚式移動ロボットの作動
を終了する際に、前記充電手段により、前記蓄電手段が
該蓄電手段の最大定格電圧付近に設定された基準電圧ま
で充電された後に、該蓄電手段から前記脚式移動ロボッ
トへの作動用電力の供給を停止することを特徴とする脚
式移動ロボット。 - 【請求項2】前記蓄電手段はコンデンサであることを特
徴とする請求項1記載の脚式移動ロボット。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17634698A JP3810562B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 脚式移動ロボット |
US09/309,594 US6266576B1 (en) | 1998-05-11 | 1999-05-11 | Legged moving robot |
CA002271498A CA2271498C (en) | 1998-05-11 | 1999-05-11 | Legged mobile robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17634698A JP3810562B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 脚式移動ロボット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000006060A true JP2000006060A (ja) | 2000-01-11 |
JP3810562B2 JP3810562B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=16011999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17634698A Expired - Fee Related JP3810562B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-06-23 | 脚式移動ロボット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3810562B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6266576B1 (en) * | 1998-05-11 | 2001-07-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Legged moving robot |
KR101120319B1 (ko) * | 2007-10-10 | 2012-03-06 | 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤 | 로봇, 로봇용 전송로에 사용되는 기준 전압 생성 회로 및 기준 전압 생성 회로를 갖는 허브 장치 |
US8236459B2 (en) | 2008-02-15 | 2012-08-07 | Korea Institute Of Science And Technology | Hybrid type power supplying apparatus |
CN110091934A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-08-06 | 北京交通大学 | 一种自适应多足步行平台 |
-
1998
- 1998-06-23 JP JP17634698A patent/JP3810562B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6266576B1 (en) * | 1998-05-11 | 2001-07-24 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Legged moving robot |
KR101120319B1 (ko) * | 2007-10-10 | 2012-03-06 | 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤 | 로봇, 로봇용 전송로에 사용되는 기준 전압 생성 회로 및 기준 전압 생성 회로를 갖는 허브 장치 |
US8180202B2 (en) | 2007-10-10 | 2012-05-15 | Futaba Corporation | Robot, reference voltage generator circuit used in transmission path for robot, and hub incorporating reference voltage generator circuit |
US8236459B2 (en) | 2008-02-15 | 2012-08-07 | Korea Institute Of Science And Technology | Hybrid type power supplying apparatus |
CN110091934A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-08-06 | 北京交通大学 | 一种自适应多足步行平台 |
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---|---|
JP3810562B2 (ja) | 2006-08-16 |
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