JP2000033585A

JP2000033585A - 脚式移動ロボット

Info

Publication number: JP2000033585A
Application number: JP10271410A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Okada; 泰仕岡田; Toru Takenaka; 透竹中; Kenichi Ogawa; 健一小川; Naohide Ogawa; 直秀小川; Nobuaki Ozawa; 信明小澤; Susumu Miyazaki; 進宮崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-02-02
Anticipated expiration: 2018-09-25
Also published as: JP3810567B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大型のリザーブタンクを設けることなく、駆動
系の負荷が急激に増大したときに、燃料電池からの供給
電力が不足することを防止した脚式移動ロボットを提供
する。【解決手段】所定の行動計画に従って作動する行動計画
機能を備えた脚式移動ロボット１において、脚式移動ロ
ボット１の作動用電力を供給する燃料電池５と、前記行
動計画に従って脚式移動ロボット１の作動を制御する作
動制御手段２と、燃料電池５の状態と前記行動計画の内
容とを監視し、前記行動計画に応じて燃料電池５の発電
量を調節する発電管理手段７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、燃料電池を動力
源とする脚式移動ロボットにおける、燃料電池の発電量
制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、脚式移動ロボットの動力源として
は、電線を介して接続した外部電源や、リチウム−イオ
ンバッテリー等の２次電池が用いられている。しかし、
外部電源を用いた場合は、電線を介して接続する必要が
あるため、ロボットの移動範囲が制限されるという致命
的な欠点がある。

【０００３】また、リチウム−イオンバッテリー等の２
次電池をロボットに搭載した場合には、ロボットの移動
範囲の制限はなくなるが、重量制限の面から搭載可能な
２次電池のエネルギー容量が制限される。そのため、ロ
ボットの連続歩行時間が３０分程度に制限されるとうい
う不都合があった。さらに、２次電池は充電時間が長い
という不都合があった。

【０００４】また、ロボットにエンジン発電機を搭載す
ることも考えられるが、この場合には、エンジンから排
出される有害排気ガスやエンジンの騒音等の問題がある
ため、人間と共同作業を行うロボットには不適当であ
る。

【０００５】そこで、重量に対するエネルギー容量がリ
チウム−イオンバッテリーよりも大きく、有害ガスや騒
音を生じない燃料電池を、動力源としてロボットに搭載
することが考えられる。しかし、燃料電池の出力電力
は、燃料である水素の供給量に応じて変化する。

【０００６】そして、水素は改質器によりメタノール等
の燃料から化学反応により生成されるが、改質器におけ
る水素生成量の増加は、改質器のヒータ温度を上げた
り、改質器への空気供給量及び化石燃料の供給量を増加
させて圧力を上げて、化学反応を促進させることで行わ
れる。そのため、改質器に対して水素の生成量を増加さ
せる指示を行ってから、実際に改質器からの水素の供給
量が増加するまでには時間遅れを生じる。

【０００７】そのため、脚式ロボットの歩行開始時のよ
うに、モーター等の駆動系の負荷が急激に増大したとき
には、燃料電池から駆動系の負荷に見合った電力を得る
べく、改質器に対して水素の供給量を増加させる処置を
行っても、上述した時間遅れのため、燃料電池への水素
の供給量が直ぐには増加せず、燃料電池から駆動系への
供給電力が不足する場合が生じ得る。

【０００８】また、前記遅れ時間が生じることを防ぐた
め、改質器から燃料電池への燃料供給路にリザーブタン
クを設けることも考えられるが、静止時と歩行時での消
費電力の差が大きい脚式移動ロボットにおいては、歩行
開始時の急激な負荷変動に応じた燃料電池への燃料供給
を確保し得る大型のリザーブタンクが必要となる。その
ため、リザーブタンクの設置スペースが拡大すると共
に、重量も増加するという不都合があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不都合
を解消し、大型のリザーブタンクを設けることなく、駆
動系の負荷が急激に増大したときに、燃料電池からの供
給電力が不足することを防止した脚式移動ロボットを提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、所定の行動計画に従って作動する行動計画
機能を備えた脚式移動ロボットにおいて、該脚式ロボッ
トの作動用電力を供給する燃料電池と、前記行動計画に
従って脚式移動ロボットの作動を制御する作動制御手段
と、該燃料電池の状態と前記行動計画の内容とを監視
し、前記行動計画に応じて該燃料電池の発電量を調節す
る発電管理手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】本発明の脚式移動ロボットは、前記作動制
御手段により、前記行動計画に従ってその作動が制御さ
れる。そして、前記発電管理手段は、前記燃料電池の状
態と前記行動計画の内容とを監視し、前記行動計画に応
じて前記燃料電池の発電量を調節する。そのため、前記
行動計画の実行時に、前記燃料電池からの出力電力が不
足しないように該燃料電池の発電量を制御して、重量あ
たりのエネルギー容量が大きい燃料電池を脚式移動ロボ
ットの電源として用いることができる。

【００１２】また、前記燃料電池の燃料を生成する原料
を保持する原料保持手段と、該原料保持手段から供給さ
れる原料から前記燃料電池の燃料を生成して該燃料電池
に供給する改質器とを備え、前記発電管理手段は、前記
燃料電池の燃料消費量に応じて、前記改質器に対して燃
料の生成量の増減を指示し、また、前記行動計画の内容
を該行動計画が実行される前に解析し、該行動計画にお
いて、前記燃料電池からの供給電力が所定レベル以上必
要となる大負荷作動が実行されることを認識したとき
は、該大負荷作動が実行される前に、予め前記改質器に
対して燃料生成量を増加させる指示をする先行処理を行
うことを特徴とする。

【００１３】かかる本発明によれば、前記発電管理手段
は、前記行動計画の解析により、前記大負荷作動が実行
されることを認識したときは、予め前記改質器に対して
燃料生成量を増加させる指示を行う。これにより、前記
大負荷作動が実行される前にに、前記改質器から前記燃
料電池への燃料供給量を増加させることができ、前記大
負荷作動の実行時に前記燃料電池の出力電力が不足する
ことを防止することができる。そしてこの場合、前記大
負荷作動の実行に備えて、予め燃料を保持しておくため
の大型のリザーブタンクは不要である。

【００１４】また、前記改質器から出力される燃料を保
持しながら前記燃料電池に供給するリザーブタンクを有
し、前記発電管理手段は、前記リザーブタンク内の圧力
が所定の上限圧を越えないように、前記先行処理を行う
ことを特徴とする。

【００１５】前記先行処理を行うと、前記改質器から出
力される燃料によりリザーブタンク内の圧力は次第に上
昇する。しかし、リザーブタンクで許容可能な圧力には
上限（上限圧）があり、該上限圧を超えたときにはリザ
ーブタンクが破損するおそれがある。そこで、リザーブ
タンク内の圧力がこのような上限圧を越えないように、
前記先行処理を行うことで、前記リザーブタンクの破損
を防止することができる。また、前記先行処理におい
て、前記リザーブタンク内の圧力が前記上限圧を越える
ことがなくなるため、該上限圧に応じた必要最小限の大
きさのリザーブタンクを用意すればよい。そのため、リ
ザーブタンクに持たせる余裕分が少なくて済み、リザー
ブタンクの小型化、軽量化を図ることができる。

【００１６】また、前記発電管理手段は、前記先行処理
として、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が
前記大負荷作動に応じた必要供給量以上となるように前
記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってから、
該必要供給量に応じて設定された目標生成量での燃料供
給が実際になされるまでの想定時間である準備時間を、
少なくとも前記改質器の反応遅れ特性によって決定し、
該増加指示後、該準備時間が経過した時に、前記作動制
御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示するこ
とを特徴とする。

【００１７】かかる本発明によれば、前記発電制御手段
は、前記準備時間が経過した時、即ち、前記改質器によ
る燃料生成量が前記目標生成量に達したと想定される時
に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開
始を指示する。そのため、前記大負荷作動を実行すると
きに、前記燃料電池の出力電力が不足することを防止す
ることができる。

【００１８】また、前記改質器による燃料生成量を把握
する燃料供給量把握手段を設け、前記発電管理手段は、
前記先行処理において、前記必要供給量での燃料供給が
なされるように、少なくとも前記燃料生成量把握手段に
より把握された燃料生成量に応じて、前記改質器に対す
る増加指示の度合いを決定することを特徴とする。

【００１９】かかる本発明によれば、前記発電管理手段
は、前記燃料生成量把握手段により把握された燃料の生
成量に応じて、前記改質器への増加指示の度合いを補正
することで、前記準備時間が経過するまでに、前記改質
器による燃料生成量を前記目標生成量まで確実に増加さ
せることができる。

【００２０】また、前記改質器による燃料生成量を把握
する燃料生成量把握手段を設け、前記発電管理手段は、
前記先行処理として、前記改質器から前記燃料電池への
燃料供給量が前記大負荷作動に応じた必要供給量以上と
なるように前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を
行い、該増加指示後、前記燃料生成量把握手段により把
握された燃料生成量が、前記必要燃料供給量に応じて設
定された目標生成量以上となった時に、前記作動制御手
段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを
特徴とする。

【００２１】かかる本発明によれば、前記発電管理手段
は、前記先行処理において、前記燃料生成量把握手段に
より把握された燃料の生成量が、前記目標生成量以上と
なったときに、前記作動制御手段に対して前記大負荷作
動の実行開始を指示する。そのため、前記改質器から前
記燃料電池への燃料供給量が不十分な状態で、前記大負
荷作動が開始されることを防止することができる。

【００２２】また、前記発電管理手段は、前記先行処理
を行う際に、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給
量が前記大負荷駆動に応じた必要供給量以上となるよう
に前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってか
ら、前記目標生成量での燃料生成が実際になされるまで
の想定時間である準備時間を算出し、前記増加指示後、
前記燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量が
前記目標生成量以上となった時、又は、前記準備時間が
経過した時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作
動の実行開始を指示することを特徴とする。

【００２３】前記燃料生成量把握手段の作動に不良が発
生すると、前記増加指示により、実際には前記改質器に
よる燃料生成量が増加しても、前記燃料生成量把握手段
により把握される燃料の生成量は増加せず、前記目標生
成量に達しない場合が生じ得る。

【００２４】かかる場合、前記増加指示を行ってから前
記準備時間が経過したときは、前記改質器による燃料生
成量が前記目標生成量以上にまで増加していると想定さ
れる。そこで、前記発電量管理手段は、前記増加指示を
行ってから前記準備時間が経過したときには、前記燃料
生成量把握手段により把握される前記改質器の燃料生成
量が前記目標生成量に達していなくても、前記作動制御
手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示する。こ
れにより、前記燃料生成量把握手段の不良により脚式移
動ロボットが作動不能となることを防止することができ
る。

【００２５】また、前記燃料生成量把握手段は、前記燃
料電池の発電量と、前記改質器内の温度と、前記改質器
からの燃料の供給圧力とを用いて、前記改質器による燃
料生成量を把握することを特徴とする。

【００２６】前記改質器から前記燃料電池へは、燃料だ
けではなく、燃料の生成に伴って発生した水蒸気等の他
の気体も供給される。そのため、燃料の供給量を直接検
出することは難しい。そこで、本発明においては、前記
燃料生成量把握手段は、前記燃料電池の発電量と、前記
改質器内の温度と、前記改質器からの燃料の供給圧力と
を用いて、前記改質器による燃料生成量を間接的に推定
している。これにより、前記改質器による燃料生成量を
容易に把握することができる。

【００２７】また、前記燃料電池の出力電力により充電
される蓄電手段を設け、該蓄電手段から作動用電力を得
るようにしたことを特徴とする請求項１から８のうちい
ずれか１項記載の脚式移動ロボット。

【００２８】一般に、燃料電池は瞬時最大出力電力が小
さいため、前記大負荷作動に応じた十分な電力供給が得
られない場合がある。そこで、本発明においては、前記
燃料電池の出力電力により充電された蓄電手段から脚式
ロボットに作動用電力を供給する。この場合、蓄電手段
の瞬時最大出力電力を燃料電池の瞬時最大出力電力より
も大きくすることができるため、前記大負荷作動に応じ
た電力供給を行うことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１〜図
１１を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態における制御ブロック図、図２は燃料電池の作動説
明図、図３は目標圧設定手段の構成図、図４，図５はリ
ザーブタンク圧力の推移説明図、図６はシーケンスマネ
ージャの動作フローチャート、図７，図８は発電管理手
段のタイムチャート、図９は本発明の第２の実施の形態
における制御ブロック図、図１０オブザーバーの構成
図、図１１は本発明の第３の実施の形態における制御ブ
ロック図である。

【００３０】先ず、図１〜図８を参照して、本発明の第
１の実施の形態について説明する。図１を参照して、本
実施の形態の脚式移動ロボット１は２足歩行ロボットで
あり、モーター等の駆動手段の作動を制御する作動制御
手段２と、ロボット１に定電流充電回路３と電気二重層
コンデンサ４（本発明の蓄電手段に相当する）を介して
作動用電力を供給する燃料電池５と、燃料電池５に燃料
である水素を供給する水素供給手段６と、水素供給手段
６から燃料電池５への水素供給量を調節して燃料電池５
の発電量を制御する発電管理手段７とを備える。

【００３１】燃料電池５の負極側には燃料として水素が
供給され、正極側には酸化剤として空気が供給されて発
電が行われる。即ち、燃料電池５の正負極ではそれぞ
れ、負極：Ｈ₂→ ２Ｈ⁺＋２ｅ^- ・・・・・（Ａ）正極：１／２Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-→ Ｈ₂Ｏ・・・・・（Ｂ）という化学反応が生じて、燃料電池５から定電流充電回
路３に電力が供給され、これにより、電気二重層コンデ
ンサ４が充電される。

【００３２】このように、電気二重層コンデンサ４から
ロボット１の作動電力を供給することで、瞬時最大出力
電力が小さいという燃料電池５の不都合点を補い、ロボ
ット１の消費電力に応じた電力供給が得られるようによ
うにしている。

【００３３】水素供給手段６は、水素の原料であるメタ
ノールを保持する原料タンク８（本発明の原料保持手段
に相当）、原料タンク８から供給されたメタノールを触
媒により水素と二酸化炭素に分解して、燃料電池５の燃
料である水素を生成する改質器９と、原料タンク８から
改質器９へのメタノール供給量を調節する可変弁１０
と、改質器９から燃料電池５への水素の供給圧力を一定
（例えば０．３気圧）に降圧するレギュレータ１１と、
改質器９から燃料電池５への水素の供給量を余裕をもっ
て確保するためのリザーブタンク１２とからなる。

【００３４】ここで、前記式（Ａ）より、燃料電池５の
出力電力は燃料電池５での水素の反応量（水素の消費
量）に応じて増減する。そのため、電気二重層コンデン
サ４からロボット１への電力供給量（電気二重層コンデ
ンサ４の放電量）の増減に応じて、それに見合った量の
水素を燃料電池５に供給する必要がある。

【００３５】そして、燃料電池５での水素消費量が増加
して、改質器９からの水素供給量よりも多くなると、リ
ザーブタンク１２内の水素量が減少するため、リザーブ
タンク１２内の圧力が低下する。逆に、燃料電池での水
素消費量が改質器９からの水素供給量よりも少ないとき
には、リザーブタンク１２内の水素量が増加するため、
リザーブタンク１２内の圧力が上昇する。したがって、
リザーブタンク１２内の圧力を検出することで、燃料電
池５に対する水素供給量の過不足を認識することができ
る。

【００３６】発電管理手段７は、作動制御手段２から受
け取った行動計画を解析して、該行動計画の実行に必要
となる改質器９の水素生成量（以下、必要水素生成量と
いう）を算出する必要水素生成量算出手段２３と、該必
要水素生成量と前記行動計画とリザーブタンク１２の検
出圧力とを入力して、作動制御手段２に対してＥＮＡＢ
ＬＥ（作動許可）／ＩＮＨＩＢＩＴ（作動禁止）を出力
し、また、改質器９の水素生成量を変更するタイミング
を決定するシーケンスマネージャ２４と、シーケンスマ
ネージャ２４からの指示により、改質器９に対して水素
生成量の変更指示を行う改質器生成量指示手段２５と、
改質器生成量指示手段２５による水素生成量の指示値と
水素消費量換算手段２９により算出された燃料電池５の
水素消費量とに応じて、リザーブタンク１２内の目標圧
を設定する目標圧設定手段２６とを備える。

【００３７】発電管理手段７は、リザーブタンク１２内
の圧力を、目標圧設定手段２６により設定された目標圧
（例えば１気圧）に保つ制御を行う。尚、後述するよう
に、この目標圧は一定とは限らない。そして、発電管理
手段７は、図示しない圧力センサにより検出されるリザ
ーブタンク１２内の圧力が前記目標圧と一致するよう
に、改質器９での水素の生成量を調節するフィードバッ
ク制御を行い、燃料電池５への燃料供給量が不足しない
ようにしている。具体的には、発電管理手段７は、加え
合せ点２０で前記目標圧からリザーブタンク１２内の検
出圧力を減算し、減算結果が０となるように演算部２１
で水素生成量の指示値を決定する。そして、発電管理手
段７は、決定した水素生成量の指示値に応じて、改質器
９に対して空気の供給量と改質温度の調節指示を行い、
また、可変弁１０に対してメタノールの供給量の調節指
示を行う。

【００３８】作動制御手段２は、ロボット１の行動計画
機能を実現するためのものである。即ち、作動制御手段
２は、ロボット１が一連の作動、例えば一定距離の歩行
等を行う際に、該作動に応じてモーター等の駆動系の作
動手順を定めた行動計画を作成し、該行動計画に従って
ロボット１の駆動系の作動を制御する。

【００３９】ところで、２足歩行ロボットにおいては、
歩行時の消費電力は、停止時の消費電力の２倍以上にま
で増加する場合がある。このような場合、燃料電池５
は、ロボット１の歩行開始時に、急激に発電量を増加さ
せる必要がある。しかし、改質器９は、上述したよう
に、メタノールと酸素を化学反応させて水素を生成する
ものであるため、発電管理手段７が、ロボット１の歩行
開始時に前記フィードバック制御により改質器９による
水素生成量を増加させる指示を行っても、実際に歩行に
必要な電力に応じた量の水素が生成されるまでには時間
遅れを生じる。

【００４０】図２に示したグラフ（ａ），（ｂ）は、こ
のような時間遅れが生じる様子を示したものあり、縦軸
が改質器９による水素生成量又は改質器９に対する水素
生成量の指示値、横軸が時間である。図２において、Ａ
₀はロボット１が停止状態にあるときに必要な改質器９
による水素生成量（＝改質器９及び可変弁１０に対する
水素生成量の指示値）、Ａ₁はロボット１が歩行（本発
明の大負荷作動に相当する）状態にあるときに必要な改
質器９による水素生成量（＝改質器９及び可変弁１０に
対する水素生成量の指示値）、ｔ₁は歩行開始時刻、ｔ
₂は歩行終了時刻である。

【００４１】グラフ（ａ）を参照して、発電管理手段７
が、上述したフィードバック制御により、ロボット１の
歩行開始（時刻ｔ₁）に応じて、改質器９及び可変弁１
０に対して水素生成量の指示値をＡ₀からＡ₁に増加さ
せても、実際に改質器９による水素生成量がＡ₁に到達
するまでには、グラフ（ｂ）に示すように時間遅れＴ _d
を生じる。そのため、この場合には、ロボット１の歩行
開始時に作動用電力が不足し、作動制御手段２による行
動計画の実行が正常に行われないおそれがある。

【００４２】そこで、図１を参照して、発電管理手段７
は、歩行開始前に改質器９及び可変弁１０に対して水素
生成量の増加を指示する先行処理を行う。２２がこの先
行処理に対応したフィードフォワード部であり、発電管
理手段７は、作動制御手段２により作成された行動計画
の内容を解析し、該行動計画において、燃料電池５から
の供給電力が所定レベル以上必要となる大負荷作動が発
生するか否かを監視する。

【００４３】発電管理手段７は、前記大負荷作動が発生
することを認識したときは、作動制御手段２に対してＩ
ＮＨＩＢＩＴ信号を送信して、作動制御手段２による前
記大負荷作動の実行を禁止する。次に、必要水素生成量
算出手段２３は、前記大負荷作動に必要な電力に応じた
水素の生成量である必要水素生成量Ｓ_n（本発明の必要
供給量に相当、図２においてはＡ₁がＳ_nに相当する）
を、予め実験により求めたデータテーブルや関係式等か
ら算出する。

【００４４】そして、発電管理手段７に備えられたシー
ケンスマネージャ２４は、準備時間Ｔ_Sを算出し、現在
時刻と比較判定して以降の作動シーケンスを作動制御手
段２と改質器生成量指示手段２５に指示する。この指示
を受けて、改質器生成量指示手段２５は、改質器９によ
る水素生成量をＡ₁とするための指示値を算出する。該
指示値は、加え合せ点２７で演算器２１の出力に加算さ
れ、改質器９と可変弁１０に対して、改質器９での水素
生成量がＡ₁となるような増加指示がなされる。尚、こ
のとき、スイッチ２８を切り替えて、加え合せ点２０と
演算部２１とによる上述したフィードバック制御を中断
して、フィードフォワード部２２による先行処理のみを
行うことで、改質器９及び可変弁１０に対する水素生成
量の増加指示が、該フィードバック制御により制限され
ることを防ぐようにしてもよい。

【００４５】または、目標圧設定手段２６から、改質器
生成量指示手段２５の出力のみを直接水素生成量指示値
として水素を生成したときの圧力推移の推定値を出力さ
せることにより、等価的に加え合わせ点２０と演算器２
１とによるフィードバック制御の動作をキャンセルさせ
る（即ち、演算器２１の出力をほぼ０にさせる）こと
で、該フィードバック制御により改質器９の水素生成量
の増加が制限されることを防止するようにしてもよい。

【００４６】図３は、目標圧設定手段２６の説明図であ
り、改質器生成量指示手段２５からの指示値と、後述す
る水素消費量換算手段２９により算出された水素消費量
とを入力し、リザーブタンクモデル３０により推定され
る圧力変動分と、１気圧前後の所定のリザーブタンク圧
力設定値との和をリザーブタンク圧力目標値として出力
するものである。リザーブタンクモデル３０は、後述す
る図１０のオブザーバに用いられているものと同様のも
のでもよい。または、改質器生成量指示手段２５から加
え合わせ点２７への加算出力を前記圧力変動分と等価に
なるように等価変換してもよい。

【００４７】図３を参照して目標圧設定手段２６の動作
を詳説すると、目標圧設定手段２６は、先ず、改質器生
成量指示手段２５から受け取った時系列の生成量指示か
ら、改質器水素生成量推定算出器３１により時系列の水
素生成量を算出する。次に、加え合せ点３２で、算出し
た該水素生成量から、水素消費量換算手段２９により算
出された燃料電池５による水素消費量の実時間値を減算
し、減算結果からリザーブタンクモデル３０によりリザ
ーブタンク１２内の圧力変動分を推定する。

【００４８】これにより、改質器生成量指示手段２５に
よるフィードフォワード制御に起因するリザーブタンク
圧の圧力変動分をリザーブタンク圧目標値（指示値）に
上のせすることができ、このリザーブタンク圧目標値に
基づくフィードバック制御を行うことで、上述したフィ
ードフォワード制御がフィードバック制御の影響を受け
ないようにすることができる。

【００４９】発電管理手段７は、改質器９及び可変弁１
０に対する水素生成量の増加指示を行ってから準備時間
Ｔ_sが経過した時に、作動制御手段２に対して歩行許可
（ＥＮＡＢＬＥ）信号を送信する（本発明の大負荷作動
の実行開始の指示に相当する）。ここで、図２のグラフ
（ｃ）を参照して、の領域が余剰の水素発生量とな
り、同じ面積のの領域がこの余剰分を消費することに
なる。即ち、準備時間Ｔ _S後には、ロボット１の歩行を
開始させることができる。また、グラフ（ｃ）のｈ
（ｔ）は改質器９による水素の実生成量、ｇ（ｔ）は燃
料電池５による水素の実消費量である。そして、このよ
うにロボット１の歩行を開始する前に改質器９及び可変
弁１０に対する水素生成量の増加指示を行うことで、リ
ザーブタンク１２の圧力の変化は図２のグラフ（ｄ）に
示すように小さくなる。そのため、リザーブタンク１２
を小型化することができる。

【００５０】しかし、図２のグラフ（ｂ）における実遅
延時間Ｔ_dを正確に求めることは難しいため、本実施の
形態では、改質器９を時定数τ（τは実験により予め決
定する）の１次遅れ要素と想定して、準備時間Ｔ_s算出
する。以下、図２のグラフ（ｃ）を参照して、準備時間
Ｔ_sの算出方法について説明する。尚、説明の便宜上、
ロボット１が停止状態にあるときの水素生成量Ａ₀を０
とし、また、水素生成量をＡ₁とする増加指示を行う時
刻ｔ₀を０とする。また、改質器９による水素生成量の
立ち上がりと立ち下がりの変化は同様と想定する。

【００５１】グラフ（ｃ）は、以下に示す関数ｇ（ｔ）
とｈ（ｔ）とを重ねて示したものである。

【００５２】

【数１】

【００５３】

【数２】

【００５４】ｇ（ｔ）は時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの歩
行（大負荷作動）を行うときの理想的な水素生成量の推
移を示し、ｈ（ｔ）は時刻ｔ₁の予測遅れ時間Ｔ_s前の
時刻ｔ₀からｔ_w（ｔ_w−ｔ₀＝ｔ₂−ｔ₁＝歩行時
間）まで、水素供給量をＡ₁とする指示を与えたとき
に、１次遅れ要素と想定した改質器９による水素生成量
の推移を示している。グラフ（ｃ）のと、の部分の
面積は、それぞれ、

【００５５】

【数３】

【００５６】

【数４】

【００５７】となる。改質器９による水素の生成量と、
燃料電池５による水素の消費量とのバランスから、＝
とおいて、ｔ₁を求めると、

【００５８】

【数５】

【００５９】となる。ここでｔ_w≫τと想定できるの
で、

【００６０】

【数６】ｔ₁≒τ ・・・・・（６）となる。

【００６１】そこで、発電管理手段７は、時定数τを準
備時間Ｔ_sとする。即ち、図２のグラフ（ｅ）を参照し
て、時刻ｔ₀で増加指示を行ってから準備時間Ｔ_sが経
過した時刻ｔ₁で、作動制御手段２に対して前記ＥＮＡ
ＢＬＥ信号を送信する。このとき、１次遅れ要素と想定
した改質器９の水素生成量は点線で示したように推移
し、時刻ｔ₁での水素生成量は、Ａ₀＋（Ａ₁−Ａ₀）
×６３．２％（本発明の目標生成量に相当する）とな
る。この結果、図２のグラフ（ｃ）のの領域が余剰の
水素発生量となり、同じ面積のの領域がこの余剰分を
使うこととなり、ロボット１の歩行には支障はない。

【００６２】そして、発電管理手段７は、歩行終了時刻
ｔ₂の準備時間Ｔ_s前の時刻であるｔ_wで水素生成量の
指示値をＡ₁からＡ₀に低下させる。これにより、図２
のグラフ（ｄ）を参照して、歩行停止後にリザーブタン
ク１２の圧力が上がり過ぎることを防止することができ
る。

【００６３】尚、改質器９の遅れ時間が大きいときに
は、図２のグラフ（ｆ）に示したように、Ａ₁を越える
Ａ₂まで、水素生成量を増加させる指示を与えること
で、改質器９による水素生成量が前記目標水素生成量Ｓ
_aまで増加するのに要する時間を短縮するようにしても
よい。

【００６４】次に、図４，図５を参照して、上述した発
電管理手段７により、準備時間Ｔ_sを算出して改質器９
による水素生成量を制御したときの、リザーブタンク１
２内の圧力変化を低減する効果について説明する。図４
のグラフ（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の手法によりロ
ボット１の歩行を行ったときのリザーブタンク１２内の
圧力変化、グラフ（ｄ），（ｅ），（ｆ）は準備時間Ｔ
_sを前記時定数τとしたとしてロボット１の歩行を行っ
たときのリザーブタンク１２内の圧力変化、図５のグラ
フ（ｇ），（ｈ），（ｉ）は準備時間Ｔ_Sを前記時定数
τよりも短くしてロボット１の歩行を行ったときのリザ
ーブタンク１２内の圧力変化をそれぞれ説明するもので
ある。

【００６５】従来の手法においては、図４を参照して、
グラフ（ａ）における水素生成量を増加させる時刻ｔ₀
と、グラフ（ｂ）におけるロボット１が歩行を開始する
時刻ｔ₁とは同じである。その結果、歩行開始後しばら
くは、グラフ（ａ）に示した改質器９による水素生成量
の実際値よりも、グラフ（ｂ）に示した燃料電池５の水
素消費量のほうが多くなり、グラフ（ｃ）に示したよう
にリザーブタンク１２内の圧力が大きく下がって、ロボ
ット１の動作に最低限必要なリザーブタンク１２の圧力
である最低動作圧力を下回る。この場合は、燃料電池５
に対する水素供給量が減少して発電量不足の原因とな
る。

【００６６】また、歩行停止時には、グラフ（ａ）に示
した水素生成量の実際値がグラフ（ｂ）に示した水素消
費量を上回るため、グラフ（ｃ）に示したように、リザ
ーブタンク１２内の圧力がリザーブタンク１２の仕様か
ら定める限界最高圧力を越える場合が生じて好ましくな
い。そして、これらの問題を回避するために、リザーブ
タンク１２の容量を増やしたときは、リザーブタンク１
２の大型化、重量増加を伴うという不都合を生じる。

【００６７】そこで、図４に示した例においては、グラ
フ（ｄ）の時刻ｔ₀で水素の生成量を増加させる指示を
行ってから、グラフ（ｅ）に示したように、準備時間Ｔ
_Sが経過した時刻ｔ₁でロボット１の歩行を開始する。
尚、準備時間Ｔ_Sは上述したように、改質器９を１次遅
れ要素とみなしたときの時定数τに設定される。このよ
うにロボット１の歩行開始タイミングを遅らせること
で、グラフ（ｆ）に示したように、リザーブタンク１２
の圧力変動を上述した従来例のグラフ（ｃ）に比べて低
減することができる。そのため、リザーブタンク１２の
小型化、軽量化が可能である。

【００６８】また、図５において、グラフ（ｈ）は、グ
ラフ（ｇ）に示した準備時間Ｔ_Sを上述した時定数τよ
りも短い時間に設定する。その結果、グラフ（ｉ）に示
したように、リザーブタンク１２の圧力変化を図４のグ
ラフ（ｆ）に示した前記第１の圧力変動低減手法による
場合よりもさらに小さくすることができる。そのため、
リザーブタンク１２のより小型化、軽量化が可能であ
る。この場合、準備時間Ｔ_Sは、Ｔ_S＝時定数（τ）×定数（１以下）で表され、歩行開始時と歩行停止時のそれぞれに対して
適用される。準備時間Ｔ _Sは、さらに必要に応じて精密
に設定することも可能であり、Ｔ_S＝ｆ（現在圧力，目標生成変化量，目標圧設定値，
圧力上限値，圧力下限値，時定数）により、リザーブタンク１２内の圧力が圧力上限値（本
発明の所定の上限圧に相当する）を越えないように算出
してもよい。ここで、現在圧力はリザーブタンク１２の
現在の圧力、目標圧設定値はリザーブタンク１２の圧力
の目標値であり、目標生成変化量と共に、入力変数であ
る。それら以外はパラメータであり、時定数は図２で説
明した改質器９を１次遅れとみなしたときの時定数であ
る。例えば、現在圧力が高い場合には、リザーブタンク
１２内の水素量は十分であるので、準備時間Ｔ_Sをより
短い時間に設定してもかまわない。尚、準備時間Ｔ_Sを
このように関係式から算出する他、予め実験で求めたデ
ータテーブル等により算出するようにしてもよい。

【００６９】続いて、本発明の第１の実施の形態におけ
る発電管理手段７（図１参照）の具体的な動作につい
て、シーケンスマネージャ２４の動作を中心として、図
１に示した全体構成図を参照しつつ、図６に示したフロ
ーチャートと図７，図８に示したタイムチャートにより
説明する。尚、図７，図８において、グラフ（ａ）はシ
ーケンスマネージャ２４の作動状態の遷移、グラフ
（ｂ）は作動制御手段２から指示される行動計画（ここ
では歩行計画）の内容、グラフ（ｃ）は燃料電池５の水
素消費量（ロボット１の消費電力に対応する）の推移、
グラフ（ｄ）は改質器９の水素生成量の推移、グラフ
（ｅ）は作動制御手段２に対する制御信号（ＥＮＡＢＬ
Ｅ／ＩＮＨＩＢＩＴ）の出力の変化をそれぞれ表してい
る。

【００７０】図６のフローチャートを参照して、シーケ
ンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ６のルー
チンを繰り返し実行する。ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ６のル
ーチンにおいては、シーケンスマネージャの作動状態
は、作動制御手段２からの歩行計画の指示を待っている
状態である「歩行計画変更待ち状態」、作動制御手段２
からの歩行計画の指示を受け取ってから、改質器生成量
指示手段２５を介して改質器９に対する水素生成量の変
更指示を行うタイミングを待っている状態である「改質
生成指示待ち状態」、及び改質器９に対して水素生成量
の変更指示を行ってから、前記準備時間Ｔ_Sが経過する
のを待っている状態である「改質生成先行状態」の３種
類の状態のいずれかとなる。

【００７１】「歩行計画変更待ち状態」にあるときは、
シーケンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ
１０に分岐し、ＳＴＥＰ１０で作動制御手段２から歩行
計画の変更リクエストがあったときは、ＳＴＥＰ１１に
進んで、作動制御手段２から歩行計画の内容（歩行開
始、歩行停止等の指示）を受け取り、「改質生成指示待
ち状態」に移行する。一方、ＳＴＥＰ１０で作動制御手
段２から歩行計画の変更リクエストがなかったときに
は、「歩行計画変更待ち状態」が維持される。

【００７２】「改質生成指示待ち状態」にあるときは、
シーケンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ
２０に分岐し、ＳＴＥＰ２０で前記準備時間Ｔ_Sを算出
する。そして、ＳＴＥＰ２１で現在時刻ｔが歩行計画開
始の指示時刻ｔ_PのＴ_S時間前になったとき（ｔ≧ｔ_P
−Ｔ_S）にＳＴＥＰ２２に進んで、改質器生成量指示手
段２５により改質器９に対する水素の生成量を計算して
改質器９に指示する。そして、続くＳＴＥＰ２３でシー
ケンスマネージャ２４は、作動制御手段２に対してＩＮ
ＨＩＢＩＴ信号を出力して作動制御手段２の動作変更を
禁止して、「改質生成先行状態」に移行する。

【００７３】「改質生成先行状態」にあるときは、シー
ケンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ４で、「改質生成先
行状態」に移行してから前記準備時間Ｔ_Sが経過した時
に、ＳＴＥＰ５に進んで作動制御手段２にＥＮＡＢＬＥ
信号を送信する。このＥＮＡＢＬＥ信号の受信により、
作動制御手段２は要求があった歩行計画を実行する。そ
して、シーケンスマネージャ２４は、「歩行計画変更待
ち状態」に移行する。

【００７４】尚、ＥＮＡＢＬＥ信号とは、作動制御手段
２によるロボット１の動作の変更制御を許可する意味を
持つ信号であり、歩行そのものを許可する意味を持つも
のではない。即ち、シーケンスマネージャ２４から作動
制御手段２にＥＮＡＢＬＥ信号が出力されているとき
は、ロボット１の動作の変更が許可され、作動制御手段
２は、例えば歩行中のロボット１を停止させる制御を行
うことができる。一方、ＥＮＡＢＬＥ信号が出力されて
いないときには、ロボット１の動作変更が禁止され、例
えばロボット１が歩行中であれば、ロボット１は歩行を
継続する。

【００７５】以上説明した図６のフローチャートによ
り、脚式移動ロボット１を作動させる具体例を図７，図
８のタイムチャートを参照して説明する。

【００７６】図７は、シーケンスマネージャ２４が作動
制御手段２から歩行計画を受け取ってから、実際に脚式
移動ロボット１の歩行を開始するまでに待ち時間がある
場合の例である。図７を参照して、シーケンスマネージ
ャ２４は「歩行計画変更待ち状態」（（ａ）のＳＴ１
１）であるときに、作動制御手段２から時刻ｔ_P1 で歩
行を開始する歩行計画の指示（（ｂ）の））を受け取
ると（（ｃ）の）、歩行開始時刻ｔ_P1 の準備時間Ｔ
_S前の時刻であるｔ_C1 までの間（Ｔ_w1 ）、「改質生
成指示待ち状態」（（ａ）のＳＴ１２）となる。

【００７７】そして、時刻ｔ_C1 で、シーケンスマネー
ジャ２４は、改質器生成量指示手段２５を介して、改質
器９に対する水素生成量の指示値を増加させる（（ｄ）
の）。これにより、（ｄ）に示したように、改質器９
の水素生成量が増加する。それと共に、シーケンスマネ
ージャ２４は作動制御手段２にＩＮＨＩＢＩＴ信号を送
信して、作動制御手段２の作動を禁止し、「改質生成先
行状態」（（ａ）のＳＴ１３）に移行する。

【００７８】歩行開始時刻ｔ_P1 になると、シーケンス
マネージャ２４は、作動制御手段２にＥＮＡＢＬＥ信号
を出力して作動禁止を解除することで、歩行開始指示
（（ｄ）の）を行う。これにより、作動制御手段２の
制御により脚式移動ロボット１が歩行を開始し、シーケ
ンスマネージャ２４は「歩行計画変更待ち状態」
（（ａ）のＳＴ２１）に移行する。

【００７９】そして、シーケンスマネージャ２４は、作
動制御手段２から歩行を停止する作動計画の指示
（（ｂ）の）を受け取ると（（ｃ）の）、歩行停止
時刻ｔ_P2の準備時間Ｔ_S2 前の時刻であるｔ_C2 まで
の間（Ｔ_w1 ）、「改質生成指示待ち状態」（（ａ）の
ＳＴ２２）となる。

【００８０】時刻ｔ_C2 で、シーケンスマネージャ２４
は、改質器生成量指示手段２５を介して、改質器９に対
する水素生成量の指示値を減少させて（（ｄ）の）、
「改質生成先行状態」（（ａ）のＳＴ２３）に移行す
る。これにより、（ｄ）に示したように、改質器９の水
素生成量が徐々に減少する。そして、シーケンスマネー
ジャ２４は、歩行停止時刻ｔ_P2 で作動制御手段２にＥ
ＮＡＢＬＥ信号を出力することで、歩行停止指示
（（ｄ）の）を行う。この歩行停止指示を受け取るこ
とで、作動制御手段２の制御により脚式移動ロボット１
は歩行を停止する。

【００８１】このように、作動制御手段２からシーケン
スマネージャ２４に脚式移動ロボット１の歩行停止指示
がなされてから、実際にロボット１が歩行を停止するま
でに、準備時間Ｔ_S2 の遅れ時間を持たせることで、歩
行停止時に改質器９から燃料電池５への水素供給量が過
剰となり、リザーブタンク１２内の圧力が異常に上昇す
ることを防止している。

【００８２】次に、図８は、シーケンスマネージャ２４
が作動制御手段２から歩行計画を受け取ると同時又は短
時間内に、脚式移動ロボット１の歩行を開始する場合の
例である。図８を参照して、シーケンスマネージャ２４
は「歩行計画変更待ち状態」（（ａ）のＳＴ１１）であ
るときに、作動停止手段２から直ちに歩行を開始する作
動計画の指示（（ｂ）の）を受け取ると（（ｃ）の
）、直ちに改質器生成量指示手段２５を介して、改質
器９に対する水素生成量の指示値を増加させる（（ｄ）
の）。それと共に、シーケンスマネージャ２４は作動
制御手段２にＩＮＨＩＢＩＴ信号を出力し、作動制御手
段２の作動を禁止して「改質生成先行状態」（（ａ）の
ＳＴ１３））に移行する。即ち、図７で説明した「改質
生成指示待ち状態」（図７（ａ）のＳＴ１２）にはなら
ない。

【００８３】これにより、（ｄ）に示したように改質器
９の水素生成量が徐々に増加する。そして、シーケンス
マネージャ２３は、「改質生成先行状態」に移行してか
ら準備時間ｔ_S1 が経過した時刻ｔ_q1 で作動制御手段
２にＥＮＡＢＬＥ信号を出力して歩行開始指示を行う
（（ｄ）の）。即ち、作動制御手段２から脚式移動ロ
ボット１の歩行開始指示がなされてから、実際に脚式移
動ロボット１が歩行を開始するまでに、準備時間Ｔ_S1
の遅れ時間を生じさせることで、歩行開始時に改質器９
から燃料電池５への水素供給量が不足して、燃料電池の
発電量不足が生じることを防止している。

【００８４】そして、シーケンスマネージャ２４は、作
動制御手段２から歩行を停止する行動計画の指示
（（ｂ）の）を受け取ると（（ｃ）の）、直ちに改
質生成量指示手段２５を介して、改質器９に対する水素
生成量の指示値を減少させて（（ｄ）の）、「改質生
成先行状態」（（ａ）のＳＴ２３）に移行する。即ち、
歩行開始時と同様に、「改質生成指示待ち状態」になる
ことがない。

【００８５】これにより、（ｄ）に示したように改質器
９の水素生成量は徐々に減少し、シーケンスマネージャ
２４は、「改質生成先行状態」（（ａ）のＳＴ２３）と
なってから、準備時間Ｔ_S2 が経過した時刻であるＴ_q
2 で、作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を出力
して歩行停止指示（（ｄ）の）を行う。これにより、
図７に示した例と同様、歩行停止時に改質器９から燃料
電池５への水素供給量が過剰となり、リザーブタンク１
２内の圧力が異常に上昇することを防止している。

【００８６】次に本発明の第２の実施の形態について、
図９，図１０を参照して説明する。尚、図１と同じ構成
部分については同一の符号を付して説明を省略する。上
記第１の実施の形態では、準備時間Ｔ_sにより作動制御
手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信（歩行開始の指
示）するタイミングを決定したが、準備時間Ｔ_sは改質
器９を１次遅れ要素と想定して算出したものであるた
め、実際の改質器９の遅れ時間に対する誤差が大きくな
ることが考えられる。

【００８７】そこで、図９を参照して、本発明の第２の
実施の形態における発電管理手段７は、改質器９による
水素生成量を把握するオブザーバー４０（本発明の燃料
生成量把握手段に相当する）を備える。図１０を参照し
て、オブザーバー４０は、燃料電池５の発電量から水素
消費量換算手段２９により算出された燃料電池５の水素
消費量と、温度センサ４１により検出される改質器９内
の温度と、圧力センサ４２により検出されるリザーブタ
ンク１２内の圧力とを入力して、改質器９による水素生
成量を推定する。

【００８８】即ち、図９を参照して、水素消費量換算手
段２９は、燃料電池５の発電量を水素消費量変換率で除
して燃料電池５の水素消費量を算出する。そして、図１
０を参照して、オブザーバ４０は、水素消費量換算手段
２９により算出された燃料電池５の水素消費量と、オブ
ザーバ４０自身の水素発生推定量の前回値との差を入力
として、４４でリザーブタンク１２の容積に対応したリ
ザーブタンク１２内の圧力を求め、４５でリザーブタン
ク１２内の温度を考慮した補正を行う。そして、補正し
た値と圧力センサ４２によるリザーブタンク１２内の検
出圧力との差を４６で求めて、伝達関数Ｈに入力し、伝
達関数Ｈの出力を改質器９による今回の水素生成量と推
定する。

【００８９】尚、伝達関数Ｈは、応答性を重視するか推
定精度を重視するかに応じて、複数種類を使い分けるよ
うにしてもよい。また、上記の水素消費量換算率は、１
／（燃料電池の発電効率）とみなしてもよい。

【００９０】図９を参照して、発電制御手段７は、加え
合せ点４１でリザーブタンク１２の検出圧力と目標圧設
定手段２６により設定された圧力目標値（１気圧付近）
との差をとり、該差が０となるように演算部４２で指示
値を算出する。そして加え合せ点４３では、演算部４２
からの指示値と、改質器生成量指示手段２５からの改質
器９による水素生成量を増加させる指示値とが加算さ
れ、水素消費量換算手段２９により算出された燃料電池
５の水素消費量が減算される。

【００９１】そして、加え合せ点４４では、加え合せ点
４３からの指示値から、オブザーバー４０により推定さ
れた改質器９による水素生成量が減算され、減算結果が
０となるように、即ち、加え合せ点４３からの指示値
と、オブザーバー４０により推定される改質器９による
水素生成量とが一致するように、演算部４５は改質器９
と可変弁１０に対する水素生成量の指示を行う。尚、応
答速度を改善するためのフィードフォワード要素４６を
追加してもよい。また、４７は図１のスイッチ２８と同
様、加え合わせ点４１によるフィードバック制御を中断
して、改質器９及び可変弁１０に対する水素生成量の増
加指示が該フィードバック制御により制限されることを
防ぐためのスイッチである。

【００９２】このように、オブザーバー４０により、改
質器９による水素生成量を推定し、該推定値と水素生成
量と水素生成量の指示値との差を求めることにより、水
素生成量の増加指示に対する改質器９の実際の水素生成
量の増加度合いが小さいときに、増加指示値をさらに増
加させる制御が行われる。これにより、オブザーバ４０
を使用しない上述した本発明の第１の実施の形態に比べ
て、図９に示す本実施の形態では、改質器生成量指示手
段２５の出力である水素生成量指示値に対して、水素発
生量オブザーバ４０を含めて、ローカルフィードバック
を形成しており、より応答性が高く、かつ精度の高い水
素生成量の制御が期待できる。そのため、前記準備時間
Ｔ_Sの経過時の、実際の水素発生量がより精度よく予測
値に近づき、その結果としてロボット１への電力供給が
不足する可能性を低減させることができる。

【００９３】次に、図１１を参照して、本発明の第３の
実施の形態について説明する。上述した第１、第２の実
施の形態では、準備時間Ｔ_sを基準に作動制御手段２に
対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信（歩行開始の指示）する
タイミングを決定したが、本第３の実施の形態において
は、前記必要水素生成量Ｓ_nに応じて判定基準水素生成
量Ｓ_aを決定し、該Ｓ_aを基準として、作動制御手段２
に対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信（歩行開始の指示）す
るタイミングを決定する。

【００９４】即ち、発電管理手段７は、必要水素生成量
算出手段２３により必要水素生成量Ｓ_nを算出し、Ｓ_n
に応じて判定基準水素生成量Ｓ_aを例えばＳ_nの７０％
に決定する。そして、Ｓ_aでの水素の生成がなされるよ
うに改質器生成量指示手段２５を介して改質器９に対す
る水素生成量の増加指示を行う。尚、加え合せ点４３よ
り先の制御処理は上記第２の実施の形態と同様である。

【００９５】そして、シーケンスマネージャ２４は、判
定基準水素生成量Ｓ_aとオブザーバー４０により推定し
た改質器９による水素生成量Ｓ_pとを比較し、Ｓ_pがＳ
_a以上となったときに、作動制御手段２に対して前記Ｅ
ＮＡＢＬＥ信号を出力する。これにより、前記第１，第
２の実施の形態と同様、ロボット１の歩行開始時（時刻
ｔ₁）までに、改質器９による水素の生成量を歩行に必
要な量まで増加させることができ、歩行開始時に燃料電
池５からの電力供給量が不足することを防止することが
できる。また、リザーブタンク１２の残有圧力に従って
判定基準水素生成量Ｓ_aを増減させてもよい。

【００９６】このように、上記第１，第２の実施の形態
では準備時間Ｔ_sをＥＮＡＢＬＥ信号出力の判断基準と
したのに対して、本実施の形態では水素生成量の推定値
をＥＮＡＢＬＥ信号出力の判断基準としているため、よ
り精度の高いＥＮＡＢＬＥ信号出力の判断が可能とな
り、その結果として、ロボット１への電力供給が不足す
る可能性を著しく低減させることができる。

【００９７】尚、図１０を参照して、温度センサ４１の
不良等により、オブザーバー４０が正常に機能しなくな
ると、発電管理手段７から改質器９と可変弁１０に対し
て水素生成量の増加指示がなされ、実際には改質器９に
よる水素生成量が前記判定基準水素生成量Ｓ_aまで増加
している場合であっても、オブザーバー３０により推定
される改質器９の水素生成量が前記判定基準水素生成量
Ｓ_a以上とならない場合がある。この場合、作動制御手
段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号が送信されないため、ロ
ボット１が作動不能となる。

【００９８】そこで、このような作動不能が生じること
を防止するため、以下の処理を行うようにしてもよい。
即ち、シーケンスマネージャ２４は、前記増加指示をす
る際に、前記第１，第２の実施の形態と同様に前記準備
時間Ｔ_sを算出する。そして、前記増加指示を行ってか
ら準備時間Ｔ_sが経過したときは、改質器９による水素
生成量が前記判定基準水素生成量Ｓ_a以上となっている
と想定される。

【００９９】そのため、シーケンスマネージャ２４は、
改質器９及び可変弁１０に対して前記増加指示を行って
から前記準備時間Ｔ_sが経過したときには、燃料生成量
把握手段３０により推定される改質器９の水素生成量が
前記判定基準水素生成量Ｓ_aに達していなくても、作動
制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信する。これ
により、上述したロボット１の作動不能が生じることを
防止することができる。

【０１００】また、前記第１〜第３の実施の形態では、
本発明の蓄電手段として、電気二重層コンデンサを用い
たが、電気二重層以外のコンデンサや、リチウム−イオ
ンバッテリー等の二次電池を用いてもよい。

【０１０１】また、前記第１〜第３の実施の形態では、
電気二重層コンデンサ４からロボット１に作動用電力を
供給するようにしたが、ロボット１の消費電力が小さ
く、燃料電池５からの供給電力でロボット１を作動させ
ることができる場合には、電気二重層コンデンサ４及び
定電流充電回路３を設けずに、燃料電池５から直接ロボ
ット１に作動用電力を供給するようにしてもよい。

【０１０２】また、前記第１〜第３の実施の形態では、
改質器としてメタノールを原料とするものを用いたが、
他の方式の改質器を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における制御ブロック図。

【図２】燃料電池の作動説明図。

【図３】目標圧設定手段の構成図。

【図４】リザーブタンク圧力の推移説明図。

【図５】リザーブタンク圧力の推移説明図。

【図６】シーケンスマネージャの動作フローチャート。

【図７】発電管理手段のタイムチャート。

【図８】発電管理手段のタイムチャート。

【図９】第２の実施の形態における制御ブロック図。

【図１０】オブザーバーの構成図。

【図１１】第３の実施の形態における制御ブロック図。

【符号の説明】

１…２足歩行ロボット、２…作動制御手段、３…定電流
充電回路、４…電気二重層コンデンサ、５…燃料電池、
６…水素供給手段、７…発電管理手段、８…原料タン
ク、９…改質器、１０…可変弁、１１…レギュレータ、
１２…リザーブタンク、２３…必要水素生成量算出手
段、２４…シーケンスマネージャ、２５…改質器生成量
指示手段、２６…目標圧設定手段、２９…水素消費量換
算手段、４０…オブザーバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川健一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者小川直秀埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者小澤信明埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者宮崎進埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究内Ｆターム(参考） 3F060 CA14 HA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の行動計画に従って作動する行動計画
機能を備えた脚式移動ロボットにおいて、該脚式移動ロボットの作動用電力を供給する燃料電池
と、前記行動計画に従って該脚式移動ロボットの作動を
制御する作動制御手段と、該燃料電池の状態と前記行動
計画の内容とを監視し、前記行動計画に応じて該燃料電
池の発電量を調節する発電管理手段とを備えたことを特
徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】前記燃料電池の燃料を生成する原料を保持
する原料保持手段と、該原料保持手段から供給される原
料から前記燃料電池の燃料を生成して該燃料電池に供給
する改質器とを備え、前記発電管理手段は、前記燃料電池の燃料消費量に応じ
て、前記改質器に対して燃料の生成量の増減を指示し、
また、前記行動計画の内容を該行動計画が実行される前
に解析し、該行動計画において、前記燃料電池からの供
給電力が所定レベル以上必要となる大負荷作動が実行さ
れることを認識したときは、該大負荷作動が実行される
前に、予め前記改質器に対して燃料生成量を増加させる
指示をする先行処理を行うことを特徴とする請求項１記
載の脚式移動ロボット。
【請求項３】前記改質器から出力される燃料を保持しな
がら前記燃料電池に供給するリザーブタンクを有し、前記発電管理手段は、前記リザーブタンク内の圧力が所
定の上限圧を越えないように、前記先行処理を行うこと
を特徴とする請求項２記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】前記発電管理手段は、前記先行処理とし
て、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前記
大負荷作動に応じた必要供給量以上となるように前記改
質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってから、該必
要供給量に応じて設定された目標生成量での燃料生成が
実際になされるまでの想定時間である準備時間を、少な
くとも前記改質器の反応遅れ特性に応じて決定し、該増
加指示後、該準備時間が経過した時に、前記作動制御手
段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを
特徴とする請求項２又は３記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】前記改質器による燃料生成量を把握する燃
料生成量把握手段を設け、前記発電管理手段は、前記先行処理において、前記必要
供給量での燃料供給がなされるように、少なくとも前記
燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量に応じ
て、前記改質器に対する増加指示の度合いを決定するこ
とを特徴とする請求項２又は３記載の脚式移動ロボッ
ト。
【請求項６】前記改質器による燃料生成量を把握する燃
料生成量把握手段を設け、前記発電管理手段は、前記先行処理として、前記改質器
から前記燃料電池への燃料供給量が前記大負荷作動に応
じた必要供給量以上となるように前記改質器に対して燃
料生成量の増加指示を行い、該増加指示後、前記燃料生
成量把握手段により把握された燃料生成量が、前記必要
燃料供給量に応じて設定された目標生成量以上となった
時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行
開始を指示することを特徴とする請求項２又は３記載の
脚式移動ロボット。
【請求項７】前記発電管理手段は、前記先行処理を行う
際に、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前
記大負荷駆動に応じた必要供給量以上となるように前記
改質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってから、前
記目標生成量での燃料生成が実際になされるまでの想定
時間である準備時間を算出し、前記増加指示後、前記燃
料生成量把握手段により把握された燃料生成量が前記目
標生成量以上となった時、又は、前記準備時間が経過し
た時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実
行開始を指示することを特徴とする請求項６記載の脚式
移動ロボット。
【請求項８】前記燃料生成量把握手段は、前記燃料電池
の発電量と、前記改質器内の温度と、前記改質器からの
燃料の供給圧力とを用いて、前記改質器による燃料生成
量を把握することを特徴とする請求項５から７のうちい
ずれか１項記載の脚式移動ロボット。
【請求項９】前記燃料電池の出力電力により充電される
蓄電手段を設け、該蓄電手段から作動用電力を得るよう
にしたことを特徴とする請求項１から８のうちいずれか
１項記載の脚式移動ロボット。