JP2006068845A

JP2006068845A - ２足歩行ロボットの充電システム

Info

Publication number: JP2006068845A
Application number: JP2004253817A
Authority: JP
Inventors: Takuo Koyanagi; 拓郎小柳; Satoshi Kaneko; 聡金子; Tatsuma Ujino; 竜馬宇治野; Takashi Nakayama; 隆司中山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: JP4776903B2; KR101160163B1; US7834584B2; KR20060050851A; CN1743146A; US20060043929A1; EP1632319A1; CN1743146B; EP1632319B1

Abstract

【課題】２足歩行ロボットのバッテリの充電を、２足歩行ロボットの姿勢を安定させ、火花放電やノイズの発生を防止して行う充電システムを提供する。
【解決手段】２足歩行ロボット１０に備えられたバッテリ１１を充電する充電システムであって、充電装置１は、２足歩行ロボットを着座姿勢に保持する着座保持手段２と、２足歩行ロボット１０が着座保持手段２に着座したときに２足歩行ロボット１０に設けられた受電コネクタ１２と嵌合する給電コネクタ３とを備え、また、受電コネクタ１２と給電コネクタ３が接続状態にあるか否かを検知する接続状態検知手段と、バッテリ１１に対する充電電流を出力する充電用電源と、接続状態検知手段により受電コネクタ１２と給電コネクタ３が接続状態にあることが検知されたときに、該充電用電源からバッテリ１１に充電電流を供給してバッテリ１１を充電する充電制御手段とを有する充電ユニット４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、２足歩行ロボットに備えられたバッテリを充電するシステムに関する。

移動体に備えられたバッテリを充電するシステムとして、走行路に沿って敷設されたガイドラインを検出して走行する無人搬送車を外部電源装置が設置された場所まで移動させて、無人搬送車に設けられた受電カプラを外部電源装置に設けられた給電カプラに接続し、これにより、外部電源装置から給電カプラ及び受電カプラを介して無人搬送車に電源供給して、無人搬送車のバッテリを充電するようにした充電システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、撮像手段を備えて撮像データに基づく自律歩行を行う移動ロボットを充電するシステムとして、バッテリを充電する充電ステーションを設置し、移動ロボットのバッテリ充電量が所定レベル以下となったときに、移動ロボットが充電ステーションの位置を撮像データにより認識して充電ステーションまで移動し、充電ステーションによりバッテリの充電を行うようにした充電システムも提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−３４１０８５特開２００１−１２５６４１

上述したように無人搬送車を充電するときは、無人搬送車の電源を切っても無人搬送車は停止状態に維持されるため問題ないが、２足歩行ロボットにおいては、電源を切ると関節部のモータの位置保持作用が働かなくなるため、起立姿勢を維持することが困難である。また、２足歩行ロボットは、人間の活動エリア内で使用されることが多いため、充電に伴う受電コネクタと給電コネクタの脱着時に、火花放電やノイズが発生しないことが望ましい。

そこで、本発明は、２足歩行ロボットのバッテリの充電を、２足歩行ロボットの姿勢を安定させた上で、火花放電やノイズの発生を防止して行うことができる充電システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、２足歩行ロボットに備えられたバッテリを充電する充電システムであって、前記２足歩行ロボットが着座可能であって、前記２足歩行ロボットを着座姿勢に保持する着座保持手段と、前記２足歩行ロボットが該着座保持手段に着座したときに前記２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタと接続される給電コネクタと、該受電コネクタと該給電コネクタが接続状態にあるか否かを検知する接続検知手段と、前記バッテリに対する充電電流を出力する充電用電源と、前記接続検知手段により前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態にあることが検知されたときに、前記給電コネクタ及び前記受電コネクタを介して、前記充電用電源から前記バッテリに充電電流を供給して前記バッテリを充電する充電制御手段とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記２足歩行ロボットが前記着座保持手段に着座することにより、前記２足歩行ロボットの受電コネクタが前記給電コネクタに接続されると共に、前記２足歩行ロボットが着座姿勢に保持される。そのため、前記２足歩行ロボットの電源を切った状態、或いは関節部のモータへの給電を停止して消費電力を低減した状態で、前記２足歩行ロボットを迅速に充電することができる。また、前記充電制御手段は、前記接続検知手段により前記２足歩行ロボットの受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態にあることが検知されたときに、前記充電用電源から前記バッテリに充電電流を供給する。そのため、前記受電コネクタと前記給電コネクタの接続が完了する前に前記充電用電源からの充電電流の供給が開始され、前記給電コネクタと前記受電コネクタとの接触時に、火花放電やノイズが発生することを防止することができる。そして、これにより、付近にいる人間に不安感を抱かせたり、ノイズにより付近に所在する機器の誤動作を生じさせることを防止することができる。

また、前記給電コネクタは、充電電流を出力するための第１の充電用端子と、前記受電コネクタと該給電コネクタが接続状態にあるか否かを検知するための第１の検知用端子とを備え、前記受電コネクタは、前記給電コネクタとの接続時に、前記第１の充電用端子と導通する第２の充電用端子と、前記第１の検知用端子と導通する第２の検知用端子とを備えて、前記給電コネクタと前記受電コネクタが離脱状態から接続状態に移行する過程において、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子が導通状態となった後に、前記第１の検知用端子と前記第２の検知用端子が導通状態となる構成を有し、前記接続検知手段は、前記第１の検知用端子と前記第２の検知用端子が導通状態となったときに、前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあると検知することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記２足歩行ロボットの受電コネクタが前記給電コネクタに接続される際に、前記給電コネクタの第１の充電用端子と前記受電コネクタの第２の充電用端子が導通した後に、前記給電コネクタの第１の検知用端子と前記受電コネクタの第２の検知用端子が導通する。そのため、前記接続検知手段は、前記第１の検知用端子と前記第２の検知用端子が導通状態となったときに、前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあると検知することにより、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子が確実に導通状態となったときに前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあると検知することができる。

また、前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態から離脱状態に移行する過程において、前記第１の検知用端子と前記第２の検知用端子が遮断状態となった後に、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子が遮断状態となる構成を有し、前記充電用電源の出力端子間に接続されたコンデンサと、該コンデンサの充電電荷を放電する放電手段とを備えて、前記充電制御手段は、前記接続検知手段により前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあることが検知された状態から、前記接続検知手段により前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあることが検知されない状態に切り換わったときに、前記充電用電源による充電電流の出力を停止して、前記放電手段により前記コンデンサの充電電荷を放電することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記接続検知手段により、前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあることが検知された状態から、前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあることが検知されない状態に切り換わった時点では、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子はまだ導通状態にある。そのため、この時点で、前記充電用電源による充電電流の出力を停止して、前記放電手段により前記コンデンサの充電電荷を放電することによって、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子が導通状態から遮断状態に切り換わる前に、前記コンデンサの充電電荷を減少させることができる。そして、これにより、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子が導通状態から遮断状態に切り換わったときに、前記コンデンサの充電電荷による充電電流の急激な遮断により火花放電やノイズが生じることを抑制することができる。

また、前記受電コネクタの前面に、前記給電コネクタと離脱された状態にあるときは前記受電コネクタの開口部を覆い、前記給電コネクタと嵌合される際に前記給電コネクタの前記受電コネクタへの接触に伴って開放されて該開口部を露出させるシャッタを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記受電コネクタが前記給電コネクタから離脱した状態にあるときは、前記シャッターにより前記受電コネクタの開口部が覆われる。そのため、前記２足歩行ロボットの充電実行時以外において、前記受電コネクタを保護することができる。

また、前記受電コネクタは開口部から端子部に向かって斜面が次第に接近するテーパー形状の凹部を有し、前記給電コネクタは前記受電コネクタの該テーパー形状に合わせた形状の凸部を有することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記受電コネクタの凹部内に前記給電コネクタの凸部を挿入することにより、前記受電コネクタの凹部の内周面が前記給電コネクタの凸部の外周面に案内されるようにして、前記受電コネクタが前記給電コネクタに向かって移動するため、前記受電コネクタと前記給電コネクタの位置決めを容易に行って両者を接続することができる。

本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。図１は本発明の２足歩行ロボットの充電システムによる充電態様の説明図、図２は２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタと充電装置に備えられた給電コネクタの構成図、図３は２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタの端子部と充電装置に備えられた給電コネクタの端子部の構成図、図４は充電装置に備えられた充電ユニットの回路構成図、図５は充電ユニットに備えられた接続検知部のタイミングチャート、図６は充電開始処理のフローチャート、図７は充電終了処理のフローチャートである。

図１（ａ）を参照して、２足歩行ロボットの充電システムは、２足歩行ロボット１０に備えられたバッテリ１１を充電装置１により充電するものである。充電装置１は椅子形状を有し、図１（ｂ）に示したように、２足歩行ロボット１０が着座したときに２足歩行ロボット１０の大腿部と上体部の背面を保持して２足歩行ロボット１０を着座姿勢に維持する着座保持部２と、２足歩行ロボット１０に備えられた受電コネクタ１２と嵌合する給電コネクタ３と、給電コネクタ３及び受電コネクタ１２を介して２足歩行ロボット１０に充電電流を供給する充電ユニット４とを備えている。

そして、このように、２足歩行ロボット１０を着座姿勢に保持してバッテリ１１の充電を行うことにより、上体部１３と大腿部１４間の関節モータや、大腿部１４と下腿部１５間の関節モータ、及び下腿部１５と足平部１６間の関節モータに、姿勢保持のための給電を継続する必要がなくなるため、これらの関節モータへの通電を停止して迅速にバッテリ１１を充電することができる。

なお、２足歩行ロボット１０は、視覚センサ（図示しない）を有し、バッテリ１１の充電が必要になったときに、該視覚センサによる撮像画像データから充電装置１の所在位置までの距離を認識する。そして、２足歩行ロボット１０は、充電装置１の所在位置までの移動に必要な歩数を算出して充電装置１に向かって歩行を開始する。その後、２足歩行ロボット１０は、充電装置１の直前で一旦停止し、半回転して着座保持部２に着座する。

次に、図２（ａ）を参照して、２足歩行ロボット１０に備えられた受電コネクタ１２の凹部２０は、開口部２１から端子２２が配設された端子部２３に向かって側面が次第に接近するテーパー形状２４を有している。また、開口部２１の前面には、開口部２１を覆うシャッター２５ａ及び２５ｂが設けられている。一方、充電装置１に備えられた給電コネクタ３は、受電コネクタ１２の端子２２に挿入される端子３０を有し、受電コネクタ１２の凹部２０のテーパー形状２４に合わせた形状の凸部３１を有している。

シャッター２５ａ及び２５ｂは、図２（ａ）に示したように受電コネクタ１２と給電コネクタ３が離脱状態にあるときは、開口部２１を塞いで埃や塵の進入を防ぐ。また、２足歩行ロボット１０が充電装置１に着座する際に、図２（ｂ）に示したように受電コネクタ１２が給電コネクタ３に接触すると、シャッター２５ａ及び２５部は凹部２０の方向に開いて給電コネクタ３の凹部２０への挿入が可能となる。

そして、図２（ｃ）に示したように給電コネクタ３の端子３０が受電コネクタ１２の端子２２に挿入されて、給電コネクタ３と受電コネクタ１２の嵌合が完了する。この場合、給電コネクタ３が受電コネクタ１２に挿入されるに従って、給電コネクタ３の凸部３１の側面が受電コネクタ１２の凹部２０の内周壁部のテーパー形状２４に案内されるようにして、給電コネクタ３と受電コネクタ１２の端子間の位置決めが容易に行われる。

また、図３（ａ）を参照して、受電コネクタ１２には２２ａ〜２２ｊの１０個の端子が設けられ、それに対応して給電コネクタ３には３０ａ〜３０ｊの１０個の端子が設けられている。そして、給電コネクタ３の充電電流を供給するための充電用端子３０ａと３０ｊは、信号を伝送するための信号用端子３０ｂ〜３０ｉよりも長くなっており、それに対応して、給電コネクタ１２の充電用端子３０ａと３０ｊが挿入される受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊは、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂ〜充電用端子３０ｊが挿入される受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂ〜２２ｉよりも深く形成されている。

そのため、受電コネクタ１２が給電コネクタ３に嵌合するときは、先ず、図３（ｂ）に示したように、給電コネクタ３の両端の充電用端子３０ａと３０ｊが、受電コネクタ１２の両端の充電用端子２２ａと２２ｊにそれぞれ挿入されて導通し、その後、図３（ｃ）に示したように、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂ〜３０ｉが、受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂ〜２２ｉにそれぞれ挿入されて導通する。

また、受電コネクタ１２が給電コネクタ３から離脱するときには、逆に、先ず、給電コネクタ３の長さが短い信号用端子３０ｂ〜３０ｉが、受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂ〜２２ｉからそれぞれ遮断され、その後、給電コネクタ３の長さが長い充電用コネクタ３０ａと３０ｊが、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊからそれぞれ遮断される。

なお、給電コネクタ３の充電用端子３０ａと３０ｊは本発明の第１の充電用端子に相当し、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊは本発明の第２の充電用端子に相当する。

次に、図４を参照して、充電装置１に備えられた充電ユニット４には、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態にあるか否かを検知する接続検知部５０と、２足歩行ロボット１０に対する充電電流を生成する充電電流生成部６０とが備えられている。

そして、接続検知部５０には、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂのＧＮＤに対する電圧Ｖ1と閾値電圧Ｖaとを比較する比較器５１と、比較器５１の出力電圧Ｖ2の変化を遅延させる遅延回路５２と、遅延回路５２の出力電圧Ｖ3を整形するシュミットトリガ回路５３と、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4を入力して給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態にあるか否かを判断するＣＰＵ５４とが備えられている。

ここで、比較器５１は、負入力端子への入力電圧Ｖ1が正入力端子への入力電圧Ｖa以下であるときは高レベルの電圧Ｖhを出力し、負入力端子への入力電圧Ｖ1が正入力端子への入力電圧Ｖaよりも高いときには低レベルの電圧Ｖlを出力する。また、シュミットトリガ回路５３においては、入力電圧が上昇する過程においては入力電圧Ｖ3が上昇方向の閾値Ｖth以上となったときに出力電圧Ｖ4がＶlからＶhに切り換わり、入力電圧Ｖ3が下降する過程においては入力電圧Ｖ3が下降方向の閾値Ｖtl以下となったときに出力電圧Ｖ4がＶhからＶlに切り換わる。

また、充電電流生成部６０には、プラグ７０を介して供給される交流電力を降圧する変圧回路６１と、変圧回路６１から出力される交流電圧を全波整流する整流回路６２と、整流回路６２から出力される直流電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータ６３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３の出力端子間に接続されたコンデンサ６４と、コンデンサ６４の充電電荷を放電する放電回路６５とが備えられている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３からの電流出力と放電回路６５の放電動作は、ＣＰＵ５４から出力される制御信号により制御される。

ここで、図４に示したように、比較器５１の負入力端子には、抵抗５５によりＶccにプルアップされた信号用端子３０ｂが接続され、信号用端子３０ｂの隣の信号用端子３０ｃはＧＮＤレベルに導通されている。また、比較器５１の正入力端子に入力される閾値電圧Ｖaは、ＧＮＤレベルとＶccレベルの中間レベル付近に設定されている。なお、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂと３０ｃは本発明の第１の検知用端子に相当し、受電コネクタ１２の信号用端子２２ｂと２２ｃは本発明の第２の検知用端子に相当する。

そして、受電コネクタ１２において、給電コネクタ３の信号用端子３０ｂと接続される信号用端子２２ｂと、給電コネクタ３の信号用端子３０ｃと接続される信号用端子２２ｃは、導線８０により短絡されている。そのため、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が離脱状態にあるときは、比較器５１の正入力端子に入力される電圧Ｖ1はＶcc（＞Ｖa）となり、比較器５１の出力電圧Ｖ2は低レベルのＶlとなる。一方、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態にあるときには、Ｖ1はＧＮＤ（＜Ｖa）となるため、比較器５１の出力電圧Ｖ2は高レベルのＶhとなる。

そのため、ＣＰＵ５４は、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4を監視して、Ｖ4がＶhであるときは給電コネクタ３と受電コネクタ１２とが離脱状態にあり、Ｖ4がＶlであるときは給電コネクタ３と受電コネクタ１２とが接続状態にあると検知することができる。

図５は接続検知部５０における電圧Ｖ1〜Ｖ4の推移を示したタイミングチャートであり、縦軸が電圧、横軸が時間に設定されている。図５においては、ｔ₁₄で給電コネクタ３が受電コネクタ１２と接続され、ｔ₂₁で給電コネクタ３が受電コネクタ１２から離脱されている。

給電コネクタ３が受電コネクタ１２と接続されたｔ₁₄から比較器５１の負入力端子への入力電圧Ｖ1が次第に低下し、Ｖ1が閾値Ｖa以下となったｔ₁₅で比較器５１の出力電圧Ｖ2がＶlからＶhに切り換わっている。そして、遅延回路５２の作用による時間遅れを伴って、遅延回路５２の出力電圧Ｖ3がシュミットトリガ回路５３の電圧上昇方向の閾値Ｖhを越えたｔ₁₆で、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶlからＶhに切り換わっている。

また、給電コネクタ３が受電コネクタ１２から離脱したｔ₂₁から、比較器５１の負入力端子の電圧Ｖ1が次第に上昇し、Ｖ1が閾値Ｖaよりも高くなったｔ₂₂で比較器５１の出力電圧Ｖ2がＶhからＶlに切り換わっている。そして、遅延回路５２の作用による時間遅れを伴って、遅延回路５２の出力電圧Ｖ3がシュミットトリガ回路５３の電圧下降方向の閾値Ｖtlよりも低くなったｔ₂₃で、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶhからＶlに切り換わっている。

また、ｔ₁₀〜ｔ₁₃において比較器５１の負入力端子への入力電圧Ｖ1にノイズが重畳し、これによりｔ₁₁〜ｔ₁₂において比較器５１の出力電圧Ｖ2がＶhとなっている。しかし、遅延回路５２の作用により、遅延回路５２の出力電圧Ｖ3はシュミットトリガ回路５３の電圧上昇方向の閾値Ｖth以上とならないため、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4はＶlに維持される。

さらに、ｔ₁₇〜ｔ₂₀においても比較器５１の負入力端子Ｖ1にノイズが重畳して、ｔ₁₈〜ｔ₁₉において比較器５１の出力電圧Ｖ2がＶlとなっている。しかし、遅延回路５２の作用により、遅延回路５２の出力電圧Ｖ3はシュミットトリガ回路５３の電圧下降方向の閾値Ｖtl以下とならないため、シュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4はＶhに維持される。

このように、遅延回路５２とシュミットトリガ回路５３を備えることによって、比較器５１の負入力端子への入力電圧Ｖ1にノイズが重畳したときに、ＣＰＵ５４に入力されるシュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4が切り換わることを抑制することができる。そして、これにより、実際には給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態であるにも拘らず、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が離脱状態にあると誤検知されることや、逆に、実際には給電コネクタ３と受電コネクタ１２が離脱状態であるにも拘らず、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態にあると誤検知されることを防止することができる。

次に、図６に示したフローチャートに従って、接続検知部５０に備えられたＣＰＵ５４による２歩行ロボット１０に対する「充電開始処理」の実行手順について説明する。ＣＰＵ５４により２足歩行ロボット１０に対する充電電流の出力制御を行う構成が、本発明の充電制御手段に相当する。

ＣＰＵ５４は、図６のＳＴＥＰ１で、２足歩行ロボット１０が充電装置１への着座アプローチを開始したことを検知すると、ＳＴＥＰ２に進んでタイマをスタートさせる。なお、２足歩行ロボット１０が充電装置１への着座アプローチを開始したことの検知は、充電装置１に備えられた視覚センサ（図示しない）による２足歩行ロボット１０の接近の検知や、充電装置１が２足歩行ロボット１０から無線送信される充電アプローチ開始信号を受信すること等によって行われる。

そして、ＣＰＵ５４は、続くＳＴＥＰ３とＳＴＥＰ１０からなるループを実行して、ＳＴＥＰ１０でタイマのタイムアップの有無を確認しながら、ＳＴＥＰ３でシュミットトリガ回路５３の出力電圧Ｖ4がＶlからＶhに切り換わって給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態となったことが検知されるのを待つ。

そして、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が接続状態となったことが検知されたときに、ＳＴＥＰ４に進んで、タイマを再スタートさせる。一方、ＳＴＥＰ１０がタイムアップしたときには、給電コネクタ３と受電コネクタ１２の接続に失敗したと判断されるため、ＳＴＥＰ２１に進んで、ＣＰＵ５４はブザー（図示しない）の鳴動による報知等を行う「異常終了処理」を行ってＳＴＥＰ７に進む。この場合は、２足歩行ロボットの充電処理は実行されない。

次のＳＴＥＰ５とＳＴＥＰ２０からなるループを実行して、ＣＰＵ５４は、ＳＴＥＰ２０でタイマのタイムアップの有無を確認しながら、ＳＴＥＰ５で給電コネクタ３と受電コネクタ１２を介した通信が可能となってシステム接続が検知されるのを待つ。そして、２足歩行ロボット１０と充電装置１間のシステム接続が検知されたときにＳＴＥＰ６に進み、ＣＰＵ５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６３を電流出力状態として、給電コネクタ３及び受電コネクタ１２を介して２足歩行ロボット１０への充電電流の供給を開始する。

一方、ＳＴＥＰ２０でタイマがタイムアップしたときにはＳＴＥＰ２１に進み、ＣＰＵ５４は「異常終了処理」を行ってＳＴＥＰ７に進む。この場合は、２足歩行ロボット１０に対する充電処理は実行されない。このように、ＳＴＥＰ３で給電コネクタ３と受電コネクタ１２との接続を確認し、さらに、ＳＴＥＰ５で充電装置１と２足歩行ロボット１０とのシステム接続を確認した上で、充電電流の供給を開始することにより、給電コネクタ３と受電コネクタ１２間の接続不良や充電装置１と２足歩行ロボット１０間の通信不良により、バッテリ１１の充電処理が正常に実行されない状況となることを未然に防止することができる。

次に、図７に示したフローチャートに従って、ＣＰＵ５４による２足歩行ロボット１０に対する「充電終了処理」の実行手順について説明する。ＣＰＵ５４は、ＳＴＥＰ３０で、２足歩行ロボット１０から起立アプローチの実行開始を通知する信号を受信したときにＳＴＥＰ３１に進む。

そして、シュミットトリガ回路５３（図４参照）の出力電圧Ｖ4がＶhからＶlに切り換わるのを待つ。ここで、図３（ｂ）に示したように、信号用端子３０ｂが信号用端子２２ｂから離脱し、また、信号用端子３０ｃが信号用端子２２ｃから離脱した時点では、給電コネクタ３の充電用端子３０ａ及び３０ｊは、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａ及び２２ｊとそれぞれまだ導通した状態となっている。

そこで、ＣＰＵ５４は、ＳＴＥＰ３１で給電コネクタ３と受電コネクタ１２の離脱が確認されたときに、ＳＴＥＰ３２に進んでＤＣ／ＤＣコンバータ６３による充電電流の出力を停止すると共に、ＳＴＥＰ３３で放電回路６５によりコンデンサ６４の充電電荷を放電する。これにより、給電コネクタ３の充電用端子３０ａと３０ｊが、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊから離脱して遮断状態となる前に、コンデンサ６４の充電電荷量を減少させることができ、給電コネクタ３の充電用端子３０ａと３０ｊが、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊから離脱する際に火花放電が生じることを抑制することができる。

なお、放電回路６５による放電速度は、給電コネクタ３の充電用端子３０ａと３０ｊが、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊから離脱して遮断状態となる前に、コンデンサ６４の充電電荷が全て放電されるように設定することが望ましい。

なお、本実施の形態では、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示したように、給電コネクタ３の充電用端子３０ａと３０ｊを信号用端子３０ｂ〜３０ｉよりも長くし、それに応じて、受電コネクタ１２の充電用端子２２ａと２２ｊを信号用端子２２ｂ〜２２ｉよりも深くする構成としたが、給電コネクタと受電コネクタが接続状態にあることを検知する手段を備えた他の構成により、本発明の効果を得ることもできる。

この場合、給電コネクタと受電コネクタが接続状態から離脱状態に切換ったことが検知された時点から、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が停止するまでにはある程度の遅れ時間が生じるため、信号用端子が離脱してから充電用端子が離脱するまでに該遅れ時間を越える時間が確保される機構を備える必要がある。

また、本実施の形態では、図２に示したように、受電コネクタ３の開口部を覆うシャッター２５ａ及び２５ｂを備えたが、シャッター２５ａ及び２５ｂを備えていない場合であっても本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、図４に示したように、放電回路６５を備えて、給電コネクタ３と受電コネクタ１２が離脱する際にコンデンサ６４の充電電荷を放電する処理を行ったが、かかる処理を行わない場合であっても本発明の効果を得ることができる。

本発明の２足歩行ロボットの充電システムによる充電態様の説明図。２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタと充電装置に備えられた給電コネクタの構成図。２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタの端子部と充電装置に備えられた給電コネクタの端子部の構成図。充電装置に備えられた充電ユニットの回路構成図。充電ユニットに備えられた接続検知部のタイミングチャート。充電開始処理のフローチャート。充電終了処理のフローチャート。

符号の説明

１…充電装置、２…着座保持部、３…給電コネクタ、４…充電ユニット、１０…２足歩行ロボット、１１…バッテリ、１２…受電コネクタ、２０…（受電コネクタの）凹部、２２…（受電コネクタの）端子、２２ａ，２２ｊ…（受電コネクタの）充電用端子、２２ｂ，２２ｃ…（受電コネクタの）検知用端子、２４…テーパー形状、２５…シャッター、３０…（給電コネクタの）端子、３０ａ，３０ｊ…（給電コネクタの）充電用端子、３０ｂ，３０ｃ…（給電コネクタの）検知用端子、３１…（給電コネクタの）凸部、５０…接続検知部、６０…充電電流生成部、６４…コンデンサ、６５…放電回路

Claims

２足歩行ロボットに備えられたバッテリを充電する充電システムであって、
前記２足歩行ロボットが着座可能であって、前記２足歩行ロボットを着座姿勢に保持する着座保持手段と、
前記２足歩行ロボットが該着座保持手段に着座したときに前記２足歩行ロボットに備えられた受電コネクタと接続される給電コネクタと、
該受電コネクタと該給電コネクタが接続状態にあるか否かを検知する接続検知手段と、
前記バッテリに対する充電電流を出力する充電用電源と、
前記接続検知手段により前記受電コネクタと前記給電コネクタが接続状態にあることが検知されたときに、前記給電コネクタ及び前記受電コネクタを介して、前記充電用電源から前記バッテリに充電電流を供給して前記バッテリを充電する充電制御手段とを備えたことを特徴とする２足歩行ロボットの充電システム。
前記給電コネクタは、充電電流を出力するための第１の充電用端子と、前記受電コネクタと該給電コネクタが接続状態にあるか否かを検知するための第１の検知用端子とを備え、
前記受電コネクタは、前記給電コネクタとの接続時に、前記第１の充電用端子と導通する第２の充電用端子と、前記第１の検知用端子と導通する第２の検知用端子とを備えて、
前記給電コネクタと前記受電コネクタが離脱状態から接続状態に移行する過程において、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子が導通状態となった後に、前記第１の検知用端子と前記第２の検知用端子が導通状態となる構成を有し、
前記接続検知手段は、前記第１の検知用端子と前記第２の検知用端子が導通状態となったときに、前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあると検知することを特徴とする請求項１記載の２足歩行ロボットの充電システム。
前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態から離脱状態に移行する過程において、前記第１の検知用端子と前記第２の検知用端子が遮断状態となった後に、前記第１の充電用端子と前記第２の充電用端子が遮断状態となる構成を有し、
前記充電用電源の出力端子間に接続されたコンデンサと、該コンデンサの充電電荷を放電する放電手段とを備えて、
前記充電制御手段は、前記接続検知手段により前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあることが検知された状態から、前記接続検知手段により前記給電コネクタと前記受電コネクタが接続状態にあることが検知されない状態に切り換わったときに、前記充電用電源による充電電流の出力を停止して、前記放電手段により前記コンデンサの充電電荷を放電することを特徴とする請求項２記載の２足歩行ロボットの充電システム。
前記受電コネクタの前面に、前記給電コネクタと離脱された状態にあるときは前記受電コネクタの開口部を覆い、前記給電コネクタと嵌合される際に前記給電コネクタの前記受電コネクタへの接触に伴って開放されて該開口部を露出させるシャッタを備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項記載の２足歩行ロボットの充電システム。
前記受電コネクタは開口部から端子部に向かって斜面が次第に接近するテーパー形状の凹部を有し、前記給電コネクタは前記受電コネクタの該テーパー形状に合わせた形状の凸部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の２足歩行ロボットの充電システム。