JP2006116641A

JP2006116641A - 電動駆動体

Info

Publication number: JP2006116641A
Application number: JP2004306298A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Toya; 正一遠矢
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】電池の交換時にロボット等の電動駆動体への電源供給が停止されることがない電動駆動体を提供することを目的とする。
【解決手段】交換可能な二次電池５を電源として収納し、前記電池５の電力により前記電池５の交換作業を行う電動駆動体Ａであって、少なくとも２つの前記電池５を収納する収納部４Ａ、４Ｂを備え、電池交換時以外の状態では、少なくとも一つの前記電池５を前記収納部４Ａに収納して電源とし、少なくとも一つの前記電池５を収納していない前記収納部４Ｂとを備え、電池交換時においては、前記電池５を収納していない前記収納部４Ｂに、電力供給が可能な前記電池５を収納して電源とした後、前記電池５を収納している前記収納部４Ａより前記電池５を取り出すことを特徴とする電動駆動体。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動ロボット等の電動駆動体に関する。

床面等を移動するロボットにおいては、電源として繰り返し充電が可能な二次電池が利用されている。従来のロボットの充電に関して、下記公報には、ロボットの内蔵する電池の充電容量が低下した場合、ロボットを充電台に誘導してこれと合体させ、充電する方法が開示されている。
特開２００３−１５７７号公報

しかしながら、上記従来例においては、ロボットが充電中においては、ロボットの通常の動作・機能ができなくなり問題である。例えば、監視ロボットにおいて、不審者を発見し、接近し写真撮影し、画像データを電波にて発信する機能を有する場合、充電中はロボットがこのような監視機能を停止することになる。充電時間は少なくとも１時間以上要するものであり、このような監視機能の停止は、問題であった。

本発明は、従来例のようなロボットの充電中に機能が停止する問題を解消するとともに、電池の交換時にロボット等の電動駆動体への電源供給が停止されることがない電動駆動体を提供することを目的とする。

本発明は、交換可能な二次電池を電源として収納し、前記電池の電力により前記電池の交換作業を行う電動駆動体であって、少なくとも２つの前記電池を収納する収納部を備え、電池交換時以外の状態では、少なくとも一つの前記電池を前記収納部に収納して電源とし、少なくとも一つの前記電池を収納していない前記収納部とを備え、電池交換時においては、前記電池を収納していない前記収納部に、電力供給が可能な前記電池を収納して電源とした後、前記電池を収納している前記収納部より前記電池を取り出すことを特徴とする。

本発明においては、電池の交換時においては、前記電池を収納していない前記収納部に、新しい電池を収納した後、残容量の少ない電池を取り出すことにより、電動駆動体に電源供給が絶えることがなく、電池駆動ロボットが所望の動作を継続することができる。

本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。本実施例の電動駆動体は、電動ロボットＡであって、建物或いは敷地内の監視を行う監視ロボットとして利用され、不審者を発見し、現場に接近し警報音を発生する。そして、現場の音を収集し、状況を写真撮影し、音声データ、画像データを、管理者側に電波にて発信する機能を備えている。なお、電動ロボットＡは、これ以外の機能のロボット、例えば、展示物等を見学者に案内、説明して移動する案内ロボットでも良い。また、本発明においては、電動駆動体は、交換可能な二次電池を電源として収納し、電池の電力により電池の交換作業を行うものであれば、ロボット以外の無人搬送車等の車両の電動移動体であっても良い。

電動ロボットＡは、図１に示すように、人間を模して胴体、顔、手からなる本体１を備えている。そして、地上、床上を移動するために、４つの駆動輪２を、本体１下部の土台部３の下に設けられている。

図３は、電動ロボットＡ並びにこれを充電する充電ステーションＢの電気回路構成を説明する電気回路ブロック図である。電動ロボットＡ内には、入出力部１１と、マイコンを中心に構成される制御部１２と、この制御部１２との交信により電動ロボットＡ自信を移動させる駆動部１３と、これらに電力を供給する電源部１４を備えている。

詳細には、入出力部１１には、不審者等を感知するための赤外線センサー、音声を発生するスピーカー、音声を集音するマイク、現場の状況を撮影するカメラ等を備え、これらに電気信号を入出力することで、所望の機能を働かせることができる。そして、管理者側に、現場の音声データ、画像データを電波にて発信するために、電波発信部１１Ａを備えている。また、入出力部１１には、充電ステーションＢから発信される電波を受信することで、充電ステーションＢの位置に移動するために、電波受信部１１Ｂを備えている。

電源部１４の電源として機能する電池パック５は、土台部３内に設けれた電池収納部４に収納される。電池収納部４は、別々の収納部４Ａ、４Ｂを備えており、各収納部４Ａ、４Ｂに電池パック５が収納できる。なお、収納部４Ａ、４Ｂは土台部３内に設けられているが、図１、２においては、電池パック５の収納状態が容易に理解できるように図示され、白ぬき表示のときは、電池パック５は未収納、黒塗り表示のとき、電池パック５は収納状態を示している。
そして、制御部１２からの指令により、収納部４Ａ、４Ｂに収納された一方の電池パック５、或いは、両方の電池パック５より電力が供給できるように制御されている。また、制御部１２においては、電池パック５の電圧、充電電流を検出することで、周知の方法にて、電池パック５の残容量をモニターし、残容量が規定値以下となったときに、充電ステーションＢにて電池パック５を交換するように制御する。ここで、収納部４Ａ、４Ｂは、略直方体の電池パック５が収納できるように、略同形の空洞形状を備えている。図示しないが、電池パック５には出力端子を備え、これと接触して電力を受け取る受電端子が収納部４Ａ、４Ｂ内には設けられている。

駆動部１３においては、土台部３内に内蔵されるモーターを駆動させて駆動輪２を回転し、ロボットＡを移動させることができる。また、後で図２で説明するように、電池パック５の交換時に、土台部３が上下動できるように、４つの上下棒６を備えている。図示しないが内蔵されるモーターの回転運動を、周知の機構により、上下棒６の上下運動に変換することで、上下棒６を動作させている。

充電ステーションＢは、略板状の充電本体２０を備えており、２つの電池パック５を装着して、充電するための装着部２１Ａ、２１Ｂを備え、各々に電池パック５に電力を供給する充電端子２２Ａ、２２Ｂを備えている。電池パック５の充電は、充電本体２０内の充電制御部２３にて制御され、満充電時に充電を終了する。この充電制御部２３への電力は、商用電源より直流電力に変更し供給する電源部２４が行っている。また、上述のように、ロボットＡの電池交換が必要になったときに、ロボットＡを充電ステーションＢの位置に誘導するために、電波発信部２５を備えている。

以上の構成を備えるロボットＡは、図４のフローに従い、図２の電池取り替え状況図に説明される動作を行う。
まず、ステップ１にて、人が電池パック５を充電ステーションＢに装着して充電し、その後、ステップ２で充電されたひとつの電池パック５をロボットＡの収納部４Ａ、４Ｂのいずれかに装着する。そして、ステップ３で、もうひとつの電池パック５を予備電池として、充電ステーションＢに装着して、充電を開始する。

次に、ステップ４で、ロボットＡの動作をリセットして、ステップ５にて、ロボット活動である監視活動を開始させる。ステップ６においては、監視活動により電力が消費され、ロボットＡの制御部１２で、装着された電池パック５の残容量が規定以下であるかどうかを判定する。残容量が規定値を超えている場合は、ステップ５に戻り、監視活動を継続する。残容量が規定値以下である場合は、充電ステーションＢの電波発信部２５から発信される電波をロボットＡが電波受信部１１Ｂで受信することで、充電ステーションＢの位置に接近する（ステップ７、図２（ａ））。
次に、ロボットＡは、まず、上下棒６を下に伸ばして土台部３を浮かせた状態で、充電ステーションＢの充電本体２０の所定位置に停止する（図２(ｂ)）。ここで、収納部４Ｂには、あき状態で、収納部４Ａには電池パック５が収納されており、収納スペース４Ｂの真下に、充電ステーションＢの装着部２１Ａに装着された満充電状態の電池パック５が位置するように停止する。

次に、上下棒６を収納状態として、土台部５を降下させることで、あき状態の収納部４Ｂに電池パック５を図示しない着脱機構により装着し（図２(c)）、このとき、ロボットＡへの電力供給源は、制御部１２からの指令により、収納部４Ａの電池パック５から、収納部４Ｂの電池パック５に切り換えられる。その後、収納部４Ａに収納された残容量の少ない電池パック５は、土台部５が降下されたとき、図示しない着脱機構により装着が解除されて、充電ステーションＢの装着部２１Ｂに装着される。このように、ロボットＡに電源供給が絶えることがないので、電池駆動ロボットは、不審者等を感知するための赤外線センサー等の所望の動作を継続することができる。

その後、上下棒６を下に伸ばして土台部３を浮かして、装着部２１Ｂに装着された電池パック５を台座部３より離した状態（図２(ｄ)）とし、その後、ロボットＡを移動させて充電ステーションＢを離れてから、上下棒６を収納状態として通常の監視動作を再開する（図２(ｅ)）。このように、図２(ａ)〜図２(ｅ)の動作により、ステップ８の電池パックの充電ステーションへの装着、充電開始と、ステップ９の満充電電池パックの収納部への装着が行われる。

充電ステーションＢは、上記実施例より多くの電池パック５を装着、充電できるようにして、複数のロボットが電池交換できるようにしても良い。

本発明の一実施例を示し、（ａ）は電動駆動体の正面、（ｂ）は電動駆動体の側面、（ｃ）は充電ステーションの側面を示す概略図である。本発明の一実施例における電池取り替え状況を、ステップ別に説明する図である。本発明の一実施例の電気回路ブロック図である。本発明の一実施例のフローチャートである。

符号の説明

Ａ電動ロボット
Ｂ充電ステーション
４電池収納部
５電池パック
２１Ａ、２１Ｂ装着部

Claims

交換可能な二次電池を電源として収納し、前記電池の電力により前記電池の交換作業を行う電動駆動体であって、
少なくとも２つの前記電池を収納する収納部を備え、
電池交換時以外の状態では、少なくとも一つの前記電池を前記収納部に収納して電源とし、少なくとも一つの前記電池を収納していない前記収納部とを備え、
電池交換時においては、前記電池を収納していない前記収納部に、電力供給が可能な前記電池を収納して電源とした後、前記電池を収納している前記収納部より前記電池を取り出すことを特徴とする電動駆動体。