JP2012016084A - 移動体の充電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コネクタを所定の位置に確実に停止させ進退動作させることが可能な移動体の充電装置を提供する。
【解決手段】充電スタンド2は、歩行ロボット1のバッテリ1bに接続されるコネクタホルダ6と、コネクタホルダ6を進退動作させる進退機構7と、進退機構7により駆動され、コネクタホルダ6の進退動作に応じて進退動作するドグ754とを備える。後退位置センサ11及び前進位置センサ12の検出値に基づいてドグ754が所定の位置に位置する状態における進退機構7の状態を示す制御情報を取得し、取得した制御情報に基づき進退機構7を制御し、コネクタホルダ6を進退動作させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、ロボット等の移動体の充電装置に関する。
従来、ロボット等の移動体の充電装置として、移動体のバッテリ(2次電池)に接続されるコネクタホルダ(コネクタ)と、コネクタホルダを進退動作させる進退機構とを備えるものが知られている。
例えば、特許文献1には、コネクタホルダを支持する支持枠(支持体)に接続された可動枠(可動体)を、直動式駆動源により進退動作させる進退機構を備えた充電スタンド(充電装置)が開示されている。この充電スタンドにおいては、直動式駆動源の側部に、可動枠が所定の後退位置に位置するときにこれを検出する後退位置センサと、可動枠が所定の前進位置に位置するときにこれを検出する前進位置センサとが設けられている。そして、これら位置センサの検出値に基づいて、可動枠、ひいてはコネクタホルダが後退位置と前進位置とに停止して進退動作するように進退機構が制御される。
特開2009−113181号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示された充電スタンドにおいては、製造後等に初めて移動体に接続させる場合、構成部品の組み付け誤差などにより位置センサが初期位置を正確に検出できないおそれがあった。この場合、前進させたコネクタホルダは、所望の停止位置で停止せず、移動体と接続されないという問題がある。
本発明は、以上の点に鑑み、コネクタを所定の位置に確実に停止させ進退動作させることが可能な移動体の充電装置を提供することを目的とする。
本発明は、2次電池を有する移動体の充電装置であって、前記2次電池に接続されるコネクタと、前記コネクタを前記移動体に対して接近又は離れさせる進退動作をさせる進退機構と、前記進退機構により駆動され、前記コネクタの進退動作に応じて進退動作する進退部材と、前記進退部材が第1の位置に位置することを検出する第1の位置センサと、前記進退部材が第2の位置に位置することを検出する第2の位置センサと、前記進退機構の状態を示す制御情報に基づき前記進退機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第1の位置センサの検出値に基づいて前記進退部材が前記第1の位置に位置する第1の状態における前記進退機構の状態を示す第1の制御情報、及び前記第2の位置センサの検出値に基づいて前記進退部材が前記第2の位置に位置する第2の状態における前記進退機構の状態を示す第2の制御情報を取得し、取得した前記第1及び第2の制御情報に基づき、前記コネクタを前記第1の状態における位置及び前記第2の状態における位置に進退動作させるように前記進退機構を制御することを特徴とする。
製造時の組立誤差等により位置センサの位置が設計位置からずれる場合がある。例えば、上記特許文献1のように、コネクタと共に進退動作する可動枠(本発明における可動体に相当する)を設計時に設定した制御情報に基づいて制御し、可動枠の位置を位置センサで検出すると、位置センサが可動枠を検出すべき位置に対応する位置でコネクタが停止せずに、異常状態として処理されることがある。
本発明によれば、このような場合であっても、第1及び第2の位置センサの検出値に基づいて第1及び第2の制御情報を取得するので、コネクタを第1及び第2の状態における位置に確実に停止させることが可能となる。
尚、本発明において、前記進退機構は、回転式駆動源と、該回転式駆動源の回転駆動を直進動に変換する変換機構を介して直線状に進退動作される無端懸架部材とを備え、該無端懸架部材に前記コネクタを支持する支持体及び前記進退部材が接続されるように構成することができる。
そして、本発明において、前記進退機構は、直動式駆動源と、該直動式駆動源により進退動作される可動体とを備え、該可動体に前記コネクタを支持する支持体及び前記進退部材が接続されるように構成することもできる。
また、本発明において、前記第1及び第2の位置センサは、前記第1及び第2の位置にそれぞれ設けられ、前記進退部材と接触することにより当該進退部材が前記第1及び第2の位置に位置することを検出する接触式センサであるように構成することができる。
そして、本発明において、前記第1及び第2の位置センサは、前記進退部材と非接触で当該進退部材が前記第1及び第2の位置に位置することを検出する非接触式センサであるように構成することもできる。
また、本発明において、前記第1の状態において、前記コネクタが前記2次電池から退避した後退位置に位置することが好ましい。そして、本発明において、前記第2の状態において、前記コネクタが前記2次電池と接続される前進位置に位置することが好ましい。
これらの場合、コネクタを進退動作させ、後退位置及び前進位置で確実に停止させることが可能となる。
また、本発明において、前記制御部は、前記進退部材が前記第1及び第2の位置に位置するときにおける前記第1及び第2の位置センサの状態に基づいて、当該検出値を出力する位置範囲の中心位置をそれぞれ前記第1及び第2の位置と判断することが好ましい。
この場合、進退部材が第1及び第2の位置に位置するときに第1及び第2の位置センサが出力する検出値に部分的に誤りや検出漏れ等があっても、第1及び第2の位置を正確に判断することが可能となる。
本発明の第1の実施形態に係るロボットと充電スタンドの側面図。 充電スタンドの要部の平面図。 充電スタンドの要部の側面図。 図3のIV−IV線で切断した断面図。 図3のV−V線で切断した断面図。 位置学習を説明する図。 本発明の第2の実施形態に係る充電スタンドの要部の平面図。 本発明の他の実施形態に係る車両と充電スタンドの側面図。
以下、本発明に係る移動体の充電装置について、移動体をロボットとした第1の実施形態について図面を参照して説明する。
図1を参照して、ここでは、ロボットは人間型の歩行ロボット1である。歩行ロボット1の背面のコントロールボックス1aにはバッテリ1bが収納されており、バッテリ1bは充電装置である充電スタンド2により充電される。
コントロールボックス1aの下に、バッテリ1bに接続される受電コネクタ3が設けられている。また、充電スタンド2には、充電用電源2aと、これにケーブル2bを介して接続される給電コネクタ4とが設けられている。
バッテリ1bの残存容量が低下したとき、歩行ロボット1が自ら充電スタンド2の設置場所に移動し、受電コネクタ3と給電コネクタ4とを接続して、充電用電源2aによるバッテリ1bへの充電を行う。尚、充電スタンド2は、その下端に取り付けた車輪2cにより移動自在である。また、充電スタンド2の下端には、ストッパ2dが上下動自在に螺挿されている。そして、ストッパ2dを下降させることにより、充電スタンド2を所定の設置場所に据え付ける。
受電コネクタ3は、詳細は図示しないが、バッテリ1aに接続される受電コネクタ本体と、受電コネクタ本体を収納する前後方向に長手の筒状の受電コネクタハウジングとを備えている。
以下、受電コネクタ3に対する給電コネクタ4の接続方向を前方、逆方向を後方として、充電スタンド2の詳細な構造を説明する。
図2乃至図5を参照して、給電コネクタ4は、充電用電源2aにケーブル2bを介して接続される給電コネクタ本体41と、給電コネクタ本体41を収納する前後方向に長手の筒状であって、受電コネクタハウジングに抜差し自在に内嵌する給電コネクタハウジング42とを備えている。
給電コネクタ本体41には、前方に突出する複数の雄型端子部43が設けられている。これら端子部43が受電コネクタ本体に設けた複数の雌型端子部に嵌合して、給電コネクタ4と受電コネクタ3とが電気的に接続される。
給電コネクタハウジング42には、給電コネクタ本体41の外周面に形成した環状溝44に係合する係合ピン45が周方向の間隔を存して複数設けられている。これにより、給電コネクタ本体41は給電コネクタハウジング42に対し相対回転自在で且つ前後方向に不動になる。尚、係合ピン45は、給電コネクタハウジング42の外周に装着した止め輪46により抜け止めされている。
また、給電コネクタ本体41には、給電コネクタハウジング42の後方に突出するケーブルガイド部41aが形成されており、ケーブル2bがケーブルガイド部41aから下方に導出されるように構成されている。また、ケーブルガイド部41aの後端には、後述するガイドロッド64が嵌合する断面十字状の孔41bが形成されている。
また、給電コネクタ4を受電コネクタ3に対し接続状態にロックするロック機構5を備えている。ロック機構5は、給電コネクタハウジング42の前端近傍に固定され、受電コネクタハウジングに形成した螺旋状のカム溝と係合するカムピン51を有するカム機構である。
充電スタンド2には、給電コネクタ4を着脱自在に保持するコネクタホルダ6と、コネクタホルダ6を前後方向に進退させる進退機構7と、コネクタホルダ6を介してロック機構5のロック操作及びアンロック操作を行うロック操作機構8とが設けられている。尚、コネクタホルダ6は、本発明におけるコネクタに相当する。
コネクタホルダ6は、給電コネクタハウジング42を抜差し自在に受け入れる前後方向に長手の筒状に形成されている。そして、コネクタホルダ6の後端部が、進退機構7により進退される支持枠(支持体)61にベアリング62により回転自在に支持されている。尚、コネクタホルダ6の周壁部には、ケーブル2bに対する逃げ孔6aが形成されている。
進退機構7は、回転式駆動源であるサーボモータ71と、フローティング機構72を介して支持枠61に連結される可動枠(可動体)73と、サーボモータ71の回転駆動を、可動枠73が固定されたベルト(無端懸架部材)74の前後方向の進退動作に変換させる変換手段75とを備える。尚、図2において可動枠73は一部破断状態で示されている。
フローティング機構72は、前後方向に長手のロッド721と、可動枠73にブラケット722aを介して取り付けられ、ロッド721をその中間部において上下左右に傾動自在に支持する2軸の自由度を持つ自在継手722と、可動枠73にブラケット723aを介して取り付けられ、ロッド721の後端部を上下左右に弾力的に変位可能に支持する第1弾性支持部材723と、ロッド721の前端に設けられ、支持枠61を上下左右に弾力的に傾動可能に支持する第2弾性支持部材724とから構成される。
第1弾性支持部材723は、ロッド721を貫通させたゴムブッシュから構成されている。第1弾性支持部材723の後方に突出するロッド721の部分にバランスウェイト725を取り付けている。また、第2弾性支持部材724は、ロッド721の前端にブラケット724aを介して取り付けられ、支持枠61を上下2箇所で連結する一対のゴムマウントから構成されている。
そして、図示しないが、受電コネクタハウジングの後端にはテーパー状のガイド部が形成されており、進退機構7によりコネクタホルダ6が前進したとき、ガイド部により発生する芯ずれの矯正力でコネクタホルダ6が上下左右にフローティング動作して、給電コネクタ4が受電コネクタ3と同芯に位置調節される。これにより、受電コネクタハウジングの後端に形成されたガイド部により発生する芯ずれの矯正力によって、ロッド721が自在継手722を中心にして追従性良く傾動する。
そして、第2弾性支持部材724の撓みにより支持枠61がロッド721の傾動方向とは逆方向に傾動して、給電コネクタ4の軸線が受電コネクタ3の軸線に合致する。このように、コネクタホルダ6を支持する支持枠61がフローティング機構72を介して可動枠73に上下左右にフローティング自在に連結されているので、受電コネクタ3と給電コネクタ4との両者間の芯ずれが追従性良く矯正され、給電コネクタ4を受電コネクタ3に確実に接続できる。
変換手段75は、サーボモータ71によりベルト751aを介して回転される軸751と、軸751に固定された駆動プーリ752と、駆動プーリ752に対して前後方向に離間して回転自在に設けられ、駆動プーリ752との間にベルト74が巻き掛けられた従動プーリ753とから構成されている。これにより、サーボモータ71の正転駆動に伴い、ベルト74に固定された可動枠73が前進し、サーボモータ71の逆転駆動に伴い、ベルト74に固定された可動枠73が後進する。尚、ベルト74は同期回転ベルト等の滑り止め手段を有するものが好ましい。また、ベルト74の代わりにチェーン等の無端懸架部材を用いてもよい。
ロック操作機構8は、コネクタホルダ6をロック方向とアンロック方向とに回転させる電動モータから成る回転駆動源81と、コネクタホルダ6の回転に伴い給電コネクタハウジング42を回転させる回転伝達手段82とから構成される。回転駆動源81は支持枠61に搭載されている。そして、回転駆動源81によりベルト81aを介してコネクタホルダ6が回転される。
回転伝達手段82は、コネクタホルダ6に形成されたガイド溝821と、給電コネクタハウジング42に固定され、ガイド溝821に係合するガイドピン822とから構成され、コネクタホルダ6の回転が給電コネクタハウジング42の相対的な前後動を許容した状態で給電コネクタハウジング42に伝達される。
また、コネクタホルダ6内の後部には、給電コネクタ本体41のケーブルガイド部41aの後端に当接するコイルスプリングから成る付勢手段63が設けられており、給電コネクタ本体41を介して給電コネクタハウジング42が前方に付勢される。
また、支持枠61には、コネクタホルダ6の後端部内周を通してコネクタホルダ6内に突出するガイドロッド64が固定されている。ガイドロッド64の前部は断面十字状に形成されており、この前部が給電コネクタ本体41のケーブルガイド部41aの後端に形成した断面十字状の孔41bに嵌合する。そのため、ガイドロッド64が回り止め手段として機能して、給電コネクタ本体41が支持枠61に対し回り止めされる。
支持枠61には、更に、コネクタホルダ6が所定のロック位置とアンロック位置に回転したときにこれを検出する一対の回転位置センサ9,9が設けられている。また、支持枠61には、歩行ロボット1の位置を検出するロボット位置センサ10が設けられている。
ベルト74の側部には、ベルト74に固定されたドグ754が所定の第1の位置P1に位置するときにこれを検出する第1の位置センサである後退位置センサ11と、ドグ754が所定の第2の位置P2に位置するときにこれを検出する第2の位置センサである前進位置センサ12とが設けられている。
ここで、第1の位置P1は、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が所定の後退位置(退避位置)に位置するときにドグ754が位置する位置であり、第2の位置P2は、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が所定の前進位置(給電位置)に位置するときにドグ754が位置する位置に設定される。換言すれば、ドグ754が第1の位置P1に位置する第1の状態のときにコネクタホルダ6は後退位置に位置し、ドグ754が第2の位置P2に位置する第2の状態のときにコネクタホルダ6は前進位置に位置する。尚、後退位置センサ11の後方には、ストッパ13が固定されている。ドグ754は、進退機構7により駆動され、コネクタホルダ6の進退動作に応じて進退動作し、本発明における進退部材に相当する。
ドグ754は位置センサ11,12に向かって突起する突起部が形成されており、ボルト締め等によりベルト74に固定されている。そして、位置センサ11,12は、接触式センサであり、ここでは、先端に球体が進退自在に設けられ、この球体がドグ754の突起部と接触して後退したときに、ON状態になるように構成されている。
充電スタンド2には、更に、フローティング機構72の側方に位置させて、回転駆動源81や回転位置センサ9やロボット位置センサ10のための配線を担持する配線担持部材14が設けられている。そして、配線担持部材14の可動端を連結片14aを介して自在継手722用のブラケット722aに連結し、可動枠73に追従して配線担持部材14が動くように構成されている。
また、充電スタンド2には、充電用電源2aを制御する制御装置(制御部)15が設けられている。尚、ケーブル2bには、充電用電源2aに接続される給電線に加えて制御装置15に接続される信号線も設けられている。そして、図示しないが、給電コネクタ本体41と受電コネクタ本体とには信号端子部を設けられており、これら信号端子部を介して制御装置15と歩行ロボット1との間で信号取得可能に構成されている。
制御装置15は、CPU、ROM、RAM、I/O等から構成されており、回転センサ9,9、ロボット位置センサ10、後退位置センサ11及び前進位置センサ12からの信号が入力される。そして、制御装置15は、これら入力信号及びその記憶部に格納されたステップ数N等の制御情報に基づいて、サーボモータ71及び回転駆動源81に制御信号を出力する。
以下、充電スタンド2を初期設定する際の処理手順について説明する。進退機構7はコネクタホルダ6を正確な後退位置及び前進位置に繰り返し進退動作させる必要がある。そこで、充電スタンド2の製造、再組立、又は制御装置15の交換やソフトウェアの更新時等に、コネクタホルダ6の後退位置及び前進位置に対応する制御情報を制御装置15に学習させる。尚、以下の処理は、制御装置15により実行される。
当初、ドグ754の位置は不定であるので、図6(a)を参照して、サーボモータ71を逆転駆動させてドグ754を後進させ、ドグ754がストッパ13に当接したところで、サーボモータ71を停止させる。この状態を、ドグ754が原点位置P0に位置する原点状態とし、前記記憶部に格納されたステップ数Nをリセットして、例えば「0」とする。
次に、図6(b)を参照して、サーボモータ71を正転駆動させてドグ754を高速前進させ、ドグ754が第1の位置P1に達する少し手前から1ステップごとの微速前進に切り換え、後退位置センサ11がON状態であるときのステップ数Nを一時記憶しながら、ドグ754を第1の位置P1を完全に通過させる。そして、後退位置センサ11がON状態である複数のステップ数Nの中間値をステップ数N1として記憶部に記憶させる。
次に、図6(c)を参照して、サーボモータ71を正転駆動させてドグ754を高速前進させ、ドグ754が第2の位置P2に達する少し手前から微速前進に切り換え、前進位置センサ12がON状態であるときのステップ数Nを一時記憶しながら、ドグ754を第2の位置P2を完全に通過させる。そして、前進位置センサ12がON状態である複数のステップ数Nの中間値をステップ数N2として記憶部に記憶させる。
以上により、コネクタホルダ6が後退位置及び前進位置に位置するときのサーボモータ71のステップ数Nが、ステップ数N1,N2として記憶部に記憶される。
以下、歩行ロボット1に搭載したバッテリ1bを充電スタンド2により充電する際の処理手順について説明する。バッテリ1bの残存容量が低下すると、歩行ロボット1が自ら充電スタンド2の設置場所に移動し、受電コネクタ3を歩行ロボット1の動きで給電コネクタ4の前方に正対させる(図1の状態)。このとき、ドグ754は第1の位置P1に位置し、可動枠73は後退位置に位置しており、サーボモータ71のステップ数NはN1である。尚、以下の処理は、制御装置15により実行される。
受電コネクタ3が給電コネクタ4の前方の所定位置に正対したことをロボット位置センサ10からの出力信号から確認すると、記憶部からステップ数N2を取得する。そして、ステップ数N2までサーボモータ71を正転方向に駆動させる。これにより、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が前進位置まで前進して停止する。
ここで、給電コネクタハウジング42(給電コネクタ4)もコネクタホルダ6に追従して前進する。この前進に際し、受電コネクタハウジングの後端に形成したガイド部及びフローティング機構72の働きにより、給電コネクタハウジング42が受電コネクタハウジングと同芯になるように位置調節される。
そして、ロック操作機構8によりロック機構5のロック操作を行う。即ち、回転駆動源81によりコネクタホルダ6を予め設定された回転角度だけロック方向に回転させ、回転位置センサ9でコネクタホルダ6のロック位置への到達を確認した後、ロック機構5により、給電コネクタハウジング42が受電コネクタハウジングに対し前進して、給電コネクタ4が受電コネクタ3に接続された状態にロックされる。
次に、給電コネクタ本体41が受電コネクタ本体に接続されたか否かを前記信号端子部間の信号状態で確認する。そして、接続が確認されると、信号から取得した状態により充電可能であると判断すると、充電用電源2aによるバッテリ1bへの既定の充電が自動的に開始される。
バッテリ1bの充電が完了すると、歩行ロボット1がその場に立ち続けるために必要な電力のみを充電用電源2aが供給し続ける。そして、歩行ロボット1が充電スタンド2から離脱する必要がある場合、充電が停止される。充電が停止されると、ロック操作機構8によりロック機構5のアンロック操作を行う。即ち、回転駆動源81によりコネクタホルダ6を予め設定された回転角度だけアンロック方向に回転させ、回転位置センサ9でコネクタホルダ6のアンロック位置への到達を確認した後、給電コネクタハウジング42が受電コネクタハウジングに対し後退して、給電コネクタ本体41が受電コネクタ本体から引き離される。
次に、記憶部からステップ数N1を取得する。そして、ステップ数N1までサーボモータ71を逆転方向に駆動させる。これにより、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が後退位置まで後退して停止する。このとき、給電コネクタハウジング42(給電コネクタ4)が受電コネクタハウジング(受電コネクタ3)から離脱し、図1に示す状態に戻る。そして、歩行ロボット1は完全に自由な状態になる。
以上説明したように、制御装置15は、位置センサ11,12のON状態に基づいてステップ数N1,N2を取得し、これら取得したステップ数N1,N2に応じて進退機構7を制御し、コネクタホルダ6を後退位置と前進位置とを進退動作させる。そのため、製造時の組立誤差等により位置センサ11,12の位置が設計時の設定位置からずれても、コネクタホルダ6を後退位置及び前進位置に確実に停止させることが可能となる。
以下、本発明に係る移動体の充電装置について、移動体を歩行ロボット1とした第2の実施形態について図面を参照して説明する。この第2の実施形態の充電装置に係る充電スタンド2Aは上述した第1の実施形態と類似するので、相違点に関してのみ説明する。
図7を参照して、充電スタンド2Aには、コネクタホルダ6を前後方向に進退動作させる進退機構22が設けられている。進退機構22は、可動枠73を前後方向に進退動作させる直動式駆動源23を備える。直動式駆動源23は、ロッドレスシリンダであり、ねじ軸と、このねじ軸を回転駆動するサーボモータと、ねじ軸の回転によりねじ軸に沿って移動し、可動枠73が固定された移動体を備える。これにより、サーボモータの正転駆動に伴い可動枠73が前進し、サーボモータの逆転駆動に伴い可動枠73が後進する。
そして、可動枠73の側部には、可動枠73の側面に固定されたリフレクタ24が所定の第1の位置P1に位置するときにこれを検出する後退位置センサ25と、リフレクタ24が所定の第2の位置P2に位置するときにこれを検出する前進位置センサ26とが設けられている。
ここで、第1の位置P1は、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が所定の後退位置(退避位置)に位置するときにリフレクタ24が位置する位置であり、第2の位置P2は、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が所定の前進位置(給電位置)に位置するときにリフレクタ24が位置する位置に設定される。尚、後退位置センサ25の後方には、ストッパ27が固定されている。リフレクタ24は、進退機構7により駆動され、コネクタホルダ6の進退動作に応じて進退動作し、本発明における進退部材に相当する。
両方の位置センサ25,27は、非接触式センサであり、ここでは、赤外線を発光する発光部と、赤外線を受光する受光部とを備え、発光部から発光された赤外線がリフレクタ24にて反射されて受光部で受光されたときに、ON状態になるように構成されている。
以下、充電スタンド2Aを初期設定する際の処理手順について説明する。尚、以下の処理は、制御装置15により実行される。
当初、可動枠73のリフレクタ24の位置は不定であるので、サーボモータを逆転駆動させて可動枠73を後進させ、可動枠73がストッパ27に当接したところで、サーボモータを停止させる。この状態を、リフレクタ24が原点位置P0に位置する原点状態とし、前記記憶部に格納されたステップ数Nをリセットして、例えば「0」とする。
次に、サーボモータを正転駆動させて可動枠73を高速前進させ、リフレクタ24が第1の位置に達する少し手前から1ステップごとの微速前進に切り換え、微速前進させ、後退位置センサ25がON状態であるときのステップ数Nを一時記憶しながら、リフレクタ24を第1の位置を完全に通過させる。そして、後退位置センサ25がON状態である複数のステップ数Nの中間値をステップ数N1として記憶部に記憶させる。
次に、サーボモータを正転駆動させて可動枠73を高速前進させ、リフレクタ24が第2の位置に達する少し手前から微速前進に切り換え、前進位置センサ26がON状態であるときのステップ数Nを一時記憶しながら、リフレクタ24を第2の位置を完全に通過させる。そして、前進位置センサ26がON状態である複数のステップ数Nの中間値をステップ数N2として記憶部に記憶させる。
以上により、コネクタホルダ6が退避位置及び給電位置に位置するときのサーボモータのステップ数Nがステップ数N1,N2として記憶部に記憶される。
以下、歩行ロボット1に搭載したバッテリ1bを充電スタンド2Aにより充電する際の処理手順について説明する。バッテリ1bの残存容量が低下すると、歩行ロボット1が自ら充電スタンド2Aの設置場所に移動し、受電コネクタ3を歩行ロボット1の動きで給電コネクタ4の前方に正対させる(図1の状態)。このとき、リフレクタ24は第1の位置に位置し、可動枠73は後退位置に位置しており、サーボモータのステップ数NはN1である。尚、以下の処理は、制御装置15により実行される。
受電コネクタ3が給電コネクタ4の前方の所定位置に正対したことをロボット位置センサ10からの出力信号から確認すると、記憶部からステップ数N2を取得する。そして、ステップ数N2までサーボモータを正転方向に駆動させる。これにより、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が前進位置まで前進して停止する。
ここで、給電コネクタハウジング42(給電コネクタ4)もコネクタホルダ6に追従して前進する。そして、ロック操作機構8によりロック機構5のロック操作を行う。
次に、給電コネクタ本体41が受電コネクタ本体に接続されたか否かを前記信号端子部間の信号状態で確認する。そして、接続が確認されると、信号から取得した状態により充電可能であると判断すると、充電用電源2aによるバッテリ1bへの既定の充電が自動的に開始される。
バッテリ1bの充電が完了すると、歩行ロボット1がその場に立ち続けるために必要な電力のみを充電用電源2aが供給し続ける。そして、歩行ロボット1が充電スタンド2から離脱する必要がある場合、充電が停止される。そして、充電が停止されると、ロック操作機構8によりロック機構5のアンロック操作を行う。
次に、記憶部からステップ数N1を取得する。そして、ステップ数N1までサーボモータを逆転方向に駆動させる。これにより、可動枠73、ひいてはコネクタホルダ6が後退位置まで後退して停止する。このとき、給電コネクタハウジング42(給電コネクタ4)が受電コネクタハウジング(受電コネクタ3)から離脱し、図1に示す状態に戻る。そして、歩行ロボット1は完全に自由な状態になる。
以上説明したように、制御装置15は、位置センサ25,26のON状態に基づいてステップ数N1,N2を取得し、これらステップ数N1,N2に応じて進退機構7を制御し、給電コネクタ4を後退位置と前進位置とを進退動作させる。そのため、上述した第1の実施形態と同様の効果を有する。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第1の実施形態では、ベルト74に固定されたドグ754の位置を接触式センサからなる位置センサ11,12を用いて検出したが、ベルト74にリフレクタ等を固定し、その位置を非接触式センサを用いて検出してもよい。また、第2の実施形態では、可動枠73に固定されたリフレクタ74の位置を非接触式センサからなる位置センサ25,26を用いて検出したが、可動枠73に突起部等を設け、その位置を接触式センサを用いて検出してもよい。
また、位置センサ11,12,25,26は、コネクタホルダ6が前進位置又は後退位置に位置するときにON状態になるように構成されている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、位置センサ11,12,25,26は、コネクタホルダ6が前進位置又は後退位置に位置するときと、それ以外のときとで、異なる信号を出力するように構成されていてもよい。
また、進退機構の構成は、実施形態で説明したものに限定されない。そして、進退機能の駆動源に応じて適切な制御情報を取得すればよい。
また、本発明の移動体に相当するものとして歩行ロボット1を例に挙げて実施形態を説明したが、これに限定されない。例えば、車輪や球体等を用いて移動するロボットであってもよい。
また、図8を参照して、本発明の移動体に相当するものは車両31であってもよい。 車両31にはバッテリ31aが搭載されており、バッテリ31bは充電装置である充電スタンド32により充電される。そして、充電スタンド32は、バッテリ31aに接続される受電コネクタ3の高さに適合するように給電コネクタ4が設けられるが、その構造は上述した充電スタンド2,2Aと同一であるので、その説明は省略する。尚、本発明の移動体に相当するものは他に、無限軌道を用いた移動体や船舶等であってもよく、限定されない。
1…歩行ロボット(移動体)、 1b,31a…バッテリ(2次電池)、 2,2A…充電スタンド(充電装置)、 2a…充電用電源、 3…受電コネクタ、 4…給電コネクタ、 6…コネクタホルダ(コネクタ)、 7,22…進退機構、 11,25…後退位置センサ(第1の位置センサ)、 12,26…前進位置センサ(第2の位置センサ)、 15…制御装置(制御部)、 23…直動式駆動源、 24…リフレクタ(進退部材)、 31…車両(移動体)、 41…給電コネクタ本体、 42…給電コネクタハウジング、 6…コネクタホルダ、 61…支持枠(支持体)、 71…サーボモータ(回転式駆動源)、 73…可動枠(可動体)、 74…ベルト(無端懸架部材)、 75…変換手段、 754…ドグ(進退部材)。

Claims (8)

  1. 2次電池を有する移動体の充電装置であって、
    前記2次電池に接続されるコネクタと、
    前記コネクタを前記移動体に対して接近又は離れさせる進退動作をさせる進退機構と、
    前記進退機構により駆動され、前記コネクタの進退動作に応じて進退動作する進退部材と、
    前記進退部材が第1の位置に位置することを検出する第1の位置センサと、
    前記進退部材が第2の位置に位置することを検出する第2の位置センサと、
    前記進退機構の状態を示す制御情報に基づき前記進退機構を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記第1の位置センサの検出値に基づいて前記進退部材が前記第1の位置に位置する第1の状態における前記進退機構の状態を示す第1の制御情報、及び前記第2の位置センサの検出値に基づいて前記進退部材が前記第2の位置に位置する第2の状態における前記進退機構の状態を示す第2の制御情報を取得し、取得した前記第1及び第2の制御情報に基づき、前記コネクタを前記第1の状態における位置及び前記第2の状態における位置に進退動作させるように前記進退機構を制御することを特徴とする充電装置。
  2. 前記進退機構は、
    回転式駆動源と、該回転式駆動源の回転駆動を直進動に変換する変換機構を介して直線状に進退動作される無端懸架部材とを備え、
    該無端懸架部材に前記コネクタを支持する支持体及び前記進退部材が接続されることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  3. 前記進退機構は、
    直動式駆動源と、該直動式駆動源により進退動作される可動体とを備え、
    該可動体に前記コネクタを支持する支持体及び前記進退部材が接続されることを特徴とする請求項1に記載の充電装置。
  4. 前記第1及び第2の位置センサは、前記第1及び第2の位置にそれぞれ設けられ、前記進退部材と接触することにより当該進退部材が前記第1及び第2の位置に位置することを検出する接触式センサであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の充電装置。
  5. 前記第1及び第2の位置センサは、前記進退部材と非接触で当該進退部材が前記第1及び第2の位置に位置することを検出する非接触式センサであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の充電装置。
  6. 前記第1の状態において、前記コネクタが前記2次電池から退避した後退位置に位置することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の充電装置。
  7. 前記第2の状態において、前記コネクタが前記2次電池と接続される前進位置に位置することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の充電装置。
  8. 前記制御部は、前記進退部材が前記第1及び第2の位置に位置するときにおける前記第1及び第2の位置センサの状態に基づいて、当該検出値を出力する位置範囲の中心位置をそれぞれ前記第1及び第2の位置と判断することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の充電装置。
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