JP2021181141A - 充電方法および充電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ロボットが移動しなくてもバッテリーを充電できる充電方法を提供する。【解決手段】充電方法は第１バッテリー３５を有する第１ロボット９と、第２バッテリー４１を有する第１充電車２４とを含む充電システム９４において、第１バッテリー３５を充電する充電方法であって、第１ロボット９は、第１バッテリー３５の残電力が第１判定値以下か否かを判定し、第１バッテリー３５の残電力が第１判定値以下の場合、第１バッテリー３５の充電を要求する要請信号を送信し、第１充電車２４は、要請信号を受信すると、第１ロボット９の場所へ移動し、第２バッテリー４１により、第１バッテリー３５を充電する。【選択図】図２

Description

本発明は、充電方法および充電システムに関するものである。
バッテリーを備えるロボットが特許文献１に開示されている。それによると、ロボットはマニピュレーター及び駆動輪を備える。ロボットは自律移動可能であり、バッテリーの残電力少なくなると充電ステーションに移動するとしている。
特開２００６−２３１４４８号公報
しかしながら、ロボットが移動している間は作業することができないという課題があった。ロボットは、充電ステーションまでの往復に時間が掛かるため、大きな作業ロスとなっていた。このため、ロボットが移動しなくてもバッテリーを充電できる充電方法が望まれていた。
充電方法は、第１バッテリーを有するロボットと、第２バッテリーを有する充電車とを含む充電システムにおいて、前記第１バッテリーを充電する充電方法であって、前記ロボットは、前記第１バッテリーの残電力が第１判定値以下か否かを判定し、前記第１バッテリーの残電力が前記第１判定値以下の場合、前記第１バッテリーの充電を要求する要請信号を送信し、前記充電車は、前記要請信号を受信すると、前記ロボットの場所へ移動し、前記第２バッテリーにより、前記第１バッテリーを充電する。
充電システムは、第１バッテリーと、前記第１バッテリーの残電力が前記第１判定値以下の場合、前記第１バッテリーの充電を要求する要請信号を送信する送信部と、を有するロボットと、第２バッテリーと、前記要請信号を受信する受信部と、を有する充電車と、を備え、前記充電車は前記ロボットの場所へ移動し、前記第２バッテリーにより前記第１バッテリーを充電する。
第１実施形態にかかわるロボット及び充電車の構成を示す概略図。 ロボットと充電車との接続を説明するための模式図。 充電ステーションと充電車との接続を説明するための模式図。 ロボットの電気制御ブロック図。 充電車の電気制御ブロック図。 制御装置の電気制御ブロック図。 充電方法を示すフローチャート。 第２実施形態にかかわる充電方法を示すフローチャート。 ステップＳ１２の第２充電車充電工程の充電方法を示すフローチャート。
第１実施形態
第１実施形態にかかわる充電方法について説明する。図１に示すように、工場１は第１領域２、第２領域３、第３領域４に区分けされる。第１領域２について説明する。第２領域３及び第３領域４は、第１領域２と同様であるため、説明を省略する。第１領域２の形状は長方形である。第１領域２の長手方向をＹ方向とする。図中上側がＹ正方向である。水平面においてＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。図中右側がＸ正方向である。Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向をＺ方向とする。
第１領域２はＹ方向に長いベルトコンベヤー５を備える。ベルトコンベヤー５上にはワーク６が載置される。ベルトコンベヤー５はワーク６をＹ正方向からＹ負方向へ移動する。ベルトコンベヤー５のＹ正方向には供給装置７が配置される。供給装置７はベルトコンベヤー５上にワーク６を供給する。ベルトコンベヤー５のＹ負方向には回収装置８が配置される。ベルトコンベヤー５上で回収装置８に到達するワーク６を回収装置８が回収する。
ベルトコンベヤー５のＸ正方向にはロボットとしての第１ロボット９〜第１０ロボット１８がベルトコンベヤー５に沿って配置される。第１ロボット９〜第１０ロボット１８は番号順に並んで配置される。第１ロボット９〜第１０ロボット１８の近くには作業台１９が配置される。作業台１９にはワーク６に設置する部品等が載置される。第１ロボット９〜第１０ロボット１８はワーク６に部品を設置して、ねじ締めする作業を分担して行う。
第１ロボット９〜第１０ロボット１８は６軸ロボットでも良く、スカラーロボットでも良く特に限定されない。本実施形態では、例えば、第１ロボット９〜第１０ロボット１８は６軸ロボットである。なお、第１ロボット９〜第１０ロボット１８は、自律走行により移動可能なロボットであっても良い。例えば、ＡＭＲ（Ａｏｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒｏｂｏｔ）であってもよい。
第１ロボット９〜第１０ロボット１８のＸ正方向では床に第１通路線２１、第２通路線２２、第３通路線２３が配置される。第１通路線２１、第２通路線２２、第３通路線２３はそれぞれＹ方向に延びる第１幹線２１ｂ、第２幹線２２ｂ、第３幹線２３ｂを有する。第１通路線２１、第２通路線２２、第３通路線２３はそれぞれ第１幹線２１ｂ、第２幹線２２ｂ、第３幹線２３ｂから第１ロボット９〜第１０ロボット１８に接続する第１枝線２１ｃ、第２枝線２２ｃ、第３枝線２３ｃを有する。
第１通路線２１上には充電車としての第１充電車２４が配置される。充電車は第１ロボット９〜第１０ロボット１８のバッテリーを充電する移動体である。第１充電車２４は第１通路線２１に沿って移動する。第１通路線２１の第１幹線２１ｂは両端に第１待機場所２１ａを備える。第１待機場所２１ａは第１充電車２４が待機する場所である。図中の第１充電車２４はＹ正方向の第１待機場所２１ａで待機する。充電車は、第１ロボット９〜第１０ロボット１８のバッテリーを充電することと併せて、他の働きを備えてもよい。例えば、物体を運搬する働きをしてもよい。
第２通路線２２上には第２充電車２５が配置される。第２充電車２５は第２通路線２２に沿って移動する。第２通路線２２の第２幹線２２ｂは両端に第２待機場所２２ａを備える。第２待機場所２２ａは第２充電車２５が待機する場所である。図中の第２充電車２５は第２通路線２２の幹線を移動する。
第３通路線２３上には第３充電車２６が配置される。第３充電車２６は第３通路線２３に沿って移動する。第３通路線２３の第３幹線２３ｂは両端に第３待機場所２３ａを備える。第３待機場所２３ａは第３充電車２６が待機する場所である。図中の第３充電車２６は第７ロボット１５と接続する。第２充電車２５及び第３充電車２６は第１充電車２４と同じ機能を有する。
第１領域２には１０台のロボットと３台の充電車が配置される。ロボット及び充電車の台数及び配置は限定されない。第１ロボット９〜第１０ロボット１８はそれぞれバッテリーを備える。第１充電車２４〜第３充電車２６は第１ロボット９〜第１０ロボット１８のバッテリーを充電する。
第５ロボット１３のＸ正方向には充電ステーション２７が配置される。第１充電車２４〜第３充電車２６はそれぞれバッテリーを備える。充電ステーション２７は第１充電車２４〜第３充電車２６のバッテリーを充電する。
第１通路線２１は第１幹線２１ｂから充電ステーション２７まで延びる第１副枝線２１ｄを備える。第２通路線２２は第２幹線２２ｂから充電ステーション２７まで延びる第２副枝線２２ｄを備える。第３通路線２３は第３幹線２３ｂから充電ステーション２７まで延びる第３副枝線２３ｄを備える。
第１幹線２１ｂと第１枝線２１ｃとの交点付近、第２幹線２２ｂと第２枝線２２ｃとの交点付近及び第３幹線２３ｂと第３枝線２３ｃとの交点付近には位置マーク２８が配置される。第１副枝線２１ｄ、第２副枝線２２ｄ及び第３副枝線２３ｄには等間隔に位置マーク２８が配置される。位置マーク２８には位置情報を示す図形が含まれる。第１充電車２４〜第３充電車２６は位置マーク２８を通過するとき、位置情報を取得し、現在位置を検出する。例えば、位置マーク２８にはＱＲコード（登録商標）が用いられる。
第１領域２のＸ正方向には制御装置２９が配置される。制御装置２９は第１充電車２４〜第３充電車２６の動作を制御する。制御装置２９は第１ロボット９〜第１０ロボット１８及び第１充電車２４〜第３充電車２６と無線通信をする。制御装置２９は第１ロボット９〜第１０ロボット１８及び第１充電車２４〜第３充電車２６のバッテリーの残電力を監視する。
図２に示すように、第１ロボット９は架台３１を備える。架台３１上にはロボット本体３２及びロボット制御部３３が配置される。ロボット制御部３３は第１アンテナ３４を備え、第１充電車２４〜第３充電車２６及び制御装置２９と無線通信する。
ロボット本体３２は、基台Ｂ、第１アーム３２ａ、第２アーム３２ｂ、第３アーム３２ｃ、第４アーム３２ｄ、第５アーム３２ｅ、第６アーム３２ｆを備える。第６アーム３２ｆの先端側には、エンドエフェクターＥＥが設けられている。ロボット制御部３３は、第１アーム３２ａ〜第６アーム３２ｆの動作を制御する。
第１ロボット９は第１バッテリー３５を備え、架台３１の内部に第１バッテリー３５が収納される。第１バッテリー３５はメインバッテリー３５ａ及びサブバッテリー３５ｂにより構成される。架台３１のＸ正方向の面には第１コネクター３６が配置される。第１コネクター３６はバッテリー切替部を介して第１バッテリー３５と電気的に接続されている。ロボット本体３２は第１バッテリー３５の電力で駆動される。ロボットとしての第２ロボット１０〜第１０ロボット１８は第１ロボット９と同じ構造になっている。
第１充電車２４は車体３７を備える。車体３７には４つのモーター３８が設置され、各モーター３８の軸には車輪３９が固定される。車体３７は４輪駆動の電気自動車である。第１充電車２４は車体３７の内部に充電車制御部４０及び第２バッテリー４１を備える。第２バッテリー４１が各モーター３８に電力を供給し、充電車制御部４０が各モーター３８の回転を制御する。充電車制御部４０が各モーター３８の回転方向と回転速度とを制御することにより、第１充電車２４は前進、後退、右回り、左回りに移動する。なお、車体は４輪駆動の電気自動車に限らず、２輪駆動の電気自動車であってもよい。この場合、２つのモーターが車輪のうち２つを駆動し、残りの車輪は従動的に動く従動輪である。
充電車制御部４０は第２アンテナ４２を備え、第１ロボット９〜第１０ロボット１８及び制御装置２９と無線通信する。車体３７のＸ負方向の面には第２コネクター４３が配置される。第２コネクター４３は第２バッテリー４１と電気的に接続されている。
第１コネクター３６と第２コネクター４３とは接続可能になっている。第１コネクター３６と第２コネクター４３とが互いに接続されるとき、第１バッテリー３５と第２バッテリー４１との間で電力が移動される。メインバッテリー３５ａがロボット本体３２に電力を供給するとき、第２バッテリー４１はサブバッテリー３５ｂに電力を供給する。または、サブバッテリー３５ｂが第２バッテリー４１に電力を供給する。サブバッテリー３５ｂがロボット本体３２に電力を供給するとき、第２バッテリー４１はメインバッテリー３５ａに電力を供給する。または、メインバッテリー３５ａが第２バッテリー４１に電力を供給する。従って、ロボット本体３２が動作中に第１バッテリー３５と第２バッテリー４１との間で電力の移動ができる。
車体３７の底面には進路センサー４４が配置される。進路センサー４４は２次元のデジタルカメラを備える。進路センサー４４は第１通路線２１及び位置マーク２８を検出する。第２充電車２５及び第３充電車２６は第１充電車２４と同じ構造であり説明を省略する。
図３に示すように、充電ステーション２７は内部に電力供給部４５を備える。電力供給部４５は交流電圧を直流に変換し、第２バッテリー４１に充電する電圧に調整する。充電ステーション２７はＸ負方向に第３コネクター４６を備える。第３コネクター４６と第２コネクター４３とは接続可能になっている。第３コネクター４６と第２コネクター４３とを接続するとき、電力供給部４５から第２バッテリー４１へ電力が供給される。第１コネクター３６、第２コネクター４３及び第３コネクター４６は開閉式の防塵カバーを備える。第１コネクター３６、第２コネクター４３及び第３コネクター４６が接続されていないとき、防塵カバーが閉じているので、電気端子にオイルミスト、塵、埃が付着することが抑制される。
充電ステーション２７はＺ正方向にステーション制御部４７を備える。ステーション制御部４７は第３アンテナ４８を備え、第１充電車２４〜第３充電車２６及び制御装置２９と無線通信する。ステーション制御部４７は制御装置２９に充電中か否かの情報や、充電時には充電にかかる推定時間を送信する。
図４に示すように、ロボット制御部３３はプロセッサーとして各種の演算処理を行う第１ＣＰＵ４９（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、各種情報を記憶する第１メモリー５１を備えている。マニピュレーター駆動部５２、第１通信部５３、バッテリー切替部５４、メインバッテリー３５ａ及びサブバッテリー３５ｂは第１入出力インターフェイス５５及び第１データバス５６を介して第１ＣＰＵ４９に接続される。
マニピュレーター駆動部５２は第１アーム３２ａ〜第６アーム３２ｆを駆動する回路である。マニピュレーター駆動部５２は第１ＣＰＵ４９の指示信号を入力する。そして、指示信号に従って、マニピュレーター駆動部５２は第１アーム３２ａ〜第６アーム３２ｆを駆動する。第１アーム３２ａ〜第６アーム３２ｆの作動によりエンドエフェクターＥＥが移動する。
第１通信部５３は第１充電車２４〜第３充電車２６及び制御装置２９と通信を行う。第１通信部５３はバッテリーの充電量のデータや充電要求信号を通信プロトコルに従って送信する。
バッテリー切替部５４はロボット本体３２に電力を供給するバッテリーをメインバッテリー３５ａとサブバッテリー３５ｂとで切り替える。バッテリー切替部５４は第１ＣＰＵ４９の指示信号を入力し、指示信号に従ってバッテリーを切り替える。メインバッテリー３５ａ及びサブバッテリー３５ｂは残電力を検出する回路を備え、第１ＣＰＵ４９へ残電力の値を送信する。
第１メモリー５１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリーやハードディスク等の記憶装置で構成される。第１メモリー５１はロボット本体３２の動作の制御手順等が記述された第１プログラム５７を記憶する。他にも、第１メモリー５１は第１アーム３２ａ〜第６アーム３２ｆの姿勢を制御するためのデータである姿勢制御データ５８を記憶する。他にも、第１メモリー５１は第１バッテリー判定データ５９を記憶する。第１バッテリー判定データ５９には第１バッテリー３５を充電する必要があるか否かを判定するための判定データである第１判定値が含まれる。他にも、第１メモリー５１は第１ＣＰＵ４９のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。
第１ＣＰＵ４９は、第１メモリー５１内に記憶された第１プログラム５７に従ってロボット本体３２の動作を制御する。第１ＣＰＵ４９は機能を実現するための各種の機能部を有する。具体的な機能部として第１ＣＰＵ４９は姿勢制御部６１を有する。姿勢制御部６１は第１アーム３２ａ〜第６アーム３２ｆの移動速度、移動量、移動位置等の制御を行う。姿勢制御部６１はマニピュレーター駆動部５２にロボット本体３２を制御するパラメーターを出力する。そして、パラメーターに基づきマニピュレーター駆動部５２は第１アーム３２ａ〜第６アーム３２ｆを駆動する。
他にも、第１ＣＰＵ４９は第１通信制御部６２を有する。第１通信制御部６２は第１通信部５３を介して第１充電車２４〜第３充電車２６及び制御装置２９と通信する。第１通信制御部６２は第１バッテリー３５の残電力や充電要求信号を通信データの形式に変換して第１通信部５３に出力する。第１バッテリー３５の容量や充電要求信号は第１通信部５３を介して第１充電車２４〜第３充電車２６及び制御装置２９に送信される。
他にも、第１ＣＰＵ４９は第１バッテリー監視部６３を有する。第１バッテリー監視部６３は第１バッテリー３５の残電力を監視する。第１バッテリー３５の残電力が第１判定値以下のとき、第１バッテリー監視部６３、第１通信制御部６２及び第１通信部５３は連携して第１バッテリー３５を充電する要請信号を制御装置２９に送信する。尚、第２ロボット１０〜第１０ロボット１８のロボット制御部３３は第１ロボット９のロボット制御部３３と同じ構造になっている。
第１判定値は第１バッテリー３５が完全に充電された電力に対して所定の比率で設定しても良い。例えば本実施形態では第１判定値は第１バッテリー３５が完全に充電された電力の２０％に設定されている。
他にも、第１判定値は第１ロボット９の消費電力、作業時間、第１ロボット９のスペック、充電に要する時間等によって設定しても良い。詳しくは、第１ロボット９の作業内容及び作業時間はおおよそ作業開始前に設定されるので、消費電力が推定できる。例えば、ワーク６の重量や各アームの関節の角度の推移、関節の角速度の推移、関節の加速度の推移、動作時間で消費電力が計算される。消費電力の計算結果に基づき、第１ロボット９のバッテリー残量が不足する前に充電されるように第１判定値が設定される。そして、作業内容を変更するときには第１判定値が変更される。
第１バッテリー３５の残電力が第１判定値以下のとき、姿勢制御部６１がロボット本体３２の動作速度を低減して第１バッテリー３５の残電力が低下する速度を遅らせても良い。第１ロボット９が作業する時間を長く延ばすことができる。
第１バッテリー監視部６３、第１通信制御部６２及び第１通信部５３により送信部が構成される。第１バッテリー監視部６３が第１バッテリー３５の残電力を判定する。第１バッテリー３５の残電力が第１判定値以下であると第１バッテリー監視部６３が判定する場合、第１通信制御部６２及び第１通信部５３が第１バッテリー３５の充電を要求する要請信号を送信する。
図５に示すように、充電車制御部４０はプロセッサーとして各種の演算処理を行う第２ＣＰＵ６４と、各種情報を記憶する第２メモリー６５を備える。車輪駆動部６６、第２通信部６７、第２バッテリー４１及び進路センサー４４は第２入出力インターフェイス６８及び第２データバス６９を介して第２ＣＰＵ６４に接続される。
車輪駆動部６６は４つのモーター３８を駆動する回路である。車輪駆動部６６は第２ＣＰＵ６４の指示信号を入力する。そして、指示信号に従って、車輪駆動部６６は４つのモーター３８を駆動する。４つのモーター３８の回転により第１充電車２４が移動する。
第２通信部６７は第１ロボット９〜第１０ロボット１８及び制御装置２９と通信を行う。第２通信部６７は第２バッテリー４１の残電力量のデータを通信プロトコルに従って送信する。第２バッテリー４１は残電力を検出する回路を備え、第２ＣＰＵ６４へ残電力の値を送信する。
進路センサー４４は第１通路線２１及び位置マーク２８を撮影する。第１通路線２１が直線の状態か交差した状態かを進路センサー４４が第２ＣＰＵ６４に送信する。他にも、位置マーク２８を検出するときには、位置マーク２８が示す内容を進路センサー４４が第２ＣＰＵ６４に送信する。
第２メモリー６５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリーや、ハードディスク等の記憶装置で構成される。第２メモリー６５は第１充電車２４の動作の制御手順等が記述された第２プログラム７１を記憶する。他にも、第２メモリー６５は第２バッテリー判定データ７２を記憶する。第２バッテリー判定データ７２には第２判定値及び第３判定値が含まれる。第２判定値は第１バッテリー３５に電力を供給した後、第２バッテリー４１を充電する必要があるか否かを判定するための判定データである。第３判定値は第１バッテリー３５に電力を供給する要請を受けたとき、電力を供給する前に第２バッテリー４１を充電する必要があるか否かを判定するための判定データである。他にも、第２メモリー６５は進路データ７３を記憶する。進路データ７３には第１通路線２１のパターンを示すデータが含まれる。他にも、第２メモリー６５は第２ＣＰＵ６４のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。
第１判定値と同様に、第２判定値及び第３判定値は第２バッテリー４１が完全に充電された電力に対して所定の比率で設定しても良い。例えば、本実施形態では第２判定値及び第３判定値は第２バッテリー４１が完全に充電された電力の６０％に設定されている。
他にも、第２判定値及び第３判定値は第１充電車２４の移動距離、移動にかかる時間、第２バッテリー４１の容量、要請を受ける頻度等から設定されても良い。
第２ＣＰＵ６４は、第２メモリー６５内に記憶された第２プログラム７１に従って第１充電車２４の動作を制御する。第２ＣＰＵ６４は機能を実現するための各種の機能部を有する。具体的な機能部として第２ＣＰＵ６４は車輪制御部７４を有する。車輪制御部７４は４つのモーター３８の回転、非回転、回転方向、回転速度等の制御を行う。車輪制御部７４は車輪駆動部６６に各モーター３８を制御するパラメーターを出力する。そして、パラメーターに基づき車輪駆動部６６は各モーター３８を駆動する。
他にも、第２ＣＰＵ６４は第２通信制御部７５を有する。第２通信制御部７５は第２通信部６７を介して第１ロボット９〜第１０ロボット１８及び制御装置２９と通信する。第２通信制御部７５は第２バッテリー４１の残電力や現在位置のデータを通信データの形式に変換して第２通信部６７に出力する。第２バッテリー４１の残電力の値や現在位置のデータは第２通信部６７を介して制御装置２９に送信される。
第２通信制御部７５及び第２通信部６７により受信部が構成される。第２通信制御部７５及び第２通信部６７は第１ロボット９の第１通信部５３が発信する要請信号を受信する。
他にも、第２ＣＰＵ６４は第２バッテリー監視部７６を有する。第２バッテリー監視部７６は第２バッテリー４１の残電力を監視する。第２バッテリー４１の残電力が第２判定値以下のとき、第２バッテリー監視部７６は充電ステーション２７に移動するように車輪制御部７４に指示信号を送信する。
図６に示すように、制御装置２９はプロセッサーとして各種の演算処理を行う第３ＣＰＵ７７と、各種情報を記憶する第３メモリー７８とを備える。第３通信部７９、入力装置８１及び表示装置８２は第３入出力インターフェイス８３及び第３データバス８４を介して第３ＣＰＵ７７に接続される。
第３通信部７９は第１ロボット９〜第１０ロボット１８、第１充電車２４〜第３充電車２６及び充電ステーション２７と通信を行う。第３通信部７９は第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５の残電力、第１充電車２４〜第３充電車２６の第２バッテリー４１の残電力、充電ステーション２７の充電状況のデータを受信する。
入力装置８１は操作者が第１判定値、第２判定値、第１通路線２１〜第３通路線２３のパターンのデータ等を入力する装置である。入力装置８１には例えば、ジョイスティック、キーボード、静電パッド、マウスパッド、押しボタンスイッチ等で構成される。操作者は入力装置８１を操作して各種のデータを入力する。
表示装置８２には液晶表示装置や、有機ＥＬ（ＥＬＥＣＴＲＯＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ）表示装置等が用いられる。表示装置８２は第１ロボット９〜第１０ロボット１８や第１充電車２４〜第３充電車２６に関するデータや作業状況を表示する装置である。表示装置８２に表示される情報を参照し入力装置８１を用いて操作者が入力操作を行う。
第３メモリー７８は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリーや、ハードディスク等の記憶装置で構成される。第３メモリー７８は第１充電車２４〜第３充電車２６を移動させる制御手順等が記述された第３プログラム８５を記憶する。他にも、第３メモリー７８は第３バッテリーデータ８６を記憶する。第３バッテリーデータ８６には第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５の残電力の値及び第１充電車２４〜第３充電車２６の第２バッテリー４１の残電力の値が含まれる。
他にも、第３メモリー７８は位置データ８７を記憶する。位置データ８７には第１ロボット９〜第１０ロボット１８の位置を示す座標データ及び第１充電車２４〜第３充電車２６の位置を示す座標データが含まれる。他にも、第３メモリー７８は距離データ８８を記憶する。距離データ８８には第１ロボット９〜第１０ロボット１８と第１充電車２４〜第３充電車２６とのそれぞれの距離を示すデータが含まれる。
他にも、第３メモリー７８は第３バッテリー判定データ８９を記憶する。第３バッテリー判定データ８９には第１判定値、第２判定値、第３判定値及び第４判定値が含まれる。第４判定値はロボットの第１バッテリー３５の残電力が豊富か否かを判定するときに用いる判定値である。他にも、第３メモリー７８は第３ＣＰＵ７７のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。
第１判定値と同様に第４判定値は第１バッテリー３５が完全に充電された電力に対して所定の比率で設定しても良い。例えば本実施形態では第４判定値は第１バッテリー３５が完全に充電された電力の８０％に設定されている。
他にも、第４判定値は第１ロボット９の消費電力、作業時間、第１ロボット９のスペック、充電に要する時間等によって設定しても良い。
第３ＣＰＵ７７は、第３メモリー７８内に記憶された第３プログラム８５に従って、第１充電車２４〜第３充電車２６の充電動作を制御する。第３ＣＰＵ７７は機能を実現するための各種の機能部を有する。具体的な機能部として第３ＣＰＵ７７は第３バッテリー監視部９１を有する。第３バッテリー監視部９１は第１ロボット９〜第１０ロボット１８が送信する要請信号を受信する。第３バッテリー監視部９１は第１充電車２４〜第３充電車２６のうち充電に最適な充電車に要請信号を転送する。
他にも、第３バッテリー監視部９１は第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５の残電力の値を収集して第３メモリー７８に記憶する。第３バッテリー監視部９１は第１充電車２４〜第３充電車２６の第２バッテリー４１の残電力の値を収集して第３メモリー７８に記憶する。このように、制御装置２９は第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５の残電力を認識する。
他にも、第３ＣＰＵ７７は距離監視部９２を有する。距離監視部９２は各第１ロボット９〜第１０ロボット１８と各第１充電車２４〜第３充電車２６との距離情報を収集して第３メモリー７８に記憶する。第１充電車２４にかかわる距離情報は第１通路線２１に沿って第１充電車２４が移動するときの距離情報である。例えば、第１ロボット９から充電の要請信号を受信するとき、第１ロボット９に最も近い充電車が第１充電車２４〜第３充電車２６のうちどれであるかの情報を第３バッテリー監視部９１に送信する。
他にも、第３ＣＰＵ７７は第３通信制御部９３を有する。第３通信制御部９３は第３通信部７９を介して第１ロボット９〜第１０ロボット１８及び第１充電車２４〜第３充電車２６と通信する。第３通信制御部９３は第３通信部７９を介して第２バッテリー４１の残電力や現在位置のデータを要請する信号を第１充電車２４へ出力する。第３通信制御部９３は第３通信部７９を介して第１ロボット９〜第１０ロボット１８及び第１充電車２４〜第３充電車２６が送信するデータを受信して第３メモリー７８に記憶する。
第１ロボット９〜第１０ロボット１８、第１充電車２４〜第３充電車２６、充電ステーション２７及び制御装置２９等により充電システム９４が構成される。
次に、図７を用いて第１充電車２４が第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電する充電方法の手順を説明する。尚、第１充電車２４〜第３充電車２６が第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５を充電する手順は略同じである。
ステップＳ１は第１ロボット残電力判定工程である。この工程は、第１ロボット９の第１バッテリー監視部６３が第１バッテリー３５の残電力を判定する工程である。第１ロボット９の第１バッテリー監視部６３は第１バッテリー３５の残電力が第１判定値以下か否かを判定する。第１バッテリー３５の残電力が第１判定値以下のときステップＳ２に移行する。第１バッテリー３５の残電力が第１判定値を超えるときステップＳ１を継続する。
ステップＳ２は充電要請工程である。この工程では、第１ロボット９の第１通信制御部６２及び第１通信部５３が第１バッテリー３５の充電を要求する要請信号を制御装置２９に送信する。制御装置２９の第３通信制御部９３は第１ロボット９からの要請信号を受信する。次にステップＳ３に移行する。
ステップＳ３は充電車選択工程である。この工程では、制御装置２９の距離監視部９２が第１ロボット９の位置と第１充電車２４〜第３充電車２６の位置とを認識する。距離監視部９２が要請信号を送信する第１ロボット９に近い充電車を検索する。図１の例では第１充電車２４〜第３充電車２６の中で第１充電車２４が最も第１ロボット９に近く、第２充電車２５が２番目に第１ロボット９に近いことを距離監視部９２が第３バッテリー監視部９１に送信する。
ステップＳ４は充電指示工程である。この工程では、要請信号を送信する第１ロボット９に近い第１充電車２４に第３通信制御部９３が要請信号を送信する。第２バッテリー４１を備える第１充電車２４が要請信号を受信する。次にステップＳ５に移行する。
ステップＳ５は第１充電車移動工程である。この工程は、第１充電車２４が充電対象の第１ロボット９に移動する工程である。次にステップＳ６に移行する。
この方法によれば、第１バッテリー３５の残電力が小さくなった第１ロボット９に近い第１充電車２４が充電するために移動する。第１充電車２４は移動距離が短い方が長いときに比べて短い時間で充電対象の第１ロボット９に到着する。従って、第１ロボット９は第１バッテリー３５を充電するのにかかる時間を短くできる。
ステップＳ６は第１ロボット充電工程である。この工程は、第１充電車２４が第２バッテリー４１により第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電する工程である。第１バッテリー３５はメインバッテリー３５ａ及びサブバッテリー３５ｂを備える。バッテリー切替部５４は一方のバッテリーをロボット本体３２の稼働用に設定し、他方を充電用に設定する。例えば、メインバッテリー３５ａがロボット本体３２に電力を供給している間に、第１充電車２４はサブバッテリー３５ｂを充電する。次に、バッテリー切替部５４はサブバッテリー３５ｂをロボット本体３２の稼働用に設定する。サブバッテリー３５ｂがロボット本体３２に電力を供給している間に、第１充電車２４はメインバッテリー３５ａを充電する。このように、ロボット本体３２への電力供給と第１バッテリー３５への充電とが平行して行われる。次にステップＳ７に移行する。
この充電システムにおける充電方法によれば、第１ロボット９の第１バッテリー３５の残電力が小さいとき、第１ロボット９は第１バッテリー３５を充電する要請信号を制御装置２９を介して第１充電車２４へ送信する。第１充電車２４が要請信号を受信して、第１バッテリー３５を充電する。従って、第１ロボット９が移動しなくても第１ロボット９は第１バッテリー３５を充電できる。
ステップＳ７は第１充電車残電力判定工程である。この工程は、第１充電車２４が第１バッテリー３５を充電した後で、第１充電車２４の第２バッテリー監視部７６は第２バッテリー４１の残電力が第２判定値以下か否かを判定する工程である。第２バッテリー４１の残電力が第２判定値以下であり、第２バッテリー４１の残電力が小さいとき、次にステップＳ８に移行する。第２バッテリー４１の残電力が第２判定値を超えており、第２バッテリー４１の残電力が大きいとき、次にステップＳ１０に移行する。
ステップＳ８は第２充電車移動工程である。この工程は、第１充電車２４が充電ステーション２７へ移動する工程である。次にステップＳ９に移行する。
ステップＳ９は第１充電車充電工程である。この工程は、充電ステーション２７において、第１充電車２４が第２バッテリー４１を充電する工程である。充電ステーション２７は第１充電車２４の第２バッテリー４１に電力を供給する。次にステップＳ１０に移行する。
この方法によれば、第２バッテリー４１の残電力が小さくなるとき、第１充電車２４は充電ステーション２７へ移動して第２バッテリー４１を充電する。従って、第２バッテリー４１の残電力が大きな状態で充電車が待機できる。
ステップＳ１０は第３充電車移動工程である。この工程は、第１充電車２４が第１待機場所２１ａへ移動する工程である。以上の工程により第１充電車２４が第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電する手順が終了する。
尚、第１充電車２４〜第３充電車２６はロボットの第１バッテリー３５の充電をしていないときで、第２バッテリー４１に充電する余地のあるとき、随時充電ステーション２７へ移動して第２バッテリー４１を充電するのが好ましい。第１充電車２４〜第３充電車２６は要請信号を受信するとき、第１バッテリー３５を充電するためにロボットへの移動を開始できる。
第２実施形態
本実施形態が第１実施形態と異なるところは、第１充電車２４が充電ステーション２７にて第２バッテリー４１を充電した後で、第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電する点にある。尚、第１実施形態と同一のステップについては同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図８において、第１実施形態と同様にステップＳ１〜ステップＳ４が行われる。ステップＳ４の次にステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１は第２充電車残電力判定工程である。この工程は、第１充電車２４が第１バッテリー３５を充電する要請信号を受信するとき、第１充電車２４は第２バッテリー４１の残電力が第３判定値以下か否かを判定する工程である。第２バッテリー４１の残電力が第３判定値以下であり、第２バッテリー４１の残電力が小さいとき、次にステップＳ１２に移行する。第２バッテリー４１の残電力が第３判定値を超えており、第２バッテリー４１の残電力が大きいとき、次にステップＳ５に移行する。
ステップＳ１２は第２充電車充電工程である。この工程は、第２バッテリー４１の残電力が第３判定値以下のとき、第１充電車２４は充電ステーション２７へ移動して第２バッテリー４１を充電する工程である。もしくは、第１充電車２４は残電力が豊富なロボットへ移動して第２バッテリー４１を充電する工程である。次にステップＳ５に移行する。
ステップＳ１１及びステップＳ１２に続いて第１実施形態と同様にステップＳ５〜ステップＳ１０が行われる。この方法によれば、第２バッテリー４１の残電力が小さいとき、第１充電車２４は充電ステーション２７へ移動して第２バッテリー４１を充電する。従って、第１充電車２４は残電力が小さいときにも、第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電できる。
図９に示すように、ステップＳ１２の第２充電車充電工程ではステップＳ１３〜ステップＳ１８が行われる。ステップＳ１８の次にステップＳ５に移行する。
ステップＳ１３は第２ロボット残電力判定工程である。この工程では、第１充電車２４の第２バッテリー４１の残電力が第３判定値以下のとき、第１充電車２４は第１バッテリー３５の残電力が大きなロボットを問い合わせる問い合わせ信号を制御装置２９に送信する。
制御装置２９では第３バッテリー監視部９１が第３バッテリーデータ８６を用いて第１バッテリー３５の残電力が第４判定値以上のロボットを検索する。制御装置２９は第１バッテリー３５の残電力が第４判定値以上のロボットがあるか否かの判定をする。
第１バッテリー３５の残電力が第４判定値以上のロボットがなく、すべてのロボットにおいて第１バッテリー３５の残電力が小さいとき、制御装置２９は第１バッテリー３５の残電力が第４判定値以上のロボットがないことを示す回答信号を第１充電車２４に送信する。次にステップＳ１７へ移行する。
第１バッテリー３５の残電力が第４判定値以上のロボットがあるとき、つまり、残電力が大きいロボットがあるときには、次にステップＳ１４に移行する。
ステップＳ１４は供給ロボット選択工程である。この工程では、第１バッテリー３５の残電力が第４判定値に到達するまでの時間が最も長いと推定されるロボットを第３バッテリー監視部９１が選択する。制御装置２９は第１バッテリー３５の残電力が第４判定値以上のロボットを示す回答信号を第１充電車２４に送信する。この回答信号に示されるロボットは残電力が第４判定値に到達するまでの時間が最も長いと推定されるロボットである。そして、第１充電車２４は回答信号を受信する。次にステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１５は第４充電車移動工程である。この工程では、回答信号に示されるロボットへ第１充電車２４が移動する工程である。例えば、回答信号に示されるロボットが第２ロボット１０であるとする。次にステップＳ１６に移行する。
ステップＳ１６は第３充電車充電工程である。この工程では、第１充電車２４の第２バッテリー４１が第２ロボット１０の第１バッテリー３５と電気的に接続する。そして、第２ロボット１０の第１バッテリー３５が第１充電車２４の第２バッテリー４１を充電する工程である。次にステップＳ５に移行する。
この方法によれば、第２バッテリー４１の残電力が小さいとき、第１充電車２４は残電力が大きい第１バッテリー３５を備える第２ロボット１０から電力を充電する。次に、第１充電車２４は要請のあった第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電する。従って、充電ステーション２７へ移動するのに時間がかかるときにも短時間で第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電できる。
ステップＳ１７は第５充電車移動工程である。この工程は、第１充電車２４が充電ステーション２７へ移動する工程である。次にステップＳ１８に移行する。
ステップＳ１８は第４充電車充電工程である。この工程は、充電ステーション２７において、第１充電車２４が第２バッテリー４１を充電する工程である。充電ステーション２７は第１充電車２４の第２バッテリー４１に電力を供給する。次にステップＳ５に移行する。以上の工程により第１充電車２４が第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電する手順が終了する。
第３実施形態
本実施形態が第１実施形態と異なるところは、ステップＳ４において残電力が最も大きい充電車に第３通信制御部９３が要請信号を送信する点にある。
ステップＳ１及びステップＳ２は第１実施形態と同様に行われる。ステップＳ３の充電車選択工程では、制御装置２９の第３バッテリー監視部９１が第１充電車２４〜第３充電車２６の第２バッテリー４１の残電力を認識する。距離監視部９２が第２バッテリー４１の残電力が最も大きい充電車を検索する。例えば、第１充電車２４〜第３充電車２６の中では第１充電車２４の第２バッテリー４１の残電力が最も大きいとする。第３バッテリー監視部９１は第１充電車２４が残電力の最も大きい第２バッテリー４１を備える充電車であると判断する。次にステップＳ４に移行する。
ステップＳ４の充電指示工程では、残電力が最も大きい第２バッテリー４１を備える第１充電車２４に制御装置２９が要請信号を送信する。次に、第１充電車２４が要請信号を受信する。次にステップＳ５に移行する。
ステップＳ５の第１充電車移動工程では、第１充電車２４が充電対象の第１ロボット９に移動する。続いて、ステップＳ６〜ステップＳ１０が行われる。
この方法によれば、第２バッテリー４１の残電力が大きい第１充電車２４が充電するために移動する。第２バッテリー４１の残電力が大きい第１充電車２４は第２バッテリー４１の残電力が小さい充電車に比べて大きな電力を第１バッテリー３５に供給できる。
第４実施形態
第１実施形態では第１ロボット９の第１コネクター３６と第１充電車２４の第２コネクター４３とが接触して第１バッテリー３５と第２バッテリー４１との間で充電が行われた。他にも、第１ロボット９が第１バッテリー３５と電気的に接続する第１コイルを備え、第１充電車２４が第２バッテリー４１と電気的に接続する第２コイルを備えても良い。そして、第１コイルと第２コイルとの間で非接触に電力を伝送しても良い。第１ロボット９と第１充電車２４とがワイヤレス電力伝送をしても良い。第１コネクター３６及び第２コネクター４３の端子の汚れによる電力損失が低減できる。
同様に、充電ステーション２７が第３コイルを備えても良い。そして、第２コイルと第３コイルとの間で非接触に電力を送電しても良い。充電ステーション２７と第１充電車２４とがワイヤレス電力伝送をしても良い。第３コネクター４６及び第２コネクター４３の端子の汚れによる電力損失が低減できる。
第５実施形態
第１実施形態では第１ロボット９が送信する要請信号を制御装置２９が受信した。そして、制御装置２９が充電車を選択して要請信号を転送した。他にも、第１ロボット９が送信する要請信号を充電車が受信しても良い。第１充電車２４〜第３充電車２６の中で充電可能な充電車が第１ロボット９の第１バッテリー３５を充電しても良い。制御装置２９を用いないので充電システム９４を容易に構築できる。
第６実施形態
第１実施形態では要請信号を送信したロボットに近い充電車が充電を行った。第３実施形態では残電力が大きい充電車が充電を行った。他にも、第１充電車２４〜第３充電車２６の残電力が小さいときには、充電ステーション２７に近い充電車が対応しても良い。
他にも、第１充電車２４〜第３充電車２６の残電力が小さく、残電力が大きいロボットがあるときには、残電力が大きいロボットに近い充電車が対応しても良い。つまり、残電力が大きいロボットに近い充電車が残電力の大きいロボットから電力を供給してもらう。次に、要請信号を送信したロボットに充電車が電力を供給しても良い。
他にも、残電力が大きいロボットから充電車が電力を供給してもらうとき、充電車が充電する電力量、ロボットに予定されている作業で消費する電力量を考慮して充電車が電力を供給してもらうロボットを制御装置２９が選択しても良い。
他にも、複数のロボットが要請信号を制御装置２９に送信しているとき、複数の充電車が複数のロボットに充電するスケジュールを制御装置２９が計画しても良い。
第７実施形態
第１実施形態では第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー監視部６３が第１バッテリー３５の残電力を監視した。他にも、第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５の残電力のデータを制御装置２９に定期的に送信しても良い。そして、制御装置２９が第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５の残電力を監視しても良い。第１ロボット９〜第１０ロボット１８の第１バッテリー３５の残電力が少なくなるとき、制御装置２９が第１充電車２４〜第３充電車２６に要請信号を送信しても良い。
第８実施形態
第１実施形態では第１ロボット９〜第１０ロボット１８は自律移動しないロボットであった。第１ロボット９〜第１０ロボット１８は自律移動型のロボットでも良い。ロボットが充電ステーション２７へ移動して充電するよりも短時間で第１充電車２４〜第３充電車２６がロボットのバッテリーを充電できる。
第９実施形態
第１実施形態では床に第１通路線２１、第２通路線２２、第３通路線２３が配置された。他にも、第１充電車２４〜第３充電車２６がマップ情報を備えても良い。そして、第１充電車２４〜第３充電車２６がマップ情報と位置マーク２８とを用いて移動しても良い。このとき、第１ロボット９〜第１０ロボット１８の近くにも位置マーク２８があるのが好ましい。
他にも、制御装置２９がマップ情報を備えても良い。そして、第１充電車２４〜第３充電車２６が位置マーク２８を検出して位置マーク２８の情報を制御装置２９へ送信する。制御装置２９は第１充電車２４〜第３充電車２６から検出する位置マーク２８の情報を受信する。制御装置２９はマップ情報と位置マーク２８の情報とを用いて第１充電車２４〜第３充電車２６を誘導しても良い。
他にも、第１充電車２４〜第３充電車２６がＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えても良い。第１充電車２４〜第３充電車２６は位置情報を制御装置２９へ送信する。制御装置２９は第１充電車２４〜第３充電車２６から位置情報を受信する。制御装置２９はマップ情報を備え、マップ情報と位置情報とを用いて第１充電車２４〜第３充電車２６を誘導しても良い。
第１０実施形態
第１実施形態では第１ロボット９〜第１０ロボット１８、第１充電車２４〜第３充電車２６、充電ステーション２７及び制御装置２９が互いに無線通信を行った。工場１内の電磁ノイズが大きいときには光通信にしても良い。良好なデータ通信を行うことができる。
９…ロボットとしての第１ロボット、１０…ロボットとしての第２ロボット、２４…充電車としての第１充電車、２７…充電ステーション、２９…制御装置、３５…第１バッテリー、４１…第２バッテリー、５３…送信部としての第１通信部、６２…送信部としての第１通信制御部、６３…送信部としての第１バッテリー監視部、６７…受信部としての第２通信部、７５…受信部としての第２通信制御部、９４…充電システム。

Claims (7)

  1. 第１バッテリーを有するロボットと、第２バッテリーを有する充電車とを含む充電システムにおいて、前記第１バッテリーを充電する充電方法であって、
    前記ロボットは、前記第１バッテリーの残電力が第１判定値以下か否かを判定し、
    前記第１バッテリーの残電力が前記第１判定値以下の場合、前記第１バッテリーの充電を要求する要請信号を送信し、
    前記充電車は、前記要請信号を受信すると、前記ロボットの場所へ移動し、前記第２バッテリーにより、前記第１バッテリーを充電することを特徴とする充電方法。
  2. 請求項１に記載の充電方法であって、
    前記ロボットの位置と複数の前記充電車との位置を制御装置が認識し、
    前記制御装置は前記ロボットからの前記要請信号を受信し、前記要請信号を送信する前記ロボットに近い前記充電車に前記要請信号を送信することを特徴とする充電方法。
  3. 請求項１に記載の充電方法であって、
    複数の前記充電車の前記第２バッテリーの残電力を制御装置が認識し、
    前記制御装置は前記ロボットからの前記要請信号を受信し、残電力が最も大きい前記第２バッテリーを備える前記充電車に前記要請信号を送信することを特徴とする充電方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電方法であって、
    前記充電車が前記第１バッテリーを充電した後で、前記充電車は前記第２バッテリーの残電力が第２判定値以下か否かを判定し、
    前記第２バッテリーの残電力が前記第２判定値以下のとき、前記充電車は充電ステーションへ移動して前記第２バッテリーを充電することを特徴とする充電方法。
  5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電方法であって、
    前記充電車が前記要請信号を受信するとき、前記充電車は前記第２バッテリーの残電力が第３判定値以下か否かを判定し、
    前記第２バッテリーの残電力が前記第３判定値以下のとき、前記充電車は充電ステーションへ移動して前記第２バッテリーを充電することを特徴とする充電方法。
  6. 請求項２または３に記載の充電方法であって、
    複数の前記ロボットの前記第１バッテリーの残電力を前記制御装置が認識し、
    前記充電車が前記要請信号を受信するとき、前記充電車は前記第２バッテリーの残電力が第３判定値以下か否かを判定し、
    前記第２バッテリーの残電力が前記第３判定値以下のとき、前記充電車は前記第１バッテリーの残電力が大きな前記ロボットを問い合わせる問い合わせ信号を前記制御装置に送信し、
    前記制御装置は前記第１バッテリーの残電力が第４判定値以上の前記ロボットを示す回答信号を前記充電車に送信し、
    前記充電車は前記回答信号を受信して、前記回答信号に示される前記ロボットへ移動して前記第２バッテリーを充電することを特徴とする充電方法。
  7. 第１バッテリーと、前記第１バッテリーの残電力が第１判定値以下の場合、前記第１バッテリーの充電を要求する要請信号を送信する送信部と、を有するロボットと、
    第２バッテリーと、前記要請信号を受信する受信部と、を有する充電車と、を備え、
    前記充電車は前記ロボットの場所へ移動し、前記第２バッテリーにより前記第１バッテリーを充電することを特徴とする充電システム。
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