JP2517230B2

JP2517230B2 - 移動車

Info

Publication number: JP2517230B2
Application number: JP10806986A
Authority: JP
Inventors: 直人東條; 嘉也山上; 悦男硲口
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPS62263509A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、移動車本体の移行手段を作業場に設けた給
電手段からコードを介しての給電により駆動させる移動
車に関し、たとえば自走式作業ロボットに好適するもの
である。

（ロ）従来の技術ロボット本体の移行手段（たとえばモータ）を搭載電
池にて駆動して自走させ、又この搭載電池にてロボット
本体に設けた作業手段を作動させるものが知られてい
る。

しかし、この従来装置においては、移行手段及び作業
手段を搭載電池にて駆動するため、大容量の電池を必要
とし、ロボット本体が大型になる欠点がある。

一方、作業手段を、作業場に設けた給電手段からコー
ドを介しての給電により作動させるものとして、家庭用
の電気クリーナが広く知られている。

しかし、電気クリーナにおいては、クリーナ本体の移
動範囲に対応してクリーナ本体のコードリールからコー
ドを予め手により引き出して、クリーナ本体を人力にて
引張りながら清掃作業を行うものであるから、クリーナ
本体の移動位置によっては、引き出したコードが邪魔に
なることがある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点前述のロボット本体の作業手段を、電気クリーナのよ
うに、給電手段からコードを介しての給電により作動さ
せ、搭載電池を軽量化させたロボット本体の小型化が望
まれる。

また、その場合に、コードが長すぎることにより、作
業の邪魔になったり、コードの短すぎによる作業範囲が
狭められるという弊害を除くことが望まれる。

本発明はかかる要望を満足する移動車の提供を目的と
する。

（ニ）問題点を解決するための手段かかる問題点を解決するため、本発明は移動車本体の
移行手段および作業手段を、作業場に設けた給電手段か
らコードを介しての給電により駆動させる移動車であっ
て、給電手段から離間した移動車本体の位置の認識手段
と、移動車本体に設けたコードのリール機構から送り出
されたコードの弛み状況を、移動車本体のコード送出部
において検知する検知手段と、給電手段と移動車本体の
間のコードの長さを調整するコード調整手段と、を備
え、認識手段は、移動車本体の給電手段からの離間距離
を算出し、該算出距離と、作業場の床面状況に応じて予
め入力された前記検知手段によってコードの弛み状況が
検知可能な設定距離との比較結果に基づいて、コード調
整手段を制御する演算部を有し、該演算部は、前記算出
距離が前記設定距離以下ときには、前記検知手段の出力
に基づいてコード調整手段を制御し、前記算出距離が前
記設定距離を越えるときには、該算出距離に基づいてコ
ード調整手段を制御することを特徴とするものである。

（ホ）作用本発明によれば、移動車本体に予め入力される設定距
離を、各作業場における床面の状況に応じて適切に設定
することにより、移動車本体が給電手段の近くに位置
し、移動車本体に設けられた検知手段によってコードの
弛み状況が確実に検知可能な領域内においては、検知手
段の出力に基づいてコード調整手段が制御され、また、
移動車本体が給電手段から設定距離以上離れた所に位置
し、コードの自重の影響により、移動車本体に設けられ
た検知手段によってコードの弛み状況が確実に検知でき
ない領域内においては、算出された移動車本体の位置情
報に基づいてコード調整手段が制御される。

（ヘ）実施例本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は移動車の模型原理図であり、第２図は移動車
の認識手段及びコード調整手段を示す模型構成図であ
る。

これらの図面において、１は移動車本体にして、移行
手段２、二次電池３、作業手段４、コード調整手段５、
認識手段10及び検知手段13等を搭載している。

移行手段２は２個の駆動車輪2aを減速ギアを介して個
別に駆動する一対の第１のモータ2b（第２図では2bRと2
bLで示す）を有し、このモータは二次電池３又は後述す
る給電手段７からの給電により駆動される。

作業手段４はこの実施例では床面掃除機であり、集塵
ファン4a及びその駆動用の第２のモータ4bを含み、この
モータは給電手段７からの給電により駆動される。

コード調整手段５は、作業場の壁面６等に設けられ、
商用電源に接続された給電手段７、たとえば給電コンセ
ントに連結される受電手段5a、たとえば受電プラグと、
受電手段5aに接続されたコード5bと、リール機構5cと、
このリール機構に巻装されたコード5bの少なくとも巻取
りを行うリール駆動装置5dと、受電手段5aと給電手段７
の連結状態を保持するロック手段5eとを有する。受電手
段5aは移動車本体１が給電手段７に近づくことにより、
給電手段７に連結され、ロック手段5eにてその連結状態
が保持される。尚、このロック手段は給電手段７を設け
た壁面６に設けてもよい。

また、リール駆動装置5dは第２図に示すパルスモータ
5fとこのモータの回転力によりリール機構5cを回転させ
るローラ5gとを有する。

コード5bは作動回路手段８に接続され、コード5bから
の電力は、作動回路手段８を介して、交流のまま、又は
直流に変換されて、作業手段４の第２モータ4bと、移行
手段２の第１モータ2bと、充電回路手段９を介して二次
電池３等に供給される。

移動車本体１は認識手段10を有し、この認識手段は給
電手段７を探索するセンサー11の出力に基づいて、給電
手段７の位置を認識すると共に一対の第１のモータ2bR,
2bLの各回転角を個別に検出するパルスエンコーダ2cR,2
cLの出力に基づいて、給電手段７から離間した移動車本
体１の位置を認識するものである。

探索センサー11は給電手段７への誘導信号を検出する
ものであり、誘導信号としては、給電手段７の近傍位置
から放射される電波、光等であってもよく、床面に設け
た光反射テープからの反射光、あるいは床面に配設した
電磁誘導線からの磁界であってもよい。

12は移動車本体に設けられた指令手段にして、手動指
令部と自動指令部を有し、いずれかの指令部からの指令
により、認識手段10及び作動回路手段８が作動する。手
動指令部は電池３の充電開始時点、あるいは作業手段の
作業開始時点、作業範囲、作業順序等を手動にて入力し
て、その入力に基づいて指令信号及び自動指令部の記憶
のための信号を出力するものである。また、自動指令部
は予め記憶されたデータに基づいて自動的に認識手段10
及び作動回路手段８を作動させるものである。

検知手段13はリール機構5cから送り出されたコード5b
の弛み状況を検知するものであり、実施例においては、
検知手段を示す移動車の模型構成図である第３図から明
らかなように、リール機構5cのコード引き出し口と移動
車本体１のコード取り出し口とに関連して、移動車本体
１には彎曲したコード受面14が設けられており、このコ
ード受面に取付けた２個のマイクロスイッチ15,16によ
って構成される。この各マイクロスイッチはコード5bに
より押圧操作されるものである。

したがって、受電手段5aが給電手段７に連結された場
合において、コード5bが第２図中実線で示すように、弛
んでいるときには両スイッチ15,16がオンとなり、同図
破線で示すように適正のときには、一方のスイッチ15が
オン、他方のスイッチ16がオフとなり、同図一点鎖線で
示すように張っているときには、両スイッチ15,16がオ
フとなる。この両スイッチ15,16がオンとなるときの検
知手段13の出力は、認識手段10の位置出力と同様にこの
認識手段10に設けた演算部に入力され、この演算部の出
力に基づいて、コード調整手段５が制御され、コード長
が調整される。

尚、検知手段13は、マイクロスイッチ15,16のような
機械的検知器に限らず、光電スイッチのような無接触検
知器を使用することもできる。

以上の構成において、指令手段12からの指令に基づい
て、作業手段４が作業を開始するに際して、探索センサ
ー11が給電手段７への誘導信号を検出して、移動車本体
１を給電手段７に近接するように認識手段10は移行手段
２を制御する。すなわち、電池３を電源として移行手段
２の第１モータ2bを駆動する。この移行手段２の作動に
より、移動車本体１が給電手段７に対し所定位置に近接
すると、受電手段5aが給電手段７に連結され、この連結
状態をロック手段5eが保持する。このロック手段は機械
的なものでもよく、電気的なものでもよい。実施例では
電磁ブランジャーからなり、受電手段5aが給電手段７に
連結されると、その給電手段からの電力にてブランジャ
ーが給電手段７の掛止部に掛止されて、受電手段5aと給
電手段７の連結状態を保持する。

この連結状態において、コード5bからの電力は、作動
回路手段８を介して移行手段２及び作業手段４等に供給
される。このため、指令手段12の指令に基づいて移行手
段２の作動により、移動車本体１は、第２図に示すよう
にリール機構5cからコード5bを送り出しながら移動し、
移動車本体１が作業領域に入ると、指令手段12の指令に
基づいて作業手段４が作動して、移動車本体１が移動し
ながら、床面の清掃を行う。

このように受電手段5aが給電手段７に連結した状態に
おいては、主として作業手段４が作動する期間が長いた
め、少なくともこの移行作動時に電池３を充電回路手段
９を介してコード5bからの電力にて浮動充電する。

而して、作業領域における作業手段４の作動が終了す
ると、自動的に探索センサー11が給電手段７への誘導信
号を検出して移動車本体１を給電手段７の近傍位置まで
移動させる。この移動に際して、リール駆動装置5dが作
動してコード5bを巻き取っていく。このリール駆動装置
はコード5bからの電力にて作動するものである。

かくして、コード5bを巻き取りながら移動車本体１が
給電手段７に所定状態に近接すると、ロック手段5eの作
動状態が解除され移動車本体１の移動により、受電手段
5aが給電手段７から分離される。

尚、受電手段5aと給電手段７は、電源トランスの一次
コイルと２次コイルを分離したいわゆる電磁誘導結合方
式で構成してもよい。

次に、給電手段７から離間した移動車本体１の位置の
認識を、第４図に基づいて説明する。この図面は移行手
段２、認識手段10、検知手段13及びコード調整手段５の
関係図である。

この図面において、一対の第１のモータ2bR,2bLの回
転数を、各モータに直結したパルスエンコーダ2cR,2cL
にて、単位時間当りのパルス数として検出する。１パル
ス当りの車輪の移動量が既知とすると、パルス数により
左右一対の駆動車輪2a,2aの移動量がわかる。

いま、移動車本体１が速度ｖでｘ方向に直進した場合
を考えると、１パルス当りの車輪の移動距離をＤ、単位
時間τの間に左右のパルスエンコーダが発生するパルス
数をＮとすると、車輪2aの進行距離ΔＬは、 ΔＬ＝DN つまり、移動車本体１の移動距離もΔＬ＝DNである。
また、進行速度ｖは、ｖ＝ΔL/τで表わされる。

したがって、時刻（n-1）τの位置が（Xn_-1,Yn_-1）で
あった移動車本体１の時刻ｎτにおける位置（Xn,Yn）
は、 Xn＝Xn_-1＋ΔL,Yn＝Yn_-1 ……（１）となる。

また、移動車本体１が速度ｖで円弧を描いて移動した
場合には、一対のパルスエンコーダ2cR,2cLが発生する
パルス数をN_L,N_R、１パルス当りの左右の車輪2a,2aの移
動距離をD_L,D_Rとすると、その車輪の単位時間τの進行
距離ΔL_L,ΔL_Rは、 ΔL_L＝D_LN_L,ΔL_R＝D_RN_R となる。したがって、移動車本体１の一対の車輪2a,2
aの中点の移動距離ΔＬは、で表わされ、進行速度ｖはｖ＝ΔL/τとなる。また、こ
のときの旋回半径をｒ、一対の車輪2a,2aの間隔をＴ、
方位変化量をΔθとすると、の関係より、となり、移動車本体１の旋回角速度ωはω＝Δθ／τと
なる。

したがって、時刻（n-1）τには位置（Xn_-1,Yn_-1）、
進行方位θn_-1であった移動車本体１の時刻ｎτにおけ
る位置（Xn,Yn）と進行方位θｎは、近似的に Xn＝Xn_-1＋ΔLsin（θn_-1＋Δθ/2） Yn＝Yn_-1＋ΔLcos（θn_-1＋Δθ/2） ……（２） θｎ＝θn_-1＋Δθ となる。

以上の結果から、認識手段10に設けたカウンタ10aで
単位時間τ当りのパルスエンコーダ2cR,2cLからのパル
スを計数すると共にその単位時間ごとに、認識手段10に
設けた演算部10bにおける「位置検出部10c」にて上記
（１）又は（２）式を計算すれば、移動車本体１の現在
位置と進行方位を算出する。

給電手段７の位置を（Xo,Yo）とすると、移動車本体
１の現在位置（Xn,Yn）と所定位置（Xo,Yo）の離間距離
Ｌは、となり、その間のコード5bの長さL₁は、コード長の余
裕度をα（α＞１）とすると、L₁＝αＬとなる。

この距離Ｌ又はL₁は演算部10b内の算出部10dにより算
出される。この算出値が所定値（たとえば10メートル）
より大きいか小さいかが比較部10eにて比較される。

所定値より小さい場合に、検知手段13の両マイクロス
イッチ15,16がともにオンのとき、すなわちコード5bが
弛んでいるときには、この検知手段13の出力に基づい
て、スイッチ10fを介してパルス発生器10gから、リール
駆動装置5dに設けたパルスモータ5fの駆動回路5hに所定
のパルスが出力され、マイクロスイッチ16がオフになる
まで、コード5bの一部がリール機構5cに巻き取られる。

所定値より大きいときには、検知手段13の出力有無に
かかわらず、スイッチ10hを介して、算出部10dの出力が
パルス発生器10gに印加されて、このパルス発生器から
のパルスに基づいて、算出部10dの算出値が前記所定値
以下になるまで、上述と同様にコード5bの一部が巻き取
られる。前記所定値は、第５図に示すように、給電手段
７と一直線上に位置する移動車本体１がその位置から位
置P₁に移動した場合に、コード5bが同図中イの如くな
り、給電手段７と位置P₂との間のコード5bが、コードと
床面の摩擦により動かないときの、給電手段７と位置P₂
の距離を考慮して決められる。この距離は床面の状況
（たとえばじゅうたん敷、タイル張り）により異なり、
各作業場ごとに、指令手段12に通じて予め入力されてい
る。

リール機構5cからのコード5bの送り出しは、上記
（１）式又は（２）式に基づく移動車本体１の単位時間
ごとの位置の変化に基づいて、パルスモータ5fによりリ
ール機構5cを駆動してもよく、また、このパルスモータ
5fとリール機構5cをコード5bの巻き取り方向にのみ連結
する一方向クラッチにて連結し、コード5bの送り出し時
にはリール機構5cをフリーにするようにしてもよい。

（ト）発明の効果以上の如く本発明によれば、移動車本体に予め入力さ
れる設定距離を、各作業場における床面の状況に応じて
適切に設定することにより、移動車本体が給電手段の近
くに位置し、移動車本体に設けられた検知手段によって
コードの弛み状況が確実に検知可能な領域内において
は、検知手段の出力に基づいてコード調整手段が制御さ
れるので、コードが移動車本体の移動の邪魔になること
がない。

また、移動車本体が給電手段から設定距離以上離れた
所に位置し、コードの自重の影響により、移動車本体に
設けられた検知手段によってコードの弛み状況が確実に
検知できない領域内においては、算出された移動車本体
の位置情報に基づいてコード調整手段が制御されるの
で、コード長をコードと床面との摩擦などをも考慮した
適正値にすることができ、移動車本体の移動の制限とな
ることがない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は移動車の模型
原理図、第２図は移動車の認識手段及びコード調整手段
を示す模型構成図、第３図は移動車の検知手段を示す模
型構成図、第４図は移行手段、認識手段、検知手段及び
コード調整手段の関係図、第５図は給電手段と移動車の
間のコードの状況説明図である。１……移動車本体、２……移行手段、３……電池、４…
…作業手段、５……コード調整手段、７……給電手段、
10……認識手段、13……検知手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｇ 11/02 Ｈ０２Ｇ 11/02 Ｐ (56)参考文献特開昭62−104404（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−222905（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−139004（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動車本体の移行手段および作業手段を、
作業場に設けた給電手段からコードを介しての給電によ
り駆動させる移動車であって、給電手段から離間した移動車本体の位置の認識手段と、移動車本体に設けたコードのリール機構から送り出され
たコードの弛み状況を、移動車本体のコード送出部にお
いて検知する検知手段と、給電手段と移動車本体の間のコードの長さを調整するコ
ード調整手段と、を備え、認識手段は、移動車本体の給電手段からの離間距離を算
出し、該算出距離と、作業場の床面状況に応じて予め入
力された前記検知手段によってコードの弛み状況が検知
可能な設定距離との比較結果に基づいて、コード調整手
段を制御する演算部を有し、該演算部は、前記算出距離が前記設定距離以下ときに
は、前記検知手段の出力に基づいてコード調整手段を制
御し、前記算出距離が前記設定距離を越えるときには、
該算出距離に基づいてコード調整手段を制御することを
特徴とする移動車。