JP2658366B2 - 移動作業用ロボット - Google Patents

移動作業用ロボット

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JP2658366B2
JP2658366B2 JP1061755A JP6175589A JP2658366B2 JP 2658366 B2 JP2658366 B2 JP 2658366B2 JP 1061755 A JP1061755 A JP 1061755A JP 6175589 A JP6175589 A JP 6175589A JP 2658366 B2 JP2658366 B2 JP 2658366B2
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保道 小林
秀隆 藪内
修 江口
信二 近藤
春夫 寺井
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はコードレスで動く清掃等を行なう移動作業
用ロボットに関するものである。
従来の技術 近年、移動作業用ロボットの分野に於て、移動経路に
従来以上に自由度を持たせようとする技術開発が進んで
いる。これらのロボットでは特開昭60−93522号公報に
見られるように、移動に必要な各種センサを搭載し、予
め定められた移動経路を動くのではなく自ら移動経路を
探索しながら動くものである。これらの無経路で動く移
動作業用ロボットに於ては、動きに制約を与えないため
に電源コードなし、すなわちバッテリーを搭載すること
が必須である。このバッテリーは定期的に充電しなけれ
ばならないのであるが、充電方式については自動で動く
ロボットにもかかわらず手動で行なわれている。
発明が解決しようとする課題 先に述べたように、無経路で動く移動作業用ロボット
の充電方式については、従来あまり考慮されていなかっ
た。このため、搭載しているバッテリーを取り外して充
電器で充電したり、バッテリーを搭載したままで充電端
子を接続して充電したり、人手を煩わす作業となってい
た。又、充電が終了した後再びこの移動作業用ロボット
を動かす場合には人手が煩わされ、折角の自動で作業す
るロボットの機能を半減させていた。
本発明はこのような従来の課題を解決するものであ
り、人手を煩わせずに安全に充電できる移動作業用ロボ
ットを提供すること、またバッテリーに安定した充電電
圧を加え安全且つ効率的な充電が行なえる移動作業用ロ
ボットを提供することである。
また第2の目的は、充電を停止することで移動作業用
ロボットを再起動することができ、自動充電自動スター
トを可能にするとともに、充電時には使用電力を制限し
て効率良く充電することも可能とした移動作業用ロボッ
トを提供することである。
課題を解決するための手段 上記した第1の目的を達成するための技術手段は、本
体を移動させる操舵兼駆動手段と、外部環境を認識する
ための各種センサと、これらの各種センサに基づいて前
記操舵兼駆動手段を制御する移動制御手段と、清掃用の
ファンモータ等の作業手段と、本体全体に電力を供給す
るバッテリーとを備え、本体底面又は本体後面には充電
時において本体が正規位置にある時に充電ステーション
側のコイルと対応して設けられた充電のためのコイル
と、コイルの周囲に配置した複数個のサーチコイル等の
位置ずれ検出手段と、前記ステーション側に位置ずれ検
出手段により前記充電のためのコイルの誘起電圧を所定
電圧の到達させる充電回路とを備えたものである。
また第2の手段は、本体を移動させる操舵兼駆動手段
と、外部環境を認識するための各種センサと、これらの
各種センサに基づいて前記操舵兼駆動手段を制御する移
動制御手段と、清掃用のファンモータ等の作業手段と、
本体全体に電力を供給するバッテリーとを備え、本体底
面又は本体後面に設けた充電のためのコイルと、このコ
イルに誘起された電圧を清流した後ダイオードを介して
前記バッテリーに接続する充電回路と、この充電回路の
電圧を検出して電圧がなくなると前記移動制御手段に出
力をする充電状態検出手段とで充電装置を構成したもの
である。
作用 上記した第1の技術手段では、外部から誘起される電
圧を、本体の底面又は本体後面に設けた充電のためのコ
イルで受けて、充電回路で整流した後この電圧を本体バ
ッテリーに接続することにより、電極や充電端子を本体
に設けることなく、移動作業用ロボットが、外部から電
圧を誘起するコイルの位置に移動しさえすれば、自動的
に誘導充電されることになる。
又、では、外部から誘起される電圧を、移動作業用ロ
ボット本体の底面又は本体後面に設けた充電のためのコ
イルで受ける際に、位置ずれを起こし誘起された電圧が
変化しても、コイル周辺に配置した複数個のサーチコイ
ル等の位置ずれ検出手段で検出して充電回路の電圧を切
り換えた後、この電圧を本体のバッテリーに接続するこ
とにより、電極や充電端子を本体に設けることなく、移
動作業用ロボットが外部から電圧を誘起するコイルの位
置に移動しさえすれば、多少の位置ずれを起こしていて
も自動的に誘導充電されることになる。
又、第2の技術手段では、外部から誘起される電圧
を、移動作業用ロボット本体の底面又は本体後面に設け
た充電のためのコイルで受けて、充電回路で整流した後
この電圧をダイオードを介して本体のバッテリーに接続
することにより、電極や充電端子を本体に設けることな
く、移動作業用ロボットが外部から電圧を誘起するコイ
ルの位置に移動しさえすれば、自動的に誘導充電される
ことになるとともに、充電状態検出手段で外部から誘起
される電圧を検出して移動作業用ロボットの移動制御手
段に伝えることができるため、外部から充電電圧をなく
すことで、移動作業用ロボットを自動的に再起動できる
ことになる。
実施例 以下、第1図から第3図に基づいて本発明の移動作業
用ロボットの一実施例を説明する。第1図、第2図に示
すように、移動作業用ロボットである自走式清掃機の本
体1の下部前方に舵を切るための操舵モータ2と走行す
るための駆動モータ3並びに操舵兼駆動輪4を設けてお
り、操舵兼駆動手段を構成している。同じく本体1の下
部後方には移動のために回転自在の従輪5,6が設けられ
ている。本体1の前方には外部環境を認識するための超
音波センサ7,8,9と本体1の下部全周には本体1が障害
物などに接触したことを検出するための接触センサ10が
設けられている。本体1の中央部には予めプログラムさ
れた内容と超音波センサ7,8,9並びに接触センサ10の情
報に従って操舵モータ2と駆動モータ3を制御する移動
制御手段11が設けられている。本体1の下部中央のゴミ
を吸い込むノズル12とホース13並びにゴミを収納するゴ
ミ袋14更にファンモータ15とで清掃用の作業手段を構成
している。16は本体1の全体に電力を供給するバッテリ
ーである。本体1の底面後部には、誘導方式での充電の
ためのコイル17を設けると共に、このコイル17に誘起さ
れた電圧を整流した後、バッテリー16に接続する充電回
路18を設けている。更に、コイル17の周辺両側に充電位
置に対するコイル17の位置ずれを検出する位置ずれ検出
手段であるサーチコイル19,20を設けている。21はコイ
ル17に電圧が誘起されていることを検出し、電圧がなく
なると移動制御手段11に出力するための充電状態検出手
段である。
第3図には充電回路18と充電状態検出手段21の一実施
例を示している。コイル17と直列に整流用のダイオード
22が接続され平滑用のコンデンサ23と接続されている。
ダイオード22とコンデンサ23の接続点に定電圧回路を構
成するトランジスタ24のコレクタと抵抗25が接続されて
いる。抵抗25は他端をトランジスタ24のベースと接続
し、この接続点にツェナーダイオード26が接続されてい
る。トランジスタ24のエミッタはダイオード27を介して
バッテリー16に接続されている。又、ダイオード22とコ
ンデンサ23の接続点には電圧切り換え用のトランジスタ
28のエミッタと抵抗29が接続されている。トランジスタ
28のコレクタはトランジスタ24のエミッタと接続され、
抵抗29の他端はトランジスタ28のベースと接続し、この
接続点には抵抗30を介してトランジスタ31のコレクタと
接続されている。トランジスタ31のベースは抵抗32を介
してコンデンサ33に接続されており、このコンデンサ33
にはサーチコイル19とダイオード34の直列回路とサーチ
コイル20とダイオード35の直列回路とが接続されてい
る。又、ダイオード27のアノードは抵抗36を介してトラ
ンジスタ37のベースと接続されており、トランジスタ37
のコレクタは抵抗38を介してダイオード27のカソードと
接続すると共に移動制御手段11に接続している。
次に移動作業用ロボットの動きについて簡単に説明す
る。移動制御手段11に予めプログラムされた内容に従っ
て本体1は動き、作業手段で清掃を自動的に行なう。途
中、超音波センサ7,8,9や接触センサ10により障害物を
検知すると移動制御手段11でこれを回避し清掃を続け
る。清掃が終了すると、移動制御手段11では操舵モータ
2と駆動モータ3の制御量から自らの位置がわかるので
本体1をスタート点に戻すことができる。しかしなが
ら、このような無経路の制御では、移動制御手段11の計
算誤差や操舵兼駆動輪4の滑りが生じたりして、なかな
か正確には元の位置には戻れない。
次に充電装置の動作を第3図から第6図を参照しなが
ら説明する。第4図で示すように、スタート位置に充電
のための基地である充電ステーション39を設けておく
と、給電手段40から給電コイル41に伝えられた電力が本
体1の底面後部に設けたコイル17に誘起され充電を行な
う。ここでの充電は誘導で行なわれるため電極をむき出
しにする必要はなく安全である。又、コイル17を本体1
に設ける位置は、調音波センサ7,8,9や接触センサ10に
邪魔にならないように本体1の底面又は後面が望まし
い。この充電の動作は第3図で説明すると、コイル17に
誘起された交流電圧は、ダイオード22で整流されたコン
デンサ23で平滑されて直流電圧になり、トランジスタ24
と抵抗25並びにツェナーダイオード26で構成される定電
圧回路で定電圧化されてバッテリー16に供給される。
第5図に示すように、コイル17と給電コイル41が重な
っているときは、コイル17には充分な電圧が誘起される
が、一旦清掃を行なった後、スタート位置に戻った場合
などが、第6図に示すように、コイル17と給電コイル41
が重ならない場合が生じることがある。このときには、
充分な電圧が誘起されないが第6図の場合では、サーチ
コイル20と給電コイル41が重なっている。この場合の充
電について、第3図を用いて説明する。サーチコイル20
に誘起された電圧は、ダイオード35で整流され平滑コン
デンサ33で直流になりトランジスタ31を駆動する。トラ
ンジスタ31によりトランジスタ28が駆動され、コイル17
に誘起された電圧は前記定電圧回路をバイパスしてその
ままバッテリー16に供給される。このため、コイル17に
誘起される電圧が若干下がっていても充分な電圧をバッ
テリー16に供給できるものである。
第3図において、充電電圧が供給されているときに
は、ダイオード27と抵抗36とトランジスタ37並びに抵抗
38とで移動制御手段11に電圧を与える充電状態を知らせ
ている。これが充電状態検出手段21である。第4図のタ
イマー42で一定時間ごとに給電コイル41の通電を停止す
ると、コイル17に誘起される電圧がなくなるため、移動
制御手段11には電圧が伝えられなくなる。移動制御手段
11はこの信号により、例えば移動作業用ロボットを再起
動できることになる。このようにすれば、清掃を行なう
移動作業用ロボットの場合は、一定時間ごとに清掃を自
動的に行なうことが出来る。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明の第1の技術手
段では、移動作業用ロボットに充電のためのコイルと充
電回路を設けることにより、電極をむき出しにすること
なく安全に充電できるものであり、人の手を煩わせずに
充電をしようとすれば本体には機械的な力が加わること
のない本方式が最適なものである。
又第2の技術手段では、位置ずれ検出手段を設け充電
電圧を切り換えて調節することにより、バッテリーには
安定した充電電圧が加えられることになり、やはり安全
且つ効率的な充電を行なうことが出来るものである。
更に第3の技術手段では、充電状態検出手段を設ける
ことにより、充電を停止することで移動作業用ロボット
を再起動することができ、自動充電自動スタートを可能
にするものである。又、充電状態検出手段により、充電
時には移動作業用ロボットの使う電力を制限し、効率良
く充電すること等も可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す移動作業用ロボットの
側断面図、第2図は同移動作業用ロボットの底面図、第
3図は充電回路図、第4図は充電状態の移動作業用ロボ
ットの部分側断面図、第5図は同充電状態の底面図、第
6図は同充電状態で位置ずれを起こした場合の底面図で
ある。 1……本体,2……操舵モータ,7……超音波センサ,16…
…バッテリー,17……コイル,18……充電回路,19・20…
…サーチコイル,21……充電状態検出手段。
フロントページの続き (72)発明者 近藤 信二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 寺井 春夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】本体を移動させる操舵兼駆動手段と、外部
    環境を認識するための各種センサと、これらの各種セン
    サに基づいて前記操舵兼駆動手段を制御する移動制御手
    段と、清掃用のファンモータ等の作業手段と、本体全体
    に電力を供給するバッテリーとを備え、本体底面又は本
    体後面には充電時において本体が正規位置にある時に充
    電ステーション側のコイルと対応して設けられた充電の
    ためのコイルと、コイルの周囲に配置した複数個のサー
    チコイル等の位置ずれ検出手段と、前記ステーション側
    に位置ずれ検出手段により前記充電のためのコイルの誘
    起電圧を所定電圧に到達させる充電回路とを備えた移動
    作業用ロボット。
  2. 【請求項2】本体を移動させる操舵兼駆動手段と、外部
    環境を認識するための各種センサと、これらの各種セン
    サに基づいて前記操舵兼駆動手段を制御する移動制御手
    段と、清掃用のファンモータ等の作業手段と、本体全体
    に電力を供給するバッテリーとを備え、本体底面又は本
    体後面に設けた充電のためのコイルと、このコイルに誘
    起された電圧を整流した後ダイオードを介して前記バッ
    テリーに接続する充電回路と、この充電回路の電圧を検
    出して電圧がなくなると前記移動制御手段に出力をする
    充電状態検出手段とで充電装置を構成した移動作業用ロ
    ボット。
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