JP3907169B2

JP3907169B2 - 移動ロボット

Info

Publication number: JP3907169B2
Application number: JP2001389939A
Authority: JP
Inventors: 文博舟崎
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003186539A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動ロボットに係り、特に、移動ロボットが充電のために頻繁に充電ステーションに帰巣するのを回避するのに好適な移動ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペットの形状をした自律型移動ロボットが人気を呼び、様々な移動ロボットが市販されている。これらの移動ロボットでは、ＣＣＤカメラやマイク，スピーカ，制御装置等の多種類の電子機器を動作させる必要があり、また、四肢を電動モータで駆動する必要があるため、大型のバッテリを搭載している。更に、このバッテリの蓄電量が残り少なくなったときは移動ロボットが自ら充電ステーションに帰巣し、バッテリの充電を行う構成になっている。
【０００３】
例えば、特開２００１―１２５６４１号公報記載の移動ロボットでは、移動ロボットに搭載したカメラの撮像画像から充電ステーションまでの距離や方向を算出し、移動ロボットが自ら充電ステーションに戻り、充電器のコネクタに自らの充電用コネクタを接続する様になっている。また、特開平５―２３２６４号公報記載の移動ロボットは、充電ステーションの発する誘導磁界を検出して帰巣し、誘導磁界で充電を行う様になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自律型の移動ロボットには様々な電子機器が搭載され、また、移動ロボットに様々な動作をさせるにはそれだけ搭載する電動モータの数が増え、消費電力が増大するという問題がある。しかし、消費電力が増大したからといって、移動ロボットが頻繁に充電ステーションに帰巣してしまうのでは、移動ロボットの稼働率が低下してしまい、ペット型の移動ロボットにあっては面白みに欠けペットとしての機能が阻害されてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、充電ステーションへの帰巣回数を低減させることができる移動ロボットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、バッテリ及び太陽電池を搭載し、該バッテリの蓄電量の状態が所定蓄電量以下になったとき充電ステーションに自律で移動して前記バッテリの充電を該充電ステーションにて行い、前記バッテリの蓄電量の状態が前記所定蓄電量より高い状態にあるときは前記太陽電池の発電効率の高い場所を探し該場所に自律で移動して前記太陽電池により前記バッテリの充電を行う移動ロボットであって、前記発電効率の高い場所の探索及び該場所への移動を何回か繰り返しても前記太陽電池の発電電圧が前記バッテリの充電に要する所定電圧以上にならないときは前記太陽電池による前記バッテリへの充電動作を停止する制御手段を備えることで、達成される。
好適には、更に、前記太陽電池による前記充電動作を停止する場合、前記充電ステーションに戻る。
【０００７】
この構成により、こまめに太陽電池によってバッテリを充電することができ、バッテリの蓄電量が所定蓄電量以下になるまでの時間を延ばすことができ、充電ステーションへの帰巣回数を低減することが可能となる。また、効率的に太陽電池による充電ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る自律的に歩行等を行うことができる移動ロボットの外観図である。この移動ロボット１は犬の形状をしており、顔の部分に撮像カメラ２が搭載され、耳の部分にマイク３が搭載され、口の部分にスピーカ４（図２参照）が搭載されており、また、体の各所にタッチセンサ５（図２参照）が搭載されている。
【００１１】
更に、四肢６ａ，６ｂ，…や首７、尻尾８等は夫々多関節駆動され、撮像カメラ２やマイク３、タッチセンサ５の入力状況に応じて歩き、寝転がり、じゃれる動作を行う様になっている。そして、この移動ロボット１の腹部分には、太陽電池９が取り付けられている。太陽電池９を背中側にも取り付けることができるが、背中側は物が落下して太陽電池が破損する虞が高いため、本実施形態では、腹側にのみ太陽電池９を搭載している。
【００１２】
図２は、移動ロボット１と充電ステーション３０のブロック構成図である。移動ロボット１の各種制御動作を演算し命令信号を出力する制御部１０には、バス１１を介してカメラ２やマイク３、スピーカ４、タッチセンサ５が接続されると共に、インタフェース１２及び無線通信手段１３が接続されている。また、制御部１０には、四肢６ａ，６ｂ，…や首７や尻尾８を駆動する第１関節駆動部１４ａ，第２関節駆動部１４ｂ，第ｎ関節駆動部１４ｎがバス１５を介して接続されている。
【００１３】
更に、移動ロボット１にはバッテリ２０が搭載され、このバッテリ２０から、カメラ２，マイク３，…，第ｎ関節駆動部１４ｎ等に電力が供給されるようになっている。バッテリ２０には、充放電制御部２１が接続され、充放電制御部２１に図示しないコネクタや誘導磁界で外部充電器が接続された場合には、充放電制御部２１は、この外部充電器からバッテリ２０を充電する様になっている。
【００１４】
また、充放電制御部２１には、移動ロボット１に搭載された図１に示す太陽電池９と発電検出部２２が接続され、発電検出部２２が太陽電池９の発電を検出したとき、太陽電池９による発電電力をバッテリ２０に送って充電する様になっている。
【００１５】
充電ステーション３０は、スイッチ３１を介して商用電源に接続される制御部３２と、この制御部３２にバス３３を介して接続される無線通信手段３４、インタフェース３５、給電制御部３６、接近接続検出部３７とを備える。
【００１６】
無線通信手段３４は、移動ロボット１側の無線通信手段１３との間で無線通信を行い、接近接続検出部３７は移動ロボット１が充電ステーション３０に近づき給電制御部３６が移動ロボット１の充放電制御部２１に接続（コネクタ接続または誘導磁界接続のいずれでも可）し、また、インタフェース３５が移動ロボット１側のインタフェース１２に接続したことを検出する。
【００１７】
移動ロボット１が充電ステーション３０に接続した場合には、移動ロボット１のバッテリ２０は、商用電源により給電制御部３６を介して充電され、充電ステーション３０の制御部３２と移動ロボット１の制御部１０とはインタフェース３５，１２を介して有線により通信を行う。
【００１８】
図３は、図１，図２で説明した移動ロボット１の動作説明図である。本実施形態に係る移動ロボット１は、充電ステーション３０から離れて自律的に歩行し、充電ステーション３０との間で無線により充電に必要な情報の通信を行っている。
【００１９】
この移動ロボット１が長時間充電ステーション３０に戻らずに移動動作を行い、バッテリ蓄電量が大幅に低下した場合には、移動ロボット１はバッテリ電圧値からこの状態を知り、充電ステーション３０の方に歩いて行って商用電源からバッテリ２０の充電を行う。
【００２０】
そして、バッテリ２０の蓄電量の低下がそれほどでも無く、ユーザが移動ロボット１の相手をしていないときには、本実施形態の移動ロボット１は、撮像カメラ２の撮像画像から照度の高い場所を検出し、その場所に移動して仰向けに寝転がる様になっている。これにより、移動ロボット１の腹側にある太陽電池９が太陽の方に向けられ、バッテリ２０は太陽電池９により充電される。
【００２１】
この移動ロボット１の動作は充電動作であるが、あたかもペットが日向ぼっこをする行動として表現されるため、実際のペット動作を擬態することにもなり、ユーザに違和感を生じさせないという効果がある。
【００２２】
図４は、移動ロボット１のバッテリ充電手順を示すフローチャートである。移動ロボット１の制御部１０は、ステップＳ１でバッテリ電圧値Ｘを第１設定値Ａ及び第２設定値Ｂ（Ａ≦Ｂ）と比較し、Ａ≦Ｘ＜Ｂであるか否かを判定する。この判定結果が否定すなわち、バッテリ電圧値ＸがＡ未満またはＢ以上の場合にはステップＳ２に進み、バッテリ電圧値ＸがＡ未満であるか否かを判定する。この判定結果が否定すなわちバッテリ電圧値ＸがＢ以上の場合には、バッテリ２０を充電する必要がないため、ステップＳ３に進み、自律歩行動作などの動作処理を行い、ステップＳ１に戻る。
【００２３】
ステップＳ２の判定結果が肯定の場合、即ち、バッテリ電圧値ＸがＡ未満の場合には、バッテリ２０の蓄電量が大幅に低下しているため、ステップＳ２からステップＳ４に進み、ステーション充電動作処理によりバッテリ２０の充電を行う。
【００２４】
図５は、ステップＳ４のステーション充電動作処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。先ずステップＳ４１で、移動ロボット１を充電ステーション３０まで歩行移動させて図２の充放電制御部２１を給電制御部３６に接続させ、ステップＳ４２で、バッテリ２０の充電を行う。この充電中はバッテリ電圧値Ｘを設定値Ｃ（Ｂ＜Ｃ）と比較し（ステップＳ４３）、Ｘ＞ＣとなるまでステップＳ４２を繰り返し、Ｘ＞Ｃとなったとき、このステーション充電動作を終了して図４のステップＳ３に進む。
【００２５】
図４のステップＳ１の判定結果が肯定、即ち、バッテリ電圧値ＸがＡ≦Ｘ＜Ｂの場合には、ステップＳ１からステップＳ５に進み、光充電動作を行う。図６は、この光充電動作の詳細処理手順を示すフローチャートである。先ずステップＳ５１で、受光量が最大となる方向に移動する。
【００２６】
例えば、撮像カメラ２による撮像画像中で照度が高い場所を検出し、その場所に移動する。そして、寝転がることで太陽電池９を太陽の方向に向け、太陽電池９の発電電圧Ｙを所定設定値Ｖと比較し、Ｙ＞Ｖであるか否かを判定する（ステップＳ５２）。この判定結果が否定すなわちＹ≦Ｖの場合には、光量不足で発電電圧がバッテリ２０を充電するには不足するため、ステップＳ５１に戻って別の場所に移動する。
【００２７】
ステップＳ５２の判定結果が肯定すなわち発電電圧Ｙ＞Ｖの場合には、ステップＳ５３に進み、バッテリ２０の光充電処理を行う。この光充電によりバッテリ２０が満充電状態になれば、このステップＳ５３の処理を終了して、図４のステップＳ３に進むが、図６の処理の途中でユーザが移動ロボット１に対して手招きしたり呼びかけたりタッチした場合には、これをカメラ２やマイク３、タッチセンサ５の入力信号によって検知し、図６の光充電処理を停止し、図４のステップＳ３に進む。
【００２８】
尚、ステップＳ５１，ステップＳ５２の試行を何回か繰り返しても発電電圧が所定電圧値Ｖに達しない場合には、光充電動作をあきらめる様にしてもよく、また、この場合、充電ステーション３０に戻る様にしてもよい。
【００２９】
以上述べたように、本実施形態によれば、移動ロボットの空き時間中に実際のペットの日向ぼっこ動作を擬態した行動によってこまめにバッテリを光充電するため、移動ロボット１の充電ステーションへの帰巣回数を低減することが可能となる。
【００３０】
尚、上述した実施形態では、動物型移動ロボット１の腹側にのみ太陽電池を搭載し、日向ぼっこに擬態した行動で光充電処理を行ったが、背中側にも太陽電池を搭載し、常時、光充電する構成とすることも可能である。
【００３１】
また、ペットの形状をした移動ロボットに太陽電池を搭載した実施形態だけを説明したが、本発明はペット型移動ロボットに限るものではなく、産業用の移動ロボットに太陽電池を搭載し、上述した実施形態と同様に光充電を行うことで帰巣回数を低減し、その稼働率を向上させることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、搭載バッテリを充電するために移動ロボットが充電ステーションに帰巣する回数を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動ロボットの外観図である。
【図２】図１に示す移動ロボットと充電ステーションのブロック構成図である。
【図３】図１に示す移動ロボットの充電動作を説明する図である。
【図４】図１に示す移動ロボットの充電処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図４に示すステーション充電動作処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図４に示す光充電動作処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１移動ロボット
２撮像カメラ
３マイク
６ａ，６ｂ，６ｃ四肢
９太陽電池
２０バッテリ
２１充放電制御部
３０充電ステーション

Claims

バッテリ及び太陽電池を搭載し、該バッテリの蓄電量の状態が所定蓄電量以下になったとき充電ステーションに自律で移動して前記バッテリの充電を該充電ステーションにて行い、前記バッテリの蓄電量の状態が前記所定蓄電量より高い状態にあるときは前記太陽電池の発電効率の高い場所を探し該場所に自律で移動して前記太陽電池により前記バッテリの充電を行う移動ロボットであって、
前記発電効率の高い場所の探索及び該場所への移動を何回か繰り返しても前記太陽電池の発電電圧が前記バッテリの充電に要する所定電圧以上にならないときは前記太陽電池による前記バッテリへの充電動作を停止する制御手段を備えることを特徴とする移動ロボット。
前記太陽電池による前記充電動作を停止する場合は、前記充電ステーションに戻ることを特徴とする請求項１記載の移動ロボット。