JP5511547B2

JP5511547B2 - 移動体の充電装置

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Publication number: JP5511547B2
Application number: JP2010147718A
Authority: JP
Inventors: 裕太木村; 拓郎小柳
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: US20110316474A1; JP2012016084A

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、当該充電装置を初期設定する際に、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、当該充電装置により前記２次電池を充電する際に、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２のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。図２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１ｂ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２５，２６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。

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２４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３１ａ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

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、当該充電装置を初期設定する際に、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、当該充電装置により前記２次電池を充電する際に、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。