JP6027808B2 - バッテリー交換システムおよびバッテリー交換システムの制御方法 - Google Patents

バッテリー交換システムおよびバッテリー交換システムの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換システム、および、かかるバッテリー交換システムの制御方法に関する。
従来、電気バスに搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のバッテリー交換装置は、バッテリーが搭載されるバッテリートレーと、バッテリートレーを昇降させる垂直リフト装置と、バッテリートレーおよび垂直リフト装置が搭載されるとともに回転可能な回転プラットフォームと、回転プラットフォームが搭載されるとともに水平方向へ移動可能な平行移動プラットフォームとを備えている。このバッテリー交換装置は、電気バスの一方の側面側に配置されており、電気バスの一方の側面側からバッテリーの交換を行っている。
また、従来、バッテリーが搭載される電気バスとして、バッテリーが収容されるバッテリー室が両側面側に形成された電気バスが知られている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の電気バスでは、電気バスの両側面のそれぞれにバッテリー室の開口が形成されている。
特表２００８−５２０１７３号公報 国際公開第２００９／０１１１６２号
上述のように、特許文献１には、電気バスの一方の側面側からバッテリーを交換するバッテリー交換装置が開示されている。また、特許文献２には、バッテリー室が両側面側に形成された電気バスが開示されている。しかしながら、特許文献１および２には、バッテリー室が両側面側に形成された電気バスのバッテリーを交換するための手段は開示されていない。
そこで、本発明の課題は、両側面側にバッテリー収容部が形成された車両のバッテリーを適切に交換することが可能なバッテリー交換システムを提供することにある。また、本発明の課題は、両側面側にバッテリー収容部が形成された車両のバッテリーを適切に交換することが可能となるバッテリー交換システムの制御方法を提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換システムは、車両に搭載されているバッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、第１制御部および第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、第１バッテリー交換ロボットおよび第２バッテリー交換ロボットは、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーに係合してバッテリー搭載部上でバッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、バッテリー搭載部およびバッテリー係合部は、車両に近づく方向および車両から離れる方向へ移動可能となっており、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時に、共通制御部から第１制御部および第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、第１バッテリー交換ロボットの動作と第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、車両からのバッテリーの引抜き時には、第１制御部は、車両に近づいているバッテリー搭載部と車両との間でバッテリーの載り移りが可能となるととともに車両に近づいているバッテリー係合部が車両に搭載されているバッテリーに係合した引抜き可能状態で第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、第２制御部は、引抜き可能状態で第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、共通制御部は、第１バッテリー交換ロボットと第２バッテリー交換ロボットとが引抜き可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部および第２制御部へ制御指令を送って、第１バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの引抜き動作と第２バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの引抜き動作とを開始させることを特徴とする。また、上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換システムは、車両に搭載されているバッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、第１制御部および第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、第１バッテリー交換ロボットおよび第２バッテリー交換ロボットは、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーに係合してバッテリー搭載部上でバッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、バッテリー搭載部およびバッテリー係合部は、車両に近づく方向および車両から離れる方向へ移動可能となっており、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時に、共通制御部から第１制御部および第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、第１バッテリー交換ロボットの動作と第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、車両へのバッテリーの差込み時には、第１制御部は、車両に近づいているバッテリー搭載部と車両との間でバッテリーの載り移りが可能となるととともにバッテリー搭載部に搭載されているバッテリーにバッテリー係合部が係合している差込み可能状態で第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、第２制御部は、差込み可能状態で第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、共通制御部は、第１バッテリー交換ロボットと第２バッテリー交換ロボットとが差込み可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部および第２制御部へ制御指令を送って、第１バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの差込み動作と第２バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの差込み動作とを開始させることを特徴とする。
また、上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換システムの制御方法は、車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、第１制御部および第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、車両に搭載されているバッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、第１バッテリー交換ロボットおよび第２バッテリー交換ロボットは、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーに係合してバッテリー搭載部上でバッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、バッテリー搭載部およびバッテリー係合部は、車両に近づく方向および車両から離れる方向へ移動可能となっているバッテリー交換システムの制御方法であって、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時に、共通制御部から第１制御部および第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、第１バッテリー交換ロボットの動作と第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、車両からのバッテリーの引抜き時には、第１制御部は、車両に近づいているバッテリー搭載部と車両との間でバッテリーの載り移りが可能となるととともに車両に近づいているバッテリー係合部が車両に搭載されているバッテリーに係合した引抜き可能状態で第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、第２制御部は、引抜き可能状態で第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、共通制御部は、第１バッテリー交換ロボットと第２バッテリー交換ロボットとが引抜き可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部および第２制御部へ制御指令を送って、第１バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの引抜き動作と第２バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの引抜き動作とを開始させることを特徴とする。また、上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換システムの制御方法は、車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、第１制御部および第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、車両に搭載されているバッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、第１バッテリー交換ロボットおよび第２バッテリー交換ロボットは、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時にバッテリーに係合してバッテリー搭載部上でバッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、バッテリー搭載部およびバッテリー係合部は、車両に近づく方向および車両から離れる方向へ移動可能となっているバッテリー交換システムの制御方法であって、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時に、共通制御部から第１制御部および第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、第１バッテリー交換ロボットの動作と第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、車両へのバッテリーの差込み時には、第１制御部は、車両に近づいているバッテリー搭載部と車両との間でバッテリーの載り移りが可能となるととともにバッテリー搭載部に搭載されているバッテリーにバッテリー係合部が係合している差込み可能状態で第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、第２制御部は、差込み可能状態で第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、共通制御部は、第１バッテリー交換ロボットと第２バッテリー交換ロボットとが差込み可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部および第２制御部へ制御指令を送って、第１バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの差込み動作と第２バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの差込み動作とを開始させることを特徴とする。
本発明では、第１バッテリー収容部および第２バッテリー収容部に収容されているバッテリーを適切に交換するために、たとえば、第１バッテリー交換ロボットおよび第２バッテリー交換ロボットにバッテリーの交換動作を教示（ティーチング）する。ここで、車両に搭載されるバッテリー１個の重量は、たとえば、数百ｋｇである。そのため、第１バッテリー収容部に対してバッテリーを抜差しすると、第２バッテリー収容部の高さや傾きが変動して、第２バッテリー収容部に収容されるバッテリーの高さや傾きが変動する。同様に、第２バッテリー収容部に対してバッテリーを抜差しすると、第１バッテリー収容部の高さや傾きが変動して、第１バッテリー収容部に収容されるバッテリーの高さや傾きが変動する。したがって、第１バッテリー交換ロボットによる第１バッテリー収容部に対するバッテリーの抜差しと、第２バッテリー交換ロボットによる第２バッテリー収容部に対するバッテリーの抜差しとを個別に行うと、たとえば、第１バッテリー交換ロボットによってバッテリーの抜差しを行っている最中に第１バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きが予期せぬ変動をしたり、第２バッテリー交換ロボットによってバッテリーの抜差しを行っている最中に第２バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きが予期せぬ変動をしたりして、第１バッテリー交換ロボットや第２バッテリー交換ロボットを教示結果に基づいて動作させても、バッテリーを適切に引き抜いたり、差し込んだりできない状況が生じうる。
これに対して、本発明では、車両からのバッテリーの引抜き時および車両へのバッテリーの差込み時に、第１バッテリー交換ロボットの動作と第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとっている。たとえば、本発明では、第１バッテリー交換ロボットによるバッテリーの引抜き動作と第２バッテリー交換ロボットによるバッテリーの引抜き動作とを一緒に行うとともに、第１バッテリー交換ロボットによるバッテリーの差込み動作と第２バッテリー交換ロボットによるバッテリーの差込み動作とを一緒に行っている。そのため、本発明では、第１バッテリー交換ロボットによってバッテリーの抜差しを行っているときの、第１バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの予期せぬ変動を防止するとともに、第２バッテリー交換ロボットによってバッテリーの抜差しを行っているときの、第２バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの予期せぬ変動を防止することが可能になる。すなわち、本発明では、第１バッテリー交換ロボットによってバッテリーの抜差しが行われているときの第１バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの変動を予測した第１バッテリー交換ロボットへの教示が可能になるとともに、第２バッテリー交換ロボットによってバッテリーの抜差しが行われているときの第２バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの変動を予測した第２バッテリー交換ロボットへの教示が可能になる。したがって、本発明では、第１バッテリー交換ロボットおよび第２バッテリー交換ロボットを教示結果に基づいて動作させれば、両側面側にバッテリー収容部が形成された車両のバッテリーを適切に交換することが可能になる。
また、本発明では、第１バッテリー交換ロボットによるバッテリーの引抜き動作と第２バッテリー交換ロボットによるバッテリーの引抜き動作とを一緒に行うとともに、第１バッテリー交換ロボットによるバッテリーの差込み動作と第２バッテリー交換ロボットによるバッテリーの差込み動作とを一緒に行うことで、バッテリーの交換時間を短縮することが可能になる。
また、本発明では、車両からのバッテリーの引抜き時に、第１制御部は、車両に近づいているバッテリー搭載部と車両との間でバッテリーの載り移りが可能となるととともに車両に近づいているバッテリー係合部が車両に搭載されているバッテリーに係合した引抜き可能状態で第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、第２制御部は、引抜き可能状態で第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、共通制御部は、第１バッテリー交換ロボットと第２バッテリー交換ロボットとが引抜き可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部および第２制御部へ制御指令を送って、第１バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの引抜き動作と第２バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの引抜き動作とを開始させる場合には、第１バッテリー交換ロボットによって第１バッテリー収容部からバッテリーを引き抜いているときの、第１バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの予期せぬ変動を防止するとともに、第２バッテリー交換ロボットによって第２バッテリー収容部からバッテリーを引き抜いているときの、第２バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの予期せぬ変動を防止することができる。したがって、両側面側にバッテリー収容部が形成された車両のバッテリーを適切に引き抜くことができる。
また、本発明では、車両へのバッテリーの差込み時に、第１制御部は、車両に近づいているバッテリー搭載部と車両との間でバッテリーの載り移りが可能となるととともにバッテリー搭載部に搭載されているバッテリーにバッテリー係合部が係合している差込み可能状態で第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、第２制御部は、差込み可能状態で第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、共通制御部は、第１バッテリー交換ロボットと第２バッテリー交換ロボットとが差込み可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部および第２制御部へ制御指令を送って、第１バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの差込み動作と第２バッテリー交換ロボットのバッテリー係合部によるバッテリーの差込み動作とを開始させる場合には、第１バッテリー交換ロボットによって第１バッテリー収容部へバッテリーを差し込んでいるときの、第１バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの予期せぬ変動を防止するとともに、第２バッテリー交換ロボットによって第２バッテリー収容部へバッテリーを差し込んでいるときの、第２バッテリー収容部や交換されるバッテリーの高さや傾きの予期せぬ変動を防止することができる。したがって、両側面側にバッテリー収容部が形成された車両へバッテリーを適切に差し込むことができる。
以上のように、本発明では、両側面側にバッテリー収容部が形成された車両のバッテリーを適切に交換することが可能になる。
本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換システムの概略図である。 本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換システムの斜視図である。 図２のＥ部を別の角度から示す斜視図である。 図３のＦ部の拡大図である。 図２に示すバッテリー収容部にバッテリーが収容された状態を示す正面図である。 図５のＧ部の拡大図である。 図２に示すバッテリー抜差機構および昇降機構を正面から示す図である。 図７のＨ−Ｈ方向からバッテリー抜差機構および昇降機構を示す図である。 図７に示すバッテリー搭載機構を正面から説明するための図である。 図７に示すバッテリー搭載機構を側面から説明するための図である。 図７に示すバッテリー搭載機構を上面から説明するための図である。 図９に示すローラの拡大断面図である。 図７に示すバッテリー移動機構を正面から説明するための図である。 図７に示すバッテリー移動機構を側面から説明するための図である。 図１４に示すバッテリー係合部がバスから離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。 図１４のＪ部の拡大図である。 図１４のＫ部の拡大図である。 図７に示すバッテリー移動機構を上面から説明するための図である。 （Ａ）は、図１８のＭ部の拡大図であり、（Ｂ）は、図１８のＮ部の拡大図である。 図１１に示す検出機構によるバスの位置検出時の状態を上面から示す図である。 図１１に示す検出機構によるバッテリーの位置検出時の状態を上面から示す図である。 図１に示すバッテリー交換システムの制御部の構成を説明するためのブロック図である。 図２に示すバッテリー交換ロボットのバッテリー交換動作の概略フローを示すフローチャートである。 図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスからのバッテリーの引抜き動作を説明するための図である。 図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスへのバッテリーの差込み動作を説明するための図である。 図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスからのバッテリーの引抜き動作時のバッテリー搭載部およびバッテリー係合部の動作の軌跡を説明するための図である。 図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスへのバッテリーの差込み動作時のバッテリー搭載部およびバッテリー係合部の動作の軌跡を説明するための図である。 図２に示すバッテリー交換ロボットによるバスからのバッテリーの引抜き動作時のバッテリー搭載部およびバッテリー係合部の動作の軌跡であってバッテリー検出位置を経由する場合の軌跡を説明するための図である。 図１に示すバッテリー交換システムの制御方法の一例を説明するためのシーケンス図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
（バッテリー交換システムの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換システム１の概略図である。図２は、図１に示すバッテリー交換システム１の斜視図である。図３は、図２のＥ部を別の角度から示す斜視図である。以下の説明では、互いに直交する３方向のそれぞれをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とする。本形態では、Ｚ方向が上下方向（鉛直方向）と一致する。また、以下の説明では、Ｘ方向を前後方向、Ｙ方向を左右方向とする。
本形態のバッテリー交換システム１は、車両２に搭載されているバッテリー３を交換するためのシステムである。本形態の車両２は、電気バスである。したがって、以下では、車両２を「バス２」とする。バス２には、複数のバッテリー３が収容されるバッテリー収容部４が取り付けられている。具体的には、バス２の両方の側面２ａ側のそれぞれにバッテリー収容部４が取り付けられている。バッテリー収容部４は、側面２ａに取り付けられるカバー部材（図示省略）を取り外すと、側面２ａに露出するように配置されている。また、バッテリー収容部４は、バス２の座席の下側に配置されている。バッテリー３の交換時には、バス２は、その進行方向と左右方向とが略一致するように停止している。以下では、２台のバッテリー収容部４を区別して表す場合には、停止しているバス２の一方の側面２ａ側に取り付けられるバッテリー収容部４を第１バッテリー収容部４Ａとし、バス２の他方の側面２ａ側に取り付けられるバッテリー収容部４を第２バッテリー収容部４Ｂとする。
バッテリー交換システム１は、バス２の両方の側面２ａ側に取り付けられたバッテリー収容部４のそれぞれに収容されているバッテリー３を交換するための２台のバッテリー交換ロボット５（以下、「ロボット５」とする。）を備えている。すなわち、バッテリー交換システム１は、第１バッテリー収容部４Ａに収容されているバッテリー３を交換するための第１バッテリー交換ロボットとしてのロボット５と、第２バッテリー収容部４Ｂに収容されているバッテリー３を交換するための第２バッテリー交換ロボットとしてのロボット５とを備えている。
ロボット５は、バッテリー収容部４に収容されているバッテリー３の交換が可能となるように、前後方向でバス２の側面２ａと向き合っている。このロボット５は、バッテリー収容部４に収容されているバッテリー３を引き抜いて、図示を省略するバッファステーションへ搬入するとともに、バッファステーションに収容された充電済みのバッテリー３をバッファステーションから搬出してバッテリー収容部４に差し込む。以下では、２台のロボット５を区別して表す場合には、第１バッテリー収容部４Ａに収容されているバッテリー３を交換するためのロボット５を第１ロボット５Ａとし、第２バッテリー収容部４Ｂに収容されているバッテリー３を交換するためのロボット５を第２ロボット５Ｂとする。
なお、バス２の側面２ａには、バス２の位置を検出するための検出用プレート９が形成または固定されている。検出用プレート９は、平板状に形成されるとともに、上下方向でその幅が略一定な略矩形状に形成されている。この検出用プレート９は、たとえば、バス２の進行方向におけるバッテリー収容部４の手前側に配置されている。また、検出用プレート９は、側面２ａに取り付けられるカバー部材（図示省略）を取り外すと、側面２ａに露出するように配置されている。
（バッテリーおよびバッテリー収容部の構成）
図４は、図３のＦ部の拡大図である。図５は、図２に示すバッテリー収容部４にバッテリー３が収容された状態を示す正面図である。図６は、図５のＧ部の拡大図である。
バッテリー収容部４は、バッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６と、左右の側壁７とを備えており、バッテリー置き台６と側壁７とによって、バッテリー３の収容空間が形成されている。バッテリー収容部４には、複数のバッテリー３の収容空間が形成されており、複数のバッテリー３が収容可能となっている。すなわち、バス２には、複数のバッテリー３が搭載可能となっている。本形態のバス２には、４個のバッテリー３が搭載可能となっており、バッテリー収容部４は、４個のバッテリー３のそれぞれが搭載される４個のバッテリー置き台６を備えている。また、本形態では、２個のバッテリー置き台６が側壁７を介して左右方向で隣接するように配置されるとともに、左右方向で隣接する２個のバッテリー置き台６と、左右方向で隣接する他の２個のバッテリー置き台６とが上下方向で重なるように配置されている。
バッテリー置き台６の前面には、バッテリー３の位置を間接的に検出するための検出用マーク８が形成されている。検出用マーク８は、バッテリー置き台６の左右方向の両端側のそれぞれに形成されている。すなわち、左右方向に所定の間隔をあけた状態で、一対の（２個の）検出用マーク８がバッテリー置き台６の前面に形成されている。上述のように、本形態のバッテリー収容部４は、４個のバッテリー置き台６を備えており、バッテリー収容部４には、４組の一対の検出用マーク８が形成されている。また、検出用マーク８は、図４に示すように、バッテリー置き台６の前面よりも突出する平板状に形成されるとともに、上下方向でその幅が変化する略三角形状に形成されている。具体的には、検出用マーク８は、上側に向かうにしたがって、その幅が狭くなる略正三角形状に形成されている。
バッテリー３の前面には、バッテリー収容部４からバッテリー３を引き抜くための取手部１１が形成されている。本形態では、バッテリー３の前面の、左右方向の両端側のそれぞれに取手部１１が形成されている。バッテリー３の下面には、ロボット５によって引き抜かれたバッテリー３の、引抜き方向に直交する方向の位置決めを行うための突起部１２が下方向へ突出するように形成されている（図６参照）。また、バッテリー３は、バッテリー収容部４にバッテリー３を固定するための固定部材１３（図５参照）と、バッテリー収容部４に対するバッテリー３の固定状態を解除するための解除部材１４（図４参照）とを備えている。
固定部材１３は、バッテリー３の左右の側面のそれぞれから突出するようにバッテリー３に取り付けられている。また、固定部材１３は、バッテリー３の前面側に取り付けられている。この固定部材１３は、左右方向へ移動可能となるようにバッテリー３に保持されている。また、固定部材１３は、図示を省略する付勢部材によって左右方向の外側へ付勢されている。本形態では、この付勢部材の付勢力によって、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔に固定部材１３の左右の外側端部分が係合することで、バッテリー収容部４にバッテリー３が固定されている。固定部材１３は、バッテリー収容部４の中で、前後方向および上下方向におけるバッテリー３の位置決めを行う機能を果たしている。
解除部材１４は、取手部１１の奥側に配置されている。この解除部材１４は、前後方向へ移動可能となるようにバッテリー３に保持されている。また、解除部材１４は、図示を省略する付勢部材によってバッテリー３の前面側へ付勢されている。本形態では、解除部材１４が奥側へ押されると、固定部材１３が左右方向の内側へ移動して、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔と固定部材１３との係合状態が解除され、バッテリー収容部４からのバッテリー３の引抜きが可能となる。
なお、バッテリー３の背面には、バッテリー収容部４の奥に配置されるコネクタに連結されるコネクタが取り付けられている。また、バッテリー３の背面には、バッテリー収容部４の中で、上下左右方向におけるバッテリー３の位置決めを行うための位置決めピンが取り付けられている。
（バッテリー交換ロボットの概略構成）
図３に示すように、ロボット５は、バス２からの４個のバッテリー３のそれぞれの引抜きおよびバス２への４個のバッテリー３のそれぞれの差込みを行うバッテリー抜差機構１７と、バッテリー抜差機構１７を昇降させる昇降機構１８と、上下方向を軸方向としてバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を回動させる回動機構１９と、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９を左右方向へ移動させる水平移動機構２０とを備えている。また、ロボット５は、検出用マーク８および検出用プレート９を検出するための検出機構２１を備えている。
バッテリー抜差機構１７は、バッテリー３の引抜き時および差込み時にバッテリー３が搭載されるバッテリー搭載部２２を有するバッテリー搭載機構２３と、バッテリー３の引抜き時および差込み時にバッテリー３に係合してバッテリー搭載部２２上でバッテリー３を移動させるバッテリー係合部２４（図７参照）を有するバッテリー移動機構２５とを備えている。バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４は、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へ移動可能となっている。
また、バッテリー抜差機構１７は、略四角筒状に形成された保持部材２６に保持されている。保持部材２６は、その下端側を構成する第１保持部材２７と、その上端側を構成する第２保持部材２８とを備えている。第１保持部材２７は、上側が開口する角溝状に形成され、第２保持部材２８は、下側が開口する角溝状に形成されている。保持部材２６は、第１保持部材２７と第２保持部材２８とが上下方向で組み合わされて固定されることで、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向の両端が開口する略四角筒状に形成されている。
（バッテリー搭載機構の構成）
図７は、図２に示すバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を正面から示す図である。図８は、図７のＨ−Ｈ方向からバッテリー抜差機構１７および昇降機構１８を示す図である。図９は、図７に示すバッテリー搭載機構２３を正面から説明するための図である。図１０は、図７に示すバッテリー搭載機構２３を側面から説明するための図である。図１１は、図７に示すバッテリー搭載機構２３を上面から説明するための図である。図１２は、図９に示すローラ３２の拡大断面図である。
バッテリー搭載機構２３は、上述のバッテリー搭載部２２に加え、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へバッテリー搭載部２２を移動させる搭載部移動機構３０を備えている。
バッテリー搭載部２２は、上下方向に扁平した扁平なブロック状に形成されている。バッテリー搭載部２２の上面には、バッテリー３の下面に当接する複数のローラ３１、３２が回転可能に取り付けられている。図１１に示すように、複数のローラ３１は、バッテリー搭載部２２の移動方向に所定の間隔で配置され、複数のローラ３２も、ローラ３１と同様に、バッテリー搭載部２２の移動方向に所定の間隔で配置されている。また、ローラ３１とローラ３２とは、バッテリー搭載部２２の移動方向に直交する方向において、所定の間隔をあけた状態で配置されている。
ローラ３１は、フラットローラである。一方、ローラ３２は、図１２に示すように、内周側に向かって窪む溝部３２ａが外周面に形成された溝付きローラである。溝部３２ａは、バッテリー３の下面に形成される突起部１２が係合可能となるように形成されており、バッテリー搭載部２２の所定の位置にバッテリー３が搭載されると、溝部３２ａに突起部１２が係合する。本形態では、溝部３２ａに突起部１２が係合することで、バッテリー搭載部２２の移動方向に直交する方向で、バッテリー搭載部２２に対してバッテリー３が位置決めされる。
搭載部移動機構３０は、バッテリー搭載部２２を移動させるための構成として、モータ３３と、ボールネジ等のネジ部材３４と、ネジ部材３４に螺合するナット部材３５とを備えている。また、搭載部移動機構３０は、バッテリー搭載部２２を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール３６と、ガイドレール３６に係合するとともにガイドレール３６に沿って相対移動可能なガイドブロック３７とを備えている。
モータ３３は、バッテリー搭載部２２の後端部の上面側に固定されている。ネジ部材３４は、バッテリー搭載部２２の下面側に回転可能に保持されている。モータ３３とネジ部材３４とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材３５は、第１保持部材２７に固定されている。また、ガイドレール３６は、バッテリー搭載部２２の下面側に固定され、ガイドブロック３７は、第１保持部材２７に固定されている。そのため、本形態では、モータ３３が回転すると、バッテリー搭載部２２は、ガイドレール３６およびガイドブロック３７に案内されて、第１保持部材２７に対して直線状に移動する。
（バッテリー移動機構の構成）
図１３は、図７に示すバッテリー移動機構２５を正面から説明するための図である。図１４は、図７に示すバッテリー移動機構２５を側面から説明するための図である。図１５は、図１４に示すバッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。図１６は、図１４のＪ部の拡大図である。図１７は、図１４のＫ部の拡大図である。図１８は、図７に示すバッテリー移動機構２５を上面から説明するための図である。図１９（Ａ）は、図１８のＭ部の拡大図であり、図１９（Ｂ）は、図１８のＮ部の拡大図である。
バッテリー移動機構２５は、上述のバッテリー係合部２４に加え、バス２に近づく方向およびバス２から離れる方向へバッテリー係合部２４を移動させる係合部移動機構３９と、バッテリー係合部２４を移動可能に保持するとともに第２保持部材２８に移動可能に保持される移動保持部材４０とを備えている。
バッテリー係合部２４は、バッテリー３の取手部１１に係合する係合爪部４１と、係合爪部４１を上下動させるエアシリンダ４２と、エアシリンダ４２が取り付けられる基部４３とを備えている。係合爪部４１は、エアシリンダ４２の可動側に固定され、エアシリンダ４２の固定側は、基部４３の先端面に固定されている。本形態では、バッテリー３に形成される２個の取手部１１のそれぞれに係合爪部４１が係合するように、２個の係合爪部４１および２個のエアシリンダ４２が基部４３の先端面に所定の間隔をあけた状態で配置されている。
係合爪部４１は、エアシリンダ４２に固定される固定部４１ａと、取手部１１に係合する爪部４１ｂとを備えている。爪部４１ｂは、取手部１１の前端部分とバッテリー３の前面との間に上側から入って取手部１１に係合する。爪部４１ｂが取手部１１に係合する際には、爪部４１ｂが解除部材１４を押して、バッテリー収容部４の側壁７に形成される係合孔と固定部材１３との係合状態を解除する。そのため、爪部４１ｂが取手部１１に係合すると、バッテリー抜差機構１７によるバッテリー３の引抜きや差込みが可能になる。
移動保持部材４０は、バッテリー係合部２４の移動方向に細長い長尺状に形成されている。また、移動保持部材４０は、バッテリー係合部２４の移動方向から見たときの形状が略Ｈ形状となるように形成されている。
係合部移動機構３９は、バッテリー係合部２４および移動保持部材４０を移動させるための構成として、モータ４４と、ボールネジ等のネジ部材４５と、ネジ部材４５に螺合するナット部材４６と、プーリ４７、４８と、プーリ４７、４８に架け渡されるベルト４９とを備えている。また、係合部移動機構３９は、バッテリー係合部２４および移動保持部材４０を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール５０と、ガイドレール５０に係合するとともにガイドレール５０に沿って相対移動可能なガイドブロック５１とを備え、バッテリー係合部２４を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール５２と、ガイドレール５２に係合するとともにガイドレール５２に沿って相対移動可能なガイドブロック５３とを備えている。
モータ４４は、第２保持部材２８の後端部の上面に固定されている。ネジ部材４５は、第２保持部材２８の上面部に回転可能に保持されている。モータ４４とネジ部材４５とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材４６は、移動保持部材４０の後端部に固定されている。プーリ４７は、移動保持部材４０の後端部に回転可能に保持され、プーリ４８は、移動保持部材４０の前端部に回転可能に保持されている。
ベルト４９は、ベルト固定部材５４を介してバッテリー係合部２４の基部４３に固定されるとともに、ベルト固定部材５５を介して第２保持部材２８の上面部に固定されている。具体的には、第２保持部材２８から移動保持部材４０が突出して、図１７に示すように、プーリ４７の近傍にベルト固定部材５５が配置されるときに、図１６に示すように、プーリ４８の近傍にベルト固定部材５４が配置され、かつ、第２保持部材２８の中に移動保持部材４０が収まって、図１５に示すように、プーリ４８の近傍にベルト固定部材５５が配置されるときに、プーリ４７の近傍にベルト固定部材５４が配置されるように、ベルト４９は、ベルト固定部材５４、５５を介して基部４３および第２保持部材２８に固定されている。
ガイドレール５０は、第２保持部材２８の上面部に固定され、ガイドブロック５１は、移動保持部材４０の上面に固定されている。ガイドレール５２は、移動保持部材４０の下面に固定され、ガイドブロック５３は、バッテリー係合部２４の基部４３の上端側に固定されている。
本形態では、モータ４４が回転すると、ネジ部材４５とナット部材４６とによって、バッテリー係合部２４とともに移動保持部材４０がガイドレール５０およびガイドブロック５１に案内されて、第２保持部材２８に対して直線状に移動する。また、モータ４４が回転すると、プーリ４７、４８とベルト４９とによって、バッテリー係合部２４がガイドレール５２およびガイドブロック５３に案内されて、移動保持部材４０に対して直線状に相対移動する。
（昇降機構、第１連結機構および第２連結機構の構成）
昇降機構１８は、図２、図７に示すように、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向と上下方向とに直交する方向（以下、この方向を「第１方向」とする。）の両端側のそれぞれに配置される第１昇降機構５９および第２昇降機構６０を備えている。第１昇降機構５９は、第１連結機構６１によって、第１保持部材２７の第１方向の一端側に連結されている。第２昇降機構６０は、第２連結機構６２によって、第１保持部材２７の第１方向の他端側に連結されている。第１昇降機構５９および第２昇降機構６０は、水平方向に対して保持部材２６を傾けるために（すなわち、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向から見たときの第１方向に対して保持部材２６を傾けるために）、個別に駆動可能となっている。また、保持部材２６は、水平方向に対して傾斜可能となるように第１昇降機構５９および第２昇降機構６０に連結されている。
第１昇降機構５９および第２昇降機構６０は、上下方向へ移動可能な昇降部材６３と、昇降部材６３を昇降可能に保持する柱状部材６４と、昇降部材６３を昇降させる昇降駆動機構６５とを備えている。柱状部材６４は、上下方向に細長い柱状に形成されている。図７に示すように、第１昇降機構５９を構成する柱状部材６４の上端と、第２昇降機構６０を構成する柱状部材６４の上端とは、連結部材６６によって連結されており、２個の柱状部材６４と連結部材６６とによって、門型のフレームが構成されている。
昇降駆動機構６５は、図８に示すように、昇降部材６３を昇降させるための構成として、モータ６７と、ボールネジ等のネジ部材６８と、ネジ部材６８に螺合するナット部材６９とを備えている。また、昇降駆動機構６５は、図７に示すように、昇降部材６３を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール７０と、ガイドレール７０に係合するとともにガイドレール７０に沿って相対移動可能なガイドブロック７１とを備えている。
モータ６７は、柱状部材６４の上端側に固定されている。ネジ部材６８は、柱状部材６４に回転可能に保持されている。モータ６７とネジ部材６８とは、カップリング７２を介して連結されている。ナット部材６９は、昇降部材６３に固定されている。ガイドレール７０は、柱状部材６４の側面に固定されている。ガイドブロック７１は、昇降部材６３に固定されている。そのため、本形態では、モータ６７が回転すると、昇降部材６３は、ガイドレール７０およびガイドブロック７１に案内されて、柱状部材６４に対して上下動する。
第１連結機構６１は、第１昇降機構５９の昇降部材６３に対する保持部材２６の相対回動が可能となるように、保持部材２６と昇降部材６３とを連結している。また、第２連結機構６２は、第２昇降機構６０の昇降部材６３に対する保持部材２６の相対回動と第１方向への相対移動とが可能となるように、保持部材２６と昇降部材６３とを連結している。本形態では、第１昇降機構５９の昇降部材６３の移動量と第２昇降機構６０の昇降部材６３の移動量とが等しくなるようにモータ６７が回転すると、保持部材２６が水平方向と平行な状態を保ったまま昇降する。一方、第１昇降機構５９のモータ６７または第２昇降機構６０のモータ６７の一方のみが回転すると、水平方向に対して保持部材２６が傾く。また、第１昇降機構５９の昇降部材６３の移動量と第２昇降機構６０の昇降部材６３の移動量とが異なるようにモータ６７が回転すると、保持部材２６が水平方向に対して傾きながら昇降する。
（回動機構および水平移動機構の構成）
回動機構１９は、図２に示すように、バッテリー抜差機構１７および昇降機構１８が搭載されるとともに回動可能な回動部材８５と、回動部材８５を回動させる回動駆動機構８６とを備えている。水平移動機構２０は、図２に示すように、バッテリー抜差機構１７、昇降機構１８および回動機構１９が搭載されるとともに左右方向へ移動可能なスライド部材８７と、スライド部材８７を移動させる水平駆動機構８８とを備えている。
回動部材８５は、略円板状に形成されている。スライド部材８７は、左右方向を長手方向とする略長方形の板状に形成されている。スライド部材８７の左右方向の幅は、回動部材８５の直径よりも大きくなっており、スライド部材８７の前後方向の幅は、回動部材８５の直径よりも小さくなっている。
回動部材８５は、スライド部材８７の上側に配置されている。この回動部材８５は、その曲率中心を中心にして回動可能となっている。回動部材８５の上面には、２本の柱状部材６４の下端が固定されている。具体的には、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向に直交する第１方向における回動部材８５の上面の両端側のそれぞれに柱状部材６４の下端が固定されている。
回動駆動機構８６は、回動部材８５を回動させるための構成として、モータ、プーリおよびベルト等を備えている。また、回動駆動機構８６は、回動部材８５を回動方向へ案内するための構成として、ガイドレールと、ガイドレールに係合するとともにガイドレールに沿って相対移動可能な複数のガイドブロックとを備えている。ガイドレールは、円環状に形成されており、スライド部材８７の上面に固定されている。複数のガイドブロックは、回動部材８５の下面側に固定されており、回動部材８５の曲率中心を中心とする円環状に配置されている。モータの出力軸に固定されるプーリおよび回動部材８５の外周面等にはベルトが架け渡されており、モータが回転すると、回動部材８５は、ガイドレールおよびガイドブロックに案内されてスライド部材８７に対して回動する。
水平駆動機構８８は、スライド部材８７を移動させるための構成として、モータ、プーリおよびベルト等を備えている。また、水平駆動機構８８は、スライド部材８７を左右方向へ案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレールと、ガイドレールに係合するとともにガイドレールに沿って相対移動可能な複数のガイドブロックとを備えている。ガイドレールは、スライド部材８７の下側に配置されている。ガイドブロックは、スライド部材８７の下面に固定されている。ベルトの一端は、ガイドレールの左端側に固定され、ベルトの他端は、ガイドレールの右端側に固定されている。また、ベルトは、モータの出力軸に固定されるプーリ等に架け渡されており、モータが回転すると、ガイドレールおよびガイドブロックに案内されてスライド部材８７が左右方向へ直線状に移動する。
（検出機構の構成、バスの位置検出動作およびバッテリーの位置検出動作）
図２０は、図１１に示す検出機構２１によるバス２の位置の検出時の状態を上面から示す図である。図２１は、図１１に示す検出機構２１によるバッテリー３の位置の検出時の状態を上面から示す図である。
検出機構２１は、レーザ光を射出する発光部と、この発光部から射出されバス２の側面２ａやバッテリー置き台６の前面等で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサである。この検出機構２１は、図１１に示すように、バッテリー搭載部２２の前端側の上面に取り付けられている。また、検出機構２１は、発光部と受光部とが水平方向で隣り合うように、あるいは、発光部と受光部とが上下方向で隣り合うように、バッテリー搭載部２２に取り付けられている。本形態では、４個のバッテリー置き台６のそれぞれに形成される一対の（２個の）検出用マーク８に対応するように、２個の検出機構２１がバッテリー搭載部２２に取り付けられている。具体的には、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動方向に直交する第１方向におけるバッテリー搭載部２２の両端側の上面に検出機構２１が固定されている。また、一対の検出用マーク８の間隔と同じ間隔で、２個の検出機構２１がバッテリー搭載部２２に固定されている。
検出機構２１は、発光部から射出されたレーザ光を反射する反射物が所定の測定レンジ内にあるとオンの状態になり、レーザ光を反射する反射物が測定レンジ内にないとオフの状態になる。また、検出機構２１では、検出機構２１がオンの状態のときに、検出機構２１と反射物との距離を検出することが可能となっている。
検出機構２１によるバス２の位置の検出は、たとえば、以下のように行われる。すなわち、バッテリー３が交換されるバス２が所定の停止位置に停止したときには、たとえば、バッテリー抜差機構１７は、左右方向において、検出用プレート９が配置される位置で待機している。また、このときには、図２０の実線で示すように、バッテリー搭載部２２の前面がバス２の側面２ａと向き合うとともに、バッテリー搭載部２２は、バス２から離れる方向に後退している。この状態から、図２０の二点鎖線で示すように、検出機構２１の発光部から射出され検出用プレート９で反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２をバス２に向かって前進させる。
その後、バッテリー搭載部２２を上下方向および左右方向へ移動させて、検出機構２１によって検出用プレート９の上端および左右の両端の位置を検出することで、前後方向、左右方向および上下方向における検出用プレート９の位置を検出する。また、検出機構２１によって、前後方向、左右方向および上下方向における検出用プレート９の位置を検出することで、バス２の位置を検出する。また、バッテリー搭載部２２を上下方向および左右方向へ移動させることで、検出機構２１によって、前後方向から見たときの左右方向に対する検出用プレート９の傾き等を検出することも可能である。すなわち、バッテリー搭載部２２を上下方向および左右方向へ移動させることで、検出機構２１によって、前後方向から見たときの左右方向に対するバス２の傾き等を検出することも可能である。
検出機構２１によるバス２の位置の検出後には、たとえば、以下のように、検出機構２１によるバッテリー３の位置の検出が行われる。すなわち、まず、図２１（Ａ）に示すように、交換されるバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６の一対の検出用マーク８のそれぞれと、２個の検出機構２１のそれぞれとが向き合うように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させる。
その後、検出機構２１の発光部から射出され検出用マーク８で反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２をバッテリー置き台６に向かって前進させる。その後、図２１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させる。より具体的には、２個の検出機構２１のそれぞれの発光部からのレーザ光が左右方向で２個の検出用マーク８のそれぞれを横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させる。
検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るように、バッテリー搭載部２２を左右方向へ移動させると、検出機構２１によって、検出用マーク８の検出される部分（すなわち、レーザ光を反射する部分）の幅を検出することが可能である。本形態の検出用マーク８は、上下方向でその幅が変化する略三角形状に形成されているため、検出用マーク８の被検出部分の幅を検出することで、検出用マーク８の高さを検出することが可能であり、検出用マーク８の高さを検出することで、検出用マーク８が形成されるバッテリー置き台６の高さを検出することが可能である。本形態では、検出機構２１で検出用マーク８の被検出部分の幅を検出することで、バッテリー置き台６の高さが検出され、バッテリー置き台６の高さが検出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の高さが検出される。
また、検出機構２１の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク８を横切るようにバッテリー搭載部２２を移動させて、検出機構２１で検出用マーク８を検出することで、検出用マーク８の被検出部分の左右方向の中心位置を検出することが可能である。本形態では、たとえば、この中心位置に基づいて、左右方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出され、左右方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の左右方向における位置が検出される。
また、検出用マーク８の被検出部分の左右方向の中心位置と検出機構２１との距離を検出機構２１で検出することが可能であり、本形態では、たとえば、この中心位置と検出機構２１との距離に基づいて、前後方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出され、前後方向におけるバッテリー置き台６の位置が検出されることで、バッテリー置き台６に位置決めされて搭載されるバッテリー３の前後方向における位置が検出される。
また、２個の検出機構２１のうちの一方の検出機構２１で検出されたバッテリー置き台６の高さと、他方の検出機構２１で検出されたバッテリー置き台６の高さとから、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出される。また、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出されることで、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出される。
また、２個の検出機構２１のうちの一方の検出機構２１で検出された検出機構２１と検出用マーク８との距離と、他方の検出機構２１で検出された検出機構２１と検出用マーク８との距離とから、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出される。また、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台６の傾きが検出されることで、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出される。
前後左右方向におけるバッテリー３の位置、バッテリー３の高さ、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きが検出されると、バッテリー３の下面の突起部１２とバッテリー搭載部２２のローラ３２の溝部３２ａとが左右方向で略一致し、バッテリー３の下面と、ローラ３１、３２の上面とが略一致するとともに、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きとバッテリー抜差機構１７の傾きとが略一致し、かつ、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー３の傾きとバッテリー抜差機構１７の傾きとが略一致するように、ロボット５によるバッテリー３の交換動作時に、バッテリー抜差機構１７の左右方向の位置、高さおよび傾きが調整される。
具体的には、水平移動機構２０によってバッテリー抜差機構１７の左右方向の位置が調整され、昇降機構１８によって、バッテリー抜差機構１７の高さが調整され、回動機構１９によって、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。また、第１昇降機構５９または第２昇降機構６０の一方を駆動することで、あるいは、第１昇降機構５９の駆動量と第２昇降機構６０の駆動量とを変えることで、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー抜差機構１７の傾きが調整される。
（バッテリー交換システムの制御部の構成）
図２２は、図１に示すバッテリー交換システム１の制御部９１の構成を説明するためのブロック図である。
バッテリー交換システム１の制御部９１は、第１ロボット５Ａを制御する第１制御部９２と、第２ロボット５Ｂを制御する第２制御部９３と、第１制御部９２および第２制御部９３が電気的に接続される共通制御部９４とを備えている。第１制御部９２および第２制御部９３は、共通制御部９４に並列に接続されている。共通制御部９４は、制御部９１に対して制御指令を送る上位制御部９５に電気的に接続されている。すなわち、第１制御部９２および第２制御部９３は、共通制御部９４を介して上位制御部９５に電気的に接続されている。
（バッテリー交換ロボットによるバッテリー交換動作）
図２３は、図２に示すバッテリー交換ロボット５のバッテリー３の交換動作の概略フローを示すフローチャートである。図２４は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２からのバッテリー３の引抜き動作を説明するための図である。図２５は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２へのバッテリー３の差込み動作を説明するための図である。
バッテリー交換システム１では、バッテリー３が交換されるバス２が所定の停止位置に停止すると、まず、上述の手順でバス２の位置が検出される（ステップＳ１）。その後、４個のバッテリー３のうちの交換されるバッテリー３のバス２からの引抜き動作が行われる（ステップＳ２）。ステップＳ２では、具体的には、交換されるバッテリー３の位置（より具体的には、交換されるバッテリー３が搭載されるバッテリー置き台６に形成される検出用マーク８の位置）が上述の手順で検出され（ステップＳ２１）、その後、ロボット５によってバス２からバッテリー３が引き抜かれ（ステップＳ２２）、その後、引き抜かれたバッテリー３がバッファステーションへ収容される（ステップＳ２３）。
ステップＳ１、Ｓ２においては、まず、ホームポジションにあるバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４（図２４（Ａ）参照）が、バス２に近づく方向へ移動する。具体的には、図２４（Ｂ）に示すように、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へのバッテリー３の載り移りが可能な位置までバッテリー搭載部２２が移動するとともに、バッテリー３の取手部１１に係合爪部４１が係合可能な位置までバッテリー係合部２４が移動する。
本形態では、ホームポジションにあるバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が図２４（Ｂ）に示す位置まで移動する前に、上述の手順でバッテリー３の位置が検出される。すなわち、検出機構２１の発光部から射出され検出用マーク８で反射されたレーザ光を受光した検出機構２１がオンの状態となるまで、バッテリー搭載部２２がバッテリー置き台６に向かって前進するとともに、バッテリー搭載部２２が左右方向へ移動して（すなわち、ロボット５が左右方向へ移動して）、バッテリー３の位置が検出される。なお、以後の動作では、バッテリー３の位置検出の結果に基づいて、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の移動量等が調整される。
また、ステップＳ２においては、図２４（Ｂ）に示す状態から係合爪部４１が下降して取手部１１に係合する。その後、図２４（Ｃ）に示すように、バッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動して、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へバッテリー３が載り移り始める。バッテリー係合部２４が所定量移動して、図２４（Ｄ）に示すように、バッテリー３がバッテリー搭載部２２に完全に搭載されると、その後、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が同期をとりながら、図２４（Ｅ）に示すように、バス２から離れる方向へ移動して、バス２からのバッテリー３の引抜きが完了する。バス２からのバッテリー３の引抜きが完了すると、ロボット５は、１８０°回動して、バッファステーションにバッテリー３を収容する。
その後、バス２の、バッテリー３が引き抜かれた部分へのバッテリー３の差込み動作が行われる（ステップＳ３）。ステップＳ３では、具体的には、ロボット５によってバッファステーションから充電済みのバッテリー３が取り出され（ステップＳ３１）、その後、取り出されたバッテリー３がバス２に差し込まれる（ステップＳ３２）。
ステップＳ３において、ロボット５は、バッファステーションから充電済みのバッテリー３を取り出すと、１８０°回動して、図２５（Ａ）に示すように、バス２からのバッテリー３の引抜き完了時と同じ状態になる。その後、図２５（Ｂ）に示すように、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４が同期をとりながら、バス２に近づく方向へ移動する。バッテリー搭載部２２からバッテリー置き台６へのバッテリー３の載り移りが可能な位置までバッテリー搭載部２２が移動すると、図２５（Ｃ）に示すように、バッテリー係合部２４がバス２に近づく方向へ移動して、バス２へのバッテリー３の差込みを行う。バス２にバッテリー３が差し込まれると、図２５（Ｄ）に示すように、係合爪部４１が上昇し、図２５（Ｅ）に示すように、バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４がバス２から離れる方向へ移動して（具体的には、ホームポジションまで移動して）、バス２へのバッテリー３の差込みが完了する。
ステップＳ２およびＳ３での動作は、停止しているバス２において交換が必要なバッテリー３の交換が完了するまで（ステップＳ４において“Ｙｅｓ”になるまで）繰り返される。通常は、停止しているバス２の全てのバッテリー３が交換されるまで繰り返される。交換が必要なバッテリー３の交換が完了すると、ロボット５が原点位置へ復帰して（ステップＳ５）、ロボット５によるバッテリー３の交換動作が終了する。
（バッテリー交換ロボットの教示方法）
図２６は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２からのバッテリー３の引抜き動作時のバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の動作の軌跡を説明するための図である。図２７は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２へのバッテリー３の差込み動作時のバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の動作の軌跡を説明するための図である。図２８は、図２に示すバッテリー交換ロボット５によるバス２からのバッテリー３の引抜き動作時のバッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４の動作の軌跡であってバッテリー検出位置Ｐ２０を経由する場合の軌跡を説明するための図である。
バッテリー交換システム１においては、ロボット５を適切に動作させてバス２のバッテリー３を適切に交換するため、所定の基準位置に停止しているバス２を用いて、ロボット５の教示（ティーチング）を行う。ロボット５の教示においては、バス２の位置を検出するためのバス検出位置と、４つのバッテリー３のそれぞれの位置を検出するためのバッテリー検出位置と、４つのバッテリー３のそれぞれの引抜きおよび差込みを行うための抜差位置とが、作業者によるマニュアル操作でロボット５に教示される。
バス検出位置の教示では、検出機構２１による検出用プレート９の検出が可能となる位置（状態）がロボット５に教示される。バッテリー検出位置の教示では、２個の検出機構２１による一対の検出用マーク８の検出が可能となる位置（状態）がロボット５に教示される。また、バッテリー検出位置の教示では、４組設けられている一対の検出用マーク８のそれぞれの検出が可能となる４つの位置がロボット５に教示される。なお、本形態では、バス検出位置は、第１ロボット５Ａにのみ教示される。また、バッテリー検出位置は、第１ロボット５Ａおよび第２ロボット５Ｂの両者に教示される。
抜差位置の教示では、図２４（Ａ）および図２５（Ｅ）に示す待機位置（状態）Ｐ１と、図２４（Ｂ）および図２５（Ｄ）に示す車両搭載位置（状態）Ｐ２と、図２４（Ｃ）に示す第１バッテリー乗継位置（状態）Ｐ３と、図２５（Ｃ）に示す第２バッテリー乗継位置（状態）Ｐ４と、図２４（Ｄ）および図２５（Ｂ）に示すロボット搭載位置（状態）Ｐ５と、図２４（Ｅ）および図２５（Ａ）に示すロボット収容位置（状態）Ｐ６とがロボット５に教示される。
待機位置Ｐ１は、バッテリー搭載部２２とバッテリー係合部２４とがバス２から離れた状態で（より具体的には、ホームポジションで）待機するとともにバッテリー置き台６にバッテリー３が搭載されているときの位置である。車両搭載位置Ｐ２は、バス２に近づいているバッテリー係合部２４の係合爪部４１がバッテリー置き台６に搭載されているバッテリー３に係合可能となるとともに、バス２に近づいているバッテリー搭載部２２とバッテリー３が搭載されているバッテリー置き台６との間でバッテリー３の載り移りが可能となるときの位置である。
第１バッテリー乗継位置Ｐ３は、バッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との両方にバッテリー３が搭載されているときの位置である。具体的には、第１バッテリー乗継位置Ｐ３は、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へバッテリー３が載り移り始めたときの位置（すなわち、バッテリー搭載部２２からバッテリー置き台６へバッテリー３が載り移り終わるときの位置）である。本形態では、バッテリー搭載部２２の上面に設けられている複数のローラ３１およびローラ３２のうちの１つのローラ３１およびローラ３２にバッテリー３が載っているときの位置が第１バッテリー乗継位置Ｐ３となっている。また、第１バッテリー乗継位置Ｐ３では、バッテリー搭載部２２は、保持部材２６よりもバス２側へ突出している。
第２バッテリー乗継位置Ｐ４は、第１バッテリー乗継位置Ｐ３と同様に、バッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との両方にバッテリー３が搭載されているときの位置である。具体的には、第２バッテリー乗継位置Ｐ４は、バッテリー搭載部２２からバッテリー置き台６へバッテリー３が載り移り始めたときの位置（すなわち、バッテリー置き台６からバッテリー搭載部２２へバッテリー３が載り移り終わるときの位置）である。本形態では、複数設けられたローラ３１の配置ピッチ分だけバッテリー３がバッテリー置き台６に載っているときの位置が第２バッテリー乗継位置Ｐ４となっている。また、第２バッテリー乗継位置Ｐ４では、バッテリー搭載部２２は、保持部材２６よりもバス２側へ突出している。
ロボット搭載位置Ｐ５は、バス２に近づいているバッテリー搭載部２２にバッテリー３が完全に搭載されているとともに係合爪部４１がバッテリー３に係合しているときの位置である。ロボット収容位置Ｐ６は、バッテリー３が搭載されているバッテリー搭載部２２およびバッテリー３に係合しているバッテリー係合部２４がバス２から離れて保持部材２６に収容されているときの位置である。
また、抜差位置の教示では、バス２に搭載される４個のバッテリー３のそれぞれについて、待機位置Ｐ１と車両搭載位置Ｐ２と第１バッテリー乗継位置Ｐ３と第２バッテリー乗継位置Ｐ４とロボット搭載位置Ｐ５とロボット収容位置Ｐ６とがロボット５に教示される。
また、抜差位置は、第１ロボット５Ａおよび第２ロボット５Ｂの両者に教示される。このときには、第１バッテリー収容部４Ａに収容されている任意の１個のバッテリー３についての車両搭載位置Ｐ２の第１ロボット５Ａへの教示と、第２バッテリー収容部４Ｂに収容されている任意の１個のバッテリー３についての車両搭載位置Ｐ２の第２ロボット５Ｂへの教示とが同時に行われ、このバッテリー３についての第１バッテリー乗継位置Ｐ３の第１ロボット５Ａへの教示と、このバッテリー３についての第１バッテリー乗継位置Ｐ３の第２ロボット５Ｂへの教示とが同時に行われ、このバッテリー３についての第２バッテリー乗継位置Ｐ４の第１ロボット５Ａへの教示と、このバッテリー３についての第２バッテリー乗継位置Ｐ４の第２ロボット５Ｂへの教示とが同時に行われ、このバッテリー３についてのロボット搭載位置Ｐ５の第１ロボット５Ａへの教示と、このバッテリー３についてのロボット搭載位置Ｐ５の第２ロボット５Ｂへの教示とが同時に行われる。同様に、第１バッテリー収容部４Ａに収容されている残りの３個のバッテリー３のそれぞれについての車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、第２バッテリー乗継位置Ｐ４およびロボット搭載位置Ｐ５のそれぞれの第１ロボット５Ａへの教示と、第２バッテリー収容部４Ｂに収容されている残りの３個のバッテリー３のそれぞれについての車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、第２バッテリー乗継位置Ｐ４およびロボット搭載位置Ｐ５のそれぞれの第２ロボット５Ｂへの教示とが同時に行われる。
バス２からのバッテリー３の引抜き時には、ロボット５は、待機位置Ｐ１、車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、ロボット搭載位置Ｐ５およびロボット収容位置Ｐ６をこの順番で移動するように動作して、バス２からのバッテリー３の引抜きを行う。また、バス２へのバッテリー３の差込み時には、ロボット５は、ロボット収容位置Ｐ６、ロボット搭載位置Ｐ５、第２バッテリー乗継位置Ｐ４、車両搭載位置Ｐ２および待機位置Ｐ１をこの順番で移動するように動作して、バス２へのバッテリー３の差込みを行う。なお、バス２からのバッテリー３の引抜き時には、バッテリー３の位置検出が行われるため、ロボット５は、実際には、待機位置Ｐ１からバッテリー検出位置Ｐ２０を経由して車両搭載位置Ｐ２へ移動する。
ここで、バッテリー３の１個当たりの重量は、数百ｋｇであるため、バッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との間でバッテリー３が移動する過程で、バッテリー置き台６の高さや傾き、および、バッテリー搭載部２２の高さや傾きが変動する。本形態では、バッテリー置き台６およびバッテリー搭載部２２の高さや傾きの変動に起因してバッテリー置き台６とバッテリー搭載部２２との間に高低差が生じるのを抑制するため、バス２からのバッテリー３の引抜き時には、第１バッテリー乗継位置Ｐ３からロボット搭載位置Ｐ５へロボット５が移動する際に昇降機構１８がバッテリー抜差機構１７を上昇させ、バス２へのバッテリー３の差込み時には、ロボット搭載位置Ｐ５から第２バッテリー乗継位置Ｐ４へロボット５が移動する際に昇降機構１８がバッテリー抜差機構１７を下降させる。
そのため、ロボット５の教示結果に基づいてバス２からのバッテリー３の引抜き動作を行うと、バッテリー搭載部２２の任意の一点は、図２６に示すように、矢印Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に沿う軌跡を描きながら、待機位置Ｐ１、車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、ロボット搭載位置Ｐ５およびロボット収容位置Ｐ６をこの順番で移動する。また、バス２からのバッテリー３の引抜き動作を行うと、バッテリー係合部２４の任意の一点は、図２６に示すように、矢印Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７に沿う軌跡を描きながら、待機位置Ｐ１、車両搭載位置Ｐ２、第１バッテリー乗継位置Ｐ３、ロボット搭載位置Ｐ５およびロボット収容位置Ｐ６をこの順番で移動する。
また、ロボット５の教示結果に基づいてバス２へのバッテリー３の差込み動作を行うと、バッテリー搭載部２２の任意の一点は、図２７に示すように、矢印Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３に沿う軌跡を描きながら、ロボット収容位置Ｐ６、ロボット搭載位置Ｐ５、第２バッテリー乗継位置Ｐ４、車両搭載位置Ｐ２および待機位置Ｐ１をこの順番で移動する。また、バス２へのバッテリー３の差込み動作を行うと、バッテリー係合部２４の任意の一点は、図２７に示すように、矢印Ｖ１４、Ｖ１５、Ｖ１６、Ｖ１７に沿う軌跡を描きながら、ロボット収容位置Ｐ６、ロボット搭載位置Ｐ５、第２バッテリー乗継位置Ｐ４、車両搭載位置Ｐ２および待機位置Ｐ１をこの順番で移動する。
なお、バス２からのバッテリー３の引抜き動作を行うときには、バッテリー３の位置検出が行われる。バッテリー搭載部２２およびバッテリー係合部２４がバッテリー検出位置Ｐ２０を経由する場合には、バス２からのバッテリー３の引抜き動作を行う際のバッテリー搭載部２２の任意の一点の軌跡は、図２８（Ｂ）に示すように、矢印Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４に沿う軌跡となり、バッテリー係合部２４の任意の一点の軌跡は、図２８（Ａ）に示すように、矢印Ｖ２５、Ｖ２６、Ｖ２７、Ｖ２８、Ｖ２９に沿う軌跡となる。
第１ロボット５Ａに教示された教示位置のデータ（教示データ）は、第１制御部９２に記憶される。また、第２ロボット５Ｂに教示された教示データは、第２制御部９３に記憶される。
（バッテリー検出位置の校正およびバス検出位置の校正）
ロボット５の教示が終わると、所定の基準位置にバス２が停止しているときに検出機構２１によって検出用マーク８が実際に検出される検出位置と、教示されたバッテリー検出位置とのずれを補正して、所定の基準位置にバス２が停止しているときの一対の検出用マーク８の位置を正確に把握するため、バッテリー検出位置の校正を行う。バッテリー検出位置の校正は、教示されたバッテリー検出位置を基準位置とし、２個の検出機構２１を用いて一対の検出用マーク８を検出することで行われる。このバッテリー検出位置の校正は、４組設けられている一対の検出用マーク８のそれぞれについて行われる。また、このバッテリー検出位置の校正は、第１ロボット５Ａおよび第２ロボット５Ｂのそれぞれについて行われる。
また、所定の基準位置にバス２が停止しているときに検出機構２１によって検出用プレート９が実際に検出される検出位置と、教示されたバス検出位置とのずれを補正して、所定の基準位置にバス２が停止しているときの検出用プレート９の位置を正確に把握するため、バス検出位置の校正を行う。バス検出位置の校正は、教示されたバス検出位置を基準位置とし、検出機構２１を用いて検出用プレート９を検出することで行われる。上述のように、バス検出位置は第１ロボット５Ａにのみ教示されるため、このバス検出位置の校正は、第１ロボット５Ａについてのみ行われる。
第１ロボット５Ａについてのバッテリー検出位置の校正データおよびバス検出位置の校正データは、第１制御部９２に記憶される。また、第２ロボット５Ｂについてのバッテリー検出位置の校正データは、第２制御部９３に記憶される。
（バッテリー交換システムの制御方法）
図２９は、図１に示すバッテリー交換システム１の制御方法の一例を説明するためのシーケンス図である。
バッテリー交換システム１では、バッテリー３が交換されるバス２が所定の停止位置に停止すると、制御部９１（より具体的には、共通制御部９４）が、バス２の位置検出指令を上位制御部９５から受け取り、第１ロボット５Ａによって上述のようにバス２の位置検出が行われる。このときには、第１制御部９２でバス検出位置の教示データが読み出され、この教示データを基準に第１ロボット５Ａが動作して、停止しているバス２の実際の位置が検出される。また、第１制御部９２では、検出されたバス２の位置のデータおよびバス検出位置の校正データに基づいて、第１ロボット５Ａについてのバッテリー検出位置の教示データが補正される。
また、第１制御部９２で検出されたバス２の位置のデータおよび第１制御部９２に記憶されているバス検出位置の校正データは、共通制御部９４を介して第２制御部９３に送られる。第２制御部９３では、受け取ったバス２の位置のデータおよびバス検出位置の校正データに基づいて、第２ロボット５Ｂについてのバッテリー検出位置の教示データが補正される。
その後、制御部９１（より具体的には、共通制御部９４）は、図２９に示すように、第１ロボット５Ａに対するバッテリー３の交換指令と、第２ロボット５Ｂに対するバッテリー３の交換指令とを個別に上位制御部９５から受け取る。図２９に示す例では、共通制御部９４は、まず、第２ロボット５Ｂに対するバッテリー３の交換指令を受け取り、その後、第１ロボット５Ａに対するバッテリー３の交換指令を受け取る。
共通制御部９４は、第２ロボット５Ｂに対するバッテリー３の交換指令を受け取ると、バッテリー３の交換指令を第２制御部９３に送る。第２制御部９３は、共通制御部９４に対してこの交換指令の受信応答を行い、この受信応答を受け取った共通制御部９４は、第２ロボット５Ｂに対するバッテリー３の交換指令の受信応答を上位制御部９５に対して行う。
また、第２制御部９３がバッテリー３の交換指令を受け取ると、第２ロボット５Ｂのバッテリー搭載部２２がバス２に向かって移動して、交換されるバッテリー３の位置検出が第２ロボット５Ｂによって行われる。このときには、補正されたバッテリー検出位置の教示データが第２制御部９３で読み出され、このデータを基準に第２ロボット５Ｂが動作して、交換されるバッテリー３の位置が検出される。交換されるバッテリー３の位置が検出されると、検出されたバッテリー３の位置のデータおよびバッテリー検出位置の校正データに基づいて、第２ロボット５Ｂに教示された教示データが補正される。
その後、補正された教示データに基づいて、第２ロボット５Ｂが車両搭載位置Ｐ２の補正位置へ移動する。第２ロボット５Ｂが車両搭載位置Ｐ２の補正位置へ移動すると、係合爪部４１がバッテリー３に係合して、バス２からのバッテリー３の引抜きが可能な引抜き可能状態になる。この引抜き可能状態で、第２ロボット５Ｂは待機する。すなわち、第２制御部９３は、引抜き可能状態で第２ロボット５Ｂを一時停止させる。また、第２制御部９３は、引抜き可能状態で第２ロボット５Ｂが待機していることを共通制御部９４へ知らせる。すなわち、第２制御部９３は、第２ロボット５Ｂが引抜き動作待機中であることを知らせる待機信号を共通制御部９４に送る。
また、共通制御部９４は、第１ロボット５Ａに対するバッテリー３の交換指令を受け取ると、バッテリー３の交換指令を第１制御部９２に送る。第１制御部９２は、共通制御部９４に対してこの交換指令の受信応答を行い、この受信応答を受け取った共通制御部９４は、第１ロボット５Ａに対するバッテリー３の交換指令の受信応答を上位制御部９５に対して行う。
また、第１制御部９２がバッテリー３の交換指令を受け取ると、第１ロボット５Ａのバッテリー搭載部２２がバス２に向かって移動して、交換されるバッテリー３の位置検出が第１ロボット５Ａによって行われる。このときには、補正されたバッテリー検出位置の教示データが第１制御部９２で読み出され、このデータを基準に第１ロボット５Ａが動作して、交換されるバッテリー３の位置が検出される。交換されるバッテリー３の位置が検出されると、検出されたバッテリー３の位置のデータおよびバッテリー検出位置の校正データに基づいて、第１ロボット５Ａに教示された教示データが補正される。
その後、補正された教示データに基づいて、第１ロボット５Ａが車両搭載位置Ｐ２の補正位置へ移動する。第１ロボット５Ａが車両搭載位置Ｐ２の補正位置へ移動すると、係合爪部４１がバッテリー３に係合して、バス２からのバッテリー３の引抜きが可能な引抜き可能状態になる。この引抜き可能状態で、第１ロボット５Ａは待機する。すなわち、第１制御部９２は、引抜き可能状態で第１ロボット５Ａを一時停止させる。また、第１制御部９２は、引抜き可能状態で第１ロボット５Ａが待機していることを共通制御部９４へ知らせる。すなわち、第１制御部９２は、第１ロボット５Ａが引抜き動作待機中であることを知らせる待機信号を共通制御部９４に送る。
共通制御部９４は、第２制御部９３からの待機信号および第１制御部９２からの待機信号を受け取って、第１ロボット５Ａと第２ロボット５Ｂとが引抜き可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部９２および第２制御部９３へ引抜き動作開始の制御指令を送って、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作と第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作とをほぼ同時に開始させる。すなわち、制御部９１は、共通制御部９４から第１制御部９２および第２制御部９３へ送られる制御指令のタイミングによって、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の引抜き動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の引抜き動作との同期をとる。
その後、第１ロボット５Ａは、第１バッテリー乗継位置Ｐ３の補正位置、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置およびロボット収容位置Ｐ６へこの順番で移動して、バス２からバッテリー３を引き抜く。また、その後、第１ロボット５Ａは、１８０°回動して、バッファステーションにバッテリー３を収容するとともに、バッファステーションから充電済みのバッテリー３を取り出し１８０°回動してから（すなわち、バッテリー３の持換を行ってから）、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置へ移動する。第１ロボット５Ａがロボット搭載位置Ｐ５の補正位置へ移動すると、バス２へのバッテリー３の差込みが可能な差込み可能状態になる。この差込み可能状態で、第１ロボット５Ａは待機する。すなわち、第１制御部９２は、差込み可能状態で第１ロボット５Ａを一時停止させる。また、第１制御部９２は、差込み可能状態で第１ロボット５Ａが待機していることを共通制御部９４へ知らせる。すなわち、第１制御部９２は、第１ロボット５Ａが差込み動作待機中であることを知らせる待機信号を共通制御部９４に送る。
同様に、第２ロボット５Ｂは、その後、第１バッテリー乗継位置Ｐ３の補正位置、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置およびロボット収容位置Ｐ６へこの順番で移動して、バス２からバッテリー３を引き抜く。また、その後、第２ロボット５Ｂは、１８０°回動して、バッファステーションにバッテリー３を収容するとともに、バッファステーションから充電済みのバッテリー３を取り出し１８０°回動してから（すなわち、バッテリー３の持換を行ってから）、ロボット搭載位置Ｐ５の補正位置へ移動する。第２ロボット５Ｂがロボット搭載位置Ｐ５の補正位置へ移動すると、バス２へのバッテリー３の差込みが可能な差込み可能状態になる。この差込み可能状態で、第２ロボット５Ｂは待機する。すなわち、第２制御部９３は、差込み可能状態で第２ロボット５Ｂを一時停止させる。また、第２制御部９３は、差込み可能状態で第２ロボット５Ｂが待機していることを共通制御部９４へ知らせる。すなわち、第２制御部９３は、第２ロボット５Ｂが差込み動作待機中であることを知らせる待機信号を共通制御部９４に送る。
共通制御部９４は、第１制御部９２からの待機信号および第２制御部９３からの待機信号を受け取って、第１ロボット５Ａと第２ロボット５Ｂとが差込み可能状態で一時停止していることを確認すると、第１制御部９２および第２制御部９３へ差込み動作開始の制御指令を送って、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作と第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作とをほぼ同時に開始させる。すなわち、制御部９１は、共通制御部９４から第１制御部９２および第２制御部９３へ送られる制御指令のタイミングによって、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の差込み動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の差込み動作との同期をとる。
その後、第１ロボット５Ａおよび第２ロボット５Ｂは、第２バッテリー乗継位置Ｐ４の補正位置、車両搭載位置Ｐ２の補正位置へこの順番で移動して、バス２へバッテリー３を差し込む。その後、第１ロボット５Ａおよび第２ロボット５Ｂは、待機位置Ｐ１へ移動する。図２３に示すフローチャートを用いて説明したように、これらの動作は、停止しているバス２において交換が必要なバッテリー３の交換が完了するまで繰り返される。通常は、停止しているバス２の全てのバッテリー３が交換されるまで繰り返される。
なお、本形態では、共通制御部９４から第１制御部９２および第２制御部９３へシリアルに制御指令が送られるため、第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作は、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作よりもわずかに遅れて開始される。また、第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作は、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作よりもわずかに遅れて開始される。
（本形態の主な効果）
本形態のバッテリー３の１個の重量は、たとえば、数百ｋｇであるため、第１バッテリー収容部４Ａに対してバッテリー３を抜差しすると、第２バッテリー収容部４Ｂの高さや傾きが変動して、第２バッテリー収容部４Ｂに収容されるバッテリー３の高さや傾きが変動し、第２バッテリー収容部４Ｂに対してバッテリー３を抜差しすると、第１バッテリー収容部４Ａの高さや傾きが変動して、第１バッテリー収容部４Ａに収容されるバッテリー３の高さや傾きが変動する。したがって、第１ロボット５Ａによる第１バッテリー収容部４Ａに対するバッテリー２の抜差しと、第２ロボット５Ｂによる第２バッテリー収容部４Ｂに対するバッテリー３の抜差しとを個別に行うと、第１ロボット５Ａによってバッテリー３の抜差しを行っている最中に第１バッテリー収容部４Ａや交換されるバッテリー３の高さや傾きが予期せぬ変動をしたり、第２ロボット５Ｂによってバッテリー３の抜差しを行っている最中に第２バッテリー収容部４Ｂや交換されるバッテリー３の高さや傾きが予期せぬ変動をしたりして、第１ロボット５Ａや第２ロボット５Ｂを教示結果に基づいて動作させても、バッテリー３を適切に引き抜いたり、差し込んだりできない状況が生じうる。
本形態では、バス２からのバッテリー３の引抜き時に、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の引抜き動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の引抜き動作との同期をとっている。また、本形態では、バス２へのバッテリー３の差込み時に、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の差込み動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の差込み動作との同期をとっている。すなわち、本形態では、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の引抜き動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の引抜き動作とをほぼ同時に行うとともに、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の差込み動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の差込み動作とをほぼ同時に行っている。
そのため、本形態では、第１ロボット５Ａによってバッテリー３の抜差しを行っているときの、第１バッテリー収容部４Ａや交換されるバッテリー３の高さや傾きの予期せぬ変動を防止するとともに、第２ロボット５Ｂによってバッテリー３の抜差しを行っているときの、第２バッテリー収容部４Ｂや交換されるバッテリー３の高さや傾きの予期せぬ変動を防止することが可能になる。すなわち、本形態では、第１ロボット５Ａによってバッテリー３の抜差しが行われているときの第１バッテリー収容部４Ａや交換されるバッテリー３の高さや傾きの変動を予測した第１ロボット５Ａへの抜差位置の教示が可能になり、また、第２ロボット５Ｂによってバッテリー３の抜差しが行われているときの第２バッテリー収容部４Ｂや交換されるバッテリー３の高さや傾きの変動を予測した第２ロボット５Ｂへの抜差位置の教示が可能になる。その結果、本形態では、第１ロボット５Ａや第２ロボット５Ｂを教示結果に基づいて動作させれば、バス２の両方の側面２ａ側のそれぞれにバッテリー収容部４が形成されたバス２のバッテリー３を適切に交換することが可能になる。
また、本形態では、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の引抜き動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の引抜き動作とをほぼ同時に行うとともに、第１ロボット５Ａによるバッテリー３の差込み動作と第２ロボット５Ｂによるバッテリー３の差込み動作とをほぼ同時に行っているため、バッテリー３の交換時間を短縮することが可能になる。
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態では、共通制御部９４から第１制御部９２および第２制御部９３へシリアルに制御指令が送られるため、第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作は、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作よりもわずかに遅れて開始され、また、第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作は、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作よりもわずかに遅れて開始されている。この他にもたとえば、共通制御部９４から第１制御部９２および第２制御部９３へパラレルで制御指令を送ることが可能であれば、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作と、第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の引抜き動作とが同時に開始されても良いし、第１ロボット５Ａのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作と、第２ロボット５Ｂのバッテリー係合部２４によるバッテリー３の差込み動作とが同時に開始されても良い。
上述した形態では、第１制御部９２および第２制御部９３は、共通制御部９４を介して上位制御部９５に電気的に接続されている。この他にもたとえば、第１制御部９２および第２制御部９３が直接、上位制御部９５に電気的に接続されても良い。この場合には、たとえば、上位制御部９５から第１制御部９２および第２制御部９３へ送られる制御指令のタイミングによって、第１制御部９２に制御される第１ロボット５Ａのバッテリー３の抜差し動作と第２制御部９３に制御される第２ロボット５Ｂのバッテリー３の抜差し動作との同期をとれば良い。また、第１制御部９２と第２制御部９３とにマスター／スレーブの割り付けを行い（すなわち、主従関係を持たせて）、たとえば、第１制御部９２からの制御指令を受け取った第２制御部９３が、第１ロボット５Ａのバッテリー３の抜差し動作と第２ロボット５Ｂのバッテリー３の抜差し動作との同期をとるように第２ロボット５Ｂを制御しても良い。
上述した形態では、検出機構２１は、レーザセンサであるが、検出機構２１は、レーザセンサでなくても良い。たとえば、検出機構２１は、カメラであっても良い。この場合には、バッテリー３と検出機構２１との距離は、検出機構２１（すなわち、カメラ）の被写界深度を利用して検出すれば良い。また、検出機構２１は、超音波センサと、レーザセンサまたはカメラとの組合せであっても良い。この場合には、超音波センサによって、バッテリー３の前後方向の位置が検出され、レーザセンサまたはカメラによって、バッテリー３の上下左右方向の位置が検出される。
上述した形態では、検出用マーク８は、上下方向でその幅が変化する略三角形状に形成されているが、検出用マーク８は、上下方向でその幅が変化する略台形状に形成されても良い。また、検出用マーク８は、円形状に形成されても良い。検出用マーク８が円形状に形成される場合には、検出機構２１が左右方向および上下方向で検出用マーク８を横切るようにバッテリー搭載部２２を移動させて、検出用マーク８の中心位置を検出することで、バッテリー３の上下左右方向の位置を検出すれば良い。また、この場合には、たとえば、検出用マーク８の中心位置と検出機構２１との距離からバッテリー３の前後方向の位置を検出すれば良い。
上述した形態では、検出機構２１は、バッテリー搭載部２２に取り付けられているが、検出機構２１は、バッテリー係合部２４に取り付けられても良い。また、上述した形態では、ロボット５は、バス２に搭載されるバッテリー３を交換するためのロボットであるが、ロボット５は、トラックや自家用車等のバス２以外の車両のバッテリー３を交換するためのロボットであっても良い。
１ バッテリー交換システム
２ バス（車両）
２ａ 側面
３ バッテリー
４Ａ 第１バッテリー収容部
４Ｂ 第２バッテリー収容部
５Ａ 第１ロボット（第１バッテリー交換ロボット）
５Ｂ 第２ロボット（第２バッテリー交換ロボット）
２２ バッテリー搭載部
２４ バッテリー係合部
９１ 制御部
９２ 第１制御部
９３ 第２制御部
９４ 共通制御部

Claims (4)

  1. 車両に搭載されているバッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、
    前記車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されている前記バッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、前記車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されている前記バッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、前記第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、前記第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、前記第１制御部および前記第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、
    前記第１バッテリー交換ロボットおよび前記第２バッテリー交換ロボットは、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーに係合して前記バッテリー搭載部上で前記バッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、
    前記バッテリー搭載部および前記バッテリー係合部は、前記車両に近づく方向および前記車両から離れる方向へ移動可能となっており、
    前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に、前記共通制御部から前記第１制御部および前記第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、前記第１バッテリー交換ロボットの動作と前記第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、
    前記車両からの前記バッテリーの引抜き時には、前記第１制御部は、前記車両に近づいている前記バッテリー搭載部と前記車両との間で前記バッテリーの載り移りが可能となるととともに前記車両に近づいている前記バッテリー係合部が前記車両に搭載されている前記バッテリーに係合した引抜き可能状態で前記第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記第２制御部は、前記引抜き可能状態で前記第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記共通制御部は、前記第１バッテリー交換ロボットと前記第２バッテリー交換ロボットとが前記引抜き可能状態で一時停止していることを確認すると、前記第１制御部および前記第２制御部へ前記制御指令を送って、前記第１バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの引抜き動作と前記第２バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの引抜き動作とを開始させることを特徴とするバッテリー交換システム。
  2. 車両に搭載されているバッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、
    前記車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されている前記バッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、前記車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されている前記バッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、前記第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、前記第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、前記第１制御部および前記第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、
    前記第１バッテリー交換ロボットおよび前記第２バッテリー交換ロボットは、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーに係合して前記バッテリー搭載部上で前記バッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、
    前記バッテリー搭載部および前記バッテリー係合部は、前記車両に近づく方向および前記車両から離れる方向へ移動可能となっており、
    前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に、前記共通制御部から前記第１制御部および前記第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、前記第１バッテリー交換ロボットの動作と前記第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、
    前記車両への前記バッテリーの差込み時には、前記第１制御部は、前記車両に近づいている前記バッテリー搭載部と前記車両との間で前記バッテリーの載り移りが可能となるととともに前記バッテリー搭載部に搭載されている前記バッテリーに前記バッテリー係合部が係合している差込み可能状態で前記第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記第２制御部は、前記差込み可能状態で前記第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記共通制御部は、前記第１バッテリー交換ロボットと前記第２バッテリー交換ロボットとが前記差込み可能状態で一時停止していることを確認すると、前記第１制御部および前記第２制御部へ前記制御指令を送って、前記第１バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの差込み動作と前記第２バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの差込み動作とを開始させることを特徴とするバッテリー交換システム。
  3. 車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、前記車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されている前記バッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、前記第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、前記第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、前記第１制御部および前記第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、前記車両に搭載されている前記バッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、前記第１バッテリー交換ロボットおよび前記第２バッテリー交換ロボットは、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーに係合して前記バッテリー搭載部上で前記バッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、前記バッテリー搭載部および前記バッテリー係合部は、前記車両に近づく方向および前記車両から離れる方向へ移動可能となっているバッテリー交換システムの制御方法であって、
    前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に、前記共通制御部から前記第１制御部および前記第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、前記第１バッテリー交換ロボットの動作と前記第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、
    前記車両からの前記バッテリーの引抜き時には、前記第１制御部は、前記車両に近づいている前記バッテリー搭載部と前記車両との間で前記バッテリーの載り移りが可能となるととともに前記車両に近づいている前記バッテリー係合部が前記車両に搭載されている前記バッテリーに係合した引抜き可能状態で前記第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記第２制御部は、前記引抜き可能状態で前記第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記共通制御部は、前記第１バッテリー交換ロボットと前記第２バッテリー交換ロボットとが前記引抜き可能状態で一時停止していることを確認すると、前記第１制御部および前記第２制御部へ前記制御指令を送って、前記第１バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの引抜き動作と前記第２バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの引抜き動作とを開始させることを特徴とするバッテリー交換システムの制御方法。
  4. 車両の一方の側面側に取り付けられた第１バッテリー収容部に収容されているバッテリーを交換するための第１バッテリー交換ロボットと、前記車両の他方の側面側に取り付けられた第２バッテリー収容部に収容されている前記バッテリーを交換するための第２バッテリー交換ロボットと、前記第１バッテリー交換ロボットを制御する第１制御部と、前記第２バッテリー交換ロボットを制御する第２制御部と、前記第１制御部および前記第２制御部が並列に接続される共通制御部とを備え、前記車両に搭載されている前記バッテリーを交換するバッテリー交換システムであって、前記第１バッテリー交換ロボットおよび前記第２バッテリー交換ロボットは、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に前記バッテリーに係合して前記バッテリー搭載部上で前記バッテリーを移動させるバッテリー係合部とを備え、前記バッテリー搭載部および前記バッテリー係合部は、前記車両に近づく方向および前記車両から離れる方向へ移動可能となっているバッテリー交換システムの制御方法であって、
    前記車両からの前記バッテリーの引抜き時および前記車両への前記バッテリーの差込み時に、前記共通制御部から前記第１制御部および前記第２制御部へ送られる制御指令のタイミングによって、前記第１バッテリー交換ロボットの動作と前記第２バッテリー交換ロボットの動作との同期をとり、
    前記車両への前記バッテリーの差込み時には、前記第１制御部は、前記車両に近づいている前記バッテリー搭載部と前記車両との間で前記バッテリーの載り移りが可能となるととともに前記バッテリー搭載部に搭載されている前記バッテリーに前記バッテリー係合部が係合している差込み可能状態で前記第１バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記第２制御部は、前記差込み可能状態で前記第２バッテリー交換ロボットを一時停止させ、前記共通制御部は、前記第１バッテリー交換ロボットと前記第２バッテリー交換ロボットとが前記差込み可能状態で一時停止していることを確認すると、前記第１制御部および前記第２制御部へ前記制御指令を送って、前記第１バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの差込み動作と前記第２バッテリー交換ロボットの前記バッテリー係合部による前記バッテリーの差込み動作とを開始させることを特徴とするバッテリー交換システムの制御方法。
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