JP7469931B2 - 移動式充電装置、充電システム、移動式充電装置における制御方法とプログラム及び媒体 - Google Patents

Description

本発明は、移動式の充電装置、充電システム、移動式充電装置における制御方法とプログラム及び媒体に関する。

特許文献１には、無人走行作業機（例えば芝刈機）が記載されている。特許文献１によれば、作業機は、作業エリア内で作業（例えば芝刈り）を自動で行う。具体的には、作業エリアは、電磁波を発生するワイヤ（エリアワイヤ）で区画されており、作業機は、エリアワイヤからの電磁波を検出することで作業エリア内を走行し、作業エリア外に出てしまった場合には作業エリア内に戻るように走行する。

特許第５８２８７７６号

特許文献１によれば、作業機にはバッテリが内蔵されており、バッテリの残量が基準値より低くなった場合、作業機は、エリアワイヤの電磁波に基づいてステーション（充電器）まで帰還する。作業機がステーションに接続されることで、バッテリの充電が開始される。ここで、作業機は充電のたびに固定されたステーションへ戻るため、作業対象の面積が広いとステーションへと戻り、充電後に作業を再開するまでの移動時間が長くなって作業効率の低下を招き、また単なる移動はバッテリの空費となる。

本発明は上記従来例に鑑みて成されたもので、作業機が充電のための移動により費やされる時間と電力とを節約し、より作業効率を向上させることを目的とする。

本発明によれば、作業機へ充電するための蓄電手段と、
自律的に移動する移動手段と、
前記移動手段により所定位置へと移動し、前記作業機を待機するよう制御する制御手段と、
固定式充電装置により前記蓄電手段に充電する充電手段と
を有し、
前記所定位置は、前記作業機に対して前記固定式充電装置よりも近い位置であり
前記制御手段は、前記作業機による作業終了に応じて前記固定式充電装置へと移動するよう前記移動手段を制御することを特徴とする移動式充電装置が提供される。
また本発明の他の側面によれば、移動式充電装置であって、
作業機へ充電するための蓄電手段と、
自律的に移動する移動手段と、
前記移動手段により所定位置へと移動し、前記作業機を待機するよう制御する制御手段と、
前記移動式充電装置の位置を特定する位置特定手段と、
前記作業機へと前記位置を通知する通知手段と、を有する
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。
また本発明のさらに他の側面によれば、
作業機へ充電するための蓄電手段と、
自律的に移動する移動手段と、
前記移動手段により所定位置へと移動し、前記作業機を待機するよう制御する制御手段と、
前記作業機の作業部のごみ除去のためのごみ除去手段と、を有する
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。

本発明によれば、作業機が充電のための移動により費やされる時間と電力とを節約し、より作業効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る自律式作業機と移動式充電器の側面図。 図１の自律式作業機の制御部を示すブロック図。 図１の移動式充電器の制御部を示すブロック図。 自律式作業機および移動式充電器の使用環境の一例を示す模式図。 自律式作業機および移動式充電器の使用環境の一例を示す模式図。 自律式作業機の制御手順の一例を示すフローチャート。 移動式充電器の制御手順の一例を示すフローチャート。 自律式作業機および移動式充電器の使用環境の他の例を示す図。 本発明の他の実施形態に係る自律式作業機と移動式充電器の側面図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

●自律式作業機
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る自律式作業機１の側面図である。本実施形態の作業機１は、作業地（芝地）を移動しながら芝刈り作業を行う芝刈り機である。しかし、本発明は、除雪機、耕運機、道路舗装機等、他の種類の作業機にも適用可能である。

作業機１は、左右の前輪１０３と、左右の後輪１０４とが車体１０２に支持された四輪車である。左右の後輪１０４は駆動輪であり、作業機１を作業地上で移動させる。各後輪１０４には、モータ１０４ａを駆動源とした駆動機構が設けられ、左右の後輪１０４は独立して回転制御が行われる。左右の後輪４を独立して回転制御することにより、作業機１の進行方向を制御することができる。また信地旋回や超信地旋回を行うこともできる。左右の前輪１０３は自由回転自在に設けられている。

作業機１は作業部１０５を備える。作業部１０５は作業地の芝刈り作業を行う機構である。作業部１０５は、回転カッタ１０５ａと、モータ１０５ｃを駆動源として回転カッタ１０５ａを略鉛直方向の軸１０５ｂ回りに回転させる駆動機構とを含む。回転カッタ１０５ａは、作業機１の前後方向で中央部（前輪１０３と後輪１０４との間）において車体１０２の下方に配置されている。本実施形態の回転カッタ１０５ａは、回転方向が正回転、逆回転いずれの場合も芝を切断できるようにブレード（刃）が設けられている。作業部１０５は回転カッタ１０５ｃの上下方向の位置を変化させる昇降機構を備えていてもよい。以上の構成により、前輪１０３及び後輪１０４で作業機１を移動させつつ、作業部１０５により芝刈り作業を行うことができる。

車体１０２の頂部には、ユーザの操作入力を受け付ける操作パネル１０８が設けられている。操作パネル１０８には表示部を設けてもよく、操作パネル１０８としてタッチパネル式ディスプレイを採用してもよい。ユーザは操作パネル８から作業機１の各種の情報の入力を行うことが可能である。また位置を特定するためにＧＰＳ受信部１０１を備えている。特に位置精度の高い方式、たとえばリアルタイムキネマティックＧＰＳ（ＲＴＫ－ＧＰＳ）などを用いることが望ましい。

作業機１は、その電源としてバッテリ１０６を備える。バッテリ１０６はモータ１０４ａ及び１０５ｃ等、作業機１が備える電気負荷（アクチュエータとも呼ぶ）に電力を供給する。バッテリ１０６は後述する移動式充電ステーション２（移動式充電装置または移動ステーションとも呼ぶ）または固定式充電ステーション３（固定式充電装置または固定ステーションとも呼ぶ）においてその充電が可能である。

充電は、本実施形態では非接触方式で行われる。本実施形態では特に電磁誘導方式を用いるものとして説明する。作業機１は電磁誘導方式のために、誘導起電力を生じさせるための受電コイル１０９と、生じた交流電流を直流化する整流ユニット１０７とを有する。なお、充電方式としては電極を介した接触方式を用いてもよいし、非接触方式であっても磁気共鳴方式など他の方式を用いてもよい。

●移動ステーション（移動式充電装置）
図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る移動ステーション２の側面図である。本実施形態の移動ステーション２は、芝刈り機などの作業機に充電するための移動式充電装置である。もちろん芝刈り機以外の作業機であっても、充電方式や規格への互換性があれば充電可能である。

移動ステーション２は、左右の前輪２０３と、左右の後輪２０４とが車体に支持された四輪車である。左右の後輪２０４は駆動輪であり、移動ステーション２を作業地上で移動させる。各後輪２０４には、モータ２０４ａを駆動源とした駆動機構が設けられ、左右の後輪２０４は独立して回転制御が行われる。左右の後輪４を独立して回転制御することにより、移動ステーション２の進行方向を制御することができる。また信地旋回や超信地旋回を行うこともできる。左右の前輪２０３は自由回転自在に設けられている。

移動ステーション２には、その移動や充放電を制御する制御部２１０と、位置を特定するためのＧＰＳ受信部２０１とを備えている。ＧＰＳ受信部としては特に位置精度の高い方式、たとえばリアルタイムキネマティックＧＰＳ（ＲＴＫ－ＧＰＳ）などを用いることが望ましい。

移動ステーション２は、その電源としてバッテリ２０６を備える。バッテリ２０６はモータ２０４ａや制御部２１０、作業機１への充電のためなどの電力を供給する。充電は、本実施形態では電磁誘導方式で行われる。移動ステーション２は電磁誘導方式のために、誘導起電力を生じさせるための送電コイル２０２と、直流を交流化するためのインバータ２０８とを有する。なお、充電方式としては電極を介した接触方式を用いてもよいし、非接触方式であっても磁気共鳴方式など他の方式を用いてもよい。
移動ステーション２はまた、バッテリ２０６に充電するために、固定ステーション３からの電力供給を受けるための受電コイル２０９と整流ユニット２０７とを有する。望ましくは、受電コイル２０９と整流ユニット２０７は、作業機１の受電コイル１０９と整流ユニット１０７と互換であり、またその位置（特に高さ）も同程度となるよう設けられる。もちろん固定ステーション３は受電側に合わせた構造を有する。これにより、固定ステーション３は移動ステーション２のみならず作業機１に対しても充電可能である。なおバッテリ２０６としては、たとえば電気自動車や電動二輪車などの電源として利用されたバッテリを再生して利用することができる。このようにすることで移動ステーションのコストを下げ、移動ステーションを利用しやすくできる。

また送電コイル２０２の筐体上部には、ごみ除去のためのパッド２１２と電磁石２１１とが設けられている。パッド２１２はたとえば起毛した丈夫な布地やブラシのようなものであってよく、主に非金属のごみを除去する。電磁石２１１はたとえば充電開始前などに通電され、金属片などの金属ごみを除去する。電磁石２１１は送電コイル２０２とずらして設けられるのが望ましい。これにより、充電時には作業機１の底部に付着したごみを取り除くこともできる。

●作業機の構成
さて作業機１は、その動作を制御する制御部１１０を備える。図２は作業機１の制御部１１０及び周辺の構成を示したブロック図である。

制御部１１０は、処理部１１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部１２と、外部デバイスと処理部１１との信号の送受信を中継するインタフェース部（Ｉ／Ｆ部）１３とを含む。処理部１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行し、方位検知部１４で検知した方向や、ＧＰＳ受信部１０１で取得した位置情報など、および記憶部１２に記憶した地図情報に基づいてモータ１０４ａ、１０５ｃなどのアクチュエータを制御する。処理部１１は駆動回路１６を介してアクチュエータの駆動制御を行う。

ＧＰＳ受信部１０１は位置センサの一例であり、作業機１の現在の位置を特定するためのセンサである。このほかにも例えば、左右の後輪１０４の回転量を検知する例えばロータリエンコーダなどのセンサで後輪１０４の駆動軸の回転量を直接検知したり、モータ１０４ａの出力軸の回転量を検知することで位置を検知してもよい。その場合には基準となる位置、たとえば固定ステーションの位置からの走行距離と方向とを積算することで基準位置に対する現在位置を取得できる。また作業機１の現在の位置は、作業地内に配置したマーカをカメラ等のセンサで検知し、その検知結果から特定してもよいし、或いは、作業地内に配置したビーコンから無線通信により取得した情報から特定してもよい。

制御部１１０は、また、バッテリ１０６を充電する充電回路１５を含む。充電回路１５は受電コイル１０９および整流ユニット１０７を介して移動ステーション２または固定ステーション３（図４参照）から供給される電力により、バッテリ１０６を充電可能である。

制御部１１０は、また、通信部１７を含む。通信部１７は、通信ネットワーク２０を介して、あるいは直接的に移動ステーション２と通信可能である。また通信部１７は、通信ネットワーク２０を介して、管理サーバ２１と無線通信が可能である。管理サーバ２１は作業機１の状態を管理するサーバであり、例えば、複数の作業機１の情報を管理可能である。管理サーバ２１は、通信ネットワーク２０を介してスマートフォン等の携帯端末２２と無線通信が可能である。携帯端末２２は、例えば、作業機１の管理者の端末であり、作業機１の情報を管理サーバ２１から受信することができる。これにより、管理者は、作業機１から離れた場所でも作業機１を監視することができる。これによりユーザはたとえば作業機１による作業対象エリアの地図（例えばエリアの境界）を管理サーバ２１経由で作業機１に設定することなどができる。エリアの境界はたとえば、作業対象エリアの輪郭を形成する多角形の頂点の座標を指定することで行える。そのうちの1点を基準点として指定しておけば、基準点に基づいて作業対象領域の境界線を特定することができる。

●移動ステーションの構成
一方、移動ステーション２は、その動作を制御する制御部２１０を備える。図３は移動ステーション２の制御部２１０及び周辺の構成を示したブロック図である。

制御部２１０は、処理部３１１と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部３１２と、外部デバイスと処理部３１１との信号の送受信を中継するインタフェース部（Ｉ／Ｆ部）３１３とを含む。処理部３１１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部３１２に記憶されたプログラムを実行し、方位検知部３１４で検知した方向や、ＧＰＳ受信部２０１で取得した位置情報など、および記憶部３１２に記憶した地図情報に基づいてモータ２０４ａ、２０５ｃなどのアクチュエータを制御する。処理部３１１は駆動回路３１６を介してアクチュエータの駆動制御を行う。

ＧＰＳ受信部２０１は位置センサの一例であり、移動ステーション２の現在の位置を特定するためのセンサである。このほかにも例えば、左右の後輪２０４の回転量を検知する例えばロータリエンコーダなどのセンサで位置を特定できることは作業機1と同様である。

制御部２１０は、また、バッテリ２０６を充電する充電回路３１５を含む。充電回路３１５は受電コイル２０９および整流ユニット２０７を介して固定ステーション３（図４参照）から供給される電力により、バッテリ２０６を充電可能である。また充電回路３１５は充電のみならず、バッテリ２０６からインバータ２０８および送電コイル２０２を介して作業機１への充電が可能である。

制御部２１０は、また、通信部３１７を含む。通信部３１７は、通信ネットワーク２０を介して、あるいは直接的に作業機１と通信可能である。また通信部３１７は、通信ネットワーク２０を介して、管理サーバ２１と無線通信が可能である。通信ネットワーク２０に係る構成は図2で説明したとおりであるのでここでは省略する。

●作業機及び充電ステーションの使用例
図４は作業機１および移動ステーション２、固定ステーション３の使用例を示す模式図である。移動ステーション２は不使用時には固定ステーション３による充電位置で待機している。さらに作業機１は移動ステーション２による充電位置で待機している。作業機１は、家屋に隣接した作業地（芝地）ＷＡの芝刈り作業を行う。本実施形態の作業機１は、刈り取った芝を回収する機能を有しておらず、刈り取った芝は作業地ＷＡ上に放置されて肥料とされる。なお、作業機１は刈り取った芝を回収する機能を有していてもよく、例えば、回収袋に刈り取った芝を送り出す機構を有していてもよい。

固定ステーション３には家屋から供給される商用電源が接続され、不図示ではあるが、移動ステーション2と同様に、インバータ及び送電コイルを介して、移動ステーション2又は作業機1に対する充電機能を持つ。固定ステーション３はその名の通り固定されており、移動することはない。作業機１は移動ステーション２（または固定ステーション3でもよい）から発進して作業地ＷＡの芝刈り作業を行い、また、充電ステーションに戻る。作業地ＷＡの境界は、本実施形態では予め作業機１に登録されているものとするが、境界を示すマーカやトランスポンダ、ビーコン、磁界を生じるエリアワイヤなどにより作業機1が境界を認識してもよい。さらに認識した境界に基づいて作業地ＷＡの形状やその中における固定ステーション3の位置などを学習するよう構成してもよい。

図５に作業機１および移動ステーション２による作業例を示す。図５（Ａ）に示すように、作業機１及び移動ステーション２は固定ステーションを発進して作業地（作業エリア）ＷＡの概ね中央へと移動する。ここで移動ステーション2はその位置で停止し、作業機１への充電のために待機する。一方作業機１はその位置から作業を開始する。

図５（Ｂ）に示すように、作業機１は経路ＲＴに沿って予め設定された地図と現在位置とに従って作業を行う。作業機１による作業が進行すれば、それに伴ってバッテリが消費される。バッテリ残量が所定のしきい値を下回ったなら、移動ステーション２に移動し、そこで充電を行う。移動ステーション２は、作業機1に対して、固定ステーション３よりも近い位置に移動しており、作業機１は短時間で充電位置まで移動できる。そして移動ステーション２により充電を受けると、作業を中断した位置に戻ってそこから作業を再開する。なお移動ステーション2の付近に未作業のエリアがあればそこから作業を再開してもよい。その場合には、作業機１は、未作業のエリアを特定できるよう作業の進行に応じて作業地ＷＡのうち作業済みのエリアを記録しておく。本例では作業機1による作業済みのエリアは一定幅の帯状のエリアとなるので、帯状エリアの輪郭ベクトルにより作業済みエリアを記録しておいてよい。こうすることで例えば作業地ＷＡから、輪郭ベクトルにより示された作業済みエリアを除外した領域が未作業エリアと特定できる。

●作業機１の制御手順
図6に上述したような制御を行うための、作業機１の制御手順の一例を示す。図６の手順はたとえば処理部１１により記憶部１２に記憶したプログラムを実行することで実現される。

図6の手順は、作業機１が移動ステーション２による充電位置で待機している状態から、たとえば作業開始の指示に応じて開始される。この指示は例えば操作パネル１０８や携帯端末２２から与えられてよいし、また予め定めた日時や時刻に達したことであってもよい。このとき移動ステーション２は固定ステーション３による充電位置に待機している。まず、満充電であるか判定する（Ｓ６０１）。満充電でなければ移動ステーション２からの充電を継続する（Ｓ６０３）。なおＳ６０１では、満充電でなくとも、充電レベルが一定のしきい値以上であるか判定し、しきい値に達していなければＳ６０３に分岐してもよい。

次に作業範囲すなわち芝刈り範囲を決定し、それを移動ステーション2へと通知する（Ｓ６０５）。このとき経路を決定してもよい。なお作業範囲が予め設定されている場合には、Ｓ６０５はスキップしてよい。次に決定した作業範囲の概ね中央へと移動する（Ｓ６０７）。この移動中には作業をしてもよいししなくてもよい。

作業範囲の概ね中央へ移動したなら、そこから作業を開始する（Ｓ６０９）。そして作業地ＷＡ全体について作業が終了したか判定し（Ｓ６１１）、終了したと判定した場合には、作業終了を移動ステーション2に通知する（Ｓ６２１）。そして固定ステーション３の位置（すなわち基準位置）へと移動する（Ｓ６２３）。移動後は、固定ステーション３へと戻った移動ステーション２による充電位置へと移動し、充電を行う。

一方Ｓ６１１で作業終了と判定されなかった場合には、バッテリ残量が既定値以下であるか判定する（Ｓ６１３）。バッテリ残量が既定値以下でなければＳ６０９に戻って作業を継続する。バッテリ残量が既定値以下と判定した場合には、移動ステーション２に対してその位置情報を要求し、取得する（Ｓ６１４）。そして取得した移動ステーション2の位置を目的地として移動し、充電位置で充電を行う（Ｓ６１５）。なお、充電のためには位置のみならず方向を示す情報も必要であるので、取得する位置情報には移動ステーション２の方向を示す情報も含まれる。なお、移動ステーション2がたとえば充電位置へと案内するビーコンを出力するなどし、それに沿って作業機1が充電位置へと移動してもよい。また移動の前に作業を中断した位置および方向を記憶しておく。

充電を開始すると例えば一定間隔で充電が完了したか判定する（Ｓ６１７）。この判定は例えばＳ６０１と同様であってよい。充電が完了すると、作業を中断した位置を目的地として移動し、その位置から作業の続きを再開する（Ｓ６１９）。

以上の手順により、作業機1は作業を行って、バッテリ残量が少なくなれば、作業機１の近くで待機している移動ステーション２により充電できる。このため、充電のための移動距離が短く、バッテリ消費も抑制できる。

●移動ステーション2の制御手順
図７に上述したような制御を行うための、移動ステーション２の制御手順の一例を示す。図７の手順はたとえば処理部３１１により記憶部３１２に記憶したプログラムを実行することで実現される。

図７の手順は、移動ステーション２が固定ステーション３による充電位置で待機している状態から、たとえば作業機１からの作業開始の通知に応じて開始される。図７ではＳ６０５に芝刈り範囲の受信を示しているが、この受信をきっかけとして図7の手順を開始してもよい。まず、満充電であるか判定する（Ｓ７０１）。満充電でなければ固定ステーション３からの充電を継続する（Ｓ７０３）。なおＳ７０１では、満充電でなくとも、充電レベルが一定のしきい値以上であるか判定し、しきい値に達していなければＳ７０３に分岐してもよい。

次に作業機１から作業範囲すなわち芝刈り範囲を示す通知を受信する（Ｓ７０５）。なお作業範囲が予め設定されており、作業機1と共有されている場合には、Ｓ７０５はスキップしてよい。次に決定した作業範囲の概ね中央へと移動する（Ｓ７０７）。この移動中には作業をしてもよいししなくてもよい。中央位置の特定のアルゴリズムは作業機１と同じであることが望ましい。ただしそのままでは移動ステーション2は作業機1と全く同じ位置を目的として移動することになるので、作業範囲の中央から一定距離ずらした位置を目的位置として移動してもよい。目的位置への移動後にはその場で待機する。

移動ステーション2は待機しながら作業機1からの作業終了の通知を待つ（Ｓ７０９）。作業終了の通知を受信したなら固定ステーション3へと移動し、充電を受ける（Ｓ７２５）。一方作業終了の通知がなければ。作業機１が充電位置に来たか判定する（Ｓ７１１）。この判定は、たとえば別途設けた位置センサにより判定してもよいし、送電コイル２０２に所定時間おきに通電し、誘導起電力の変化などに基づいて判定してもよい。

作業機１が充電位置にあると判定した場合には、充電制御を開始する（Ｓ７１３）。例えば急速充電などの制御を行ってもよい。充電しつつ充電の終了を判定する（Ｓ７１５）。充電の終了は、たとえば充電量が所定値に達したこと（例えば満充電）をもって判定してよい。充電が終了したなら、移動ステーション２のバッテリ残量が既定値以下であるか判定する（Ｓ７１７）。既定値は、たとえば作業機への十分な充電ができない水準であり、たとえば予め定めておいてよい。既定値以下でなければＳ７０９に分岐する。

バッテリ残量が既定値以下であれば、固定ステーション3の位置へ移動して充電を行う（Ｓ７１９）。そして充電が完了したか判定し（Ｓ７２１）、完了したならＳ７１９による移動前の位置へと戻って待機する（Ｓ７２３）。なお、このとき作業機１から作業終了の通知を受けたなら、そのまま固定ステーション3の位置で作業機1を待っていてよい。

以上の手順により、移動ステーション2は作業機１の近くに移動して待機し、作業機１に充電を行うことができる。このため、作業機1の充電のための移動距離が短く、バッテリ消費も抑制できる。

［変形例１］
上記実施形態では、作業地ＷＡ全体について、作業機1と移動ステーション2とがその概ね中央へと移動してから作業を開始するものとしていた。しかしながら、作業機１による満充電時の作業可能面積はそのバッテリ容量からあらかじめ知ることができるので、その作業可能面積を単位として作業領域を分割してもよい。図８にその一例を示す。図６および図7では、作業地ＷＡの概ね中央部へまず移動していた。これに対して本実施形態では、作業地ＷＡを、作業可能面積を単位として分割しておく。図８では領域ＷＡ１、領域ＷＡ２、領域ＷＡ３に3分割されている。この分割は予め携帯端末などから設定されていてもよいし、作業地ＷＡの地図に基づいて作業機１や移動ステーション2などが分割してもよい。

図8に示したように、そのうちの一つ（図８ではＷＡ３）に作業機1及び移動ステーション2は移動する。そしてその中で、図６、図７で説明したような制御が行われる。この制御はたとえば図６では、Ｓ６０５においてＷＡ３を作業範囲とすることを決定し、Ｓ６０７で領域ＷＡ３の境界の座標等を移動ステーション２へと通知する。もちろんこの領域分割を移動ステーション２があらかじめ知っているなら、そのうちのどこを作業対象とするかを作業機１は通知すればよい。それらの通知に応じて作業機1及び移動ステーション2は領域ＷＡ３の中央部付近へと移動し、図６、図７の手順に即して作業を行う。

また作業機１は一つのエリアの作業を終了するごとに、作業終了の通知と合わせて次の作業の対象とするエリアを移動ステーション２へ通知する。これにより移動ステーション２は、次の作業エリアへと移動できる。なお、ここでは作業機１が主導的であるように説明したが、移動ステーション２が作業エリアを決定するなど、主導してもよいし、管理サーバ２１が作業対象のエリアの決定などを来ない、移動ステーション２も作業機１も管理サーバ２１に従って動作するよう構成してもよい。

このように構成することで、移動ステーション２は作業機１のより近くに移動することができる。このため作業地が大面積であっても、作業機のバッテリ容量に応じて移動ステーションを移動させ、効率的に作業を遂行することができる。

［変形例２］
図１には、送電コイルと受電コイルとが上下に重なる構成を示した。しかし、両方のコイルを立てた状態で重なるように配置してもよい。すなわち磁束が地面と平行になるようコイルを配置し、作業機１がその受電コイルを移動ステーション２の送電コイルに押し当てるようにして停止し、充電を行ってもよい。このように構成することで移動ステーションの車高を高くすることができ、作業が完了していないエリアの移動も容易になる。

図９にそのような構造を有する作業機および移動ステーションの側面図を示す。図示のように、送電コイル２０２および受電コイル１０９は水平に対して立った状態に配置されている。なお、送電コイル２０２と受電コイル１０９とは、本体に直に固定されていると、作業機と移動ステーションの向きの違いにより隙間ができがちである。そこで、それを防止するために、各コイルを、水平方向および垂直方向に振ることができるユニバーサルジョイントや軟質樹脂などの弾性体のジョイントを介して、本体に対して揺動可能に固定してよい。

このように構成することで、本体の向きのずれがあっても受電コイル１０９と送電コイル２０２とは隙間なく接することができ、充電効率を高めることができる。なお揺動可能に固定するのは、送電コイル２０２か受電コイル１０９かいずれか一方であってもよい。

さらに、上記実施形態では、移動ステーションは作業域の概ね中央へと移動するとしたが、作業機１が一回の充電で作業可能な領域において、作業機１がその領域の作業を終了する位置に移動してもよい。たとえば作業機１の経路があらかじめわかっているか、あるいはそれを作業機１から移動ステーション２に通知することで、その経路の末端の位置を移動ステーション２は知ることができる。そこで移動ステーション２はその位置またはその所定範囲内へと移動して待機する。こうすることで作業機１の充電のための
移動距離を一層短縮できる。

＜実施形態のまとめ＞
以上説明した本実施形態をまとめると以下のとおりである。
（１）作業機へ充電するための蓄電手段（２０６）と、
自律的に移動する移動手段（２０４ａ、２０４）と、
前記移動手段により所定位置へと移動し、前記作業機を待機するよう制御する制御手段（２１０）と
を有することを特徴とする移動式充電装置が提供される。
この構成により、所定位置で作業機を待機することで、作業機の充電のための移動距離を短縮できる。

（２）上記実施形態では、固定式充電装置により前記蓄電手段に充電する充電手段をさらに有し、
前記所定位置は、前記作業機に対して前記固定式充電装置よりも近い位置である
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。
この構成により、作業機は固定式充電期よりも短い移動距離で移動式充電装置は達することができる。

（３）上記実施形態では、前記所定位置は、前記作業機による作業エリアの中である
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。
この構成により、移動式充電装置は作業機が作業する位置の近くで待機できる。

（４）上記実施形態では、前記制御手段は、前記作業機による作業終了の通知を受信すると、前記固定式充電装置へと移動するよう前記移動手段を制御する
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。
この構成により、作業終了後に直ちに充電することができ、次の作業機への充電に備えられる。

（５）上記実施形態では、前記移動式充電装置の位置を特定する位置特定手段と、
前記作業機へと前記位置を通知する通知手段とをさらに有する
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。
この構成により、作業機は通知された移動式充電装置の位置へと移動し、迅速な充電が可能となる。

（６）上記実施形態では、前記作業機の作業部のごみ除去のためのごみ除去手段をさらに有する
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。
この構成により、作業機は充電の際にごみを除去することもできる。

（７）上記実施形態では、前記ごみ除去手段は、金属片を除去するための電磁石と非金属のごみを除去するためのパッドとを含む
ことを特徴とする移動式充電装置が提供される。
この構成により、作業機は充電の際に、貴族と非金属とを含むごみを除去することもできる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。

１ 作業機、２ 移動式充電ステーション、３ 固定式充電ステーション

Claims (26)

1. 作業機へ充電するための蓄電手段と、
   自律的に移動する移動手段と、
   前記移動手段により所定位置へと移動し、前記作業機を待機するよう制御する制御手段と、
   固定式充電装置により前記蓄電手段に充電する充電手段と
   を有し、
   前記所定位置は、前記作業機に対して前記固定式充電装置よりも近い位置であり
   前記制御手段は、前記作業機による作業終了に応じて前記固定式充電装置へと移動するよう前記移動手段を制御することを特徴とする移動式充電装置。
2. 請求項１に記載の移動式充電装置であって、
   前記所定位置は、前記作業機による作業エリアの中である
   ことを特徴とする移動式充電装置。
3. 請求項１に記載の移動式充電装置であって、
   前記移動式充電装置は、不使用時に、前記固定式充電装置による充電位置で待機するよう構成される
   ことを特徴とする移動式充電装置。
4. 請求項３に記載の移動式充電装置であって、
   前記作業機は、不使用時には前記移動式充電装置による充電位置で待機するよう構成される
   ことを特徴とする移動式充電装置。
5. 請求項３または４に記載の移動式充電装置であって、
   前記所定位置は、前記作業機による作業エリアの中であり、
   前記移動式充電装置及び前記作業機は、作業開始時に前記固定式充電装置を発進して前記作業エリアへ移動するよう構成される
   ことを特徴とする移動式充電装置。
6. 請求項５に記載の移動式充電装置であって、
   前記移動式充電装置は、目的位置で停止するよう構成され、
   前記作業機は、前記目的位置から作業を開始する
   ことを特徴とする移動式充電装置。
7. 請求項６に記載の移動式充電装置であって、
   前記移動式充電装置の前記目的位置は、前記目的位置から一定距離ずらした位置であるもの
   ことを特徴とする移動式充電装置。
8. 請求項６に記載の移動式充電装置であって、
   前記移動式充電装置の前記目的位置は、前記作業機が前記作業エリアの作業を終了する位置またはその所定範囲内である
   ことを特徴とする移動式充電装置。
9. 移動式充電装置であって、
   作業機へ充電するための蓄電手段と、
   自律的に移動する移動手段と、
   前記移動手段により所定位置へと移動し、前記作業機を待機するよう制御する制御手段と、
   前記移動式充電装置の位置を特定する位置特定手段と、
   前記作業機へと前記位置を通知する通知手段と、を有する
   ことを特徴とする移動式充電装置。
10. 請求項９に記載の移動式充電装置であって、
    前記作業機は他の蓄電手段を有し、
    前記作業機は、前記他の蓄電手段の残量が所定のしきい値を下回ったときに、前記位置に移動するよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
11. 請求項１０に記載の移動式充電装置であって、
    前記作業機は、前記移動式充電装置により充電を受けると、前記位置への移動を開始した位置に戻るよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
12. 請求項９または１０に記載の移動式充電装置であって、
    前記作業機は、前記位置に移動して前記移動式充電装置により充電を受けた後に、前記移動式充電装置の付近の未作業エリアの作業を再開するよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
13. 請求項１２に記載の移動式充電装置であって、
    前記作業機は、作業済みエリアを記録するよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
14. 請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の移動式充電装置であって、
    前記移動式充電装置は、前記作業機が前記移動式充電装置による充電位置に来たかを判定するよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
15. 請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の移動式充電装置であって、
    前記移動式充電装置は、前記蓄電手段の残量が既定値以下であるかを判定するよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
16. 請求項１５に記載の移動式充電装置であって、
    固定式充電装置により前記蓄電手段に充電する充電手段をさらに有し、
    前記移動式充電装置は、前記蓄電手段の前記残量が前記既定値以下であるときに、前記固定式充電装置へ移動するよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
17. 請求項１６に記載の移動式充電装置であって、
    前記移動式充電装置は、前記固定式充電装置により充電が完了すると、移動前の位置へと戻るよう構成される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
18. 請求項１乃至請求項８または請求項１６または請求項１７のいずれか一項に記載の移動式充電装置であって、
    前記固定式充電装置には商用電源が接続される
    ことを特徴とする移動式充電装置。
19. 作業機へ充電するための蓄電手段と、
    自律的に移動する移動手段と、
    前記移動手段により所定位置へと移動し、前記作業機を待機するよう制御する制御手段と、
    前記作業機の作業部のごみ除去のためのごみ除去手段と、を有する
    ことを特徴とする移動式充電装置。
20. 請求項１９に記載の移動式充電装置であって、
    前記ごみ除去手段は、金属片を除去するための電磁石と非金属のごみを除去するためのパッドとを含む
    ことを特徴とする移動式充電装置。
21. 作業機へ充電するための蓄電手段と、自律的に移動する移動手段と、固定式充電装置により前記蓄電手段に充電する充電手段とを有する移動式充電装置における制御方法であって、
    前記移動式充電装置を前記移動手段により所定位置へと移動させ、前記作業機を待機するよう制御する工程と、
    前記作業機による作業終了に応じて前記固定式充電装置へ移動させるよう前記移動手段を制御する工程と、を含み
    前記所定位置は、前記作業機に対して前記固定式充電装置よりも近い位置である
    ことを特徴とする制御方法。
22. 作業機へ充電するための蓄電手段と、自律的に移動する移動手段と、プロセッサと、固定式充電装置により前記蓄電手段に充電する充電手段とを有する移動式充電装置において、前記プロセッサに、
    前記移動式充電装置を前記移動手段により所定位置へと移動させ、前記作業機を待機するよう制御し、
    前記作業機による作業終了に応じて前記固定式充電装置へと移動させるよう前記移動手段を制御するよう機能させるためのプログラムであって、
    前記所定位置は、前記作業機に対して前記固定式充電装置よりも近い位置である
    ことを特徴とするプログラム。
23. 請求項２２に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
24. 作業機へ充電するための蓄電手段と、自律的に移動する移動手段と、位置特定手段と、通知手段とを有する移動式充電装置における制御方法であって、
    前記移動手段が、前記移動式充電装置を所定位置へと移動させ、前記作業機を待機するよう制御する工程と、
    前記位置特定手段が、前記移動式充電装置の位置を特定する工程と、
    前記通知手段が、前記作業機へと前記位置を通知する工程と、を含む
    ことを特徴とする制御方法。
25. 作業機へ充電するための蓄電手段と、自律的に移動する移動手段と、プロセッサとを有する移動式充電装置において、前記プロセッサに、
    前記移動式充電装置を前記移動手段により所定位置へと移動させ、前記作業機を待機するよう制御し、
    前記移動式充電装置の位置を特定し、
    前記作業機へと前記位置を通知する、よう機能させる
    ためのプログラム。
26. 請求項２５に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。

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