JPH0667042B2 - 自走式作業ロボツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、ロボット本体の移行手段を搭載電池にて駆動
して自走させ、その走行とともに作業をする作業手段を
有する自走式作業ロボットに関し、たとえば床面の清掃
を行う清掃ロボットとして使用することができるもので
ある。

(ロ)従来の技術 従来、自走式作業ロボットの電力供給方式としては、例
えば特開昭59-201115号公報に示されているように、作
業場所の移動の為の走行動作、種々の作業及び作業にと
もなう走行動作を、搭載された電池にて行わせしめ、電
池が消耗してきた時等の充電作業必要時には、自走式作
業ロボットが屋内に設けた電力供給源まで自走し、充電
作業を行う方式がある。

(ハ)発明が解決しようとする問題点 この従来の方式では、搭載された電池の容量には限度が
あり、長時間にわたる充電作業が必要不可欠となり、充
電作業中自走式作業ロボットは自走及び作業をすること
ができず、作業効率が非常に悪く、また全ての作業動作
及び走行動作の駆動源を搭載された電池としているた
め、電池の容量が必然的に大きくなり、自走式作業ロボ
ット自身の重量が大きくなって、大型となる欠点があ
る。

本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして、ロボッ
ト本体に搭載した電池の充電中においても、ロボット本
体に設けた作業手段の作動及びその作動にともなう移行
動作を行うことができ、且屋内に設けた給電手段との連
結のための移行が簡単な自走式作業ロボットを提供する
ことを目的とする。

(ニ)問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため、本発明は作業手段(4)
と、探索センサ(7)と、走行制御装置(31)と、二次電池
(3)を有する内部電源装置(32)と、ロボット本体(1)から
分離可能な電力供給ロボット(10)と、外部電力分配手段
(8)と、指令手段(5)とを備えた自走式作業ロボットであ
って、走行制御装置(31)は、外部電力分配手段(8)、ま
たは内部電源装置(32)からの電力が供給され、電力供給
ロボット(10)は、給電手段(21)の探索センサ(17)と、電
力供給ロボット走行制御装置(33)と、給電連結手段(34)
とを有し、給電連結手段(34)は、送り出し巻き取り可能
なコード(12)を有し、その一端に受電手段(11)を有して
移行領域に設けられた１、または複数のうちの１つの給
電手段(21)に連結可能であり、他端が外部電力分配手段
(8)に接続され、外部電力分配手段(8)は、給電手段(21)
からの電力を内部電源装置(22)と作業手段(4)と走行制
御装置(31)とに対し任意に分配可能であり、 指令手段(5)は、探索センサ(17)の出力を入力して、電
力供給ロボット走行制御装置(33)を内部電源装置(32)、
または電力供給ロボット(10)に搭載された電源の電力で
駆動して電力供給ロボット(10)をロボット本体(1)から
分離して所定の給電手段(21)へ自走させ、受電手段(11)
を給電手段(21)に連結する指令信号を出力するものであ
る。

(ホ)作用 電力供給ロボットを有するロボット本体が作業領域に自
走してくると、電力供給ロボットがロボット本体から分
離して、その作業領域内に設けた給電手段（たとえば給
電コンセント）に向って移動する。この移動は電力供給
ロボットに設けた移動手段によってなされ、その電源と
しては、ロボット本体の搭載電池でもよく、又別途電力
供給ロボットに搭載した電池でもよい。

電力供給ロボットは、前記給電手段に連結される受電手
段を有し、電力供給ロボットが給電手段に近接して受電
手段が給電手段に連結される。

受電手段からの電力は、ロボット本体と電力供給ロボッ
ト間のコードを介してロボット本体に設けた作業手段及
びその作業にともなって作動する走行制御装置に供給さ
れる。また同時に前記電力にてロボット本体の搭載電池
を充電する。

作業領域における作業が終了すると、電力供給ロボット
は、受電手段を給電手段から分離してロボット本体側に
移動し、このロボット本体に収納又は連結される。

(ヘ)実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は自走式作業ロボットの模型原理図である。

この図面において、作業ロボットはロボット本体１とこ
のロボット本体に収納又は連結可能な電力供給ロボット
10からなる。

ロボット本体１は作業手段４と、移行手段２および制御
手段６を有する走行制御装置31と、二次電池３および充
電回路手段９を有する内部電源装置32と、外部電力分配
手段としての作動回路手段８と、指令手段５と、第１の
探索センサ７等を搭載している。

そして、電力供給ロボット10は、移動手段13および制御
回路手段16を有する電力供給ロボット走行制御装置33
と、移行領域に設けられた給電手段21を探索する第２の
探索センサ17と、受電手段11およびコード12を有する給
電連結手段34等を搭載している。

移行手段２は４個の車輪2aとその内の２個の車輪をディ
ファレンシャルギアを介して駆動する第１のモータ2bを
有し、このモータは二次電池３にて作動し得る。作業手
段４はこの実施例では床面掃除機であり、集塵ファン4a
及びその駆動用の第２のモータ4bを含むものである。

指令手段５は手動指令部と自動指令部を有し、いずれか
の指令部からの指令により、制御手段６及び作動回路手
段８が作動する。手動指令部は、電池３の充電開始時
点、作業手段４の作業開始時点、作業範囲、作業順序等
を手動にて入力し、その入力に基づく指令信号を適宜出
力するものである。また、自動指令部は予め記憶された
データに基づいて自動的に制御手段６及び作動回路手段
８を作動させるものである。

制御手段６はロボット本体１の外部環境を検出する第１
のセンサー７の出力又は指令手段５の指令に基づいて、
電池３にて移行手段２を作動させ、ロボット本体１を走
行制御する。

作動回路手段８は電力供給ロボット10から供給される電
力を、移行手段２、作業手段４及び充電回路手段９を介
して二次電池３等に供給制御するものである。

次に電力供給ロボット10は、屋内の壁面20等に設けられ
商用電源に接続された給電手段21、たとえば給電コンセ
ントに連結される受電手段11、たとえば受電プラグと、
受電手段11からの電力を作動回路手段８を介して移行手
段２及び作業手段４等に供給するコード12と、ロボット
本体１から分離して給電手段21に向って電力供給ロボッ
ト10を移動させる移動手段13とを備えている。受電手段
11は給電手段21に連結されるとき、その連結状態がロッ
ク手段18にて保持される。このロック手段18は電力供給
ロボット10に設けられているが、給電手段21側に設けて
もよい。コード12は電力供給ロボット10が給電手段21に
近接した停止状態のときに、作業領域内でロボット本体
１が自由に移行できるように、コードリール14に巻回さ
れており、実施例ではコードリールを電力供給ロボット
10側に設けたが、ロボット本体１側に設けてもよい。ま
た、コードリール14は巻取機15に連結されており、この
巻取機はコード12からの電力にて作動するものでもよ
く、移動手段13の作動による回転力を利用したものでも
よい。移動手段13は４個の車輪13aとこの内の少なくと
も２個の車輪を駆動する第３のモータ13bを有し、この
モータは制御回路手段16にて回転制御される。この制御
回路手段16は第２のセンサー17の出力または作動回路手
段８を介して指令手段５から与えられる指令に基づいて
第３のモータ13bを電池３にて作動させる。第２のセン
サー17は給電手段21又はロボット本体１の位置を検出す
るものであり、給電手段21への誘導信号としては、給電
手段21の近傍位置から放射される電波、赤外線等であっ
てもよく、床面に設けた光反射テープからの反射光、あ
るいは床面に配設した電磁誘導線からの電磁界であって
もよい。

以上の構成において、第２図に示すように、電力供給ロ
ボット10を収納又は連結したロボット本体１が作業手段
４が作動する作業領域に到達すると、第１のセンサー７
の出力にてロボット本体１が停止する。

この状態で、指令手段５からの指令に基づいて、電力供
給ロボット10はロボット本体１から分離される。その
後、第２のセンサー17により給電手段21を検知して、制
御回路手段16の制御により電力供給ロボット10が給電手
段21に向って移動し（第３図参照）、この給電手段の近
接位置にて停止する（第４図参照）。この状態で受電手
段11が給電手段21に連結され、この連結状態がロック手
段18にて保持される。

この連結状態において、コード12からの電力は、作動回
路手段８を介して移行手段２及び作業手段４等に供給さ
れる。このため、移行手段２の作動により、ロボット本
体１はコードリール14からコード12を引き伸ばしながら
移行し、指令手段５の指令に基づいて、作業手段４が作
動して床面の清掃を行う。このコード12からの給電中
に、電池３は充電回路手段９を介して充電される。

而して、作動領域における作業手段２の作動が終了する
と、ロボット本体１は停止する。一方、電力供給ロボッ
ト10は、指令手段５からの指令に基づいて、ロック手段
18の作動状態が解除され、第２のセンサー17がロボット
本体１の位置を検出して移動手段13を作動させる。この
ため、電力供給ロボット10はロボット本体１に向けて移
動し、巻取機15の作動によりコード12を巻取る。このよ
うにして、電力供給ロボット10がロボット本体１に収納
又は連結されると、ロボット本体１は電池３を電源とし
て次の場所に移行する。

尚、給電手段と受電手段は、電源トランスの１次コイル
と２次コイルを分離したいわゆる電磁誘導結合方式で構
成してもよい。

(ト)発明の効果 本発明によれば、ロボット本体に収納又は連結可能な電
力供給ロボットが、ロボット本体から分離して、屋内に
設けた給電手段に向って移動し、電力供給ロボットに設
けた受電手段が給電手段に連結することにより、受電手
段からの電力にて、ロボット本体に設けた作業手段及び
移行手段を作動させることができ、この作動手段をロボ
ット本体の搭載電池にて作動させる必要がなく、この電
池の容量を従来装置に比し、小さくすることができると
共にこの電池の充電時においても、作業手段を作動させ
ることができる。

また、給電手段に受電手段を連結させる電力供給ロボッ
トは、ロボット本体に比し、小型にすることができるの
で、ロボット本体が進入できないような場所に、給電手
段が設けられている場合にも、受電手段を給電手段に連
結することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示し、第１図は作業ロボット
の模型原理図、第２図乃至第４図は電力供給ロボットの
作動を説明するための模式図である。 １…ロボット本体、２…移行手段、３…電池、４…作業
手段、５…指令手段、10…電力供給ロボット、11…受電
手段、12…コード、13…移動手段、14…コードリール、
７、17…センサー、21…給電手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業手段(4)と、探索センサ(7)と、走行制
   御装置(31)と、二次電池(3)を有する内部電源装置(32)
   と、ロボット本体(1)から分離可能な電力供給ロボット
   (10)と、外部電力分配手段(8)と、指令手段(5)とを備え
   た自走式作業ロボットであって、 走行制御装置(31)は、外部電力分配手段(8)、または内
   部電源装置(32)からの電力が供給され、 電力供給ロボット(10)は、給電手段(21)の探索センサ(1
   7)と、電力供給ロボット走行制御装置(33)と、給電連結
   手段(34)とを有し、 給電連結手段(34)は、送り出し巻き取り可能なコード(1
   2)を有し、その一端に受電手段(11)を有して移行領域に
   設けられた１、または複数のうちの１つの給電手段(21)
   に連結可能であり、他端が外部電力分配手段(8)に接続
   され、 外部電力分配手段(8)は、給電手段(21)からの電力を内
   部電源装置(22)と作業手段(4)と走行制御装置(31)とに
   対し任意に分配可能であり、 指令手段(5)は、探索センサ(17)の出力を入力して、電
   力供給ロボット走行制御装置(33)を内部電源装置(32)、
   または電力供給ロボット(10)に搭載された電源の電力で
   駆動して電力供給ロボット(10)をロボット本体(1)から
   分離して所定の給電手段(21)へ自走させ、受電手段(11)
   を給電手段(21)に連結する指令信号を出力する 自走式作業ロボット。