JPS62247704A - 自走式作業ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、ロボット本体の移動手段を駆動して自走させ
、その自走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。

呻）　従来の技術 この種の第１の従来装置として、特開昭５９−２０１）
１５号公報に開示されているように、ロボット本体の移
行手段（たとえばモータ）を搭載電池にて駆動して自走
させ、又この搭載電池にてロボット本体に設けた作業手
段を作動させるロボットがある。

ｆた、ｓ２の従来装置として、特開昭６０−１０６３０
２号公報に開示されているように、ロボット本体に設け
た作業手段を作動させる各ステーション毎に給電コンセ
ントを設け、このステーションにおいて、ロボット本体
の受電プラグを給電コンセントに連結して、ロボット本
体を移行させる搭載電池を充電すると共に、ロボット本
体の静止状態において１作業手段を給電コンセントから
の電力で作動させるロボットがある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記第１の従来装置においては、ロボット本体の移行手
段及び作業手段を搭載電池にて作動させるため、その作
動時間が短かく、搭載電池の充電頻度が多くなる。また
この充電頻度を少なくするには大容量電池を搭載すれば
よいが、ロボット本体の重量が大となり、大型となる欠
点がある。

また、上記第２の従来装置にセいては、ロボット本体の
作業手段は、ロボット本体の搭載電池が充電されるステ
ーションのみで作動するものであるから１作業手段の作
動範囲が極めて限定される欠点がある。

本発明はかかる点に鑑み発明されたものにして。

搭載電池の容置を少なくすることができると共に作業手
段の作動範囲を拡大でき、旦夕なくともロボット本体の
移行作業時に搭載電池を適正に充電することができる自
走式作業ロボットを提供せんとするものである。

に）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１本発明はロボット本体の
移動手段を、異なる作業場間の移行に際しては、搭載電
池にて駆動させ、搭載作業手段の作業に際しては１作業
場に設けた給電手段からの給電により駆動させる自走式
作業ロボットであって、異なる作業場間の移行に必要な
１ｎｉＪ記を池の充電量を、その移行時間と前記作業手
段の作業時間の比に応じて、浮動充電にて得る充電回路
手段を設けてなるものである。

鯵）作　用 異なる作業場間をロボット本体が移行するに際しては、
ロボット本体の移動手段が搭載電池にて駆動される。ま
た、各作業場においては、ロボット本体は作業場に設は
念給電手段（たとえば給電コンセント）から給１！され
、この給電にて移動手段を駆動するとともにロボット本
体に搭載した作業手段を作動させ、自走しながら作業を
行う。

この給電時に、！載電池は充電回路手段にて浮動充電さ
れる。この充電回路手段は、少なくとも浮動充電による
電気量にて、ロボット本体が異なる作業場間を移行でき
るように、移行時間と作業手段の作業時間の比に応じて
搭載電池を充電する。

（へ）実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

′＠１図は自走式作業ロボットの模型原理図である。

この図面においては、１は作業ロボットのロボット本体
にして、ロボット本体は移動手段２．二次電池３及び作
業手段４等を搭載している。移動手段２は４個の車輪２
ａ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。

５は給電連結手段にして１作業場の壁ｔｈ１６等に設け
られ、商用電諒に接続された給電手段７．たとえば給電
コンセントに連結される受電手段５ｍ。

たとえば受電プラグと、受電手段５＆に接続されたコー
ド５ｂと、コードリール５０と、コードリール５ａを回
転してコード５ｂを巻取る巻取機５ｄと、受電手段５＆
と給電手段７の連結状態を保持するロック手段５ｅとを
有する。受電手段５ｍはロボット本体１が給電手段７を
設けた壁面６に段５ｅにてその連結状態が保持される。

尚、このロック手段は給電手段７を設けた壁面６に設け
てもよい。

コード５ｂは作動回路手段８に接続され、コード５ｂか
らの電力は１作動回路手段８を介して、変流電力のまま
、又は直流電力に変換されて１作業手段４のＷ４２モー
タ４ｂと、移動手段２の第１モータ２ｂと、充電回路手
段９を介して二次電池３等に供給される。

ロボット本体１は制御手段１０を有し、この制御手段は
給電手段７を探索するセン？−１）の出力に基づいて、
ロボット本体１を給電手段７に近接するように移齢手段
２の！１８１モータ２１及び電池３の接続状態を制御す
るものである。

探索センサー１）は給電手段７への誘導信号を検出する
ものであり、ｎ導信号としては、給電手段７の近傍位置
から放射される電波、光等であってもよく、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
電磁誘導線からの磁１２はロボット本体に設けられた指
令手段にして１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１０及び作動回
路手段８が作動する。手動指令部は電池６の充電開始時
点、あるいは作業手段の作業開始時点、作業範囲１作業
順序等を手動にて入力して、その入力に基づいて指令信
号を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１０及び作動回路手段８を作動させるも
のである。

以上の構成において、指令手段１２からの指令に基づい
て１作業手段４が作業を開始するに際して、探索センサ
ー１）が給電手段７への誘導信号を検出してロボット本
体１を給電手段７に近接するように制御手段１０Ｖ制御
する。すなわち、電池３を電源として移動手段２の第１
モータ２Ｎ＋を駆動する。との移動手段２の作動により
、ロボット本体１が給電手段７に対し所定位置に近接す
ると、受電手段５ｍが給電手段７に連結され、この連結
状態をロック手段５・が保持する。このロック手段は機
械的なものでもよく、電気的なものでもよい。実施例で
は電磁プランジャーからなり。

受電手段５ａが給電手段７に連結されると、その給電手
段からの電力にてプランジャーが給電手段７の掛止部に
掛止されて、受電手段５ａと給電手段７の連結状態を保
持する。

この連結状態において、コード５ｂからの電力は１作動
回路手段８を介して移動手段２及び作業手段４等に供給
される。このため、移動手段２の作動により、ロボット
本体１は、第２図に示すようにコードリール５Ｃからコ
ード５ｂを伸ばしながら移動し、ロボット本体１が作業
飴域に入ると、指令手段１２の指令に基づいて作業手段
４が作動して、ロボット本体１が移動しながら、床面の
清掃を行う。このように受電手段５ａが給電手段７に連
結した状態においては、主として作業手段４が作動する
期間が長いため、少なくともこの移行作動時に電池３を
充電回路手段９を介してコード５１）１からの電力にて
充電する。

而して１作業領域における作業手段４の作動が終了する
と、自動的に探索センサー１）が給電手段７への誘導信
号を検出してロボット本体１を給電手段７の近傍位置ま
で移動させる。この移動に際して、巻取機５ｄが作動し
てコードリール５０にてコード５１）を巻き収っていく
。この巻取機はコード５ｂからの電力にて作動するもの
でもよいし、移動手段２の作動による回転力を利用した
ものでもよい。

かくして、コード５１を巻き取りながらロボット本体１
が給電手段７に所定状態に近接すると。

ロック手段５ｅの作動状態が解除されロボット本体１の
移動により、受電手段５ａが給電手段７から分離される
。

尚、受電手段５ａと給電手段７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。

以上に説明したロボット本体１の動作は、１つの作業場
におけるものであり、ロボット本体は異なる作業場で作
業をするものであって、この点を第３因に基づいて説明
する。

第３図は異なる作業場を示す建物の部分間取図である。

この図面において１作業場である部＋１ＡとＢの出入口
ＯとＤは廊下Ｅで連絡されてお９゜各部屋の奥部の壁面
に給電手段７ａ、７’ｂが設けられている。部屋Ａの作
業を終了すると、ロボット本体１は給電手段７ａの位置
で、受電手段５ａを給電手段７ａから分離した後、指令
手段１２からの指令に基づき、搭載電池３を室隙として
１部屋Ａ内の経路Ｘ、廊下Ｅの経路ｙ及び部屋Ｂ内の経
路２を経て１部ＮＢの給電手段７ｂの位置オで移動し、
ロボット本体１の受電手段５ａを部屋Ｂの給電手段７＆
に結合する。

この状態で１部屋Ｂ内で、ロボット本体１け。

ジグザグ状の破線経路ｐで自走しながら作業手段４が清
掃作業を行い、二点鎖線経路ｑを経て、給電手段１）の
位置に戻り、受電手段５ａを分離し。

次の作業場に移動する。

このように１作業場Ａ、Ｂ間の移行には、塔敏の二次電
池３の電力が使用され、各作業場内での移動作業には、
各作業場の給電手段７からの電力が使用される。

作業場間の移動に要する二次電池３の電力は。

作業場における作業手段４の作動中に、浮動充電により
確保される。このため、充電回路手段９は次のように構
成されている。

すなわち、Ｗ８４図に示すように、給電手段７からの商
用電圧を降圧する降圧トランス９ＩＬの二次コイル９Ｎ
＋に整流回路９０を設けると共にこの回路の出力端に充
電制御インピーダンス回路９ｄを介して、二次電池３を
接続する。充電制御インピーダンス回路９ｄはトランジ
スタのコレクタ・エミッタ間のインピーダンスが利用さ
れ、このトランジスタのベースには、指令手段１２から
、放電時間と充電時間の比に応じて信号が付与される。

放電時間は、第３図の例では、経路ｘ、ｙ及び２の移行
時間であり、充電時間は経路ｐ及びｑの移動時間である
。

前述の第３図の事例で、ロボット本体１の車幅を３０ｃ
ｍ、部屋の寸法を３ｍＸ３ｍとし１作業時の速度と作業
場間の移行時の速度を１対２とすると、その移行時の電
池消費電力と作業時の充電轍の比は　３ｍ移動する時間
を１と正規化すれば次式のようになる。

充電効率を０．８とすれば、０．１７４１０．８−α２
となる。すなわち、充電率０．２０で充電すればよく、
移行時の電池消費電力が多くなる場合には。

充電率を大きくすればよい。

第４図の充電制御インビーダース回路９ｄは指令手段１
２からの指令信号により、そのインピーダンスが調整さ
れて充電率が定まる。この場合に指令手段１２からの指
令信号は、前述の放電時間及び充電時間が定まっている
場合には予め設定されたものでよく、また、前回の作業
場間の移行時間と作業時間又は移行距離と作業移動距離
を、夫々検出して、その検出値に基づいて定められるよ
うにしてもよい。

作業場間の移行時には、充電制御インピーダンス回路９
ｄの両端間に設けた放電用ダイオード１３を介して、二
次電池６が放電して移動手段２を駆動する。

ト）　発明の効果 本発明によれば、各作業場においてロボット本体が移動
作業を行うときには、その作業場に設けた給電手段から
給電され、異なる作業場間を移行するときには、ロボッ
ト本体に搭載した電池から給電されるものであるから、
移動作業をも搭載電池をｉ！源とするものに比し、格戦
電池の容量を小さくすることができる。また、その電池
の充’１ｍ１ｉｆｊ１０：１異なる作業場間の移行時間
と移動作業を行う作業時間の比に応じて浮動充電にて得
るようにしたため、Ｓ載電池を適正に充電することがで
きろ。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は作業ロボット
の模型原理図、第２図は作業ロボットの作業状態を説明
するための模型図、第３図は異なる作業場を示す建物の
部分間取図、第４図は充電手段の電気回路図である。 １・・・ロボット本体、２・・・駆動手段、３・・・二
次電池、４・・・作業手段、７・・・給電手段、９・・
・充電回路手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボット本体の移動手段を、異なる作業場間の移
   行に際しては、搭載電池にて駆動させ、搭載作業手段の
   作業に際しては、作業場に設けた給電手段からの給電に
   より駆動させる自走式作業ロボットであって、 異なる作業場間の移行に必要な前記電池の充電量を、そ
   の移行時間と前記作業手段の作業時間の比に応じて、浮
   動充電にて得る充電回路手段を設けてなる自走式作業ロ
   ボット。