KR20140134294A - 배터리 교환 로봇의 교시 방법 및 배터리 교환 로봇 - Google Patents

배터리 교환 로봇의 교시 방법 및 배터리 교환 로봇 Download PDF

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Abstract

배터리 교환 로봇의 구성이 간이해도, 차량의 배터리 적재대와 배터리 교환 로봇의 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해지는 배터리 교환 로봇의 교시 방법을 제공한다. 차량에 탑재되어 있는 배터리(3)의 인발시나 차량으로의 배터리(3)의 삽입시에 배터리(3)가 탑재되는 배터리 탑재부(22)와, 배터리(3)의 인발시나 삽입시에 배터리(3)에 걸림 결합하여 배터리 탑재부(22) 위에서 배터리(3)를 이동시키는 배터리 걸림부(24)를 구비하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법에서는, 차량의 배터리 적재대(6)에 배터리(3)가 탑재되어 있을 때의 차량 탑재 위치와, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 양쪽에 배터리(3)가 탑재되어 있을 때의 배터리 승계 위치와, 배터리 탑재부(22)에 배터리(3)가 탑재되어 있을 때의 로봇 탑재 위치를 교시한다.

Description

배터리 교환 로봇의 교시 방법 및 배터리 교환 로봇{METHOD FOR INSTRUCTING BATTERY-REPLACING ROBOT, AND BATTERY-REPLACING ROBOT}
제1 발명은 차량에 탑재되는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇의 교시 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이와 같은 배터리 교환 로봇의 교시 방법으로 교시된 배터리 교환 로봇에 관한 것이다.
제2 발명은 차량에 탑재되는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇, 및 이와 같은 배터리 교환 로봇의 제어 방법에 관한 것이다.
제3 발명은 차량에 탑재되는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 시스템, 및 이와 같은 배터리 교환 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
제4 발명은 차량에 탑재되는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇, 및 이와 같은 배터리 교환 로봇을 갖는 배터리 교환 시스템에 관한 것이다.
종래, 전기 버스에 탑재되는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치는, 배터리가 탑재되는 배터리 트레이와, 배터리 트레이를 승강시키는 수직 리프트 장치와, 배터리 트레이 및 수직 리프트 장치가 탑재됨과 함께 회전 가능한 회전 플랫폼과, 회전 플랫폼이 탑재됨과 함께 수평 방향으로 이동 가능한 평행 이동 플랫폼을 구비하고 있다. 전기 버스의 배터리 탑재부에는, 도킹 구멍이 형성되고, 배터리 트레이에는, 이 도킹 구멍에 걸림 가능한 도킹 아암이 설치되어 있다. 배터리의 교환 시에는, 도킹 아암이 도킹 구멍에 결합함으로써, 전기 버스의 배터리 탑재부와 배터리 트레이의 위치 정렬이 행하여지고 있다. 또한, 특허문헌 1에서, 전기 버스에 탑재되는 배터리의 중량은, 수백 kg이다.
종래, 전기 버스에 탑재되는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 배터리 교환 장치는, 전기 버스의 한쪽 측면측에 배치되어 있고, 전기 버스의 한쪽 측면측에서 배터리의 교환을 행하고 있다.
또한, 종래, 배터리가 탑재되는 전기 버스로서, 배터리가 수용되는 배터리 실이 양 측면측에 형성된 전기 버스가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 특허문헌 2에 기재된 전기 버스에서는, 전기 버스의 양 측면의 각각에 배터리 실의 개구가 형성되어 있다.
일본 특허 공표 제2008-520173호 공보 국제 공개 제2009/011162호
특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치에서는, 배터리를 교환할 때에 도킹 아암이 도킹 구멍에 걸림 결합하고 있기 때문에, 배터리의 중량이 무거워도, 전기 버스의 배터리 탑재부와 배터리 트레이의 사이에서 배터리가 옮겨 실려질 때에, 배터리의 탑재부와 배터리 트레이의 사이에 고저차가 발생하는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 따라서, 이 배터리 교환 장치에서는, 배터리의 탑재부와 배터리 트레이의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능하다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치에서는, 배터리의 탑재부와 배터리 트레이의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받기 위해, 도킹 아암과 같은 대규모의 기구가 필요하게 되고, 그 결과, 배터리 교환 장치의 구성이 복잡해진다.
따라서, 제1 발명의 과제는, 배터리 교환 로봇의 구성이 간이해도, 배터리가 탑재되는 차량의 배터리 적재대와, 배터리가 탑재되는 배터리 교환 로봇의 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해지는 배터리 교환 로봇의 교시 방법을 제공하는 데 있다. 또한, 제1 발명의 과제는, 이와 같은 배터리 교환 로봇의 교시 방법으로 교시된 배터리 교환 로봇을 제공하는 데 있다.
또한, 전기 버스에는, 복수의 배터리가 탑재되는 경우가 있다. 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치에서는, 배터리를 교환할 때에 도킹 아암이 도킹 구멍에 걸림 결합하고 있기 때문에, 전기 버스에 복수의 배터리가 탑재되어 있어도, 복수의 배터리 각각과 배터리 트레이의 위치 어긋남을 방지하여, 복수의 배터리 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능하다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치에서는, 복수의 배터리 각각과 배터리 트레이의 위치 어긋남을 방지하여, 복수의 배터리 각각을 적절하게 교환하기 위해서, 도킹 아암과 같은 대규모의 기구가 필요하게 되고, 그 결과, 배터리 교환 장치의 구성이 복잡해진다.
따라서, 제2 발명의 과제는, 구성이 간이해도, 차량에 탑재되는 복수의 배터리 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능한 배터리 교환 로봇을 제공하는 데 있다. 또한, 제2 발명의 과제는, 배터리 교환 로봇의 구성이 간이해도, 차량에 탑재되는 복수의 배터리 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능하게 되는 배터리 교환 로봇의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 특허문헌 1에는, 전기 버스의 한쪽 측면측에서 배터리를 교환하는 배터리 교환 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 배터리 실이 양 측면측에 형성된 전기 버스가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 및 2에는, 배터리 실이 양 측면측에 형성된 전기 버스의 배터리를 교환하기 위한 수단은 개시되어 있지 않다.
따라서, 제3 발명의 과제는, 양 측면측에 배터리 수용부가 형성된 차량의 배터리를 적절하게 교환하는 것이 가능한 배터리 교환 시스템을 제공하는 데 있다. 또한, 제3 발명의 과제는, 양 측면측에 배터리 수용부가 형성된 차량의 배터리를 적절하게 교환하는 것이 가능하게 되는 배터리 교환 시스템의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치에서는, 배터리의 교환 시에, 전기 버스의 배터리 탑재부에 형성된 도킹 구멍에 걸림 결합하는 도킹 아암이 배터리 트레이에 설치되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 전기 버스의 배터리 탑재부와 배터리 트레이의 위치 정렬을 행하는 것이 가능하다.
그러나, 이 배터리 교환 장치의 경우, 전기 버스를 소정의 위치에 고정밀도로 정지시키지 않으면, 도킹 구멍에 도킹 아암을 걸림 결합시키는 것이 곤란해진다. 즉, 이 배터리 교환 장치의 경우, 전기 버스의 정지 정밀도가 낮으면, 전기 버스의 배터리 탑재부와 배터리 트레이의 위치 정렬을 행하는 것이 곤란해지고, 전기 버스의 배터리 탑재부로부터 배터리 트레이로 배터리를 옮겨 적재하는 것이 곤란해진다. 따라서, 이 배터리 교환 장치의 경우, 전기 버스의 정지 정밀도가 낮으면, 전기 버스에 탑재되어 있는 배터리를 적절하게 교환하는 것이 곤란해질 우려가 있다.
따라서, 제4 발명의 과제는, 차량의 정지 정밀도가 낮아도, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 적절하게 교환하는 것이 가능한 배터리 교환 로봇 및 배터리 교환 시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 제1 발명은 청구항 1 내지 6에 설명하고 있는데, 제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법은, 차량에 탑재되어 있는 배터리의 인발시 및/또는 차량으로의 배터리의 삽입시에 배터리가 탑재되는 배터리 탑재부와, 배터리의 인발시 및/또는 삽입시에 배터리에 걸림 결합하여 배터리 탑재부 위에서 배터리를 이동시키는 배터리 걸림부를 구비하여, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법이며, 차량의 배터리 적재대에 배터리가 탑재되어 있을 때의 차량 탑재 위치와, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 양쪽에 배터리가 탑재되어 있을 때의 배터리 승계 위치와, 배터리 탑재부에 배터리가 탑재되어 있을 때의 로봇 탑재 위치를 교시하는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법에서는, 차량의 배터리 적재대에 배터리가 탑재되어 있을 때의 차량 탑재 위치, 및 배터리 교환 로봇의 배터리 탑재부에 배터리가 탑재되어 있을 때의 로봇 탑재 위치 외에도, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 양쪽에 배터리가 탑재되어 있을 때의 배터리 승계 위치를 교시하고 있다. 그로 인해, 제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법을 사용하면, 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치가 갖는 도킹 아암을 배터리 교환 로봇이 구비하고 있지 않아도, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리가 옮겨 실려질 때에, 배터리 교환 로봇을 적절하게 동작시켜서, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에 고저차가 발생하는 것을 억제하는 것이 가능해지고, 그 결과, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다. 즉, 제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법을 사용하면, 배터리 교환 로봇의 구성이 간이해도, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
제1 발명에서, 예를 들어, 배터리 교환 로봇은, 배터리 탑재부 및 배터리 걸림부를 유지하는 유지 부재를 구비하고, 배터리 탑재부 및 배터리 걸림부는, 차량에 가까워지는 방향 및 차량으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 되어 있어, 배터리 승계 위치에서는, 배터리 탑재부는, 차량에 가까워지는 방향으로 이동하여 유지 부재로부터 돌출되어 있다. 이 경우에는, 배터리 승계 위치에서, 배터리 탑재부가 유지 부재로부터 돌출되어 있기 때문에, 배터리 적재대로부터 배터리 탑재부로 배터리가 실려 옮겨질 때에 배터리 탑재부가 크게 휘어, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에 큰 고저차가 발생하기 쉬워지는데, 제1 발명에서는, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에 큰 고저차가 발생하는 것을 억제하여, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
제1 발명에서, 차량 탑재 위치는, 차량에 근접하고 있는 배터리 걸림부가 배터리 적재대에 탑재되어 있는 배터리에 걸림 결합 가능하게 됨과 함께, 차량에 근접하고 있는 배터리 탑재부와 배터리가 탑재되어 있는 배터리 적재대의 사이에서 배터리가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 될 때의 위치인 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 배터리 승계 위치에 보다 가까운 위치를 차량 탑재 위치로 하여 교시하고 있기 때문에, 배터리 적재대로부터 배터리 탑재부로 배터리가 옮겨 실려질 때에, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에 큰 고저차가 발생하는 것을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
제1 발명에서, 로봇 탑재 위치는, 차량에 근접하고 있는 배터리 탑재부에 배터리가 완전히 탑재되어 있음과 함께, 배터리 걸림부가 배터리에 걸림 결합하고 있을 때의 위치인 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 배터리 승계 위치에 보다 가까운 위치를 로봇 탑재 위치로서 교시하고 있기 때문에, 배터리 탑재부로부터 배터리 적재대로 배터리가 옮겨 실려질 때에, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에 큰 고저차가 발생하는 것을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
제1 발명에서는, 배터리 승계 위치로서, 배터리 적재대로부터 배터리 탑재부로 배터리가 옮겨 실려지기 시작했을 때, 또는, 배터리 탑재부로부터 배터리 적재대로 배터리가 완전히 옮겨 실려졌을 때의 제1 배터리 승계 위치와, 배터리 탑재부로부터 배터리 적재대로 배터리가 옮겨 실려지기 시작했을 때, 또는, 배터리 적재대로부터 배터리 탑재부로 배터리가 완전히 옮겨 실려졌을 때의 제2 배터리 승계 위치를 교시하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 주고받을 때에, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에 고저차가 발생하는 것을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법을 사용하여 배터리 교환 로봇을 교시할 수 있다. 제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법으로 교시된 배터리 교환 로봇에서는, 그 구성이 간이해도, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 제2 발명은 청구항 7 내지 12에 설명하고 있는데, 제2 발명의 배터리 교환 로봇은, 차량에 탑재되어 있는 복수의 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇이며, 차량으로부터의 복수의 배터리의 각각의 인발 및/또는 차량에 대한 복수의 배터리의 각각의 삽입을 행하는 배터리 인발 삽입 기구와, 차량에 설치됨과 함께 복수의 배터리 각각이 탑재되는 복수의 배터리 적재대 각각에 형성되는 복수의 검출용 마크 각각을 검출하기 위한 검출 기구와, 배터리 교환 로봇을 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 배터리 인발 삽입 기구에 의한 복수의 배터리 각각의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위하여 소정의 기준 위치에 정지하는 차량을 사용하여 배터리 교환 로봇에 교시된 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터와, 배터리가 실제로 교환되는 차량의 복수의 검출용 마크 각각의 검출을 검출 기구에 의해 행할 때의 기준이 되는 검출용 위치의 데이터인 검출용 위치 데이터를 기억함과 함께, 복수의 배터리 중 교환 대상이 되는 1개의 배터리를 제1 배터리로 하고, 제1 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치 교시 데이터를 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터로 하고, 복수의 검출용 마크 중 제1 배터리가 탑재되는 배터리 적재대에 형성되는 검출용 마크를 제1 검출용 마크로 하고, 제1 검출용 마크의 검출을 행할 때의 검출용 위치 데이터를 제1 검출용 위치 데이터로 하면, 제어부는, 배터리가 실제로 교환되는 차량에 대한 제1 배터리의 인발 삽입시에, 제1 검출용 위치 데이터를 제1 배터리의 교환용의 데이터로서 판독하여, 제1 검출용 위치 데이터를 기준으로 해서 배터리 교환 로봇을 동작시켜서 제1 검출용 마크의 검출을 행함과 함께, 제1 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여, 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고, 보정 후의 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 배터리 교환 로봇을 동작시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 제2 발명의 배터리 교환 로봇의 제어 방법은, 차량에 탑재되어 있는 복수의 배터리 각각의 인발 및/또는 차량에 대한 복수의 배터리 각각의 삽입을 행하는 배터리 인발 삽입 기구와, 차량에 설치됨과 함께 복수의 배터리 각각이 탑재되는 복수의 배터리 적재대 각각에 형성되는 복수의 검출용 마크 각각을 검출하기 위한 검출 기구를 구비하여, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하는 배터리 교환 로봇의 제어 방법이며, 배터리 인발 삽입 기구에 의한 복수의 배터리 각각의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위하여 소정의 기준 위치에 정지하는 차량을 사용하여 배터리 교환 로봇에 교시된 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터와, 배터리가 실제로 교환되는 차량의 복수의 검출용 마크 각각의 검출을 검출 기구에 의해 행할 때의 기준이 되는 검출용 위치의 데이터인 검출용 위치 데이터를 기억함과 함께, 복수의 배터리 중 교환 대상이 되는 1개의 배터리를 제1 배터리로 하고, 제1 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치 교시 데이터를 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터로 하고, 복수의 검출용 마크 중 제1 배터리가 탑재되는 배터리 적재대에 형성되는 검출용 마크를 제1 검출용 마크로 하고, 제1 검출용 마크의 검출을 행할 때의 검출용 위치 데이터를 제1 검출용 위치 데이터로 하면, 배터리가 실제로 교환되는 차량에 대한 제1 배터리의 인발 삽입시에, 제1 검출용 위치 데이터를 제1 배터리의 교환용의 데이터로서 판독하여, 제1 검출용 위치 데이터를 기준으로 하여 배터리 교환 로봇을 동작시켜서 제1 검출용 마크의 검출을 행함과 함께, 제1 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여, 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고, 보정 후의 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 배터리 교환 로봇을 동작시키는 것을 특징으로 한다.
제2 발명에서는, 배터리가 실제로 교환되는 차량에 대한 제1 배터리의 인발 삽입시에, 복수의 검출용 마크 중 제1 배터리가 탑재되는 배터리 적재대에 형성되는 제1 검출용 마크의 검출을 행할 때의 제1 검출용 위치 데이터를 제1 배터리의 교환용의 데이터로서 판독하여, 제1 검출용 위치 데이터를 기준으로 해서 배터리 교환 로봇을 동작시켜서 제1 검출용 마크의 검출을 행함과 함께, 제1 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여, 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고, 보정 후의 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 배터리 교환 로봇을 동작시키고 있다.
즉, 제2 발명에서는, 교환되는 배터리가 탑재되는 배터리 적재대에 형성되는 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여, 교환되는 배터리의 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고, 보정 후의 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 배터리 교환 로봇을 동작시키고 있다. 그로 인해, 배터리에 보다 가까운 위치에 형성되는 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여, 교환되는 배터리의 인발 삽입 위치 교시 데이터를 고정밀도로 보정함과 함께, 고정밀도로 보정된 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 배터리 교환 로봇을 고정밀도로 동작시키는 것이 가능해진다. 따라서, 제2 발명에서는, 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치가 갖는 도킹 아암을 배터리 교환 로봇이 구비하고 있지 않아도, 차량에 탑재되는 복수의 배터리 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 제2 발명에서는, 배터리 교환 로봇의 구성이 간이해도, 차량에 탑재되는 복수의 배터리 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 발명에서는, 교환되는 배터리가 탑재되는 배터리 적재대에 형성되는 검출용 마크의 검출 후에, 배터리의 교환 동작으로 이동하는 것이 가능하기 때문에, 배터리의 교환 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
제2 발명에서, 기준 위치에 정지하는 차량을 사용해서 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 차량의 위치인 차량 기준 위치와, 배터리가 실제로 교환되는 차량의, 검출 기구에 의해 검출되는 위치인 차량 실제 위치의 차이를 차량 위치 편차로 하면, 예를 들어, 제어부는, 복수의 검출용 마크 각각의 위치를 검출하기 위하여 기준 위치에 정지하는 차량을 사용해서 배터리 교환 로봇에 교시된 검출용 마크 교시 위치와 차량 위치 편차에 기초하여, 검출용 위치를 산출한다.
제2 발명에서, 제어부는, 기준 위치에 정지하는 차량을 사용해서 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 검출용 마크의 위치인 검출용 마크 기준 위치의 데이터인 검출용 마크 기준 위치 데이터를 기억함과 함께, 검출 기구에 의해 검출되는 제1 검출용 마크의 위치인 검출용 마크 기준 위치로서의 제1 검출용 마크 기준 위치의 데이터를 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터로 하면, 제어부는, 배터리가 실제로 교환되는 차량에 대한 제1 배터리의 인발 삽입시에, 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터를 제1 배터리의 교환용의 데이터로서 판독하여, 제1 검출용 마크의 검출 결과와 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터에 기초하여 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 교환되는 배터리의 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보다 고정밀도로 보정하는 것이 가능해진다.
이 경우에는, 예를 들어, 배터리가 실제로 교환되는 차량의 제1 검출용 마크의, 검출 기구에 의해 검출되는 위치인 제1 검출용 마크 실제 위치와 제1 검출용 마크 기준 위치의 차이를 제1 검출용 마크 위치 편차로 하면, 제어부는, 제1 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치인 제1 인발 삽입 위치를 제1 검출용 마크 위치 편차에 기초하여 보정한 제1 보정 위치를 산출하여 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정한다.
또한, 제2 발명의 배터리 교환 로봇의 제어 방법에서는, 기준 위치에 정지하는 차량을 사용해서 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 검출용 마크의 위치인 검출용 마크 기준 위치의 데이터인 검출용 마크 기준 위치 데이터를 기억함과 함께, 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 제1 검출용 마크의 위치인 검출용 마크 기준 위치로서의 제1 검출용 마크 기준 위치의 데이터를 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터로 하면, 배터리가 실제로 교환되는 차량의로의 제1 배터리의 인발 삽입시에, 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터를 제1 배터리의 교환용의 데이터로서 판독하여, 제1 검출용 마크의 검출 결과와 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터에 기초하여 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 교환되는 배터리의 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보다 고정밀도로 보정하는 것이 가능해진다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 제3 발명은 청구항 13 내지 17에 설명하고 있는데, 제3 발명의 배터리 교환 시스템은, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하는 배터리 교환 시스템이며, 차량의 한쪽 측면측에 설치된 제1 배터리 수용부에 수용되어 있는 배터리를 교환하기 위한 제1 배터리 교환 로봇과, 차량의 다른 쪽 측면측에 설치된 제2 배터리 수용부에 수용되어 있는 배터리를 교환하기 위한 제2 배터리 교환 로봇과, 배터리 교환 시스템을 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 차량으로부터의 배터리의 인발시 및 차량으로의 배터리의 삽입시에, 제1 배터리 교환 로봇의 동작과 제2 배터리 교환 로봇의 동작의 동기를 취하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 제3 발명의 배터리 교환 시스템의 제어 방법은, 차량의 한쪽 측면측에 설치된 제1 배터리 수용부에 수용되어 있는 배터리를 교환하기 위한 제1 배터리 교환 로봇과, 차량의 다른 쪽 측면측에 설치된 제2 배터리 수용부에 수용되어 있는 배터리를 교환하기 위한 제2 배터리 교환 로봇을 구비하여, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하는 배터리 교환 시스템의 제어 방법이며, 차량으로부터의 배터리의 인발시 및 차량으로의 배터리의 삽입시에, 제1 배터리 교환 로봇의 동작과 제2 배터리 교환 로봇의 동작의 동기를 취하는 것을 특징으로 한다.
제3 발명에서는, 제1 배터리 수용부 및 제2 배터리 수용부에 수용되어 있는 배터리를 적절하게 교환하기 위해서, 예를 들어, 제1 배터리 교환 로봇 및 제2 배터리 교환 로봇에 배터리의 교환 동작을 교시(티칭)한다. 여기서, 차량에 탑재되는 배터리 1개의 중량은, 예를 들어, 수백 kg이다. 그로 인해, 제1 배터리 수용부에 대하여 배터리를 인발 삽입하면, 제2 배터리 수용부의 높이나 기울기가 변동하여, 제2 배터리 수용부에 수용되는 배터리의 높이나 기울기가 변동한다. 마찬가지로, 제2 배터리 수용부에 대하여 배터리를 인발 삽입하면, 제1 배터리 수용부의 높이나 기울기가 변동하여, 제1 배터리 수용부에 수용되는 배터리의 높이나 기울기가 변동한다. 따라서, 제1 배터리 교환 로봇에 의한 제1 배터리 수용부에 대한 배터리의 인발 삽입과, 제2 배터리 교환 로봇에 의한 제2 배터리 수용부에 대한 배터리의 인발 삽입을 개별로 행하면, 예를 들어, 제1 배터리 교환 로봇에 의해 배터리의 인발 삽입을 행하고 있는 도중에 제1 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기가 예기치 못한 변동을 하거나, 제2 배터리 교환 로봇에 의해 배터리의 인발 삽입을 행하고 있는 도중에 제2 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기가 예기치 못한 변동을 해서, 제1 배터리 교환 로봇이나 제2 배터리 교환 로봇을 교시 결과에 기초하여 동작시켜도, 배터리를 적절하게 인발하거나 삽입할 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
이에 대해, 제3 발명에서는, 차량으로부터의 배터리의 인발시 및 차량으로의 배터리의 삽입시에, 제1 배터리 교환 로봇의 동작과 제2 배터리 교환 로봇의 동작의 동기를 취하고 있다. 예를 들어, 본 발명에서는, 제1 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 인발 동작과 제2 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 인발 동작을 함께 행함과 함께, 제1 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 삽입 동작과 제2 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 삽입 동작을 함께 행하고 있다. 그로 인해, 제3 발명에서는, 제1 배터리 교환 로봇에 의해 배터리의 인발 삽입을 행하고 있을 때의, 제1 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지함과 함께, 제2 배터리 교환 로봇에 의해 배터리의 인발 삽입을 행하고 있을 때의, 제2 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지하는 것이 가능해진다. 즉, 제3 발명에서는, 제1 배터리 교환 로봇에 의해 배터리의 인발 삽입이 행하여지고 있을 때의 제1 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 변동을 예측한 제1 배터리 교환 로봇에 대한 교시가 가능해짐과 함께, 제2 배터리 교환 로봇에 의해 배터리의 인발 삽입이 행하여지고 있을 때의 제2 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 변동을 예측한 제2 배터리 교환 로봇에 대한 교시가 가능해진다. 따라서, 제3 발명에서는, 제1 배터리 교환 로봇 및 제2 배터리 교환 로봇을 교시 결과에 기초하여 동작시키면, 양 측면측에 배터리 수용부가 형성된 차량의 배터리를 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
또한, 제3 발명에서는, 제1 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 인발 동작과 제2 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 인발 동작을 함께 행함과 함께, 제1 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 삽입 동작과 제2 배터리 교환 로봇에 의한 배터리의 삽입 동작을 함께 행함으로써, 배터리의 교환 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
제3 발명에서, 예를 들어, 제어부는, 제1 배터리 교환 로봇을 제어하는 제1 제어부와, 제2 배터리 교환 로봇을 제어하는 제2 제어부와, 제1 제어부 및 제2 제어부가 병렬로 접속되는 공통 제어부를 구비하여, 공통 제어부로부터 제1 제어부 및 제2 제어부에 보내지는 제어 지령의 타이밍에 의해, 제1 배터리 교환 로봇의 동작과 제2 배터리 교환 로봇의 동작의 동기를 취한다.
제3 발명에서, 예를 들어, 제1 배터리 교환 로봇 및 제2 배터리 교환 로봇은, 차량으로부터의 배터리의 인발시 및 차량으로의 배터리의 삽입시에 배터리가 탑재되는 배터리 탑재부와, 차량으로부터의 배터리의 인발시 및 차량으로의 배터리의 삽입시에 배터리에 걸림 결합하여 배터리 탑재부 위에서 배터리를 이동시키는 배터리 걸림부를 구비하여, 배터리 탑재부 및 배터리 걸림부는, 차량에 가까워지는 방향 및 차량으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 되어 있어, 차량으로부터의 배터리의 인발시에, 제1 제어부는, 차량에 근접하고 있는 배터리 탑재부와 차량의 사이에서 배터리가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 됨과 함께 차량에 근접하고 있는 배터리 걸림부가 차량에 탑재되어 있는 배터리에 걸림 결합한 인발 가능 상태에서 제1 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 제2 제어부는, 인발 가능 상태에서 제2 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 공통 제어부는, 제1 배터리 교환 로봇과 제2 배터리 교환 로봇이 인발 가능 상태에서 일시 정지하고 있는 것을 확인하면, 제1 제어부 및 제2 제어부에 제어 지령을 보내어, 제1 배터리 교환 로봇의 배터리 걸림부에 의한 배터리의 인발 동작과 제2 배터리 교환 로봇의 배터리 걸림부에 의한 배터리의 인발 동작을 개시시킨다.
이 경우에는, 제1 배터리 교환 로봇에 의해 제1 배터리 수용부로부터 배터리를 인발하고 있을 때의, 제1 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지함과 함께, 제2 배터리 교환 로봇에 의해 제2 배터리 수용부로부터 배터리를 인발하고 있을 때의, 제2 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지할 수 있다. 따라서, 양 측면측에 배터리 수용부가 형성된 차량의 배터리를 적절하게 인발할 수 있다.
제3 발명에서, 예를 들어, 제1 배터리 교환 로봇 및 제2 배터리 교환 로봇은, 차량으로부터의 배터리의 인발시 및 차량으로의 배터리의 삽입시에 배터리가 탑재되는 배터리 탑재부와, 차량으로부터의 배터리의 인발시 및 차량으로의 배터리의 삽입시에 배터리에 걸림 결합하여 배터리 탑재부 위에서 배터리를 이동시키는 배터리 걸림부를 구비하고, 배터리 탑재부 및 배터리 걸림부는, 차량에 가까워지는 방향 및 차량으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 차량으로의 배터리의 삽입시에, 제1 제어부는, 차량에 근접하고 있는 배터리 탑재부와 차량의 사이에서 배터리가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 됨과 함께 배터리 탑재부에 탑재되어 있는 배터리에 배터리 걸림부가 걸림 결합하고 있는 삽입 가능 상태에서 제1 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 제2 제어부는, 삽입 가능 상태에서 제2 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 공통 제어부는, 제1 배터리 교환 로봇과 제2 배터리 교환 로봇이 삽입 가능 상태에서 일시 정지하고 있는 것을 확인하면, 제1 제어부 및 제2 제어부에 제어 지령을 보내어, 제1 배터리 교환 로봇의 배터리 걸림부에 의한 배터리의 삽입 동작 제2 배터리 교환 로봇의 배터리 걸림부에 의한 배터리의 삽입 동작을 개시시킨다.
이 경우에는, 제1 배터리 교환 로봇에 의해 제1 배터리 수용부에 배터리를 삽입하고 있을 때의, 제1 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지함과 함께, 제2 배터리 교환 로봇에 의해 제2 배터리 수용부에 배터리를 삽입하고 있을 때의, 제2 배터리 수용부나 교환되는 배터리의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지할 수 있다. 따라서, 양 측면측에 배터리 수용부가 형성된 차량에 배터리를 적절하게 삽입할 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 제4 발명은 청구항 18 내지 23에 설명하고 있는데, 제4 발명의 배터리 교환 로봇은, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇이며, 차량과 배터리 교환 로봇이 마주 보는 방향을 전후 방향으로 하고, 전후 방향과 상하 방향에 대략 직교하는 방향을 좌우 방향으로 하면, 차량에 설치됨과 함께 배터리가 탑재되는 배터리 적재대 또는 배터리에 좌우 방향으로 소정의 간격을 둔 상태에서 형성되는 복수의 검출용 마크를 검출하기 위한 검출 기구와, 검출 기구가 전기적으로 접속되는 배터리 교환 로봇의 제어부를 구비하고, 검출 기구는, 레이저광을 사출하는 발광부와, 발광부로부터 사출되는 레이저광을 반사하는 반사물에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부를 구비하는 레이저 센서이며, 제어부는, 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 복수의 검출용 마크 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록 검출 기구를 좌우 방향으로 이동시킴과 함께 검출 기구에 의한 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여 배터리 적재대 또는 배터리의 위치 및 기울기를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 제4 발명의 배터리 교환 시스템은, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇을 갖는 배터리 교환 시스템이며, 차량과 배터리 교환 로봇이 마주 보는 방향을 전후 방향으로 하고, 전후 방향과 상하 방향에 대략 직교하는 방향을 좌우 방향으로 하면, 차량에 설치됨과 함께 배터리가 탑재되는 배터리 적재대와, 배터리 적재대 또는 배터리에 좌우 방향으로 소정의 간격을 둔 상태에서 형성되는 복수의 검출용 마크와, 복수의 검출용 마크를 검출하기 위한 검출 기구와, 검출 기구가 전기적으로 접속되는 배터리 교환 로봇의 제어부를 구비하고, 검출 기구는, 레이저광을 사출하는 발광부와, 발광부로부터 사출되는 레이저광을 반사하는 반사물에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부를 구비하는 레이저 센서이며, 제어부는, 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 복수의 검출용 마크 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록 검출 기구를 좌우 방향으로 이동시킴과 함께 검출 기구에 의한 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여 배터리 적재대 또는 배터리의 위치 및 기울기를 산출하는 것을 특징으로 한다.
제4 발명의 배터리 교환 로봇 및 배터리 교환 시스템은, 배터리 적재대 또는 배터리에 형성되는 복수의 검출용 마크를 검출하기 위한 검출 기구와, 검출 기구가 전기적으로 접속되는 배터리 교환 로봇의 제어부를 구비하고, 제어부는, 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 복수의 검출용 마크 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록 검출 기구를 좌우 방향으로 이동시킴과 함께 검출 기구에 의한 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여 배터리 적재대 또는 배터리의 위치 및 기울기를 산출하고 있다. 즉, 제4 발명에서는, 제어부는, 차량에 탑재되어 있는 배터리의 위치 및 기울기를 직접 또는 간접적으로 산출하고 있다. 그로 인해, 제4 발명에서는, 차량의 정지 정밀도가 낮아도, 차량에 탑재되어 있는 배터리의 위치 및 기울기를 적절하게 검출하여, 배터리 교환 로봇과 배터리의 위치 정렬을 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 제4 발명에서는, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
또한, 검출용 마크를 검출하기 위한 검출 기구가, 예를 들어, 이미지 센서인 경우에는, 이미지 센서에서 촬영된 화상을 처리하기 위한 화상 처리 장치 등이 필요해져서, 배터리 교환 로봇이나 배터리 교환 시스템이 고가가 된다. 이에 대해, 제4 발명에서는, 검출 기구가 레이저 센서이기 때문에, 배터리 교환 로봇이나 배터리 교환 시스템의 비용을 저감하는 것이 가능해진다.
제4 발명에서, 검출 기구는, 검출 기구와 반사물의 거리를 측정하는 것이 가능하게 되어 있고, 검출용 마크는, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지도록 형성되고, 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 검출용 마크를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 검출용 마크의, 검출 기구로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 피검출 부분이라 하면, 제어부는, 피검출 부분의 좌우 방향의 폭에 기초하여 배터리 적재대 또는 배터리의 높이를 산출하고, 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치에 기초하여 좌우 방향에서의 배터리 적재대 또는 배터리의 위치를 산출하고, 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치와 검출 기구와의 전후 방향의 거리에 기초하여 전후 방향에서의 배터리 적재대 또는 배터리의 위치를 산출하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성하면, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지도록 검출용 마크가 형성되어 있기 때문에, 비교적 용이한 처리로, 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향에서의 배터리 적재대 또는 배터리의 위치를 산출하는 것이 가능해진다.
제4 발명에서, 배터리 적재대 또는 배터리에는, 2개의 검출용 마크가 형성되고, 배터리 교환 로봇에는, 2개의 검출용 마크 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록 2개의 검출 기구가 설치되고, 검출 기구는, 검출 기구와 반사물의 거리를 측정하는 것이 가능하게 되어 있고, 검출용 마크는, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지도록 형성되고, 한쪽의 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 한쪽의 검출용 마크를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 한쪽의 검출용 마크의, 한쪽의 검출 기구로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 제1 피검출 부분으로 하고, 다른 쪽의 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 다른 쪽의 검출용 마크를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 다른 쪽의 검출용 마크의, 다른 쪽의 검출 기구로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 제2 피검출 부분으로 하면, 제어부는, 제1 피검출 부분의 좌우 방향의 폭과 제2 피검출 부분의 좌우 방향의 폭에 기초하여, 배터리 적재대 또는 배터리의 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 산출하고, 제1 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치와 한쪽의 검출 기구와의 전후 방향의 거리와, 제2 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치와 다른 쪽의 검출 기구와의 전후 방향의 거리에 기초하여, 배터리 적재대 또는 배터리의 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 산출하는 것이 바람직하다.
이렇게 구성하면, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지도록 검출용 마크가 형성되어 있기 때문에, 비교적 용이한 처리로, 배터리 적재대 또는 배터리의, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 산출하는 것이 가능해진다. 또한, 이렇게 구성하면, 배터리 적재대 또는 배터리에 2개의 검출용 마크가 형성되고, 2개의 검출용 마크 각각을 레이저광이 가로지르도록 2개의 검출 기구가 배터리 교환 로봇에 설치되어 있기 때문에, 2개의 검출 기구 각각에 의해, 2개의 검출용 마크 각각을 동시에 검출하는 것이 가능해진다. 따라서, 배터리 적재대 또는 배터리의, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 단시간에 검출하는 것이 가능해진다.
제4 발명에서, 예를 들어, 배터리 교환 로봇은, 차량으로부터의 배터리의 인발 및/또는 차량에 대한 배터리의 삽입을 행하는 배터리 인발 삽입 기구를 구비하고, 제어부는, 소정의 기준 위치에 정지하는 차량의 배터리 적재대 또는 배터리의, 검출 기구에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기와, 배터리가 교환되는 차량의 배터리 적재대 또는 배터리의, 검출 기구에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기에 기초하여, 배터리 인발 삽입 기구에 의한 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위해 기준 위치에 정지하는 차량을 사용하여 배터리 교환 로봇에 교시된 인발 삽입 위치의 교시 데이터를 보정하기 위한 보정값을 산출한다. 이 경우에는, 산출된 보정값에 기초하여, 배터리 교환 로봇의 인발 삽입 위치를 보정하여, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 배터리 교환 로봇에 의해 적절하게 인발 삽입하는 것이 가능해진다.
제4 발명에서, 검출용 마크는, 예를 들어, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 대략 삼각 형상 또는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다.
이상과 같이, 제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법을 사용하면, 배터리 교환 로봇의 구성이 간이해도, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다. 또한, 제1 발명의 배터리 교환 로봇의 교시 방법을 사용하여 교시된 배터리 교환 로봇에서는, 그 구성이 간이해도, 배터리 적재대와 배터리 탑재부의 사이에서 배터리를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
또한, 제2 발명에서는, 배터리 교환 로봇의 구성이 간이해도, 차량에 탑재되는 복수의 배터리 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 제3 발명에서는, 양 측면측에 배터리 수용부가 형성된 차량의 배터리를 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 제4 발명의 배터리 교환 로봇 및 배터리 교환 시스템에서는, 차량의 정지 정밀도가 낮아도, 차량에 탑재되어 있는 배터리를 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 배터리 교환 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 배터리 교환 시스템의 사시도이다.
도 3은 도 2의 E부를 다른 각도에서 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 F부의 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시하는 배터리 수용부에 배터리가 수용된 상태를 도시하는 정면도이다.
도 6은 도 5의 G부의 확대도이다.
도 7은 도 2에 도시하는 배터리 인발 삽입 기구 및 승강 기구를 정면에서 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 H-H 방향에서 배터리 인발 삽입 기구 및 승강 기구를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 7에 나타내는 배터리 탑재 기구를 정면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 7에 나타내는 배터리 탑재 기구를 측면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 7에 나타내는 배터리 탑재 기구를 상면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 9에 나타내는 롤러의 확대 단면도이다.
도 13은 도 7에 나타내는 배터리 이동 기구를 정면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 7에 나타내는 배터리 이동 기구를 측면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14에 도시하는 배터리 걸림부가 버스로부터 멀어지는 방향으로 이동했을 때의 상태를 측면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 14의 J부의 확대도이다.
도 17은 도 14의 K부의 확대도이다.
도 18은 도 7에 나타내는 배터리 이동 기구를 상면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 19의 (A)는, 도 18의 M부의 확대도이며, (B)는 도 18의 N부의 확대도이다.
도 20은 도 11에 도시하는 검출 기구에 의한 버스의 위치 검출시의 상태를 상면에서 도시하는 도면이다.
도 21은 도 11에 도시하는 검출 기구에 의한 버스의 위치 검출 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 22는 도 11에 도시하는 검출 기구에 의한 배터리의 위치 검출시의 상태를 상면에서 도시하는 도면이다.
도 23은 도 11에 도시하는 검출 기구에 의한 배터리의 위치 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇의 배터리 교환 동작의 개략 플로우를 나타내는 흐름도이다.
도 25는 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에 의한 버스로부터의 배터리의 인발 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에 의한 버스에 대한 배터리의 삽입 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에 의한 버스로부터의 배터리의 인발 동작시의 배터리 탑재부 및 배터리 걸림부의 동작 궤적을 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에 의한 버스에 대한 배터리의 삽입 동작시의 배터리 탑재부 및 배터리 걸림부의 동작 궤적을 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에 의한 버스로부터의 배터리의 인발 동작시의 배터리 탑재부 및 배터리 걸림부의 동작 궤적이며 배터리 검출 위치를 경유하는 경우의 궤적을 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 도 2에 도시하는 배터리 수용부의 정면도이다.
도 31은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇의 제어부의 기억부 및 제2 기억부에 기억되어 있는 데이터의 일부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 32는 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 33의 (A)는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 검출용 마크를 정면에서 설명하기 위한 도면이며, (B)는 (A)의 W-W 단면의 단면도이다.
도 34는 도 1에 도시하는 배터리 교환 시스템의 제어부의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 35는 도 1에 도시하는 배터리 교환 시스템의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 시퀀스도이다.
도 36은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리 검출 위치의 교정시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리 검출 위치의 교정시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 38은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리 검출 위치의 교정시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리 검출 위치의 교정시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 41은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리의 교환시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 42는 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리의 교환시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 43은 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리의 교환시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 44는 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇에서의 배터리의 교환시에 산출되는 각종의 값을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
(배터리 교환 시스템의 개략 구성)
여기에서는, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 배터리 교환 시스템(1)의 개략도이다. 도 2는, 도 1에 도시하는 배터리 교환 시스템(1)의 사시도이다. 도 3은, 도 2의 E부를 다른 각도에서 도시하는 사시도이다. 이하의 설명에서는, 서로 직교하는 3 방향 각각을 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 한다. 본 형태에서는, Z 방향이 상하 방향(연직 방향)과 일치한다. 또한, 이하의 설명에서, X 방향을 전후 방향, Y 방향을 좌우 방향으로 한다.
본 형태의 배터리 교환 시스템(1)은, 차량(2)에 탑재되어 있는 배터리(3)를 교환하기 위한 시스템이다. 본 형태의 차량(2)은 전기 버스이다. 따라서, 이하에서는, 차량(2)을 「버스(2)」로 한다. 버스(2)에는, 복수의 배터리(3)가 수용되는 배터리 수용부(4)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 버스(2)의 양쪽 측면(2a) 측의 각각에 배터리 수용부(4)가 설치되어 있다. 배터리 수용부(4)는, 측면(2a)에 설치되는 커버 부재(도시 생략)를 제거하면, 측면(2a)에 노출되도록 배치되어 있다. 또한, 배터리 수용부(4)는, 버스(2)의 좌석 하측에 배치되어 있다. 배터리(3)의 교환시에는, 버스(2)는 그 진행 방향과 좌우 방향이 대략 일치하도록 정지하고 있다. 이하에서는, 2대의 배터리 수용부(4)를 구별하여 나타내는 경우에는, 정지하고 있는 버스(2)의 한쪽 측면(2a)측에 설치되는 배터리 수용부(4)를 제1 배터리 수용부(4A)로 하고, 버스(2)의 다른 쪽 측면(2a)측에 설치되는 배터리 수용부(4)를 제2 배터리 수용부(4B)로 한다.
배터리 교환 시스템(1)은, 버스(2)의 양쪽 측면(2a)측에 설치된 배터리 수용부(4)의 각각에 수용되어 있는 배터리(3)를 교환하기 위한 2대의 배터리 교환 로봇(5)(이하, 「로봇(5)」이라 함)을 구비하고 있다. 즉, 배터리 교환 시스템(1)은, 제1 배터리 수용부(4A)에 수용되어 있는 배터리(3)을 교환하기 위한 제1 배터리 교환 로봇으로서의 로봇(5)과, 제2 배터리 수용부(4B)에 수용되어 있는 배터리(3)를 교환하기 위한 제2 배터리 교환 로봇으로서의 로봇(5)을 구비하고 있다. 로봇(5)은, 배터리 수용부(4)에 수용되어 있는 배터리(3)의 교환이 가능하게 되도록, 전후 방향에서 버스(2)의 측면(2a)과 마주 보고 있다. 이 로봇(5)은, 배터리 수용부(4)에 수용되어 있는 배터리(3)를 인발하여, 도시를 생략하는 버퍼 스테이션에 반입함과 함께, 버퍼 스테이션에 수용된 충전 완료의 배터리(3)를 버퍼 스테이션으로부터 반출하여 배터리 수용부(4)에 삽입한다. 이하에서는, 2대의 로봇(5)을 구별하여 나타내는 경우에는, 제1 배터리 수용부(4A)에 수용되어 있는 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇(5)을 제1 로봇(5A)으로 하고, 제2 배터리 수용부(4B)에 수용되어 있는 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇(5)을 제2 로봇(5B)으로 한다.
또한, 버스(2)의 측면(2a)에는, 버스(2)의 위치를 검출하기 위한 검출용 플레이트(9)가 형성 또는 고정되어 있다. 검출용 플레이트(9)는, 평판 형상으로 형성됨과 함께, 상하 방향으로 그 폭이 대략 일정한 대략 직사각 형상으로 형성되어 있다. 이 검출용 플레이트(9)는 예를 들어, 버스(2)의 진행 방향에서의 배터리 수용부(4)의 전방측에 배치되어 있다. 또한, 검출용 플레이트(9)는, 측면(2a)에 설치되는 커버 부재(도시 생략)를 제거하면, 측면(2a)에 노출되도록 배치되어 있다.
(배터리 및 배터리 수용부의 구성)
여기에서는, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 4는, 도 3의 F부의 확대도이다. 도 5는, 도 2에 도시하는 배터리 수용부(4)에 배터리(3)가 수용된 상태를 도시하는 정면도이다. 도 6은, 도 5의 G부의 확대도이다.
배터리 수용부(4)는, 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)와, 좌우의 측벽(7)을 구비하고 있고, 배터리 적재대(6)와 측벽(7)에 의해, 배터리(3)의 수용 공간이 형성되어 있다. 배터리 수용부(4)에는, 복수의 배터리(3)의 수용 공간이 형성되어 있어, 복수의 배터리(3)가 수용 가능하게 되어 있다. 즉, 버스(2)에는, 복수의 배터리(3)가 탑재 가능하게 되어 있다. 본 형태의 버스(2)에는, 4개의 배터리(3)가 탑재 가능하게 되어 있고, 배터리 수용부(4)는 4개의 배터리(3) 각각이 탑재되는 4개의 배터리 적재대(6)를 구비하고 있다. 또한, 본 형태에서는, 2개의 배터리 적재대(6)가 측벽(7)을 개재하여 좌우 방향으로 인접하도록 배치됨과 함께, 좌우 방향으로 인접하는 2개의 배터리 적재대(6)와, 좌우 방향으로 인접하는 다른 2개의 배터리 적재대(6)가 상하 방향에서 겹치도록 배치되어 있다.
배터리 적재대(6)의 전방면에는, 배터리(3)의 위치를 간접적으로 검출하기 위한 검출용 마크(8)가 형성되어 있다. 검출용 마크(8)는, 배터리 적재대(6)의 좌우 방향의 양단측 각각에 형성되어 있다. 즉, 좌우 방향으로 소정의 간격을 둔 상태에서, 한 쌍의 (2개의) 검출용 마크(8)가 배터리 적재대(6)의 전방면에 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 본 형태의 배터리 수용부(4)는, 4개의 배터리 적재대(6)를 구비하고 있고, 배터리 수용부(4)에는, 4조의 한 쌍의 검출용 마크(8)가 형성되어 있다. 또한, 검출용 마크(8)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 배터리 적재대(6)의 전방면보다 돌출된 평판 형상으로 형성됨과 함께, 상하 방향에서 그 폭이 변화되는 대략 3각형 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 검출용 마크(8)는, 상측을 향함에 따라서, 그 폭이 좁아지는 대략 정삼각형 형상으로 형성되어 있다.
배터리(3)의 전방면에는, 배터리 수용부(4)로부터 배터리(3)를 인발하기 위한 손잡이부(11)가 형성되어 있다. 본 형태에서는, 배터리(3)의 전방면의, 좌우 방향의 양단측의 각각에 손잡이부(11)가 형성되어 있다. 배터리(3)의 하면에는, 로봇(5)에 의해 인발된 배터리(3)의, 인발 방향에 직교하는 방향의 위치 결정을 행하기 위한 돌기부(12)가 하측 방향으로 돌출되도록 형성되어 있다(도 6 참조). 또한, 배터리(3)는, 배터리 수용부(4)에 배터리(3)를 고정하기 위한 고정 부재(13)(도 5 참조)와, 배터리 수용부(4)에 대한 배터리(3)의 고정 상태를 해제하기 위한 해제 부재(14)(도 4 참조)를 구비하고 있다.
고정 부재(13)는, 배터리(3)의 좌우의 측면 각각으로부터 돌출되도록 배터리(3)에 설치되어 있다. 또한, 고정 부재(13)는, 배터리(3)의 전방면측에 설치되어 있다. 이 고정 부재(13)는, 좌우 방향으로 이동 가능하게 되도록 배터리(3)에 유지되어 있다. 또한, 고정 부재(13)는, 도시를 생략하는 가압 부재에 의해 좌우 방향의 외측으로 가압되어 있다. 본 형태에서는, 이 가압 부재의 가압력에 의해, 배터리 수용부(4)의 측벽(7)에 형성되는 걸림 결합 구멍에 고정 부재(13)의 좌우의 외측단부 부분이 결합함으로써, 배터리 수용부(4)에 배터리(3)가 고정되어 있다. 고정 부재(13)는, 배터리 수용부(4) 내에서, 전후 방향 및 상하 방향에서의 배터리(3)의 위치 결정을 행하는 기능을 하고 있다.
해제 부재(14)는, 손잡이부(11)의 안측에 배치되어 있다. 이 해제 부재(14)는, 전후 방향으로 이동 가능하게 되도록 배터리(3)에 유지되어 있다. 또한, 해제 부재(14)는, 도시를 생략하는 가압 부재에 의해 배터리(3)의 전방면측에 가압되어 있다. 본 형태에서는, 해제 부재(14)가 안측으로 눌리면, 고정 부재(13)가 좌우 방향의 내측으로 이동하여, 배터리 수용부(4)의 측벽(7)에 형성되는 걸림 결합 구멍과 고정 부재(13)의 걸림 결합 상태가 해제되어, 배터리 수용부(4)로부터의 배터리(3)의 인발이 가능하게 된다.
또한, 배터리(3)의 배면에는, 배터리 수용부(4)의 안쪽에 배치되는 커넥터에 연결되는 커넥터가 설치되어 있다. 또한, 배터리(3)의 배면에는, 배터리 수용부(4) 내에서, 상하 좌우 방향에서의 배터리(3)의 위치 결정을 행하기 위한 위치 결정 핀이 설치되어 있다.
(배터리 교환 로봇의 개략 구성)
여기에서는, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 로봇(5)은, 버스(2)로부터의 4개의 배터리(3) 각각의 인발 및 버스(2)에 대한 4개의 배터리(3) 각각의 삽입을 행하는 배터리 인발 삽입 기구(17)와, 배터리 인발 삽입 기구(17)를 승강시키는 승강 기구(18)와, 상하 방향을 축방향으로 해서 배터리 인발 삽입 기구(17) 및 승강 기구(18)를 회동시키는 회동 기구(19)와, 배터리 인발 삽입 기구(17), 승강 기구(18) 및 회동 기구(19)를 좌우 방향으로 이동시키는 수평 이동 기구(20)를 구비하고 있다. 또한, 로봇(5)은, 검출용 마크(8) 및 검출용 플레이트(9)를 검출하기 위한 검출 기구(21)를 구비하고 있다.
배터리 인발 삽입 기구(17)는, 배터리(3)의 인발시 및 삽입시에 배터리(3)가 탑재되는 배터리 탑재부(22)를 갖는 배터리 탑재 기구(23)와, 배터리(3)의 인발시 및 삽입시에 배터리(3)에 걸림 결합하여 배터리 탑재부(22) 위에서 배터리(3)를 이동시키는 배터리 걸림부(24)(도 7 참조)를 갖는 배터리 이동 기구(25)를 구비하고 있다. 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)는, 버스(2)에 근접하는 방향 및 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 배터리 인발 삽입 기구(17)는, 대략 사각 통 형상으로 형성된 유지 부재(26)에 유지되어 있다. 유지 부재(26)는, 그 하단부측을 구성하는 제1 유지 부재(27)와, 그 상단부측을 구성하는 제2 유지 부재(28)를 구비하고 있다. 제1 유지 부재(27)는, 상측이 개구하는 사각 홈 형상으로 형성되고, 제2 유지 부재(28)는, 하측이 개구하는 사각 홈 형상으로 형성되어 있다. 유지 부재(26)는, 제1 유지 부재(27)와 제2 유지 부재(28)가 상하 방향에서 조합되어 고정됨으로써, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동 방향의 양단이 개구하는 대략 사각 통 형상으로 형성되어 있다.
(배터리 탑재 기구의 구성)
여기에서는, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 7은, 도 2에 도시하는 배터리 인발 삽입 기구(17) 및 승강 기구(18)를 정면에서 도시하는 도면이다. 도 8은, 도 7의 H-H 방향에서 배터리 인발 삽입 기구(17) 및 승강 기구(18)를 도시하는 도면이다. 도 9는, 도 7에 나타내는 배터리 탑재 기구(23)를 정면에서 설명하기 위한 도면이다. 도 10은, 도 7에 나타내는 배터리 탑재 기구(23)를 측면에서 설명하기 위한 도면이다. 도 11은, 도 7에 나타내는 배터리 탑재 기구(23)를 상면에서 설명하기 위한 도면이다. 도 12는, 도 9에 나타내는 롤러(32)의 확대 단면도이다.
배터리 탑재 기구(23)는, 상술한 배터리 탑재부(22) 외에, 버스(2)에 근접하는 방향 및 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 배터리 탑재부(22)를 이동시키는 탑재부 이동 기구(30)를 구비하고 있다.
배터리 탑재부(22)는, 상하 방향으로 편평한 블록 형상으로 형성되어 있다. 배터리 탑재부(22)의 상면에는, 배터리(3)의 하면에 접촉하는 복수의 롤러(31, 32)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 롤러(31)는, 배터리 탑재부(22)의 이동 방향으로 소정의 간격으로 배치되고, 복수의 롤러(32)도, 롤러(31)와 마찬가지로, 배터리 탑재부(22)의 이동 방향으로 소정의 간격으로 배치되어 있다. 또한, 롤러(31)와 롤러(32)는, 배터리 탑재부(22)의 이동 방향에 직교하는 방향으로, 소정의 간격을 둔 상태로 배치되어 있다.
롤러(31)는 플랫 롤러이다. 한편, 롤러(32)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 내주측을 향해 오목해지는 홈부(32a)가 외주면에 형성된 홈 구비 롤러이다. 홈부(32a)는, 배터리(3)의 하면에 형성되는 돌기부(12)가 걸림 결합 가능하게 되도록 형성되어 있어, 배터리 탑재부(22)의 소정의 위치에 배터리(3)가 탑재되면, 홈부(32a)에 돌기부(12)가 걸림 결합한다. 본 형태에서는, 홈부(32a)에 돌기부(12)가 결합함으로써, 배터리 탑재부(22)의 이동 방향에 직교하는 방향에서, 배터리 탑재부(22)에 대하여 배터리(3)가 위치 결정된다.
탑재부 이동 기구(30)는, 배터리 탑재부(22)를 이동시키기 위한 구성으로서, 모터(33)와, 볼 나사 등의 나사 부재(34)와, 나사 부재(34)에 나사 결합하는 너트 부재(35)를 구비하고 있다. 또한, 탑재부 이동 기구(30)는, 배터리 탑재부(22)를 안내하기 위한 구성으로서, 직선 형상으로 형성된 가이드 레일(36)과, 가이드 레일(36)에 걸림 결합함과 함께 가이드 레일(36)을 따라 상대 이동 가능한 가이드 블록(37)을 구비하고 있다.
모터(33)는, 배터리 탑재부(22)의 후단부의 상면측에 고정되어 있다. 나사 부재(34)는, 배터리 탑재부(22)의 하면측에 회전 가능하게 유지되어 있다. 모터(33)와 나사 부재(34)는, 풀리나 벨트 등을 개재하여 연결되어 있다. 너트 부재(35)는 제1 유지 부재(27)에 고정되어 있다. 또한, 가이드 레일(36)은, 배터리 탑재부(22)의 하면측에 고정되고, 가이드 블록(37)은 제1 유지 부재(27)에 고정되어 있다. 그로 인해, 본 형태에서는, 모터(33)가 회전하면, 배터리 탑재부(22)는 가이드 레일(36) 및 가이드 블록(37)에 안내되어, 제1 유지 부재(27)에 대하여 직선상으로 이동한다.
(배터리 이동 기구의 구성)
여기에서는, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 13은, 도 7에 나타내는 배터리 이동 기구(25)를 정면에서 설명하기 위한 도면이다. 도 14는, 도 7에 나타내는 배터리 이동 기구(25)를 측면에서 설명하기 위한 도면이다. 도 15는, 도 14에 도시하는 배터리 걸림부(24)가 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 이동했을 때의 상태를 측면에서 설명하기 위한 도면이다. 도 16은, 도 14의 J부의 확대도이다. 도 17은, 도 14의 K부의 확대도이다. 도 18은, 도 7에 나타내는 배터리 이동 기구(25)를 상면에서 설명하기 위한 도면이다. 도 19의 (A)는 도 18의 M부의 확대도이며, 도 19의 (B)는 도 18의 N부의 확대도이다.
배터리 이동 기구(25)는, 상술한 배터리 걸림부(24) 외에, 버스(2)에 근접하는 방향 및 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 배터리 걸림부(24)를 이동시키는 걸림부 이동 기구(39)와, 배터리 걸림부(24)를 이동 가능하게 유지함과 함께 제2 유지 부재(28)에 이동 가능하게 유지되는 이동 유지 부재(40)를 구비하고 있다.
배터리 걸림부(24)는, 배터리(3)의 손잡이부(11)에 걸림 결합하는 결합 갈고리부(41)와, 결합 갈고리부(41)를 상하 이동시키는 에어 실린더(42)와, 에어 실린더(42)가 설치되는 기초부(43)를 구비하고 있다. 결합 갈고리부(41)는, 에어 실린더(42)의 가동측에 고정되고, 에어 실린더(42)의 고정측은, 기초부(43)의 선단면에 고정되어 있다. 본 형태에서는, 배터리(3)에 형성되는 2개의 손잡이부(11)의 각각에 결합 갈고리부(41)가 결합하도록, 2개의 결합 갈고리부(41) 및 2개의 에어 실린더(42)가 기초부(43)의 선단면에 소정의 간격을 둔 상태로 배치되어 있다.
결합 갈고리부(41)는, 에어 실린더(42)에 고정되는 고정부(41a)와, 손잡이부(11)에 걸림 결합하는 갈고리부(41b)를 구비하고 있다. 갈고리부(41b)는, 손잡이부(11)의 전단부 부분과 배터리(3)의 전방면의 사이에 상측으로부터 들어가서 손잡이부(11)에 걸림 결합한다. 갈고리부(41b)가 손잡이부(11)에 걸림 결합할 때에는, 갈고리부(41b)가 해제 부재(14)를 눌러, 배터리 수용부(4)의 측벽(7)에 형성되는 걸림 결합 구멍과 고정 부재(13)의 걸림 결합 상태를 해제한다. 그로 인해, 갈고리부(41b)가 손잡이부(11)에 걸림 결합하면, 배터리 인발 삽입 기구(17)에 의한 배터리(3)의 인발이나 삽입이 가능해진다.
이동 유지 부재(40)는, 배터리 걸림부(24)의 이동 방향으로 가늘고 긴 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이동 유지 부재(40)는, 배터리 걸림부(24)의 이동 방향으로부터 보았을 때의 형상이 대략 H 형상으로 되도록 형성되어 있다.
걸림부 이동 기구(39)는, 배터리 걸림부(24) 및 이동 유지 부재(40)를 이동시키기 위한 구성으로서, 모터(44)와, 볼 나사 등의 나사 부재(45)와, 나사 부재(45)에 나사 결합하는 너트 부재(46)와, 풀리(47, 48)와, 풀리(47, 48)에 걸쳐지는 벨트(49)를 구비하고 있다. 또한, 걸림부 이동 기구(39)는, 배터리 걸림부(24) 및 이동 유지 부재(40)를 안내하기 위한 구성으로서, 직선 형상으로 형성된 가이드 레일(50)과, 가이드 레일(50)에 걸림 결합함과 함께 가이드 레일(50)을 따라 상대 이동 가능한 가이드 블록(51)을 구비하고, 배터리 걸림부(24)를 안내하기 위한 구성으로서, 직선 형상으로 형성된 가이드 레일(52)과, 가이드 레일(52)에 걸림 결합함과 함께 가이드 레일(52)을 따라 상대 이동 가능한 가이드 블록(53)을 구비하고 있다.
모터(44)는, 제2 유지 부재(28)의 후단부의 상면에 고정되어 있다. 나사 부재(45)는, 제2 유지 부재(28)의 상면부에 회전 가능하게 유지되어 있다. 모터(44)와 나사 부재(45)는, 풀리나 벨트 등을 개재하여 연결되어 있다. 너트 부재(46)는, 이동 유지 부재(40)의 후단부에 고정되어 있다. 풀리(47)는, 이동 유지 부재(40)의 후단부에 회전 가능하게 유지되고, 풀리(48)는, 이동 유지 부재(40)의 전단부에 회전 가능하게 유지되어 있다.
벨트(49)는, 벨트 고정 부재(54)를 개재하여 배터리 걸림부(24)의 기초부(43)에 고정됨과 함께, 벨트 고정 부재(55)를 개재하여 제2 유지 부재(28)의 상면부에 고정되어 있다. 구체적으로는, 제2 유지 부재(28)로부터 이동 유지 부재(40)가 돌출되어, 도 17에 도시한 바와 같이, 풀리(47)의 근방에 벨트 고정 부재(55)가 배치될 때에, 도 16에 도시한 바와 같이, 풀리(48)의 근방에 벨트 고정 부재(54)가 배치되고, 또한, 제2 유지 부재(28) 내에 이동 유지 부재(40)가 수용되고, 도 15에 도시한 바와 같이, 풀리(48)의 근방에 벨트 고정 부재(55)가 배치될 때에, 풀리(47)의 근방에 벨트 고정 부재(54)가 배치되도록, 벨트(49)는, 벨트 고정 부재(54, 55)를 개재하여 기초부(43) 및 제2 유지 부재(28)에 고정되어 있다.
가이드 레일(50)은, 제2 유지 부재(28)의 상면부에 고정되고, 가이드 블록(51)은, 이동 유지 부재(40)의 상면에 고정되어 있다. 가이드 레일(52)은, 이동 유지 부재(40)의 하면에 고정되고, 가이드 블록(53)은, 배터리 걸림부(24)의 기초부(43)의 상단부측에 고정되어 있다.
본 형태에서는, 모터(44)가 회전하면, 나사 부재(45)와 너트 부재(46)에 의해, 배터리 걸림부(24)와 함께 이동 유지 부재(40)가 가이드 레일(50) 및 가이드 블록(51)에 안내되어, 제2 유지 부재(28)에 대하여 직선상으로 이동한다. 또한, 모터(44)가 회전하면, 풀리(47, 48)와 벨트(49)에 의해, 배터리 걸림부(24)가 가이드 레일(52) 및 가이드 블록(53)에 안내되어, 이동 유지 부재(40)에 대하여 직선상으로 상대 이동한다.
(승강 기구, 제1 연결 기구 및 제2 연결 기구의 구성)
여기에서도 마찬가지로, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
승강 기구(18)는, 도 2, 도 3, 도 7에 도시한 바와 같이, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동 방향(이하, 이 방향을 「제1 방향」이라 함)과 상하 방향에 직교하는 방향(이하, 이 방향을 「제2 방향」이라 함)의 양단측 각각에 배치되는 제1 승강 기구(59) 및 제2 승강 기구(60)를 구비하고 있다. 제1 승강 기구(59)는, 제1 연결 기구(61)에 의해, 제1 유지 부재(27)의 제2 방향의 일단부측에 연결되어 있다. 제2 승강 기구(60)는, 제2 연결 기구(62)에 의해, 제1 유지 부재(27)의 제1 방향 타단부측에 연결되어 있다. 제1 승강 기구(59) 및 제2 승강 기구(60)는, 수평 방향에 대하여 유지 부재(26)를 기울이기 위해서(즉, 제1 방향으로부터 보았을 때의 제2 방향, 즉 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동 방향으로부터 보았을 때의 제2 방향에 대하여 유지 부재(26)를 기울이기 위해서), 개별로 구동 가능하게 되어 있다. 또한, 유지 부재(26)는, 수평 방향에 대하여 경사 가능하게 되도록 제1 승강 기구(59) 및 제2 승강 기구(60)에 연결되어 있다.
제1 승강 기구(59) 및 제2 승강 기구(60)는, 상하 방향으로 이동 가능한 승강 부재(63)와, 승강 부재(63)를 승강 가능하게 유지하는 기둥 형상 부재(64)와, 승강 부재(63)를 승강시키는 승강 구동 기구(65)를 구비하고 있다. 기둥 형상 부재(64)는, 상하 방향으로 가늘고 긴 기둥 형상으로 형성되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 승강 기구(59)를 구성하는 기둥 형상 부재(64)의 상단부와, 제2 승강 기구(60)를 구성하는 기둥 형상 부재(64)의 상단부는, 연결 부재(66)에 의해 연결되어 있고, 2개의 기둥 형상 부재(64)와 연결 부재(66)에 의해, 문 형태의 프레임이 구성되어 있다.
승강 구동 기구(65)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 승강 부재(63)를 승강시키기 위한 구성으로서, 모터(67)와, 볼 나사 등의 나사 부재(68)와, 나사 부재(68)에 나사 결합하는 너트 부재(69)를 구비하고 있다. 또한, 승강 구동 기구(65)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 승강 부재(63)를 안내하기 위한 구성으로서, 직선 형상으로 형성된 가이드 레일(70)과, 가이드 레일(70)에 걸림 결합함과 함께 가이드 레일(70)을 따라 상대 이동 가능한 가이드 블록(71)을 구비하고 있다.
모터(67)는, 기둥 형상 부재(64)의 상단부측에 고정되어 있다. 나사 부재(68)는, 기둥 형상 부재(64)에 회전 가능하게 유지되어 있다. 모터(67)와 나사 부재(68)는, 커플링(72)을 개재하여 연결되어 있다. 너트 부재(69)는, 승강 부재(63)에 고정되어 있다. 가이드 레일(70)은, 기둥 형상 부재(64)의 측면에 고정되어 있다. 가이드 블록(71)은 승강 부재(63)에 고정되어 있다. 그로 인해, 본 형태에서는, 모터(67)가 회전하면, 승강 부재(63)는, 가이드 레일(70) 및 가이드 블록(71)에 안내되어, 기둥 형상 부재(64)에 대하여 상하 이동한다.
제1 연결 기구(61)는, 제1 승강 기구(59)의 승강 부재(63)에 대한 유지 부재(26)의 상대 회동이 가능하게 되도록, 유지 부재(26)와 승강 부재(63)를 연결하고 있다. 또한, 제2 연결 기구(62)는, 제2 승강 기구(60)의 승강 부재(63)에 대한 유지 부재(26)의 상대 회동과 제2 방향으로의 상대 이동이 가능하게 되도록, 유지 부재(26)와 승강 부재(63)를 연결하고 있다. 본 형태에서는, 제1 승강 기구(59)의 승강 부재(63)의 이동량과 제2 승강 기구(60)의 승강 부재(63)의 이동량이 동등해지도록 모터(67)가 회전하면, 유지 부재(26)가 수평 방향과 평행한 상태를 유지한 채 승강한다. 한편, 제1 승강 기구(59)의 모터(67) 또는 제2 승강 기구(60)의 모터(67)의 한쪽만이 회전하면, 수평 방향에 대하여 유지 부재(26)가 기울어진다. 또한, 제1 승강 기구(59)의 승강 부재(63)의 이동량과 제2 승강 기구(60)의 승강 부재(63)의 이동량이 상이하도록 모터(67)가 회전하면, 유지 부재(26)가 수평 방향에 대하여 기울어지면서 승강한다.
(회동 기구 및 수평 이동 기구의 구성)
여기에서도 마찬가지로, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
회동 기구(19)는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 배터리 인발 삽입 기구(17) 및 승강 기구(18)가 탑재됨과 함께 회동 가능한 회동 부재(85)와, 회동 부재(85)를 회동시키는 회동 구동 기구(86)를 구비하고 있다. 수평 이동 기구(20)는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 배터리 인발 삽입 기구(17), 승강 기구(18) 및 회동 기구(19)가 탑재됨과 함께 좌우 방향으로 이동 가능한 슬라이드 부재(87)와, 슬라이드 부재(87)를 이동시키는 수평 구동 기구(88)를 구비하고 있다.
회동 부재(85)는, 대략 원판 형상으로 형성되어 있다. 슬라이드 부재(87)는, 좌우 방향을 길이 방향으로 하는 생략 직사각형의 판상으로 형성되어 있다. 슬라이드 부재(87)의 좌우 방향의 폭은, 회동 부재(85)의 직경보다 크게 되어 있고, 슬라이드 부재(87)의 전후 방향의 폭은, 회동 부재(85)의 직경보다 작게 되어 있다.
회동 부재(85)는, 슬라이드 부재(87)의 상측에 배치되어 있다. 이 회동 부재(85)는, 그 곡률 중심을 중심으로 해서 회동 가능하게 되어 있다. 회동 부재(85)의 상면에는, 2개의 기둥 형상 부재(64)의 하단부가 고정되어 있다. 구체적으로는, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동 방향에 직교하는 제1 방향에서의 회동 부재(85)의 상면의 양단측의 각각에 기둥 형상 부재(64)의 하단부가 고정되어 있다.
회동 구동 기구(86)는, 회동 부재(85)를 회동시키기 위한 구성으로서, 모터, 풀리 및 벨트 등을 구비하고 있다. 또한, 회동 구동 기구(86)는, 회동 부재(85)를 회동 방향으로 안내하기 위한 구성으로서, 가이드 레일과, 가이드 레일에 걸림 결합함과 함께 가이드 레일을 따라 상대 이동 가능한 복수의 가이드 블록을 구비하고 있다. 가이드 레일은, 원환형으로 형성되어 있고, 슬라이드 부재(87)의 상면에 고정되어 있다. 복수의 가이드 블록은, 회동 부재(85)의 하면측에 고정되어 있고, 회동 부재(85)의 곡률 중심을 중심으로 하는 원환형으로 배치되어 있다. 모터의 출력축에 고정되는 풀리 및 회동 부재(85)의 외주면 등에는 벨트가 걸쳐져 있어, 모터가 회전하면, 회동 부재(85)는, 가이드 레일 및 가이드 블록에 안내되어 슬라이드 부재(87)에 대하여 회동한다.
수평 구동 기구(88)는, 슬라이드 부재(87)를 이동시키기 위한 구성으로서, 모터, 풀리 및 벨트 등을 구비하고 있다. 또한, 수평 구동 기구(88)는, 슬라이드 부재(87)를 좌우 방향으로 안내하기 위한 구성으로서, 직선 형상으로 형성된 가이드 레일과, 가이드 레일에 걸림 결합함과 함께 가이드 레일을 따라 상대 이동 가능한 복수의 가이드 블록을 구비하고 있다. 가이드 레일은, 슬라이드 부재(87)의 하측에 배치되어 있다. 가이드 블록은, 슬라이드 부재(87)의 하면에 고정되어 있다. 벨트의 일단부는, 가이드 레일의 좌측 단부측에 고정되고, 벨트의 타단부는, 가이드 레일의 우측 단부측에 고정되어 있다. 또한, 벨트는, 모터의 출력축에 고정되는 풀리 등에 걸쳐져 있어, 모터가 회전하면, 가이드 레일 및 가이드 블록에 안내되어 슬라이드 부재(87)가 좌우 방향으로 직선상으로 이동한다.
(검출 기구의 구성, 버스의 위치 검출 동작 및 배터리의 위치 검출 동작)
여기에서는, 먼저, 제1 발명 내지 제3 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 20은, 도 11에 도시하는 검출 기구(21)에 의한 버스(2)의 위치 검출시의 상태를 상면에서 도시하는 도면이다. 도 21은, 도 11에 도시하는 검출 기구(21)에 의한 버스(2)의 위치 검출 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 도 22는, 도 11에 도시하는 검출 기구(21)에 의한 배터리(3)의 위치 검출시의 상태를 상면에서 도시하는 도면이다. 도 23은, 도 11에 도시하는 검출 기구(21)에 의한 배터리(3)의 위치 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
검출 기구(21)는, 레이저광을 사출하는 발광부와, 이 발광부에서 사출되어 버스(2)의 측면(2a)이나 배터리 적재대(6)의 전방면 등에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부를 구비하는 레이저 센서이다. 이 검출 기구(21)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 배터리 탑재부(22)의 전단부측의 상면에 설치되어 있다. 또한, 검출 기구(21)는, 발광부와 수광부가 수평 방향으로 인접하도록, 또는, 발광부와 수광부가 상하 방향으로 인접하도록, 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있다. 본 형태에서는, 4개의 배터리 적재대(6) 각각에 형성되는 한 쌍의 (2개의) 검출용 마크(8)에 대응하도록, 2개의 검출 기구(21)가 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동 방향에 직교하는 제1 방향에서의 배터리 탑재부(22)의 양단측의 상면에 검출 기구(21)가 고정되어 있다. 또한, 한 쌍의 검출용 마크(8)의 간격과 동일한 간격으로, 2개의 검출 기구(21)가 배터리 탑재부(22)에 고정되어 있다.
검출 기구(21)는, 발광부에서 사출된 레이저광을 반사하는 반사물이 소정의 측정 레인지 내에 있으면 온 상태가 되고, 레이저광을 반사하는 반사물이 측정 레인지 내에 없으면 오프 상태가 된다. 또한, 검출 기구(21)에서는, 검출 기구(21)가 온 상태일 때에, 검출 기구(21)와 반사물의 거리를 검출하는 것이 가능하게 되어 있다.
검출 기구(21)에 의한 버스(2)의 위치 검출은, 예를 들어, 이하와 같이 행하여진다. 즉, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 소정의 정지 위치에 정지했을 때에는, 예를 들어, 배터리 인발 삽입 기구(17)는, 좌우 방향에서, 검출용 플레이트(9)가 배치되는 위치에서 대기하고 있다. 또한, 이때에는, 도 20의 실선으로 나타낸 바와 같이, 배터리 탑재부(22)의 전방면이 버스(2)의 측면(2a)과 마주 향함과 함께, 배터리 탑재부(22)는 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 후퇴하고 있다.
이 상태에서, 도 20의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 검출 기구(21)의 발광부에서 사출되어 검출용 플레이트(9)에서 반사된 레이저광을 수광한 검출 기구(21)가 온 상태로 될 때까지, 배터리 탑재부(22)가 버스(2)를 향해 전진한다. 그 후, 도 21의 (A)의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 상하 방향으로 소정의 위치에 있는 배터리 탑재부(22)를, 도 21의 (A)의 파선으로 나타내는 바와 같이 상측 방향으로 이동시켜, 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)의 상단부의 개략 위치를 검출한다. 그 후, 배터리 탑재부(22)를 도 21의 (A)의 실선 및 도 21의 (B)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 좌우 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 양단부의 위치를 검출하기 위한 높이까지 하측 방향으로 이동시킨다.
그 후, 도 21의 (B)의 실선 및 도 21의 (C)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향의 한쪽으로 이동시키고, 검출 기구(21)에 의해 좌우 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 일단부의 개략 위치를 검출한다. 그 후, 배터리 탑재부(22)를 도 21의 (C)의 실선 및 도 21의 (D)의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 좌우 방향의 다른 쪽으로 이동시켜서, 검출 기구(21)에 의해 좌우 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 양단부의 위치를 검출한다.
그 후, 배터리 탑재부(22)를, 도 21의 (D)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 검출 기구(21)에 의해 좌우 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 일단부를 검출한 위치로부터 좌우 방향의 다른 쪽으로 소정의 거리만큼 떨어진 위치까지 이동시킨 후에, 도 21의 (D)의 실선 및 도 21의 (E)의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 상 방향으로 이동시켜서, 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)의 상단부를 검출한다. 또한, 그 후, 배터리 탑재부(22)를 도 21의 (E)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 검출 기구(21)가 좌우 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 타단부를 검출한 위치로부터 좌우 방향의 다른 쪽으로 소정의 거리만큼 떨어진 위치까지, 또한, 하측 방향으로 이동시킨 후에, 도 21의 (E)의 실선으로 나타낸 바와 같이 상 방향으로 이동시켜서, 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)의 상단부를 검출한다.
이상과 같이 배터리 탑재부(22)를 이동시킴으로써, 검출 기구(21)에 의해, 전후 방향, 좌우 방향 및 상하 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 위치를 검출한다. 또한, 검출 기구(21)에 의해, 전후 방향, 좌우 방향 및 상하 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 위치를 검출함으로써, 버스(2)의 위치를 검출한다. 또한, 이상과 같이 배터리 탑재부(22)를 이동시킴으로써, 검출 기구(21)에 의해, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 검출용 플레이트(9)의 기울기 등을 검출하는 것도 가능하다. 즉, 이상과 같이 배터리 탑재부(22)를 이동시킴으로써, 검출 기구(21)에 의해, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 버스(2)의 기울기 등을 검출하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 설명은, 바꾸어 말하면, 그 후, 배터리 탑재부(22)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동시키고, 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)의 상단부 플레이트(9)의 위치를 검출한다. 또한, 검출 기구(21)에 의해, 전후 방향, 좌우 방향 및 좌우의 양단부의 위치를 검출함으로써, 전후 방향, 좌우 방향 및 상하 방향에서의 검출용 및 상하 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 위치를 검출함으로써, 버스(2)의 위치를 검출한다. 또한, 배터리 탑재부(22)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동시킴으로써, 검출 기구(21)에 의해, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 검출용 플레이트(9)의 기울기 등을 검출하는 것도 가능하다. 즉, 배터리 탑재부(22)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동시킴으로써, 검출 기구(21)에 의해, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 버스(2)의 기울기 등을 검출하는 것도 가능하다.
검출 기구(21)에 의한 버스(2)의 위치의 검출 후에는, 예를 들어, 이하와 같이, 검출 기구(21)에 의한 배터리(3)의 위치 검출이 행하여진다. 즉, 먼저, 도 22의 (A)에 도시한 바와 같이, 교환되는 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 한 쌍의 검출용 마크(8) 각각과, 2개의 검출 기구(21) 각각이 마주 향하도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시킨다.
그 후, 검출 기구(21)의 발광부에서 사출되어 검출용 마크(8)에서 반사된 레이저광을 수광한 검출 기구(21)가 온 상태로 될 때까지, 배터리 탑재부(22)를 배터리 적재대(6)를 향해 전진시킨다. 그 후, 도 22의 (B), (C) 및 도 23의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, 검출 기구(21)의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시킨다. 보다 구체적으로는, 2개의 검출 기구(21)의 각각의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 2개의 검출용 마크(8) 각각을 가로지르도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시킨다.
검출 기구(21)의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시키면, 검출 기구(21)에 의해, 검출용 마크(8)가 검출되는 부분(즉, 레이저광을 반사하는 부분(도 23의 (C)의 파선 부분). 이하, 「피검출 부분(8a)」이라 함)의 폭을 검출하는 것이 가능하다. 본 형태의 검출용 마크(8)는, 상하 방향으로 그 폭이 변화하는 대략 삼각형 형상으로 형성되어 있기 때문에, 검출용 마크(8)의 피검출 부분(8a)의 폭을 검출함으로써, 검출용 마크(8)의 높이를 검출하는 것이 가능하고, 검출용 마크(8)의 높이를 검출함으로써, 검출용 마크(8)가 형성되는 배터리 적재대(6)의 높이를 검출하는 것이 가능하다. 본 형태에서는, 검출 기구(21)에서 검출용 마크(8)의 피검출 부분(8a)의 폭을 검출함으로써, 배터리 적재대(6)의 높이가 검출되고, 배터리 적재대(6)의 높이가 검출됨으로써, 배터리 적재대(6)에 위치 결정되어 탑재되는 배터리(3)의 높이가 검출된다.
또한, 검출 기구(21)의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록 배터리 탑재부(22)를 이동시켜서, 검출 기구(21)에서 검출용 마크(8)를 검출함으로써, 검출용 마크(8)의 피검출 부분(8a)의 좌우 방향의 중심 위치를 검출하는 것이 가능하다. 본 형태에서는, 예를 들어, 이 중심 위치에 기초하여, 좌우 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치가 검출되고, 좌우 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치가 검출됨으로써, 배터리 적재대(6)에 위치 결정되어 탑재되는 배터리(3)의 좌우 방향에서의 위치가 검출된다.
또한, 검출용 마크(8)의 피검출 부분(8a)의 좌우 방향의 중심 위치와 검출 기구(21)의 거리를 검출 기구(21)에서 검출하는 것이 가능하고, 본 형태에서는, 예를 들어, 이 중심 위치와 검출 기구(21)의 거리에 기초하여, 전후 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치가 검출되고, 전후 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치가 검출됨으로써, 배터리 적재대(6)에 위치 결정되어 탑재되는 배터리(3)의 전후 방향에서의 위치가 검출된다.
또한, 2개의 검출 기구(21) 중 한쪽의 검출 기구(21)에서 검출된 배터리 적재대(6)의 높이와, 다른 쪽의 검출 기구(21)에서 검출된 배터리 적재대(6)의 높이로부터, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기가 검출된다. 또한, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기가 검출됨으로써, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기가 검출된다.
또한, 2개의 검출 기구(21) 중 한쪽의 검출 기구(21)에서 검출된 검출 기구(21)와 검출용 마크(8)의 거리와, 다른 쪽의 검출 기구(21)에서 검출된 검출 기구(21)와 검출용 마크(8)의 거리와로부터, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기가 검출된다. 또한, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기가 검출됨으로써, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기가 검출된다.
전후 좌우 방향에서의 배터리(3)의 위치, 배터리(3)의 높이, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기가 검출되면, 배터리(3)의 하면 돌기부(12)와 배터리 탑재부(22)의 롤러(32)의 홈부(32a)가 좌우 방향으로 대략 일치하고, 배터리(3)의 하면과, 롤러(31, 32)의 상면이 대략 일치함과 함께, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기와 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 대략 일치하고, 또한, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기와 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 대략 일치하도록, 로봇(5)에 의한 배터리(3)의 교환 동작시에, 배터리 인발 삽입 기구(17)의 좌우 방향의 위치, 높이 및 기울기가 조정된다.
구체적으로는, 수평 이동 기구(20)에 의해 배터리 인발 삽입 기구(17)의 좌우 방향의 위치가 조정되고, 승강 기구(18)에 의해, 배터리 인발 삽입 기구(17)의 높이가 조정되고, 회동 기구(19)에 의해, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 조정된다. 또한, 제1 승강 기구(59) 또는 제2 승강 기구(60)의 한쪽을 구동함으로써, 또는, 제1 승강 기구(59)의 구동량과 제2 승강 기구(60)의 구동량을 바꿈으로써, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 조정된다.
(검출 기구의 구성, 버스의 위치 검출 동작 및 배터리의 위치 검출 동작)
여기에서는, 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 20은, 도 11에 도시하는 검출 기구(21)에 의한 버스(2)의 위치 검출시의 상태를 상면에서 도시하는 도면이다. 도 22는, 도 11에 도시하는 검출 기구(21)에 의한 배터리(3)의 위치 검출시의 상태를 상면에서 도시하는 도면이다. 도 23은, 도 11에 도시하는 검출 기구(21)에 의한 배터리(3)의 위치의 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
검출 기구(21)는, 레이저광을 사출하는 발광부와, 이 발광부에서 사출되어 버스(2)의 측면(2a)이나 배터리 적재대(6)의 전방면 등의 반사물에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부를 구비하는 레이저 센서이다. 이 검출 기구(21)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 배터리 탑재부(22)의 전단부측의 상면에 설치되어 있다. 또한, 검출 기구(21)는, 발광부와 수광부가 수평 방향으로 인접하도록, 또는, 발광부와 수광부가 상하 방향으로 인접하도록, 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있다. 본 형태에서는, 4개의 배터리 적재대(6) 각각에 형성되는 한 쌍의 (2개의) 검출용 마크(8)에 대응하도록, 2개의 검출 기구(21)가 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동 방향에 직교하는 제2 방향에서의 배터리 탑재부(22)의 양단측의 상면에 검출 기구(21)가 고정되어 있다. 또한, 한 쌍의 검출용 마크(8)의 간격과 동일한 간격으로, 2개의 검출 기구(21)가 배터리 탑재부(22)에 고정되어 있다.
도 20에 도시한 바와 같이, 검출 기구(21)는, 소정의 배선을 개재하여, 로봇(5)의 제어부(91)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 검출 기구(21)는, 발광부에서 사출된 레이저광을 반사하는 반사물이 소정의 측정 레인지 내에 있으면 온 상태가 되고, 레이저광을 반사하는 반사물이 측정 레인지 내에 없으면 오프 상태가 된다. 또한, 본 형태에서는, 온 상태의 검출 기구(21)를 사용하여, 검출 기구(21)와 반사물의 거리를 검출하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 이하에서는, 쌍을 이루는 2개의 검출용 마크(8)를 구별하여 나타내는 경우에는, 한쪽의 검출용 마크(8)를 검출용 마크(8A)로 하고, 다른 쪽의 검출용 마크(8)를 검출용 마크(8B)라 한다. 또한, 2개의 검출 기구(21)를 구별하여 나타내는 경우에는, 검출용 마크(8A)를 검출하기 위한 한쪽의 검출 기구(21)를 검출 기구(21A)라 하고, 검출용 마크(8B)를 검출하기 위한 다른 쪽의 검출 기구(21)를 검출 기구(21B)라 한다.
검출 기구(21)에 의한 버스(2)의 위치 검출은, 예를 들어, 이하와 같이 행하여진다. 즉, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 소정의 정지 위치에 정지했을 때에는, 예를 들어, 배터리 인발 삽입 기구(17)는, 좌우 방향으로, 검출용 플레이트(9)가 배치되는 위치에서 대기하고 있다. 또한, 이때에는, 도 20의 실선으로 나타낸 바와 같이, 배터리 탑재부(22)의 전방면이 버스(2)의 측면(2a)과 마주 향함과 함께, 배터리 탑재부(22)는, 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 후퇴하고 있다. 이 상태에서, 도 20의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 검출 기구(21)의 발광부에서 사출되어 검출용 플레이트(9)에서 반사된 레이저광을 수광한 검출 기구(21)가 온 상태로 될 때까지, 배터리 탑재부(22)를 버스(2)를 향해 전진시킨다.
그 후, 배터리 탑재부(22)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동시키고, 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)의 상단부 및 좌우의 양단부의 위치를 검출하면, 제어부(91)는, 전후 방향, 좌우 방향 및 상하 방향에서의 검출용 플레이트(9)의 위치를 산출하고, 검출용 플레이트(9)의 위치를 산출함으로써, 버스(2)의 위치를 검출한다. 또한, 배터리 탑재부(22)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동시킴으로써, 제어부(91)가 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 검출용 플레이트(9)의 기울기 등을 산출하는 것도 가능하다. 즉, 배터리 탑재부(22)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동시킴으로써, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 버스(2)의 기울기 등을 검출하는 것도 가능하다.
검출 기구(21)에 의한 버스(2)의 위치의 검출 후에는, 예를 들어, 이하와 같이, 검출 기구(21)에 의한 배터리(3)의 위치 검출이 행하여진다. 즉, 먼저, 도 22의 (A)에 도시한 바와 같이, 교환되는 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 한 쌍의 검출용 마크(8) 각각과, 2개의 검출 기구(21) 각각이 마주 향하도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시킨다.
그 후, 검출 기구(21)의 발광부에서 사출되어 검출용 마크(8)에서 반사된 레이저광을 수광한 검출 기구(21)가 온 상태로 될 때까지, 배터리 탑재부(22)를 배터리 적재대(6)를 향해 전진시킨다. 그 후, 도 22의 (B), (C) 및 도 23의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, 검출 기구(21)의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시킨다. 보다 구체적으로는, 검출 기구(21A)의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 검출용 마크(8A)를 가로지르고, 검출 기구(21B)의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 검출용 마크(8B)를 가로지르도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시킨다.
검출 기구(21)로부터 사출되는 레이저광이 검출용 마크(8)를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 검출용 마크(8)의, 검출 기구(21)로부터의 레이저광을 반사하는 부분(도 23의 (C)의 파선 부분)을 피검출 부분(8a, 8b)이라 하면(보다 구체적으로는, 검출 기구(21A)로부터 사출되는 레이저광이 검출용 마크(8A)를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 검출용 마크(8A)의, 검출 기구(21A)로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 제1 피검출 부분(8a)이라 하고, 검출 기구(21B)로부터 사출되는 레이저광이 검출용 마크(8B)를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 검출용 마크(8B)의, 검출 기구(21B)로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 제2 피검출 부분(8b)이라 하면), 검출 기구(21)의 발광부로부터의 레이저광이 좌우 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시키면, 검출 기구(21)에 의해, 좌우 방향에서의 피검출 부분(8a, 8b)의 양단부가 검출된다.
검출 기구(21)에 의해 검출되는 피검출 부분(8a, 8b)의 좌우 방향의 양단부의 위치로부터, 제어부(91)는, 좌우 방향에서의 피검출 부분(8a, 8b)의 폭을 산출할 수 있다. 또한, 본 형태의 검출용 마크(8)는, 상측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 대략 삼각형 형상으로 형성되어 있기 때문에, 제어부(91)는 좌우 방향에서의 피검출 부분(8a, 8b)의 폭에 기초하여, 피검출 부분(8a, 8b)의 높이를 산출할 수 있고, 피검출 부분(8a, 8b)의 높이를 산출함으로써 검출용 마크(8)의 높이를 산출할 수 있다. 즉, 제어부(91)는, 좌우 방향에서의 피검출 부분(8a, 8b)의 폭에 기초하여, 검출용 마크(8)가 형성되는 배터리 적재대(6)의 높이를 산출할 수 있다. 본 형태에서는, 배터리 적재대(6)의 높이가 산출됨으로써, 배터리 적재대(6)에 위치 결정되어 탑재되는 배터리(3)의 높이가 검출된다.
또한, 검출 기구(21)에 의해 검출되는 피검출 부분(8a, 8b)의 좌우 방향의 양단부의 위치로부터, 제어부(91)는, 피검출 부분(8a, 8b)의 좌우 방향의 중심 위치(C1, C2)를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(91)는, 중심 위치(C1, C2)에 기초하여, 검출용 마크(8)가 형성되는 배터리 적재대(6)의 좌우 방향의 위치를 산출할 수 있다. 본 형태에서는, 좌우 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치가 산출됨으로써, 배터리 적재대(6)에 위치 결정되어 탑재되는 배터리(3)의 좌우 방향에서의 위치가 검출된다.
또한, 제어부(91)는, 중심 위치(C1, C2)와 검출 기구(21)의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(91)는, 중심 위치(C1, C2)와 검출 기구(21)의 거리에 기초하여, 검출용 마크(8)가 형성되는 배터리 적재대(6)의 전후 방향의 위치를 산출할 수 있다. 본 형태에서는, 전후 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치가 산출됨으로써, 배터리 적재대(6)에 위치 결정되어 탑재되는 배터리(3)의 전후 방향에서의 위치가 검출된다.
또한, 제1 피검출 부분(8a)의 폭에 기초하여 산출되는 검출용 마크(8A)의 높이와, 제2 피검출 부분(8b)의 폭에 기초하여 산출되는 검출용 마크(8B)의 높이에 기초하여, 제어부(91)는, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기를 산출할 수 있다. 즉, 제1 피검출 부분(8a)의 폭과 제2 피검출 부분(8b)의 폭에 기초하여, 제어부(91)는, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기를 산출할 수 있다. 본 형태에서는, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기가 산출됨으로써, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기가 검출된다.
또한, 제1 피검출 부분(8a)의 좌우 방향의 중심 위치(C1)와 검출 기구(21A)의 거리와, 제2 피검출 부분(8b)의 좌우 방향의 중심 위치(C2)와 검출 기구(21B)의 거리로부터, 제어부(91)는, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기를 산출할 수 있다. 본 형태에서는, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기가 검출됨으로써, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기가 검출된다.
전후 좌우 방향에서의 배터리(3)의 위치, 배터리(3)의 높이, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기가 검출되면, 배터리(3)의 하면 돌기부(12)와 배터리 탑재부(22)의 롤러(32)의 홈부(32a)가 좌우 방향으로 대략 일치하고, 배터리(3)의 하면과, 롤러(31, 32)의 상면이 대략 일치함과 함께, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기와 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 대략 일치하고, 또한, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기와 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 대략 일치하도록, 로봇(5)에 의한 배터리(3)의 교환 동작시에, 배터리 인발 삽입 기구(17)의 좌우 방향의 위치, 높이 및 기울기가 조정된다.
구체적으로는, 수평 이동 기구(20)에 의해 배터리 인발 삽입 기구(17)의 좌우 방향의 위치가 조정되고, 승강 기구(18)에 의해, 배터리 인발 삽입 기구(17)의 높이가 조정되고, 회동 기구(19)에 의해, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 조정된다. 또한, 제1 승강 기구(59) 또는 제2 승강 기구(60)의 한쪽을 구동함으로써, 또는, 제1 승강 기구(59)의 구동량과 제2 승강 기구(60)의 구동량을 바꿈으로써, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 인발 삽입 기구(17)의 기울기가 조정된다.
(배터리 교환 시스템의 제어부 구성)
여기에서는, 제3 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 34는, 도 1에 도시하는 배터리 교환 시스템(1)의 제어부(91)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
배터리 교환 시스템(1)의 제어부(91)는, 제1 로봇(5A)을 제어하는 제1 제어부(92)와, 제2 로봇(5B)을 제어하는 제2 제어부(93)와, 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)가 전기적으로 접속되는 공통 제어부(94)를 구비하고 있다. 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)는, 공통 제어부(94)에 병렬로 접속되어 있다. 공통 제어부(94)는, 제어부(91)에 대하여 제어 지령을 보내는 상위 제어부(95)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)는, 공통 제어부(94)를 개재하여 상위 제어부(95)에 전기적으로 접속되어 있다.
(배터리 교환 로봇에 의한 배터리 교환 동작의 개략)
여기에서는, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 24는, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)의 배터리(3)의 교환 동작의 개략 플로우를 나타내는 흐름도이다. 도 25는, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)에 의한 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 26은, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)에 의한 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입 동작을 설명하기 위한 도면이다.
배터리 교환 시스템(1)에서는, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 소정의 정지 위치에 정지하면, 먼저, 상술한 수순으로 버스(2)의 위치가 검출된다(스텝 S1). 그 후, 4개의 배터리(3) 중의 교환되는 배터리(3)의 버스(2)로부터의 인발 동작이 행하여진다(스텝 S2). 스텝 S2에서는, 구체적으로는, 교환되는 배터리(3)의 위치(보다 구체적으로는, 교환되는 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)의 위치)가 상술한 수순으로 검출되고(스텝 S21), 그 후, 로봇(5)에 의해 버스(2)로부터 배터리(3)가 인발되고(스텝 S22), 그 후, 인발된 배터리(3)가 버퍼 스테이션에 수용된다(스텝 S23).
스텝 S1, S2에서는, 먼저, 홈포지션에 있는 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)(도 25의 (A) 참조)가 버스(2)에 근접하는 방향으로 이동한다. 구체적으로는, 도 25의 (B)에 도시한 바와 같이, 배터리 적재대(6)로부터 배터리 탑재부(22)로 배터리(3)가 옮겨 실려지는 것이 가능한 위치까지 배터리 탑재부(22)가 이동함과 함께, 배터리(3)의 손잡이부(11)에 결합 갈고리부(41)가 걸림 가능한 위치까지 배터리 걸림부(24)가 이동한다.
본 형태에서는, 홈포지션에 있는 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)가 도 25의 (B)에 나타내는 위치까지 이동하기 전에, 상술한 수순으로 배터리(3)의 위치가 검출된다. 즉, 검출 기구(21)의 발광부에서 사출되어 검출용 마크(8)에서 반사된 레이저광을 수광한 검출 기구(21)가 온 상태로 될 때까지, 배터리 탑재부(22)가 배터리 적재대(6)를 향해 전진함과 함께, 배터리 탑재부(22)가 좌우 방향으로 이동해서(즉, 로봇(5)이 좌우 방향으로 이동해서), 배터리(3)의 위치가 검출된다. 또한, 이후의 동작에서는, 배터리(3)의 위치 검출의 결과에 기초하여, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동량 등이 조정된다.
또한, 스텝 S2에서는, 도 25의 (B)에 나타내는 상태에서 결합 갈고리부(41)가 하강하여 손잡이부(11)에 걸림 결합한다. 그 후, 도 25의 (C)에 도시한 바와 같이, 배터리 걸림부(24)가 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 이동하여, 배터리 적재대(6)에서 배터리 탑재부(22)로 배터리(3)가 옮겨 실려지기 시작한다. 배터리 걸림부(24)가 소정량 이동하여, 도 25의 (D)에 도시한 바와 같이, 배터리(3)가 배터리 탑재부(22)에 완전히 탑재되면, 그 후, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)가 동기하면서, 도 25의 (E)에 도시한 바와 같이, 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 이동하여, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발이 완료된다. 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발이 완료되면, 로봇(5)은 180° 회동하여, 버퍼 스테이션에 배터리(3)를 수용한다.
그 후, 버스(2)의, 배터리(3)가 인발된 부분으로의 배터리(3)의 삽입 동작이 행하여진다(스텝 S3). 스텝 S3에서는, 구체적으로는, 로봇(5)에 의해 버퍼 스테이션으로부터 충전 완료된 배터리(3)가 취출되고(스텝 S31), 그 후, 취출된 배터리(3)가 버스(2)에 삽입된다(스텝 S32).
스텝 S3에서, 로봇(5)은, 버퍼 스테이션으로부터 충전 완료된 배터리(3)를 취출하면, 180° 회동하여, 도 26의 (A)에 도시한 바와 같이, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 완료시와 동일한 상태가 된다. 그 후, 도 26의 (B)에 도시한 바와 같이, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)가 동기하면서, 버스(2)에 근접하는 방향으로 이동한다. 배터리 탑재부(22)에서 배터리 적재대(6)로 배터리(3)가 옮겨 실려지는 것이 가능한 위치까지 배터리 탑재부(22)가 이동하면, 도 26의 (C)에 도시한 바와 같이, 배터리 걸림부(24)가 버스(2)에 근접하는 방향으로 이동하여, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입을 행한다. 버스(2)에 배터리(3)가 삽입되면, 도 26의 (D)에 도시한 바와 같이, 결합 갈고리부(41)가 상승하고, 도 26의 (E)에 도시한 바와 같이, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)가 버스(2)로부터 멀어지는 방향으로 이동해서(구체적으로는, 홈포지션까지 이동해서), 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입이 완료된다.
스텝 S2 및 S3에서의 동작은, 정지하고 있는 버스(2)에서 교환이 필요한 배터리(3)의 교환이 완료될 때까지(스텝 S4에서 "예"가 될 때까지) 반복된다. 통상은, 정지하고 있는 버스(2)의 모든 배터리(3)가 교환될 때까지 반복된다. 교환이 필요한 배터리(3)의 교환이 완료되면, 로봇(5)이 원점 위치로 복귀해서(스텝 S5), 로봇(5)에 의한 배터리(3)의 교환 동작이 종료한다.
(배터리 교환 로봇의 교시 방법)
여기에서는, 제1 발명 내지 제4 발명에 관한 본 형태로서 설명한다.
도 27은, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)에 의한 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 동작시의 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 동작의 궤적을 설명하기 위한 도면이다. 도 28은, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)에 의한 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입 동작시의 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 동작 궤적을 설명하기 위한 도면이다. 도 29는, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)에 의한 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 동작시의 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 동작 궤적이며 배터리 검출 위치(P20)를 경유하는 경우의 궤적을 설명하기 위한 도면이다.
배터리 교환 시스템(1)에서는, 로봇(5)을 적절하게 동작시켜서 버스(2)의 배터리(3)를 적절하게 교환하기 위해서, 소정의 기준 위치에 정지하고 있는 버스(2)를 사용하여, 로봇(5)의 교시(티칭)를 행한다. 로봇(5)의 교시에서는, 버스(2)의 위치를 검출하기 위한 버스 검출 위치와, 4개의 배터리(3)의 각각의 위치를 검출하기 위한 배터리 검출 위치와, 4개의 배터리(3) 각각의 인발 및 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치가, 작업자에 의한 매뉴얼 조작으로 로봇(5)에 교시된다.
버스 검출 위치의 교시에서는, 검출 기구(21)에 의한 검출용 플레이트(9)의 검출이 가능하게 되는 위치(상태)가 로봇(5)에 교시된다. 배터리 검출 위치의 교시에서는, 2개의 검출 기구(21)에 의한 한 쌍의 검출용 마크(8)의 검출이 가능하게 되는 위치(상태)가 로봇(5)에 교시된다. 또한, 배터리 검출 위치의 교시에서는, 4조 설치되어 있는 한 쌍의 검출용 마크(8)의 각각의 검출이 가능하게 되는 4개의 위치가 로봇(5)에 교시된다. 또한, 본 형태에서는, 버스 검출 위치는, 제1 로봇(5A)에만 교시된다. 또한, 배터리 검출 위치는, 제1 로봇(5A) 및 제2 로봇(5B)의 양자에 교시된다.
인발 삽입 위치의 교시에서는, 도 25의 (A) 및 도 26의 (E)에 나타내는 대기 위치(상태)(P1)와, 도 25의 (B) 및 도 26의 (D)에 나타내는 차량 탑재 위치(상태)(P2)와, 도 25의 (C)에 나타내는 배터리 승계 위치로서의 제1 배터리 승계 위치(상태)(P3)와, 도 26의 (C)에 나타내는 배터리 승계 위치로서의 제2 배터리 승계 위치(상태)(P4)와, 도 25의 (D) 및 도 26의 (B)에 나타내는 로봇 탑재 위치(상태)(P5)와, 도 25의 (E) 및 도 26의 (A)에 나타내는 로봇 수용 위치(상태)(P6)가 로봇(5)에 교시된다.
대기 위치(P1)는, 배터리 탑재부(22)와 배터리 걸림부(24)가 버스(2)로부터 멀어진 상태에서(보다 구체적으로는, 홈포지션에서) 대기함과 함께 배터리 적재대(6)에 배터리(3)가 탑재되어 있을 때의 위치이다. 차량 탑재 위치(P2)는, 버스(2)에 근접하고 있는 배터리 걸림부(24)의 결합 갈고리부(41)가 배터리 적재대(6)에 탑재되어 있는 배터리(3)에 걸림 결합 가능하게 됨과 함께, 버스(2)에 근접하고 있는 배터리 탑재부(22)와 배터리(3)가 탑재되어 있는 배터리 적재대(6)의 사이에서 배터리(3)가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 될 때의 위치이다.
제1 배터리 승계 위치(P3)는, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 양쪽에 배터리(3)가 탑재되어 있을 때의 위치이다. 구체적으로는, 제1 배터리 승계 위치(P3)는, 배터리 적재대(6)에서 배터리 탑재부(22)로 배터리(3)가 옮겨 실려지기 시작했을 때의 위치(즉, 배터리 탑재부(22)에서 배터리 적재대(6)로 배터리(3)가 완전히 옮겨 실려졌을 때의 위치)이다. 본 형태에서는, 배터리 탑재부(22)의 상면에 설치되어 있는 복수의 롤러(31) 및 롤러(32) 중 1개의 롤러(31) 및 롤러(32)에 배터리(3)가 실려 있을 때의 위치가 제1 배터리 승계 위치(P3)로 되어 있다. 또한, 제1 배터리 승계 위치(P3)에서는, 배터리 탑재부(22)는, 유지 부재(26)보다 버스(2)측으로 돌출되어 있다.
제2 배터리 승계 위치(P4)는, 제1 배터리 승계 위치(P3)와 마찬가지로, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 양쪽에 배터리(3)가 탑재되어 있을 때의 위치이다. 구체적으로는, 제2 배터리 승계 위치(P4)는, 배터리 탑재부(22)에서 배터리 적재대(6)로 배터리(3)가 옮겨 실려지기 시작했을 때의 위치(즉, 배터리 적재대(6)에서 배터리 탑재부(22)로 배터리(3)가 완전히 옮겨 실려졌을 때의 위치)이다. 본 형태에서는, 복수 설치된 롤러(31)의 배치 피치 분만큼 배터리(3)가 배터리 적재대(6)에 실려 있을 때의 위치가 제2 배터리 승계 위치(P4)로 되어 있다. 또한, 제2 배터리 승계 위치(P4)에서는, 배터리 탑재부(22)는, 유지 부재(26)보다 버스(2)측으로 돌출되어 있다.
로봇 탑재 위치(P5)는, 버스(2)에 근접하고 있는 배터리 탑재부(22)에 배터리(3)가 완전히 탑재되어 있음과 함께 결합 갈고리부(41)가 배터리(3)에 걸림 결합하고 있을 때의 위치이다. 로봇 수용 위치(P6)는, 배터리(3)가 탑재되어 있는 배터리 탑재부(22) 및 배터리(3)에 걸림 결합하고 있는 배터리 걸림부(24)가 버스(2)로부터 멀어져서 유지 부재(26)에 수용되어 있을 때의 위치이다.
또한, 인발 삽입 위치의 교시에서는, 버스(2)에 탑재되는 4개의 배터리(3) 각각에 대해서, 대기 위치(P1)와 차량 탑재 위치(P2)와 제1 배터리 승계 위치(P3)와 제2 배터리 승계 위치(P4)와 로봇 탑재 위치(P5)와 로봇 수용 위치(P6)가 로봇(5)에 교시된다.
또한, 인발 삽입 위치는, 제1 로봇(5A) 및 제2 로봇(5B)의 양자에 교시된다. 이때에는, 제1 배터리 수용부(4A)에 수용되어 있는 임의의 1개의 배터리(3)에 대한 차량 탑재 위치(P2)의 제1 로봇(5A)에 대한 교시와, 제2 배터리 수용부(4B)에 수용되어 있는 임의의 1개의 배터리(3)에 대한 차량 탑재 위치(P2)의 제2 로봇(5B)에 대한 교시가 동시에 행하여지고, 이 배터리(3)에 대한 제1 배터리 승계 위치(P3)의 제1 로봇(5A)에 대한 교시와, 이 배터리(3)에 대한 제1 배터리 승계 위치(P3)의 제2 로봇(5B)에 대한 교시가 동시에 행하여지고, 이 배터리(3)에 대한 제2 배터리 승계 위치(P4)의 제1 로봇(5A)에 대한 교시와, 이 배터리(3)에 대한 제2 배터리 승계 위치(P4)의 제2 로봇(5B)에 대한 교시가 동시에 행하여지고, 이 배터리(3)에 대한 로봇 탑재 위치(P5)의 제1 로봇(5A)에 대한 교시와, 이 배터리(3)에 대한 로봇 탑재 위치(P5)의 제2 로봇(5B)에 대한 교시가 동시에 행하여진다. 마찬가지로, 제1 배터리 수용부(4A)에 수용되어 있는 나머지 3개의 배터리(3) 각각에 대한 차량 탑재 위치(P2), 제1 배터리 승계 위치(P3), 제2 배터리 승계 위치(P4) 및 로봇 탑재 위치(P5) 각각의 제1 로봇(5A)에 대한 교시와, 제2 배터리 수용부(4B)에 수용되어 있는 나머지 3개의 배터리(3) 각각에 대한 차량 탑재 위치(P2), 제1 배터리 승계 위치(P3), 제2 배터리 승계 위치(P4) 및 로봇 탑재 위치(P5) 각각의 제2 로봇(5B)에 대한 교시가 동시에 행하여진다.
버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발시에는, 로봇(5)은 대기 위치(P1), 차량 탑재 위치(P2), 제1 배터리 승계 위치(P3), 로봇 탑재 위치(P5) 및 로봇 수용 위치(P6)를 이 순서로 이동하도록 동작하여, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발을 행한다. 또한, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입시에는, 로봇(5)은, 로봇 수용 위치(P6), 로봇 탑재 위치(P5), 제2 배터리 승계 위치(P4), 차량 탑재 위치(P2) 및 대기 위치(P1)를 이 순서로 이동하도록 동작하여, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입을 행한다. 또한, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발시에는, 배터리(3)의 위치 검출이 행해지기 때문에, 로봇(5)은, 실제로는, 대기 위치(P1)로부터 배터리 검출 위치(P20)를 경유하여 차량 탑재 위치(P2)로 이동한다.
여기서, 배터리(3) 1개당의 중량은, 수백 kg이기 때문에, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에서 배터리(3)가 이동하는 과정에서, 배터리 적재대(6)의 높이나 기울기, 및 배터리 탑재부(22)의 높이나 기울기가 변동된다. 본 형태에서는, 배터리 적재대(6) 및 배터리 탑재부(22)의 높이나 기울기의 변동에 기인하여 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 고저차가 발생하는 것을 억제하기 위해서, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발시에는, 제1 배터리 승계 위치(P3)에서 로봇 탑재 위치(P5)로 로봇(5)이 이동할 때에 승강 기구(18)가 배터리 인발 삽입 기구(17)를 상승시키고, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입시에는, 로봇 탑재 위치(P5)에서 제2 배터리 승계 위치(P4)로 로봇(5)이 이동할 때에 승강 기구(18)가 배터리 인발 삽입 기구(17)를 하강시킨다.
그로 인해, 로봇(5)의 교시 결과에 기초하여 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 동작을 행하면, 배터리 탑재부(22)의 임의의 한점은, 도 27에 도시한 바와 같이, 화살표 V1, V2, V3을 따르는 궤적을 그리면서, 대기 위치(P1), 차량 탑재 위치(P2), 제1 배터리 승계 위치(P3), 로봇 탑재 위치(P5) 및 로봇 수용 위치(P6)를 이 순서로 이동한다. 또한, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 동작을 행하면, 배터리 걸림부(24)의 임의의 한점은, 도 27에 도시한 바와 같이, 화살표 V4, V5, V6, V7을 따르는 궤적을 그리면서, 대기 위치(P1), 차량 탑재 위치(P2), 제1 배터리 승계 위치(P3), 로봇 탑재 위치(P5) 및 로봇 수용 위치(P6)를 이 순서로 이동한다.
또한, 로봇(5)의 교시 결과에 기초하여 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입 동작을 행하면, 배터리 탑재부(22)의 임의의 한점은, 도 28에 도시한 바와 같이, 화살표 V11, V12, V13을 따르는 궤적을 그리면서, 로봇 수용 위치(P6), 로봇 탑재 위치(P5), 제2 배터리 승계 위치(P4), 차량 탑재 위치(P2) 및 대기 위치(P1)를 이 순서로 이동한다. 또한, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입 동작을 행하면, 배터리 걸림부(24)의 임의의 한점은, 도 28에 도시한 바와 같이, 화살표 V14, V15, V16, V17을 따르는 궤적을 그리면서, 로봇 수용 위치(P6), 로봇 탑재 위치(P5), 제2 배터리 승계 위치(P4), 차량 탑재 위치(P2) 및 대기 위치(P1)를 이 순서로 이동한다.
또한, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 동작을 행할 때에는, 배터리(3)의 위치 검출이 행하여진다. 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)가 배터리 검출 위치(P20)를 경유하는 경우에는, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발 동작을 행할 때의 배터리 탑재부(22)의 임의의 한점의 궤적은, 도 29의 (B)에 도시한 바와 같이, 화살표 V21, V22, V23, V24를 따르는 궤적이 되고, 배터리 걸림부(24)의 임의의 한점의 궤적은, 도 29의 (A)에 도시한 바와 같이, 화살표 V25, V26, V27, V28, V29를 따르는 궤적이 된다.
버스 검출 위치의 교시 데이터인 버스 검출 위치 교시 데이터와, 배터리 검출 위치의 교시 데이터인 배터리 검출 위치 교시 데이터와, 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터는, 제어부(91)에 기억된다.
(배터리 검출 위치의 교정 및 버스 검출 위치의 교정)
여기에서는, 먼저, 제1 발명 내지 제3 발명에 관한 본 형태에 대하여 설명한다.
로봇(5)의 교시가 끝나면, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때에 검출 기구(21)에 의해 검출용 마크(8)가 실제로 검출되는 검출 위치와, 교시된 배터리 검출 위치의 어긋남을 보정하여, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때의 한 쌍의 검출용 마크(8)의 위치를 정확하게 파악하기 위해서, 배터리 검출 위치의 교정을 행한다. 배터리 검출 위치의 교정은, 교시된 배터리 검출 위치를 기준 위치로 하고, 2개의 검출 기구(21)를 사용해서 한 쌍의 검출용 마크(8)를 검출함으로써 행하여진다. 이 배터리 검출 위치의 교정은, 4조 설치되어 있는 한 쌍의 검출용 마크(8) 각각에 대하여 행하여진다. 또한, 이 배터리 검출 위치의 교정은, 제1 로봇(5A) 및 제2 로봇(5B) 각각에 대하여 행하여진다.
또한, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때에 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)가 실제로 검출되는 검출 위치와, 교시된 버스 검출 위치의 어긋남을 보정하여, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때의 검출용 플레이트(9)의 위치를 정확하게 파악하기 위해서, 버스 검출 위치의 교정을 행한다. 버스 검출 위치의 교정은, 교시된 버스 검출 위치를 기준 위치로 하고, 검출 기구(21)를 사용해서 검출용 플레이트(9)를 검출함으로써 행하여진다. 상술한 바와 같이, 버스 검출 위치는 제1 로봇(5A)에만 교시되기 때문에, 이 버스 검출 위치의 교정은, 제1 로봇(5A)에 대해서만 행하여진다.
제1 로봇(5A)에 대한 배터리 검출 위치의 교정 데이터 및 버스 검출 위치의 교정 데이터는, 제1 제어부(92)에 기억된다. 또한, 제2 로봇(5B)에 대한 배터리 검출 위치의 교정 데이터는, 제2 제어부(93)에 기억된다.
(배터리 검출 위치의 교정 및 버스 검출 위치의 교정)
다음으로, 제1 발명 내지 제3 발명에 관한 본 형태에 대하여 설명한다.
도 36 내지 도 39는, 도 2, 도 3에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)에서의 배터리 검출 위치의 교정시에 산출되는 각종 값을 설명하기 위한 도면이다.
로봇(5)의 교시가 끝나면, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때에 검출 기구(21)에 의해 검출용 마크(8)가 실제로 검출되는 검출 위치와, 교시된 배터리 검출 위치의 어긋남을 보정하여, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때의 한 쌍의 검출용 마크(8)의 위치를 정확하게 파악하기 위해서, 배터리 검출 위치의 교정을 행한다. 배터리 검출 위치의 교정은, 교시된 배터리 검출 위치를 기준 위치로 하고, 2개의 검출 기구(21)를 사용해서 한 쌍의 검출용 마크(8)를 검출함으로써 행하여진다. 이 배터리 검출 위치의 교정은, 4조 설치되어 있는 한 쌍의 검출용 마크(8) 각각에 대하여 행하여진다.
배터리 검출 위치의 교정에서는, 검출 기구(21)에 의한 검출용 마크(8)의 검출 결과에 기초하여, 제어부(91)는 이하와 같이 각종 값을 산출하고, 산출된 각종 값을 배터리 검출 위치의 교정 데이터인 배터리 검출 위치 교정 데이터로서 기억한다. 또한, 배터리 검출 위치의 교정시에는, 배터리 탑재부(22) 및 배터리 걸림부(24)의 이동 방향인 제1 방향과 전후 방향은, 약간 어긋나는 경우도 있지만 거의 일치하고 있다. 또한, 배터리 검출 위치의 교정시에는, 제1 방향과 상하 방향에 직교하는 방향인 제2 방향과 좌우 방향은, 약간 어긋나는 경우도 있지만 거의 일치하고 있다.
제어부(91)는, 검출 기구(21)에 의해 검출되는 피검출 부분(8a)의 좌우 방향의 양단부의 위치로부터, 좌우 방향에서의 피검출 부분(8a)의 폭(W1)(도 36 참조)을 산출하여 폭(W1)을 교정 데이터로서 기억함과 함께, 검출 기구(21)에 의해 검출되는 피검출 부분(8b)의 좌우 방향의 양단부의 위치로부터, 좌우 방향에서의 피검출 부분(8b)의 폭(W2)(도 36 참조)을 산출하여 폭(W2)의 교정 데이터로서 기억한다.
또한, 제어부(91)는, 검출 기구(21)에 의해 검출되는 피검출 부분(8a)의 좌우 방향의 양단부의 위치로부터, 좌우 방향에서의 피검출 부분(8a)의 중심 위치(C1)(도 36 참조)를 산출하고, 제1 방향에서의 중심 위치(C1)와 검출 기구(21A)의 거리(L1)(도 38 참조)를 산출하여, 거리(L1)를 교정 데이터로서 기억함과 함께, 검출 기구(21)에 의해 검출되는 피검출 부분(8b)의 좌우 방향의 양단부의 위치로부터, 좌우 방향에서의 피검출 부분(8b)의 중심 위치(C2)(도 36 참조)를 산출하고, 제1 방향에서의 중심 위치(C2)와 검출 기구(21B)의 거리(L2)(도 38 참조)를 산출하여, 거리(L2)를 교정 데이터로서 기억한다.
또한, 제어부(91)는, 로봇(5)의 소정의 원점(O)과 중심 위치(C1)의 좌우 방향의 거리에 대응하는 거리(X1)(도 37 참조)와, 원점(O)과 중심 위치(C2)의 좌우 방향의 거리에 대응하는 거리(X2)(도 37 참조)를 산출한다. 예를 들어, 거리(X1)는, 원점(O)과 중심 위치(C1)의 좌우 방향의 거리에, 검출 기구(21A)와 검출 기구(21B)의 제2 방향에서의 거리(X0)의 절반(X0/2)을 더한 거리이며, 거리(X2)는, 원점(O)과 중심 위치(C2)의 좌우 방향의 거리에서, 거리(X0)의 절반을 뺀 거리이다. 또한, 제어부(91)는, 거리(X1)와 거리(X2)의 차인 ΔX를 산출한다. 또한, 전후 방향으로부터 보았을 때에 좌우 방향에 대하여 배터리 적재대(6)가 기울어져 있지 않고, 또한, 상하 방향으로부터 보았을 때에 좌우 방향에 대하여 배터리 적재대(6)가 기울어져 있지 않은 경우에는, ΔX는 0이 된다.
또한, 제어부(91)는, 전후 방향으로부터 보았을 때에 좌우 방향에 대하여 배터리 적재대(6)가 기울어져 있지 않고, 또한, 상하 방향으로부터 보았을 때에 좌우 방향에 대하여 배터리 적재대(6)가 기울어져 있지 않을 때의 좌우 방향에서의 중심 위치(C1)와 중심 위치(C2)의 거리에서 ΔX를 빼어, 제2 방향에서의 중심 위치(C1)와 중심 위치(C2)의 거리(X3)(도 38 참조)를 산출한다. 또한, 제어부(91)는, 하기식 (1)에 기초하여, 상하 방향으로부터 보았을 때의 배터리 탑재부(22)에 대한 배터리 적재대(6)의 상대적인 경사 각도(θ1)를 산출한다.
θ1=tan-1(|L1-L2|/X3)×Sign … 식 (1)
식 (1)에서, Sign은, 상하 방향으로부터 보았을 때의 배터리 탑재부(22)에 대한 배터리 적재대(6)의 경사 방향에 의해 결정되는 값이며, +1 또는 -1이다. 또한, 전후 방향으로부터 보았을 때에 좌우 방향에 대하여 배터리 적재대(6)가 기울어져 있지 않고, 또한, 상하 방향으로부터 보았을 때에 좌우 방향에 대하여 배터리 적재대(6)가 기울어져 있지 않을 때의 좌우 방향에서의 중심 위치(C1)와 중심 위치(C2)의 거리는, 상술한 거리(X0)와 동등하게 되어 있다.
교시된 배터리 검출 위치에 로봇(5)이 있는 경우의, 상하 방향으로부터 보았을 때의 전후 방향에 대한 배터리 탑재부(22)의 경사 각도를 θ2로 하면, 제어부(91)는, 경사 각도(θ1)와 경사 각도(θ2)를 더하여, 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 경사 각도(θ1+θ2)를 산출하고, 이 경사 각도를 교정 데이터로서 기억한다. 또한, 도 38에 도시한 바와 같이, 상하 방향으로부터 보았을 때에, 중심 위치(C1)와 중심 위치(C2)의 최단 거리의 중점(C3)과, 회동 부재(85)의 회동 중심(O1)을 연결한 선 위에 배터리 탑재부(22)의 원점(O2)이 배치되어 있고, 중점(C3)과 회동 중심(O1)을 연결한 선은, 상하 방향으로부터 보았을 때에 전후 방향에 대하여 경사 각도(θ2)만큼 기울어져 있다.
중점(C3)과 회동 중심(O1)의 거리를 L4라 하고, 원점(O2)과 회동 중심(O1)의 거리를 L5라 하고, 제1 방향에서의 원점(O2)과 검출 기구(21)의 선단의 거리를 L6이라 하면, 도 38에 도시한 바와 같이, 하기식 (2)가 성립한다.
L4=L5+L6+(L1+L2)/2 … 식 (2)
또한, 좌우 방향에서의 중점(C3)과 회동 중심(O1)의 거리를 X4라 하면, 하기식 (3)이 성립한다.
X4=L4×sinθ2 … 식 (3)
제어부(91)는, 하기식 (4)에 기초하여, 경사 각도(θ1)의 영향에 의한 좌우 방향에서의 검출용 마크(8)의 변화량(X5)(도 39 참조)을 산출하고, 변화량(X5)을 교정 데이터로서 기억한다.
X5=L4×sin(θ1+θ2)-X4 … 식 (4)
또한, 제어부(91)는, 하기식 (5)에 기초하여, 제1 방향에서의 배터리 탑재부(22)와 검출용 마크(8)의 거리(L7)를 산출하고, 거리(L7)를 교정 데이터로서 기억한다.
L7=L5+(L1+L2)/2 … 식 (5)
또한, 제어부(91)는, 하기식 (6)에 기초하여, 제1 방향에서의 배터리 걸림부(24)와 검출용 마크(8)의 거리(L8)를 산출하고, 거리(L8)를 교정 데이터로서 기억한다.
L8=L5+(L1+L2)/2 … 식 (6)
이와 같이, 배터리 검출 위치의 교정에서는, 제어부(91)는, 폭(W1), 폭(W2), 거리(L1), 거리(L2), 경사 각도(θ1+θ2), 변화량(X5), 거리(L7) 및 거리(L8)를 산출하고, 이들을 배터리 검출 위치 교정 데이터로서 기억한다.
또한, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때에 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)가 실제로 검출되는 검출 위치와, 교시된 버스 검출 위치의 어긋남을 보정하여, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때의 검출용 플레이트(9)의 위치를 정확하게 파악하기 위해서, 버스 검출 위치의 교정을 행한다. 버스 검출 위치의 교정은, 교시된 버스 검출 위치를 기준 위치로 하고, 검출 기구(21)를 사용해서 검출용 플레이트(9)를 검출함으로써 행하여진다. 버스 검출 위치의 교정 데이터인 버스 검출 위치 교정 데이터는, 제어부(91)에 기억된다.
(교시 데이터 및 교정 데이터의 기억)
여기에서는, 제1 발명 내지 제2 발명에 관한 본 형태에 대하여 설명한다.
도 30은, 도 2에 도시하는 배터리 수용부(4)의 정면도이다. 도 31은, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)의 제어부(91)의 기억부(92) 및 제2 기억부(93)에 기억되어 있는 데이터의 일부를 설명하기 위한 블록도이다.
상술한 바와 같이, 본 형태의 버스(2)에는, 4개의 배터리(3)가 탑재 가능하게 되어 있고, 배터리 수용부(4)에는, 4조의 한 쌍의 검출용 마크(8)가 설치되어 있다. 이하에서는, 4개의 배터리(3)를 구별하여 나타내는 경우에는, 도 30에 도시한 바와 같이, 4개의 배터리(3) 각각을 배터리(3A), 배터리(3B), 배터리(3C) 및 배터리(3D)로 한다. 또한, 4조의 한 쌍의 검출용 마크(8)를 구별해서 나타내는 경우에는, 도 30에 도시한 바와 같이, 배터리(3A)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)를 검출용 마크(8A), 배터리(3B)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)를 검출용 마크(8B), 배터리(3C)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)를 검출용 마크(8C), 배터리(3D)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)를 검출용 마크(8D)로 한다.
로봇(5)을 제어하는 제어부(91)는, 기억부(92)와 제2 기억부(93)를 구비하고 있다. 기억부(92)는, 예를 들어, 플래시 메모리이며, 제2 기억부(93)는, 예를 들어, RAM(Random Access Memory)이다. 기억부(92)에는, 도 31에 도시한 바와 같이, 로봇(5)의 교시 데이터와, 배터리 검출 위치의 교정 데이터 및 버스 검출 위치의 교정 데이터가 기억되어 있다.
즉, 기억부(92)에는, 배터리(3A)의 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터(A), 배터리(3B)의 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터(B), 배터리(3C)의 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터(C), 및 배터리(3D)의 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터(D)가 교시 데이터로서 기억됨과 함께, 한 쌍의 검출용 마크(8A)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교시 데이터인 배터리 검출 위치 교시 데이터(A), 한 쌍의 검출용 마크(8B)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교시 데이터인 배터리 검출 위치 교시 데이터(B), 한 쌍의 검출용 마크(8C)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교시 데이터인 배터리 검출 위치 교시 데이터(C), 및 한 쌍의 검출용 마크(8D)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교시 데이터인 배터리 검출 위치 교시 데이터(D)가 교시 데이터로서 기억되어 있다. 또한, 기억부(92)에는, 버스 검출 위치의 교시 데이터인 버스 검출 위치 교시 데이터가 기억되어 있다.
또한, 기억부(92)에는, 한 쌍의 검출용 마크(8A)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교정 데이터인 배터리 검출 위치 교정 데이터(A), 한 쌍의 검출용 마크(8B)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교정 데이터인 배터리 검출 위치 교정 데이터(B), 한 쌍의 검출용 마크(8C)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교정 데이터인 배터리 검출 위치 교정 데이터(C), 및 한 쌍의 검출용 마크(8D)의 검출이 가능하게 되는 배터리 검출 위치의 교정 데이터인 배터리 검출 위치 교정 데이터(D)가 기억됨과 함께, 버스 검출 위치의 교정 데이터인 버스 검출 위치 교정 데이터가 기억되어 있다.
기억부(92)에서는, 인발 삽입 위치 교시 데이터(A)와 배터리 검출 위치 교정 데이터(A)가 배터리(3A)의 교환용 데이터로서 기억되고, 인발 삽입 위치 교시 데이터(B)와 배터리 검출 위치 교정 데이터(B)가 배터리(3B)의 교환용 데이터로서 기억되고, 인발 삽입 위치 교시 데이터(C)와 배터리 검출 위치 교정 데이터(C)가 배터리(3C)의 교환용 데이터로서 기억되고, 인발 삽입 위치 교시 데이터(D)와 배터리 검출 위치 교정 데이터(D)가 배터리(3D)의 교환용 데이터로서 기억되어 있다. 즉, 기억부(92)에서는, 어떤 배터리(3)의 인발 삽입 위치 교시 데이터와, 그 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 관한 배터리 검출 위치 교정 데이터가 그 배터리(3)의 교환용 데이터로서 기억되어 있다.
그로 인해, 배터리(3)의 교환시에, 후술하는 바와 같이, 로봇(5)이 전기적으로 접속되는 외부 장치(도시 생략)에 의해 교환되는 배터리(3)가 지정되면, 제어부(91)에서는, 지정된 배터리(3)의 인발 삽입 위치의 교시 데이터와, 그 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 관한 배터리 검출 위치의 교정 데이터가 판독된다.
(배터리 교환 시스템의 제어 방법)
여기에서는, 제3 발명에 관한 본 형태에 대하여 설명한다.
도 35는, 도 1에 도시하는 배터리 교환 시스템(1)의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 시퀀스도이다.
배터리 교환 시스템(1)에서는, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 소정의 정지 위치에 정지하면, 제어부(91)(보다 구체적으로는, 공통 제어부(94))가, 버스(2)의 위치 검출 지령을 상위 제어부(95)로부터 수취하여, 제1 로봇(5A)에 의해 상술한 바와 같이 버스(2)의 위치 검출이 행하여진다. 이때에는, 제1 제어부(92)에서 버스 검출 위치의 교시 데이터가 판독되고, 이 교시 데이터를 기준으로 제1 로봇(5A)이 동작하여, 정지하고 있는 버스(2)의 실제 위치가 검출된다. 또한, 제1 제어부(92)에서는, 검출된 버스(2)의 위치 데이터 및 버스 검출 위치의 교정 데이터에 기초하여, 제1 로봇(5A)에 관한 배터리 검출 위치의 교시 데이터가 보정된다.
또한, 제1 제어부(92)에서 검출된 버스(2)의 위치 데이터 및 제1 제어부(92)에 기억되어 있는 버스 검출 위치의 교정 데이터는, 공통 제어부(94)를 개재하여 제2 제어부(93)에 보내진다. 제2 제어부(93)에서는, 수취한 버스(2)의 위치 데이터 및 버스 검출 위치의 교정 데이터에 기초하여, 제2 로봇(5B)에 관한 배터리 검출 위치의 교시 데이터가 보정된다.
그 후, 제어부(91)(보다 구체적으로는, 공통 제어부(94))는, 도 35에 도시한 바와 같이, 제1 로봇(5A)에 대한 배터리(3)의 교환 지령과, 제2 로봇(5B)에 대한 배터리(3)의 교환 지령을 개별로 상위 제어부(95)로부터 수취한다. 도 35에 나타내는 예에서는, 공통 제어부(94)는 먼저, 제2 로봇(5B)에 대한 배터리(3)의 교환 지령을 수취하고, 그 후, 제1 로봇(5A)에 대한 배터리(3)의 교환 지령을 수취한다.
공통 제어부(94)는, 제2 로봇(5B)에 대한 배터리(3)의 교환 지령을 수취하면, 배터리(3)의 교환 지령을 제2 제어부(93)에 보낸다. 제2 제어부(93)는, 공통 제어부(94)에 대하여 이 교환 지령의 수신 응답을 행하고, 이 수신 응답을 수취한 공통 제어부(94)는, 제2 로봇(5B)에 대한 배터리(3)의 교환 지령의 수신 응답을 상위 제어부(95)에 대하여 행한다.
또한, 제2 제어부(93)가 배터리(3)의 교환 지령을 수취하면, 제2 로봇(5B)의 배터리 탑재부(22)가 버스(2)를 향해 이동하여, 교환되는 배터리(3)의 위치 검출이 제2 로봇(5B)에 의해 행하여진다. 이때에는, 보정된 배터리 검출 위치의 교시 데이터가 제2 제어부(93)에서 판독되고, 이 데이터를 기준으로 제2 로봇(5B)이 동작하여, 교환되는 배터리(3)의 위치가 검출된다. 교환되는 배터리(3)의 위치가 검출되면, 검출된 배터리(3)의 위치 데이터 및 배터리 검출 위치의 교정 데이터에 기초하여, 제2 로봇(5B)에 교시된 교시 데이터가 보정된다.
그 후, 보정된 교시 데이터에 기초하여, 제2 로봇(5B)이 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이동한다. 제2 로봇(5B)이 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이동하면, 결합 갈고리부(41)가 배터리(3)에 걸림 결합하여, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발이 가능한 인발 가능 상태가 된다. 이 인발 가능 상태에서, 제2 로봇(5B)은 대기한다. 즉, 제2 제어부(93)는, 인발 가능 상태에서 제2 로봇(5B)을 일시 정지시킨다. 또한, 제2 제어부(93)는, 인발 가능 상태에서 제2 로봇(5B)이 대기하고 있음을 공통 제어부(94)에 알린다. 즉, 제2 제어부(93)는, 제2 로봇(5B)이 인발 동작 대기 중인 것을 알리는 대기 신호를 공통 제어부(94)에 보낸다.
또한, 공통 제어부(94)는, 제1 로봇(5A)에 대한 배터리(3)의 교환 지령을 수취하면, 배터리(3)의 교환 지령을 제1 제어부(92)에 보낸다. 제1 제어부(92)는, 공통 제어부(94)에 대하여 이 교환 지령의 수신 응답을 행하고, 이 수신 응답을 수취한 공통 제어부(94)는, 제1 로봇(5A)에 대한 배터리(3)의 교환 지령의 수신 응답을 상위 제어부(95)에 대하여 행한다.
또한, 제1 제어부(92)가 배터리(3)의 교환 지령을 수취하면, 제1 로봇(5A)의 배터리 탑재부(22)가 버스(2)를 향해 이동하여, 교환되는 배터리(3)의 위치 검출이 제1 로봇(5A)에 의해 행하여진다. 이때에는, 보정된 배터리 검출 위치의 교시 데이터가 제1 제어부(92)에서 판독되고, 이 데이터를 기준으로 제1 로봇(5A)이 동작하여, 교환되는 배터리(3)의 위치가 검출된다. 교환되는 배터리(3)의 위치가 검출되면, 검출된 배터리(3)의 위치 데이터 및 배터리 검출 위치의 교정 데이터에 기초하여, 제1 로봇(5A)에 교시된 교시 데이터가 보정된다.
그 후, 보정된 교시 데이터에 기초하여, 제1 로봇(5A)이 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이동한다. 제1 로봇(5A)이 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이동하면, 결합 갈고리부(41)가 배터리(3)에 걸림 결합하여, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발이 가능한 인발 가능 상태가 된다. 이 인발 가능 상태에서, 제1 로봇(5A)은 대기한다. 즉, 제1 제어부(92)는, 인발 가능 상태에서 제1 로봇(5A)을 일시 정지시킨다. 또한, 제1 제어부(92)는, 인발 가능 상태에서 제1 로봇(5A)이 대기하고 있음을 공통 제어부(94)에 알린다. 즉, 제1 제어부(92)는, 제1 로봇(5A)이 인발 동작 대기 중인 것을 알리는 대기 신호를 공통 제어부(94)에 보낸다.
공통 제어부(94)는, 제2 제어부(93)로부터의 대기 신호 및 제1 제어부(92)로부터의 대기 신호를 수취하여, 제1 로봇(5A)과 제2 로봇(5B)이 인발 가능 상태에서 일시 정지하고 있는 것을 확인하면, 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 인발 동작 개시의 제어 지령을 보내어, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작과 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작을 거의 동시에 개시시킨다. 즉, 제어부(91)는, 공통 제어부(94)로부터 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 보내지는 제어 지령의 타이밍에 의해, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 인발 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 인발 동작의 동기를 취한다.
그 후, 제1 로봇(5A)은, 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치 및 로봇 수용 위치(P6)로 이 순서로 이동하여, 버스(2)로부터 배터리(3)를 인발한다. 또한, 그 후, 제1 로봇(5A)은, 180° 회동하여, 버퍼 스테이션에 배터리(3)를 수용함과 함께, 버퍼 스테이션으로부터 충전 완료된 배터리(3)를 취출하여 180° 회동한 후에(즉, 배터리(3)의 교환을 행하고 나서), 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이동한다. 제1 로봇(5A)이 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이동하면, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입이 가능한 삽입 가능 상태가 된다. 이 삽입 가능 상태에서, 제1 로봇(5A)은 대기한다. 즉, 제1 제어부(92)는, 삽입 가능 상태에서 제1 로봇(5A)을 일시 정지시킨다. 또한, 제1 제어부(92)는, 삽입 가능 상태에서 제1 로봇(5A)이 대기하고 있음을 공통 제어부(94)에 알린다. 즉, 제1 제어부(92)는, 제1 로봇(5A)이 삽입 동작 대기 중인 것을 알리는 대기 신호를 공통 제어부(94)에 보낸다.
마찬가지로, 제2 로봇(5B)은, 그 후, 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치 및 로봇 수용 위치(P6)로 이 순서로 이동하여, 버스(2)로부터 배터리(3)를 인발한다. 또한, 그 후, 제2 로봇(5B)은, 180° 회동하여, 버퍼 스테이션에 배터리(3)를 수용함과 함께, 버퍼 스테이션으로부터 충전 완료된 배터리(3)를 취출하여 180° 회동한 후에(즉, 배터리(3)의 교환을 행하고 나서), 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이동한다. 제2 로봇(5B)이 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이동하면, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입이 가능한 삽입 가능 상태가 된다. 이 삽입 가능 상태에서, 제2 로봇(5B)은 대기한다. 즉, 제2 제어부(93)는, 삽입 가능 상태에서 제2 로봇(5B)을 일시 정지시킨다. 또한, 제2 제어부(93)는, 삽입 가능 상태에서 제2 로봇(5B)이 대기하고 있는 것을 공통 제어부(94)에 알린다. 즉, 제2 제어부(93)는, 제2 로봇(5B)이 삽입 동작 대기 중인 것을 알리는 대기 신호를 공통 제어부(94)에 보낸다.
공통 제어부(94)는, 제1 제어부(92)로부터의 대기 신호 및 제2 제어부(93)로부터의 대기 신호를 수취하여, 제1 로봇(5A)과 제2 로봇(5B)이 삽입 가능 상태에서 일시 정지하고 있는 것을 확인하면, 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 삽입 동작 개시의 제어 지령을 보내어, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작과 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작을 거의 동시에 개시시킨다. 즉, 제어부(91)는, 공통 제어부(94)로부터 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 보내지는 제어 지령의 타이밍에 의해, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작의 동기를 취한다.
그 후, 제1 로봇(5A) 및 제2 로봇(5B)은, 제2 배터리 승계 위치(P4)의 보정 위치, 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이 순서로 이동하여, 버스(2)에 배터리(3)를 삽입한다. 그 후, 제1 로봇(5A) 및 제2 로봇(5B)은, 대기 위치(P1)로 이동한다. 도 24에 나타내는 흐름도를 사용하여 설명한 바와 같이, 이 동작은, 정지하고 있는 버스(2)에서 교환이 필요한 배터리(3)의 교환이 완료될 때까지 반복된다. 통상은, 정지하고 있는 버스(2)의 모든 배터리(3)가 교환될 때까지 반복된다.
또한, 본 형태에서는, 공통 제어부(94)로부터 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 시리얼로 제어 지령이 보내지기 때문에, 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작은, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작보다 약간 늦게 개시된다. 또한, 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작은, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작보다 약간 늦게 개시된다.
(배터리 교환 로봇의 제어 방법)
여기에서는, 제1 발명 및 제2 발명에 관한 본 형태에 대하여 설명한다.
도 32는, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
배터리 교환 시스템(1)에서는, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 소정의 정지 위치에 정지하고, 제어부(91)가 외부 장치로부터 버스(2)의 위치 검출 지령 신호를 수신하면, 상술한 수순으로 버스(2)의 위치 검출이 행하여진다(스텝 S61). 스텝 S61에서는, 기억부(92)로부터 버스 검출 위치 교시 데이터가 판독되고, 이 교시 데이터를 기준으로 로봇(5)이 동작하여, 정지하고 있는 버스(2)의 실제 위치가 검출된다. 스텝 S61에서 검출된 버스(2)의 위치는, 버스 정지 위치 데이터로서 제어부(91)의 제2 기억부(93)에 기억된다.
그 후, 제어부(91)에서, 버스(2)의 기준 정지 위치와, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 실제로 정지하고 있는 위치의 차이인 버스 위치 편차량이 산출된다(스텝 S62). 스텝 S62에서는, 기억부(92)로부터 버스 검출 위치 교정 데이터가 판독됨과 함께, 제2 기억부(93)로부터 버스 정지 위치 데이터가 판독된다. 또한, 이 데이터를 비교함으로써, 버스 위치 편차량이 산출된다. 스텝 S62에서 산출된 버스 위치 편차량은, 버스 위치 편차량 데이터로서 제2 기억부(93)에 기억된다.
그 후, 제어부(91)에서, 버스(2)가 실제로 정지하고 있는 위치에 기초하는 검출용 마크(8)의 수정 위치가 계산된다(스텝 S63). 스텝 S63에서는, 기억부(92)로부터 배터리 검출 위치 교시 데이터가 판독됨과 함께, 제2 기억부(93)로부터 버스 위치 편차량 데이터가 판독된다. 또한, 배터리 검출 위치 교시 데이터의 값에 버스 위치 편차량 데이터의 값을 가산하거나 함으로써, 버스(2)가 실제로 정지하고 있는 위치에 기초하는 검출용 마크(8)의 수정 위치인 수정 검출용 마크 위치가 계산된다. 스텝 S63에서 계산된 수정 검출용 마크 위치는, 수정 검출용 마크 위치 데이터로서 제2 기억부(93)에 기억된다.
또한, 스텝 S63에서는, 배터리 검출 위치 교시 데이터(A) 내지 배터리 검출 위치 교시 데이터(D) 각각이 기억부(92)로부터 판독되어, 4조의 한 쌍의 검출용 마크(8A 내지 8D) 각각에 대해서, 수정 검출용 마크 위치가 계산된다. 도 31에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 검출용 마크(8A)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치는, 수정 검출용 마크 위치 데이터(A)로서 제2 기억부(93)에 기억되고, 한 쌍의 검출용 마크(8B)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치는, 수정 검출용 마크 위치 데이터(B)로서 제2 기억부(93)에 기억되고, 한 쌍의 검출용 마크(8C)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치는, 수정 검출용 마크 위치 데이터(C)로서 제2 기억부(93)에 기억되고, 한 쌍의 검출용 마크(8D)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치는, 수정 검출용 마크 위치 데이터(D)로서 제2 기억부(93)에 기억된다.
또한, 제2 기억부(93)에서는, 수정 검출용 마크 위치 데이터(A)가 배터리(3A)의 교환용 데이터로서 기억되고, 수정 검출용 마크 위치 데이터(B)가 배터리(3B)의 교환용 데이터로서 기억되고, 수정 검출용 마크 위치 데이터(C)가 배터리(3C)의 교환용 데이터로서 기억되고, 수정 검출용 마크 위치 데이터(D)가 배터리(3D)의 교환용 데이터로서 기억된다. 즉, 제2 기억부(93)에서는, 어떤 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치 데이터가 그 배터리(3)의 교환용 데이터로서 기억된다.
그 후, 제어부(91)는, 버스(2)에 탑재되는 4개의 배터리(3) 중 교환되는 배터리(3)를 지정하는 배터리 지정 신호를 외부 장치로부터 수취한다. 제어부(91)가 배터리 지정 신호를 수취하면, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 검출용 마크(8)의 위치 검출이 상술한 수순으로 행하여진다(스텝 S64). 상술한 바와 같이, 제2 기억부(93)에서는, 어떤 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치 데이터가 그 배터리(3)의 교환용 데이터로서 기억되어 있기 때문에, 스텝 S64에서는, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치 데이터가 제2 기억부(93)로부터 판독된다. 예를 들어, 배터리(3A)가 지정된 경우에는, 수정 검출용 마크 위치 데이터(A)가 제2 기억부(93)로부터 판독되고, 배터리(3B)가 지정된 경우에는, 수정 검출용 마크 위치 데이터(B)가 제2 기억부(93)로부터 판독된다. 또한, 스텝 S64에서는, 판독된 수정 검출용 마크 위치 데이터를 기준으로 로봇(5)이 동작하여, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 검출용 마크(8)의 실제 위치가 검출된다.
그 후, 제어부(91)에 있어서, 검출용 마크(8)의 기준 위치와, 스텝 S64에서 검출된 검출용 마크(8)의 실제 위치의 차이인 검출용 마크 위치 편차의 양(검출용 마크 위치 편차량)이 산출된다(스텝 S65). 스텝 S65에서는, 기억부(92)로부터 배터리 검출 위치 교정 데이터가 판독된다. 상술한 바와 같이, 기억부(92)에서는, 어떤 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 관한 배터리 검출 위치 교정 데이터가 그 배터리(3)의 교환용 데이터로서 기억되어 있기 때문에, 스텝 S65에서는, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 관한 배터리 검출 위치의 교정 데이터가 기억부(92)로부터 판독된다. 예를 들어, 배터리(3A)가 지정된 경우에는, 배터리 검출 위치 교정 데이터(A)가 기억부(92)로부터 판독되고, 배터리(3B)가 지정된 경우에는, 배터리 검출 위치 교정 데이터(B)가 기억부(92)로부터 판독된다. 또한, 스텝 S65에서는, 스텝 S64에서 검출된 검출용 마크(8)의 위치 데이터와 판독된 배터리 검출 위치 교정 데이터를 비교함으로써, 검출용 마크 위치 편차량이 산출된다. 스텝 S65에서 산출된 검출용 마크 위치 편차량은, 검출용 마크 위치 편차량 데이터로서, 제2 기억부(93)에 기억된다.
그 후, 제어부(91)에서, 지정된 배터리(3)의 인발 및 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치의 보정 위치가 산출된다(스텝 S66). 스텝 S66에서는, 기억부(92)로부터 인발 삽입 위치 교시 데이터가 판독된다. 구체적으로는, 스텝 S66에서는, 지정된 배터리(3)의 인발 삽입 위치 교시 데이터가 기억부(92)로부터 판독된다. 예를 들어, 배터리(3A)가 지정된 경우에는, 인발 삽입 위치 교시 데이터(A)가 기억부(92)로부터 판독되고, 배터리(3B)가 지정된 경우에는, 인발 삽입 위치 교시 데이터(B)가 기억부(92)로부터 판독된다. 또한, 스텝 S66에서는, 제2 기억부(93)로부터 검출용 마크 위치 편차량 데이터가 판독되고, 인발 삽입 위치 교시 데이터의 값에 검출용 마크 위치 편차량 데이터의 값을 가산하거나 함으로써, 인발 삽입 위치의 보정 위치가 산출된다. 즉, 스텝 S66에서는, 인발 삽입 위치 교시 데이터가 보정된다. 스텝 S66에서 산출되는 인발 삽입 위치의 보정 위치는, 구체적으로는, 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치와, 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치와, 제2 배터리 승계 위치(P4)의 보정 위치와, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치이다. 또한, 스텝 S66에서 산출된 인발 삽입 위치의 보정 위치는, 보정 인발 삽입 위치 데이터로서 제2 기억부(93)에 기억된다.
그 후, 로봇(5)이 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이동하여, 결합 갈고리부(41)가 하강해서 배터리(3)의 손잡이부(11)에 걸림 결합한다(스텝 S67). 스텝 S67에서는, 제2 기억부(93)로부터 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은, 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이 순서로 이동한다(스텝 S68, S69). 스텝 S68에서는, 제2 기억부(93)로부터 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치가 판독되고, 스텝 S69에서는, 제2 기억부(93)로부터 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은 로봇 수용 위치(P6)로 이동한다(스텝 S70).
그 후, 로봇(5)은 180° 회동하여, 버퍼 스테이션에 배터리(3)를 수용함과 함께, 버퍼 스테이션으로부터 충전 완료된 배터리(3)를 취출하여 180° 회동한 후에(스텝 S71), 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이동한다(스텝 S72). 스텝 S72에서는, 제2 기억부(93)로부터 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은, 제2 배터리 승계 위치(P4)의 보정 위치, 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이 순서로 이동한다(스텝 S73, S74). 스텝 S73에서는, 제2 기억부(93)로부터 제2 배터리 승계 위치(P4)의 보정 위치가 판독되고, 스텝 S74에서는, 제2 기억부(93)로부터 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은, 대기 위치(P1)로 이동한다(스텝 S75).
도 24에 나타내는 흐름도를 사용하여 설명한 바와 같이, 스텝 S64부터 S75까지의 동작은, 정지하고 있는 버스(2)에서 교환이 필요한 배터리(3)의 교환이 완료될 때까지 반복된다. 통상은, 정지하고 있는 버스(2)의 모든 배터리(3)가 교환될 때까지 반복된다.
또한, 본 형태에서는, 스텝 S63에서 계산되는 수정 검출용 마크 위치는, 배터리(3)가 실제로 교환되는 버스(2)의 4조의 한 쌍의 검출용 마크(8) 각각의 검출을 검출 기구(21)에 의해 행할 때의 기준이 되는 검출용 위치이며, 수정 검출용 마크 위치 데이터는, 검출용 위치 데이터이다. 또한, 본 형태에서는, 로봇(5)의 교시를 행할 때에, 로봇(5)에 교시된 배터리 검출 위치는, 기준 위치에 정지하는 버스(2)를 사용해서 4조의 한 쌍의 검출용 마크(8) 각각의 위치를 검출하기 위하여 로봇(5)에 교시된 검출용 마크 교시 위치이다.
또한, 본 형태에서는, 버스(2)의 기준 정지 위치(즉, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때에 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)가 실제로 검출된 위치)는 차량 기준 위치이며, 스텝 S61에서 검출된 버스(2)의 위치(즉, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 실제로 정지하고 있는 위치(배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 실제로 정지하고 있을 때에 검출 기구(21)에 의해 검출용 플레이트(9)가 실제로 검출된 위치))는 차량 실제 위치이다. 또한, 본 형태에서는, 버스 위치 편차는, 차량 기준 위치와 차량 실제 위치의 차이가 되는 차량 위치 편차이다.
또한, 본 형태에서는, 검출용 마크(8)의 기준 위치(즉, 소정의 기준 위치에 버스(2)가 정지하고 있을 때에 검출 기구(21)에 의해 검출용 마크(8)가 실제로 검출된 위치)는 검출용 마크 기준 위치이며, 배터리 검출 위치 교정 데이터는, 검출용 마크 기준 위치 데이터이다. 또한, 본 형태에서는, 스텝 S64에서 검출되는 검출용 마크(8)의 위치는, 제1 검출용 마크 실제 위치이며, 스텝 S65에서 산출되는 검출용 마크 위치 편차는, 제1 검출용 마크 위치 편차이다. 또한, 스텝 S66에서 판독되는 인발 삽입 위치 데이터는, 제1 인발 삽입 위치의 데이터이며, 스텝 S66에서 산출되는 인발 삽입 위치의 보정 위치는, 제1 보정 위치이다.
(배터리 교환 로봇의 제어 방법)
다음으로, 제4 발명에 관한 본 형태에 대하여 설명한다.
도 40은, 도 2, 도 3에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)의 제어 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 41 내지 도 44는, 도 2에 도시하는 배터리 교환 로봇(5)에서의 배터리(3)의 교환시에 산출되는 각종 값을 설명하기 위한 도면이다.
배터리 교환 시스템(1)에서는, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 소정의 정지 위치에 정지하고, 제어부(91)가 외부 장치로부터 버스(2)의 위치 검출 지령 신호를 수신하면, 상술한 수순으로 버스(2)의 위치 검출이 행하여진다(스텝 S61). 스텝 S61에서는, 버스 검출 위치 교시 데이터가 판독되고, 이 교시 데이터를 기준으로 로봇(5)이 동작하여, 정지하고 있는 버스(2)의 실제 위치가 검출된다. 스텝 S61에서 검출된 버스(2)의 위치는, 버스 정지 위치 데이터로서 제어부(91)에 기억된다.
그 후, 제어부(91)에서, 버스(2)의 기준 정지 위치와, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)가 실제로 정지하고 있는 위치의 차이인 버스 위치 편차의 양(버스 위치 편차량)이 산출된다(스텝 S62). 스텝 S62에서는, 버스 검출 위치 교정 데이터가 판독됨과 함께, 버스 정지 위치 데이터가 판독되고, 이 데이터를 비교함으로써, 버스 위치 편차량이 산출된다. 스텝 S62에서 산출된 버스 위치 편차량은, 버스 위치 편차량 데이터로서 제어부(91)에 기억된다.
그 후, 제어부(91)에서, 버스(2)가 실제로 정지하고 있는 위치에 기초하는 검출용 마크(8)의 수정 위치가 계산된다(스텝 S63). 스텝 S63에서는, 배터리 검출 위치 교시 데이터가 판독됨과 함께, 버스 위치 편차량 데이터가 판독된다. 또한, 배터리 검출 위치 교시 데이터의 값에 버스 위치 편차량 데이터의 값을 가산하거나 함으로써, 버스(2)가 실제로 정지하고 있는 위치에 기초하는 검출용 마크(8)의 수정 위치인 수정 검출용 마크 위치가 계산된다. 스텝 S63에서 계산된 수정 검출용 마크 위치는, 수정 검출용 마크 위치 데이터로서 제어부(91)에 기억된다.
그 후, 제어부(91)는, 버스(2)에 탑재되는 4개의 배터리(3) 중의 교환되는 배터리(3)를 지정하는 배터리 지정 신호를 외부 장치로부터 수취한다. 제어부(91)가 배터리 지정 신호를 수취하면, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 검출용 마크(8)의 위치 검출이 상술한 수순으로 행하여진다(스텝 S64). 스텝 S64에서는, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치 데이터가 판독된다. 또한, 스텝 S64에서는, 판독된 수정 검출용 마크 위치 데이터를 기준으로 로봇(5)이 동작하여, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 검출용 마크(8)의 실제 위치가 검출된다.
그 후, 제어부(91)에서, 검출용 마크(8)의 기준 위치와, 스텝 S64에서 검출된 검출용 마크(8)의 실제 위치의 차이인 검출용 마크 위치 편차의 양(검출용 마크 위치 편차량)이 산출된다(스텝 S65). 스텝 S65에서 산출되는 검출용 마크 위치 편차량은, 지정된 배터리(3)의 인발 및 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하기 위한 보정값이다. 스텝 S65에서는, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 관한 배터리 검출 위치 교정 데이터가 판독된다. 또한, 스텝 S65에서는, 스텝 S64에서 검출된 검출용 마크(8)의 위치 데이터와 판독된 배터리 검출 위치 교정 데이터를 비교함으로써, 검출용 마크 위치 편차량이 산출된다.
구체적으로는, 스텝 S65에서는, 제어부(91)는, 스텝 S64에서의 검출 결과와 식 (5)를 사용하여, 제1 방향에서의 배터리 탑재부(22)와 검출용 마크(8)의 실제의 거리(L71)를 산출함과 함께, 배터리 검출 위치의 교정시에 산출된 거리(L7)와 거리(L71)의 차(L71-L7)를 산출하고, 이 차를 제1 방향에서의 배터리 탑재부(22)와 검출용 마크(8)의 거리의 보정값(즉, 제1 방향에서의 배터리 탑재부(22)와 배터리(3)의 거리의 보정값)으로 한다.
또한, 스텝 S65에서는, 제어부(91)는, 스텝 S64에서의 검출 결과와 식 (6)을 사용하여, 제1 방향에서의 배터리 걸림부(24)와 검출용 마크(8)의 실제 거리(L81)를 산출함과 함께, 배터리 검출 위치의 교정시에 산출된 거리(L8)와 거리(L81)의 차(L81-L8)를 산출하고, 이 차를 제1 방향에서의 배터리 걸림부(24)와 검출용 마크(8)의 거리의 보정값(즉, 제1 방향에서의 배터리 걸림부(24)와 배터리(3)의 거리의 보정값)으로 한다.
또한, 스텝 S65에서는, 제어부(91)는, 스텝 S64에서의 검출 결과로부터 피검출 부분(8a)의 폭(W11)(도 41 참조)과 피검출 부분(8b)의 폭(W21)(도 41 참조)을 산출함과 함께, 하기식 (7), (8)에 기초하여 높이의 차(ΔZ1, ΔZ2)를 산출하고, 그 후, 하기식 (9)에 기초하여 높이의 차(ΔZM)를 산출한다.
ΔZ1=((W11-W1)/2)/tan30° … 식 (7)
ΔZ2=((W21-W2)/2)/tan30° … 식 (8)
ΔZM=(ΔZ1+ΔZ2)/2 … 식 (9)
또한, 제어부(91)는, 스텝 S64에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 검출용 마크(8)의 높이(Z1)와, 로봇(5)의 교시에서 교시된 검출용 마크(8)의 높이(Z2)의 차(ΔZB)(=Z1-Z2)를 산출함과 함께, ΔZM과 ΔZB의 합(ΔZM+ΔZB)을 산출하여, 이 합을 배터리(3)의 높이의 보정값으로 한다.
또한, 스텝 S65에서는, 제어부(91)는, 스텝 S64에서의 검출 결과와 식 (1)을 사용하여, 경사 각도(θ11)를 산출함과 함께, 스텝 S64에서 검출용 마크(8)를 검출했을 때의, 상하 방향으로부터 보았을 때의 전후 방향에 대한 배터리 탑재부(22)의 경사 각도(θ21)와 경사 각도(θ11)의 합(θ11+θ21)을 산출한다. 또한, 제어부(91)는, 경사 각도(θ11+θ21)와 경사 각도(θ1+θ2)의 차((θ11+θ21)-(θ1+θ2))를 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 경사 각도의 보정값으로 한다.
또한, 스텝 S65에서는, 제어부(91)는, 스텝 S64에서의 검출 결과와 식 (2) 내지 (4)를 사용하여, 경사 각도(θ11)의 영향에 의한 좌우 방향에서의 검출용 마크(8)의 변화량(X51)을 산출한다. 또한, 도 42에 도시한 바와 같이, 제1 연결 기구(61)와 제2 연결 기구(62)의 좌우 방향의 거리를 X6이라 하면, 제어부(91)는, ΔZ1, ΔZ2의 영향에 의한 검출용 마크(8)에 대한 배터리 인발 삽입 기구(17)의, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 경사 각도(θ31)를 하기식 (10)에 기초하여 산출한다.
θ3=tan-1(|ΔZ1-ΔZ2|/X6) … 식 (10)
또한, 도 42에 도시한 바와 같이, 제1 연결 기구(61)와 검출 기구(21)의 상하 방향의 거리를 H1이라 하면, 제어부(91)는, ΔZ1, ΔZ2의 영향에 의한 배터리(3)의 좌우 방향의 보정값(X7)을 하기식 (11)에 기초하여 산출한다.
X7=H1×tanθ3 … 식 (11)
또한, 제어부(91)는, 스텝 S64에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 중심 위치(C1)와 중심 위치(C2)의 중점(C3)과 원점(O)의 좌우 방향의 거리(X8)(도 43 참조)와, 로봇(5)의 교시시의 중심 위치(C1)와 중심 위치(C2)의 중점(C3)과 원점(O)의 좌우 방향의 거리(X9)의 차(ΔX)(X8-X9)를 산출한다. 또한, 제어부(91)는, 변화량(X51)과 보정값(X7)과 차(ΔX)의 합(X51+X7+ΔX)을 산출하고, 이 합을 배터리(3)의 좌우 방향의 위치의 보정값으로 한다.
또한, 2개의 검출 기구(21) 사이의 제2 방향에서의 거리를 X10이라 하면, 제어부(91)는, 하기식 (12)에 기초하여, ΔTi(도 44 참조)를 산출하고, 이 ΔTi를 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 경사 각도의 보정값으로 한다.
Ti=X10×tanθ3 … 식 (12)
이와 같이, 제어부(91)는, 스텝 S65에서, 기준 위치에 정지하는 버스(2)의 배터리 적재대(6)의, 검출 기구(21)에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기(즉, 배터리 검출 위치의 교정시에 산출되는 위치 및 기울기)와, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)의 배터리 적재대(6)의, 검출 기구(21)에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기(즉, 스텝 S64, S65에서 산출되는 위치 및 기울기)에 기초하여, 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하기 위한 보정값을 산출한다. 또한, 이상과 같이 산출된 보정값이 검출용 마크 위치 편차량이며, 이 검출용 마크 위치 편차량은, 검출용 마크 위치 편차량 데이터로서 제어부(91)에 기억된다.
그 후, 제어부(91)에서, 지정된 배터리(3)의 인발 및 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치의 보정 위치가 산출된다(스텝 S66). 스텝 S66에서는, 지정된 배터리(3)의 인발 삽입 위치 교시 데이터가 판독된다. 또한, 스텝 S66에서는, 검출용 마크 위치 편차량 데이터가 판독되고, 인발 삽입 위치 교시 데이터의 값에 검출용 마크 위치 편차량 데이터의 값을 가산하거나 함으로써, 인발 삽입 위치의 보정 위치가 산출된다. 즉, 스텝 S66에서는, 인발 삽입 위치 교시 데이터가 보정된다. 스텝 S66에서 산출되는 인발 삽입 위치의 보정 위치는, 구체적으로는, 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치와, 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치와, 제2 배터리 승계 위치(P4)의 보정 위치와, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치이다. 또한, 스텝 S66에서 산출된 인발 삽입 위치의 보정 위치는, 보정 인발 삽입 위치 데이터로서 제어부(91)에 기억된다.
그 후, 로봇(5)이 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이동하여, 결합 갈고리부(41)가 하강해서 배터리(3)의 손잡이부(11)에 걸림 결합한다(스텝 S67). 스텝 S67에서는, 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은, 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이 순서로 이동한다(스텝 S68, S69). 스텝 S68에서는, 제1 배터리 승계 위치(P3)의 보정 위치가 판독되고, 스텝 S69에서는, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은 로봇 수용 위치(P6)로 이동한다(스텝 S70).
그 후, 로봇(5)은 180° 회동하여, 버퍼 스테이션에 배터리(3)를 수용함과 함께, 버퍼 스테이션으로부터 충전 완료된 배터리(3)를 취출해서 180° 회동한 후에(스텝 S71), 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치로 이동한다(스텝 S72). 스텝 S72에서는, 로봇 탑재 위치(P5)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은, 제2 배터리 승계 위치(P4)의 보정 위치, 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치로 이 순서로 이동한다(스텝 S73, S74). 스텝 S73에서는, 제2 배터리 승계 위치(P4)의 보정 위치가 판독되고, 스텝 S74에서는, 차량 탑재 위치(P2)의 보정 위치가 판독된다. 그 후, 로봇(5)은 대기 위치(P1)로 이동한다(스텝 S75).
도 24에 나타내는 흐름도를 사용하여 설명한 바와 같이, 스텝 S64부터 S75까지의 동작은, 정지하고 있는 버스(2)에서 교환이 필요한 배터리(3)의 교환이 완료될 때까지 반복된다. 통상은, 정지하고 있는 버스(2)의 모든 배터리(3)가 교환될 때까지 반복된다.
(제1 발명에 관한 본 형태의 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 배터리 적재대(6)에 배터리(3)가 완전히 탑재되어 있을 때의 차량 탑재 위치(P2), 및 배터리 탑재부(22)에 배터리(3)가 완전히 탑재되어 있을 때의 로봇 탑재 위치(P5) 외에도, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 양쪽에 배터리가 탑재되어 있을 때의 제1 배터리 승계 위치(P3) 및 제2 배터리 승계 위치(P4)를 교시하고 있다. 그로 인해, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치가 갖는 도킹 아암을 로봇(5)이 구비하지 않아도, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에서 배터리(3)가 옮겨 실려질 때에, 로봇(5)을 적절하게 동작시켜서, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 고저차가 발생하는 것을 억제하는 것이 가능해지고, 그 결과, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에서 배터리(3)를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다. 즉, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 로봇(5)의 구성이 간이해도, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에서 배터리(3)를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
또한, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 배터리 승계 위치(P3)에서 배터리 탑재부(22)가 유지 부재(26)보다 버스(2)측으로 돌출되어 있기 때문에, 배터리 적재대(6)로부터 배터리 탑재부(22)에 배터리(3)가 옮겨 실려질 때에 배터리 탑재부(22)가 크게 휘어서, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 큰 고저차가 발생하기 쉬워지지만, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 큰 고저차가 발생하는 것을 억제하여, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에서 배터리(3)를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
제1 발명에 관한 본 형태에서는, 차량 탑재 위치(P2)는, 버스(2)에 근접하고 있는 배터리 걸림부(24)의 결합 갈고리부(41)가 배터리 적재대(6)에 탑재되어 있는 배터리(3)에 걸림 결합 가능하게 됨과 함께, 버스(2)에 근접하고 있는 배터리 탑재부(22)와 배터리(3)가 탑재되어 있는 배터리 적재대(6)의 사이에서 배터리(3)가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 될 때의 위치이다. 즉, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 배터리 승계 위치(P3)에 보다 가까운 위치를 차량 탑재 위치(P2)로서 로봇(5)에 교시하고 있다. 그로 인해, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 배터리 적재대(6)에서 배터리 탑재부(22)로 배터리(3)가 옮겨 실려질 때에, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 큰 고저차가 발생하는 것을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
제1 발명에 관한 본 형태에서는, 로봇 탑재 위치(P5)는, 버스(2)에 근접하고 있는 배터리 탑재부(22)에 배터리(3)가 완전히 탑재되어 있음과 함께 결합 갈고리부(41)가 배터리(3)에 걸림 결합하고 있을 때의 위치이다. 즉, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 제2 배터리 승계 위치(P4)에 보다 가까운 위치를 로봇 탑재 위치(P5)로서 로봇(5)에 교시하고 있다. 그로 인해, 배터리 탑재부(22)에서 배터리 적재대(6)로 배터리(3)가 옮겨 실려질 때에, 배터리 적재대(3)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 큰 고저차가 발생하는 것을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
제1 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 배터리 승계 위치(P3)와 제2 배터리 승계 위치(P4)를 로봇(5)에 교시하고 있다. 그로 인해, 배터리 적재대(6)에서 배터리 탑재부(22)로 배터리(3)가 옮겨 실려질 때에 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 고저차가 발생하는 것을 억제하는 것이 가능해짐과 함께, 배터리 탑재부(22)에서 배터리 적재대(6)로 배터리(3)가 옮겨 실려질 때에 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 고저차가 발생하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 즉, 제1 발명에 관한 본 형태에서는, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에서 배터리(3)를 주고받을 때에 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에 고저차가 발생하는 것을 효과적으로 억제하는 것이 가능해지고, 그 결과, 배터리 적재대(6)와 배터리 탑재부(22)의 사이에서 배터리(3)를 원활하게 주고받는 것이 가능해진다.
(제2 발명에 관한 본 형태의 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 버스(2)에 탑재되는 4개의 배터리(3) 중 교환되는 배터리(3)를 지정하는 배터리 지정 신호를 외부 장치로부터 제어부(91)가 수취하면, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치 데이터가 제2 기억부(93)로부터 판독된다. 또한, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 판독된 수정 검출용 마크 위치 데이터를 기준으로 로봇(5)을 동작시켜서, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 검출용 마크(8)의 실제 위치가 검출된다. 또한, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 지정된 배터리(3)의 인발 및 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치 교시 데이터가 기억부(92)로부터 판독되어, 검출용 마크(8)의 실제 위치 검출 결과에 기초하여, 이 인발 삽입 위치 교시 데이터가 보정된다.
즉, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 교환되는 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)의 검출 결과에 기초하여, 교환되는 배터리(3)의 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고, 보정 후의 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 로봇(5)을 동작시키고 있다. 그로 인해, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 배터리(3)에 보다 가까운 위치에 형성되는 검출용 마크(8)의 검출 결과에 기초하여, 교환되는 배터리(3)의 인발 삽입 위치 교시 데이터를 고정밀도로 보정함과 함께, 고정밀도로 보정된 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 로봇(5)을 고정밀도로 동작시키는 것이 가능해진다. 따라서, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 특허문헌 1에 기재된 배터리 교환 장치가 갖는 도킹 아암을 로봇(5)이 구비하지 않아도, 버스(2)에 탑재되는 4개의 배터리(3) 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 로봇(5)의 구성이 간이해도, 버스(2)에 탑재되는 4개의 배터리(3) 각각을 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
또한, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 교환되는 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)의 검출 후에, 배터리(3)의 교환 동작으로 옮겨질 수 있기 때문에, 배터리(3)의 교환 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 교환되는 배터리(3)를 지정하는 배터리 지정 신호를 외부 장치로부터 제어부(91)가 수취하면, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 대하여 계산된 수정 검출용 마크 위치 데이터와, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 관한 배터리 검출 위치의 교정 데이터와, 지정된 배터리(3)의 인발 및 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치 교시 데이터가 자동으로 판독되기 때문에, 배터리(3)를 교환할 때에 외부 장치와 로봇(5)의 사이의 데이터 통신을 간소화하는 것이 가능해진다.
제2 발명에 관한 본 형태에서는, 배터리(3)를 교환할 때에, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)에 형성되는 검출용 마크(8)에 관한 배터리 검출 위치의 교정 데이터를 판독하고, 지정된 배터리(3)가 탑재되는 배터리 적재대(6)의 검출용 마크(8)의 실제 위치 검출 결과와 판독된 교정 데이터에 기초하여, 지정된 배터리(3)의 인발 및 삽입을 행하기 위한 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고 있다. 그로 인해, 제2 발명에 관한 본 형태에서는, 교환되는 배터리(3)의 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보다 고정밀도로 보정하는 것이 가능해진다.
(제3 발명에 관한 본 형태의 주된 효과)
제3 발명에 관한 본 형태의 배터리(3)의 1개의 중량은, 예를 들어, 수백 kg이기 때문에, 제1 배터리 수용부(4A)에 대하여 배터리(3)를 인발 삽입하면, 제2 배터리 수용부(4B)의 높이나 기울기가 변동되어, 제2 배터리 수용부(4B)에 수용되는 배터리(3)의 높이나 기울기가 변동되고, 제2 배터리 수용부(4B)에 대하여 배터리(3)를 인발 삽입하면, 제1 배터리 수용부(4A)의 높이나 기울기가 변동되어, 제1 배터리 수용부(4A)에 수용되는 배터리(3)의 높이나 기울기가 변동된다. 따라서, 제1 로봇(5A)에 의한 제1 배터리 수용부(4A)에 대한 배터리(2)의 인발 삽입과, 제2 로봇(5B)에 의한 제2 배터리 수용부(4B)에 대한 배터리(3)의 인발 삽입을 개별로 행하면, 제1 로봇(5A)에 의해 배터리(3)의 인발 삽입을 행하고 있는 도중에 제1 배터리 수용부(4A)나 교환되는 배터리(3)의 높이나 기울기가 예기치 못한 변동을 하거나, 제2 로봇(5B)에 의해 배터리(3)의 인발 삽입을 행하고 있는 도중에 제2 배터리 수용부(4B)나 교환되는 배터리(3)의 높이나 기울기가 예기치 못한 변동을 해서, 제1 로봇(5A)이나 제2 로봇(5B)을 교시 결과에 기초해서 동작시켜도, 배터리(3)를 적절하게 인발하거나 삽입할 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
제3 발명에 관한 본 형태에서는, 버스(2)로부터의 배터리(3)의 인발시에, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 인발 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 인발 동작의 동기를 취하고 있다. 또한, 제3 발명에 관한 본 형태에서는, 버스(2)에 대한 배터리(3)의 삽입시에, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작의 동기를 취하고 있다. 즉, 제3 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 인발 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 인발 동작을 거의 동시에 행함과 함께, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작을 거의 동시에 행하고 있다.
그로 인해, 제3 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 로봇(5A)에 의해 배터리(3)의 인발 삽입을 행하고 있을 때의, 제1 배터리 수용부(4A)나 교환되는 배터리(3)의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지함과 함께, 제2 로봇(5B)에 의해 배터리(3)의 인발 삽입을 행하고 있을 때의, 제2 배터리 수용부(4B)나 교환되는 배터리(3)의 높이나 기울기의 예기치 못한 변동을 방지하는 것이 가능해진다. 즉, 제3 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 로봇(5A)에 의해 배터리(3)의 인발 삽입이 행하여지고 있을 때의 제1 배터리 수용부(4A)나 교환되는 배터리(3)의 높이나 기울기의 변동을 예측한 제1 로봇(5A)에 대한 인발 삽입 위치의 교시가 가능해지고, 또한, 제2 로봇(5B)에 의해 배터리(3)의 인발 삽입이 행하여지고 있을 때의 제2 배터리 수용부(4B)나 교환되는 배터리(3)의 높이나 기울기의 변동을 예측한 제2 로봇(5B)에 대한 인발 삽입 위치의 교시가 가능해진다. 그 결과, 제3 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 로봇(5A)이나 제2 로봇(5B)을 교시 결과에 기초해서 동작시키면, 버스(2)의 양쪽 측면(2a)측의 각각에 배터리 수용부(4)가 형성된 버스(2)의 배터리(3)를 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
또한, 제3 발명에 관한 본 형태에서는, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 인발 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 인발 동작을 거의 동시에 행함과 함께, 제1 로봇(5A)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작과 제2 로봇(5B)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작을 거의 동시에 행하고 있기 때문에, 배터리(3)의 교환 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
(제4 발명에 관한 본 형태의 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 제4 발명에 관한 본 형태에서는, 제어부(91)는, 2개의 검출 기구(21) 각각의 발광부로부터의 레이저광이 배터리 적재대(6)에 형성되는 2개의 검출용 마크(8) 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록, 배터리 탑재부(22)를 좌우 방향으로 이동시켜서, 전후 좌우 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치, 배터리 적재대(6)의 높이, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리 적재대(6)의 기울기를 산출하고 있다. 즉, 제4 발명에 관한 본 형태에서는, 제어부(91)는, 배터리(3)의 위치나 기울기를 간접적으로 산출하고 있다. 그로 인해, 제4 발명에 관한 본 형태에서는, 버스(2)의 정지 정밀도가 낮아도, 버스(2)에 탑재되어 있는 배터리(3)의 위치나 기울기를 적절하게 검출하여, 로봇(5)과 배터리(3)의 위치 정렬을 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 제4 발명에 관한 본 형태에서는, 버스(2)에 탑재되어 있는 배터리(3)를 적절하게 교환하는 것이 가능해진다.
또한, 예를 들어, 검출 기구(21)가 이미지 센서인 경우에는, 이미지 센서에서 촬영된 화상을 처리하기 위한 화상 처리 장치 등이 필요해져서, 로봇(5)이 고가가 되지만, 제4 발명에 관한 본 형태에서는, 검출 기구(21)는 레이저 센서이기 때문에, 로봇(5)의 비용을 저감하는 것이 가능해진다.
제4 발명에 관한 본 형태에서는, 검출용 마크(8)는, 상측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 대략 정삼각형 형상으로 형성되어 있다. 그로 인해, 본 형태에서는, 비교적 용이한 처리로, 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치를 산출하는 것이 가능해진다. 또한, 비교적 용이한 처리로, 배터리 적재대(6)의, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 산출하는 것이 가능해진다.
제4 발명에 관한 본 형태에서는, 배터리 적재대(6)에 형성되는 2개의 검출용 마크(8) 각각을 레이저광이 가로지르도록 2개의 검출 기구(21)가 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있다. 그로 인해, 2개의 검출 기구(21) 각각에 의해, 2개의 검출용 마크(8) 각각을 동시에 검출하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 형태에서는, 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향에서의 배터리 적재대(6)의 위치, 배터리 적재대(6)의, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 단시간에 검출하는 것이 가능해진다.
제4 발명에 관한 본 형태에서는, 제어부(91)는, 스텝 S65에서, 기준 위치에 정지하는 버스(2)의 배터리 적재대(6)의, 검출 기구(21)에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기와, 배터리(3)가 교환되는 버스(2)의 배터리 적재대(6)의, 검출 기구(21)에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기에 기초하여, 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하기 위한 보정값을 산출하고, 스텝 S66에서, 이 보정값에 기초하여 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고 있다. 그로 인해, 제4 발명에 관한 본 형태에서는, 버스(2)에 탑재되어 있는 배터리(3)를 로봇(5)에 의해 적절하게 인발 삽입하는 것이 가능해진다.
(다른 실시 형태)
상술한 형태는, 본 발명의 적합한 형태의 일례이기는 하지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시가 가능하다.
먼저, 제1 발명 및 제2 발명에 관한 다른 실시 형태에 대하여 설명한다.
상술한 형태에서는, 제1 배터리 승계 위치(P3)와 제2 배터리 승계 위치(P4)의 2군데의 배터리 승계 위치를 로봇(5)에 교시하고 있다. 이 밖에도 예를 들어, 1군데의 배터리 승계 위치를 로봇(5)에 교시해도 되고, 3군데 이상의 배터리 승계 위치를 로봇(5)에 교시해도 된다.
상술한 형태에서는, 검출용 마크(8)는, 배터리 적재대(6)의 전방면으로부터 돌출된 평판 형상으로 형성되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 검출용 마크(8)는, 배터리 적재대(6)의 전방면으로부터 오목해지는 오목부이어도 된다. 예를 들어, 도 32에 도시한 바와 같이, 배터리 적재대(6)의 전방벽을 관통하는 대략 정삼각형 형상의 관통 구멍(6a)과, 관통 구멍(6a)을 막도록 배터리 적재대(6)의 전방벽 후방면에 고정되는 반사판(110)에 의해, 검출용 마크(8)가 형성되어도 된다. 이 경우에는, 배터리 적재대(6)의 제작시에, 프레스에 의한 블랭킹 가공으로 배터리 적재대(6)의 전방벽에 관통 구멍(6a)을 형성하는 것이 가능하게 되기 때문에, 평판 형상으로 형성되는 검출용 마크(8)를 배터리 적재대(6)의 전방면에 고정하는 경우와 비교하여, 검출용 마크(8)의 위치 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.
상술한 형태에서는, 검출 기구(21)는 레이저 센서이지만, 검출 기구(21)는 레이저 센서가 아니어도 된다. 예를 들어, 검출 기구(21)는 카메라이어도 된다. 이 경우에는, 배터리(3)와 검출 기구(21)의 거리는, 검출 기구(21)(즉, 카메라)의 피사계 심도를 이용하여 검출하면 된다. 또한, 검출 기구(21)는, 초음파 센서와, 레이저 센서 또는 카메라와의 조합이어도 된다. 이 경우에는, 초음파 센서에 의해, 배터리(3)의 전후 방향의 위치가 검출되고, 레이저 센서 또는 카메라에 의해, 배터리(3)의 상하 좌우 방향의 위치가 검출된다.
상술한 형태에서는, 검출용 마크(8)는, 상하 방향으로 그 폭이 변화하는 대략 삼각형 형상으로 형성되어 있지만, 검출용 마크(8)는, 상하 방향으로 그 폭이 변화하는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어도 된다. 또한, 검출용 마크(8)는, 원 형상으로 형성되어도 된다. 검출용 마크(8)가 원 형상으로 형성되는 경우에는, 검출 기구(21)가 좌우 방향 및 상하 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록 배터리 탑재부(22)를 이동시켜서, 검출용 마크(8)의 중심 위치를 검출함으로써, 배터리(3)의 상하 좌우 방향의 위치를 검출하면 된다. 또한, 이 경우에는, 예를 들어, 검출용 마크(8)의 중심 위치와 검출 기구(21)의 거리로부터 배터리(3)의 전후 방향의 위치를 검출하면 된다.
상술한 형태에서는, 검출 기구(21)는, 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있지만, 검출 기구(21)는 배터리 걸림부(24)에 설치되어도 된다. 또한, 상술한 형태에서는, 로봇(5)은, 버스(2)에 탑재되는 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇이지만, 로봇(5)은, 트랙이나 자가용차 등의 버스(2) 이외의 차량의 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇이어도 된다.
이어서, 제3 발명에 관한 다른 실시 형태에 대하여 설명한다.
상술한 형태에서는, 공통 제어부(94)로부터 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 시리얼하게 제어 지령이 보내지기 때문에, 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작은, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작보다 약간 늦게 개시되고, 또한, 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작은, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작보다 약간 늦게 개시되고 있다. 이 밖에도 예를 들어, 공통 제어부(94)로부터 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 평행하게 제어 지령을 보내는 것이 가능하면, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작과, 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 인발 동작이 동시에 개시되어도 되고, 제1 로봇(5A)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작과, 제2 로봇(5B)의 배터리 걸림부(24)에 의한 배터리(3)의 삽입 동작이 동시에 개시되어도 된다.
상술한 형태에서는, 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)는, 공통 제어부(94)를 개재하여 상위 제어부(95)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)가 직접, 상위 제어부(95)에 전기적으로 접속되어도 된다. 이 경우에는, 예를 들어, 상위 제어부(95)로부터 제1 제어부(92) 및 제2 제어부(93)에 보내지는 제어 지령의 타이밍에 의해, 제1 제어부(92)에 제어되는 제1 로봇(5A)의 배터리(3)의 인발 삽입 동작과 제2 제어부(93)에 제어되는 제2 로봇(5B)의 배터리(3)의 인발 삽입 동작의 동기를 취하면 된다. 또한, 제1 제어부(92)와 제2 제어부(93)에 마스터/슬레이브의 할당을 행하여(즉, 주종 관계를 갖게 해서), 예를 들어, 제1 제어부(92)로부터의 제어 지령을 수취한 제2 제어부(93)가 제1 로봇(5A)의 배터리(3)의 인발 삽입 동작과 제2 로봇(5B)의 배터리(3)의 인발 삽입 동작의 동기를 취하도록 제2 로봇(5B)을 제어해도 된다.
상술한 형태에서는, 검출 기구(21)는 레이저 센서이지만, 검출 기구(21)는 레이저 센서가 아니어도 된다. 예를 들어, 검출 기구(21)는 카메라이어도 된다. 이 경우에는, 배터리(3)와 검출 기구(21)의 거리는, 검출 기구(21)(즉, 카메라)의 피사계 심도를 이용하여 검출하면 된다. 또한, 검출 기구(21)는, 초음파 센서와, 레이저 센서 또는 카메라와의 조합이어도 된다. 이 경우에는, 초음파 센서에 의해, 배터리(3)의 전후 방향의 위치가 검출되고, 레이저 센서 또는 카메라에 의해, 배터리(3)의 상하 좌우 방향의 위치가 검출된다.
상술한 형태에서는, 검출용 마크(8)는, 상하 방향으로 그 폭이 변화하는 대략 삼각형 형상으로 형성되어 있지만, 검출용 마크(8)는, 상하 방향으로 그 폭이 변화하는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어도 된다. 또한, 검출용 마크(8)는, 원 형상으로 형성되어도 된다. 검출용 마크(8)가 원 형상으로 형성되는 경우에는, 검출 기구(21)가 좌우 방향 및 상하 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록 배터리 탑재부(22)를 이동시켜서, 검출용 마크(8)의 중심 위치를 검출함으로써, 배터리(3)의 상하 좌우 방향의 위치를 검출하면 된다. 또한, 이 경우에는, 예를 들어, 검출용 마크(8)의 중심 위치와 검출 기구(21)의 거리로부터 배터리(3)의 전후 방향의 위치를 검출하면 된다.
상술한 형태에서는, 검출 기구(21)는, 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있지만, 검출 기구(21)는 배터리 걸림부(24)에 설치되어도 된다. 또한, 상술한 형태에서는, 로봇(5)은, 버스(2)에 탑재되는 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇이지만, 로봇(5)은, 트랙이나 자가용차 등의 버스(2) 이외의 차량의 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇이어도 된다.
이어서, 제4 발명에 관한 다른 실시 형태에 대하여 설명한다.
상술한 형태에서는, 검출용 마크(8)는, 상측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 대략 정삼각형 형상으로 형성되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 검출용 마크(8)는, 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 대략 정삼각형 형상으로 형성되어도 된다. 또한, 검출용 마크(8)는, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 정삼각형 이외의 삼각형 형상으로 형성되어도 된다. 또한, 검출용 마크(8)는, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어도 된다. 또한, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 것이라면, 검출용 마크(8)는, 삼각 형상 및 사다리꼴 형상 이외의 형상으로 형성되어도 된다.
또한, 검출용 마크(8)는, 원 형상으로 형성되어도 된다. 검출용 마크(8)가 원 형상으로 형성되는 경우에는, 검출 기구(21)가 좌우 방향 및 상하 방향으로 검출용 마크(8)를 가로지르도록 배터리 탑재부(22)를 이동시켜서, 검출용 마크(8)의 중심 위치를 검출함으로써, 배터리(3)의 상하 좌우 방향의 위치를 검출하면 된다. 또한, 이 경우에는, 예를 들어, 검출용 마크(8)의 중심 위치와 검출 기구(21)의 거리로부터 배터리(3)의 전후 방향의 위치를 검출하면 된다.
상술한 형태에서는, 검출용 마크(8)는, 배터리 적재대(6)의 전방면으로부터 돌출된 평판 형상으로 형성되어 있다. 이 밖에도 예를 들어, 검출용 마크(8)는, 배터리 적재대(6)의 전방면으로부터 오목해지는 오목부이어도 된다. 예를 들어, 도 37에 도시한 바와 같이, 배터리 적재대(6)의 전방벽을 관통하는 대략 정삼각형 형상의 관통 구멍(6a)과, 관통 구멍(6a)을 막도록 배터리 적재대(6)의 전방벽의 후방면에 고정되는 반사판(110)에 의해, 검출용 마크(8)가 형성되어도 된다. 이 경우에는, 배터리 적재대(6)의 제작시에, 프레스에 의한 블랭킹 가공으로 배터리 적재대(6)의 전방벽에 관통 구멍(6a)을 형성하는 것이 가능하게 되기 때문에, 평판 형상으로 형성되는 검출용 마크(8)를 배터리 적재대(6)의 전방면에 고정하는 경우와 비교하여, 검출용 마크(8)의 위치 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.
상술한 형태에서는, 검출용 마크(8)는, 배터리 적재대(6)에 형성되어 있지만, 검출용 마크(8)는 배터리(3)에 형성되어도 된다. 또한, 상술한 형태에서는, 검출 기구(21)는, 배터리 탑재부(22)에 설치되어 있지만, 검출 기구(21)는, 배터리 걸림부(24)에 설치되어도 된다.
상술한 형태에서는, 배터리 탑재부(22)에 2개의 검출 기구(21)가 설치되어 있지만, 배터리 탑재부(22)에 설치되는 검출 기구(21)는 1개이어도 된다. 이 경우에는, 1개의 검출 기구(21)가 2개의 검출용 마크(8)를 순서대로 좌우 방향으로 가로지르도록 배터리 탑재부(22)를 이동시킴으로써, 전후 좌우 방향에서의 배터리(3)의 위치, 배터리(3)의 높이, 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기, 및 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 배터리(3)의 기울기를 검출하는 것이 가능하다.
상술한 형태에서는, 배터리 적재대(6)에 2개의 검출용 마크(8)가 형성되어 있지만, 배터리 적재대(6)에 3개 이상의 검출용 마크(8)가 형성되어도 된다. 또한, 상술한 형태에서는, 로봇(5)은 버스(2)에 탑재되는 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇이지만, 로봇(5)은 트랙이나 자가용차 등의 버스(2) 이외의 차량의 배터리(3)를 교환하기 위한 로봇이어도 된다.
1 : 배터리 교환 시스템 2 : 버스(차량)
2a : 측면 3 : 배터리
4A : 제1 배터리 수용부 4B : 제2 배터리 수용부
5 : 로봇(배터리 교환 로봇)
5A : 제1 로봇(제1 배터리 교환 로봇)
5B : 제2 로봇(제2 배터리 교환 로봇)
6 : 배터리 적재대 8 : 검출용 마크
8a : 제1 피검출 부분(피검출 부분)
8b : 제2 피검출 부분(피검출 부분)
17 : 배터리 인발 삽입 기구 21 : 검출 기구
22 : 배터리 탑재부 24 : 배터리 걸림부
26 : 유지 부재 91 : 제어부
92 : 제1 제어부 93 : 제2 제어부
94 : 공통 제어부 P2 : 차량 탑재 위치
P3 : 제1 배터리 승계 위치(배터리 승계 위치)
P4 : 제2 배터리 승계 위치(배터리 승계 위치)
P5 : 로봇 탑재 위치 X : 전후 방향
Y : 좌우 방향 Z : 상하 방향

Claims (23)

  1. 차량에 탑재되어 있는 배터리의 인발시 및/또는 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에 상기 배터리가 탑재되는 배터리 탑재부와, 상기 배터리의 인발시 및/또는 삽입시에 상기 배터리에 걸림 결합하여 상기 배터리 탑재부 위에서 상기 배터리를 이동시키는 배터리 걸림부를 구비하고, 상기 차량에 탑재되어 있는 상기 배터리를 교환하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법으로서,
    상기 차량의 배터리 적재대에 상기 배터리가 탑재되어 있을 때의 차량 탑재 위치와, 상기 배터리 적재대와 상기 배터리 탑재부의 양쪽에 상기 배터리가 탑재되어 있을 때의 배터리 승계(乘繼) 위치와, 상기 배터리 탑재부에 상기 배터리가 탑재되어 있을 때의 로봇 탑재 위치를 교시하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 교환 로봇은, 상기 배터리 탑재부 및 상기 배터리 걸림부를 유지하는 유지 부재를 구비하고,
    상기 배터리 탑재부 및 상기 배터리 걸림부는, 상기 차량에 가까워지는 방향 및 상기 차량으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 되어 있고,
    상기 배터리 승계 위치에서는, 상기 배터리 탑재부는, 상기 차량에 가까워지는 방향으로 이동하여 상기 유지 부재로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차량 탑재 위치는, 상기 차량에 근접하고 있는 상기 배터리 걸림부가 상기 배터리 적재대에 탑재되어 있는 상기 배터리에 걸림 결합 가능하게 됨과 함께, 상기 차량에 근접하고 있는 상기 배터리 탑재부와 상기 배터리가 탑재되어 있는 상기 배터리 적재대의 사이에서 상기 배터리가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 될 때의 위치인 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로봇 탑재 위치는, 상기 차량에 근접하고 있는 상기 배터리 탑재부에 상기 배터리가 완전히 탑재되어 있음과 함께, 상기 배터리 걸림부가 상기 배터리에 걸림 결합하고 있을 때의 위치인 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 승계 위치로서, 상기 배터리 적재대로부터 상기 배터리 탑재부로 상기 배터리가 옮겨 실려지기 시작했을 때, 또는, 상기 배터리 탑재부로부터 상기 배터리 적재대로 상기 배터리가 완전히 옮겨 실려졌을 때의 제1 배터리 승계 위치와, 상기 배터리 탑재부로부터 상기 배터리 적재대로 상기 배터리가 옮겨 실려지기 시작했을 때, 또는, 상기 배터리 적재대로부터 상기 배터리 탑재부로 상기 배터리가 완전히 옮겨 실려졌을 때의 제2 배터리 승계 위치를 교시하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇의 교시 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 교환 로봇의 교시 방법으로 교시된 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  7. 차량에 탑재되어 있는 복수의 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇으로서,
    상기 차량으로부터의 복수의 상기 배터리 각각의 인발 및/또는 상기 차량으로의 복수의 상기 배터리 각각의 삽입을 행하는 배터리 인발 삽입 기구와, 상기 차량에 설치됨과 함께 복수의 상기 배터리 각각이 탑재되는 복수의 배터리 적재대 각각에 형성되는 복수의 검출용 마크 각각을 검출하기 위한 검출 기구와, 상기 배터리 교환 로봇을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 배터리 인발 삽입 기구에 의한 복수의 상기 배터리의 각각의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위하여 소정의 기준 위치에 정지하는 상기 차량을 사용해서 상기 배터리 교환 로봇에 교시된 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터와, 상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량의 복수의 상기 검출용 마크의 각각의 검출을 상기 검출 기구에 의해 행할 때의 기준이 되는 검출용 위치의 데이터인 검출용 위치 데이터를 기억함과 함께,
    복수의 상기 배터리 중 교환 대상이 되는 1개의 상기 배터리를 제1 배터리로 하고, 상기 제1 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위한 상기 인발 삽입 위치 교시 데이터를 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터로 하고, 복수의 상기 검출용 마크 중 상기 제1 배터리가 탑재되는 상기 배터리 적재대에 형성되는 상기 검출용 마크를 제1 검출용 마크로 하고, 상기 제1 검출용 마크의 검출을 행할 때의 상기 검출용 위치 데이터를 제1 검출용 위치 데이터로 하면,
    상기 제어부는, 상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량에 대한 상기 제1 배터리의 인발 삽입시에, 상기 제1 검출용 위치 데이터를 상기 제1 배터리의 교환용 데이터로서 판독하고, 상기 제1 검출용 위치 데이터를 기준으로 하여 상기 배터리 교환 로봇을 동작시켜서 상기 제1 검출용 마크의 검출을 행함과 함께, 상기 제1 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여, 상기 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하여, 보정 후의 상기 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 상기 배터리 교환 로봇을 동작시키는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준 위치에 정지하는 상기 차량을 사용해서 상기 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 상기 차량의 위치인 차량 기준 위치와, 상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량의, 상기 검출 기구에 의해 검출되는 위치인 차량 실제 위치의 차이를 차량 위치 편차로 하면,
    상기 제어부는, 복수의 상기 검출용 마크 각각의 위치를 검출하기 위하여 상기 기준 위치에 정지하는 상기 차량을 사용해서 상기 배터리 교환 로봇에 교시된 검출용 마크 교시 위치와 상기 차량 위치 편차에 기초하여, 상기 검출용 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기준 위치에 정지하는 상기 차량을 사용해서 상기 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 상기 검출용 마크의 위치인 검출용 마크 기준 위치의 데이터인 검출용 마크 기준 위치 데이터를 기억함과 함께,
    상기 검출 기구에 의해 검출되는 상기 제1 검출용 마크의 위치인 상기 검출용 마크 기준 위치로서의 제1 검출용 마크 기준 위치의 데이터를 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터로 하면,
    상기 제어부는, 상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량에 대한 상기 제1 배터리의 인발 삽입시에, 상기 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터를 상기 제1 배터리의 교환용 데이터로서 판독하고, 상기 제1 검출용 마크의 검출 결과와 상기 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터에 기초하여 상기 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량의 상기 제1 검출용 마크의, 상기 검출 기구에 의해 검출되는 위치인 제1 검출용 마크 실제 위치와 상기 제1 검출용 마크 기준 위치의 차이를 제1 검출용 마크 위치 편차로 하면,
    상기 제어부는, 상기 제1 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위한 상기 인발 삽입 위치인 제1 인발 삽입 위치를 상기 제1 검출용 마크 위치 편차에 기초하여 보정한 제1 보정 위치를 산출하여 상기 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  11. 차량에 탑재되어 있는 복수의 배터리 각각의 인발 및/또는 상기 차량으로의 복수의 상기 배터리 각각의 삽입을 행하는 배터리 인발 삽입 기구와, 상기 차량에 설치됨과 함께 복수의 상기 배터리 각각이 탑재되는 복수의 배터리 적재대 각각에 형성되는 복수의 검출용 마크 각각을 검출하기 위한 검출 기구를 구비하고, 상기 차량에 탑재되어 있는 상기 배터리를 교환하는 배터리 교환 로봇의 제어 방법으로서,
    상기 배터리 인발 삽입 기구에 의한 복수의 상기 배터리 각각의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위하여 소정의 기준 위치에 정지하는 상기 차량을 사용하여 상기 배터리 교환 로봇에 교시된 인발 삽입 위치의 교시 데이터인 인발 삽입 위치 교시 데이터와, 상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량의 복수의 상기 검출용 마크 각각의 검출을 상기 검출 기구에 의해 행할 때의 기준이 되는 검출용 위치의 데이터인 검출용 위치 데이터를 기억함과 함께,
    복수의 상기 배터리 중 교환 대상이 되는 1개의 상기 배터리를 제1 배터리로 하고, 상기 제1 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위한 상기 인발 삽입 위치 교시 데이터를 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터로 하고, 복수의 상기 검출용 마크 중 상기 제1 배터리가 탑재되는 상기 배터리 적재대에 형성되는 상기 검출용 마크를 제1 검출용 마크로 하고, 상기 제1 검출용 마크의 검출을 행할 때의 상기 검출용 위치 데이터를 제1 검출용 위치 데이터로 하면,
    상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량에 대한 상기 제1 배터리의 인발 삽입시에, 상기 제1 검출용 위치 데이터를 상기 제1 배터리의 교환용 데이터로서 판독하고, 상기 제1 검출용 위치 데이터를 기준으로 하여 상기 배터리 교환 로봇을 동작시켜서 상기 제1 검출용 마크의 검출을 행함과 함께, 상기 제1 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여, 상기 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하고, 보정 후의 상기 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터에 기초하여 상기 배터리 교환 로봇을 동작시키는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준 위치에 정지하는 상기 차량을 사용해서 상기 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 상기 검출용 마크의 위치인 검출용 마크 기준 위치의 데이터인 검출용 마크 기준 위치 데이터를 기억함과 함께,
    상기 검출 기구에 의해 실제로 검출되는 상기 제1 검출용 마크의 위치인 상기 검출용 마크 기준 위치로서의 제1 검출용 마크 기준 위치의 데이터를 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터로 하면,
    상기 배터리가 실제로 교환되는 상기 차량에 대한 상기 제1 배터리의 인발 삽입시에, 상기 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터를 상기 제1 배터리의 교환용 데이터로서 판독하고, 상기 제1 검출용 마크의 검출 결과와 상기 제1 검출용 마크 기준 위치 데이터에 기초하여 상기 제1 인발 삽입 위치 교시 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇의 제어 방법.
  13. 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하는 배터리 교환 시스템으로서,
    상기 차량의 한쪽 측면측에 설치된 제1 배터리 수용부에 수용되어 있는 상기 배터리를 교환하기 위한 제1 배터리 교환 로봇과, 상기 차량의 다른 쪽의 측면측에 설치된 제2 배터리 수용부에 수용되어 있는 상기 배터리를 교환하기 위한 제2 배터리 교환 로봇과, 상기 배터리 교환 시스템을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발시 및 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에, 상기 제1 배터리 교환 로봇의 동작과 상기 제2 배터리 교환 로봇의 동작의 동기(同期)를 취하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 배터리 교환 로봇을 제어하는 제1 제어부와, 상기 제2 배터리 교환 로봇을 제어하는 제2 제어부와, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부가 병렬로 접속되는 공통 제어부를 구비하고, 상기 공통 제어부로부터 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부로 보내지는 제어 지령의 타이밍에 의해, 상기 제1 배터리 교환 로봇의 동작과 상기 제2 배터리 교환 로봇의 동작의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 배터리 교환 로봇 및 상기 제2 배터리 교환 로봇은, 상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발시 및 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에 상기 배터리가 탑재되는 배터리 탑재부와, 상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발시 및 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에 상기 배터리에 걸림 결합하여 상기 배터리 탑재부 위에서 상기 배터리를 이동시키는 배터리 걸림부를 구비하고,
    상기 배터리 탑재부 및 상기 배터리 걸림부는, 상기 차량에 가까워지는 방향 및 상기 차량으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 되어 있고,
    상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발시에, 상기 제1 제어부는, 상기 차량에 근접하고 있는 상기 배터리 탑재부와 상기 차량의 사이에서 상기 배터리가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 됨과 함께 상기 차량에 근접하고 있는 상기 배터리 걸림부가 상기 차량에 탑재되어 있는 상기 배터리에 걸림 결합한 인발 가능 상태에서 상기 제1 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 상기 제2 제어부는, 상기 인발 가능 상태에서 상기 제2 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 상기 공통 제어부는, 상기 제1 배터리 교환 로봇과 상기 제2 배터리 교환 로봇이 상기 인발 가능 상태에서 일시 정지하고 있는 것을 확인하면, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부에 상기 제어 지령을 보내어, 상기 제1 배터리 교환 로봇의 상기 배터리 걸림부에 의한 상기 배터리의 인발 동작과 상기 제2 배터리 교환 로봇의 상기 배터리 걸림부에 의한 상기 배터리의 인발 동작을 개시시키는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제1 배터리 교환 로봇 및 상기 제2 배터리 교환 로봇은, 상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발시 및 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에 상기 배터리가 탑재되는 배터리 탑재부와, 상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발시 및 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에 상기 배터리에 걸림 결합하여 상기 배터리 탑재부 위에서 상기 배터리를 이동시키는 배터리 걸림부를 구비하고,
    상기 배터리 탑재부 및 상기 배터리 걸림부는, 상기 차량에 가까워지는 방향 및 상기 차량으로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 되어 있고,
    상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에, 상기 제1 제어부는, 상기 차량에 근접하고 있는 상기 배터리 탑재부와 상기 차량의 사이에서 상기 배터리가 옮겨 실려지는 것이 가능하게 됨과 함께 상기 배터리 탑재부에 탑재되어 있는 상기 배터리에 상기 배터리 걸림부가 걸림 결합하고 있는 삽입 가능 상태에서 상기 제1 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 상기 제2 제어부는, 상기 삽입 가능 상태에서 상기 제2 배터리 교환 로봇을 일시 정지시키고, 상기 공통 제어부는, 상기 제1 배터리 교환 로봇과 상기 제2 배터리 교환 로봇이 상기 삽입 가능 상태에서 일시 정지하고 있는 것을 확인하면, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부에 상기 제어 지령을 보내어, 상기 제1 배터리 교환 로봇의 상기 배터리 걸림부에 의한 상기 배터리의 삽입 동작과 상기 제2 배터리 교환 로봇의 상기 배터리 걸림부에 의한 상기 배터리의 삽입 동작을 개시시키는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 시스템.
  17. 차량의 한쪽 측면측에 설치된 제1 배터리 수용부에 수용되어 있는 배터리를 교환하기 위한 제1 배터리 교환 로봇과, 상기 차량의 다른 쪽의 측면측에 설치된 제2 배터리 수용부에 수용되어 있는 상기 배터리를 교환하기 위한 제2 배터리 교환 로봇을 구비하고, 상기 차량에 탑재되어 있는 상기 배터리를 교환하는 배터리 교환 시스템의 제어 방법으로서,
    상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발시 및 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입시에, 상기 제1 배터리 교환 로봇의 동작과 상기 제2 배터리 교환 로봇의 동작의 동기를 취하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 시스템의 제어 방법.
  18. 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇으로서,
    상기 차량과 상기 배터리 교환 로봇이 마주 향하는 방향을 전후 방향으로 하고, 전후 방향과 상하 방향에 대략 직교하는 방향을 좌우 방향으로 하면,
    상기 차량에 설치됨과 함께 상기 배터리가 탑재되는 배터리 적재대 또는 상기 배터리에 좌우 방향으로 소정의 간격을 둔 상태로 형성되는 복수의 검출용 마크 로봇의 제어부를 구비하고,
    상기 검출 기구는, 레이저광을 사출하는 발광부와, 상기 발광부로부터 사출되는 레이저광을 반사하는 반사물에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부를 구비하는 레이저 센서이며,
    상기 제어부는, 상기 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 복수의 상기 검출용 마크 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록 상기 검출 기구를 좌우 방향으로 이동시킴과 함께 상기 검출 기구에 의한 상기 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의 위치 및 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 상기 검출 기구와 상기 반사물의 거리를 측정하는 것이 가능하게 되어 있고,
    상기 검출용 마크는, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지도록 형성되고,
    상기 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 상기 검출용 마크를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 상기 검출용 마크의, 상기 검출 기구로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 피검출 부분으로 하면,
    상기 제어부는, 상기 피검출 부분의 좌우 방향의 폭에 기초하여 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의 높이를 산출하고, 상기 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치에 기초하여 좌우 방향에서의 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의 위치를 산출하고, 상기 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치와 상기 검출 기구의 전후 방향의 거리에 기초하여 전후 방향에서의 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리에는, 2개의 상기 검출용 마크가 형성되고,
    상기 배터리 교환 로봇에는, 2개의 상기 검출용 마크 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록 2개의 상기 검출 기구가 설치되고,
    상기 검출 기구는, 상기 검출 기구와 상기 반사물의 거리를 측정하는 것이 가능하게 되어 있고,
    상기 검출용 마크는, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지도록 형성되고,
    한쪽의 상기 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 한쪽의 상기 검출용 마크를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 한쪽의 상기 검출용 마크의, 한쪽의 상기 검출 기구로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 제1 피검출 부분이라 하고, 다른 쪽의 상기 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 다른 쪽의 상기 검출용 마크를 좌우 방향으로 가로지를 때에, 다른 쪽의 상기 검출용 마크의, 다른 쪽의 상기 검출 기구로부터의 레이저광을 반사하는 부분을 제2 피검출 부분이라 하면,
    상기 제어부는, 상기 제1 피검출 부분의 좌우 방향의 폭과 상기 제2 피검출 부분의 좌우 방향의 폭에 기초하여, 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의 전후 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 산출하고, 상기 제1 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치와 한쪽의 상기 검출 기구의 전후 방향의 거리와, 상기 제2 피검출 부분의 좌우 방향의 중심 위치와 다른 쪽의 상기 검출 기구의 전후 방향의 거리에 기초하여, 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의 상하 방향으로부터 보았을 때의 좌우 방향에 대한 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량으로부터의 상기 배터리의 인발 및/또는 상기 차량으로의 상기 배터리의 삽입을 행하는 배터리 인발 삽입 기구를 구비하고,
    상기 제어부는, 소정의 기준 위치에 정지하는 상기 차량의 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의, 상기 검출 기구에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기와, 상기 배터리가 교환되는 상기 차량의 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의, 상기 검출 기구에서의 검출 결과에 기초하여 산출되는 위치 및 기울기에 기초하여, 상기 배터리 인발 삽입 기구에 의한 상기 배터리의 인발 및/또는 삽입을 행하기 위하여 상기 기준 위치에 정지하는 상기 차량을 사용하여 상기 배터리 교환 로봇에 교시된 인발 삽입 위치의 교시 데이터를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 로봇.
  22. 차량에 탑재되어 있는 배터리를 교환하기 위한 배터리 교환 로봇을 갖는 배터리 교환 시스템으로서,
    상기 차량과 상기 배터리 교환 로봇이 마주 향하는 방향을 전후 방향으로 하고, 전후 방향과 상하 방향에 대략 직교하는 방향을 좌우 방향으로 하면,
    상기 차량에 설치됨과 함께 상기 배터리가 탑재되는 배터리 적재대와,
    상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리에 좌우 방향으로 소정의 간격을 둔 상태로 형성되는 복수의 검출용 마크와, 복수의 상기 검출용 마크를 검출하기 위한 검출 기구와, 상기 검출 기구가 전기적으로 접속되는 상기 배터리 교환 로봇의 제어부를 구비하고,
    상기 검출 기구는, 레이저광을 사출하는 발광부와, 상기 발광부로부터 사출되는 레이저광을 반사하는 반사물에서 반사된 레이저광을 수광하는 수광부를 구비하는 레이저 센서이며,
    상기 제어부는, 상기 검출 기구로부터 사출되는 레이저광이 복수의 상기 검출용 마크 각각을 좌우 방향으로 가로지르도록 상기 검출 기구를 좌우 방향으로 이동시킴과 함께 상기 검출 기구에 의한 상기 검출용 마크의 검출 결과에 기초하여 상기 배터리 적재대 또는 상기 배터리의 위치 및 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 검출용 마크는, 상측 또는 하측을 향함에 따라서 좌우 방향의 폭이 점차 좁아지는 대략 삼각 형상 또는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 교환 시스템.
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