WO2017208539A1

WO2017208539A1 - 移動体及び移動体システム

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Publication number: WO2017208539A1
Application number: PCT/JP2017/007626
Authority: WO
Inventors: 周孝高橋
Original assignee: 日本電産株式会社
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2017-12-07
Also published as: EP3466743A4; JP6856070B2; EP3466743A1; JPWO2017208539A1; US20190190301A1; CN109153336A

Abstract

移動体は、非接触給電方式により電力を送電する送電共振器を備える非接触給電装置から無線で伝送された電力によって駆動される移動体であって、送電共振器が送電する電力を受電する受電共振器と、受電共振器が受電した電力を蓄電する蓄電部と、蓄電部に蓄電される電力によって動作するモータと、モータを駆動制御するコントローラと、モータによって互いに独立して駆動され、第１移動軸及び第１移動軸とは軸線の向きが異なる第２移動軸とを備え、第１移動軸及び第２移動軸に沿って移動体を移動させる少なくとも２つの車輪と、を備え、車輪は、床面上を移動し、移動体が給電目標範囲内に位置する場合、コントローラは、受電共振器による受電の状態を示す受電状態情報に基づいてモータを制御し、送電共振器と受電共振器との対向角を可変にする回転移動の中心である回転軸を基準に、移動体を回転移動させる。

Description

移動体及び移動体システム

　本発明は、移動体及び移動体システムに関する。

　例えば、特許文献１には、無人搬送車に非接触給電するシステムの例が開示されている。

特開２００８－１３７４５１号公報

　無人搬送車などの移動体が非接触給電方式によって給電する場合には、送電側の非接触給電装置が備える送電共振器と、受電側の移動体が備える受電共振器との間において、電力を送受することにより給電を行う。ここで、送電共振器と受電共振器との間において電力を送受する場合、送電共振器と受電共振器との相対的な位置及び向きによって、給電効率が変化する。したがって、送電共振器と受電共振器との相対的な位置及び向き、つまり、非接触給電装置に対する移動体の位置や向きによっては、移動体は、効率よく給電されることが困難である場合がある。

　そこで、本発明は、上記の問題を解決するために、送電共振器からの受電の状態に基づいて、受電位置を変更することができる移動体を提供することを目的とする。

　本発明の移動体の一つの態様は、非接触給電方式により電力を送電する送電共振器を備える非接触給電装置から無線で伝送された電力によって駆動される移動体であって、前記送電共振器が送電する電力を受電する受電共振器と、前記受電共振器が受電した電力を蓄電する蓄電部と、前記蓄電部に蓄電される電力によって動作するモータと、前記モータを駆動制御するコントローラと、前記モータによって互いに独立して駆動され、第１移動軸及び前記第１移動軸とは軸線の向きが異なる第２移動軸とを備え、前記第１移動軸及び前記第２移動軸に沿って前記移動体を移動させる少なくとも２つの車輪と、を備え、前記車輪は、床面上を移動し、前記移動体が給電目標範囲内に位置する場合、前記コントローラは、前記受電共振器による受電の状態を示す受電状態情報に基づいて前記モータを制御し、前記送電共振器と前記受電共振器との対向角を可変にする回転移動の中心である回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記送電共振器が送電する電力を前記受電共振器が受電する方向のうち、前記床面に平行な成分が含まれる受電方向に基づいて、前記回転軸の位置が定められ、前記コントローラは、前記回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記受電共振器の受電面から前記受電方向に離れた位置に、前記回転軸の位置が定められ、前記コントローラは、前記回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記回転軸には、第１回転軸と、第２回転軸とが含まれ、前記受電共振器の受電面から前記受電方向に離れた位置に、前記第１回転軸の位置が定められ、前記第１回転軸の位置から前記受電方向の反対方向に離れた位置に、前記第２回転軸の位置が定められる前記コントローラは、前記第１回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させた結果得られる前記受電状態情報に基づいて、前記第２回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記移動体が前記給電目標範囲に移動した場合、少なくとも１回の前記第１移動軸の方向への移動と、少なくとも１回の前記第２移動軸の方向への移動とを行う。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記移動体が前記給電目標範囲に移動した場合、前記第１移動軸の方向と前記第２移動軸の方向とが合成された方向への移動を行う。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記受電共振器による受電状態が良好でないことを前記受電状態情報が示す場合、前記移動体がスパイラル状に移動する。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記移動体は、前記給電目標範囲の内側から外側の方向にスパイラル状に移動する。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記受電状態情報は、前記送電共振器が送電する前記電力の前記受電共振器による受電の良否を少なくとも３段階にして示し、前記第１移動軸の方向に移動した結果得られる前記受電状態情報に基づいて、前記第２移動軸の方向に移動する。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記受電共振器による受電状態が良好でないことを前記受電状態情報が示す場合、前記送電共振器が送電する前記電力を前記受電共振器が受電する方向のうち、前記床面に平行な成分が含まれる受電方向であって、前記送電共振器から離れる方向に移動する。

　本発明の移動体の一つの態様は、前記受電共振器は、前記移動体の前記床面から鉛直方向の高さのうち、前記送電共振器までの鉛直方向の高さに対応する高さに配置される。

　本発明の移動体システムの一つの態様は、上述の移動体と、非接触給電装置と、を備え、前記非接触給電装置は、非接触給電方式により電力を送電する送電共振器と、前記電力の供給に関する情報を受信する送電通信部と、前記送電通信部が受信する前記電力の供給に関する情報に基づいて、前記送電共振器による電力供給を制御する送電制御回路と、を備える。

　送電共振器からの受電の状態に基づいて、移動することができる移動体及び移動体システムを提供することができる。

図１は、一実施形態の移動体システムの構成の一例を示す図である。図２は、一実施形態の移動体の外観構成の一例を示す図である。図３は、一実施形態の非接触給電装置及び移動体の機能構成の一例を示す図である。図４は、一実施形態の送電共振器と、受電共振器との配置関係の一例を示す図である。図５は、一実施形態の給電目標範囲と、給電可能範囲との一例を示す図である。図６は、一実施形態の移動体の移動制御の一例を示す第１の図である。図７は、一実施形態の移動体の移動制御の一例を示す第２の図である。図８は、一実施形態の移動体が給電可能範囲までスパイラル状に移動する移動制御の一例を示す図である。図９は、一実施形態の移動体がスイープ移動する移動制御の一例を示す図である。図１０は、一実施形態の移動体が送電共振器から離隔方向に移動する移動制御の一例を示す図である。図１１は、一実施形態の移動体の回転移動の基準である回転軸の一例を示す図である。図１２は、一実施形態の移動体の受電面と、回転軸との配置の一例を示す図である。

[実施形態]
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照して、移動体２００の概要について説明する。

　図１は、本実施形態の移動体システム１の構成の一例を示す図である。移動体システム１は、移動体２００と、非接触給電装置１００とを備える。移動体２００とは、例えば、工場内や病院内を移動するＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｇｕｉｄｅｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。この一例において、移動体２００は、搬送路ＲＤに沿って移動する。非接触給電装置１００は、移動体２００に対して非接触給電方式により電力を供給する。この一例において、非接触給電装置１００は、搬送路ＲＤの近傍に設置される。移動体２００は、搬送路ＲＤに沿って移動し、移動に伴って電力を消費する。移動体２００は、非接触給電装置１００が設置されている位置に移動すると、非接触給電装置１００から電力の供給を受ける。つまり、移動体２００は、非接触給電装置１００から無線で伝送された電力によって駆動される。

　非接触給電装置１００と移動体２００との間においては、通信によって給電開始及び給電停止の制御が行われる。通信とは、例えば、光通信である。この一例では、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に到着すると、非接触給電装置１００に対して給電開始要求を送信する。非接触給電装置１００は、移動体２００から給電開始要求を受信すると、給電可能範囲ＲＰＳに対する電力の無線伝送を開始する。また、移動体２００は、給電量が目標値に達した場合など、給電停止条件が成立した場合には、非接触給電装置１００に対して給電停止要求を送信する。非接触給電装置１００は、移動体２００から給電停止要求を受信すると、電力の無線伝送を停止する。

　これら非接触給電装置１００及び移動体２００の構成の具体例を、図２から図４に示す。図２は、本実施形態の移動体２００の外観構成の一例を示す図である。移動体２００は、搬送台２０１と、車輪２０２と、受電共振器２１０とを備える。以下の説明において移動体２００の座標を示す必要がある場合には、ｘｙｚ直交座標系を用いて説明する。ｘｙｚ直交座標系において、ｘｙ平面は、移動体２００が移動する面（例えば、床面）に平行である。ｚ軸は、鉛直方向を示す。ｘ軸は、移動体２００の進行方向を示す。ｙ軸は、移動体２００の進行方向に直交する方向を示す。この一例において、ｘ軸は、搬送台２０１の長辺方向に平行である。ｙ軸は、搬送台２０１の短辺方向に平行である。ｘ軸の正の方向を、移動体２００の前進方向ともいう。また、ｘ軸の負の方向を移動体２００の後進方向ともいう。すなわち、ｘ軸は、移動体２００の進行方向前後を示す。

　搬送台２０１には、移動体２００の搬送対象の物品が載置される。搬送対象の物品とは、例えば、工場で生産された製品、この製品を構成する部品、治工具などである。車輪２０２は、モータ２４０によって駆動される。この一例では、車輪２０２には、車輪２０２－１及び車輪２０２－２を有する。この車輪２０２－１及び車輪２０２－２は、移動体２００のｙ軸方向、つまり左右方向に互いに離されて配置される。移動体２００は、車輪２０２－１及び車輪２０２－２を駆動することにより移動する。また、移動体２００は、車輪２０２－１と、車輪２０２－２とを異なる回転速度に駆動することにより、進行方向を操舵する。また、移動体２００は、車輪２０２－１と、車輪２０２－２とを異なる回転方向に駆動することにより、移動体２００の中心位置を回転中心にして回転移動、つまり旋回する。すなわち、移動体２００は、互いに独立して駆動する少なくとも２つの車輪２０２を有する。また、車輪２０２は、ｚ軸方向の操舵軸を有する。具体的には、車輪２０２をｘ軸方向に操舵した場合、移動体２００は、ｘ軸の正負方向に移動可能である。また、車輪２０２をｙ軸方向に操舵した場合、移動体２００は、ｙ軸の正負方向に移動可能である。以降の説明において、車輪２０２－１及び車輪２０２－２を区別しない場合には、車輪２０２と記載する。

　図３は、本実施形態の非接触給電装置１００及び移動体２００の機能構成の一例を示す図である。非接触給電装置１００は、送電共振器１１０と、インバータ回路１２０と、送電制御回路１４０と、送電通信部１５０とを備える。インバータ回路１２０は、送電制御回路１４０の制御に基づいて、ＤＣ電源５０から供給された電力を送電共振器１１０に出力する。なお、この一例では、非接触給電装置１００の電源がＤＣ電源５０である場合について説明するが、これに限られない。例えば、非接触給電装置１００の電源は、商用電源などの交流電源であってもよい。

　送電共振器１１０は、受電共振器２１０に対して非接触給電方式により電力を送電する。
　送電通信部１５０は、例えば、赤外線センサなどを備えており、移動体２００の受電通信部２８０が出射する通信用の赤外光を受光する。また、送電通信部１５０は、移動体２００の２８０に通信用の赤外光を出射してもよい。送電制御回路１４０は、送電通信部１５０が受光する赤外光に基づいて、送電共振器１１０による電力供給を制御する。

　移動体２００は、受電共振器２１０と、整流器２２０と、蓄電部２３０と、モータ２４０と、ＤＣ-ＤＣコンバータ２５０と、コントローラ２６０と、受電通信部２８０とを備える。また、コントローラ２６０は、電圧検出器２６１と、受電制御回路２６２とを備える。

　受電共振器２１０は、送電共振器１１０が供給する電力を受電する。この送電共振器１１０と、受電共振器２１０との配置位置関係について、図４を参照して説明する。

　図４は、本実施形態の送電共振器１１０と、受電共振器２１０との配置関係の一例を示す図である。送電共振器１１０は、送電コイル１１２を備える。受電共振器２１０は、受電コイル２１２を備える。

　以下の説明において非接触給電装置１００の座標を示す必要がある場合には、ＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。非接触給電装置１００の送電共振器１１０の送電面は、受電共振器２１０の受電面に対して対向して配置される。この送電共振器１１０の送電面が配置される方向、及び受電共振器２１０の受電面が配置される方向は、非接触給電装置１００の形態及び移動体２００の形態によって様々に選択可能である。例えば、移動体２００が、その底面に受電共振器２１０の受電面を備える場合がある。この場合には、送電共振器１１０の送電面は、移動体２００の底面に対抗する面、例えば、床面に埋め込まれて設置される。また、移動体２００が、その側面に受電共振器２１０の受電面を備える場合がある。この場合には、送電共振器１１０の送電面は、移動体２００の側面に対向する面、例えば、非接触給電装置１００の側面に配置される。以下の説明において、受電共振器２１０の受電面が移動体２００の側面に配置され、送電共振器１１０の送電面が非接触給電装置１００の側面に配置される場合を一例にして説明する。この一例の場合、ＸＹＺ直交座標系において、ＸＹ平面とは、移動体２００が車輪２０２によって移動する面、すなわち床面に平行な面である。また、Ｘ軸は、送電共振器１１０の送電面に平行な方向を示す。またＸ軸は、送電コイル１１２の長辺方向を示すともいえる。Ｙ軸は、送電共振器１１０の送電面に直交する方向を示す。この送電共振器１１０の送電面に直交する方向とは、送電コイル１１２による送電のエネルギ密度が最も高い方向を示す。つまり、Ｙ軸は、送電コイル１１２による送電の主方向を示す。Ｚ軸は、鉛直上方向を示す。

　送電コイル１１２は、Ｘ方向に相対的に長くＺ方向に相対的に短くなるように巻かれた導体線（巻線）を有する。受電共振器２１０における受電コイル２１２も同様に、ｘ方向に長くｚ方向に短くなるように巻かれた導体線（巻線）を有する。図示されるように、本実施形態における送電コイル１１２と受電コイル２１２との形状及びサイズは、異なっている。本実施形態においては、受電コイル２１２の巻線によって規定される領域の大きさは、送電コイル１１２の巻線によって規定される領域の大きさよりも小さい。電力伝送は、送電コイル１１２と受電コイル２１２とが対向している状態において行われる。より具体的には、送電コイル１１２の巻線によって規定される面と、受電コイル２１２の巻線によって規定される面とが対向している状態で充電が行われる。なお、これらの面が完全に平行である場合に限らず、相互に傾いていても充電は可能である。また、送電コイル１１２がＸ方向に長い形状を有しているため、移動体２００がＸ方向に少しずれたとしても、コイル間の対向状態が維持され、高い効率での電力伝送を維持できる。

　図３に示すように、整流器２２０は、受電共振器２１０が受電した交流電力を整流し、整流した電力を蓄電部２３０に供給する。蓄電部２３０は、受電共振器２１０が受電した電力を蓄電する。また、蓄電部２３０は、蓄電した電力をＤＣ-ＤＣコンバータ２５０に供給する。

　ＤＣ-ＤＣコンバータ２５０は、コントローラ２６０の制御に基づいて、蓄電部２３０から供給される電力を、モータ２４０に供給する。具体的には、ＤＣ-ＤＣコンバータ２５０は、受電制御回路２６２の制御に基づいて、蓄電部２３０から供給される電力を、モータ２４０に供給する。モータ２４０は、供給される電力によって車輪２０２を駆動する。供給される電力とは、蓄電部２３０に蓄電される電力である。つまり、モータ２４０は、蓄電部２３０に蓄電される電力によって移動体２００を移動させる。コントローラ２６０は、電圧検出器２６１と、受電制御回路２６２とを有する。コントローラ２６０は、ＤＣ-ＤＣコンバータ２５０による電力の供給を制御する。具体的には、電圧検出器２６１は、モータ２４０に供給される電力の電圧を検出する。また、受電制御回路２６２は、電圧検出器２６１が検出する電圧に基づいて、ＤＣ-ＤＣコンバータ２５０による電力の供給を制御する。上述したように、コントローラ２６０は、ＤＣ-ＤＣコンバータ２５０がモータ２４０に供給する電力を制御する。したがって、コントローラ２６０は、モータ２４０を制御する。

　受電通信部２８０は、赤外光を出射する光源を備えており、受電制御回路２６２の制御に基づいて、赤外光を出射する。また、受電通信部２８０は、送電通信部１５０が出射する赤外光を受光する。また、受電制御回路２６２は、受電通信部２８０を制御する。具体的には、受電制御回路２６２は、給電開始要求の信号及び給電停止要求の信号を、受電通信部２８０に出力する。受電通信部２８０は、受電制御回路２６２から出力された給電開始要求の信号及び給電停止要求の信号を非接触給電装置１００に送信する。なお、上述では、送電通信部１５０は、受電通信部２８０から給電開始要求の信号及び給電停止要求を受信する場合について説明したが、これに限られない。送電通信部１５０と、受電通信部２８０とは、常時又は所定の間隔毎に通信を行っていてもよい。コントローラ２６０は、受電共振器２１０による受電の状態を示す受電状態情報Ｒを送電通信部１５０から受信してもよい。また、コントローラ２６０が、受電通信部２８０を有してもよい。移動体２００は、受電通信部２８０が受信する受電状態情報Ｒに基づいて、水平移動もしくは回転移動を行う。すなわち、コントローラ２６０が、受電共振器２１０による受電の状態を示す受電状態情報Ｒに基づいてモータ２４０を制御することによって、移動体２００は移動する。以降の一例では、受電通信部２８０は、受電制御回路２６２から出力された給電開始要求の信号及び給電停止要求の信号を非接触給電装置１００に送信する場合について説明する。

［給電目標位置及び給電位置について］
　以下、図５を参照して、非接触給電装置１００、移動体２００、給電目標範囲ＯＰＳ及び給電可能範囲ＲＰＳの相対的な位置について説明する。図５は、本実施形態の給電目標範囲ＯＰＳと、給電可能範囲ＲＰＳとの一例を示す図である。給電目標範囲ＯＰＳとは、移動体２００が非接触給電装置１００から給電するために停止する範囲である。給電可能範囲ＲＰＳとは、給電目標範囲ＯＰＳのうち、移動体２００が非接触給電装置１００から給電することが可能な範囲である。この一例では、非接触給電装置１００がＸ軸に沿って設置される。また、非接触給電装置１００の送電共振器１１０は、Ｙ軸方向を送電の中心軸にして電力を送電する。

　ここで、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳの位置を把握しているが、給電可能範囲ＲＰＳの位置は把握していない。つまり、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に到着したとしても、給電可能範囲ＲＰＳ内に移動体２００が位置しているか否かを、位置座標からは判定することができない。したがって、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に位置している場合であっても、非接触給電装置１００から受電できない場合、又は、給電効率が目標値に比べて低い場合が生じる。

　また、非接触給電装置１００の送電共振器１１０と、移動体２００の受電共振器２１０との相対的な位置及び向きによって、移動体２００に対する給電効率が変化する。しかしながら、移動体２００は、非接触給電装置１００の送電共振器１１０と受電共振器２１０との相対的な位置及び向きを把握していない。つまり、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に到着したとしても、送電共振器１１０と受電共振器２１０との相対的な位置及び向きが、給電効率が良好な位置及び向きになっているか否かを、位置座標からは判定することができない。

　具体的には、受電共振器２１０は、送電共振器１１０から所定距離ｄｔ１より近接する場合、給電することが困難である場合がある。また、受電共振器２１０は、送電共振器１１０から所定距離ｄｔ２よりも離隔する場合、給電することが困難である場合がある。　給電可能範囲ＲＰＳとは、所定距離ｄｔ１より送電共振器１１０に近接しない範囲であって、かつ送電共振器１１０から所定距離ｄｔ３より離隔しない範囲である。また、給電目標範囲ＯＰＳとは、給電可能範囲ＲＰＳを含む範囲であって、給電可能範囲ＲＰＳの中心ＣからＸ軸方向に所定距離ｄｔ３及びＹ軸方向に所定距離ｄｔ４までの範囲である。ここで、所定距離ｄｔ１、所定距離ｄｔ２、所定距離ｄｔ３及び所定距離ｄｔ４とは、送電共振器１１０の送電性能に基づく距離である。

［給電目標範囲内の移動例（１）］
　以下、図６を参照して、移動体２００の移動制御の一例について説明する。図６は、本実施形態の移動体２００の移動制御の一例を示す第１の図である。移動体２００は、受電状態情報Ｒが受電の状態が良好でないことを示す場合、所定の移動軸に沿って現在の位置から移動する。ここで、受電状態情報Ｒが受電の状態が良好でないことを示す場合とは、移動体２００の受電効率の目標値に対して、実際の受電効率が低い場合をいう。ここでは、移動体２００のｘ軸の方向と、非接触給電装置１００のＸ軸の方向とが一致している場合、すなわち、非接触給電装置１００の送電共振器１１０の送電面と、移動体２００の受電共振器２１０の受電面とが平行になっている場合を一例にして説明する。この場合、移動体２００は、ｘ軸に沿った方向である方向ｄｒ１に移動する。また、移動体２００は、ｙ軸に沿った方向である方向ｄｒ２に移動する。方向ｄｒ１を示す軸とは、第１移動軸の一例である。また、方向ｄｒ２を示す軸とは、第２移動軸の一例である。この一例の場合、移動体２００は、軸線の向きが互いに異なる第１移動軸と第２移動軸とに沿って移動する。ここで、送電共振器１１０の送電面と、受電共振器２１０の受電面とが平行になっている場合には、方向ｄｒ１とは、Ｘ軸に沿った方向であり、方向ｄｒ２とは、Ｙ軸に沿った方向である。

　移動体２００は、受電状態情報Ｒに基づいて、方向ｄｒ１への移動と、方向ｄｒ２の方向への移動とを交互に繰り返す。移動体２００は、位置を移動する毎に受電状態情報Ｒを更新し、更新された受電状態情報Ｒに基づいて、受電状態が良好な位置を探索する。この結果、移動体２００は、受電状態が良好な位置、つまり給電可能範囲ＲＰＳ内に移動する。図６に示す通り、この一例では、移動体２００は、方向ｄｒ１への移動軌跡ｍ１１、移動軌跡ｍ１２、…、及び移動軌跡ｍ１５と、方向ｄｒ２への移動軌跡ｍ２１、移動軌跡ｍ２２、…、及び移動軌跡ｍ２４とを交互に繰り返し、給電可能範囲ＲＰＳ内に移動する。換言すると、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に停止した場合、少なくとも１回の第１移動軸の方向への移動と、少なくとも１回の第２移動軸への方向への移動とを行う。

　ここで、移動体２００は、搬送対象の物品の重量及び自重などによる慣性を有するため、給電目標範囲ＯＰＳ内に停止する制御を行う場合に、正確な目標位置に停止することが必ずしもできない場合がある。つまり、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に停止したとしても、受電状態が良好である位置に停止することができない場合がある。移動体２００は、受電状態が不良である状態で受電を継続すると、受電電力量の目標値に達するまでの時間が長くなる場合があり、このような場合には、移動体２００による搬送効率が低下してしまうことがある。

　本実施形態の移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に停止した場合に、受電状態が不良である場合には、受電状態が良好である位置を探索する。このため、本実施形態の移動体２００によれば、給電効率を向上させることができる。また、本実施形態の移動体２００は、非接触給電装置１００の位置を把握していなくても、受電状態が良好である位置に移動することができる。

［給電目標範囲内の移動例（２）］
　以下、図７を参照して、移動体２００の移動制御の一例について説明する。図７は、本実施形態の移動体２００の移動制御の一例を示す第２の図である。移動体２００は、受電状態情報Ｒが受電の状態が良好でないことを示す場合、ｘ軸とｙ軸とが合成された方向に移動する。つまり、この移動例の場合、移動体２００は、ｘ軸またはｙ軸に対して斜め前後方向に移動可能である。具体的には、移動体２００は、ｘ軸の負の方向及びｙ軸の負の方向が合成された方向ｄｒ３と、ｘ軸の負の方向及びｙ軸の正の方向が合成された方向ｄｒ４とに沿って移動する。方向ｄｒ３を示す軸とは、第１移動軸の一例である。また、方向ｄｒ４を示す軸とは、第２移動軸の一例である。移動体２００は、受電状態情報Ｒに基づいて、方向ｄｒ３への移動と、方向ｄｒ４への移動とを繰り返し、給電可能範囲ＲＰＳ内に移動する。図７に示す通り、この一例では、移動体２００は、方向ｄｒ３への移動軌跡ｍ３１、移動軌跡ｍ３２及び移動軌跡ｍ３３と、方向ｄｒ４への移動軌跡ｍ４１、移動軌跡ｍ４２とを交互に繰り返し、給電可能範囲ＲＰＳ内に移動する。換言すると、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に停止した場合、少なくとも１回の第１移動軸の方向への移動と、少なくとも１回の第２移動軸への方向への移動とを行う。

　移動体２００は、ｘ軸方向及びｙ軸方向、つまり前後左右に移動するだけでなく、ｘ軸とｙ軸とが合成された方向、つまり斜め前後方向に移動する。移動体２００は、ｘ軸またはｙ軸に対して斜め前後方向に移動することにより、前後左右にのみ移動する場合に比べて、受電状態が良好である位置の探索時間を短縮することができる。

［給電可能範囲までの移動例（１）］
　以下、図８を参照して、移動体２００が受電状態情報Ｒに基づいて、給電可能範囲ＲＰＳに位置するまでの移動制御の一例について説明する。図８は、本実施形態の移動体２００が給電可能範囲ＲＰＳまでスパイラル状に移動する移動制御の一例を示す図である。ここで、スパイラル状に移動するとは、移動体２００が、方向ｄｒ１又はその反対方向への移動と、方向ｄｒ２又はその反対方向への移動を交互に繰り返すことをいう。より具体的には、スパライラル状に移動するとは、移動体２００が、方向ｄｒ１への移動、方向ｄｒ２への移動、方向ｄｒ１の反対方向への移動、方向ｄｒ２の反対方向への移動の順に、移動を繰り返すことをいう。このスパライラル状の移動には、スパイラルの内側から外側への移動と、スパイラルの外側から内側への移動との２種類がある。ここで、スパイラルの内側から外側への移動とは、スパイラルの一辺あたりの移動距離が、移動に応じて長くなる方向への移動である。また、スパイラルの外側から内側への移動とは、スパイラルの一辺あたりの移動距離が、移動に応じて短くなる方向への移動である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、移動体２００が、受電状態情報Ｒに基づいて、方向ｄｒ１と、方向ｄｒ２とが示す方向の移動を交互に繰り返し、給電可能範囲ＲＰＳまでスパイラル状に移動する一例を示す図である。また、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）は、移動体２００が、受電状態情報Ｒに基づいて、方向ｄｒ３と方向ｄｒ４とが示す方向の移動を繰り返し、給電可能範囲ＲＰＳまでスパイラル状に移動する一例を示す図である。すなわち、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳの内側から外側の方向にスパイラル状に移動する。

　図８（Ａ）及び図８（Ｃ）に示す一例の場合、移動体２００は、現在の位置から給電目標範囲ＯＰＳの外側の方向に移動する。この場合、移動体２００は、現在の位置に近い範囲からスパイラル状に徐々に遠い範囲まで移動する。例えば、移動体２００の現在の位置から給電可能範囲ＲＰＳまでの距離が近い場合がある。この場合、移動体２００は、現在の位置から徐々に外側の方向に移動することによって、受電状態が良好である位置の探索時間を短縮することができる。

　また、図８（Ｂ）及び図８（Ｄ）に示す一例の場合、移動体２００は、現在の位置から給電目標範囲ＯＰＳの内側の方向に移動する。この場合、移動体２００は、現在の位置からスパイラルの外径を長く移動した後、スパイラルの内側に徐々に細かく移動する。例えば、移動体２００の現在の位置から給電可能範囲ＲＰＳまでの距離が遠い場合がある。この場合、移動体２００は、スパイラルの外径を長く移動することによって、受電状態が良好である位置の探索時間を短縮することができる。

［給電可能範囲までの移動例（２）］
　以下、図９を参照して、移動体２００が受電状態情報Ｒに基づいて、給電可能範囲ＲＰＳに位置するまでの移動制御の一例について説明する。図９は、本実施形態の移動体２００がスイープ移動する移動制御の一例を示す図である。スイープ移動とは、移動体２００を２種類の方向へ走査することによって、給電目標範囲ＯＰＳ内において受電状態が良好である位置を探索することをいう。この一例では、スイープ移動とは、ある方向と、当該ある方向とは異なる方向への走査により、給電目標範囲ＯＰＳ内において受電状態が良好である位置を探索することである。ここで「ある方向」とは、例えば、方向ｄｒ１であり、「当該ある方向とは異なる方向」とは、例えば、方向ｄｒ２である。つまり、この一例では、移動体２００は、ｘ軸に沿った方向である方向ｄｒ１と、ｙ軸に沿った方向である方向ｄｒ２とにスイープ移動する。

　なお、上述では、ある方向が方向ｄｒ１であって、当該ある方向と異なる方向が方向ｄｒ２である場合について説明したが、これに限られない。ある方向とは、例えば、方向ｄｒ３の方向であってもよく、当該ある方向とは異なる方向とは、方向ｄｒ４の方向であってもよい。ここで、ある方向とは、第１移動軸に沿った方向の一例である。また当該ある方向とは異なる方向とは、第２移動軸に沿った方向の一例である。

　また、この一例では、受電状態情報Ｒが示す受電状態が３段階によって示される。具体的には、受電状態情報Ｒには、受電状態が「高」、「中」及び「低」の３段階によって示される。受電状態情報Ｒが「高」を示す場合、移動体２００の受電状態が良好であることを示す。受電状態情報Ｒが「中」を示す場合、移動体２００の受電状態が良好と不良との中間程度であることを示す。受電状態情報Ｒが「低」を示す場合、移動体２００の受電状態が不良であることを示す。図９に示す一例では、給電目標範囲ＯＰＳには、給電可能範囲ＲＰＳと、給電許容範囲ＭＰＳとが含まれる。ここで、給電可能範囲ＲＰＳは、受電状態情報Ｒが「高」を示す範囲である。また、給電許容範囲ＭＰＳは、受電状態情報Ｒが「中」を示す範囲である。また、給電目標範囲ＯＰＳのうち、給電可能範囲ＲＰＳ及び給電許容範囲ＭＰＳ以外の範囲は、受電状態情報Ｒが「低」を示す範囲である。

　移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳのある位置から方向ｄｒ１に受電状態情報Ｒが「低」を示す端点までスイープ移動する。また、移動体２００は、方向ｄｒ１の受電状態を走査した結果に基づいて、受電状態情報Ｒが「低」以外を示す位置まで移動する。図９に示す一例では、移動体２００は、方向ｄｒ１のうち、受電状態情報Ｒが「中」を示す位置に移動する。移動体２００は、受電状態情報Ｒが「低」以外を示す位置から方向ｄｒ２方向にスイープ移動する。移動体２００は、受電状態情報Ｒが「低」を示す端点まで方向ｄｒ２にスイープ移動する。移動体２００は、方向ｄｒ２のうち、受電状態情報Ｒ「低」を示す端点まで移動するまでの間に受電状態が良好である位置に移動する。図９に示す一例では、移動体２００は、方向ｄｒ２のうち、受電状態情報Ｒが「高」を示す位置に移動する。

　ここで、移動体２００は、方向ｄｒ１にスイープ移動することにより、方向ｄｒ１の受電状態が良好な箇所を走査する。また、移動体２００は、方向ｄｒ１にスイープ移動した際の受電状態情報Ｒに基づいて、方向ｄｒ２の受電状態が良好な箇所を走査する。換言すると、移動体２００は、第１移動軸の方向に移動した結果得られる受電状態情報Ｒに基づいて、第２移動軸の方向に移動する。つまり、移動体２００は、給電目標範囲ＯＰＳ内に停止した場合、少なくとも１回の第１移動軸の方向への移動と、少なくとも１回の第２移動軸への方向への移動とを行う。これにより、移動体２００は、第１移動軸と、第２移動軸とに沿ってスイープ移動することによって受電の状態がより良好である位置に移動することができる。

　なお、上述では、受電の状態が３段階によって示される場合について説明したが、これに限られない。受電の状態は、３段階以上の精度によって示されていてもよい。また、受電の状態は、連続的な量として示されていてもよい。この場合、受電の状態は、少なくとも２つ以上のしきい値によって区分され、少なくとも３段階の精度によって示されていてもよい。

［給電可能範囲までの移動例（３）］
　以下、図１０を参照して、送電共振器１１０から離れる方向である離隔方向ｅｄｒに移動体２００が移動する移動制御の一例について説明する。図１０は、本実施形態の移動体２００が送電共振器１１０から離隔方向ｅｄｒに移動する移動制御の一例を示す図である。離隔方向ｅｄｒとは、送電共振器１１０が電力を送電する方向である。換言すると、離隔方向ｅｄｒとは、受電共振器２１０が電力を受電する面である受電面ｒｓｆが当該電力を受電する方向である。上述したように、この一例では、非接触給電装置１００が備える送電共振器１１０は、送電共振器１１０の位置からＹ軸の方向に電力を送電する。この場合、離隔方向ｅｄｒとは、Ｙ軸方向の成分を含む方向である。

　例えば、移動体２００は、受電状態情報Ｒが受電の状態が良好でないことを示す位置であって、送電共振器１１０に近接する範囲に位置する場合がある。また、上述したように、非接触給電装置１００の送電共振器１１０の送電面が、床面、すなわちＸＹ平面に対して垂直に設置されている場合がある。この場合、移動体２００は、送電共振器１１０に近接する方向に移動することによって、送電共振器１１０に衝突する場合がある。非接触給電装置１００の送電共振器１１０の送電面が、床面に対して垂直に設置されている場合において、移動体２００は、受電状態情報Ｒが受電の状態が良好でないことを示す場合がある。この場合、移動体２００は、離隔方向ｅｄｒの方向に移動し、送電共振器１１０に衝突することを抑制する。これにより、移動体２００及び非接触給電装置１００が衝突に伴って、破損及び故障することを抑制することができる。

［給電可能範囲における回転軸の例］
　以下、移動体２００の回転移動について説明する。受電共振器２１０の受電面が送電共振器１１０の送電面に対して平行である位置に、移動体２００が停止しない場合がある。これは、移動体２００の２つの車輪の摩擦係数の違い、あるいは、２つの車輪の停止タイミングにばらつきが生じる場合があるからである。ここで、受電状態情報Ｒが示す受電の状態は、送電共振器１１０と、受電共振器２１０とが対向する角度に応じて変化する。例えば、送電共振器１１０が電力を送電する方向に対して、受電共振器２１０の受電面ｒｓｆが直交する場合、受電状態情報Ｒが示す受電の状態は、良好である。つまり、受電共振器２１０の受電面が送電共振器１１０の送電面に対して平行である位置に移動体２００が停止すれば、移動体２００の受電状態は、良好である。また、送電共振器１１０が電力を送電する方向に対して、受電共振器２１０の受電面ｒｓｆが平行である場合、受電状態情報Ｒが示す受電の状態は、不良である。つまり、受電共振器２１０の受電面が送電共振器１１０の送電面に対して平行でない位置に移動体２００が停止すれば、移動体２００の受電状態は、不良である。したがって、移動体２００は、送電共振器１１０が送電する電力を効率よく受電するためには、送電共振器１１０の送電面に対する受電面ｒｓｆの角度を調整することが求められる場合がある。

　以下、図１１を参照して、移動体２００が回転移動する基準である回転軸の具体例について説明する。図１１は、本実施形態の移動体２００の回転移動の基準である回転軸の一例を示す図である。具体的には、図１１（Ａ）は、移動体２００の配置の一例を示す側面図である。また、図１１（Ｂ）は、移動体２００の配置の一例を示す背面図である。

　移動体２００は、ある回転軸ａｘｓを基準に回転移動する。回転軸ａｘｓとは、車輪２０２の車軸ａｘｌを含む面である車軸面ｐｃａと直交する軸である。移動体２００は、回転軸ａｘｓを基準に回転することによって、車輪２０２の車軸ａｘｌを含む面において回転することができる。また、この一例では、床面ＦＬから送電共振器１１０までの鉛直方向の高さｈと、床面ＦＬから受電共振器２１０までの鉛直方向の高さｈとが同じである。ここで、受電共振器２１０が床面ＦＬから鉛直方向の高さのうち、送電共振器１１０の高さに対応する高さに配置される場合、移動体２００は、Ｚ軸方向の移動を必要とせずに、移動又は回転移動することによって、受電の状態を変化させることができる。

　なお、上述では、車輪２０２の車軸ａｘｌが１つである場合について説明したが、これに限られない。例えば、移動体２００が径の異なる車輪２０２を複数備えている場合がある。この場合、回転軸ａｘｓは、移動体２００が備える車輪２０２のうち、回転に用いられる車輪２０２の車軸ａｘｌを含む車軸面ｐｃａと直交する軸であればよい。

　また、上述では、送電共振器１１０が床面ＦＬと平行するＹ軸方向に送電する場合について説明したが、これに限られない。送電共振器１１０は、床面ＦＬと平行する方向を含む方向であれば、いずれの方向に電力を送電してもよい。例えば、送電共振器１１０は、送電共振器１１０が設置される床面ＦＬと直交するＺ軸方向以外の方向であれば、いずれの方向に電力を送電してもよい。この場合、移動体２００は、送電共振器１１０と受電共振器２１０とが対向する角度を変更するように回転し、受電の状態を変化させることができる。

［給電可能範囲における回転の例（１）］
　以下、図１２を参照して、移動体２００が回転移動する基準である回転軸のより具体例について説明する。図１２は、本実施形態の移動体２００の受電面ｒｓｆと、回転軸ａｘｓとの配置の一例を示す図である。具体的には、図１２（Ａ）は、受電面ｒｓｆの位置を基準として送電共振器１１０が設置されている側に配置される回転軸ａｘｓである回転軸ａｘｓＦを示す。また、図１２（Ｂ）ｈａ，受電面ｒｓｆの位置を基準として送電共振器１１０が設置されていない側に配置される回転軸ａｘｓである回転軸ａｘｓＮを示す。

　図１２（Ａ）に示す一例の場合、移動体２００が回転軸ａｘｓＦを基準に回転移動することにより、受電共振器２１０の位置が変化する。移動体２００が回転移動し、受電共振器２１０が移動することに伴って、送電共振器１１０と、受電共振器２１０とが対向する角度が変化し、受電状態が変化する。したがって、移動体２００は、受電状態情報Ｒに基づいて、受電の状態が良好となる方向に回転移動することにより、送電共振器１１０が配置される方向を検出することができる。

　図１２（Ｂ）に示す一例の場合、移動体２００が回転軸ａｘｓＮを基準に回転移動することにより、受電共振器２１０の位置が変化する。移動体２００が回転移動し、受電共振器２１０が移動することに伴って、送電共振器１１０と、受電共振器２１０とが対向する角度が変化し、受電状態が変化する。したがって、移動体２００は、受電状態情報Ｒに基づいて、受電の状態が良好となる方向に回転移動することにより、送電共振器１１０が配置されている方向を検出することができる。

［給電可能範囲における回転の例（２）］
　なお、上述では、移動体２００が回転軸ａｘｓＦ又は回転軸ａｘｓＮを基準に回転移動する場合について説明したが、これに限られない。移動体２００は、回転軸ａｘｓＦ及び回転軸ａｘｓＮを基準に回転移動してもよい。例えば、移動体２００は、回転軸ａｘｓＦを基準に回転移動し、送電共振器１１０が配置される方向を検出する。また、移動体２００は、回転軸ａｘｓＦを基準に回転移動した後、回転軸ａｘｓＮを基準に回転移動してもよい。この回転移動により、移動体２００は、送電共振器１１０と、受電共振器２１０との対向角を変化させることができる。これにより、移動体２００は、現在の位置において受電の状態が良好となる方向に回転移動することができる。ここで、回転軸ａｘｓＦとは、第１回転軸の一例である。また、回転軸ａｘｓＮとは、第２回転軸の一例である。また、この場合、第２回転軸は、第１回転軸の位置から、受電方向が示す方向とは反対の方向に離れた位置に配置される回転軸である。

　なお、上述では、受電共振器２１０が移動体２００の側面に配置される場合について説明したが、これに限られない。例えば、移動体２００の側面が開口している場合、開口部内に受電共振器２１０が配置されていてもよい。

　また、上記実施形態及び各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。

５０…電源、１００…非接触給電装置、１１０…送電共振器、１１２…送電コイル、１２０…インバータ回路、１４０…送電制御回路、１５０…送電通信部、２００…移動体、２０１…搬送台、２０２、２０２－１、２０２－２…車輪、２１０…受電共振器、２１２…受電コイル、２２０…整流器、２３０…蓄電部、２４０…モータ、２５０…コンバータ、２６０…コントローラ、２６１…電圧検出器、２６２…受電制御回路、２８０…受電通信部、ａｘｌ…車軸、ａｘｓ、ａｘｓＦ、ａｘｓＮ…回転軸、Ｃ…中心、ｅｄｒ…離隔方向、ｍ１１…移動軌跡、ＭＰＳ…給電許容範囲、ＯＰＳ…給電目標範囲、ＲＰＳ…給電可能範囲、Ｒ…受電状態情報、ＲＤ…搬送路、ｐｃａ…車軸面、ｒｓｆ…受電面

Claims

　非接触給電方式により電力を送電する送電共振器を備える非接触給電装置から無線で伝送された電力によって駆動される移動体であって、
　前記送電共振器が送電する電力を受電する受電共振器と、
　前記受電共振器が受電した電力を蓄電する蓄電部と、
　前記蓄電部に蓄電される電力によって動作するモータと、
　前記モータを駆動制御するコントローラと、
　前記モータによって互いに独立して駆動され、第１移動軸及び前記第１移動軸とは軸線の向きが異なる第２移動軸とを備え、前記第１移動軸及び前記第２移動軸に沿って前記移動体を移動させる少なくとも２つの車輪と、
　を備え、
　前記車輪は、床面上を移動し、
　前記移動体が給電目標範囲内に位置する場合、前記コントローラは、前記受電共振器による受電の状態を示す受電状態情報に基づいて前記モータを制御し、前記送電共振器と前記受電共振器との対向角を可変にする回転移動の中心である回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる
　移動体。
　前記送電共振器が送電する電力を前記受電共振器が受電する方向のうち、前記床面に平行な成分が含まれる受電方向に基づいて、前記回転軸の位置が定められ、
　前記コントローラは、
　前記回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる
　請求項１に記載の移動体。
　前記受電共振器の受電面から前記受電方向に離れた位置に、前記回転軸の位置が定められ、
　前記コントローラは、
　前記回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる
　請求項２に記載の移動体。
　前記回転軸には、第１回転軸と、第２回転軸とが含まれ、
　前記受電共振器の受電面から前記受電方向に離れた位置に、前記第１回転軸の位置が定められ、
　前記第１回転軸の位置から前記受電方向の反対方向に離れた位置に、前記第２回転軸の位置が定められる
　前記コントローラは、
　前記第１回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させた結果得られる前記受電状態情報に基づいて、前記第２回転軸を基準に、前記移動体を回転移動させる
　請求項２又は請求項３に記載の移動体。
　前記移動体が前記給電目標範囲に移動した場合、少なくとも１回の前記第１移動軸の方向への移動と、少なくとも１回の前記第２移動軸の方向への移動とを行う
　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の移動体。
　前記移動体が前記給電目標範囲に移動した場合、前記第１移動軸の方向と前記第２移動軸の方向とが合成された方向への移動を行う
　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の移動体。
　前記受電共振器による受電状態が良好でないことを前記受電状態情報が示す場合、前記移動体がスパイラル状に移動する
　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の移動体。
　前記移動体は、前記給電目標範囲の内側から外側の方向にスパイラル状に移動する
　請求項７に記載の移動体。
　前記受電状態情報は、
　前記送電共振器が送電する前記電力の前記受電共振器による受電の良否を少なくとも３段階にして示し、
　前記第１移動軸の方向に移動した結果得られる前記受電状態情報に基づいて、前記第２移動軸の方向に移動する　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の移動体。
　前記受電共振器による受電状態が良好でないことを前記受電状態情報が示す場合、前記送電共振器が送電する前記電力を前記受電共振器が受電する方向のうち、前記床面に平行な成分が含まれる受電方向であって、前記送電共振器から離れる方向に移動する
　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の移動体。
　前記受電共振器は、
　前記移動体の前記床面から鉛直方向の高さのうち、前記送電共振器までの鉛直方向の高さに対応する高さに配置される
　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の移動体。
　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の移動体と、非接触給電装置と、
　を備え、
　前記非接触給電装置は、
　非接触給電方式により電力を送電する送電共振器と、
　前記電力の供給に関する情報を受信する送電通信部と、
　前記送電通信部が受信する前記電力の供給に関する情報に基づいて、前記送電共振器による電力供給を制御する送電制御回路と、
　を備える
　移動体システム。