充電システム、充電ユニットおよび移動ロボットの自動充電システム
【課題】充電ステーションに対して移動ロボットが帰還した時の位置ズレや進入角度ズレがあっても、充電用の接点同士が精度良く結合することができる技術を提供する。
【解決手段】移動ロボット１に設けられた第１接続端子部１３と、充電ユニット８に設けられた第２接続端子部１４と、第１接続端子部１３と第２接続端子部１４との横方向のズレを検出するズレ検出手段と、検出されたズレに基づいてスライド駆動手段を駆動して２つの端子部１３，１４のズレを修正するスライド制御手段と、第１または第２接続端子部１３，１４の端子を横方向に直交する方向に突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、両端子部が互いに対面し、かつ、本質的にズレがない状態で、進退駆動手段により前記端子を突出させて両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えている。
【解決手段】移動ロボット１に設けられた第１接続端子部１３と、充電ユニット８に設けられた第２接続端子部１４と、第１接続端子部１３と第２接続端子部１４との横方向のズレを検出するズレ検出手段と、検出されたズレに基づいてスライド駆動手段を駆動して２つの端子部１３，１４のズレを修正するスライド制御手段と、第１または第２接続端子部１３，１４の端子を横方向に直交する方向に突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、両端子部が互いに対面し、かつ、本質的にズレがない状態で、進退駆動手段により前記端子を突出させて両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットにおける充電システム、充電ユニットおよび自動充電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る従来技術として、移動ロボットが充電ステーションに自動的に帰還して、自動的に充電を行う様々な技術が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００６−２４４０２０（要約書）
【特許文献２】特開２００６−２３６１０９（要約書）
【特許文献３】特開２００６−２３１４４８（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１では、発信方向ごとに異なる信号パターンを有する指向性の探索信号を充電ステーションから移動ロボットに発信することにより、自動充電ステーションに対する移動ロボットの位置と方向を認識させて、充電ステーションに誘導している。
前記特許文献２では、複数のＲＦＩＤタグに充電ステーションの位置情報を記憶させて各所に配設し、それを移動ロボットに読み取らせることで充電ステーションに帰還させている。更に別の発明としては、撮像手段を用いた誘導手段等の従来技術が提案されている。
【０００４】
しかし、これらのような従来技術では、各種センサの精度誤差や移動ロボットの制御動作の精度誤差により、移動ロボットを充電ステーションの近傍にまで帰還させることはできるが、移動ロボットと充電ステーションとの接続端子とを精度良く結合させることは技術的に困難であった。
【０００５】
そのため、この問題を解決するための従来技術として、移動ロボットと充電ステーションとの位置ズレが許容できるように幅広の充電接続面に用いたものがある。しかし、これでは接続面が大きく、複数のバッテリーを同時に充電させるための端子数を増やすことはできない。
【０００６】
一方、特許文献３では、移動ロボットが充電ステーションに進入してきた時に、充電ステーションの前方の床面に配設したアイドラローラで移動ロボットの進入角度のズレを修正する手段が提示されている。しかし、この技術では進入角度のズレは修正できるが、横方向の位置ズレを修正することはできず、接続端子を精度良く接続できないという問題が残っている。
【０００７】
したがって、本発明の主目的は、移動ロボットの測距センサの精度誤差や走行制御動作の精度誤差などにより、充電ステーションに対して移動ロボットが帰還した時の位置ズレや進入角度ズレがあっても、充電用の接点同士が精度良く結合することができる技術を提供するものである。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は、移動ロボット側の接続端子および充電ステーション側の接続端子が、人の手などに触れることによって感電したり、ホコリ等によって漏電を生じたりするのを防止するための技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の充電システムは、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えている。
【００１０】
本発明によれば、ズレ検出手段により検出されたズレに基づいて、第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動させることにより、２つの端子部のズレを修正することにより、充電ステーションに対して移動ロボットが帰還した時の位置ズレや進入角度ズレがあっても、充電用の接点を位置精度良く結合させることができる。
【００１１】
また、第１または第２接続端子部の端子が前記横方向に直交する方向に突出退避可能に設定されていると共に、本質的にズレがない状態または修正された状態で、前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させるので、人の手が触れることによる感電やホコリ等による漏電を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、前記スライド支持手段が前記ロボットに設けられ、前記ロボットの走行部に対し前記スライド支持手段を介してスライド移動可能なスライド部に前記第１接続端子部が設けられていてもよい。
かかる態様によれば、前記ロボットに設けられたスライド部をスライドさせることにより、第２接続端子部に対して第１接続端子部を接続することができる。
【００１３】
本発明において、前記スライド部には、所定の作業を行う作業部が設けられていてもよい。前記スライド部に設ける作業部としては、たとえば、清掃ロボットの場合には、床面のゴミの集塵や清拭を行う機能を設けることができる。
【００１４】
本発明において、前記端子支持手段が前記充電ユニットに設けられていてもよい。
【００１５】
本発明において、前記２つの端子部が互いに平行となった状態で対面しているか否かを検出する傾き検出手段を更に備え、前記走行制御手段は、前記傾き検出手段で検出された傾きに基づいて前記ロボットを回転させて前記２つの端子部が互いに平行となるように前記ロボットの姿勢を制御するようにすれば、より一層、正確に両端子部を接続することができる。
【００１６】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面した状態状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００１７】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００１８】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００１９】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００２０】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００２１】
本発明における移動ロボットの自動充電システムにおいて、バッテリで床面を走行可能な移動ロボットと、床面に設置されて該移動ロボットのバッテリを充電するための充電ユニットとを備え、前記移動ロボットは、バッテリを搭載し、走行車輪を有する走行部と走行部に対してスライド駆動モータで横方向にスライド移動可能なスライド部とを備え、前記スライド部は、該スライド部のスライド方向から近接する物体を検知するための一対の側面物体検知センサと、前記スライド方向に垂直な方向から近接する物体を検知するための後面物体検知センサと、前記バッテリを充電するための複数の第一接続端子とを備え、前記充電ユニットには、前記充電ユニットの前面から前方に突出し、前記スライド部の幅と同等または若干広い幅で、前記スライド部を挟み込む形状一対のガイド部と、前記第一接続端子に対応した位置に設けられた複数の第二接続端子とを備え、前記移動ロボットの前記スライド部が前記充電ユニットに対面した状態で走行している際に、前記充電ユニットの前記ガイド部を一方の前記側面物体検知センサが検知した時には、当該一方の前記センサが前記ガイド部を検知しなくなる方向に前記スライド部をスライドさせ、前記充電ユニットを前記後面物体検知センサが検知した時は、前記移動ロボットの走行動作と前記スライド部のスライド動作とを停止させて、前記第一接続端子を前記第二接続端子に電気的に接続させる接続制御手段を設けてもよい。
【００２２】
発明の概要：
本発明の移動ロボットは、例えば、バッテリ駆動で床面を移動し、床面のゴミの集塵や清拭作業等を行うような清掃ロボットと、そのバッテリを自動で充電するための充電ステーションに係るものである。
【００２３】
ただし、ゴミの集塵作業を行う清掃ロボットを例示して、以下、具体的に説明するが、移動ロボットは、清掃ロボットに限定されるものではなく、たとえば、警備ロボットや案内ロボットなどの床面上を走行するものであればよい。
【００２４】
前記清掃ロボットの走行部は、バッテリを搭載し、左右に独立駆動車輪と前後に自在キャスタで直進走行、カーブ走行、その場回転を行うことができる走行部を有し、走行部の後ろ側には床面のゴミを回転ブラシで掃きながら吸い込むための集塵作業部を脱着可能に配設されている。走行部の上側には、集塵作業部で床面のゴミを吸い上げるためのバキューム装置を内蔵してゴミを溜めるための集塵タンク部が脱着可能に配設されている。
【００２５】
更に、清掃ロボットを充電ステーションに帰還させるために、走行部にリモート信号発信機と２個の超音波受信機を備えるとともに、充電ステーションにはリモート信号受信機と２個の超音波発信機を備えている。
【００２６】
移動ロボットのリモート信号発信機が信号を発信し、リモート信号受信機がその信号を受信すると、充電ステーションの２個の超音波発信機を発信させる。それらの超音波を移動ロボットの２個の超音波受信機が受信することにより、移動ロボットと充電ステーションとの距離と角度を算出して認識する。これを何度か繰り返しながら、移動ロボットは充電ステーション前方の所定の位置まで帰還して停止することができる。
【００２７】
また、本発明において、障害物を回避しながらの走行や壁倣い走行を行わせるために、図４Ａ〜図４Ｃの走行部２には左右にスライド可能な集塵作業部６を有している。集塵作業部６には、障害物や壁などのスライド方向からの近接物体を検知するための側面物体検知センサと、バック走行時などのスライド方向に垂直な方向からの近接物体を検知するための後面物体検知センサを備えている。これらの検知センサに関しては、本出願人が特開2006-079145 にて出願済みである。
そして更に集塵作業部の後面には、バッテリを充電するための第一接続端子を備えている。
【００２８】
一方、充電ステーション両側方部には、集塵作業部を所定の位置に案内するための充電ユニットの前面より突出し、集塵作業部の幅と同等または若干広い幅で、スライド部を嵌合する形状のガイド部が配設され、第一接続端子に対応する位置に複数の第二接続端子とを備えている。
【００２９】
上述したように、移動ロボットが充電ステーション前方の所定の位置まで帰還して停止する。そしてその場で１８０°回転した後に、集塵作業部を充電ステーション側に向けて後退走行を開始する。この時、充電ステーションの両端に配設しているガイドに集塵作業部の側面物体検知センサが接触を検知すると、接触したガイドから集塵作業部が離れる方向にスライド動作する。更に後退移動すると、充電ステーションに集塵作業部の後面物体検知センサが接触を検知して、移動ロボットの後退移動動作とスライド動作を停止させた後、第一接続端子と第二接続端子を電気的に接続させるようにしたことを特徴とする。 これにより、清掃ロボットの第一接続端子と充電ステーションの第二接続端子の位置が精度良く対応したことになる。
【００３０】
また、後面物体検知センサは、集塵作業部のスライド方向に離間した位置に少なくとも２個の後面物体検知センサが配置されていてもよい。集塵作業部に充電ユニットが当接したことを１個の後面物体検知センサが検知した時は、未検知の他の後面検知センサも検知する方向に走行部を回転させ、少なくとも２個の後面検知センサが検知した状態になったところで回転動作を停止させる。
これにより、清掃ロボットの第一接続端子と充電ステーションの第二接続端子の位置と対面する角度が精度良く対応したことになる。
【００３１】
また、前記第一接続端子は、集塵作業部の外部に一部露出している複数の第一露出接続端子と第一露出接続端子と対面した位置で離間して配置され、バッテリに接続された複数の第一離間接続端子とで構成されていてもよい。充電ステーション側の第二接続端子が集塵作業部に向けて近接し、第一露出接続端子に当接して押し込まれると、第一露出接続端子と第一離間接続端子とが接触して電気的に接続される。
【００３２】
これにより、第一露出端子が充電ステーションの第二接続端子に当接していない時には、第一露出端子とバッテリは電気的に接続していないため、第一露出端子に人の手が触れることによる感電やホコリ等による漏電を防止することができる。
【００３３】
また、充電ステーションの第二接続端子は、接続端子駆動モータにより充電ユニットの外に押し出される複数の第二露出接続端子と、第二露出接続端子と離間して配置され、充電器と電気的に接続された複数の第二離間接続端子とからなり、接続端子駆動モータにより第二露出接続端子が押し出された時にのみ第二露出接続端子と第二離間接続端子とが電気的に接続されるようにしてもよい。
これにより、第二露出端子が集塵作業部の第一接続端子に当接していない時には、第二露出端子と充電器は電気的に接続していないため、第二露出端子に人の手が触れることによる感電やホコリ等による漏電を防止することができる。
【００３４】
また、移動ロボットの自動充電システムは、清掃ロボットに限定するものではないが、特にスライド部を床面のゴミの集塵や清拭を行うための作業部とすることにより、機能上で一層効果的である。
【００３５】
また、走行部に連結された前記集塵作業部は、床面に対して昇降駆動モータで昇降動作を行う昇降機構を有することで、床面の清掃作業時には床面に集塵作業部を近接させた状態で清掃作業を行うことができるようにしてもよい。清掃作業を行わずに移動する時には、床面から離れる方向に持ち揚げることで移動のための走行動作への負荷を軽減することができる。
【００３６】
この昇降機構を利用することで、移動ロボットが充電ユニットに対して所定の位置に来た時に、スライド部を昇降機構で床面側に降ろす方向又は床面から上げる動作を行い、この動作で第一接続端子と第二接続端子を上下方向で電気的に接続するようにしてもよい。この場合には、前記接続端子駆動モータを設ける必要がなくなる。
【実施例１】
【００３７】
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１〜図１０は実施例１を示す。
【００３８】
全体構成：
図１と図２は、本発明に係る清掃ロボット（移動ロボットの一例）１および充電ステーション８の要部の構成を示す。走行部２は２個のバッテリ３を内蔵し、左右の独立駆動車輪（走行車輪）４と前後の自在キャスタ５で直進走行、カーブ走行、その場での回転を行うことができる。
【００３９】
走行部２の後ろ側には、床面のゴミを回転ブラシで掃きながら吸い込むための集塵作業部（スライド部）６を脱着可能に配設している。走行部２の上側には、集塵作業部６で床面のゴミを吸い上げるためのバキューム装置を内蔵してゴミを溜めるための集塵タンク部７が脱着可能に配設されている。前記集塵作業部６には、清掃ロボット１の充電を行うための第１接続端子部１３が設けられている。
一方、充電ステーション８は、床面もしくは壁面等に予め設置されていると共に、前記清掃ロボット１の充電を行うための第２接続端子部１４が設けられた充電ユニット１４ａを備えている。
【００４０】
清掃ロボット１：
図５に示すように、清掃ロボット１には左右の走行車輪４を走行用タイミングベルト４５を介して回転駆動させる一対の駆動モータＭｒが設けられている。
【００４１】
清掃ロボット１の後方には、前記集塵作業部６を清掃ロボット１の走行方向Ｙに直交する横方向Ｗにスライド移動可能に支持するスライド支持手段５２が設けられている。スライド支持手段５２は、清掃ロボット１の走行部２に設けたスライドガイド５０と、該スライドガイド５０に沿って集塵作業部６を横方向Ｗに移動可能に支持するスライド板５１により構成されている。
前記集塵作業部６は、スライド板５１が、スライド用タイミングベルト５５を介してスライド駆動モータＭｓにより、前記横方向Ｗにスライド移動されることにより、該横方向Ｗにスライド移動される。したがって、スライド用タイミングベルト５５およびスライド駆動モータＭｓは、集塵作業部６および該集塵作業部６に設けられた第１接続端子部１３を横方向Ｗにスライド移動させるスライド移動手段５６を構成している。
【００４２】
清掃ロボット１の機器構成：
図６に示すように、清掃ロボット１の走行部２には、前記駆動モータＭｒの制御を行うための走行制御手段６１が設けられている。走行制御手段６１により、清掃ロボット１の走行が制御され、種々の走行パターンで清掃ロボット１が走行されると共に、後述するように、集塵作業部６の第２接続端子部１４に清掃ロボット１の第１接続端子部１３が対面した状態になるように、清掃ロボット１の走行が制御される。
【００４３】
前記集塵作業部６の周囲にはバンパ１５が設けられている。前記集塵作業部６には、前記バンパ１５が、障害物や充電ステーション８などに接触したか否かを検出するためのバンパセンサ６３が、集塵作業部６の横方向Ｗの左右にそれぞれ設けられている。
前記バンパセンサ６３は、清掃ロボット１が充電ステーション８を介してバッテリ３の充電を行う際には、第１接続端子部１３と第２接続端子部１４との横方向Ｗのズレを検出するズレ検出手段を構成している。
【００４４】
前記走行部２には、スライド駆動モータＭｓを制御するためのスライド制御手段６２が設けられており、該スライド制御手段６２は、バンパセンサ６３が検出したズレに基づき、前記スライド移動手段５６（図５）を駆動して２つの接続端子部１３，１４のズレを修正する。
【００４５】
清掃ロボット１の充電のための帰還動作：
図２に示す清掃ロボット１を充電ステーション８に帰還させるために、走行部２にはリモート信号発信機９と２個の超音波受信機１０（図１）を備えるとともに、充電ステーションには複数のリモート信号受信機１１と２個の超音波発信機１２を備えている。これにより、清掃ロボット１のリモート信号発信機９が信号を発信し、リモート信号受信機１１がその信号を受信すると、２個の超音波発信機１２は混信しないように所定時間タイミングをずらして発信させる。
それらの超音波を清掃ロボット１の２個の超音波受信機１０が受信することにより、清掃ロボット１と充電ステーション８との距離と角度を算出して認識する。これを何度か繰り返しながら、清掃ロボット１は充電ステーション８前方の所定の位置まで帰還して停止する。
【００４６】
集塵作業部６の後面には、６個の端子１８（図８）を備えた第１接続端子部１３が配設され、それらと対面して接続するために、充電ステーション８の前面には同じく６個の端子２４（図１０）を備えた第２接続端子部１４が配設されている。
バッテリ３（図１）を充電するためには、正極、負極の端子に加えて、過充電にならないように充電完了のタイミングを図るための温度センサ端子が一般に必要とされている。この実施例では、２個のバッテリを備えており、バッテリの固体差にも対応できるようにそれぞれ独立的に充電できるようにするため、全６個の接続端子を設けている。
【００４７】
図３は、清掃ロボット１と充電ステーション８との距離と角度を確認しながら帰還動作中と、充電ステーション８前面の所定位置に向けて帰還した状態を示している。
清掃ロボット１の周囲に複数配設したリモート信号発信機９から信号を発信し、充電ステーション８のリモート信号受信機１１a 、１１ｂ、１１ｃがその信号を受けると、充電ステーション８の距離Ｒ離れた２個の超音波発信機１２a と１２ｂは所定時間タイミングをずらして発信する。それらの超音波を清掃ロボット１の左右振り分けで離れて配置した２個の超音波受信機１０a 、１０b が受信し、超音波の到達時間から清掃ロボット１と充電ステーション８との距離Ｍ１、Ｍ２、Ｎ１、Ｎ２の距離を計測する。
なお、リモート信号受信機１１a 、１１b 、１１c を３個設けているのは、受信の指向角度を広げるためである。
【００４８】
充電ステーション８の中央をＸＹ座標の原点（０，０）とし、清掃ロボット１の超音波受信機１０a の座標を（Ｘ1 、Ｙ１）とし、超音波受信機１０ｂの座標を（Ｘ２、Ｙ２）とすると、下記の関係式(1),(2) が成り立つ。
Ｍ１2 ＝（Ｘ1 ＋Ｒ／２）2 ＋Ｙ１2 …(1)
Ｍ２2 ＝（Ｘ1 −Ｒ／２）2 ＋Ｙ１2 …(2)
【００４９】
この２式より、下記の(3),(4) 式に基づいて、超音波受信機１０a の座標（Ｘ1 、Ｙ１）を算出することができる。
Ｘ１＝（Ｍ１2 −Ｍ２2 ）／（２Ｒ） …(3)
Ｙ１＝［Ｍ１2 −｛（Ｍ１2 −Ｍ２2 ）／（２Ｒ）＋（Ｒ／２）｝2 ］1/2 …(4)
同様に、下記の(5),(6) 式に基づいて、超音波受信機１０ｂの座標（Ｘ1 、Ｙ１）も算出することができる
Ｘ２＝（Ｎ１2 −Ｎ２2 ）／（２Ｒ） …(5)
Ｙ２＝［Ｎ１2 −｛（Ｎ１2 −Ｎ２2 ）／（２Ｒ）＋（Ｒ／２）｝2 ］1/2 …(6)
そして、超音波受信機１０ａと１０ｂの中央の座標（Ｘｏ，Ｙｏ）と、充電ステーションに対する対面角度θも下記の(7) 〜(9) 式に基づいて算出できる。
Ｘｏ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２ …(7)
Ｙｏ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２ …(8)
θ＝ｔａｎ-1｛（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ1 −Ｘ2 ）｝ …(9)
【００５０】
このように、充電ステーション８に対する清掃ロボット１の位置と角度を認識することができる。これを何度か繰り返し、図３の右側に示したように、充電ステーション８前面の所定位置に向かうように清掃ロボット１を走行させて帰還し、その場で停止させることができる。
【００５１】
図４Ａは、清掃ロボット１が充電ステーション８前面の所定位置に停止した後、その場で１８０°回転し、バック走行しているところを示している。ただし、この時、清掃ロボット１が、充電ステーション８への帰還走行中に超音波の測定誤差や走行制御誤差などで位置ズレをしたり、その場の１８０°回転で位置ズレΔＸを発生させた場合を示している。そして、清掃ロボット１は、その状態のまま矢印方向に集塵作業部６を前側にして、バック走行を開始する。
【００５２】
図４Ｂは、図４Ａの状態から清掃ロボット１がバック走行を行った時に、集塵作業部６に配設したバンパ１５が充電ステーション８の両側に設けた２個のガイド１６ａ、１６ｂの内のガイド１６ａに接触したところを示している。
【００５３】
バンパ１５に障害物に当たると、集塵作業部６に対してバンパ１５は、清掃ロボット１のバック走行の方向Ｙ１に直交する前記横方向Ｗにスライド移動することができ、集塵作業部６には、前述したように、それがどの方向から当たったのかを検知できるようなバンパセンサ６３（図６）が内蔵されている。
【００５４】
前記バンパセンサ６３（図６）により、バンパ１５がガイド１６ａに接触したことを検知して、集塵作業部６はバンパ１５がガイド１６ａから離れる横方向Ｗ（矢印の方向）にスライド動作を行いながらバック走行を続ける。即ち、ガイド１６ａと１６ｂの間隔は、集塵作業部６と略同じか又は若干広く設定されているため、ガイド１６ａと１６ｂの間に、集塵作業部６が納まるようにバック走行する。
【００５５】
図４Ｃは、充電ステーション８の前面に設けられた４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄに集塵作業部６のバンパ１５が前記ストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄのそれぞれに接触したところを示している。この時、前記バンパセンサ６３（図６）がストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄに接触したことを検知するため、清掃ロボット１のバック走行が停止する。
【００５６】
ところで、もしも、位置ズレΔＸ（図４Ａ）だけでなく、充電ステーションに対して対面角度θもズレていた場合には、４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの内の外側のストッパピン１７ａ又は１７ｄが先に接触する。そこで、接触していない側に近接するように走行部２をゆっくりと回転動作させ、接触していなかった側のストッパピン１７ａ又は１７ｄもバンパ１５に接触したところで回転動作を停止すれば良い。以上で清掃ロボット１の集塵部６は充電ステーション８に対して、所定の位置に正確に帰還した状態になる。
【００５７】
図６に示す４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの内のストッパピン１７ｂと１７ｃの内の先端には、接触検知センサ６４が設けられている。このストッパピン１７ｂと１７ｃがバンパ１５と接触した時には、接触検知センサ６４が充電ステーション８に清掃ロボット１が帰還したことを検知し、集塵作業部６の第１接続端子部１３と充電ステーション８の第２接続端子部１４の連結動作に移行する。
したがって、接触検知センサ６４は、前記２つの端子部１３，１４が互いに平行となった状態で対面しているか否かを検出する傾き検出手段を構成している。前記走行制御手段６１は、前記接触検知センサ６４で検出された傾きに基づいて清掃ロボット１を回転させて前記２つの端子部１３，１４が互いに平行となるように清掃ロボット１の姿勢を制御する。
【００５８】
なお、４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、２個のストッパピン１７ａと１７d のみとし、そのそれぞれの先端に接触検知センサ６４を設けて、両端の２個のストッパピン１７ａ，１７ｄの両者の接触検知センサ６４が検知した時に、集塵作業部６の第１接続端子部１３と充電ステーション８の第２接続端子部１４の連結動作に移行させても良い。
【００５９】
更に又、不図示の接触検知センサを内蔵したストッパピン１７ｂと１７ｃを廃止し、バンパ１５で横方向Ｗの両端のストッパピン１７ａ，１７ｄを検知して、清掃ロボット１の集塵部６が充電ステーション８に対して、所定の位置に正確に帰還して停止制御するとともに、清掃ロボット１側のリモート信号発信機９で帰還完了信号を発信させ、充電ステーション８のリモート信号受信機１１でその信号を受信し、集塵作業部６の第１接続端子部１３と充電ステーション８の第２接続端子部１４の連結動作に移行させても良い。
【００６０】
第１接続端子部１３：
図７は、清掃ロボット１を斜め後から見たところで、集塵作業部６の一部の集塵ケース６ａを透かして描き、集塵作業部６の後面には６個配列した第１接続端子部１３の構成を示している。図８は、図７の第１接続端子部１３とその近傍を拡大して示している。
【００６１】
図８に示すように、集塵ケース６a には、第１接続端子部１３の端子１８に対応して６個のケース穴６ｂが形成されている。第１接続端子部１３には、ケース穴６ｂを内側から塞ぐように外部に一部を露出させた露出接続端子１８が、集塵ケース６a に固定された台板１９とは電気的に絶縁されて固設されている台板２０に対して回転軸２１で回転可能に取り付けられている。
回転軸２１の内側には不図示のバネが配されて、露出接続端子１８がケース穴６ｂを塞ぐように付勢されている。露出接続端子１８の内面側には、間隙を設けて対面するように切片２２を配設しており、切片２２は、図５に示す走行部２に配設されたバッテリ３に電気的に接続されている。
【００６２】
図９は、図２の充電ステーション８を斜め後から示しており、ケース８ａの内部が分かるように透かして示している。図５の清掃ロボット１の２個のバッテリ３（図５）に対応して、図６の充電ステーション８には、２個の充電器２３、リモート信号受信機１１ａ、１１b 、１１ｃ、超音波発信機１２ａ、１２b 、ガイド１６ａ、１６ｂが配設されている。更に、図８の集塵作業部６の第１接続端子部１３の６個の端子１８に対応する位置には、図１０に示す６個の端子２４が第２接続端子部１４に配置されている。
【００６３】
充電ユニット１４ａ：
図１０は、図９に示した充電ユニット１４ａとその近傍を拡大して示している。図１０に示すように、第２接続端子部１４は、軸方向Ｙに摺動可能な６個の接続端子軸からなる端子２４と、その端部にそれぞれ固定された６個の円板２５と、円板２５に間隙を設けて対面し、接触可能な６個の二股の切片２６とで構成されている。
【００６４】
６個の接続端子軸２４の内、隣り合う３個の接続端子軸２４を１つのユニット単位にして、２つのユニットを構成している。そして、それぞれ３個づつの接続端子軸２４はお互いに電気的に絶縁した構成で、台板２７ａと台板２８ａ及び台板２７ｂと図面上で影部のため不図示の台板２８ｂで上下に挟み込んで連結している。
したがって、台板２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂは第２接続端子部１４の端子２４を横方向Ｗに直交する方向Ｙに突出進退可能に支持する端子支持手段を構成している。
【００６５】
上側の台板２７ａ，２７ｂの上部には、ケース８ａ（図９）との間にそれぞれバネ２９が掛けられて、６個の接続端子軸２４を充電ステーション８の外方に向って押し出す方向Ｙ１に付勢している。図１０は、バネ２９で引っ張られている台板２７ａ，２７ｂは、摺動規制板３０でバネ２９に抗して付勢された状態を示している。
【００６６】
摺動規制板３０は、傾き防止板３１ａ、３１ｂに支えられて軸３２の軸方向Ｙに摺動可能に軸３２に嵌合し、クランク３３に対して軸３４で回転可能に連結している。クランク３３は、モータ３５と結合している円板３６に対して偏芯した位置の軸３７と回転可能に連結している。円板３６の回転中心からの距離がそれぞれ異なる位置に、２個の穴３６a 、３６ｂの開口穴があり、穴３６ａの真下には穴を検知するための反射型のフォトセンサ３８ａが固設されている。
【００６７】
図１０の待機状態から、モータ３５が回転して円板３６が１８０°回転すると、穴３６ｂが反射型のフォトセンサ３８ｂの真上にくることで円板３６が１８０°回転したことを検知できる。
この時、クランク３３の動作に連動している摺動規制板３０は、軸３２に嵌合して前方に押し出される。そして、摺動規制板３０に台板２７ａ、２７ｂが当接して摺動規制されていた２つの接続端子ユニットは、バネ２９の付勢力で前に押し出される。これにより、充電ステーション８の前面から６個の接続端子軸２４が突出した充填状態になるとともに、その反対側の端部の６個の円板２５は、６個の切片２６にそれぞれ接触する。
したがって、クランク３３、モータ３５および円板３６は、前記端子支持手段により突出可能に支持された各端子１８を前記突出退避方向Ｙに、それぞれ進退させる進退駆動手段を構成している。
【００６８】
ここで、円板３６の孔３６ａ，３６ｂの位置をフォトセンサ３８ａ，３８ｂが検出することにより、現在の状態が、第２接続端子部１４の突出状態であるか否かが判別される。図６に示す接続制御手段６５は、充電を行わない待機状態の場合には、図１０に示すフォトセンサ３８ａが前記円板３６の孔３６ａを検出する位置になるように進退駆動手段を動作させる。
一方、清掃ロボット１と充電ステーション８の両端子部１３，１４が互いに対面し、かつ、本質的にズレがない状態または修正された状態になった場合には、接続制御手段６５が、前記進退駆動手段を動作させて、フォトセンサ３８ｂが円板３６の孔３６ｂを検出する位置になるように前記充填状態に移動させることにより、前記端子２４を突出させて前記両端子１８，２４を互いに接続させる。
【００６９】
この時、切片２６は充電器２３（図９）に常に電気的に接続されているため、切片２６を介して接続端子軸２４が充電器２３と電気的に接続された状態になる。
この時は図４Ｃのように、充電ステーション８に清掃ロボット１が帰還して、充電できる体勢になっているおり、充電器２３（図９）に電気的に接続される図１０の接続端子軸２４が突出動作すると、接続端子軸２４は、図８の集塵ケース6 ａのケース穴６ｂを通して露出接続端子１８を回転軸２１を回転中心にして押し込むとともに、露出接続端子１８の後面が切片２２に押し付けられる。
これにより、図９の充電器２３と、図６のバッテリ３が電気的に接続されて、充電が開始される。
【００７０】
したがって、床面を自律的に移動する清掃ロボット１の測距センサの精度誤差や走行制御の精度誤差があって、清掃ロボット１が充電のために充電ステーションに帰還した時に、位置ズレや角度ズレがあっても、清掃ロボット１と充電ステーションの接続端子１８，２４が精度良く結合することが可能になる。
【００７１】
充電の完了は、図８および図１０の６個の接続端子１８，２４の内の２個が、２個のバッテリ３（図６）のそれぞれの充電完了のタイミングを知らせるための端子であるので、それに基づいて図９の充電器２３が判断して充電を完了させる。
その充電完了とともに、再度、図１０のモータ３５を回転させ、円板３６を１８０°回転したところで、円板３６の穴３６ａをフォトセンサ３８ａが検知してモータ３５の回転を停止し、図１０の待機状態に戻って、清掃ロボット１が集塵作業を行うためにいつでも出動できるような待機状態となる。
【００７２】
なお、もしも、充電完了前に、図６の充電ステーション８から清掃ロボット1 が出動しなければならない場合には、図１の清掃ロボット１のリモート信号発信機９から出動する旨の信号を、図２の充電ステーション８のリモート信号受信機１１に送り、その信号で図１０の待機状態に戻してから清掃ロボット１を出動させるようにすればよい。
【００７３】
この充電完了前に出動させる信号伝達を、図２のリモート信号発信機９とリモート信号受信機１１で行わせたが、第１接続端子部１３と第２接続端子１４の接続端子を増設し、その接続端子で出動信号を伝達してもよい。
【００７４】
このように充電時以外の時は、図８の集塵作業部６の露出接続端子１８とバッテリ３は電気的に遮断されているとともに、図９の充電ステーション８の充電接続端子軸２４（図１０）と充電器２３も電気的に遮断されている。そのため、不用意に露出接続端子１８（図８）や、充電接続端子軸２４（図１０）に手で触れても感電することはなく、ホコリなどが付着して漏電の発生も防止できる。
【００７５】
ここで、以上に述べた実施例では、図１０の充電ステーション８の６個の第２接続端子１４は、1 個のモータ３５で同じタイミングで、図２の集塵作業部６の第１接続端子部１３に接続するため、清掃ロボット1 に搭載された２個のバッテリ３（図１）が、ほぼ同じような状態で使用されていればよいが、新しいバッテリと古いバッテリが組み込まれることが想定される場合には、それぞれのバッテリに対応するように、図１０の充電ユニット１４ａに２個のモータ３５を搭載して、３個づつの接続端子２４が独立して接続動作を行わせるようにすれば、それぞれのバッテリ充電時間のタイムラグにも対応可能である。
【実施例２】
【００７６】
図１１および図１２は、実施例２を示す。
集塵作業部８には、清掃ロボット１の走行部２に対して集塵作業部６を上下に昇降するための昇降部３９を備えている。この昇降部３９は、集塵作業を行う時には集塵作業部を降下させ、集塵作業を行わずに移動したり、作業停止している時には上昇させるのが本来の機能である。この実施例は、この昇降機能を接続端子の接続動作にも活用した例である。
【００７７】
清掃ロボット１が充電ステーション８に帰還してきた時には、図１１のように集塵作業部８を上に昇降部３９で持ち上げた状態である。この時は、集塵作業部６の接続端子４０と充電ステーション８の接続端子４１は、上下方向で離間した状態である。
バンパセンサ６３（図６）により、集塵作業部６のバンパ１５が充電ステーション８のストッパピン１７に接触したことを検知すると、清掃ロボット１の充電ステーション８への帰還走行動作を停止するとともに、昇降部３９を動作させて集塵作業部６を降下の動作を開始する。図１２のように、接続端子４０と接続端子４１が接続するところまで降下すると、降下動作を停止して充電を開始する。充電が完了すると、再び上昇動作を行って出動待機状態となる。
【００７８】
この図１１と図１２の実施例の場合、充電ステーション８の側の接続端子４１は、図７と図８のような構造にし、集塵作業部６の側の接続端子４０は、昇降動作に連動してバッテリと電気的に接続させる構造にすれば、上記のような感電や漏電も防止可能である。
なお、図１１および図１２は集塵作業部６の降下動作で接続させたが、逆に集塵作業部６の上昇動作で接続するようにしてもよい。
その他の構成は、実施例１と同様であり、同一部分または相当部分に同一符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
なお、前述の各実施例では、第２接続端子部１４の端子２４を突出退避方向Ｙに進退させることとしたが、第２接続端子部１４の端子２４を突出退避させる代わりに、第１接続端子部１３の端子１８を突出退避させるようにしてもよい。
また、充電法式としては、バッテリの自然放電を補うために、負荷から切り離して絶えず微小電流を流しておくトリクル充電方式を採用してもよい。
【００８０】
更に、以上述べた各実施例では、移動ロボットの一例として清掃ロボットを例示して記載したが、清掃ロボットのみに限定するものではなく、床面を自律的に移動するロボットであれば本発明を適用することができる。移動ロボットとしては、たとえば、全方向に移動可能な走行部を備えていてもよい。
【００８１】
変形例：
なお、前述の各実施例では、横方向Ｗにスライド可能な集塵作業部６に第１接続端子部１３を設けた清掃ロボット１について説明したが、必ずしも第１接続端子部１３を横方向Ｗにスライドさせる機構を設ける必要はない。
以下に説明する各変形例では、第１接続端子部１３を横方向Ｗにスライド移動することなく、第１接続端子部１３と第２接続端子部１４の端子１８，２４同士を接合させる充電ユニット１４ａの構成について説明する。
【００８２】
変形例１；
図１３Ａに示すように、充電ユニット１４ａは、横方向Ｗに沿って設けられたレール７０に沿って移動可能に設定されている。充電ユニット１４ａには、該充電ユニット１４ａを横方向Ｗに移動させるための移動モータＭおよび駆動輪７１からなる駆動装置が設けられている。
【００８３】
清掃ロボット１の第１接続端子部１３と第２接続端子１４との間にズレが生じた場合には、清掃ロボット１の第１接続端子部１３を横方向Ｗ方向に移動させることなく、当該ズレに応じて、図１３Ｂに示すように、充電ユニット１４ａを横方向Ｗに移動すると共に、第２接続端子部１４の端子２４を突出させることにより、清掃ロボット１に設けられた第１接続端子部１３の端子１８と、第２接続端子１４の端子２４とを互いに接続させることができる。
したがって、第１接続端子部１３を清掃ロボット１本体に設けることも可能であると共に、集塵作業部６等の横方向Ｗに移動する部分を有しない種々の移動ロボットにおいてもスムースな充電が可能となる。
【００８４】
変形例２；
図１３Ｃに示すように、充電ユニット１４ａは、床面や壁面等に固定されている。
図１の清掃ロボット１は、集塵作業部６をスライド移動させることなく、走行部２のみを駆動することにより、該清掃ロボット１に設けた第１接続端子部１３と第２接続端子１４との位置合わせを行った後、第２接続端子部１４の端子２４が突出し、両端子１８，２４が互いに接合される。
【００８５】
変形例３；
図１３Ｄに示すように、充電ユニット１４ａは、横方向Ｗに沿って設けられたレール７０に沿って横方向Ｗに移動可能に設定されている。充電ユニット１４ａには、該充電ユニット１４ａを横方向Ｗに移動させるための駆動装置が設けられている。一方、第２接続端子１４に設けた端子２４は、突出した状態で固定して設けられている。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、特に、移動ロボットの充電システムおよび充電ユニットに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施例１にかかる移動ロボットを示す概略斜視図である。
【図２】同移動ロボットおよび充電ユニットを示す概略斜視図である。
【図３】移動ロボットの充電ユニットへの帰還方法を示す概略平面図である。
【図４】移動ロボットの充電ユニットへの帰還方法を示す概略平面図である。
【図５】移動ロボットを示す一部破断した概略平面図である。
【図６】移動ロボットおよび充電ユニットの概略構成図である。
【図７】移動ロボットを示す概略斜視図である。
【図８】第１接続端子部近傍を示す概略斜視図である。
【図９】充電ステーションを示す概略斜視図である。
【図１０】充電ユニットを示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の実施例２にかかる移動ロボットおよび充電ユニットを示す概略側面図である。
【図１２】本発明の実施例２にかかる移動ロボットおよび充電ユニットを示す概略側面図である。
【図１３】図１３Ａ〜図１３Ｄは本発明の変形例にかかる充電ユニットを示す概略正面図および概略平面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１：清掃ロボット（移動ロボット）
２：走行部
３：バッテリ
４：走行車輪
６：集塵作業部（スライド部）
１３：第１接続端子部
１４：第２接続端子部
１４ａ：充電ユニット
１８，２４：端子
２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ：台板（端子支持手段）
３３：クランク（進退駆動手段）
３５：モータ（進退駆動手段）
３６：円板（進退駆動手段）
５２：スライド支持手段
５６：スライド移動手段
６１：走行制御手段
６２：スライド制御手段
６３：バンパセンサ（ズレ検出手段）
６４：接触検知センサ（傾き検出手段）
６５：接続制御手段
Ｗ：横方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットにおける充電システム、充電ユニットおよび自動充電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に係る従来技術として、移動ロボットが充電ステーションに自動的に帰還して、自動的に充電を行う様々な技術が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００６−２４４０２０（要約書）
【特許文献２】特開２００６−２３６１０９（要約書）
【特許文献３】特開２００６−２３１４４８（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１では、発信方向ごとに異なる信号パターンを有する指向性の探索信号を充電ステーションから移動ロボットに発信することにより、自動充電ステーションに対する移動ロボットの位置と方向を認識させて、充電ステーションに誘導している。
前記特許文献２では、複数のＲＦＩＤタグに充電ステーションの位置情報を記憶させて各所に配設し、それを移動ロボットに読み取らせることで充電ステーションに帰還させている。更に別の発明としては、撮像手段を用いた誘導手段等の従来技術が提案されている。
【０００４】
しかし、これらのような従来技術では、各種センサの精度誤差や移動ロボットの制御動作の精度誤差により、移動ロボットを充電ステーションの近傍にまで帰還させることはできるが、移動ロボットと充電ステーションとの接続端子とを精度良く結合させることは技術的に困難であった。
【０００５】
そのため、この問題を解決するための従来技術として、移動ロボットと充電ステーションとの位置ズレが許容できるように幅広の充電接続面に用いたものがある。しかし、これでは接続面が大きく、複数のバッテリーを同時に充電させるための端子数を増やすことはできない。
【０００６】
一方、特許文献３では、移動ロボットが充電ステーションに進入してきた時に、充電ステーションの前方の床面に配設したアイドラローラで移動ロボットの進入角度のズレを修正する手段が提示されている。しかし、この技術では進入角度のズレは修正できるが、横方向の位置ズレを修正することはできず、接続端子を精度良く接続できないという問題が残っている。
【０００７】
したがって、本発明の主目的は、移動ロボットの測距センサの精度誤差や走行制御動作の精度誤差などにより、充電ステーションに対して移動ロボットが帰還した時の位置ズレや進入角度ズレがあっても、充電用の接点同士が精度良く結合することができる技術を提供するものである。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は、移動ロボット側の接続端子および充電ステーション側の接続端子が、人の手などに触れることによって感電したり、ホコリ等によって漏電を生じたりするのを防止するための技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の充電システムは、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えている。
【００１０】
本発明によれば、ズレ検出手段により検出されたズレに基づいて、第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動させることにより、２つの端子部のズレを修正することにより、充電ステーションに対して移動ロボットが帰還した時の位置ズレや進入角度ズレがあっても、充電用の接点を位置精度良く結合させることができる。
【００１１】
また、第１または第２接続端子部の端子が前記横方向に直交する方向に突出退避可能に設定されていると共に、本質的にズレがない状態または修正された状態で、前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させるので、人の手が触れることによる感電やホコリ等による漏電を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、前記スライド支持手段が前記ロボットに設けられ、前記ロボットの走行部に対し前記スライド支持手段を介してスライド移動可能なスライド部に前記第１接続端子部が設けられていてもよい。
かかる態様によれば、前記ロボットに設けられたスライド部をスライドさせることにより、第２接続端子部に対して第１接続端子部を接続することができる。
【００１３】
本発明において、前記スライド部には、所定の作業を行う作業部が設けられていてもよい。前記スライド部に設ける作業部としては、たとえば、清掃ロボットの場合には、床面のゴミの集塵や清拭を行う機能を設けることができる。
【００１４】
本発明において、前記端子支持手段が前記充電ユニットに設けられていてもよい。
【００１５】
本発明において、前記２つの端子部が互いに平行となった状態で対面しているか否かを検出する傾き検出手段を更に備え、前記走行制御手段は、前記傾き検出手段で検出された傾きに基づいて前記ロボットを回転させて前記２つの端子部が互いに平行となるように前記ロボットの姿勢を制御するようにすれば、より一層、正確に両端子部を接続することができる。
【００１６】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面した状態状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００１７】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００１８】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００１９】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００２０】
本発明において、バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えていてもよい。
【００２１】
本発明における移動ロボットの自動充電システムにおいて、バッテリで床面を走行可能な移動ロボットと、床面に設置されて該移動ロボットのバッテリを充電するための充電ユニットとを備え、前記移動ロボットは、バッテリを搭載し、走行車輪を有する走行部と走行部に対してスライド駆動モータで横方向にスライド移動可能なスライド部とを備え、前記スライド部は、該スライド部のスライド方向から近接する物体を検知するための一対の側面物体検知センサと、前記スライド方向に垂直な方向から近接する物体を検知するための後面物体検知センサと、前記バッテリを充電するための複数の第一接続端子とを備え、前記充電ユニットには、前記充電ユニットの前面から前方に突出し、前記スライド部の幅と同等または若干広い幅で、前記スライド部を挟み込む形状一対のガイド部と、前記第一接続端子に対応した位置に設けられた複数の第二接続端子とを備え、前記移動ロボットの前記スライド部が前記充電ユニットに対面した状態で走行している際に、前記充電ユニットの前記ガイド部を一方の前記側面物体検知センサが検知した時には、当該一方の前記センサが前記ガイド部を検知しなくなる方向に前記スライド部をスライドさせ、前記充電ユニットを前記後面物体検知センサが検知した時は、前記移動ロボットの走行動作と前記スライド部のスライド動作とを停止させて、前記第一接続端子を前記第二接続端子に電気的に接続させる接続制御手段を設けてもよい。
【００２２】
発明の概要：
本発明の移動ロボットは、例えば、バッテリ駆動で床面を移動し、床面のゴミの集塵や清拭作業等を行うような清掃ロボットと、そのバッテリを自動で充電するための充電ステーションに係るものである。
【００２３】
ただし、ゴミの集塵作業を行う清掃ロボットを例示して、以下、具体的に説明するが、移動ロボットは、清掃ロボットに限定されるものではなく、たとえば、警備ロボットや案内ロボットなどの床面上を走行するものであればよい。
【００２４】
前記清掃ロボットの走行部は、バッテリを搭載し、左右に独立駆動車輪と前後に自在キャスタで直進走行、カーブ走行、その場回転を行うことができる走行部を有し、走行部の後ろ側には床面のゴミを回転ブラシで掃きながら吸い込むための集塵作業部を脱着可能に配設されている。走行部の上側には、集塵作業部で床面のゴミを吸い上げるためのバキューム装置を内蔵してゴミを溜めるための集塵タンク部が脱着可能に配設されている。
【００２５】
更に、清掃ロボットを充電ステーションに帰還させるために、走行部にリモート信号発信機と２個の超音波受信機を備えるとともに、充電ステーションにはリモート信号受信機と２個の超音波発信機を備えている。
【００２６】
移動ロボットのリモート信号発信機が信号を発信し、リモート信号受信機がその信号を受信すると、充電ステーションの２個の超音波発信機を発信させる。それらの超音波を移動ロボットの２個の超音波受信機が受信することにより、移動ロボットと充電ステーションとの距離と角度を算出して認識する。これを何度か繰り返しながら、移動ロボットは充電ステーション前方の所定の位置まで帰還して停止することができる。
【００２７】
また、本発明において、障害物を回避しながらの走行や壁倣い走行を行わせるために、図４Ａ〜図４Ｃの走行部２には左右にスライド可能な集塵作業部６を有している。集塵作業部６には、障害物や壁などのスライド方向からの近接物体を検知するための側面物体検知センサと、バック走行時などのスライド方向に垂直な方向からの近接物体を検知するための後面物体検知センサを備えている。これらの検知センサに関しては、本出願人が特開2006-079145 にて出願済みである。
そして更に集塵作業部の後面には、バッテリを充電するための第一接続端子を備えている。
【００２８】
一方、充電ステーション両側方部には、集塵作業部を所定の位置に案内するための充電ユニットの前面より突出し、集塵作業部の幅と同等または若干広い幅で、スライド部を嵌合する形状のガイド部が配設され、第一接続端子に対応する位置に複数の第二接続端子とを備えている。
【００２９】
上述したように、移動ロボットが充電ステーション前方の所定の位置まで帰還して停止する。そしてその場で１８０°回転した後に、集塵作業部を充電ステーション側に向けて後退走行を開始する。この時、充電ステーションの両端に配設しているガイドに集塵作業部の側面物体検知センサが接触を検知すると、接触したガイドから集塵作業部が離れる方向にスライド動作する。更に後退移動すると、充電ステーションに集塵作業部の後面物体検知センサが接触を検知して、移動ロボットの後退移動動作とスライド動作を停止させた後、第一接続端子と第二接続端子を電気的に接続させるようにしたことを特徴とする。 これにより、清掃ロボットの第一接続端子と充電ステーションの第二接続端子の位置が精度良く対応したことになる。
【００３０】
また、後面物体検知センサは、集塵作業部のスライド方向に離間した位置に少なくとも２個の後面物体検知センサが配置されていてもよい。集塵作業部に充電ユニットが当接したことを１個の後面物体検知センサが検知した時は、未検知の他の後面検知センサも検知する方向に走行部を回転させ、少なくとも２個の後面検知センサが検知した状態になったところで回転動作を停止させる。
これにより、清掃ロボットの第一接続端子と充電ステーションの第二接続端子の位置と対面する角度が精度良く対応したことになる。
【００３１】
また、前記第一接続端子は、集塵作業部の外部に一部露出している複数の第一露出接続端子と第一露出接続端子と対面した位置で離間して配置され、バッテリに接続された複数の第一離間接続端子とで構成されていてもよい。充電ステーション側の第二接続端子が集塵作業部に向けて近接し、第一露出接続端子に当接して押し込まれると、第一露出接続端子と第一離間接続端子とが接触して電気的に接続される。
【００３２】
これにより、第一露出端子が充電ステーションの第二接続端子に当接していない時には、第一露出端子とバッテリは電気的に接続していないため、第一露出端子に人の手が触れることによる感電やホコリ等による漏電を防止することができる。
【００３３】
また、充電ステーションの第二接続端子は、接続端子駆動モータにより充電ユニットの外に押し出される複数の第二露出接続端子と、第二露出接続端子と離間して配置され、充電器と電気的に接続された複数の第二離間接続端子とからなり、接続端子駆動モータにより第二露出接続端子が押し出された時にのみ第二露出接続端子と第二離間接続端子とが電気的に接続されるようにしてもよい。
これにより、第二露出端子が集塵作業部の第一接続端子に当接していない時には、第二露出端子と充電器は電気的に接続していないため、第二露出端子に人の手が触れることによる感電やホコリ等による漏電を防止することができる。
【００３４】
また、移動ロボットの自動充電システムは、清掃ロボットに限定するものではないが、特にスライド部を床面のゴミの集塵や清拭を行うための作業部とすることにより、機能上で一層効果的である。
【００３５】
また、走行部に連結された前記集塵作業部は、床面に対して昇降駆動モータで昇降動作を行う昇降機構を有することで、床面の清掃作業時には床面に集塵作業部を近接させた状態で清掃作業を行うことができるようにしてもよい。清掃作業を行わずに移動する時には、床面から離れる方向に持ち揚げることで移動のための走行動作への負荷を軽減することができる。
【００３６】
この昇降機構を利用することで、移動ロボットが充電ユニットに対して所定の位置に来た時に、スライド部を昇降機構で床面側に降ろす方向又は床面から上げる動作を行い、この動作で第一接続端子と第二接続端子を上下方向で電気的に接続するようにしてもよい。この場合には、前記接続端子駆動モータを設ける必要がなくなる。
【実施例１】
【００３７】
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１〜図１０は実施例１を示す。
【００３８】
全体構成：
図１と図２は、本発明に係る清掃ロボット（移動ロボットの一例）１および充電ステーション８の要部の構成を示す。走行部２は２個のバッテリ３を内蔵し、左右の独立駆動車輪（走行車輪）４と前後の自在キャスタ５で直進走行、カーブ走行、その場での回転を行うことができる。
【００３９】
走行部２の後ろ側には、床面のゴミを回転ブラシで掃きながら吸い込むための集塵作業部（スライド部）６を脱着可能に配設している。走行部２の上側には、集塵作業部６で床面のゴミを吸い上げるためのバキューム装置を内蔵してゴミを溜めるための集塵タンク部７が脱着可能に配設されている。前記集塵作業部６には、清掃ロボット１の充電を行うための第１接続端子部１３が設けられている。
一方、充電ステーション８は、床面もしくは壁面等に予め設置されていると共に、前記清掃ロボット１の充電を行うための第２接続端子部１４が設けられた充電ユニット１４ａを備えている。
【００４０】
清掃ロボット１：
図５に示すように、清掃ロボット１には左右の走行車輪４を走行用タイミングベルト４５を介して回転駆動させる一対の駆動モータＭｒが設けられている。
【００４１】
清掃ロボット１の後方には、前記集塵作業部６を清掃ロボット１の走行方向Ｙに直交する横方向Ｗにスライド移動可能に支持するスライド支持手段５２が設けられている。スライド支持手段５２は、清掃ロボット１の走行部２に設けたスライドガイド５０と、該スライドガイド５０に沿って集塵作業部６を横方向Ｗに移動可能に支持するスライド板５１により構成されている。
前記集塵作業部６は、スライド板５１が、スライド用タイミングベルト５５を介してスライド駆動モータＭｓにより、前記横方向Ｗにスライド移動されることにより、該横方向Ｗにスライド移動される。したがって、スライド用タイミングベルト５５およびスライド駆動モータＭｓは、集塵作業部６および該集塵作業部６に設けられた第１接続端子部１３を横方向Ｗにスライド移動させるスライド移動手段５６を構成している。
【００４２】
清掃ロボット１の機器構成：
図６に示すように、清掃ロボット１の走行部２には、前記駆動モータＭｒの制御を行うための走行制御手段６１が設けられている。走行制御手段６１により、清掃ロボット１の走行が制御され、種々の走行パターンで清掃ロボット１が走行されると共に、後述するように、集塵作業部６の第２接続端子部１４に清掃ロボット１の第１接続端子部１３が対面した状態になるように、清掃ロボット１の走行が制御される。
【００４３】
前記集塵作業部６の周囲にはバンパ１５が設けられている。前記集塵作業部６には、前記バンパ１５が、障害物や充電ステーション８などに接触したか否かを検出するためのバンパセンサ６３が、集塵作業部６の横方向Ｗの左右にそれぞれ設けられている。
前記バンパセンサ６３は、清掃ロボット１が充電ステーション８を介してバッテリ３の充電を行う際には、第１接続端子部１３と第２接続端子部１４との横方向Ｗのズレを検出するズレ検出手段を構成している。
【００４４】
前記走行部２には、スライド駆動モータＭｓを制御するためのスライド制御手段６２が設けられており、該スライド制御手段６２は、バンパセンサ６３が検出したズレに基づき、前記スライド移動手段５６（図５）を駆動して２つの接続端子部１３，１４のズレを修正する。
【００４５】
清掃ロボット１の充電のための帰還動作：
図２に示す清掃ロボット１を充電ステーション８に帰還させるために、走行部２にはリモート信号発信機９と２個の超音波受信機１０（図１）を備えるとともに、充電ステーションには複数のリモート信号受信機１１と２個の超音波発信機１２を備えている。これにより、清掃ロボット１のリモート信号発信機９が信号を発信し、リモート信号受信機１１がその信号を受信すると、２個の超音波発信機１２は混信しないように所定時間タイミングをずらして発信させる。
それらの超音波を清掃ロボット１の２個の超音波受信機１０が受信することにより、清掃ロボット１と充電ステーション８との距離と角度を算出して認識する。これを何度か繰り返しながら、清掃ロボット１は充電ステーション８前方の所定の位置まで帰還して停止する。
【００４６】
集塵作業部６の後面には、６個の端子１８（図８）を備えた第１接続端子部１３が配設され、それらと対面して接続するために、充電ステーション８の前面には同じく６個の端子２４（図１０）を備えた第２接続端子部１４が配設されている。
バッテリ３（図１）を充電するためには、正極、負極の端子に加えて、過充電にならないように充電完了のタイミングを図るための温度センサ端子が一般に必要とされている。この実施例では、２個のバッテリを備えており、バッテリの固体差にも対応できるようにそれぞれ独立的に充電できるようにするため、全６個の接続端子を設けている。
【００４７】
図３は、清掃ロボット１と充電ステーション８との距離と角度を確認しながら帰還動作中と、充電ステーション８前面の所定位置に向けて帰還した状態を示している。
清掃ロボット１の周囲に複数配設したリモート信号発信機９から信号を発信し、充電ステーション８のリモート信号受信機１１a 、１１ｂ、１１ｃがその信号を受けると、充電ステーション８の距離Ｒ離れた２個の超音波発信機１２a と１２ｂは所定時間タイミングをずらして発信する。それらの超音波を清掃ロボット１の左右振り分けで離れて配置した２個の超音波受信機１０a 、１０b が受信し、超音波の到達時間から清掃ロボット１と充電ステーション８との距離Ｍ１、Ｍ２、Ｎ１、Ｎ２の距離を計測する。
なお、リモート信号受信機１１a 、１１b 、１１c を３個設けているのは、受信の指向角度を広げるためである。
【００４８】
充電ステーション８の中央をＸＹ座標の原点（０，０）とし、清掃ロボット１の超音波受信機１０a の座標を（Ｘ1 、Ｙ１）とし、超音波受信機１０ｂの座標を（Ｘ２、Ｙ２）とすると、下記の関係式(1),(2) が成り立つ。
Ｍ１2 ＝（Ｘ1 ＋Ｒ／２）2 ＋Ｙ１2 …(1)
Ｍ２2 ＝（Ｘ1 −Ｒ／２）2 ＋Ｙ１2 …(2)
【００４９】
この２式より、下記の(3),(4) 式に基づいて、超音波受信機１０a の座標（Ｘ1 、Ｙ１）を算出することができる。
Ｘ１＝（Ｍ１2 −Ｍ２2 ）／（２Ｒ） …(3)
Ｙ１＝［Ｍ１2 −｛（Ｍ１2 −Ｍ２2 ）／（２Ｒ）＋（Ｒ／２）｝2 ］1/2 …(4)
同様に、下記の(5),(6) 式に基づいて、超音波受信機１０ｂの座標（Ｘ1 、Ｙ１）も算出することができる
Ｘ２＝（Ｎ１2 −Ｎ２2 ）／（２Ｒ） …(5)
Ｙ２＝［Ｎ１2 −｛（Ｎ１2 −Ｎ２2 ）／（２Ｒ）＋（Ｒ／２）｝2 ］1/2 …(6)
そして、超音波受信機１０ａと１０ｂの中央の座標（Ｘｏ，Ｙｏ）と、充電ステーションに対する対面角度θも下記の(7) 〜(9) 式に基づいて算出できる。
Ｘｏ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２ …(7)
Ｙｏ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２ …(8)
θ＝ｔａｎ-1｛（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ1 −Ｘ2 ）｝ …(9)
【００５０】
このように、充電ステーション８に対する清掃ロボット１の位置と角度を認識することができる。これを何度か繰り返し、図３の右側に示したように、充電ステーション８前面の所定位置に向かうように清掃ロボット１を走行させて帰還し、その場で停止させることができる。
【００５１】
図４Ａは、清掃ロボット１が充電ステーション８前面の所定位置に停止した後、その場で１８０°回転し、バック走行しているところを示している。ただし、この時、清掃ロボット１が、充電ステーション８への帰還走行中に超音波の測定誤差や走行制御誤差などで位置ズレをしたり、その場の１８０°回転で位置ズレΔＸを発生させた場合を示している。そして、清掃ロボット１は、その状態のまま矢印方向に集塵作業部６を前側にして、バック走行を開始する。
【００５２】
図４Ｂは、図４Ａの状態から清掃ロボット１がバック走行を行った時に、集塵作業部６に配設したバンパ１５が充電ステーション８の両側に設けた２個のガイド１６ａ、１６ｂの内のガイド１６ａに接触したところを示している。
【００５３】
バンパ１５に障害物に当たると、集塵作業部６に対してバンパ１５は、清掃ロボット１のバック走行の方向Ｙ１に直交する前記横方向Ｗにスライド移動することができ、集塵作業部６には、前述したように、それがどの方向から当たったのかを検知できるようなバンパセンサ６３（図６）が内蔵されている。
【００５４】
前記バンパセンサ６３（図６）により、バンパ１５がガイド１６ａに接触したことを検知して、集塵作業部６はバンパ１５がガイド１６ａから離れる横方向Ｗ（矢印の方向）にスライド動作を行いながらバック走行を続ける。即ち、ガイド１６ａと１６ｂの間隔は、集塵作業部６と略同じか又は若干広く設定されているため、ガイド１６ａと１６ｂの間に、集塵作業部６が納まるようにバック走行する。
【００５５】
図４Ｃは、充電ステーション８の前面に設けられた４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄに集塵作業部６のバンパ１５が前記ストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄのそれぞれに接触したところを示している。この時、前記バンパセンサ６３（図６）がストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄに接触したことを検知するため、清掃ロボット１のバック走行が停止する。
【００５６】
ところで、もしも、位置ズレΔＸ（図４Ａ）だけでなく、充電ステーションに対して対面角度θもズレていた場合には、４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの内の外側のストッパピン１７ａ又は１７ｄが先に接触する。そこで、接触していない側に近接するように走行部２をゆっくりと回転動作させ、接触していなかった側のストッパピン１７ａ又は１７ｄもバンパ１５に接触したところで回転動作を停止すれば良い。以上で清掃ロボット１の集塵部６は充電ステーション８に対して、所定の位置に正確に帰還した状態になる。
【００５７】
図６に示す４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの内のストッパピン１７ｂと１７ｃの内の先端には、接触検知センサ６４が設けられている。このストッパピン１７ｂと１７ｃがバンパ１５と接触した時には、接触検知センサ６４が充電ステーション８に清掃ロボット１が帰還したことを検知し、集塵作業部６の第１接続端子部１３と充電ステーション８の第２接続端子部１４の連結動作に移行する。
したがって、接触検知センサ６４は、前記２つの端子部１３，１４が互いに平行となった状態で対面しているか否かを検出する傾き検出手段を構成している。前記走行制御手段６１は、前記接触検知センサ６４で検出された傾きに基づいて清掃ロボット１を回転させて前記２つの端子部１３，１４が互いに平行となるように清掃ロボット１の姿勢を制御する。
【００５８】
なお、４個のストッパピン１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、２個のストッパピン１７ａと１７d のみとし、そのそれぞれの先端に接触検知センサ６４を設けて、両端の２個のストッパピン１７ａ，１７ｄの両者の接触検知センサ６４が検知した時に、集塵作業部６の第１接続端子部１３と充電ステーション８の第２接続端子部１４の連結動作に移行させても良い。
【００５９】
更に又、不図示の接触検知センサを内蔵したストッパピン１７ｂと１７ｃを廃止し、バンパ１５で横方向Ｗの両端のストッパピン１７ａ，１７ｄを検知して、清掃ロボット１の集塵部６が充電ステーション８に対して、所定の位置に正確に帰還して停止制御するとともに、清掃ロボット１側のリモート信号発信機９で帰還完了信号を発信させ、充電ステーション８のリモート信号受信機１１でその信号を受信し、集塵作業部６の第１接続端子部１３と充電ステーション８の第２接続端子部１４の連結動作に移行させても良い。
【００６０】
第１接続端子部１３：
図７は、清掃ロボット１を斜め後から見たところで、集塵作業部６の一部の集塵ケース６ａを透かして描き、集塵作業部６の後面には６個配列した第１接続端子部１３の構成を示している。図８は、図７の第１接続端子部１３とその近傍を拡大して示している。
【００６１】
図８に示すように、集塵ケース６a には、第１接続端子部１３の端子１８に対応して６個のケース穴６ｂが形成されている。第１接続端子部１３には、ケース穴６ｂを内側から塞ぐように外部に一部を露出させた露出接続端子１８が、集塵ケース６a に固定された台板１９とは電気的に絶縁されて固設されている台板２０に対して回転軸２１で回転可能に取り付けられている。
回転軸２１の内側には不図示のバネが配されて、露出接続端子１８がケース穴６ｂを塞ぐように付勢されている。露出接続端子１８の内面側には、間隙を設けて対面するように切片２２を配設しており、切片２２は、図５に示す走行部２に配設されたバッテリ３に電気的に接続されている。
【００６２】
図９は、図２の充電ステーション８を斜め後から示しており、ケース８ａの内部が分かるように透かして示している。図５の清掃ロボット１の２個のバッテリ３（図５）に対応して、図６の充電ステーション８には、２個の充電器２３、リモート信号受信機１１ａ、１１b 、１１ｃ、超音波発信機１２ａ、１２b 、ガイド１６ａ、１６ｂが配設されている。更に、図８の集塵作業部６の第１接続端子部１３の６個の端子１８に対応する位置には、図１０に示す６個の端子２４が第２接続端子部１４に配置されている。
【００６３】
充電ユニット１４ａ：
図１０は、図９に示した充電ユニット１４ａとその近傍を拡大して示している。図１０に示すように、第２接続端子部１４は、軸方向Ｙに摺動可能な６個の接続端子軸からなる端子２４と、その端部にそれぞれ固定された６個の円板２５と、円板２５に間隙を設けて対面し、接触可能な６個の二股の切片２６とで構成されている。
【００６４】
６個の接続端子軸２４の内、隣り合う３個の接続端子軸２４を１つのユニット単位にして、２つのユニットを構成している。そして、それぞれ３個づつの接続端子軸２４はお互いに電気的に絶縁した構成で、台板２７ａと台板２８ａ及び台板２７ｂと図面上で影部のため不図示の台板２８ｂで上下に挟み込んで連結している。
したがって、台板２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂは第２接続端子部１４の端子２４を横方向Ｗに直交する方向Ｙに突出進退可能に支持する端子支持手段を構成している。
【００６５】
上側の台板２７ａ，２７ｂの上部には、ケース８ａ（図９）との間にそれぞれバネ２９が掛けられて、６個の接続端子軸２４を充電ステーション８の外方に向って押し出す方向Ｙ１に付勢している。図１０は、バネ２９で引っ張られている台板２７ａ，２７ｂは、摺動規制板３０でバネ２９に抗して付勢された状態を示している。
【００６６】
摺動規制板３０は、傾き防止板３１ａ、３１ｂに支えられて軸３２の軸方向Ｙに摺動可能に軸３２に嵌合し、クランク３３に対して軸３４で回転可能に連結している。クランク３３は、モータ３５と結合している円板３６に対して偏芯した位置の軸３７と回転可能に連結している。円板３６の回転中心からの距離がそれぞれ異なる位置に、２個の穴３６a 、３６ｂの開口穴があり、穴３６ａの真下には穴を検知するための反射型のフォトセンサ３８ａが固設されている。
【００６７】
図１０の待機状態から、モータ３５が回転して円板３６が１８０°回転すると、穴３６ｂが反射型のフォトセンサ３８ｂの真上にくることで円板３６が１８０°回転したことを検知できる。
この時、クランク３３の動作に連動している摺動規制板３０は、軸３２に嵌合して前方に押し出される。そして、摺動規制板３０に台板２７ａ、２７ｂが当接して摺動規制されていた２つの接続端子ユニットは、バネ２９の付勢力で前に押し出される。これにより、充電ステーション８の前面から６個の接続端子軸２４が突出した充填状態になるとともに、その反対側の端部の６個の円板２５は、６個の切片２６にそれぞれ接触する。
したがって、クランク３３、モータ３５および円板３６は、前記端子支持手段により突出可能に支持された各端子１８を前記突出退避方向Ｙに、それぞれ進退させる進退駆動手段を構成している。
【００６８】
ここで、円板３６の孔３６ａ，３６ｂの位置をフォトセンサ３８ａ，３８ｂが検出することにより、現在の状態が、第２接続端子部１４の突出状態であるか否かが判別される。図６に示す接続制御手段６５は、充電を行わない待機状態の場合には、図１０に示すフォトセンサ３８ａが前記円板３６の孔３６ａを検出する位置になるように進退駆動手段を動作させる。
一方、清掃ロボット１と充電ステーション８の両端子部１３，１４が互いに対面し、かつ、本質的にズレがない状態または修正された状態になった場合には、接続制御手段６５が、前記進退駆動手段を動作させて、フォトセンサ３８ｂが円板３６の孔３６ｂを検出する位置になるように前記充填状態に移動させることにより、前記端子２４を突出させて前記両端子１８，２４を互いに接続させる。
【００６９】
この時、切片２６は充電器２３（図９）に常に電気的に接続されているため、切片２６を介して接続端子軸２４が充電器２３と電気的に接続された状態になる。
この時は図４Ｃのように、充電ステーション８に清掃ロボット１が帰還して、充電できる体勢になっているおり、充電器２３（図９）に電気的に接続される図１０の接続端子軸２４が突出動作すると、接続端子軸２４は、図８の集塵ケース6 ａのケース穴６ｂを通して露出接続端子１８を回転軸２１を回転中心にして押し込むとともに、露出接続端子１８の後面が切片２２に押し付けられる。
これにより、図９の充電器２３と、図６のバッテリ３が電気的に接続されて、充電が開始される。
【００７０】
したがって、床面を自律的に移動する清掃ロボット１の測距センサの精度誤差や走行制御の精度誤差があって、清掃ロボット１が充電のために充電ステーションに帰還した時に、位置ズレや角度ズレがあっても、清掃ロボット１と充電ステーションの接続端子１８，２４が精度良く結合することが可能になる。
【００７１】
充電の完了は、図８および図１０の６個の接続端子１８，２４の内の２個が、２個のバッテリ３（図６）のそれぞれの充電完了のタイミングを知らせるための端子であるので、それに基づいて図９の充電器２３が判断して充電を完了させる。
その充電完了とともに、再度、図１０のモータ３５を回転させ、円板３６を１８０°回転したところで、円板３６の穴３６ａをフォトセンサ３８ａが検知してモータ３５の回転を停止し、図１０の待機状態に戻って、清掃ロボット１が集塵作業を行うためにいつでも出動できるような待機状態となる。
【００７２】
なお、もしも、充電完了前に、図６の充電ステーション８から清掃ロボット1 が出動しなければならない場合には、図１の清掃ロボット１のリモート信号発信機９から出動する旨の信号を、図２の充電ステーション８のリモート信号受信機１１に送り、その信号で図１０の待機状態に戻してから清掃ロボット１を出動させるようにすればよい。
【００７３】
この充電完了前に出動させる信号伝達を、図２のリモート信号発信機９とリモート信号受信機１１で行わせたが、第１接続端子部１３と第２接続端子１４の接続端子を増設し、その接続端子で出動信号を伝達してもよい。
【００７４】
このように充電時以外の時は、図８の集塵作業部６の露出接続端子１８とバッテリ３は電気的に遮断されているとともに、図９の充電ステーション８の充電接続端子軸２４（図１０）と充電器２３も電気的に遮断されている。そのため、不用意に露出接続端子１８（図８）や、充電接続端子軸２４（図１０）に手で触れても感電することはなく、ホコリなどが付着して漏電の発生も防止できる。
【００７５】
ここで、以上に述べた実施例では、図１０の充電ステーション８の６個の第２接続端子１４は、1 個のモータ３５で同じタイミングで、図２の集塵作業部６の第１接続端子部１３に接続するため、清掃ロボット1 に搭載された２個のバッテリ３（図１）が、ほぼ同じような状態で使用されていればよいが、新しいバッテリと古いバッテリが組み込まれることが想定される場合には、それぞれのバッテリに対応するように、図１０の充電ユニット１４ａに２個のモータ３５を搭載して、３個づつの接続端子２４が独立して接続動作を行わせるようにすれば、それぞれのバッテリ充電時間のタイムラグにも対応可能である。
【実施例２】
【００７６】
図１１および図１２は、実施例２を示す。
集塵作業部８には、清掃ロボット１の走行部２に対して集塵作業部６を上下に昇降するための昇降部３９を備えている。この昇降部３９は、集塵作業を行う時には集塵作業部を降下させ、集塵作業を行わずに移動したり、作業停止している時には上昇させるのが本来の機能である。この実施例は、この昇降機能を接続端子の接続動作にも活用した例である。
【００７７】
清掃ロボット１が充電ステーション８に帰還してきた時には、図１１のように集塵作業部８を上に昇降部３９で持ち上げた状態である。この時は、集塵作業部６の接続端子４０と充電ステーション８の接続端子４１は、上下方向で離間した状態である。
バンパセンサ６３（図６）により、集塵作業部６のバンパ１５が充電ステーション８のストッパピン１７に接触したことを検知すると、清掃ロボット１の充電ステーション８への帰還走行動作を停止するとともに、昇降部３９を動作させて集塵作業部６を降下の動作を開始する。図１２のように、接続端子４０と接続端子４１が接続するところまで降下すると、降下動作を停止して充電を開始する。充電が完了すると、再び上昇動作を行って出動待機状態となる。
【００７８】
この図１１と図１２の実施例の場合、充電ステーション８の側の接続端子４１は、図７と図８のような構造にし、集塵作業部６の側の接続端子４０は、昇降動作に連動してバッテリと電気的に接続させる構造にすれば、上記のような感電や漏電も防止可能である。
なお、図１１および図１２は集塵作業部６の降下動作で接続させたが、逆に集塵作業部６の上昇動作で接続するようにしてもよい。
その他の構成は、実施例１と同様であり、同一部分または相当部分に同一符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
なお、前述の各実施例では、第２接続端子部１４の端子２４を突出退避方向Ｙに進退させることとしたが、第２接続端子部１４の端子２４を突出退避させる代わりに、第１接続端子部１３の端子１８を突出退避させるようにしてもよい。
また、充電法式としては、バッテリの自然放電を補うために、負荷から切り離して絶えず微小電流を流しておくトリクル充電方式を採用してもよい。
【００８０】
更に、以上述べた各実施例では、移動ロボットの一例として清掃ロボットを例示して記載したが、清掃ロボットのみに限定するものではなく、床面を自律的に移動するロボットであれば本発明を適用することができる。移動ロボットとしては、たとえば、全方向に移動可能な走行部を備えていてもよい。
【００８１】
変形例：
なお、前述の各実施例では、横方向Ｗにスライド可能な集塵作業部６に第１接続端子部１３を設けた清掃ロボット１について説明したが、必ずしも第１接続端子部１３を横方向Ｗにスライドさせる機構を設ける必要はない。
以下に説明する各変形例では、第１接続端子部１３を横方向Ｗにスライド移動することなく、第１接続端子部１３と第２接続端子部１４の端子１８，２４同士を接合させる充電ユニット１４ａの構成について説明する。
【００８２】
変形例１；
図１３Ａに示すように、充電ユニット１４ａは、横方向Ｗに沿って設けられたレール７０に沿って移動可能に設定されている。充電ユニット１４ａには、該充電ユニット１４ａを横方向Ｗに移動させるための移動モータＭおよび駆動輪７１からなる駆動装置が設けられている。
【００８３】
清掃ロボット１の第１接続端子部１３と第２接続端子１４との間にズレが生じた場合には、清掃ロボット１の第１接続端子部１３を横方向Ｗ方向に移動させることなく、当該ズレに応じて、図１３Ｂに示すように、充電ユニット１４ａを横方向Ｗに移動すると共に、第２接続端子部１４の端子２４を突出させることにより、清掃ロボット１に設けられた第１接続端子部１３の端子１８と、第２接続端子１４の端子２４とを互いに接続させることができる。
したがって、第１接続端子部１３を清掃ロボット１本体に設けることも可能であると共に、集塵作業部６等の横方向Ｗに移動する部分を有しない種々の移動ロボットにおいてもスムースな充電が可能となる。
【００８４】
変形例２；
図１３Ｃに示すように、充電ユニット１４ａは、床面や壁面等に固定されている。
図１の清掃ロボット１は、集塵作業部６をスライド移動させることなく、走行部２のみを駆動することにより、該清掃ロボット１に設けた第１接続端子部１３と第２接続端子１４との位置合わせを行った後、第２接続端子部１４の端子２４が突出し、両端子１８，２４が互いに接合される。
【００８５】
変形例３；
図１３Ｄに示すように、充電ユニット１４ａは、横方向Ｗに沿って設けられたレール７０に沿って横方向Ｗに移動可能に設定されている。充電ユニット１４ａには、該充電ユニット１４ａを横方向Ｗに移動させるための駆動装置が設けられている。一方、第２接続端子１４に設けた端子２４は、突出した状態で固定して設けられている。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、特に、移動ロボットの充電システムおよび充電ユニットに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施例１にかかる移動ロボットを示す概略斜視図である。
【図２】同移動ロボットおよび充電ユニットを示す概略斜視図である。
【図３】移動ロボットの充電ユニットへの帰還方法を示す概略平面図である。
【図４】移動ロボットの充電ユニットへの帰還方法を示す概略平面図である。
【図５】移動ロボットを示す一部破断した概略平面図である。
【図６】移動ロボットおよび充電ユニットの概略構成図である。
【図７】移動ロボットを示す概略斜視図である。
【図８】第１接続端子部近傍を示す概略斜視図である。
【図９】充電ステーションを示す概略斜視図である。
【図１０】充電ユニットを示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の実施例２にかかる移動ロボットおよび充電ユニットを示す概略側面図である。
【図１２】本発明の実施例２にかかる移動ロボットおよび充電ユニットを示す概略側面図である。
【図１３】図１３Ａ〜図１３Ｄは本発明の変形例にかかる充電ユニットを示す概略正面図および概略平面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１：清掃ロボット（移動ロボット）
２：走行部
３：バッテリ
４：走行車輪
６：集塵作業部（スライド部）
１３：第１接続端子部
１４：第２接続端子部
１４ａ：充電ユニット
１８，２４：端子
２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ：台板（端子支持手段）
３３：クランク（進退駆動手段）
３５：モータ（進退駆動手段）
３６：円板（進退駆動手段）
５２：スライド支持手段
５６：スライド移動手段
６１：走行制御手段
６２：スライド制御手段
６３：バンパセンサ（ズレ検出手段）
６４：接触検知センサ（傾き検出手段）
６５：接続制御手段
Ｗ：横方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、
前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、
前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記スライド支持手段が前記ロボットに設けられ、前記ロボットの走行部に対し前記スライド支持手段を介してスライド移動可能なスライド部に前記第１接続端子部が設けられている充電システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記スライド部には、所定の作業を行う作業部が設けられている充電システム。
【請求項４】
請求項１、２もしくは３において、
前記端子支持手段が前記充電ユニットに設けられている充電システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記２つの端子部が互いに平行となった状態で対面しているか否かを検出する傾き検出手段を更に備え、
前記走行制御手段は、前記傾き検出手段で検出された傾きに基づいて前記ロボットを回転させて前記２つの端子部が互いに平行となるように前記ロボットの姿勢を制御することを特徴とする充電システム。
【請求項６】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、
前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、
前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面した状態状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電システム。
【請求項７】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、
前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、
前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電システム。
【請求項８】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、
前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電ユニット。
【請求項９】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、
前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電ユニット。
【請求項１０】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、
前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電ユニット。
【請求項１１】
バッテリで床面を走行可能な移動ロボットと、床面に設置されて該移動ロボットのバッテリを充電するための充電ユニットとを備え、
前記移動ロボットは、バッテリを搭載し、走行車輪を有する走行部と走行部に対してスライド駆動モータで横方向にスライド移動可能なスライド部とを備え、
前記スライド部は、該スライド部のスライド方向から近接する物体を検知するための一対の側面物体検知センサと、前記スライド方向に垂直な方向から近接する物体を検知するための後面物体検知センサと、前記バッテリを充電するための複数の第一接続端子とを備え、
前記充電ユニットには、前記充電ユニットの前面から前方に突出し、前記スライド部の幅と同等または若干広い幅で、前記スライド部を挟み込む形状一対のガイド部と、前記第一接続端子に対応した位置に設けられた複数の第二接続端子とを備え、
前記移動ロボットの前記スライド部が前記充電ユニットに対面した状態で走行している際に、前記充電ユニットの前記ガイド部を一方の前記側面物体検知センサが検知した時には、当該一方の前記センサが前記ガイド部を検知しなくなる方向に前記スライド部をスライドさせ、
前記充電ユニットを前記後面物体検知センサが検知した時は、前記移動ロボットの走行動作と前記スライド部のスライド動作とを停止させて、前記第一接続端子を前記第二接続端子に電気的に接続させる接続制御手段を設けたことを特徴とする移動ロボットの自動充電システム。
【請求項１】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、
前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、
前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記スライド支持手段が前記ロボットに設けられ、前記ロボットの走行部に対し前記スライド支持手段を介してスライド移動可能なスライド部に前記第１接続端子部が設けられている充電システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記スライド部には、所定の作業を行う作業部が設けられている充電システム。
【請求項４】
請求項１、２もしくは３において、
前記端子支持手段が前記充電ユニットに設けられている充電システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記２つの端子部が互いに平行となった状態で対面しているか否かを検出する傾き検出手段を更に備え、
前記走行制御手段は、前記傾き検出手段で検出された傾きに基づいて前記ロボットを回転させて前記２つの端子部が互いに平行となるように前記ロボットの姿勢を制御することを特徴とする充電システム。
【請求項６】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、
前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、
前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面した状態状態で、前記進退駆動手段により前記端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電システム。
【請求項７】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットと、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットとを備え、前記充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電システムであって、
前記ロボットに設けられ複数の端子を有する第１接続端子部と、
前記充電ユニットに設けられ、前記各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記充電ユニットの第２接続端子部に前記ロボットの前記第１接続端子部が対面した状態となるように、前記ロボットの走行を制御する走行制御手段と、
前記第１または第２接続端子部の一方をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記スライド支持手段によりスライド移動可能に支持された接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電システム。
【請求項８】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、
前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電ユニット。
【請求項９】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、
前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記第２接続端子部の端子を前記横方向に直交する方向に突出退避可能に支持する端子支持手段と、
前記端子支持手段により突出可能に支持された端子を前記突出退避方向に進退させる進退駆動手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記進退駆動手段により前記第２接続端子部の端子を突出させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電ユニット。
【請求項１０】
バッテリからの電力で走行車輪を回転させて床面を走行する移動ロボットに、床面もしくは壁面等に設置された充電ユニットを介して前記バッテリの充電を行う充電ユニットであって、
前記ロボットに設けられた第１接続端子部の複数の各端子に接続される複数の端子を有する第２接続端子部と、
前記第２接続端子部をロボットの走行方向に直交する横方向にスライド移動可能に支持するスライド支持手段と、
前記第２接続端子部を前記横方向にスライド移動させるスライド駆動手段と、
前記第１接続端子部と第２接続端子部との前記横方向のズレを検出するズレ検出手段と、
前記検出されたズレに基づいて前記スライド駆動手段を駆動して前記２つの端子部のズレを修正するスライド制御手段と、
前記両端子部が互いに対面し、かつ、本質的に前記ズレがない状態または修正された状態で、前記一方の端子を他方の端子に向って前進させて前記両端子を互いに接続させる接続制御手段とを備えた充電ユニット。
【請求項１１】
バッテリで床面を走行可能な移動ロボットと、床面に設置されて該移動ロボットのバッテリを充電するための充電ユニットとを備え、
前記移動ロボットは、バッテリを搭載し、走行車輪を有する走行部と走行部に対してスライド駆動モータで横方向にスライド移動可能なスライド部とを備え、
前記スライド部は、該スライド部のスライド方向から近接する物体を検知するための一対の側面物体検知センサと、前記スライド方向に垂直な方向から近接する物体を検知するための後面物体検知センサと、前記バッテリを充電するための複数の第一接続端子とを備え、
前記充電ユニットには、前記充電ユニットの前面から前方に突出し、前記スライド部の幅と同等または若干広い幅で、前記スライド部を挟み込む形状一対のガイド部と、前記第一接続端子に対応した位置に設けられた複数の第二接続端子とを備え、
前記移動ロボットの前記スライド部が前記充電ユニットに対面した状態で走行している際に、前記充電ユニットの前記ガイド部を一方の前記側面物体検知センサが検知した時には、当該一方の前記センサが前記ガイド部を検知しなくなる方向に前記スライド部をスライドさせ、
前記充電ユニットを前記後面物体検知センサが検知した時は、前記移動ロボットの走行動作と前記スライド部のスライド動作とを停止させて、前記第一接続端子を前記第二接続端子に電気的に接続させる接続制御手段を設けたことを特徴とする移動ロボットの自動充電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１５６１１（Ｐ２００９−１５６１１Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７６９６５（Ｐ２００７−１７６９６５）
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願人】（０００２２３９８６）フィグラ株式会社 (68)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願人】（０００２２３９８６）フィグラ株式会社 (68)
【Ｆターム（参考）】
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