JPH0764637A - 移動ロボット - Google Patents
移動ロボットInfo
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- JPH0764637A JPH0764637A JP5209326A JP20932693A JPH0764637A JP H0764637 A JPH0764637 A JP H0764637A JP 5209326 A JP5209326 A JP 5209326A JP 20932693 A JP20932693 A JP 20932693A JP H0764637 A JPH0764637 A JP H0764637A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バッテリーを電源として自立移動しながら作
業を行ない、自動で電力を供給するために正負対称な交
番磁界を用いて本体を充電器に誘導する。 【構成】 本体１の前後進方向に配置した第一の水平磁
界検出コイル６と垂直磁界検出コイル７で構成される磁
界方向検出手段８と、本体１の前後進方向と直角に配置
した第二の水平磁界検出コイル９と垂直磁界検出コイル
７とで構成される磁界位置検出手段１０とを本体１に設
け、充電器１９には、本体１を誘導するための第一の交
番磁界発生手段２１と本体１に電力を供給する給電手段
２２を設ける。
業を行ない、自動で電力を供給するために正負対称な交
番磁界を用いて本体を充電器に誘導する。 【構成】 本体１の前後進方向に配置した第一の水平磁
界検出コイル６と垂直磁界検出コイル７で構成される磁
界方向検出手段８と、本体１の前後進方向と直角に配置
した第二の水平磁界検出コイル９と垂直磁界検出コイル
７とで構成される磁界位置検出手段１０とを本体１に設
け、充電器１９には、本体１を誘導するための第一の交
番磁界発生手段２１と本体１に電力を供給する給電手段
２２を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はバッテリーを電源とし
て自立移動しながら作業を行ない、自動で電力を供給す
るために自らを充電器へ誘導し、充電器から充電を行う
移動ロボットに関するものである。
て自立移動しながら作業を行ない、自動で電力を供給す
るために自らを充電器へ誘導し、充電器から充電を行う
移動ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、無経路で動く移動作業用ロボット
のバッテリーに電力を供給するためには、作業終了後に
充電器の位置まで本体を操作者が動かして充電コ−ドを
機械的に接続するものであった。そこで特開平４−５４
８０４号公報に開示するような非対称交番磁界を用いた
移動ロボットの誘導装置と誘導充電装置を提案した。こ
の方式で、原理的に自動充電が可能な移動ロボットが実
現できる。
のバッテリーに電力を供給するためには、作業終了後に
充電器の位置まで本体を操作者が動かして充電コ−ドを
機械的に接続するものであった。そこで特開平４−５４
８０４号公報に開示するような非対称交番磁界を用いた
移動ロボットの誘導装置と誘導充電装置を提案した。こ
の方式で、原理的に自動充電が可能な移動ロボットが実
現できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら非対称交
番磁界を用いた制御は、微弱電力で誘導磁界を発生させ
ることが困難であり、このため移動ロボット本体の誘導
用の磁界を強く送出することになり、安全性に欠けるも
のであった。移動作業用ロボットは、自動機器として使
用するものであるにもかかわらず、充電作業だけが全自
動化の妨げになっており、自動充電に対する確実で安全
な方式が望まれている。
番磁界を用いた制御は、微弱電力で誘導磁界を発生させ
ることが困難であり、このため移動ロボット本体の誘導
用の磁界を強く送出することになり、安全性に欠けるも
のであった。移動作業用ロボットは、自動機器として使
用するものであるにもかかわらず、充電作業だけが全自
動化の妨げになっており、自動充電に対する確実で安全
な方式が望まれている。
【０００４】本発明は上記問題を解決するもので、正負
対称な交番磁界を用いて本体を充電器に誘導させること
をを可能とする移動ロボットを提供することを第一の目
的とする。
対称な交番磁界を用いて本体を充電器に誘導させること
をを可能とする移動ロボットを提供することを第一の目
的とする。
【０００５】第二の目的は誘導磁界と充電磁界を切り換
えて用い、誘導磁界を一定の強さに抑え、安全且つ確実
に誘導可能とする移動ロボットを提供することである。
えて用い、誘導磁界を一定の強さに抑え、安全且つ確実
に誘導可能とする移動ロボットを提供することである。
【０００６】第三の目的は、充電状態を充電器側にフィ
ードバックすることにより、電力制御を充電器側１カ所
で行なう制御箇所の少ない簡易な構成の移動ロボットを
提供するものである。
ードバックすることにより、電力制御を充電器側１カ所
で行なう制御箇所の少ない簡易な構成の移動ロボットを
提供するものである。
【０００７】第四の目的は、フィードバックの手段に赤
外光を用い、電流と電圧の信号を遮蔽手段を用いて分離
し、且つ磁界の影響を受けずに確実に充電状態を伝達す
る移動ロボットを提供するものである。
外光を用い、電流と電圧の信号を遮蔽手段を用いて分離
し、且つ磁界の影響を受けずに確実に充電状態を伝達す
る移動ロボットを提供するものである。
【０００８】第五の目的は、本体を充電器に誘導する際
に移動の切り返し動作を行なわせ確実に充電器への誘導
を行なう移動ロボットを提供するものである。
に移動の切り返し動作を行なわせ確実に充電器への誘導
を行なう移動ロボットを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による第一の技術的手段は、移動ロボット
を、電源であるバッテリーと、外部から電力を受ける受
電手段と、本体後部に設けた左右独立駆動輪構成の操舵
兼駆動手段と、本体後部左右に設けた姿勢検出手段と、
この操舵兼駆動手段の上部に設けた垂直磁界検出コイル
並びに本体の前後進方向に配置した第一の水平磁界検出
コイルとで構成される磁界方向検出手段と、前記垂直磁
界検出コイル並びに本体の前後進方向と直角に配置した
第二の水平磁界検出コイルとで構成される磁界位置検出
手段とを備えて、前記磁界方向検出手段の出力により操
舵兼駆動手段を制御するロボット本体と、この本体の外
部に設置され、本体を誘導する第一の交番磁界発生手段
および電力を外部から本体へ供給する給電手段とを備え
る充電器とで構成したものである。
に、本発明による第一の技術的手段は、移動ロボット
を、電源であるバッテリーと、外部から電力を受ける受
電手段と、本体後部に設けた左右独立駆動輪構成の操舵
兼駆動手段と、本体後部左右に設けた姿勢検出手段と、
この操舵兼駆動手段の上部に設けた垂直磁界検出コイル
並びに本体の前後進方向に配置した第一の水平磁界検出
コイルとで構成される磁界方向検出手段と、前記垂直磁
界検出コイル並びに本体の前後進方向と直角に配置した
第二の水平磁界検出コイルとで構成される磁界位置検出
手段とを備えて、前記磁界方向検出手段の出力により操
舵兼駆動手段を制御するロボット本体と、この本体の外
部に設置され、本体を誘導する第一の交番磁界発生手段
および電力を外部から本体へ供給する給電手段とを備え
る充電器とで構成したものである。
【００１０】また第二の技術的手段は、第一の技術的手
段による移動ロボットにおいて、前記給電手段を第二の
交番磁界発生手段とし、前記第一の交番磁界発生手段と
交互に切り換えて駆動する磁界切換手段と、この磁界切
換手段の出力で第一の交番磁界発生手段駆動時に磁界強
度を一定に制御する磁界強度制御手段とを前記充電器に
設け、前記第二の交番磁界発生手段と水平に対向する位
置に誘導電力を受給しバッテリーを充電する受電手段を
前記ロボット本体に設けたものである。
段による移動ロボットにおいて、前記給電手段を第二の
交番磁界発生手段とし、前記第一の交番磁界発生手段と
交互に切り換えて駆動する磁界切換手段と、この磁界切
換手段の出力で第一の交番磁界発生手段駆動時に磁界強
度を一定に制御する磁界強度制御手段とを前記充電器に
設け、前記第二の交番磁界発生手段と水平に対向する位
置に誘導電力を受給しバッテリーを充電する受電手段を
前記ロボット本体に設けたものである。
【００１１】また第三の技術的手段は、第二の技術的手
段による移動ロボットにおいて、前記受電手段より充電
電流と充電電圧を検出する充電状態検出手段と、充電器
へフィードバックする充電状態伝達手段を前記ロボット
本体に、この充電状態伝達手段からの信号を受ける信号
検出手段を前記充電器に設け、この信号検出手段により
前記磁界強度制御手段で第二の交番磁界発生手段の磁界
強度を制御するものである。
段による移動ロボットにおいて、前記受電手段より充電
電流と充電電圧を検出する充電状態検出手段と、充電器
へフィードバックする充電状態伝達手段を前記ロボット
本体に、この充電状態伝達手段からの信号を受ける信号
検出手段を前記充電器に設け、この信号検出手段により
前記磁界強度制御手段で第二の交番磁界発生手段の磁界
強度を制御するものである。
【００１２】また第四の技術的手段は、第三の技術的手
段による移動ロボットにおいて、前記充電状態伝達手段
に赤外発光素子を用い、充電電流を赤外光パルス駆動と
し、充電電圧を赤外光直流駆動として、前記信号検出手
段を赤外受光素子で構成し、充電電流信号伝達経路と充
電電圧信号伝達経路を遮蔽手段で分離したものである。
段による移動ロボットにおいて、前記充電状態伝達手段
に赤外発光素子を用い、充電電流を赤外光パルス駆動と
し、充電電圧を赤外光直流駆動として、前記信号検出手
段を赤外受光素子で構成し、充電電流信号伝達経路と充
電電圧信号伝達経路を遮蔽手段で分離したものである。
【００１３】さらに第五の技術的手段は、第一から第四
の技術的手段による移動ロボットにおいて、前記磁界位
置検出手段による磁界の存在位置検出後、前記充電器の
第一の交番磁界発生手段から送出される磁力線の方向を
基準とする本体の相対角度に応じて且つ左右独立駆動輪
の最高速度を一定にして左右車輪を後進制御し、左右の
姿勢検出手段の片方で前記充電器との接触を検出後、一
定時間接触した側の車輪を前進させた後磁力線の方向を
基準とする本体の相対角度に応じた後進動作を繰り返
し、再度姿勢検出手段の片方で充電器との接触を検出
後、この接触した側と反対側の車輪を一定速度で後進さ
せ充電器に本体を誘導する誘導処理手段を前記ロボット
本体に設けたものである。
の技術的手段による移動ロボットにおいて、前記磁界位
置検出手段による磁界の存在位置検出後、前記充電器の
第一の交番磁界発生手段から送出される磁力線の方向を
基準とする本体の相対角度に応じて且つ左右独立駆動輪
の最高速度を一定にして左右車輪を後進制御し、左右の
姿勢検出手段の片方で前記充電器との接触を検出後、一
定時間接触した側の車輪を前進させた後磁力線の方向を
基準とする本体の相対角度に応じた後進動作を繰り返
し、再度姿勢検出手段の片方で充電器との接触を検出
後、この接触した側と反対側の車輪を一定速度で後進さ
せ充電器に本体を誘導する誘導処理手段を前記ロボット
本体に設けたものである。
【００１４】
【作用】以上のように構成された本発明による第一の技
術的手段によれば、移動ロボットの本体に設けた２つの
コイルの組み合わせによる磁界位置検出手段で、充電器
の位置すなわち充電器内に設けた第一の交番磁界発生手
段から発生される磁界の存在位置を検出し、同様に２つ
のコイルの組み合わせによる磁界方向検出手段で、正負
対称な磁界の発生方向を検出して磁界の方向すなわち外
部にある充電器の方向へ操舵兼駆動手段で移動ロボット
の本体を誘導し、充電器と対向する位置に本体が到達し
たことを姿勢検出手段で確認して、充電器の給電手段か
ら本体の受電手段に電力を電送して本体のバッテリーに
確実に充電するものである。
術的手段によれば、移動ロボットの本体に設けた２つの
コイルの組み合わせによる磁界位置検出手段で、充電器
の位置すなわち充電器内に設けた第一の交番磁界発生手
段から発生される磁界の存在位置を検出し、同様に２つ
のコイルの組み合わせによる磁界方向検出手段で、正負
対称な磁界の発生方向を検出して磁界の方向すなわち外
部にある充電器の方向へ操舵兼駆動手段で移動ロボット
の本体を誘導し、充電器と対向する位置に本体が到達し
たことを姿勢検出手段で確認して、充電器の給電手段か
ら本体の受電手段に電力を電送して本体のバッテリーに
確実に充電するものである。
【００１５】また第二の技術的手段によれば、充電器の
給電手段を第二の交番磁界発生手段とし、本体には受電
手段を設け、充電器側でこの充電磁界と誘導の為の第一
の交番磁界発生手段による誘導磁界を切り換えて用い、
誘導磁界を磁界強度制御手段で一定の強さに抑え、安全
且つ確実に誘導可能とするものである。
給電手段を第二の交番磁界発生手段とし、本体には受電
手段を設け、充電器側でこの充電磁界と誘導の為の第一
の交番磁界発生手段による誘導磁界を切り換えて用い、
誘導磁界を磁界強度制御手段で一定の強さに抑え、安全
且つ確実に誘導可能とするものである。
【００１６】また第三の技術的手段によれば、本体の受
電手段からバッテリーに供給される電圧と電流の充電状
態を検出する充電状態検出手段と充電器側にフィードバ
ックする充電状態伝達手段と、充電器側の磁界強度制御
手段とにより、電力制御を充電器側１カ所で行ない、制
御箇所の少ない構成としたものである。
電手段からバッテリーに供給される電圧と電流の充電状
態を検出する充電状態検出手段と充電器側にフィードバ
ックする充電状態伝達手段と、充電器側の磁界強度制御
手段とにより、電力制御を充電器側１カ所で行ない、制
御箇所の少ない構成としたものである。
【００１７】また第四の技術的手段によれば、充電電流
を赤外光パルス駆動手段で、充電電圧を赤外光直流駆動
手段で本体から充電器にフィードバックし、電圧電流そ
れぞれを遮蔽手段を用いて分離し、且つ赤外光を用いた
ことで磁界の影響を受けずに確実に充電状態を伝達する
構成としたものである。
を赤外光パルス駆動手段で、充電電圧を赤外光直流駆動
手段で本体から充電器にフィードバックし、電圧電流そ
れぞれを遮蔽手段を用いて分離し、且つ赤外光を用いた
ことで磁界の影響を受けずに確実に充電状態を伝達する
構成としたものである。
【００１８】さらに第五の技術的手段によれば、誘導処
理手段を設け本体を充電器に誘導する際に移動の切り返
し動作を行なわせ確実に充電器への誘導を行なわせるよ
うにしたものである。
理手段を設け本体を充電器に誘導する際に移動の切り返
し動作を行なわせ確実に充電器への誘導を行なわせるよ
うにしたものである。
【００１９】
【実施例】以下、本発明による移動ロボットの一実施例
を図面を参照しながら説明する。図１、図２並びに図３
において、移動ロボットの本体１の下部には操舵兼駆動
輪２Ｒ，２Ｌとモ−タ３Ｒ，３Ｌとで構成される操舵兼
駆動手段４と、回転自在なキャスタ５が設けられてい
る。また操舵兼駆動手段４の上部には本体１の前後進方
向に配置した第一の水平磁界検出コイル６と垂直磁界検
出コイル７で構成される磁界方向検出手段８と、本体１
の前後進方向と直角に配置した第二の水平磁界検出コイ
ル９と垂直磁界検出コイル７とで構成される磁界位置検
出手段１０がプリント基板１１上に設けられており、誘
導処理手段１２に接続されている。１３は外部からの電
力を受ける受電手段であり、ここでは電力電送される磁
界を受けるコイル構成としている。１４は充電状態検出
手段であり、バッテリー１５に供給される充電電圧と充
電電流を検出しており、充電状態伝達手段１６と接続さ
れている。本体１後部に設けた１７Ｒ，１７Ｌは左右一
対の接触スイッチであり、姿勢検出手段１８を構成して
おり、次に述べる充電器１９に対する本体１の姿勢を検
出するものである。次に、壁２０の際に設置された充電
器１９には、本体１を誘導するための第一の交番磁界発
生手段２１と本体１に電力を供給する給電手段２２を設
けている。第一の交番磁界発生手段２１は垂直方向と４
５゜傾けており垂直水平両方向に磁界を送出する構成と
している。またここでは、給電手段２２をコイルとし、
第二の磁界発生手段として構成している。また充電器１
９は磁界切換手段２３を備え、第一の交番磁界発生手段
２１と給電手段２２を交互に切り換える構成としてお
り、充電器１９下部の本体１の検出スイッチ２４により
切り換えるものである。２５は信号検出手段であり、２
６は磁界強度制御手段である。
を図面を参照しながら説明する。図１、図２並びに図３
において、移動ロボットの本体１の下部には操舵兼駆動
輪２Ｒ，２Ｌとモ−タ３Ｒ，３Ｌとで構成される操舵兼
駆動手段４と、回転自在なキャスタ５が設けられてい
る。また操舵兼駆動手段４の上部には本体１の前後進方
向に配置した第一の水平磁界検出コイル６と垂直磁界検
出コイル７で構成される磁界方向検出手段８と、本体１
の前後進方向と直角に配置した第二の水平磁界検出コイ
ル９と垂直磁界検出コイル７とで構成される磁界位置検
出手段１０がプリント基板１１上に設けられており、誘
導処理手段１２に接続されている。１３は外部からの電
力を受ける受電手段であり、ここでは電力電送される磁
界を受けるコイル構成としている。１４は充電状態検出
手段であり、バッテリー１５に供給される充電電圧と充
電電流を検出しており、充電状態伝達手段１６と接続さ
れている。本体１後部に設けた１７Ｒ，１７Ｌは左右一
対の接触スイッチであり、姿勢検出手段１８を構成して
おり、次に述べる充電器１９に対する本体１の姿勢を検
出するものである。次に、壁２０の際に設置された充電
器１９には、本体１を誘導するための第一の交番磁界発
生手段２１と本体１に電力を供給する給電手段２２を設
けている。第一の交番磁界発生手段２１は垂直方向と４
５゜傾けており垂直水平両方向に磁界を送出する構成と
している。またここでは、給電手段２２をコイルとし、
第二の磁界発生手段として構成している。また充電器１
９は磁界切換手段２３を備え、第一の交番磁界発生手段
２１と給電手段２２を交互に切り換える構成としてお
り、充電器１９下部の本体１の検出スイッチ２４により
切り換えるものである。２５は信号検出手段であり、２
６は磁界強度制御手段である。
【００２０】次に、図４で充電器１９の回路構成を説明
する。電源３０に直列接続されたトランジスタ３１，３
２で、コンデンサ３３とリレー接点３４を介して直列に
接続される第一の磁界発生手段２１であるコイル並びに
給電手段２２であるコイルとで構成されるＬＣ直列共振
回路に電力を供給する構成としている。尚ダイオ−ド３
５，３６はフライホイ−ルダイオ−ドである。充電器１
９に設けられた検出スイッチ２４でリレーコイル３７を
駆動しリレー接点３４を切り換える構成としている。本
実施例では、このリレーにより磁界切換手段２３を構成
しており、充電器１９と本体１が接すると検出スイッチ
２４がＯＮとなり、磁界切換手段２３が駆動されて第一
の磁界発生手段２１から給電手段２２にＬＣ共振回路の
コイルが切り換えられる。トランジスタ３１，３２のベ
ースには磁界強度制御手段２６が接続され、また充電電
圧を検出する赤外受光素子３８と充電電流を検出する赤
外受光素子３９とで構成される信号検出手段２５と磁界
切換手段２３とが接続されている。
する。電源３０に直列接続されたトランジスタ３１，３
２で、コンデンサ３３とリレー接点３４を介して直列に
接続される第一の磁界発生手段２１であるコイル並びに
給電手段２２であるコイルとで構成されるＬＣ直列共振
回路に電力を供給する構成としている。尚ダイオ−ド３
５，３６はフライホイ−ルダイオ−ドである。充電器１
９に設けられた検出スイッチ２４でリレーコイル３７を
駆動しリレー接点３４を切り換える構成としている。本
実施例では、このリレーにより磁界切換手段２３を構成
しており、充電器１９と本体１が接すると検出スイッチ
２４がＯＮとなり、磁界切換手段２３が駆動されて第一
の磁界発生手段２１から給電手段２２にＬＣ共振回路の
コイルが切り換えられる。トランジスタ３１，３２のベ
ースには磁界強度制御手段２６が接続され、また充電電
圧を検出する赤外受光素子３８と充電電流を検出する赤
外受光素子３９とで構成される信号検出手段２５と磁界
切換手段２３とが接続されている。
【００２１】次に図５を併用してこの回路の出力波形並
びに動作を説明する。トランジスタ３１，３２のベ−ス
電圧をＳＷ１，ＳＷ２波形に示すように磁界強度制御手
段２６で交互にＯＮすると、第一の磁界発生手段２１の
電圧はＶＬとなり、電流はＩＬの如く正弦波となり正負
対称な誘導磁界が発生される。この時には、磁界強度制
御手段２６は弱い一定出力の誘導磁界を出すよう制御す
る。検出スイッチ２４がＯＮとなると給電手段２２に回
路が切り替わると同時に、上記のように磁界強度制御手
段２６で磁界切り換え手段２３と信号検出手段２５から
の出力に従って給電手段２２への電力が制御される。
びに動作を説明する。トランジスタ３１，３２のベ−ス
電圧をＳＷ１，ＳＷ２波形に示すように磁界強度制御手
段２６で交互にＯＮすると、第一の磁界発生手段２１の
電圧はＶＬとなり、電流はＩＬの如く正弦波となり正負
対称な誘導磁界が発生される。この時には、磁界強度制
御手段２６は弱い一定出力の誘導磁界を出すよう制御す
る。検出スイッチ２４がＯＮとなると給電手段２２に回
路が切り替わると同時に、上記のように磁界強度制御手
段２６で磁界切り換え手段２３と信号検出手段２５から
の出力に従って給電手段２２への電力が制御される。
【００２２】次に、図６を用いて本体１の磁界方向検出
手段８と磁界位置検出手段１０の回路構成を説明する。
第一の水平磁界検出コイル６の出力をｘ、垂直磁界検出
コイル７の出力をｚ、第二の水平磁界検出コイル９の出
力をｙで示した。ｘとｚの出力から｜ｚ−ｘ｜と｜ｚ＋
ｘ｜を作り、｜ｚ−ｘ｜＋｜ｚ＋ｘ｜の出力を取りだし
たものが磁界方向検出手段８である。 同様に、ｙとｚ
の出力から｜ｚ−ｙ｜と｜ｚ＋ｙ｜を作り、｜ｚ−ｙ｜
＋｜ｚ＋ｙ｜の出力を取りだしたものが磁界位置検出手
段１０である。ｘ，ｙ，ｚとも交番磁界の周期で振幅が
時間変化しており、ｚは本体１と充電器１９の距離が一
定であれば本体１の方向に左右されず振幅｜ｚ｜が一定
となる。これに対して、ｘ，ｙは本体１の方向により振
幅｜ｘ｜｜ｙ｜が変化する。
手段８と磁界位置検出手段１０の回路構成を説明する。
第一の水平磁界検出コイル６の出力をｘ、垂直磁界検出
コイル７の出力をｚ、第二の水平磁界検出コイル９の出
力をｙで示した。ｘとｚの出力から｜ｚ−ｘ｜と｜ｚ＋
ｘ｜を作り、｜ｚ−ｘ｜＋｜ｚ＋ｘ｜の出力を取りだし
たものが磁界方向検出手段８である。 同様に、ｙとｚ
の出力から｜ｚ−ｙ｜と｜ｚ＋ｙ｜を作り、｜ｚ−ｙ｜
＋｜ｚ＋ｙ｜の出力を取りだしたものが磁界位置検出手
段１０である。ｘ，ｙ，ｚとも交番磁界の周期で振幅が
時間変化しており、ｚは本体１と充電器１９の距離が一
定であれば本体１の方向に左右されず振幅｜ｚ｜が一定
となる。これに対して、ｘ，ｙは本体１の方向により振
幅｜ｘ｜｜ｙ｜が変化する。
【００２３】図７に磁界方向検出手段８の出力を示し
た。これは、本体１と充電器１９の距離を一定とし本体
１と充電器１９との相対角度θを横軸に電圧出力Ｖを縦
軸に取った各出力である。｜ｘ｜では左右対称に出力が
取れているため方向検出ができないが、｜ｚ−ｘ｜＋｜
ｚ＋ｘ｜では−１８０゜から＋１８０゜まで異なる出力
となっており本体１の存在するすべての範囲で方向検出
が可能である。磁界位置検出手段１０の出力｜ｚ−ｙ｜
＋｜ｚ＋ｙ｜についても同様であり、このため本体１の
磁界位置検出手段１０が充電器１９の第一の磁界発生手
段２１を通過した瞬間に出力の正負が逆転するため逆転
した地点で充電器１９の位置を判別できることになる。
た。これは、本体１と充電器１９の距離を一定とし本体
１と充電器１９との相対角度θを横軸に電圧出力Ｖを縦
軸に取った各出力である。｜ｘ｜では左右対称に出力が
取れているため方向検出ができないが、｜ｚ−ｘ｜＋｜
ｚ＋ｘ｜では−１８０゜から＋１８０゜まで異なる出力
となっており本体１の存在するすべての範囲で方向検出
が可能である。磁界位置検出手段１０の出力｜ｚ−ｙ｜
＋｜ｚ＋ｙ｜についても同様であり、このため本体１の
磁界位置検出手段１０が充電器１９の第一の磁界発生手
段２１を通過した瞬間に出力の正負が逆転するため逆転
した地点で充電器１９の位置を判別できることになる。
【００２４】次に、図８を用いて本体１の充電回路につ
いて説明する。受電手段１３に接続されたダイオード４
０とコンデンサ４１で整流平滑を構成している。整流平
滑された充電電圧４２と基準電圧４３とをアンプ４４で
比較増幅し充電電圧４２を検出する構成としている。ま
た、充電電流をモニター抵抗４５で電圧に変換して検出
し、アンプ４６で比較増幅し充電電流として検出する構
成としている。このふたつのアンプ４４，４６と基準電
圧４３並びにモニター抵抗４５で充電状態検出手段１４
を構成している。また充電電流は、逆流防止ダイオード
４７を介してバッテリー１５に供給される構成である。
アンプ４４の出力は抵抗４８を介して充電状態伝達手段
１６である赤外発光素子４９に接続されており、充電電
流は常時一定に制御すべきであるため、アンプ４６の出
力はＶ／Ｆ変換器５０と抵抗５１を介して充電状態伝達
手段１６である赤外発光素子５２に接続されている。こ
の赤外発光素子４９は直流駆動であり、赤外発光素子５
０はパルス駆動されパルス周波数が電流値を伝達してい
る。５２は充電電流信号伝達経路と充電電圧信号伝達経
路を分離する遮蔽手段である。
いて説明する。受電手段１３に接続されたダイオード４
０とコンデンサ４１で整流平滑を構成している。整流平
滑された充電電圧４２と基準電圧４３とをアンプ４４で
比較増幅し充電電圧４２を検出する構成としている。ま
た、充電電流をモニター抵抗４５で電圧に変換して検出
し、アンプ４６で比較増幅し充電電流として検出する構
成としている。このふたつのアンプ４４，４６と基準電
圧４３並びにモニター抵抗４５で充電状態検出手段１４
を構成している。また充電電流は、逆流防止ダイオード
４７を介してバッテリー１５に供給される構成である。
アンプ４４の出力は抵抗４８を介して充電状態伝達手段
１６である赤外発光素子４９に接続されており、充電電
流は常時一定に制御すべきであるため、アンプ４６の出
力はＶ／Ｆ変換器５０と抵抗５１を介して充電状態伝達
手段１６である赤外発光素子５２に接続されている。こ
の赤外発光素子４９は直流駆動であり、赤外発光素子５
０はパルス駆動されパルス周波数が電流値を伝達してい
る。５２は充電電流信号伝達経路と充電電圧信号伝達経
路を分離する遮蔽手段である。
【００２５】次に、図９と図１０を用いて充電器１９へ
の本体１の誘導動作を説明する。これは本体１内の誘導
処理手段１２で行っている誘導処理動作である。充電器
１９への誘導処理動作がＳＴＡＲＴで始まると、壁６０
に沿って移動する壁沿い移動を開始する（図１０の
Ａ）。充電器１９からの磁界位置を検出すると前記本体
１と充電器１９との相対角度θに従って左右車輪速度を
設定しながら後進動作にはいる（図１０のＢ）。姿勢検
出手段１８の接触スイッチ１７Ｌが作動すると（図１０
のＣ）、姿勢検出手段１８の作動が一回目であれば作動
した側の車輪ここでは左車輪２Ｌを一定時間一定速度で
前進させる。再度、本体１と充電器１９との相対角度θ
に従って左右車輪速度を設定しながら後進動作にはいる
（図１０のＤ）。姿勢検出手段１８の接触スイッチ１７
Ｌが作動すると、姿勢検出手段１８の作動が二回目であ
るので、今度は姿勢検出手段１８の作動側と反対側の車
輪を一定速度で後退させ、先に作動した姿勢検出手段１
８と反対側の姿勢検出手段が作動するとＥＮＤとなり、
誘導動作が終了する（図１０のＥ）。
の本体１の誘導動作を説明する。これは本体１内の誘導
処理手段１２で行っている誘導処理動作である。充電器
１９への誘導処理動作がＳＴＡＲＴで始まると、壁６０
に沿って移動する壁沿い移動を開始する（図１０の
Ａ）。充電器１９からの磁界位置を検出すると前記本体
１と充電器１９との相対角度θに従って左右車輪速度を
設定しながら後進動作にはいる（図１０のＢ）。姿勢検
出手段１８の接触スイッチ１７Ｌが作動すると（図１０
のＣ）、姿勢検出手段１８の作動が一回目であれば作動
した側の車輪ここでは左車輪２Ｌを一定時間一定速度で
前進させる。再度、本体１と充電器１９との相対角度θ
に従って左右車輪速度を設定しながら後進動作にはいる
（図１０のＤ）。姿勢検出手段１８の接触スイッチ１７
Ｌが作動すると、姿勢検出手段１８の作動が二回目であ
るので、今度は姿勢検出手段１８の作動側と反対側の車
輪を一定速度で後退させ、先に作動した姿勢検出手段１
８と反対側の姿勢検出手段が作動するとＥＮＤとなり、
誘導動作が終了する（図１０のＥ）。
【００２６】図１０中矢線で本体１にある磁界方向検出
手段８の軌跡を示した。
手段８の軌跡を示した。
【００２７】
【発明の効果】本発明における第一の技術的手段によれ
ば、移動ロボットの本体に設けた２つのコイルの組み合
わせによる磁界位置検出手段で、充電器の位置すなわち
充電器内に設けた第一の交番磁界発生手段から発生され
る磁界の存在位置を検出し、同様に２つのコイルの組み
合わせによる磁界方向検出手段で、正負対称な磁界の発
生方向を検出して磁界の方向すなわち外部にある充電器
の方向へ操舵兼駆動手段で移動ロボットの本体を誘導
し、充電器と対向する位置に本体が到達したことを姿勢
検出手段で確認して、充電器の給電手段から本体の受電
手段に電力を電送して本体のバッテリーに確実に充電す
る移動ロボットを提供できるものである。
ば、移動ロボットの本体に設けた２つのコイルの組み合
わせによる磁界位置検出手段で、充電器の位置すなわち
充電器内に設けた第一の交番磁界発生手段から発生され
る磁界の存在位置を検出し、同様に２つのコイルの組み
合わせによる磁界方向検出手段で、正負対称な磁界の発
生方向を検出して磁界の方向すなわち外部にある充電器
の方向へ操舵兼駆動手段で移動ロボットの本体を誘導
し、充電器と対向する位置に本体が到達したことを姿勢
検出手段で確認して、充電器の給電手段から本体の受電
手段に電力を電送して本体のバッテリーに確実に充電す
る移動ロボットを提供できるものである。
【００２８】また第二の技術的手段によれば、充電器の
給電手段を第二の交番磁界発生手段とし、本体には受電
手段を設け、充電器側でこの充電磁界と誘導の為の第一
の交番磁界発生手段による誘導磁界を切り換えて用い、
誘導磁界を磁界強度制御手段で一定の強さに抑え、安全
且つ確実に誘導可能とする移動ロボットを提供できるも
のである。
給電手段を第二の交番磁界発生手段とし、本体には受電
手段を設け、充電器側でこの充電磁界と誘導の為の第一
の交番磁界発生手段による誘導磁界を切り換えて用い、
誘導磁界を磁界強度制御手段で一定の強さに抑え、安全
且つ確実に誘導可能とする移動ロボットを提供できるも
のである。
【００２９】また第三の技術的手段によれば、本体の受
電手段からバッテリーに供給される電圧と電流を充電状
態を検出する充電状態検出手段と充電器側にフィードバ
ックする充電状態伝達手段と、充電器側の磁界強度制御
手段とにより、電力制御を充電器側１カ所で行ない、制
御箇所の少ない移動ロボットを提供できるものである。
電手段からバッテリーに供給される電圧と電流を充電状
態を検出する充電状態検出手段と充電器側にフィードバ
ックする充電状態伝達手段と、充電器側の磁界強度制御
手段とにより、電力制御を充電器側１カ所で行ない、制
御箇所の少ない移動ロボットを提供できるものである。
【００３０】また第四の技術的手段によれば、充電電流
を赤外光パルス駆動手段で、充電電圧を赤外光直流駆動
手段で本体から充電器にフィードバックし、電圧、電流
それぞれを遮蔽手段を用いて分離し、且つ赤外光を用い
たことで磁界の影響を受けずに確実に充電状態を伝達す
る移動ロボットを提供できるものである。
を赤外光パルス駆動手段で、充電電圧を赤外光直流駆動
手段で本体から充電器にフィードバックし、電圧、電流
それぞれを遮蔽手段を用いて分離し、且つ赤外光を用い
たことで磁界の影響を受けずに確実に充電状態を伝達す
る移動ロボットを提供できるものである。
【００３１】さらに第五の技術的手段によれば、誘導処
理手段により本体を充電器に誘導する際に移動の切り返
し動作を行なわせ確実に充電器への誘導を行なわせる移
動ロボットを提供できるものである。
理手段により本体を充電器に誘導する際に移動の切り返
し動作を行なわせ確実に充電器への誘導を行なわせる移
動ロボットを提供できるものである。
【図１】本発明の一実施例による移動ロボットの側断面
図
図
【図２】同移動ロボットの平断面図
【図３】同移動ロボットのブロック図
【図４】同移動ロボットにおける充電器の回路構成図
【図５】同充電器の出力波形図
【図６】同移動ロボットにおける磁界検出部の回路構成
図
図
【図７】（ａ）同磁界検出部の出力波形図 （ｂ）同磁界検出部の出力波形図 （ｃ）同磁界検出部の出力波形図
【図８】同移動ロボットの充電回路構成図
【図９】同移動ロボットにおける誘導処理動作のフロー
チャート
チャート
【図１０】同移動ロボットの誘導動作説明図
１ 本体 ４ 操舵兼駆動手段 ８ 磁界方向検出手段 １０ 磁界位置検出手段 １３ 受電手段 １５ バッテリー １８ 姿勢検出手段 １９ 充電器 ２１ 第一の交番磁界発生手段 ２２ 給電手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 光康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤原 俊明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 江口 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 乾 弘文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高木 祥史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石橋 崇文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 黒木 義貴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 電源であるバッテリーと、外部から電力
を受ける受電手段と、本体後部に設けた左右独立駆動輪
構成の操舵兼駆動手段と、本体後部左右に設けた姿勢検
出手段と、この操舵兼駆動手段の上部に設けた垂直磁界
検出コイル並びに本体の前後進方向に配置した第一の水
平磁界検出コイルとで構成される磁界方向検出手段と、
前記垂直磁界検出コイル並びに本体の前後進方向と直角
に配置した第二の水平磁界検出コイルとで構成される磁
界位置検出手段とを備え、前記磁界方向検出手段の出力
により操舵兼駆動手段を制御するロボット本体と、この
本体の外部に設置され、本体を誘導する第一の交番磁界
発生手段および電力を外部から本体へ供給する給電手段
とを備える充電器とで構成した移動ロボット。 - 【請求項２】 給電手段を第二の交番磁界発生手段と
し、第一の交番磁界発生手段と交互に切り換えて駆動す
る磁界切換手段と、この磁界切換手段の出力で第一の交
番磁界発生手段駆動時に磁界強度を一定に制御する磁界
強度制御手段とを充電器に設け、前記第二の交番磁界発
生手段と水平に対向する位置に誘導電力を受給しバッテ
リーを充電する受電手段をロボット本体に設けた請求項
１記載の移動ロボット。 - 【請求項３】 受電手段より充電電流と充電電圧を検出
する充電状態検出手段と、充電器へフィードバックする
充電状態伝達手段を前記ロボットの本体に、この充電状
態伝達手段からの信号を受ける信号検出手段を前記充電
器に設け、この信号検出手段により前記磁界強度制御手
段で第二の交番磁界発生手段の磁界強度を制御する請求
項２記載の移動ロボット。 - 【請求項４】 充電状態伝達手段に赤外発光素子を用
い、充電電流を赤外光パルス駆動とし、充電電圧を赤外
光直流駆動として、信号検出手段を赤外受光素子で構成
し、充電電流信号伝達経路と充電電圧信号伝達経路を遮
蔽手段で分離した請求項３記載の移動ロボット。 - 【請求項５】 磁界位置検出手段による磁界の存在位置
検出後、充電器の第一の交番磁界発生手段から送出され
る磁力線の方向を基準とする本体の相対角度に応じて且
つ左右独立駆動輪の最高速度を一定にして左右車輪を後
進制御し、左右の姿勢検出手段の片方で前記充電器との
接触を検出後、一定時間接触した側の車輪を前進させた
後磁力線の方向を基準とする本体の相対角度に応じた後
進動作を繰り返し、再度姿勢検出手段の片方で充電器と
の接触を検出後、この接触した側と反対側の車輪を一定
速度で後進させ充電器に本体を誘導する誘導処理手段を
ロボット本体に設けた請求項１ないし４のいずれかに記
載の移動ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20932693A JP3319062B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 移動ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20932693A JP3319062B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 移動ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0764637A true JPH0764637A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3319062B2 JP3319062B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=16571096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20932693A Expired - Fee Related JP3319062B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 移動ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319062B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2851059A1 (fr) * | 2003-02-06 | 2004-08-13 | Samsung Kwangju Electronics Co | Systeme de robot nettoyeur comportant un appareil de recharge externe et procede pour amarrer un tel robot nettoyeur a un tel appareil de recharge externe |
| SG114645A1 (en) * | 2003-12-29 | 2005-09-28 | Singapore Tech Dynamics Pte | Method and apparatus for measuring attitude |
| JP2010051089A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Fujitsu Ltd | 非接触送電システム |
| JP2010088178A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Fujitsu Ltd | 充電装置及び充電方法 |
| JP2010183813A (ja) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Toyota Industries Corp | 共鳴型非接触充電システム |
| JP2011182624A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-09-15 | Showa Aircraft Ind Co Ltd | 給電指示の伝送装置 |
| CN102237724A (zh) * | 2010-04-24 | 2011-11-09 | 祝常红 | 电动车自适应无线充电系统 |
| JP2012005308A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Panasonic Corp | 無線電力伝送システム |
| WO2012121184A1 (ja) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | 日本電気株式会社 | 移動体への非接触給電システム |
| CN102834292A (zh) * | 2010-04-08 | 2012-12-19 | 高通股份有限公司 | 用于车辆的无线电力天线对准调整系统 |
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| CN104656652A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-05-27 | 温州大学 | 一种机器人全自动运水的方法和运水机器人系统 |
| US9561730B2 (en) | 2010-04-08 | 2017-02-07 | Qualcomm Incorporated | Wireless power transmission in electric vehicles |
| CN107775640A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-03-09 | 深圳市银星智能科技股份有限公司 | 移动机器人 |
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| CN110829513A (zh) * | 2018-08-08 | 2020-02-21 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 自移动设备、充电对接系统和充电对接方法 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20932693A patent/JP3319062B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US11938830B2 (en) | 2010-04-08 | 2024-03-26 | Witricity Corporation | Wireless power antenna alignment adjustment system for vehicles |
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| JP2017083464A (ja) * | 2011-05-13 | 2017-05-18 | ベックマン コールター， インコーポレイテッド | 研究室生成物輸送要素を含むシステムおよび方法 |
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|---|---|
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