JP3907169B2 - 移動ロボット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は移動ロボットに係り、特に、移動ロボットが充電のために頻繁に充電ステーションに帰巣するのを回避するのに好適な移動ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】
ペットの形状をした自律型移動ロボットが人気を呼び、様々な移動ロボットが市販されている。これらの移動ロボットでは、CCDカメラやマイク,スピーカ,制御装置等の多種類の電子機器を動作させる必要があり、また、四肢を電動モータで駆動する必要があるため、大型のバッテリを搭載している。更に、このバッテリの蓄電量が残り少なくなったときは移動ロボットが自ら充電ステーションに帰巣し、バッテリの充電を行う構成になっている。
【0003】
例えば、特開2001―125641号公報記載の移動ロボットでは、移動ロボットに搭載したカメラの撮像画像から充電ステーションまでの距離や方向を算出し、移動ロボットが自ら充電ステーションに戻り、充電器のコネクタに自らの充電用コネクタを接続する様になっている。また、特開平5―23264号公報記載の移動ロボットは、充電ステーションの発する誘導磁界を検出して帰巣し、誘導磁界で充電を行う様になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
自律型の移動ロボットには様々な電子機器が搭載され、また、移動ロボットに様々な動作をさせるにはそれだけ搭載する電動モータの数が増え、消費電力が増大するという問題がある。しかし、消費電力が増大したからといって、移動ロボットが頻繁に充電ステーションに帰巣してしまうのでは、移動ロボットの稼働率が低下してしまい、ペット型の移動ロボットにあっては面白みに欠けペットとしての機能が阻害されてしまう。
【0005】
本発明の目的は、充電ステーションへの帰巣回数を低減させることができる移動ロボットを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、バッテリ及び太陽電池を搭載し、該バッテリの蓄電量の状態が所定蓄電量以下になったとき充電ステーションに自律で移動して前記バッテリの充電を該充電ステーションにて行い、前記バッテリの蓄電量の状態が前記所定蓄電量より高い状態にあるときは前記太陽電池の発電効率の高い場所を探し該場所に自律で移動して前記太陽電池により前記バッテリの充電を行う移動ロボットであって、前記発電効率の高い場所の探索及び該場所への移動を何回か繰り返しても前記太陽電池の発電電圧が前記バッテリの充電に要する所定電圧以上にならないときは前記太陽電池による前記バッテリへの充電動作を停止する制御手段を備えることで、達成される。
好適には、更に、前記太陽電池による前記充電動作を停止する場合、前記充電ステーションに戻る。
【0007】
この構成により、こまめに太陽電池によってバッテリを充電することができ、バッテリの蓄電量が所定蓄電量以下になるまでの時間を延ばすことができ、充電ステーションへの帰巣回数を低減することが可能となる。また、効率的に太陽電池による充電ができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0010】
図1は、本発明の一実施形態に係る自律的に歩行等を行うことができる移動ロボットの外観図である。この移動ロボット1は犬の形状をしており、顔の部分に撮像カメラ2が搭載され、耳の部分にマイク3が搭載され、口の部分にスピーカ4(図2参照)が搭載されており、また、体の各所にタッチセンサ5(図2参照)が搭載されている。
【0011】
更に、四肢6a,6b,…や首7、尻尾8等は夫々多関節駆動され、撮像カメラ2やマイク3、タッチセンサ5の入力状況に応じて歩き、寝転がり、じゃれる動作を行う様になっている。そして、この移動ロボット1の腹部分には、太陽電池9が取り付けられている。太陽電池9を背中側にも取り付けることができるが、背中側は物が落下して太陽電池が破損する虞が高いため、本実施形態では、腹側にのみ太陽電池9を搭載している。
【0012】
図2は、移動ロボット1と充電ステーション30のブロック構成図である。移動ロボット1の各種制御動作を演算し命令信号を出力する制御部10には、バス11を介してカメラ2やマイク3、スピーカ4、タッチセンサ5が接続されると共に、インタフェース12及び無線通信手段13が接続されている。また、制御部10には、四肢6a,6b,…や首7や尻尾8を駆動する第1関節駆動部14a,第2関節駆動部14b,第n関節駆動部14nがバス15を介して接続されている。
【0013】
更に、移動ロボット1にはバッテリ20が搭載され、このバッテリ20から、カメラ2,マイク3,…,第n関節駆動部14n等に電力が供給されるようになっている。バッテリ20には、充放電制御部21が接続され、充放電制御部21に図示しないコネクタや誘導磁界で外部充電器が接続された場合には、充放電制御部21は、この外部充電器からバッテリ20を充電する様になっている。
【0014】
また、充放電制御部21には、移動ロボット1に搭載された図1に示す太陽電池9と発電検出部22が接続され、発電検出部22が太陽電池9の発電を検出したとき、太陽電池9による発電電力をバッテリ20に送って充電する様になっている。
【0015】
充電ステーション30は、スイッチ31を介して商用電源に接続される制御部32と、この制御部32にバス33を介して接続される無線通信手段34、インタフェース35、給電制御部36、接近接続検出部37とを備える。
【0016】
無線通信手段34は、移動ロボット1側の無線通信手段13との間で無線通信を行い、接近接続検出部37は移動ロボット1が充電ステーション30に近づき給電制御部36が移動ロボット1の充放電制御部21に接続(コネクタ接続または誘導磁界接続のいずれでも可)し、また、インタフェース35が移動ロボット1側のインタフェース12に接続したことを検出する。
【0017】
移動ロボット1が充電ステーション30に接続した場合には、移動ロボット1のバッテリ20は、商用電源により給電制御部36を介して充電され、充電ステーション30の制御部32と移動ロボット1の制御部10とはインタフェース35,12を介して有線により通信を行う。
【0018】
図3は、図1,図2で説明した移動ロボット1の動作説明図である。本実施形態に係る移動ロボット1は、充電ステーション30から離れて自律的に歩行し、充電ステーション30との間で無線により充電に必要な情報の通信を行っている。
【0019】
この移動ロボット1が長時間充電ステーション30に戻らずに移動動作を行い、バッテリ蓄電量が大幅に低下した場合には、移動ロボット1はバッテリ電圧値からこの状態を知り、充電ステーション30の方に歩いて行って商用電源からバッテリ20の充電を行う。
【0020】
そして、バッテリ20の蓄電量の低下がそれほどでも無く、ユーザが移動ロボット1の相手をしていないときには、本実施形態の移動ロボット1は、撮像カメラ2の撮像画像から照度の高い場所を検出し、その場所に移動して仰向けに寝転がる様になっている。これにより、移動ロボット1の腹側にある太陽電池9が太陽の方に向けられ、バッテリ20は太陽電池9により充電される。
【0021】
この移動ロボット1の動作は充電動作であるが、あたかもペットが日向ぼっこをする行動として表現されるため、実際のペット動作を擬態することにもなり、ユーザに違和感を生じさせないという効果がある。
【0022】
図4は、移動ロボット1のバッテリ充電手順を示すフローチャートである。移動ロボット1の制御部10は、ステップS1でバッテリ電圧値Xを第1設定値A及び第2設定値B(A≦B)と比較し、A≦X<Bであるか否かを判定する。この判定結果が否定すなわち、バッテリ電圧値XがA未満またはB以上の場合にはステップS2に進み、バッテリ電圧値XがA未満であるか否かを判定する。この判定結果が否定すなわちバッテリ電圧値XがB以上の場合には、バッテリ20を充電する必要がないため、ステップS3に進み、自律歩行動作などの動作処理を行い、ステップS1に戻る。
【0023】
ステップS2の判定結果が肯定の場合、即ち、バッテリ電圧値XがA未満の場合には、バッテリ20の蓄電量が大幅に低下しているため、ステップS2からステップS4に進み、ステーション充電動作処理によりバッテリ20の充電を行う。
【0024】
図5は、ステップS4のステーション充電動作処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。先ずステップS41で、移動ロボット1を充電ステーション30まで歩行移動させて図2の充放電制御部21を給電制御部36に接続させ、ステップS42で、バッテリ20の充電を行う。この充電中はバッテリ電圧値Xを設定値C(B<C)と比較し(ステップS43)、X>CとなるまでステップS42を繰り返し、X>Cとなったとき、このステーション充電動作を終了して図4のステップS3に進む。
【0025】
図4のステップS1の判定結果が肯定、即ち、バッテリ電圧値XがA≦X<Bの場合には、ステップS1からステップS5に進み、光充電動作を行う。図6は、この光充電動作の詳細処理手順を示すフローチャートである。先ずステップS51で、受光量が最大となる方向に移動する。
【0026】
例えば、撮像カメラ2による撮像画像中で照度が高い場所を検出し、その場所に移動する。そして、寝転がることで太陽電池9を太陽の方向に向け、太陽電池9の発電電圧Yを所定設定値Vと比較し、Y>Vであるか否かを判定する(ステップS52)。この判定結果が否定すなわちY≦Vの場合には、光量不足で発電電圧がバッテリ20を充電するには不足するため、ステップS51に戻って別の場所に移動する。
【0027】
ステップS52の判定結果が肯定すなわち発電電圧Y>Vの場合には、ステップS53に進み、バッテリ20の光充電処理を行う。この光充電によりバッテリ20が満充電状態になれば、このステップS53の処理を終了して、図4のステップS3に進むが、図6の処理の途中でユーザが移動ロボット1に対して手招きしたり呼びかけたりタッチした場合には、これをカメラ2やマイク3、タッチセンサ5の入力信号によって検知し、図6の光充電処理を停止し、図4のステップS3に進む。
【0028】
尚、ステップS51,ステップS52の試行を何回か繰り返しても発電電圧が所定電圧値Vに達しない場合には、光充電動作をあきらめる様にしてもよく、また、この場合、充電ステーション30に戻る様にしてもよい。
【0029】
以上述べたように、本実施形態によれば、移動ロボットの空き時間中に実際のペットの日向ぼっこ動作を擬態した行動によってこまめにバッテリを光充電するため、移動ロボット1の充電ステーションへの帰巣回数を低減することが可能となる。
【0030】
尚、上述した実施形態では、動物型移動ロボット1の腹側にのみ太陽電池を搭載し、日向ぼっこに擬態した行動で光充電処理を行ったが、背中側にも太陽電池を搭載し、常時、光充電する構成とすることも可能である。
【0031】
また、ペットの形状をした移動ロボットに太陽電池を搭載した実施形態だけを説明したが、本発明はペット型移動ロボットに限るものではなく、産業用の移動ロボットに太陽電池を搭載し、上述した実施形態と同様に光充電を行うことで帰巣回数を低減し、その稼働率を向上させることも可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、搭載バッテリを充電するために移動ロボットが充電ステーションに帰巣する回数を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る移動ロボットの外観図である。
【図2】図1に示す移動ロボットと充電ステーションのブロック構成図である。
【図3】図1に示す移動ロボットの充電動作を説明する図である。
【図4】図1に示す移動ロボットの充電処理手順を示すフローチャートである。
【図5】図4に示すステーション充電動作処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。
【図6】図4に示す光充電動作処理の詳細処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 移動ロボット
2 撮像カメラ
3 マイク
6a,6b,6c 四肢
9 太陽電池
20 バッテリ
21 充放電制御部
30 充電ステーション
Claims (2)
- バッテリ及び太陽電池を搭載し、該バッテリの蓄電量の状態が所定蓄電量以下になったとき充電ステーションに自律で移動して前記バッテリの充電を該充電ステーションにて行い、前記バッテリの蓄電量の状態が前記所定蓄電量より高い状態にあるときは前記太陽電池の発電効率の高い場所を探し該場所に自律で移動して前記太陽電池により前記バッテリの充電を行う移動ロボットであって、
前記発電効率の高い場所の探索及び該場所への移動を何回か繰り返しても前記太陽電池の発電電圧が前記バッテリの充電に要する所定電圧以上にならないときは前記太陽電池による前記バッテリへの充電動作を停止する制御手段を備えることを特徴とする移動ロボット。 - 前記太陽電池による前記充電動作を停止する場合は、前記充電ステーションに戻ることを特徴とする請求項1記載の移動ロボット。
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