JP6317085B2 - バッテリー交換ロボット、バッテリー交換システムおよびバッテリー交換ロボットの制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換システム1の斜視図である。図2は、図1のE部を別の角度から示す斜視図である。以下の説明では、互いに直交する3方向のそれぞれをX方向、Y方向およびZ方向とする。本形態では、Z方向が上下方向(鉛直方向)と一致する。また、以下の説明では、X方向を前後方向、Y方向を左右方向とする。
図3は、図2のF部の拡大図である。図4は、図1に示すバッテリー3およびバッテリー収容部4の構成を説明するための概略図である。
図2に示すように、ロボット5は、バッテリー収容部4からの4個のバッテリー3のそれぞれの引抜きおよびバッテリー収容部4への4個のバッテリー3のそれぞれの差込みを行うバッテリー抜差機構17と、バッテリー抜差機構17を昇降させる昇降機構18と、上下方向を軸方向としてバッテリー抜差機構17および昇降機構18を回動させる回動機構19と、バッテリー抜差機構17、昇降機構18および回動機構19を左右方向へ移動させる水平移動機構20とを備えている。また、ロボット5は、検出用マーク8および検出用プレート13を検出するための検出機構21を備えている。バッテリー抜差機構17、昇降機構18、回動機構19および水平移動機構20は、ロボット5を制御する制御部27(図2参照)に接続されており、これらの構成は、制御部27によって制御される。また、検出機構21も制御部27に接続されている。
図5は、図2に示すバッテリー抜差機構17および昇降機構18を正面から示す図である。図6は、図5のH−H方向からバッテリー抜差機構17および昇降機構18を示す図である。図7は、図5に示すバッテリー搭載機構23を正面から説明するための図である。図8は、図5に示すバッテリー搭載機構23を上面から説明するための図である。
図9は、図5に示すバッテリー移動機構25を側面から説明するための図である。図10は、図9に示すバッテリー係合部24がバス2から離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。図11は、図5に示すバッテリー移動機構25を上面から説明するための図である。
昇降機構18は、図2、図5に示すように、バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24の移動方向(以下、この方向を「第1方向」とする。)と上下方向とに直交する方向(以下、この方向を「第2方向」とする。)の両端側のそれぞれに配置される第1昇降機構59および第2昇降機構60を備えている。第1昇降機構59は、第1連結機構61によって、保持部材26の第2方向の一端側に連結されている。第2昇降機構60は、第2連結機構62によって、保持部材26の第2方向の他端側に連結されている。第1昇降機構59および第2昇降機構60は、水平方向に対して保持部材26を傾けるために、個別に駆動可能となっている。また、保持部材26は、水平方向に対して傾斜可能となるように第1昇降機構59および第2昇降機構60に連結されている。
回動機構19は、図2に示すように、バッテリー抜差機構17および昇降機構18が搭載されるとともに回動可能な回動部材85と、回動部材85を回動させる回動駆動機構86とを備えている。水平移動機構20は、図2に示すように、バッテリー抜差機構17、昇降機構18および回動機構19が搭載されるとともに左右方向へ移動可能なスライド部材87と、スライド部材87を移動させる水平駆動機構88とを備えている。
検出機構21は、レーザ光を射出する発光部と、この発光部から射出されバス2の側面2aやバッテリー置き台6の前面等の反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサである。この検出機構21は、図8に示すように、バッテリー搭載部22の前端側の上面に取り付けられている。本形態では、4個のバッテリー置き台6のそれぞれに形成される一対の(2個の)検出用マーク8に対応するように、2個の検出機構21がバッテリー搭載部22に取り付けられている。検出機構21は、発光部から射出されたレーザ光を反射する反射物が所定の測定レンジ内にあるとオンの状態になり、レーザ光を反射する反射物が測定レンジ内にないとオフの状態になる。また、オンの状態の検出機構21を用いて、検出機構21と反射物との距離を検出することが可能となっている。
図12は、図2に示すバッテリー交換ロボット5のバッテリー3の交換動作を説明するためのフローチャートである。図13は、図2に示すバッテリー交換ロボット5によるバス2からのバッテリー3の引抜き動作を説明するための図である。図14は、図2に示すバッテリー交換ロボット5によるバス2へのバッテリー3の差込み動作を説明するための図である。
図15は、図2に示すバッテリー交換ロボット5のバッテリー3の差込み動作時の制御を説明するためのフローチャートである。図16は、図2に示すバッテリー交換ロボット5のバッテリー3の差込み動作時における過負荷制御を説明するためのフローチャートである。
以上説明したように、本形態では、制御部27は、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に接続動作が開始されると、位置制御に加えて、過負荷制御によってモータ44を制御している。また、この過負荷制御は、電流制御であり、この過負荷制御では、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えた状態で所定の基準時間が経過すると、モータ44を停止させている。そのため、本形態では、ロック機構9によってバッテリー3をロックする際に、ロック機構9に対してバッテリー3が位置ずれを起こしてロック機構9とバッテリー3とが干渉し、ロボット5等に損傷が生じる程の過負荷がモータ44にかかったときや、コネクタ10とコネクタ16とを接続する際に、コネクタ10、16同士が位置ずれを起こして干渉し、ロボット5等に損傷が生じる程の過負荷がモータ44にかかったときに、モータ44を停止させることが可能になる。したがって、本形態では、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力で作動してバッテリー3をロックする機械式のロック機構9がバッテリー収容部4に設置され、かつ、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力でコネクタ10とコネクタ16とを接続する場合であっても、バッテリー収容部4、バッテリー3およびロボット5の損傷を防止することが可能になる。
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
2 バス(車両)
3 バッテリー
4 バッテリー収容部
5 ロボット(バッテリー交換ロボット)
9 ロック機構
10 コネクタ(収容部側コネクタ)
16 コネクタ(バッテリー側コネクタ)
17 バッテリー抜差機構
22 バッテリー搭載部
24 バッテリー係合部
27 制御部
44 モータ
Claims (5)
- 車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットにおいて、
前記車両に取り付けられるとともに前記バッテリーが収容されるバッテリー収容部からの前記バッテリーの引抜きおよび前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構と、前記バッテリー抜差機構を制御する制御部とを備え、
前記バッテリーは、前記車両と前記バッテリーとを電気的に接続するためのバッテリー側コネクタを備え、
前記バッテリー収容部は、収容された前記バッテリーをロックするロック機構と、前記バッテリー側コネクタに接続される収容部側コネクタとを備え、
前記バッテリー抜差機構は、前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、前記バッテリーに係合して前記バッテリーを移動させるバッテリー係合部と、前記バッテリー係合部を駆動するためのモータとを備え、
前記ロック機構は、前記バッテリー係合部による前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み力で作動して前記バッテリーをロックする機械式のロック機構であり、
前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとは、前記バッテリー係合部による前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み力で接続され、
前記制御部は、前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み動作時において、前記ロック機構による前記バッテリーのロックおよび前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作が開始される前は、位置制御によって前記モータを制御するとともに、前記モータの電流値が所定の第1基準電流値を超えると前記モータを停止させ、前記差込み動作時において、前記接続動作が開始されると、位置制御に加えて、前記モータの電流値が前記第1基準電流値よりも小さな第2基準電流値を超えても前記モータの電流値が前記第2基準電流値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまで前記モータを駆動させるとともに前記モータの電流値が前記第2基準電流値を超えた状態で前記基準時間が経過すると前記モータを停止させる過負荷制御によって前記モータを制御することを特徴とするバッテリー交換ロボット。 - 前記ロック機構による前記バッテリーのロックが開始されるロック開始位置、および、前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとの接続が開始されるコネクタ接続開始位置の少なくともいずれか一方まで前記バッテリー係合部が移動すると、前記接続動作が開始されることを特徴とする請求項1記載のバッテリー交換ロボット。
- 前記制御部は、前記接続動作が開始されると、前記接続動作開始後の前記モータの駆動時間の計測を開始し、前記ロック機構による前記バッテリーのロックおよび前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとの接続が完了する接続動作完了位置に前記バッテリー係合部が移動するまでの間に、前記接続動作開始後の前記モータの駆動時間が所定時間を経過すると、前記バッテリーの引抜き方向へ前記バッテリー係合部を退避させることを特徴とする請求項1または2記載のバッテリー交換ロボット。
- 請求項1から3のいずれかに記載のバッテリー交換ロボットと、前記バッテリー収容部とを備えることを特徴とするバッテリー交換システム。
- 車両に取り付けられるとともにバッテリーが収容されるバッテリー収容部からの前記バッテリーの引抜きおよび前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構を備え、前記バッテリーは、前記車両と前記バッテリーとを電気的に接続するためのバッテリー側コネクタを備え、前記バッテリー収容部は、収容された前記バッテリーをロックするロック機構と、前記バッテリー側コネクタに接続される収容部側コネクタとを備え、前記バッテリー抜差機構は、前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、前記バッテリーに係合して前記バッテリーを移動させるバッテリー係合部と、前記バッテリー係合部を駆動するためのモータとを備え、前記ロック機構は、前記バッテリー係合部による前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み力で作動して前記バッテリーをロックする機械式のロック機構であり、前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとは、前記バッテリー係合部による前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み力で接続されるバッテリー交換ロボットの制御方法であって、
前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み動作時において、前記ロック機構による前記バッテリーのロックおよび前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作が開始される前は、位置制御によって前記モータを制御するとともに、前記モータの電流値が所定の第1基準電流値を超えると前記モータを停止させ、前記差込み動作時において、前記接続動作が開始されると、位置制御に加えて、前記モータの電流値が前記第1基準電流値よりも小さな第2基準電流値を超えても前記モータの電流値が前記第2基準電流値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまで前記モータを駆動させるとともに前記モータの電流値が前記第2基準電流値を超えた状態で前記基準時間が経過すると前記モータを停止させる過負荷制御によって前記モータを制御することを特徴とするバッテリー交換ロボットの制御方法。
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