特許 7508975 モバイルロボット、モバイルマニピュレータ、およびモバイルロボットの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】モバイルロボット、モバイルマニピュレータ、およびモバイルロボットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240625BHJP

   B25J 19/06 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 S

B25J19/06

H02J7/00 P

H02J7/00 302A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020162475

(22)【出願日】2020-09-28

(65)【公開番号】P2022055096

(43)【公開日】2022-04-07

【審査請求日】2023-03-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155712

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 尚

(72)【発明者】

【氏名】井上 孝浩

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０８５０８８２３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００７－１６１０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４９２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９５４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－８１３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２１８４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ２５Ｊ １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気負荷を搭載可能なモバイルロボットであって、
前記電気負荷に電力を供給するバッテリの電圧を取得する電圧取得部と、
前記電圧が特定範囲内であるかを判定する条件判定部と、
前記条件判定部が、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、(i)前記電気負荷の起動を禁止する、または、(ii)変圧された前記バッテリの前記電圧を前記電気負荷に供給させて前記電気負荷を起動する、起動制御部と、を備え、
前記特定範囲は、前記電気負荷を動作させることができる電圧範囲のうちの一部の電圧範囲であるモバイルロボット。

【請求項2】

前記条件判定部が、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、前記起動制御部は、前記電気負荷の起動を禁止する、請求項１に記載のモバイルロボット。

【請求項3】

前記モバイルロボットは、前記バッテリから電力を供給されてモバイルロボットを走行させる走行装置をさらに備え、
前記起動制御部は、前記条件判定部の判定結果によらず、前記走行装置の起動を許可する請求項２に記載のモバイルロボット。

【請求項4】

前記モバイルロボットは、前記条件判定部が、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、通知を行う出力制御部をさらに備える請求項２に記載のモバイルロボット。

【請求項5】

前記モバイルロボットは、前記特定範囲を変更する入力を受け付ける入力部をさらに備える請求項１から４のいずれか１項に記載のモバイルロボット。

【請求項6】

前記モバイルロボットは、前記モバイルロボットのシステム構成を把握する構成把握部をさらに備え、
前記構成把握部は、前記システム構成の変更を検出した場合、前記システム構成に適合するように、前記特定範囲を変更する請求項１から５のいずれか１項に記載のモバイルロボット。

【請求項7】

前記バッテリからの前記電圧を前記特定範囲外に変圧して出力する変圧装置を備え、
前記起動制御部は、前記電圧が前記特定範囲内であると判定された場合、前記変圧装置によって変圧された電圧を前記電気負荷へ供給させて前記電気負荷を起動する請求項１に記載のモバイルロボット。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載のモバイルロボットを備え、
前記電気負荷としてマニピュレータを備えるモバイルマニピュレータ。

【請求項9】

モバイルロボットに搭載された電気負荷に電力を供給するバッテリの電圧を取得する電圧取得ステップと、
前記電圧が特定範囲内であるかを判定する条件判定ステップと、
前記条件判定ステップにおいて、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、(i)前記電気負荷の起動を禁止する、または、(ii)変圧された前記バッテリの前記電圧を前記電気負荷に供給させて前記電気負荷を起動する、起動制御ステップと、を含み、
前記特定範囲は、前記電気負荷を動作させることができる電圧範囲のうちの一部の電圧範囲であるモバイルロボットの制御方法。

【請求項10】

請求項１に記載のモバイルロボットとしてコンピュータを機能させるためのモバイルロボットの制御プログラムであって、前記電圧取得部、前記条件判定部および前記起動制御部としてコンピュータを機能させるためのモバイルロボットの制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はモバイルロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

マニピュレータを搭載したモバイルロボットであるモバイルマニピュレータがある。モバイルマニピュレータは工場でのワークの移載に用いられている。

【0003】

ここで、特許文献１に、エンジンを備える電動車両の起動時において、主バッテリの電力の使用可否を判断し、主バッテリの電力を使用する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－２８５５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述のような従来技術は、バッテリの充電残量をバッテリの電圧から推測し、バッテリの充電残量が閾値以下になった場合に、電動車両（ハイブリッド車両）は、主バッテリの使用を停止し、エンジンを始動して走行する。

【0006】

ところが、モバイルロボットに搭載されるマニピュレータは高出力モータを多軸備えるため、起動時の突入電流によりバッテリを破損する場合がある。そのため、バッテリの充電残量のみに配慮するだけでは十分ではなく、モバイルマニピュレータを動作させるバッテリの最大電流値の超過を防ぐことが必要である。

【0007】

本発明の一態様は、電気負荷の突入電流によりバッテリの出力電流が定格電流を超過することを防止するモバイルロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るモバイルロボットは、電気負荷を搭載可能なモバイルロボットであって、前記電気負荷に電力を供給するバッテリの電圧を取得する電圧取得部と、前記電圧が特定範囲内であるかを判定する条件判定部と、前記条件判定部が、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、(i)前記電気負荷の起動を禁止する、または、(ii)変圧された前記バッテリの前記電圧を前記電気負荷に供給させて前記電気負荷を起動する、起動制御部と、を備え、前記特定範囲は、前記電気負荷を動作させることができる電圧範囲のうちの一部の電圧範囲である。

【0009】

上記の構成によれば、電気負荷の起動に際し、電気負荷の突入電流によってバッテリの破損を防ぐことができる。

【0010】

前記条件判定部が、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、前記起動制御部は、前記電気負荷の起動を禁止してもよい。

【0011】

前記モバイルロボットは、前記バッテリから電力を供給されてモバイルロボットを走行させる走行装置をさらに備え、前記起動制御部は、前記条件判定部の判定結果によらず、前記走行装置の起動を許可してもよい。

【0012】

上記の構成によれば、電気負荷の起動を禁止している状況であっても、走行装置は動作することができる。そのため、走行装置によって、移動することができ、バッテリを充放電することで、電気負荷の起動条件を整えることができる。

【0013】

前記モバイルロボットは、前記条件判定部が、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、通知を行う出力制御部をさらに備えてもよい。

【0014】

上記の構成によれば、電気負荷の起動を禁止している状況で、オペレータに通知をすることができ、電気負荷が起動できるようにバッテリの交換または充放電を促すことができる。

【0015】

前記モバイルロボットは、前記特定範囲を変更する入力を受け付ける入力部をさらに備えてもよい。

【0016】

前記モバイルロボットは、前記モバイルロボットのシステム構成を把握する構成把握部をさらに備え、前記構成把握部は、前記システム構成の変更を検出した場合、前記システム構成に適合するように、前記特定範囲を変更してもよい。

【0017】

上記の構成によれば、特定範囲を変更することができる。

【0018】

前記バッテリからの前記電圧を前記特定範囲外に変圧して出力する変圧装置を備え、前記起動制御部は、前記電圧が前記特定範囲内であると判定された場合、前記変圧装置によって変圧された電圧を前記電気負荷へ供給させて前記電気負荷を起動してもよい。

【0019】

上記の構成によれば、バッテリの電圧が特定範囲である場合であっても、電気負荷に入力する電圧を特定範囲ではなくすることができる。そのため、バッテリの電圧によらず、電気負荷の起動条件を整えることができる。

【0020】

本発明の一態様に係るモバイルロボットは、前記電気負荷としてマニピュレータを備える。

【0021】

本発明の一態様に係るモバイルロボットの制御方法は、モバイルロボットに搭載された電気負荷に電力を供給するバッテリの電圧を取得する電圧取得ステップと、前記電圧が特定範囲内であるかを判定する条件判定ステップと、前記条件判定ステップにおいて、前記電圧が前記特定範囲内であると判定した場合、(i)前記電気負荷の起動を禁止する、または、(ii)変圧された前記バッテリの前記電圧を前記電気負荷に供給させて前記電気負荷を起動する、起動制御ステップと、を含み、前記特定範囲は、前記電気負荷を動作させることができる電圧範囲のうちの一部の電圧範囲である。

【0022】

本発明の各態様に係るモバイルロボットは、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記モバイルロボットが備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記モバイルロボットをコンピュータにて実現させるモバイルロボットの制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【発明の効果】

【0023】

本発明の一態様によれば、電気負荷の突入電流によりバッテリの出力電流が定格電流を超過することを防止するモバイルロボットを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】一実施形態に係るモバイルマニピュレータの要部の構成を示す図である。

【図2】一実施形態に係るバッテリの電圧が特定範囲の場合に、バッテリを交換する場合での、モバイルマニピュレータの処理を示すフローチャートである。

【図3】一実施形態に係るバッテリの電圧が特定範囲の場合に、バッテリを充放電する場合での、モバイルマニピュレータの処理を示すフローチャートである。

【図4】一実施形態に係るモバイルマニピュレータの要部の構成を示す図である。

【図5】一実施形態に係るモバイルマニピュレータの要部の構成を示す図である。

【図6】一実施形態に係るモバイルマニピュレータの処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

〔実施形態〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0026】

§１．適用例
（電気負荷による突入電流と電圧の関係性）
一般的にマニピュレータは、多軸の高出力モータと、大容量の安定化電源装置と、を備える。そのため、電気負荷としては非常に大きくなりやすい。特に、高出力モータは、起動時に大きな電力を消費し、起動するため、入力電圧が低い条件で、突入電流が大きくなる。この特性は、高出力モータに限定されず、任意の起動時に大きな電力を消費する電気負荷に言える。

【0027】

対して、大容量の安定化電源装置のような、入力１次側に静電容量が大きいコンデンサを備え、出力電力が安定するように設計された電源装置を備える電気負荷の場合、電源投入直後に当該コンデンサへの充電がなされる。そのため、入力電圧が高い条件にて突入電流が最大値を示す。

【0028】

すなわち、電気負荷の種類に応じて、突入電流が高くなる条件は異なる。すなわち、複数の電気負荷が結合した一般的な電気機器で考えると、当該電気機器の突入電流は、電気負荷の特性および電源電圧の状態によって変化すると言える。

【0029】

（バッテリによる電気負荷の動作および起動）
また、バッテリで駆動する電気負荷の場合、電気負荷が動作するためには、バッテリの供給可能な電力が、当該電気機器の定格電力を超える必要がある。電気負荷を起動するためには、当該電気機器の突入電流がバッテリの定格電流値以下である必要がある。本実施形態のモバイルロボットは、電気負荷の突入電流が所定値より高くなるような、バッテリの電圧が特定範囲内である場合、電気負荷の起動を禁止する。

【0030】

§２．構成例
図１は、モバイルマニピュレータ１の要部の構成を示すブロック図である。

【0031】

（モバイルマニピュレータの構成）
モバイルマニピュレータ１は、モバイルロボット２と、マニピュレータ（電気負荷）３１とを備える。モバイルロボット２は、制御部１０と、バッテリ２１と、電圧計測部２２と、走行装置２３と、を備える。モバイルロボット２は、種々の電気機器（電気負荷）を搭載可能な無人搬送車である。制御部１０は、モバイルマニピュレータ１の各部を統括して制御する機能を持つ。

【0032】

バッテリ２１は、モバイルマニピュレータ１の各部（制御部１０、走行装置２３、およびマニピュレータ３１）に電力を供給する２次電池である。モバイルマニピュレータ１は、所定の充電ステーションにてバッテリ２１を充電するか、または、バッテリ２１を充電済みのバッテリに交換することで、電力を充電する。

【0033】

電圧計測部２２は、バッテリ２１の電圧を計測する。電圧計測部２２は、計測した電圧を制御部１０に出力する。

【0034】

走行装置２３は、モバイルロボット２を走行させる装置である。走行装置２３は、バッテリ２１から供給された電力を使用して動作する。

【0035】

マニピュレータ３１は、モバイルロボット２に搭載された電気負荷である。電気負荷は、マニピュレータ３１に限定されず、任意の電気負荷であってよい。マニピュレータ３１は、多軸の高出力モータと、大容量の安定化電源装置と、を備える。そのため、起動時の突入電流が大きくなる傾向がある。例えば、電気負荷は、コンベア、モータ、電動シリンダ、真空ポンプ、ＤＣ－ＡＣインバータ、ＤＣ－ＤＣコンバータ、バッテリ充電器、保温庫、保冷庫、または、大電流を必要とする演算処理装置などであってもよい。

【0036】

（制御部の構成）
制御部１０は、電圧取得部１１と、条件判定部１２と、起動制御部１３と、出力制御部１４と、入力部１５と、を備える。制御部１０は、走行装置２３の動作またはマニピュレータ３１の動作も制御してよい。

【0037】

電圧取得部１１は、電圧計測部２２で計測した電圧を取得する。取得した電圧は、条件判定部１２に送信する。

【0038】

条件判定部１２は、取得した電圧が、予め設定された特定範囲に収まっているか否かを判定する。条件判定部１２は、判定した結果を起動制御部１３および出力制御部１４に送信する。特定範囲に関しては、任意に設定することができる。

【0039】

起動制御部１３は、条件判定部１２の判定結果に応じて、マニピュレータ３１に起動させるための信号を出力する。起動制御部１３は、条件判定部１２が取得した電圧が特定範囲に収まっていると判定した場合、マニピュレータ３１の起動を禁止し、取得した電圧が特定範囲に収まっていないと判定した場合、マニピュレータ３１の起動を許可し、起動する。また、起動制御部１３は、条件判定部１２の結果によらず、走行装置２３の起動および走行を許可する（起動および動作を禁止しない）。

【0040】

出力制御部１４は、条件判定部１２が取得した電圧が特定範囲に収まっていると判定した場合、外部装置を用いてバッテリ２１の電圧がマニピュレータ３１の起動に適していない旨をオペレータまたは管理サーバに通知する。出力制御部１４は、通知にあたり、図示しないディスプレイ、ブザーまたはシグナルタワーなどの外部装置を用いてオペレータに通知してもよい。オペレータまたは、管理サーバを見た管理者は、計測した電圧が特定範囲外になるようにバッテリ２１を交換または充電してもよい。

【0041】

入力部１５は、条件判定部１２で判定に用いる特定範囲を設定する機能を持つ。入力部１５は、外部のパソコンとネットワーク経由で通信し、特定範囲を変更する入力を受け付け、特定範囲を設定してもよい。通信手段は任意の通信規格で良く、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）であってもよい。

【0042】

§３．動作例
（バッテリ２１を交換する場合での動作例）
図２は、バッテリ２１の電圧が特定範囲であるとき、バッテリ２１を交換する場合の、モバイルマニピュレータ１の処理を示すフローチャートである。なお、バッテリ２１の充電残量は、モバイルマニピュレータ１を動作させるためには十分ある場合を想定している。

【0043】

Ｓ１１において、オペレータはモバイルマニピュレータ１の電源を投入する。モバイルマニピュレータ１は、突入電流を削減するために、モバイルマニピュレータ１の全体の電源を同時に投入するのではなく、必要な部分から順次、優先順位を付けて電源投入していく。すなわち、モバイルマニピュレータ１は、最初に、制御部１０に電源を投入し、次に電圧計測部２２と走行装置２３とに電源を投入する。ただし、マニピュレータ３１の電源は、Ｓ１１においては投入せず、以降のステップにて投入する。

【0044】

Ｓ１２において、電圧計測部２２は、バッテリ２１の電圧を計測する。電圧取得部１１は、電圧計測部２２で計測したバッテリ２１の電圧を取得する。電圧取得部１１は、取得したバッテリ２１の電圧を条件判定部１２に送信する。

【0045】

Ｓ１３において、条件判定部１２は、取得したバッテリ２１の電圧が、予め設定されている特定範囲内であるか否かを判定する。特定範囲は、入力部１５によって、設定されている設定値であり、マニピュレータ３１の起動を禁止するバッテリ２１の電圧範囲である。特定範囲は、マニピュレータ３１を正常に動作させることができる電圧範囲のうちの、一部の電圧範囲である。条件判定部１２は、判定した結果を起動制御部１３および出力制御部１４に送信する。

【0046】

Ｓ１３において、取得したバッテリ２１の電圧が特定範囲内ではない場合（Ｓ１３においてＮｏ）、Ｓ１４に遷移する。Ｓ１４において、起動制御部１３は、マニピュレータ１に電源を投入する（マニピュレータ１を起動する）。これは、取得したバッテリ２１の電圧が、特定範囲内ではないことから、マニピュレータ３１の突入電流を含むバッテリ２１の出力電流が、バッテリ２１の定格電流以下になると考えられるためである。そのため、条件判定部１２は、マニピュレータ３１に電源を投入してもよいと判定する。なお、バッテリ２１の出力電流には、マニピュレータ３１の突入電流の他に、他の動作中の機器（制御部１０および走行装置２３等）への電流も含まれる。制御部１０は、起動の処理を終了する。

【0047】

Ｓ１３において、取得したバッテリ２１の電圧が特定範囲内である場合（Ｓ１３においてＹｅｓ）、Ｓ１５に遷移する。Ｓ１５において、起動制御部１３は、マニピュレータ１への電源投入（起動）を禁止する。これは、取得したバッテリ２１の電圧が、特定範囲に収まることから、マニピュレータ３１の突入電流を含むバッテリ２１の出力電流が、バッテリ２１の定格電流を超えると考えられるためである。そのため、マニピュレータ３１の電源を投入すると、バッテリ２１の破損に繋がると、条件判定部１２が判断したためである。

【0048】

ただし、起動制御部１３は、マニピュレータ３１の電源投入を禁止するだけであり、走行装置２３の起動は禁止しない。そのため、条件判定部１２によって、バッテリ２１の電圧が特定範囲に収まっていた場合であっても、起動制御部１３は、走行装置２３による走行を許可する。モバイルマニピュレータ１は、例えば充放電を行う充放電ステーションまたは、作業現場で邪魔にならない待機ポジションなどの任意位置へ移動ができる。

【0049】

また、起動制御部１３は、バッテリ２１の電圧が特定範囲内であっても、起動済みのマニピュレータ３１が引き続き動作することを禁止するものではない。バッテリ２１の出力電圧が特定範囲内であっても、バッテリ２１によってマニピュレータ３１を正常に動作させることは可能である。そのため、マニピュレータ３１が動作している間にバッテリ２１の電圧が特定範囲内になったとしても、起動制御部１３は、マニピュレータ３１の電源をオフにはせず、マニピュレータ３１の動作を継続させる。電気負荷（マニピュレータ３１など）を起動したときの突入電流の大きさは、バッテリ２１の出力電圧に応じて変化する。それゆえ、突入電流が過大となる出力電圧の範囲（特定範囲）は、モバイルロボットに搭載される電気負荷に応じて、異なる。

【0050】

例えば、電気負荷の起動時に一定の電力を消費して起動するよう設計された電気負荷であれば、バッテリ２１の出力電圧が低い電圧範囲において、突入電流が所定値より大きくなる。この場合、電気負荷を動作可能な電圧範囲（ＡからＢまで）のうち、ＡからＣまでを特定範囲に設定すればよい（Ａ＜Ｃ＜Ｂ）。

【0051】

一方、入力１次側に静電容量の大きなコンデンサを備え、出力電圧が安定するように設計された電源装置を備える電気負荷であれば、バッテリ２１の出力電圧が低い電圧範囲において、突入電流が所定値より大きくなる。この場合、電気負荷を動作可能な電圧範囲（ＡからＢまで）のうち、ＤからＢまでを特定範囲に設定すればよい（Ａ＜Ｄ＜Ｂ）。

【0052】

例えば、複数系統の電源装置を備える電気負荷においては、上記２通りの傾向の重ね合わせになる。さらに加えて、各電源装置の始動タイミングも電気負荷によって異なる。それゆえ、中間の電圧範囲において突入電流が所定値より大きくなる電気負荷も存在する。この場合、電気負荷を動作可能な電圧範囲（ＡからＢまで）のうち、ＣからＤまでを特定範囲に設定すればよい（Ａ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｂ）。また、互いに離れた複数の電圧範囲において突入電流が所定値より大きくなる場合、該当する複数の電圧範囲を特定範囲に設定してもよい。

【0053】

なお、バッテリ２１は電気負荷以外にも電力を供給する。例えばバッテリ２１が他の機器（走行装置等）に供給する電流と、電気負荷の突入電流との合計がバッテリ２１の定格電流を超えるような電圧範囲を特定範囲に設定する。

【0054】

Ｓ１６において、出力制御部１４は、図示しないディスプレイ、ブザー、またはシグナルタワーなどの外部装置を用いて、オペレータにバッテリ２１の電圧が特定範囲内であるので、マニピュレータ３１の電源を投入できないことを通知する。この時、出力制御部１４は、オペレータに通知するだけではなく、またはオペレータへの通知に代えて、管理サーバに通知を出してもよい。

【0055】

Ｓ１７において、出力制御部１４の通知を受けて、オペレータは、モバイルマニピュレータ１のバッテリ２１を、充電済みのバッテリ２１と交換してもよい。オペレータが、充電されているバッテリ２１に交換した場合、制御部１０は、再度Ｓ１２を処理し、バッテリ２１の電圧を計測し、上記処理工程Ｓ１３～Ｓ１４を経て、マニピュレータ３１を起動する。

【0056】

（変形例）
なお、マニピュレータ３１の起動タイミングは、モバイルマニピュレータ１の起動時に限らない。マニピュレータ３１を使用しない期間、モバイルマニピュレータ１は、マニピュレータ３１の電源をオフにして走行してもよい。モバイルマニピュレータ１は、マニピュレータ３１を使用するタイミングで、マニピュレータ３１を起動するためにＳ１２以降の処理を行ってもよい。

【0057】

バッテリ２１は、走行装置２３およびマニピュレータ３１に電力を供給する例を説明したが、これに限らない。モバイルロボット２は、走行装置２３および制御部１０に電力供給するためのバッテリを、バッテリ２１とは別に備えてもよい。バッテリ２１は、モバイルロボット２に搭載される電気負荷に応じて、追加でモバイルロボット２に取り付けられるものであってもよい。

【0058】

モバイルロボット２は、制御部１０とは別に、走行装置２３の動作またはマニピュレータ３１の動作を制御するコントローラを備えてもよい。

【0059】

（バッテリ２１を充放電する場合での動作例）
図３は、バッテリ２１の電圧が特定範囲の場合に、バッテリ２１を充放電する場合での、モバイルマニピュレータ１の処理を示すフローチャートである。

【0060】

図３では、図２におけるＳ１７が、Ｓ１８に代わっている。Ｓ１８において、モバイルマニピュレータ１は、走行装置２３によって図示しない充電ステーションに移動する。電気負荷を動作可能な電圧範囲のうち、比較的低電圧の範囲が特定範囲の場合、充電ステーションはバッテリ２１を充電する。対して、電気負荷を動作可能な電圧範囲のうち、比較的高電圧の範囲が特定範囲の場合、充電ステーションはバッテリ２１を放電する。すなわち、充電ステーションは、バッテリ２１を充放電し、バッテリ２１の電圧が特定範囲外になるようにする。また、モバイルマニピュレータ１が既に充電ステーションに移動済みであった場合は移動することなく、バッテリ２１の電圧が特定範囲外になるように、充放電ステーションは充放電を行う。

【0061】

特に、特定範囲が高電圧の範囲であった場合、充電されたバッテリ２１に交換すると、バッテリ２１の出力は自然と高電圧になるため、マニピュレータ３１を起動できなくなる。そのため、充放電ステーションでバッテリ２１を適当な電圧まで放電すればマニピュレータ３１を起動することができる。

【0062】

§４．作用効果
マニピュレータ３１の起動に際し、条件判定部１２によって、バッテリ２１の電圧が特定範囲に収まるか否かによって、マニピュレータ３１の突入電流を含むバッテリ２１の出力電流がバッテリ２１の定格電流を超えるか否かを判定できる。突入電流を含むバッテリ２１の出力電流が定格電流より大きい場合、マニピュレータ３１を正常に起動できず、またバッテリ２１を破損させることがある。または、バッテリ２１の保護回路が作動することによりバッテリ２１が出力を停止し、走行装置２３等が動作しなくなる可能性もある。そのため、モバイルロボット２は、突入電流が定格電流より大きい場合、マニピュレータ３１の電源投入を禁止することが有効な対策となる。

【0063】

また、起動制御部１３は、バッテリ２１の電圧が特定範囲に収まっていて、マニピュレータ３１の電源投入が禁止されている状況であっても、走行装置２３の電源を投入し、モバイルマニピュレータ１を走行させることができる。そのため、走行装置２３によって、モバイルマニピュレータ１は、充放電ステーションに移動することができ、バッテリ２１の電圧を特定範囲に収まらない電圧に充放電できる。

【0064】

また、出力制御部１４は、オペレータまたは管理サーバに対し、バッテリ２１の電圧が特定範囲に収まっており、マニピュレータ３１の電源投入が禁止されていることを通知することができる。そのため、オペレータまたは管理サーバによって、モバイルマニピュレータ１のバッテリ２１を充電済みのバッテリ２１に交換するか、または、モバイルマニピュレータ１を走行装置２３によって充電ステーションに移動させ、充放電させることができる。

【0065】

また、入力部１５は、外部入力を受け付けて、特定範囲を任意に設定できる。そのため、モバイルマニピュレータ１の構成が変わった場合であっても、特定範囲の設定を変更することで、バッテリ２１の破損を防ぐことができる。ユーザは、任意の電気負荷をモバイルロボットに搭載し、電気負荷に応じた特定範囲を設定することができる。

【0066】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0067】

図４は、モバイルマニピュレータ１ａの要部の構成を示すブロック図である。モバイルマニピュレータ１ａは、モバイルマニピュレータ１と異なり、モバイルロボット２ａおよびマニピュレータ３１を備える。モバイルロボット２ａは、モバイルロボット２と異なり、制御部１０に代わって、制御部１０ａを備える。制御部１０ａは、制御部１０と異なり、入力部１５に代わって、構成把握部１６を備える。

【0068】

構成把握部１６は、モバイルマニピュレータ１ａの構成が変更され、動作プログラムが変更される段階において、動作プログラムの変更箇所からシステム構成を把握する。例えば、構成把握部１６は、動作プログラムからモバイルロボット２に搭載される電気負荷を特定する。構成把握部１６には、あらかじめ複数の電気負荷に対応する各電圧における突入電流の値が登録されていてもよい。ユーザは、あらかじめ複数の電気負荷に対する各電圧における突入電流を測定することで、突入電流の値を構成把握部１６に登録できる。また、構成把握部１６には、モバイルロボット２が備え得る複数の他の機器（制御部１０、走行装置２３、各種センサ、および表示機器等）の動作時（または定常時）の電流値が登録されていてもよい。もしくは、構成把握部１６に、複数の電気負荷のそれぞれに適合した複数の特定範囲が、あらかじめ登録されていてもよい。これらの情報から、構成把握部１６は、モバイルロボット２が備える他の機器の動作時の電流と、電気負荷の突入電流との合計が、バッテリ２１の定格電流を超えるようなバッテリ２１の電圧の特定範囲を特定する。構成把握部１６は、特定した新たな特定範囲を条件判定部１２に設定する。これにより、構成把握部１６は、モバイルロボット２が備える他の機器が変更または追加になったこと（システム構成の変更）を把握し、変更されたシステム構成に適合した特定範囲を設定することができる。

【0069】

構成把握部１６は、動作プログラムの変更を基にシステム構成を把握することに限定されず、構成機器とＩＯ－Ｌｉｎｋ（登録商標）等で通信し、システム変更を検出してもよい。構成把握部１６は、構成機器自体から構成機器の型式または消費電力等の情報を得ることができる。これにより、構成把握部１６は、特定範囲の変更をしてもよい。

【0070】

したがって、構成把握部１６は、オペレータの設定入力なしにシステム構成の変更を検出し、システム構成を把握することで、特定範囲を変更することができる。その結果、条件判定部１２は、新たなシステム構成における新たな特定範囲において、判定を行うことができ、バッテリ２１の破損を防ぐことができる。

【0071】

〔実施形態３〕
図５は、モバイルマニピュレータ１ｂの要部の構成を示すブロック図である。モバイルマニピュレータ１ｂは、モバイルマニピュレータ１と異なり、モバイルロボット２ｂおよびマニピュレータ３１を備える。モバイルロボット２ｂは、モバイルロボット２と異なり、変圧装置３２を更に備える。

【0072】

変圧装置３２は、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３と、電源マルチプレクサ３４とを備える。電源マルチプレクサ３４は、電磁接触器、リレーまたは半導体回路によって電源系統を切り替える装置である。バッテリ２１の電圧は、変圧装置３２のＤＣ－ＤＣコンバータ３３および電源マルチプレクサ３４に入力される。ＤＣ－ＤＣコンバータ３３の出力電圧は、電源マルチプレクサ３４に入力される。電源マルチプレクサ３４の出力電圧は、マニピュレータ３１に供給される。電源マルチプレクサ３４は、起動制御部１３の指示に従って、いずれの入力をマニピュレータ３１に出力するか切り替える。

【0073】

変圧装置３２は、バッテリ２１から入力された電圧を昇圧または降圧し、マニピュレータ３１に電力を供給する機器である。特定範囲が低電圧に設定されている場合は、変圧装置３２によって昇圧を行い、特定範囲が高電圧に設定されている場合は、変圧装置３２によって降圧を行い、マニピュレータ３１に入力される電圧を特定範囲外の電圧に変圧する。ＤＣ－ＤＣコンバータ３３の変圧比は、あらかじめ設定されていてもよい。

【0074】

図６は、モバイルマニピュレータ１ｂの処理を示すフローチャートである。Ｓ１１～Ｓ１３は、図２に示すフローと同じである。

【0075】

バッテリ２１の電圧が特定範囲外であると判定された場合（Ｓ１３でＮｏ）、起動制御部１３は、バッテリ２１の電圧をマニピュレータ３１に出力するよう、電源マルチプレクサ３４に指示する（Ｓ２１）。それと共に、起動制御部１３は、マニピュレータ３１を起動する（Ｓ１４）。

【0076】

バッテリ２１の電圧が特定範囲内であると判定された場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、起動制御部１３は、バッテリ２１の電圧をＤＣ－ＤＣコンバータ３３によって変圧された電圧をマニピュレータ３１に出力するよう、電源マルチプレクサ３４に指示する（Ｓ２２）。それと共に、起動制御部１３は、マニピュレータ３１を起動する。

【0077】

仮に、変圧装置３２に入力される電圧、すなわち、バッテリ２１の電圧が特定範囲に収まっていた場合であっても、変圧装置３２が出力する電圧、すなわち、マニピュレータ３１が入力する電圧は、変圧装置３２によって特定範囲に収まらない電圧に変圧される。そのため、常に、マニピュレータ３１は起動することができるようになる利点がある。

【0078】

〔ソフトウェアによる実現例〕
モバイルマニピュレータ１およびモバイルマニピュレータ１ａの制御ブロック（特に電圧取得部１１、条件判定部１２、起動制御部１３、出力制御部１４、入力部１５、および構成把握部１６）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

【0079】

後者の場合、モバイルマニピュレータ１およびモバイルマニピュレータ１ａは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0080】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0081】

１，１ａ，１ｂ モバイルマニピュレータ
２，２ａ、２ｂ モバイルロボット
１０，１０ａ，１０ｂ 制御部
１１ 電圧取得部
１２ 条件判定部
１３ 起動制御部
１４ 出力制御部
１５ 入力部
１６ 構成把握部
２１ バッテリ
２２ 電圧計測部
２３ 走行装置
３１ マニピュレータ（電気負荷）
３２ 変圧装置
３３ ＤＣ－ＤＣコンバータ
３４ 電源マルチプレクサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】