電池更換機器人、電池更換系統以及電池更換機器人的控制方法與流程

2023-06-04 03:58:36

本發明專利申請是國際申請號為pct/jp2014/074531，國際申請日為2014年9月17日，進入中國國家階段的申請號為201480051709.2，名稱為「電池更換機器人、電池更換系統以及電池更換機器人的控制方法」的發明專利申請的分案申請。

本發明涉及用於更換裝設於車輛的電池的電池更換機器人以及具有該電池更換機器人的電池更換系統。並且，本發明涉及該電池更換機器人的控制方法。

背景技術：

以往，本專利的申請人提出了具有用於更換裝設於巴士的電池的電池更換機器人的電池更換系統(例如，參照專利文獻1～3)。在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，收容電池的電池收容部安裝於巴士。在電池收容部安裝有用於將電池與巴士電連接的連接器。在電池的背面安裝有與電池收容部的連接器連接的連接器。

並且，在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，電池更換機器人具有進行電池從電池收容部的拔出以及電池朝向電池收容部的插入的電池拔插機構。電池拔插機構具有：電池裝設機構，其具有在電池的拔出時以及插入時裝設電池的電池裝設部；以及電池移動機構，其具有在電池的拔出時以及插入時與電池卡合併在電池裝設部上使電池移動電池卡合部。

並且，在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，電池裝設機構除了電池裝設部之外，還具有裝設部移動機構，所述裝設部移動機構使電池裝設部朝向靠近巴士的方向以及遠離巴士的方向移動。電池移動機構除了電池卡合部之外，還具有卡合部移動機構，所述卡合部移動機構使電池卡合部朝向靠近巴士的方向以及遠離巴士的方向移動。電池卡合部具有：與安裝於電池的把手部卡合的卡合爪部；使卡合爪部上下移動的氣缸；以及安裝有氣缸的基部。

在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，在進行從巴士拔出電池時，首先，在電池裝設部朝向靠近巴士的方向移動，並且電池卡合部朝向靠近巴士的方向移動後，卡合爪部下降並與電池的把手部卡合。然後，電池卡合部朝向遠離巴士的方向移動。並且，當電池卡合部移動規定量，電池裝設於電池裝設部時，電池裝設部與電池卡合部同步朝向遠離巴士的方向移動。並且，在進行向巴士插入電池時，首先，裝設有電池的電池裝設部與電池卡合部同步朝向靠近巴士的方向移動。然後，與電池的把手部卡合的電池卡合部朝向靠近巴士的方向移動，進行向巴士插入電池。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2012/105528號

專利文獻2：國際公開第2012/105529號

專利文獻3：國際公開第2012/105530號

技術實現要素：

發明所要解決的課題

在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，為了將收容於電池收容部的電池可靠地固定於電池收容部，優選將電池的鎖定機構設置於電池收容部。因此，研究了將通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部的方案。並且，在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，設置於電池的連接器和設置於電池收容部的連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接。

在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，在將通過電池卡合部插入電池的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部的情況下，例如，在通過鎖定機構鎖定電池時，若電池相對於鎖定機構發生位置偏移而導致鎖定機構與電池幹涉，則會對鎖定機構或者電池卡合部等施加超負荷，存在電池收容部、電池以及電池更換機器人損傷的擔憂。並且，在專利文獻1～3記載的電池更換系統中，設置於電池的連接器與設置於電池收容部的連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，因此在將連接器彼此連接時，若連接器彼此發生位置偏移而幹涉，則會對連接器或者電池卡合部等施加超負荷，存在電池收容部、電池以及電池更換機器人損傷的擔憂。

因此，本發明的第一課題是提供一種電池更換機器人、電池更換系統以及電池更換機器人的控制方法，其即使在通過將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷。

因此，本發明的第二課題是提供一種電池更換機器人、電池更換系統以及電池更換機器人的控制方法，其即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷，且能夠通過鎖定機構鎖定電池、將電池側的連接器與收容部側的連接器連接。

用於解決課題的方案

為了解決上述第一課題，本發明的電池更換機器人是一種用於更換裝設於車輛的電池的電池更換機器人，包括：電池拔插機構，其從安裝於車輛並收容了電池的電池收容部拔出電池以及向電池收容部插入電池；以及控制部，其控制電池拔插機構，電池具有用於將車輛與電池電連接的電池側連接器，電池收容部具有：鎖定機構，其鎖定被收容的電池；以及收容部側連接器，其與電池側連接器連接，電池拔插機構具有：電池裝設部，其裝設電池；電池卡合部，其與電池卡合併使電池移動；以及馬達，其用於驅動電池卡合部，鎖定機構是通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構，電池側連接器與收容部側連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，控制部通過位置控制來控制馬達，並且在進行插入動作時，若進行鎖定機構鎖定電池、以及電池側連接器與收容部側連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則控制部除了位置控制之外，還通過超負荷控制來控制馬達，在所述超負荷控制中，即使馬達的負荷超過規定的基準值，也在馬達的負荷超過基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

並且，為了解決上述第一課題，本發明的電池更換機器人的控制方法中，電池更換機器人具有電池拔插機構，所述電池拔插機構從安裝於車輛並收容了電池的電池收容部拔出電池以及向電池收容部插入電池，電池具有用於將車輛與電池電連接的電池側連接器，電池收容部具有：鎖定機構，其鎖定被收容的電池；以及收容部側連接器，其與電池側連接器連接，電池拔插機構具有：電池裝設部，其裝設電池；電池卡合部，其與電池卡合併使電池移動；以及馬達，其用於驅動電池卡合部，鎖定機構是通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構，電池側連接器與收容部側連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，通過位置控制來控制馬達，並且在進行插入動作時，若進行鎖定機構鎖定電池、以及電池側連接器與收容部側連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則除了位置控制之外，還通過超負荷控制來控制馬達，在所述超負荷控制中，即使馬達的負荷超過規定的基準值，也在馬達的負荷超過基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

為了解決上述第一課題，在本發明的電池更換機器人中，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，若進行鎖定機構鎖定電池、以及電池側連接器與收容部側連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則控制部除了位置控制之外，還通過超負荷控制來控制馬達，在所述超負荷控制中，即使馬達的負荷超過規定的基準值，也在馬達的負荷超過基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。並且，在本發明的電池更換機器人的控制方法中，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，若進行鎖定機構鎖定電池、以及電池側連接器與收容部側連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始，則除了位置控制之外，還通過超負荷控制來控制馬達，在所述超負荷控制中，即使馬達的負荷超過規定的基準值，也在馬達的負荷超過基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

為了解決上述第一課題，在本發明中，由於在連接動作開始後的超負荷控制中，當在馬達的負荷超過規定的基準值的狀態下經過了規定的基準時間時，使馬達停止，因此在通過鎖定機構鎖定電池時電池相對於鎖定機構發生位置偏移導致鎖定機構與電池幹涉、將電池更換機器人等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達時，或者在將電池側連接器與收容部側連接器連接時連接器彼此發生位置偏移而導致幹涉、將電池更換機器人等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達時，能夠使馬達停止。因此，在本發明中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷。

並且，為了解決上述第一課題，在本發明中，由於在超負荷控制中，即使馬達的負荷超過基準值，也在馬達的負荷超過基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了基準時間，因此在通過鎖定機構鎖定電池時、或者將電池側連接器與收容部側連接器連接時，即使將電池更換機器人等不會產生損傷的程度的短時間的超負荷施加於馬達，也能夠通過鎖定機構鎖定電池、將電池側連接器與收容部側連接器連接。即，在本發明中，能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷，且能夠通過鎖定機構鎖定電池、將電池側連接器與收容部側連接器連接。

並且，為了解決上述第一課題，在本發明中，即使在進行連接動作時，也對馬達進行位置控制，因此能夠根據馬達的旋轉量檢測鎖定機構對電池的鎖定、以及電池側連接器與收容部側連接器的連接是否可靠地結束。

為了解決上述第一課題，在本發明中，超負荷控制例如是電流控制，在該電流控制中，即使馬達的電流值超過作為基準值的基準電流值，也在馬達的電流值超過基準電流值的狀態下，使馬達驅動直到經過了基準時間，並且當在馬達的電流值超過基準電流值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

並且，為了解決上述第一課題，在本發明中，例如，當電池卡合部移動至鎖定機構開始鎖定電池的鎖定開始位置、以及電池側連接器與收容部側連接器開始連接的連接器連接開始位置中的至少任意一方時，開始連接動作。

為了解決上述第一課題，在本發明中，優選當連接動作開始時，控制部開始測量連接動作開始後的馬達的驅動時間，若在電池卡合部移動至鎖定機構對電池的鎖定、以及電池側連接器與收容部側連接器的連接結束的連接動作結束位置期間，連接動作開始後的馬達的驅動時間經過了規定時間，則控制部使電池卡合部向電池的拔出方向退避。在連接動作開始後的馬達的驅動時間經過了規定時間，但是電池卡合部沒有移動至連接動作結束位置的情況下，料想是發生了鎖定機構與電池幹涉、電池側連接器與收容部側連接器幹涉等，對這些機構施加了超負荷的情況。因此，若像這樣構成，則能夠消除施加於鎖定機構等的超負荷，能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷。另外，在連接動作開始後的馬達的驅動時間經過了規定時間時，還能夠使馬達停止並使電池卡合部停止，但是即使電池卡合部停止，也不能夠消除施加於鎖定機構等的超負荷，因此存在電池收容部、電池以及電池更換機器人損傷的擔憂。

為了解決上述第一課題，本發明的電池更換機器人能夠用於具有電池收容部的電池更換系統。在該電池更換系統中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷。並且，在該電池更換系統中，在通過鎖定機構鎖定電池時、或者將電池側連接器與收容部側連接器連接時，即使將電池更換機器人等不會產生損傷的程度的短時間的超負荷施加於馬達，也能夠通過鎖定機構鎖定電池、或者將電池側連接器與收容部側連接器連接。並且，在該電池更換系統中，能夠檢測鎖定機構對電池的鎖定、以及電池側連接器與收容部側連接器的連接是否可靠地結束。

為了解決上述第二課題，本發明的電池更換機器人是用於更換裝設於車輛的電池的電池更換機器人，包括：電池拔插機構，其從安裝於車輛並收容了電池的電池收容部拔出電池以及向電池收容部插入電池；以及控制部，其控制電池拔插機構，電池具有用於將車輛與電池電連接的電池側連接器，電池收容部具有：鎖定機構，其將被收容的電池鎖定；以及收容部側連接器，其與電池側連接器連接，電池拔插機構具有：電池裝設部，其裝設電池；電池卡合部，其與電池卡合併使電池移動；以及馬達，其用於驅動電池卡合部，鎖定機構是通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構，電池側連接器與收容部側連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，在進行鎖定機構鎖定電池、以及將電池側連接器與收容部側連接器連接的至少任意一方的連接動作開始前，控制部通過第一控制控制馬達，在所述第一控制中，當馬達的負荷超過規定的第一基準值時，使馬達停止，在連接動作開始時，控制部通過第二控制來控制馬達，在所述第二控制中，即使馬達的負荷超過比第一基準值小的第二基準值，也在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

並且，為了解決上述第二課題，本發明的電池更換機器人的控制方法中，電池更換機器人具有電池拔插機構，所述電池拔插機構從安裝於車輛並收容了電池的電池收容部拔出電池以及向電池收容部插入電池，電池具有用於將車輛與電池電連接的電池側連接器，電池收容部具有：鎖定機構，其鎖定被收容的電池；以及收容部側連接器，其與電池側連接器連接，電池拔插機構具有：電池裝設部，其裝設電池；電池卡合部，其與電池卡合併使電池移動；以及馬達，其用於驅動電池卡合部，鎖定機構是通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構，電池側連接器與收容部側連接器通過電池卡合部將電池向電池收容部插入的插入力連接，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，在進行鎖定機構鎖定電池、以及將電池側連接器與收容部側連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始前，當馬達的負荷超過規定的第一基準值時，使馬達停止，當連接動作開始時，即使馬達的負荷超過比第一基準值小的第二基準值，也在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

為了解決上述第二課題，在本發明的電池更換機器人中，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，在進行鎖定機構鎖定電池、以及將電池側連接器與收容部側連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始前，控制部通過第一控制來控制馬達，在所述第一控制中，當馬達的負荷超過規定的第一基準值時，使馬達停止，當連接動作開始時，控制部通過第二控制來控制馬達，在所述第二控制中，即使馬達的負荷超過比第一基準值小的第二基準值，也在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。並且，為了解決上述第二課題，在本發明的電池更換機器人的控制方法中，在進行將電池向電池收容部插入的插入動作時，在進行鎖定機構鎖定電池、以及將電池側連接器與收容部側連接器連接中的至少任意一方的連接動作開始前，當馬達的負荷超過規定的第一基準值時，使馬達停止，當連接動作開始時，即使馬達的負荷超過比第一基準值小的第二基準值，也在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，並且當在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

為了解決上述第二課題，在本發明中，由於在連接動作開始後，當在馬達的負荷超過比連接動作開始前的第一基準值小的第二基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止，因此在通過鎖定機構鎖定電池時電池相對於鎖定機構發生位置偏移導致鎖定機構與電池幹涉、將電池更換機器人等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達時，或者在將電池側連接器與收容部側連接器連接時連接器彼此發生位置偏移而幹涉、將電池更換機器人等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達時，能夠使馬達停止。

並且，為了解決上述第二課題，在本發明中，由於當連接動作開始時，即使馬達的負荷超過第二基準值，也在馬達的負荷超過第二基準值的狀態下，使馬達驅動直到經過了規定的基準時間，因此在通過鎖定機構鎖定電池時、或者將電池側連接器與收容部側連接器連接時，即使將電池更換機器人等不會產生損傷的程度的短時間的超負荷施加於馬達，也能夠通過鎖定機構鎖定電池、將電池側連接器與收容部側連接器連接。

因此，為了解決上述第二課題，在本發明中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作且鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷，並且能夠通過鎖定機構鎖定電池、將電池側連接器與收容部側連接器連接。

並且，為了解決上述第二課題，在本發明中，在連接動作開始前，只要馬達的負荷沒有超過比第二基準值大的第一基準值，就不使馬達停止，因此能夠增大馬達的加減速度。因此，能夠縮短開始進行將電池向電池收容部插入的插入動作至連接動作開始為止的電池的移動時間。

為了解決上述第二課題，在本發明中，例如，第一控制是電流控制，在該電流控制中，當馬達的電流值超過作為第一基準值的第一基準電流值時，使馬達停止，第二控制是電流控制，在該電流控制中，即使馬達的電流值超過作為第二基準值的第二基準電流值，也在馬達的電流值超過第二基準電流值的狀態下，使馬達驅動直到經過了基準時間，並且當在馬達的電流值超過第二基準電流值的狀態下經過了基準時間時，使馬達停止。

並且，為了解決上述第二課題，在本發明中，例如，當電池卡合部移動至鎖定機構開始鎖定電池的鎖定開始位置、以及電池側連接器與收容部側連接器開始連接的連接器連接開始位置中的至少任意一方時，連接動作開始。

為了解決上述第二課題，在本發明中，優選連接動作開始前的馬達的旋轉速度比連接動作開始後的馬達的旋轉速度快。若像這樣構成，則由於連接動作開始前的電池卡合部的移動速度快，因此能夠縮短開始進行將電池向電池收容部插入的插入動作至連接動作開始為止的電池的移動時間。並且，若像這樣構成，則由於連接動作開始後的馬達的旋轉速度慢，因此在通過鎖定機構鎖定電池時電池相對於鎖定機構發生位置偏移導致鎖定機構與電池幹涉、將電池更換機器人等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達時，或者將電池側連接器與收容部側連接器連接時連接器彼此發生位置偏移而幹涉、將電池更換機器人等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達時，能夠在短時間內使馬達停止。因此，能夠有效地防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷。

為了解決上述第二課題，在本發明中，優選控制部在連接動作開始時，開始測量連接動作開始後的馬達的驅動時間，在電池卡合部移動至鎖定機構對電池的鎖定、以及電池側連接器與收容部側連接器的連接結束的連接動作結束位置期間，若連接動作開始後的馬達的驅動時間經過了規定時間，則使電池卡合部向電池的拔出方向退避。在連接動作開始後的馬達的驅動時間經過了規定時間，但是電池卡合部沒有移動至連接動作結束位置的情況下，料想是發生了鎖定機構與電池幹涉、或者電池側連接器與收容部側連接器幹涉等，對這些結構施加了超負荷的情況。因此，若像這樣構成，則能夠消除施加於鎖定機構等的超負荷，能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷。另外，在連接動作開始後的馬達的驅動時間經過了規定時間時，也能夠使馬達停止並使電池卡合部停止，但是即使電池卡合部停止，也不能夠消除施加於鎖定機構等的超負荷，因此存在電池收容部、電池以及電池更換機器人損傷的擔憂。

為了解決上述第二課題，本發明的電池更換機器人能夠用於具有電池收容部的電池更換系統。在該電池更換系統中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷，且能夠通過鎖定機構鎖定電池、將電池側連接器與收容部側連接器連接。並且，在該電池更換系統中，能夠縮短從進行將電池向電池收容部插入的插入動作至連接動作開始為止的電池的移動時間。

發明效果

如以上所述，為了解決上述第一課題，在本發明的電池更換機器人、電池更換系統以及電池更換機器人的控制方法中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷。

如以上所述，為了解決上述第二課題，在本發明的電池更換機器人、電池更換系統以及電池更換機器人的控制方法中，即使在將通過將電池向電池收容部插入的插入力動作並鎖定電池的機械式的鎖定機構設置於電池收容部，且通過將電池向電池收容部插入的插入力將電池側的連接器與電池收容部側的連接器連接的情況下，也能夠防止電池收容部、電池以及電池更換機器人的損傷，且能夠通過鎖定機構鎖定電池、將電池側的連接器與收容部側的連接器連接。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式所涉及的電池更換系統的立體圖。

圖2是從其他角度表示圖1的e部的立體圖。

圖3是圖2的f部的放大圖。

圖4是用於說明圖1所示的電池以及電池收容部的結構的示意圖。

圖5是從正面表示圖2所示的電池拔插機構以及升降機構的圖。

圖6是從圖5的h-h方向表示電池拔插機構以及升降機構的圖。

圖7是用於從正面說明圖5所示的電池裝設機構的圖。

圖8是用於從上面說明圖5所示的電池裝設機構的圖。

圖9是用於從側面說明圖5所示的電池移動機構的圖。

圖10是用於從側面說明圖9所示的電池卡合部朝向遠離巴士的方向移動時的狀態的圖。

圖11是用於從上面說明圖5所示的電池移動機構的圖。

圖12是用於說明圖2所示的電池更換機器人的電池更換動作的流程圖。

圖13是用於說明通過圖2所示的電池更換機器人進行從巴士拔出電池的動作的圖。

圖14是用於說明通過圖2所示的電池更換機器人進行將電池向巴士插入的動作的圖。

圖15是用於說明圖2所示的電池更換機器人進行電池的插入動作時的控制的流程圖。

圖16是用於說明圖2所示的電池更換機器人進行電池的插入動作時的超負荷控制的流程圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。

另外，在以下說明中，一起說明解決上述第一課題的電池更換系統以及電池更換機器人和解決上述第二課題的電池更換系統以及電池更換機器人，並使用相同的符號。

(電池更換系統的概略結構)

圖1是本發明的實施方式所涉及的電池更換系統1的立體圖。圖2是從其他角度表示圖1的e部的立體圖。在以下說明中，將相互正交的三個方向分別設為x方向、y方向以及z方向。在本實施方式中，z方向與上下方向(鉛垂方向)一致。並且，在以下的說明中，將x方向設為前後方向，將y方向設為左右方向。

本實施方式的電池更換系統1是用於更換裝設於車輛2的電池3的系統。本實施方式的車輛2是電動巴士。因此，以下將車輛2作為「巴士2」。在巴士2中安裝有收容多個電池3的電池收容部4。電池收容部4被配置成當將安裝於巴士2的一個側面2a的蓋部件(省略圖示)拆下時在側面2a露出。並且，電池收容部4配置於巴士2的座位的下側。當更換電池3時，巴士2以其行進方向與左右方向大致一致的方式停止。

電池更換系統1具有用於更換收容於電池收容部4的電池3的電池更換機器人5(以下，稱作「機器人5」)。機器人5以能夠更換收容於電池收容部4的電池3的方式在前後方向上與巴士2的側面2a相向。該機器人5將收容於電池收容部4的電池3拔出以搬入省略圖示的緩衝工位，並將收容於緩衝工位的充完電的電池3從緩衝工位搬出以插入電池收容部4。

另外，在巴士2的側面2a形成或者固定有用於檢測巴士2的位置的檢測用板13。檢測用板13形成為平板狀，且形成為在上下方向上的寬度大致恆定的大致矩形狀。該檢測用板13配置於例如巴士2的行進方向上的電池收容部4的前側。在將安裝於側面2a的蓋部件(省略圖示)拆下時，檢測用板13在側面2a露出。

(電池以及電池收容部的結構)

圖3是圖2的f部的放大圖。圖4是用於說明圖1所示的電池3以及電池收容部4的結構的示意圖。

電池收容部4包括：裝設電池3的電池放置臺6；以及左右的側壁7，由電池放置臺6與側壁形成電池3的收容空間。在電池收容部4形成有多個電池3的收容空間，能夠收容多個電池3。例如，能夠在巴士2裝設四個電池3，電池收容部4具有分別裝設四個電池3的四個電池放置臺6。

在電池放置臺6的前表面形成有用於對電池3的位置間接地進行檢測的檢測用標記8。檢測用標記8分別形成於電池放置臺6的左右方向的兩端側。該檢測用標記8形成為隨著朝向上側左右方向的寬度逐漸變窄的大致三角形。

並且，如圖4所示，電池收容部4具有：鎖定被收容的電池3的鎖定機構9；以及作為用於將巴士2與電池3電連接的收容部側連接器的連接器10。鎖定機構9具有鎖定部件11和施力部件12。連接器10配置於電池收容部4的裡側。

鎖定部件11例如以能夠向左右方向移動的方式保持於側壁7。該鎖定部件11被省略圖示的施力部件向左右方向的內側施力，從側壁7向電池收容部4的內側突出。並且，鎖定部件11例如形成為大致三稜柱狀，且具有：相對於由前後方向和上下方向構成的zx平面傾斜的傾斜面11a和與由左右方向和上下方向構成的yz平面平行的端面11b。端面11b構成鎖定部件11的裡側的端面。傾斜面11a隨著朝向電池收容部4的前側而向左右方向的外側擴展地傾斜。另外，鎖定部件11也可以以能夠朝向上下方向移動的方式保持於電池放置臺6。在這種情況下，傾斜面11a隨著朝向電池收容部4的前側而向上下方向的外側擴展地傾斜。

施力部件12例如是壓縮螺旋彈簧。該施力部件12起到如下作用：以形成於電池3的後述的卡合突起15的端面15b與鎖定部件11的端面11b以規定的接觸壓力接觸的方式，將電池3朝向電池收容部4的前側施力。

在電池3的前表面形成有用於從電池收容部4拔出電池3的把手部14。在本實施方式中，在電池3的前表面的左右方向的兩端側分別形成有把手部14。並且，如圖4所示，電池3具有：與鎖定部件11卡合的卡合突起15；以及作為與連接器10連接的電池側連接器的連接器16。連接器16安裝在收容於電池收容部4的電池3的裡端面(背面)。

卡合突起15例如固定於電池3的左右的側面，並從電池3的左右的側面朝向左右方向的外側突出。該卡合突起15例如形成為大致三稜柱狀，且具有：相對於zx平面傾斜的傾斜面15a；以及與yz平面平行的端面15b。端面15b構成卡合突起15的前側的端面。傾斜面15a以隨著朝向電池收容部4的前側而向左右方向的外側擴展的方式傾斜。並且，傾斜面11a相對於zx平面的傾斜角度和傾斜面15a相對於zx平面的傾斜角度大致相等。

在本實施方式中，在將電池3收容於電池收容部4時，隨著電池3被向電池收容部4插入，不久卡合突起15的傾斜面15a便與鎖定部件11的傾斜面11a接觸。在該狀態下，若電池3被進一步向電池收容部4插入，則如圖4(b)所示，抵抗施力部件的作用力，鎖定部件11向左右方向的外側移動。若電池3被進一步插入，直到卡合突起15通過了鎖定部件11，則鎖定部件11通過施力部件的作用力而向左右方向的內側移動。並且，若電池3被進一步插入，直到卡合突起15通過了鎖定部件11，則施力部件12與電池3的裡端面接觸，將電池3朝向電池收容部4的前側施力。

如此一來，如圖4(c)所示，形成於電池3的卡合突起15的端面15b與鎖定部件11的端面11b以規定的接觸壓力接觸，收容於電池收容部4的電池3被鎖定。如此，本實施方式的鎖定機構9是通過將電池3向電池收容部4插入的插入力動作並鎖定電池3的機械式的鎖定機構。具體地說，本實施方式的鎖定機構9是通過構成機器人5的後述的電池卡合部24將電池3向電池收容部4插入的插入力動作並鎖定電池3的機械式的鎖定機構。並且，在本實施方式中，通過將電池3向電池收容部4插入的插入力，連接器10與連接器16連接。具體地說，通過後述的電池卡合部24將電池3向電池收容部4插入的插入力，連接器10與連接器16連接。

另外，在本實施方式中，以如下方式構成鎖定機構9：當從圖4(c)所示的狀態(即，從電池3被鎖定機構9鎖定的狀態)進一步將電池3稍微向電池收容部4的裡側按壓時，鎖定部件11退避，端面15b與端面11b的接觸狀態被解除。因此，當從電池3被鎖定機構9鎖定的狀態進一步將電池3稍微向電池收容部4的裡側按壓時，通過鎖定機構9形成的電池3的鎖定狀態被解除，能夠從電池收容部4拔出電池3。

(電池更換機器人的概略結構)

如圖2所示，機器人5具有：進行分別從電池收容部4拔出四個電池3以及分別向電池收容部4插入四個電池3的電池拔插機構17；使電池拔插機構17升降的升降機構18；以上下方向作為軸向使電池拔插機構17以及升降機構18轉動的轉動機構19；以及使電池拔插機構17、升降機構18以及轉動機構19向左右方向移動的水平移動機構20。並且，機器人5具有用於檢測檢測用標記8以及檢測用板13的檢測機構21。電池拔插機構17、升降機構18、轉動機構19以及水平移動機構20與控制機器人5的控制部27(參照圖2)連接，這些結構由控制部27控制。

並且，檢測機構21也與控制部27連接。

電池拔插機構17包括：具有在電池3的拔出時以及插入時供電池3裝設的電池裝設部22的電池裝設機構23；以及具有在電池3的拔出時以及插入時與電池3卡合併使電池3在電池裝設部22上移動的電池卡合部24(參照圖5)的電池移動機構25。電池裝設部22以及電池卡合部24能夠朝向靠近巴士2的方向以及遠離巴士2的方向移動。並且，電池拔插機構17保持於保持部件26。該保持部件26形成為電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向的兩端開口的大致四方筒狀。

(電池裝設機構的結構)

圖5是從正面表示圖2所示的電池拔插機構17以及升降機構18的圖。圖6是從圖5的h-h方向表示電池拔插機構17以及升降機構18的圖。圖7是用於從正面說明圖5所示的電池裝設機構23的圖。圖8是用於從上面說明圖5所示的電池裝設機構23的圖。

電池裝設機構23除了上述的電池裝設部22之外，還具有使電池裝設部22朝向靠近巴士2的方向以及遠離巴士2的方向移動的裝設部移動機構30。

電池裝設部22形成為在上下方向上扁平的扁平塊狀。在電池裝設部22的上表面上以能夠旋轉的方式安裝有與電池3的下表面抵接的多個輥子31、32。如圖8所示，多個輥子31在電池裝設部22的移動方向上隔開規定的間隔配置，多個輥子32也與輥子31同樣，在電池裝設部22的移動方向上隔開規定的間隔配置。

在裝設部移動機構30中，作為用於使電池裝設部22移動的結構，具有：馬達33；滾珠絲槓等螺釘部件34；以及與螺釘部件34螺合的螺母部件35。並且，在裝設部移動機構30中，作為用於對電池裝設部22進行引導的結構，包括：形成為直線狀的導軌36；以及與導軌36卡合併能沿導軌36相對移動的導向塊37。

馬達33固定於電池裝設部22的後端部的上表面側。該馬達33與控制部27連接。並且，馬達33具有用於檢測其旋轉速度以及旋轉量的編碼器(省略圖示)。螺釘部件34能夠旋轉地保持於電池裝設部22的下表面側。馬達33與螺釘部件34通過帶輪、傳動帶等連接。螺母部件35固定於保持部件26。並且，導軌36固定於電池裝設部22的下表面側，導向塊37固定於保持部件26。因此，在本實施方式中，當馬達33旋轉時，電池裝設部22被導軌36以及導向塊37引導而相對於保持部件26直線地移動。

(電池移動機構的結構)

圖9是用於從側面說明圖5所示的電池移動機構25的圖。圖10是用於從側面說明圖9所示的電池卡合部24朝向遠離巴士2的方向移動時的狀態的圖。圖11是用於從上面說明圖5所示的電池移動機構25的圖。

電池移動機構25除了上述電池卡合部24之外，還包括：使電池卡合部24朝向靠近巴士2的方向以及遠離巴士2的方向移動的卡合部移動機構39；以及將電池卡合部24保持為能夠移動並以能夠移動的方式保持於保持部件26的移動保持部件40。

電池卡合部24包括：與電池3的把手部14卡合的卡合爪部41；使卡合爪部41上下移動的氣缸42；以及安裝有氣缸42的基部43。卡合爪部41固定於氣缸42的可動側，氣缸42的固定側固定於基部43的末端面。在本實施方式中，以卡合爪部41與形成於電池3的兩個把手部14分別卡合的方式，將兩個卡合爪部41以及兩個氣缸42在隔開規定的間隔的狀態下配置於基部43的末端面。

移動保持部件40形成為在電池卡合部24的移動方向上細長的長條狀。並且，移動保持部件40從電池卡合部24的移動方向觀察時的形狀呈大致h形狀。

在卡合部移動機構39中，作為用於使電池卡合部24以及移動保持部件40移動的結構，包括：馬達44；滾珠絲槓等螺釘部件45；與螺釘部件45螺合的螺母部件46；帶輪47、48；以及架設於帶輪47、48的傳動帶49。並且，在卡合部移動機構39中，作為用於對電池卡合部24以及移動保持部件40進行引導的結構，包括：形成為直線狀的導軌50；與導軌50卡合併能沿導軌50相對移動的導向塊51，作為用於對電池卡合部24進行引導的結構，包括：形成為直線狀的導軌52；以及與導軌52卡合併能沿導軌52相對移動的導向塊53。

馬達44固定於保持部件26的後端部。該馬達44與控制部27連接。並且，馬達44具有用於檢測其旋轉速度以及旋轉量的編碼器(省略圖示)。螺釘部件45以能夠旋轉的方式保持於保持部件26的上表面部。馬達44與螺釘部件45通過帶輪、傳動帶等連接。螺母部件46固定於移動保持部件40的後端部。帶輪47以能夠旋轉的方式保持於移動保持部件40的後端部，帶輪48以能夠旋轉的方式保持於移動保持部件40的前端部。

傳動帶49通過傳動帶固定部件54而固定於電池卡合部24的基部43，並通過傳動帶固定部件55而固定於保持部件26的上表面部。具體地說，傳動帶49通過傳動帶固定部件54、55而固定於基部43以及保持部件26，以使得：當移動保持部件40從保持部件26突出，傳動帶固定部件55配置於帶輪47的附近時，傳動帶固定部件54配置於帶輪48的附近，且當移動保持部件40收容於保持部件26中，傳動帶固定部件55配置於帶輪48的附近時，傳動帶固定部件54配置於帶輪47的附近。

導軌50固定於保持部件26的上表面部，導向塊51固定於移動保持部件40的上表面。導軌52固定於移動保持部件40的下表面，導向塊53固定於電池卡合部24的基部43的上端側。

在本實施方式中，當馬達44旋轉時，利用螺釘部件45和螺母部件46，使移動保持部件40與電池卡合部24一起被導軌50以及導向塊51引導而相對於保持部件26直線地移動。並且，當馬達44旋轉時，利用帶輪47、48和傳動帶49，使電池卡合部24被導軌52以及導向塊53引導而相對於移動保持部件40直線地相對移動。

(升降機構、第一連接機構以及第二連接機構的結構)

如圖2、圖5所示，升降機構18包括分別配置於與電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向(以下將該方向稱為「第一方向」)和上下方向正交的方向(以下將該方向稱為「第二方向」)的兩端側的第一升降機構59以及第二升降機構60。第一升降機構59利用第一連接機構61與保持部件26的第二方向的一端側連接。第二升降機構60利用第二連接機構62與保持部件26的第二方向的另一端側連接。為了使保持部件26相對於水平方向傾斜而能夠個別地驅動第一升降機構59以及第二升降機構60。並且，保持部件26以能夠相對於水平方向傾斜的方式與第一升降機構59以及第二升降機構60連接。

第一升降機構59以及第二升降機構60包括：能夠向上下方向移動的升降部件63；將升降部件63保持為能夠升降的柱狀部件64；以及使升降部件63升降的升降驅動機構65。柱狀部件64形成為在上下方向上細長的柱狀。如圖5所示，構成第一升降機構59的柱狀部件64的上端與構成第二升降機構60的柱狀部件64的上端通過連接部件66連接，由兩個柱狀部件64與連接部件66構成門型的框架。

如圖6所示，在升降驅動機構65中，作為用於使升降部件63升降的結構，包括：馬達67；滾珠絲槓等螺釘部件68；以及與螺釘部件68螺合的螺母部件69。並且，如圖5所示，在升降驅動機構65中，作為用於對升降部件63進行引導的結構，包括：形成為直線狀的導軌70；以及與導軌70卡合併能夠沿導軌70相對移動的導向塊71。

馬達67固定於柱狀部件64的上端側。該馬達67與控制部27連接。螺釘部件68以能夠旋轉的方式保持於柱狀部件64。馬達67與螺釘部件68通過聯軸器72連接。螺母部件69固定於升降部件63。導軌70固定於柱狀部件64的側面。導向塊71固定於升降部件63。因此，在本實施方式中，當馬達67旋轉時，升降部件63被導軌70以及導向塊71引導而相對於柱狀部件64上下移動。

第一連接機構61以保持部件26能夠相對於第一升降機構59的升降部件63相對轉動的方式將保持部件26與升降部件63連接。並且，第二連接機構62以保持部件26能夠相對於第二升降機構60的升降部件63相對轉動和朝向第二方向相對移動的方式將保持部件26與升降部件63連接。

(轉動機構以及水平移動機構的結構)

如圖2所示，轉動機構19包括：裝設有電池拔插機構17以及升降機構18並能夠轉動的轉動部件85；以及使轉動部件85轉動的轉動驅動機構86。如圖2所示，水平移動機構20包括：裝設有電池拔插機構17、升降機構18以及轉動機構19並能夠向左右方向移動的滑動部件87；以及使滑動部件87移動的水平驅動機構88。

轉動部件85形成為大致圓板狀。該轉動部件85配置於滑動部件87的上側。並且，轉動部件85能夠以其曲率中心為中心轉動。在轉動部件85的上表面固定有兩根柱狀部件64的下端。在轉動驅動機構86中，作為用於使轉動部件85轉動的結構，包括馬達、帶輪以及傳動帶等。並且，在轉動驅動機構86中，作為用於對轉動部件85朝向轉動方向引導的結構，包括：導軌；以及與導軌卡合併能夠沿導軌相對移動的多個導向塊。在固定於馬達的輸出軸的帶輪以及轉動部件85的外周面等架設有傳動帶，當馬達旋轉時，轉動部件85被導軌以及導向塊引導而相對於滑動部件87轉動。

滑動部件87形成為以左右方向為長邊方向的大致長方形的板狀。在水平驅動機構88中，作為使滑動部件87移動的結構，包括馬達、帶輪以及傳動帶等。並且，在水平驅動機構88中，作為用於將滑動部件87向左右方向引導的結構，包括：形成為直線狀的導軌；以及與導軌卡合併能夠沿導軌相對移動的多個導向塊。傳動帶的一端固定於導軌的左端側，傳動帶的另一端固定於導軌的右端側。並且，傳動帶架設在固定於馬達的輸出軸的帶輪等，當馬達旋轉時，滑動部件87被導軌以及導向塊引導而向左右方向直線地移動。

(檢測機構的結構、巴士的位置檢測方法以及電池的位置檢測方法)

檢測機構21是包括發光部和受光部的雷射傳感器，其中所述發光部射出雷射，所述受光部接受從該發光部射出並在巴士2的側面2a、電池放置臺6的前表面等反射物被反射的雷射。如圖8所示，該檢測機構21安裝於電池裝設部22的前端側的上表面。在本實施方式中，以與分別形成於四個電池放置臺6的一對(兩個)檢測用標記8對應的方式，將兩個檢測機構21安裝於電池裝設部22。當對從發光部射出的雷射進行反射的反射物處於規定的測定範圍內時，檢測機構21處於接通狀態，當對雷射進行反射的反射物未處於測定範圍內時，檢測機構21處於斷開狀態。並且，能夠使用處於接通狀態的檢測機構21檢測檢測機構21與反射物之間的距離。

當從巴士2拔出電池3時，首先，通過檢測機構21和檢測用板13檢測巴士2的位置。具體而言，通過檢測機構21檢測檢測用板13的上端以及左右的兩端的位置並計算檢測用板13的位置，由此檢測出巴士2的位置。並且，在通過檢測機構21檢測出巴士2的位置後，通過檢測機構21和檢測用標記8檢測出電池3的位置。

具體而言，以來自檢測機構21的發光部的雷射在左右方向上橫切檢測用標記8的方式，使電池裝設部22向左右方向移動，檢測出檢測用標記8的左右方向的兩端，由此計算出左右方向上的檢測用標記8的位置。並且，通過檢測出檢測用標記8的左右方向的兩端，計算出檢測用標記8的被雷射橫切的部分的寬度。檢測用標記8形成為隨著朝向上側而左右方向的寬度逐漸變窄的大致三角形狀，因此通過計算出檢測用標記8的被雷射橫切的部分的寬度，能夠計算出檢測用標記8的高度。並且，通過計算出左右方向上的檢測用標記8的位置以及檢測用標記8的高度，計算出形成有檢測用標記8的電池放置臺6的左右方向的位置以及高度，檢測出定位並裝設於電池放置臺6的電池3的左右方向的位置以及高度。並且，通過計算出檢測機構21和檢測用標記8之間的距離，計算出形成有檢測用標記8的電池放置臺6的前後方向的位置，從而檢測出定位並裝設於電池放置臺6的電池3的前後方向的位置。

並且，根據一對檢測用標記8中的一個檢測用標記8的高度和另一個檢測用標記8的高度，計算從前後方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜，檢測從前後方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜。並且，根據一對檢測用標記8中的一個檢測用標記8與檢測機構21之間的距離和另一個檢測用標記8與檢測機構21之間的距離，計算從上下方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜，檢測從上下方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜。

另外，當檢測出電池3在前後左右方向上的位置、電池3的高度、從前後方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜以及從上下方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜時，通過升降機構18、轉動機構19以及水平移動機構20對電池拔插機構17的左右方向的位置、高度以及傾斜進行調整，以能夠從電池收容部4適當地拔出電池3。

(通過電池更換機器人進行電池更換動作的概略)

圖12是用於說明圖2所示的電池更換機器人5進行電池3的交換動作的流程圖。圖13是用於說明通過圖2所示的電池更換機器人5進行從巴士2拔出電池3的拔出動作的圖。圖14是用於說明通過圖2所示的電池更換機器人5進行向巴士2插入電池3的插入動作的圖。

在電池更換系統1中，當需要更換電池3的巴士2在規定的停止位置停止時，首先，如上所述，檢測巴士2的位置(步驟s1)。然後，進行從巴士2拔出四個電池3中的需要更換的電池3的拔出動作(步驟s2)。在步驟s2中，具體而言，像上述那樣檢測需要更換的電池3的位置(具體而言，形成於裝設有需要更換的電池3的電池放置臺6的檢測用標記8的位置)(步驟s21)，然後，通過機器人5從巴士2拔出電池3(步驟s22)，然後，被拔出的電池3收容於緩衝工位(步驟s23)。

在步驟s1、s2中，首先，位於初始位置的電池裝設部22以及電池卡合部24(參照圖13(a))朝向靠近巴士2的方向移動。具體而言，如圖13(b)所示，電池裝設部22移動至能夠將電池3從電池放置臺6轉移至電池裝設部22的位置，並且電池卡合部24移動至卡合爪部41能夠與電池3的把手部14卡合的位置。在本實施方式中，在位於初始位置的電池裝設部22以及電池卡合部24移動至圖13(b)所示的位置前，檢測電池3的位置。

並且，在步驟s2中，如圖13(c)所示，卡合爪部4下降並與把手部14卡合。如上所述，收容於電池收容部4的電池3被鎖定機構9鎖定。並且，如上所述，若從電池3被鎖定機構9鎖定的狀態進一步將電池3稍微向電池收容部4的裡側按壓，則由鎖定機構9形成的對電池3的鎖定狀態被解除，能夠從電池收容部4拔出電池3。因此，若卡合爪部41與把手部14卡合，則如圖13(c)所示，電池卡合部24將電池3稍微向電池收容部4的裡側按壓(即，朝向靠近巴士2的方向稍微移動)，解除由鎖定機構9形成的對電池3的鎖定狀態。

然後，如圖13(d)所示，電池卡合部24朝向遠離巴士2的方向移動，電池3開始從電池放置臺6向電池裝設部22轉移。電池卡合部24移動規定量，如圖13(e)所示，當電池3完全裝設於電池裝設部22後，如圖13(f)所示，電池裝設部22以及電池卡合部24同步朝向遠離巴士2的方向移動，從巴士2拔出電池3的動作結束。當從巴士2拔出電池3的動作結束時，機器人5轉動180°，將電池3收容於緩衝工位。

然後，進行將電池3插入巴士2的、電池3被拔出的部分的插入動作(步驟s3)。在步驟s3中，具體而言，通過機器人5從緩衝工位取出充完電的電池3(步驟s31)，然後，將取出的電池3插入巴士2(步驟s32)。

在步驟s3中，當機器人5從緩衝工位取出衝完電的電池3時，轉動180°，如圖14(a)所示，成為與從巴士2拔出電池3的拔出動作結束時相同的狀態。然後，如圖14(b)所示，電池裝設部22以及電池卡合部24同步朝向靠近巴士2的方向移動。當電池裝設部22移動至能夠將電池3從電池裝設部22轉移至電池放置臺6的位置時，如圖14(c)、圖14(d)所示，電池卡合部24向靠近巴士2的方向移動，進行向巴士2插入電池3。當電池3被插入巴士2時，則如圖14(e)所示，卡合爪部41上升，如圖14(f)所示，電池裝設部22以及電池卡合部24朝向遠離巴士2的方向移動(具體地說，移動至初始位置)，電池3向巴士2的插入結束。

步驟s2以及s3中的動作反覆進行直到停止的巴士2中需要更換的電池3的更換結束(在步驟s4中變為「是」為止)。通常步驟s2以及s3中的動作反覆進行直到停止的巴士2的全部電池3被更換為止。當需要更換的電池3的更換結束時，機器人5恢復到原點位置(步驟s5)，通過機器人5進行的電池3的更換動作結束。

另外，在電池更換系統1中，為了使機器人5適當動作而適當地更換巴士2的電池3，使用停止在規定的基準位置的巴士2，預先進行機器人5的教導(示教)。機器人5沿教導的位置(教導位置)動作，進行電池3的更換動作。

(電池插入時的控制方法)

圖15是用於說明通過圖2所示的電池更換機器人5進行電池3的插入動作時的控制的流程圖。圖16是用於說明通過圖2所示的電池更換機器人5進行電池3的插入動作時的超負荷控制的流程圖。

如上所述，隨著電池3向電池收容部4插入，卡合突起15的傾斜面15a與鎖定部件11的傾斜面11a開始接觸，鎖定機構9開始鎖定電池3。並且，隨著電池3插入電池收容部4，連接器10與連接器16開始卡合，連接器10與連接器16的連接開始。以下，將通過電池卡合部24將電池3向電池收容部4插入時、且鎖定機構9開始鎖定電池3時的電池卡合部24的位置作為鎖定開始位置，將通過電池卡合部24將電池3插入電池收容部4時、且連接器10與連接器16開始連接時的電池卡合部24的位置作為連接器連接開始位置。

在本實施方式中，在以進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，鎖定機構9開始鎖定電池3的動作比連接器10與連接器16的連接動作先進行的方式配置鎖定機構9以及連接器10、16的情況下，當電池卡合部24移動至鎖定開始位置時，電池卡合部24開始電池3的連接動作。並且，在以進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，連接器10與連接器16的連接開始動作比鎖定機構9鎖定電池3的動作先進行的方式配置鎖定機構9以及連接器10、16的情況下，當電池卡合部24移動至連接器連接開始位置時，電池卡合部24開始進行電池3的連接動作。並且，在以進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，鎖定機構9鎖定電池3的動作與連接器10與連接器16的連接動作同時進行的方式配置鎖定機構9以及連接器10、16的情況下，當電池卡合部24移動至鎖定開始位置以及連接器連接開始位置時，電池卡合部24開始電池3的連接動作。

即，在本實施方式中，在進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，當電池卡合部24移動至鎖定開始位置以及連接器連接開始位置中的至少任意一方時，通過電池卡合部24開始電池3的連接動作，在連接動作時，進行鎖定機構9鎖定電池3、以及連接器10與連接器16連接中的至少任意一方。並且，在本實施方式中，當鎖定機構9鎖定電池3的動作結束，且連接器10與連接器16的連接結束時，通過電池卡合部24進行的電池3的連接動作結束。並且，當連接動作結束，電池裝設部22以及電池卡合部24移動至初始位置時，將電池3向電池收容部4的插入動作結束。

當將電池卡合部24開始進行電池3的連接動作時的電池卡合部24的位置作為連接動作開始位置時，例如，圖14(c)所示的電池卡合部24的位置為連接動作開始位置。並且，當將電池卡合部24結束電池3的連接動作時的電池卡合部24的位置作為連接動作結束位置時，例如，圖14(d)所示的電池卡合部24的位置為連接動作結束位置。在本實施方式中，在教導機器人5時，連接動作開始位置以及連接動作結束位置被教導給機器人5。

另外，在以進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，鎖定機構9開始鎖定電池3的動作比連接器10與連接器16的連接先進行的方式配置鎖定機構9以及連接器10、16的情況下，也可以在電池卡合部24移動至鎖定開始位置後進一步向電池收容部4的裡側移動規定量後，電池卡合部24開始電池3的連接動作。並且，在以進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，連接器10與連接器16的連接開始動作比鎖定機構9鎖定電池3的動作先進行的方式配置鎖定機構9以及連接器10、16的情況下，也可以在電池卡合部24移動至連接器連接開始位置後進一步向電池收容部4的裡側移動規定量後，電池卡合部24開始電池3的連接動作。並且，在以進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，鎖定機構9鎖定電池3的動作和連接器10與連接器16的連接同時開始的方式配置鎖定機構9以及連接器10、16的情況下，也可以在電池卡合部24移動至鎖定開始位置以及連接器連接開始位置後進一步向電池收容部4的裡側移動規定量後，電池卡合部24開始電池3的連接動作。

並且，在本實施方式中，在通過電池卡合部24進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，在連接動作開始前和連接動作開始後，驅動電池卡合部24的馬達44的控制方法不同。

在連接動作開始前，控制部27通過位置控制控制機器人5，在所述位置控制中，以機器人5沿著教導位置動作的方式控制機器人5。即，在連接動作開始前，控制部27通過位置控制控制馬達44，在所述位置控制中，通過控制馬達44的旋轉量而控制馬達44。並且，在連接動作開始前，當馬達44的負荷超過規定的第一基準值時，控制部27使馬達44停止。在本實施方式中，測定作為馬達44的負荷的馬達44的電流值，控制部27在連接動作開始前通過電流控制來控制馬達44，在所述電流控制中，當馬達44的電流值超過規定的第一基準電流值時，使馬達44停止。另外，實際上，是當馬達44的電流值乘以規定的常數所得的值超過第一基準電流值乘以相同的常數所得的值時，控制部27使馬達44停止。

另外，在解決上述第二課題的電池更換機器人5中，在連接動作開始前，控制部27通過位置控制控制機器人5，在所述位置控制中，以機器人5沿著教導位置動作的方式控制機器人5。即，在連接動作開始前，控制部27通過位置控制來控制馬達44，在所述位置控制中，通過控制馬達44的旋轉量而控制馬達44。並且，在連接動作開始前，控制部27通過第一控制來控制馬達44，在所述第一控制中，當馬達44的負荷超過規定的第一基準值時，使馬達44停止。在本實施方式中，測定作為馬達44的負荷的馬達44的電流值，控制部27在連接動作開始前通過電流控制來控制馬達44，在所述電流控制中，當馬達44的電流值超過規定的第一基準電流值時，使馬達44停止。即，本實施方式的第一控制是電流控制。另外，實際上，是當馬達44的電流值乘以規定的常數所得的值超過第一基準電流值乘以相同的常數所得的值時，控制部27使馬達44停止。

另一方面，即使開始連接動作，控制部27也通過位置控制來控制馬達44，但是當連接動作開始時，控制部27如圖15以及圖16的流程圖所示來控制馬達44。即，如圖15所示，當電池卡合部24開始進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作，電池卡合部24移動至連接動作開始位置並開始連接動作時(步驟s41)，控制部27開始超負荷控制(步驟s42)。另外，在解決上述第二課題的電池更換機器人5中，如以下說明，本實施方式的超負荷控制是電流控制。

並且，當連接動作開始時，控制部27開始測量連接動作開始後的馬達44的驅動時間(步驟s43)。然後，控制部27判斷電池卡合部24是否移動至連接動作結束位置(步驟s44)。在步驟s44中，電池卡合部24移動至連接動作結束位置的情況下，控制部27在使與電池3的把手部14卡合的卡合爪部41上升後，使電池裝設部22以及電池卡合部24朝向遠離巴士2的方向退避(步驟s45)，通過電池卡合部24進行的將電池3向電池收容部4插入的插入動作結束。

另一方面，在步驟s44中，電池卡合部24沒有移動至連接動作結束位置的情況下，控制部27判斷在步驟s43中開始測量的、連接動作開始後的馬達44的驅動時間是否經過了規定的基準時間(步驟s47)。在步驟s47中，馬達44的驅動時間沒有經過基準時間的情況下，返回步驟s44。

並且，在步驟s47中，馬達44的驅動時間經過了基準時間的情況下，控制部27在使與電池3的把手部14卡合的卡合爪部41上升後，使馬達44反轉，使電池卡合部24朝向遠離巴士2的方向退避(步驟s48)。即，在電池卡合部24移動至連接動作結束位置期間，當馬達44的驅動時間經過了基準時間時，控制部27使電池卡合部24向電池3的拔出方向退避。另外，在本實施方式中，在步驟s48中，電池裝設部22不向電池3的拔出方向退避，但是也可以在步驟s48中，電池裝設部22向電池3的拔出方向退避。

然後，在步驟s42中開始的超負荷控制沒有結束的情況下，控制部27使超負荷控制結束(步驟s49)，通過電池卡合部24進行的將電池3向電池收容部4插入的插入動作異常結束。另外，在超負荷控制結束時，馬達44的電流值的閾值從以下說明的第二基準電流值切換為第一基準電流值。

並且，當在步驟s42中開始超負荷控制時，如圖16所示，控制部27計算相當於馬達44的負荷的馬達44的電流值(步驟s51)，判斷馬達44的電流值是否超過第二基準電流值(步驟s52)。第二基準電流值是比第一基準電流值小的值。並且，在步驟s42中開始超負荷控制時，馬達44的電流值的閾值從第一基準電流值切換為第二基準電流值。另外，實際上，在步驟s51中，是計算馬達44的電流值乘以規定的常數所得的值，在步驟s52中，是判斷馬達44的電流值乘以該常數所得的值是否超過第二基準電流值乘以相同的常數所得的值。

在步驟s52中，馬達44的電流值沒有超過第二基準電流值的情況下，控制部27判斷電池卡合部24是否移動至連接動作結束位置(步驟s53)。在步驟s53中，電池卡合部24沒有移動至連接動作結束位置的情況下，返回步驟s51，在電池卡合部24移動至連接動作結束位置的情況下，控制部27結束超負荷控制。在結束超負荷控制時，馬達44的電流值的閾值從第二基準電流值切換為第一基準電流值。

另一方面，在步驟s52中，馬達44的電流值超過第二基準電流值的情況下，控制部27測量馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態的持續時間(步驟s54)，判斷該持續時間是否經過了規定的基準時間(步驟s55)。在步驟s55中，該持續時間經過了基準時間的情況下，控制部27使馬達44停止(步驟s56)，結束超負荷控制。另一方面，在步驟s55中，該持續時間沒有經過基準時間的情況下，進入步驟s53。

另外，從步驟s55進入步驟s53、s51、s52，在步驟s52中，馬達44的電流值沒有超過第二基準電流值的情況下，馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態的持續時間被復位。另一方面，從步驟s55進入步驟s53、s51、s52，在步驟s52中，馬達44的電流值超過第二基準電流值的情況下，馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態的持續時間不被復位，在步驟s54中，加上馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態的持續時間。

並且，在本實施方式中，在進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，連接動作開始前的馬達44的旋轉速度(即，電池卡合部24的移動速度)比連接動作開始後的馬達44的旋轉速度快。

(解決上述第一課題的本實施方式的主要效果)

如以上說明，在本實施方式中，在進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，當連接動作開始時，控制部27除了位置控制之外，還通過超負荷控制來控制馬達44。並且，該超負荷控制是電流控制，在該超負荷控制中，當在馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態下經過了規定的基準時間時，使馬達44停止。因此，在本實施方式中，在通過鎖定機構9鎖定電池3時電池3相對於鎖定機構9發生位置偏移而導致鎖定機構9與電池3幹涉、將機器人5等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達44時，或者在將接器10與連接器16連接時連接器10、16彼此發生位置偏移而幹涉、將機器人5等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達44時，能夠使馬達44停止。因此，在本實施方式中，即使在將通過將電池3向電池收容部4插入的插入力動作並鎖定電池3的機械式的鎖定機構9設置於電池收容部4，且通過將電池3向電池收容部4插入的插入力將連接器10與連接器16連接的情況下，也能夠防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷。

並且，在本實施方式的超負荷控制中，即使馬達44的電流值超過第二基準電流值，也使馬達44驅動直到在馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態下經過了基準時間。因此，在通過鎖定機構9鎖定電池3時、或者在將連接器10與連接器16連接時，即使將機器人5等不會產生損傷的程度的短時間的超負荷施加於馬達44，也能夠通過鎖定機構9鎖定電池3、將連接器10與連接器16連接。即，在本實施方式中，能夠防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷，而且能夠通過鎖定機構9鎖定電池3、將連接器10與連接器16連接。

並且，在本實施方式中，即使在連接動作時，也對馬達44進行位置控制，因此能夠根據馬達44的旋轉量，檢測鎖定機構9對電池3的鎖定、以及連接器10與連接器16的連接是否可靠地結束。

在本實施方式中，從連接動作開始後至電池卡合部24移動至連接動作結束位置期間，當連接動作開始後的馬達44的驅動時間經過了基準時間時，控制部27使電池卡合部24向電池3的拔出方向退避。因此，在本實施方式中，能夠防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷。即，在連接動作開始後的馬達44的驅動時間經過了基準時間，但是電池卡合部24沒有移動至連接動作結束位置的情況下，料想是發生了鎖定機構9與電池3幹涉、連接器10與連接器16幹涉等，對這些結構施加了超負荷的情況，但是在本實施方式中，在電池卡合部24移動至連接動作結束位置期間，當連接動作開始後的馬達44的驅動時間經過了基準時間時，控制部27使電池卡合部24向電池3的拔出方向退避，因此能夠消除施加於這些結構的超負荷，能夠防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷。

(解決上述第二課題的本實施方式的主要效果)

如以上說明，在本實施方式中，在進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時，當開始連接動作時，在馬達44的電流值超過比連接動作開始前的第一基準電流值小的第二基準電流值的狀態下經過了規定的基準時間時，控制部27使馬達44停止。因此，在本實施方式中，在通過鎖定機構9鎖定電池3時電池3相對於鎖定機構9發生位置偏移而導致鎖定機構9與電池3幹涉、將機器人5等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達44時，或者在將連接器10與連接器16連接時連接器10、16彼此發生位置偏移而幹涉、將機器人5等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達44時，能夠使馬達44停止。

並且，在本實施方式中，當開始連接動作時，即使馬達44的電流值超過第二基準電流值，也使馬達44驅動直到在馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態下經過基準時間。因此，在本實施方式中，即使在通過鎖定機構9鎖定電池3時、或者將連接器10與連接器16連接時，將機器人5等不會產生損傷的程度的短時間的超負荷施加於馬達44，也能夠通過鎖定機構9鎖定電池3、將連接器10與連接器16連接。

因此，在本實施方式中，即使在將通過將電池3向電池收容部4插入的插入力動作並鎖定電池3的機械式的鎖定機構9設置於電池收容部4，且通過將電池3向電池收容部4插入的插入力將連接器10與連接器16連接的情況下，也能夠防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷，而且能夠通過鎖定機構9鎖定電池3、將連接器10與連接器16連接。

在本實施方式中，在連接動作開始前，只要馬達44的電流值不超過比第二基準電流值大的第一基準電流值，馬達44就不停止。因此，在本實施方式中，能夠增加連接動作開始前的馬達44的加減速度。因此，在本實施方式中，能夠縮短從開始將電池3向電池收容部4插入的插入動作至連接動作開始為止的電池3的移動時間。並且，在本實施方式中，由於連接動作開始前的馬達44的旋轉速度比連接動作開始後的馬達44的旋轉速度快，因此能夠進一步縮短從開始將電池3向電池收容部4插入的插入動作至連接動作開始為止的電池3的移動時間。

在本實施方式中，連接動作開始後的馬達44的旋轉速度比連接動作開始前的馬達44的旋轉速度慢。因此，在本實施方式中，在通過鎖定機構9鎖定電池3時電池3相對於鎖定機構9發生位置偏移而導致鎖定機構9與電池3幹涉、將機器人5等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達44時，或者在將連接器10與連接器16連接時連接器10與連接器16發生位置偏移而幹涉、將機器人5等會產生損傷的程度的超負荷施加於馬達44時，能夠在短時間內使馬達44停止。因此，能夠有效地防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷。

在本實施方式中，當連接動作開始後，電池卡合部24移動至連接動作結束位置期間，連接動作開始後的馬達44的驅動時間經過了基準時間時，控制部27使電池卡合部24朝向電池3的拔出方向退避。因此，在本實施方式中，能夠防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷。即，在連接動作開始後的馬達44的驅動時間經過了基準時間，但是電池卡合部24沒有移動至連接動作結束位置的情況下，料想是發生了鎖定機構9與電池3幹涉、連接器10與連接器16幹涉等，對這些結構施加了超負荷的情況，但是在本實施方式中，當在電池卡合部24移動至連接動作結束位置期間，連接動作開始後的馬達44的驅動時間經過了基準時間時，控制部27使電池卡合部24向電池3的拔出方向退避，因此能夠消除施加於這些結構的超負荷，能夠防止電池收容部4、電池3以及機器人5的損傷。

(其他實施方式)

上述實施方式是本發明優選的實施方式的一個例子，但是本發明不限於此，在不脫離本發明的主旨的範圍內可以進行各種變更實施。

在上述實施方式中，在步驟s47中，馬達44的驅動時間經過了基準時間的情況下，控制部27使馬達44反轉，使電池卡合部24向遠離巴士2的方向退避。除此之外例如，在步驟s47中，馬達44的驅動時間經過了基準時間的情況下，控制部27也可以使電池卡合部24停止。即，在步驟s47中，馬達44的驅動時間經過了基準時間的情況下，控制部27也可以使馬達44停止。

在解決上述第一課題的情況下，在上述實施方式中，在超負荷控制中，即使馬達44的電流值超過第二基準電流值，控制部27也使馬達44驅動直到在該電流值超過第二基準電流值的狀態下經過了規定的基準時間，且當在馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態下經過了基準時間時，使馬達44停止。除此之外例如，控制部27也可以測定作為馬達44的負荷的除了馬達44的電流值以外的負荷的值，在超負荷控制中，即使測定出的該負荷超過規定的基準值，也使馬達44驅動直到在該負荷超過基準值的狀態下經過了規定的基準時間，且在該負荷超過基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達44停止。例如，控制部27也可以使用測量在進行將電池3向電池收容部4插入的插入動作時的電池3與卡合爪部41的接觸壓力的壓力傳感器，測定馬達44的負荷，在超負荷控制中，即使壓力傳感器的檢測值超過規定的基準值，也使馬達44驅動直到在該檢測值超過基準值的狀態下經過了規定的基準時間，並且在該檢測值超過基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達44停止。

並且，在解決上述第二課題的情況下，在上述實施方式中，在超負荷控制中，即使馬達44的電流值超過第二基準電流值，控制部27也使馬達44驅動直到在該電流值超過第二基準電流值的狀態下經過了規定的基準時間，並且在馬達44的電流值超過第二基準電流值的狀態下經過了基準時間時，使馬達44停止，但控制部27也可以在超負荷控制中，測定作為馬達44的負荷的除了馬達44的電流值之外的負荷的值，即使測定的該負荷超過規定的第二基準值，也使馬達44驅動直到在該負荷超過第二基準值的狀態下經過了規定的基準時間，並且在該負荷超過第二基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達44停止。例如，控制部27也可以在超負荷控制中使用上述的壓力傳感器測定馬達44的負荷，即使壓力傳感器的檢測值超過規定的第二基準值，也使馬達44驅動直到在該檢測值超過第二基準值的狀態下經過了規定的基準時間，並且在該檢測值超過第二基準值的狀態下經過了基準時間時，使馬達44停止。

同樣地，在解決上述第一課題的情況下，在上述實施方式中，在連接動作開始前，當馬達44的電流值超過規定的第一基準電流值時，控制部27使馬達44停止，但是控制部27也可以在連接動作開始前，在由上述壓力傳感器測定的馬達44的負荷超過規定的基準值時，使馬達44停止。

在解決上述第二課題的情況下，在上述實施方式中，在連接動作開始前，當馬達44的電流值超過規定的第一基準電流值時，控制部27使馬達44停止。除此之外例如，控制部27也可以在連接動作開始前，測定作為馬達44的負荷的除了馬達44的電流值以外的負荷的值，在測定的該負荷超過規定的第一基準值時，使馬達44停止。例如，控制部27也可以使用測定在進行將馬達3向電池收容部4插入的插入動作時的電池3與卡合爪部41的接觸壓力的壓力傳感器測定馬達44的負荷，並且在連接動作開始前，在由該壓力傳感器測定的馬達44的負荷超過規定的第一基準值時，使馬達44停止。

在上述實施方式中，機器人5是用於更換裝設於巴士2的電池3的機器人，但是機器人5也可以是用於更換裝設於拖拉機、自家用車等除了巴士2以外的車輛的電池3的機器人。

附圖標記說明

1電池更換系統

2巴士(車輛)

3電池

4電池收容部

5機器人(電池更換機器人)

9鎖定機構

10連接器(收容部側連接器)

16連接器(電池側連接器)

17電池拔插機構

22電池裝設部

24電池卡合部

27控制部

44馬達。