特開 2023-84677 部材取付ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023084677

(43)【公開日】2023-06-19

(54)【発明の名称】部材取付ロボット

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/16 20060101AFI20230612BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20230612BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20230612BHJP

【ＦＩ】

E04G21/16

B25J13/08 Z

B25J5/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186451

(22)【出願日】2022-11-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-05-09

(31)【優先権主張番号】P 2021198838

(32)【優先日】2021-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2022129021

(32)【優先日】2022-08-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】500539561

【氏名又は名称】株式会社テムザック

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳田 克巳

(72)【発明者】

【氏名】小松 淳

(72)【発明者】

【氏名】岡 尚人

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 義秀

(72)【発明者】

【氏名】手島 則夫

(72)【発明者】

【氏名】伊東 真

(72)【発明者】

【氏名】三室 恵史

(72)【発明者】

【氏名】加藤 洋祐

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼本 陽一

(72)【発明者】

【氏名】川久保 勇次

(72)【発明者】

【氏名】清水 昌樹

(72)【発明者】

【氏名】石井 佑典

【テーマコード（参考）】

2E174

3C707

【Ｆターム（参考）】

2E174CA16

2E174CA23

2E174CA26

2E174DA52

2E174DA63

3C707AS07

3C707AS21

3C707AS26

3C707CS08

3C707KS03

3C707KS04

3C707KS05

3C707KT03

3C707KT05

3C707KT06

3C707KX06

3C707LT06

3C707LV04

3C707LV05

3C707LV17

3C707WA16

(57)【要約】

【課題】埋設部材に棒状部材を取り付ける作業における工数を低減する。
【解決手段】天井面１に設けられた埋設部材４に棒状部材６を取り付ける部材取付ロボット１００は、床面２を移動可能な台車部１０と、埋設部材４への棒状部材６の取り付けを行う部材取付部２４と、支持軸２３を中心に部材取付部２４を回動させる回動モータ２２と、埋設部材４の傾きを検出可能な距離センサ５１と、台車部１０、部材取付部２４及び回動モータ２２の作動を制御する制御部５０と、を備える。制御部５０は、部材取付部２４により保持された棒状部材６の傾きが、距離センサ５１によって検出された埋設部材４の傾きと略一致するように、回動モータ２２及び台車部１０の少なくとも一方を作動させてから、埋設部材４に棒状部材６を取り付けるように部材取付部２４を作動させる。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、
床面を移動可能な台車部と、
前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、
前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、
前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、
前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記検出部によって検出された前記埋設部材の傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させる、
部材取付ロボット。

【請求項2】

前記検出部は、前記埋設部材及び前記天井面までの距離を検出可能な距離検出部であって、
前記制御部は、
前記距離検出部により検出された前記天井面までの距離から基準傾斜角を算出し、
前記距離検出部により検出された前記埋設部材までの距離から計測傾斜角を算出し、
前記基準傾斜角と前記計測傾斜角との差分を前記埋設部材の傾きとして演算する、
請求項１に記載の部材取付ロボット。

【請求項3】

前記部材取付部は、前記棒状部材を保持する保持部と、前記保持部により保持された前記棒状部材を前記埋設部材に取り付ける操作を行う取付操作部と、を有し、
前記制御部は、傾いた前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記取付操作部を作動させた後、前記天井面に対して前記棒状部材が略垂直となるように修正するための修正荷重が、前記保持部を介して前記棒状部材に付与されるように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させる、
請求項１または２に記載の部材取付ロボット。

【請求項4】

前記部材取付ロボットの周囲を撮像可能な撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記棒状部材に対して前記修正荷重を付与することが可能か否かを判定する、
請求項３に記載の部材取付ロボット。

【請求項5】

前記部材取付部は、前記埋設部材に向けて前記棒状部材をガイド可能なスリーブをさらに有し、
前記制御部は、前記埋設部材の近傍に前記スリーブが到達したと判定された後、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させる、
請求項１または２に記載の部材取付ロボット。

【請求項6】

前記制御部は、前記埋設部材への前記棒状部材の差込量に基づいて、前記棒状部材の取付けの適否を判定する、
請求項１または２に記載の部材取付ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部材取付ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、天井面に設けられた埋設部材に対して吊りボルトを取り付ける部材取付ロボットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１１０４６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

天井面に設けられる埋設部材が、コンクリートを打設する前に設置されるインサートである場合、デッキプレートにインサートが予め取り付けられていると、デッキプレート上にコンクリートを打設する際にコンクリートの流れによってインサートが傾くことがあり、また、合板型枠にインサートが予め取り付けられていると、型枠が変形することによってインサートが傾くことがある。また、天井面に設けられる埋設部材が、打設後のコンクリートの天井面に取り付けられるあと施工アンカーである場合、アンカーを取り付けるための孔が傾いて形成されていると、アンカーは傾いた状態となる。

【0005】

このように傾いた状態で埋設部材が天井面に設けられていると、特許文献１に記載されるような部材取付ロボットによって、吊りボルトを埋設部材に取り付けようとしても、埋設部材のネジ穴に吊りボルトを螺合させることができず、作業エラーが生じてしまったり、埋設部材のネジ穴に吊りボルトを強引に螺合させることでネジ部にかじりが生じ、吊りボルトを正常に取り付けることができなくなってしまったりすることとなる。このため、吊りボルトを埋設部材に取り付ける作業を作業員が改めて行わなければならず、結果として、作業工数が増大するおそれがある。

【0006】

本発明は、天井面に設けられた埋設部材に棒状部材を取り付ける作業における工数を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、床面を移動可能な台車部と、前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記検出部によって検出された前記埋設部材の傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、天井面に設けられた埋設部材に棒状部材を取り付ける作業における工数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る部材取付ロボットによって行われる作業のイメージを示したイメージ図である。

【図2】本発明の実施形態に係る部材取付ロボットの側面図である。

【図3】図２の矢印Ａで示される方向から見た部材取付ロボットの一部を示した図である。

【図4】部材取付ロボット及び運搬ロボットを含む制御システム全体の構成を示すブロック図である。

【図5】部材取付ロボットと共に用いられる運搬ロボットの側面図である。

【図6】部材取付ロボットが行う作業の手順を示したフローチャートである。

【図7A】埋設部材の傾きを検出する方法について説明するための図である。

【図7B】図７Ａの矢印Ｂで示される方向から見た図である。

【図8】埋設部材に棒状部材を取り付ける作業について説明するための図である。

【図9】図５のフローチャートの一部の工程の詳細を示したフローチャートである。

【図10】埋設部材に取り付けられた棒状部材の傾きを修正する作業について説明するための図である。

【図11A】埋設部材の傾きを検出する方法の変形例について説明するための図である。

【図11B】図１１Ａの矢印Ｃで示される方向から見た図である。

【図12A】埋設部材の端面と天井面とがほぼ面一となる場合に埋設部材の傾きを検出する方法について説明するための図である。

【図12B】図１２Ａの矢印Ｄで示される方向から見た図である。

【図13A】埋設部材の端面が天井面から露出していない場合に埋設部材の傾きを検出する方法について説明するための図である。

【図13B】図１３Ａの矢印Ｅで示される方向から見た図である。

【図14】本発明の実施形態に係る部材取付ロボットの変形例を示す図である。

【図15】本発明の実施形態に係る部材取付ロボットの別の変形例の側面図である。

【図16】図１５の矢印Ｆで示される方向から見た図である。

【図17】図１６のＧ－Ｇ線に沿う断面を示した図であり、棒状部材を供給するための構造について説明するための図である。

【図18】棒状部材を部材取付部へと受け渡す工程について説明するための図である。

【図19】棒状部材を部材取付部へと受け渡す工程について説明するための図であり、図１８に続く工程を示す図である。

【図20】棒状部材を部材取付部へと受け渡す工程について説明するための図であり、図１９に続く工程を示す図である。

【図21】棒状部材を部材取付部へと受け渡す工程について説明するための図であり、図２０に続く工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る部材取付ロボットについて説明する。

【0011】

本発明の実施形態に係る部材取付ロボット１００は、外部からの操作を必要としない自律型ロボットであり、図１に示すように、天井面１に設けられた埋設部材４に棒状部材６を取り付ける作業を行うものである。図１は、部材取付ロボット１００によって行われる作業をわかりやすく誇張して示したイメージ図であり、実際の大きさや比率とは異なる部分がある。

【0012】

図１に示される天井面１は、コンクリートが流し込まれたデッキプレートの下面、または、合板型枠が取り外された後のコンクリートスラブの下面であり、天井面１には、複数の埋設部材４が所定の位置に設けられる。

【0013】

埋設部材４は、天井面１に棒状部材６を取り付けるために設けられる部材であって、棒状部材６のネジ部が螺合される図示しない雌ネジ穴が天井面１において露出するように設けられている。具体的には、埋設部材４は、コンクリートを打設する前に設置されるインサート、または、打設後のコンクリートに取り付けられるあと施工アンカーである。

【0014】

例えば、天井面１がデッキプレートの下面である場合には、デッキプレート上にコンクリートが流し込まれる前にデッキプレートの所定の位置に取り付けられるインサートが埋設部材４として用いられてもよいし、デッキプレート上に流し込まれたコンクリートが硬化した後に天井面１となるデッキプレートの下面にドリルによって形成された孔内に打ち込まれ、図示しない拡張部が開くことによって孔内に機械的に固着されるあと施工アンカーが埋設部材４として用いられてもよい。

【0015】

また、天井面１が、合板型枠が取り外された後のコンクリートスラブの下面である場合には、合板型枠にコンクリートが打設される前に合板型枠の所定の位置に取り付けられるインサートが埋設部材４として用いられてもよいし、合板型枠に打設されたコンクリートが硬化した後に天井面１となるコンクリートスラブの下面にドリルによって形成された孔内に機械的に固着されるあと施工アンカーが埋設部材４として用いられてもよい。なお、埋設部材４として用いられる施工アンカーは、孔内に機械的に固着されるものに限定されず、孔内に充填された接着剤等が硬化することによって孔内に固着されるものであってもよい。

【0016】

埋設部材４として用いられるインサートやあと施工アンカーは、設計上、コンクリート内に少なくとも一部分が埋設固定され、その下端部が天井面１から所定の長さだけ突出した状態で設置される。これにより、埋設部材４に形成された雌ネジ穴が天井面１側において露出した状態となることから、埋設部材４を介して棒状部材６を天井面１に取り付けることが可能となる。なお、埋設部材４は、インサートやあと施工アンカーに限定されず、少なくとも一部分が天井面１に埋設固定されることによって、棒状部材６を天井面１に取り付けることが可能な構成を有する部材であればどのような部材であってもよい。

【0017】

棒状部材６は、全ネジボルトであって、例えば、天井パネルを保持する枠部材を支持したり、空調装置本体や空調用のダクトを支持したり、照明装置を支持したりする吊りボルトとして用いられる。なお、棒状部材６の下端には、埋設部材４に対して棒状部材６を螺合させる際に締め付け工具等が係合可能な図示しない係合部、例えば、雄ネジ部の谷の径よりも外径が小さい六角頭部や六角穴が設けられていてもよい。

【0018】

図１に示されるように、部材取付ロボット１００は、運搬ロボット１１０によって運搬される棒状部材６を運搬ロボット１１０から受け取り、受け取った棒状部材６を天井面１に設けられた埋設部材４に対して順次取り付けるという作業を行うものである。運搬ロボット１１０は、部材取付ロボット１００と同様に、外部からの操作を必要としない自律型ロボットである。なお、運搬ロボット１１０は、１台の部材取付ロボット１００に対して１台ずつ配置されていてもよいし、複数の部材取付ロボット１００に対して１台配置されていてもよい。

【0019】

部材取付ロボット１００及び運搬ロボット１１０は、それぞれ同じ構成の台車部１０を有し、部材取付ロボット１００は、台車部１０に部材取付ユニット２０が組付けられることによって構成され、運搬ロボット１１０は、台車部１０に運搬ユニット６０が組付けられることによって構成される。

【0020】

まず、図２～４を参照し、部材取付ロボット１００について説明する。図２は、部材取付ロボット１００の側面図であり、図３は、図２の矢印Ａで示される方向から見た部材取付ロボット１００の一部、主に部材取付ユニット２０の部分を示した図であり、図４は、部材取付ロボット１００及び運搬ロボット１１０を含む制御システム全体の構成を示すブロック図である。

【0021】

部材取付ロボット１００は、図２及び図３に示すように、床面２を移動可能な台車部１０と、棒状部材６を保持するとともに埋設部材４への棒状部材６の取り付けを行う部材取付部２４と、支持軸２３を中心に部材取付部２４を回動させる回動モータ（駆動部）２２と、台車部１０、部材取付部２４及び回動モータ２２の作動を制御する制御部５０と、を備える。なお、部材取付ユニット２０は、台車部１０以外の機構によって構成される。

【0022】

台車部１０は、床面２を全方向に自走可能な走行装置であり、本体部１１と、本体部１１に取り付けられた一対の車輪１４と、一対の車輪１４を別々に駆動可能に設けられた図示しない一対のモータと、一対のモータに電力を供給する図示しないバッテリと、を備える。このように一対の車輪１４を別々に駆動することによって、台車部１０は、その場で旋回することが可能である。なお、台車部１０に設けられたバッテリは、部材取付ユニット２０へ電力を供給する電力供給源としても使用される。

【0023】

台車部１０を、その場で旋回させる構成としては、一対の車輪１４に代えて、例えば、３輪のオムニホイールや４輪のメカナムホイールを備えた構成が採用されてもよいし、全方向に回転可能な複数の球状体が床面２に接する駆動輪として機能する構成が採用されてもよい。なお、台車部１０は、作業効率の観点からは、その場での旋回が可能であることが好ましいが、床面２を前後左右に自走可能であって所定の位置へと移動することが可能な一般的な走行装置であってもよい。

【0024】

台車部１０には、本体部１１から上方に向かって延びる支柱１２と、支柱１２の上端に設けられる台車側フランジ部１３とが、台車部１０に対して部材取付ユニット２０を取り付けるために設けられる。部材取付ユニット２０は、後述の設置プレート２１を介して台車側フランジ部１３に取り付けられる。なお、図２に示される支柱１２は、単なる柱状部材であるが、上下方向に伸縮自在な構成を備えていてもよい。

【0025】

また、台車部１０には、台車部１０周辺の情報を取得可能な情報取得器（撮像部）１５が設けられる。情報取得器１５は、台車部１０の周囲や台車部１０の上方を撮像可能な全天球型または半天球型のカメラである。情報取得器１５によって撮像された画像は制御部５０へと送られ、台車部１０の自己位置の特定や障害物を検知するために用いられる。情報取得器１５としては、カメラに代えて、または、カメラに加えて、全方位の距離を検出可能なレーザスキャナ等の三次元測域センサ、いわゆる、３Ｄ－ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）センサが用いられてもよい。

【0026】

台車部１０に取り付けられる部材取付ユニット２０の部材取付部２４は、図２及び図３に示すように、支持軸２３を介して回動モータ２２により回動自在に支持される平板状のアームプレート２５と、アームプレート２５の一方の平面２５ａに設けられ棒状部材６をアームプレート２５に沿って保持する保持部３２と、保持部３２により保持された棒状部材６を埋設部材４に取り付ける操作を行う取付操作部２６と、保持部３２により保持された棒状部材６を埋設部材４へと誘導するガイドスリーブ（スリーブ）４５と、アームプレート２５の他方の平面２５ｂに設けられガイドスリーブ４５を埋設部材４に対して近づく方向及び離れる方向に移動させることが可能な電動シリンダ４０と、を有する。

【0027】

保持部３２は、棒状部材６が収容されるＵ字溝３３ａが形成された固定ブロック３３と、ピン部材３４ａを介して固定ブロック３３に回動可能に取り付けられた回動ブロック３４と、を有する。固定ブロック３３は、Ｕ字溝３３ａが形成される方向がアームプレート２５の長手方向に沿うようにしてアームプレート２５に固定される。

【0028】

回動ブロック３４の位置は、制御部５０により作動が制御される図示しないサーボモータによって、Ｕ字溝３３ａを閉塞する位置と開放する位置、すなわち、棒状部材６を保持可能な状態と棒状部材６を受け入れ可能な状態とに変更可能である。具体的には、回動ブロック３４の位置は、棒状部材６を埋設部材４に取り付ける際には、Ｕ字溝３３ａを閉塞する位置に保持され、運搬ロボット１１０から棒状部材６が補充される際には、Ｕ字溝３３ａを開放する位置に保持される。なお、図３には、回動ブロック３４がＵ字溝３３ａを開放する位置にある状態が示されている。

【0029】

保持部３２は、アームプレート２５の長手方向に沿って所定の間隔で複数設けられる。図３に示される例では、保持部３２は、２箇所に設けられているが、３箇所以上に設けられていてもよい。

【0030】

取付操作部２６は、棒状部材６を埋設部材４に螺合する際に棒状部材６を回転させる電動モータ２７と、電動モータ２７の回転軸２７ａに取り付けられたソケット２８と、アームプレート２５の長手方向に沿って形成されたレール３１に沿って電動モータ２７を移動させる電動スライド３０と、を有する。

【0031】

ソケット２８は、棒状部材６の下端部を覆うとともに、棒状部材６の下端部の外周面を把持可能な構成、例えば、ソケット２８が回転されることで棒状部材６の外周面を把持可能な部材が径方向内側に向かって突出する構成を備えている。なお、棒状部材６の下端に六角穴等の係合部が設けられている場合は、ソケット２８内には係合部に係合可能な凹凸部が設けられる。

【0032】

電動モータ２７及び電動スライド３０は、ソケット２８により把持された棒状部材６を、埋設部材４に対して螺合させるように制御部５０によって制御される。これらの具体的な作動については、埋設部材４に棒状部材６を取り付ける後述の方法の説明において詳述する。

【0033】

ガイドスリーブ４５は、棒状部材６を埋設部材４に螺合する際に埋設部材４に対して棒状部材６を確実に誘導するために設けられた部材であり、図３に示されるように、保持部３２に保持された棒状部材６が挿通可能な貫通孔４６を有する。

【0034】

また、ガイドスリーブ４５は、貫通孔４６の中心軸を通る平面を分割面として二つの部材４５ａ，４５ｂに分割されており、これらの部材４５ａ，４５ｂは、ヒンジを介して連結されている。

【0035】

二つの部材４５ａ，４５ｂのうちの一方の部材４５ａは、電動シリンダ４０の後述のロッド部４２の先端に設けられたプレート４３に固定されている。他方の部材４５ｂは、ヒンジを回動中心として、制御部５０により作動が制御される図示しないサーボモータによって、一方の部材４５ａに当接する位置と一方の部材４５ａから離れる位置とに変位可能な構成となっている。

【0036】

具体的には、他方の部材４５ｂの位置は、棒状部材６を埋設部材４に取り付ける際には、一方の部材４５ａに当接する位置に保持され、運搬ロボット１１０から棒状部材６が補充される際には、一方の部材４５ａから離れる位置に保持される。なお、図３には、他方の部材４５ｂが一方の部材４５ａから離れた位置にある状態が示されている。

【0037】

ガイドスリーブ４５の貫通孔４６は、天井面１に設けられた埋設部材４の一部を収容可能な収容穴４６ａと、収容穴４６ａに収容された埋設部材４に向けて棒状部材６をガイド可能なガイド穴４６ｂと、を有する。

【0038】

図３に示すように、収容穴４６ａは、アームプレート２５とは反対側において開口するように形成され、天井面１から突出している埋設部材４の外径よりも径が大きい内径を有するとともに、開口端に向かって徐々に拡径する形状となっている。ガイド穴４６ｂは、アームプレート２５側において開口するように形成され、収容穴４６ａの内径よりも径が小さく且つ棒状部材６の外径よりも径が大きい内径を有するとともに、開口端に向かって徐々に拡径する形状となっている。

【0039】

換言すれば、収容穴４６ａの内周面は、天井面１から突出している埋設部材４を収容し易くするためにテーパ状に形成されており、ガイド穴４６ｂの内周面は、棒状部材６を収容穴４６ａ側へと案内し易くするためにテーパ状に形成されている。このように形成された収容穴４６ａとガイド穴４６ｂとが連通することによって、貫通孔４６は形成される。

【0040】

上記形状のガイドスリーブ４５は、収容穴４６ａの径及びガイド穴４６ｂの径の組み合わせが異なるものが予め複数用意されており、施工現場で用いられる埋設部材４の種類及び棒状部材６の外径に合わせて適宜交換される。

【0041】

電動シリンダ４０は、シリンダ部４１とロッド部４２とを有する伸縮機構であり、アームプレート２５の長手方向に沿って伸縮するように、アームプレート２５の他方の平面２５ｂに固定される。シリンダ部４１から突出したロッド部４２の先端には、ガイドスリーブ４５が固定されるプレート４３が設けられる。このため、電動シリンダ４０を伸縮させることによって、ガイドスリーブ４５を天井面１に近付けたり天井面１から離したりすることが可能である。

【0042】

上記構成を備えた部材取付部２４を、支持軸２３を中心として回動させる回動モータ２２は、出力軸である支持軸２３が床面２と平行に延びた状態で、設置プレート２１を介して台車部１０の台車側フランジ部１３に固定される。回動モータ２２の回動量、すなわち、アームプレート２５の傾きは、内蔵された図示しない角度センサによって検出される。

【0043】

このように部材取付部２４は、床面２に平行な支持軸２３を中心として回動自在に台車部１０によって支持されている。

【0044】

部材取付ロボット１００は、上記各機構に加えて、埋設部材４の傾きを検出可能な距離センサ（検出部）５１と、埋設部材４の位置を把握可能な上方撮像部５２と、をさらに備える。

【0045】

距離センサ５１は、カメラ内蔵型のレーザ変位センサであって、ガイドスリーブ４５とともにプレート４３に固定される。このように距離センサ５１は、埋設部材４及び天井面１に対して比較的近い位置に配置されることによって、埋設部材４及び天井面１までの距離を精度よく検出可能な距離検出部として機能する。

【0046】

距離センサ５１によって検出された距離は、制御部５０へと送られ、後述のように、主に埋設部材４の傾きを検出するために用いられる。

【0047】

上方撮像部５２は、天井面１側を撮像するように設置されたカメラであり、回動モータ２２とともに設置プレート２１に固定される。なお、上方撮像部５２を埋設部材４に近付けるために、例えば、上下方向に伸縮自在な支柱を介して上方撮像部５２を設置プレート２１に固定したり、距離センサ５１とともにプレート４３に上方撮像部５２を固定したりしてもよい。必要に応じて上方撮像部５２を埋設部材４に近付けることで、埋設部材４の位置を上方撮像部５２によって、より正確に把握することができる。

【0048】

上方撮像部５２によって撮像された画像は、制御部５０へと送られ、後述のように、主に部材取付ロボット１００を埋設部材４の下方へと正確に移動させるために用いられる。なお、台車部１０に設けられた上述の情報取得器１５によって、棒状部材６が取り付けられる予定の埋設部材４の位置を十分に把握することができる場合には、上方撮像部５２を設けなくともよい。

【0049】

制御部５０は、図４に示すように、距離センサ５１、上方撮像部５２及び情報取得器１５により取得されたデータと、予め読み込まれたＢＩＭ（Building Information Modeling）等の作業エリアに関するデータとに基づいて、台車部１０、部材取付部２４及び回動モータ２２の作動を制御する。制御部５０が行う具体的な制御については、埋設部材４に棒状部材６を取り付ける後述の方法の説明において詳述する。

【0050】

制御部５０は、具体的には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは制御部５０に接続された装置や検出器との情報の入出力に使用される。制御部５０は、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよく、例えば、部材取付ユニット２０と台車部１０とにそれぞれ設けられていてもよい。

【0051】

また、制御部５０には、図４に示すように、部材取付ロボット１００及び運搬ロボット１１０に対して作業の指示を行ったり、作業状況を監視したりする外部のサーバ１２０とデータの送受信を行うための通信部５０ａが設けられる。通信部５０ａは、インターネット回線を介してデータを送信可能な一般的な無線通信機器であってもよいし、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）といった近距離無線通信機器であってもよい。通信部５０ａは、運搬ロボット１１０の制御部９０と通信を行う際にも用いられる。

【0052】

次に、図４及び図５を参照し、棒状部材６を運搬する運搬ロボット１１０について説明する。図５は、運搬ロボット１１０の側面図である。

【0053】

運搬ロボット１１０は、図５に示すように、床面２を移動可能な台車部１０と、複数の棒状部材６を保持可能な保持プレート７０と、保持プレート７０を台車部１０に対して据え置くために設けられるスタンド部６２と、保持プレート７０により保持された棒状部材６を把持し部材取付ロボット１００へと受け渡す受け渡し機構８０と、台車部１０及び受け渡し機構８０の作動を制御する制御部９０と、を備える。なお、運搬ユニット６０は、台車部１０以外の機構によって構成される。

【0054】

台車部１０は、部材取付ロボット１００の台車部１０と同じ構成であるため、その説明を省略する。

【0055】

保持プレート７０は、図５に示されるように略Ｕ字状に形成された板状部材であり、一対の平板部７２，７３と、一対の平板部７２，７３の一端を接続する接続部７１と、一対の平板部７２，７３にそれぞれ設けられる複数の把持部７４と、を有する。

【0056】

把持部７４は、棒状部材６を把持可能な溝を有し、溝が設けられる部分は、樹脂やゴムといった弾性部材によって形成されている。このような把持部７４を一対の平板部７２，７３にそれぞれ同じ数だけ設けておくことにより、一対の平板部７２，７３に架け渡すようにして複数の棒状部材６を保持プレート７０により保持させることができる。

【0057】

スタンド部６２は、台車側フランジ部１３に取り付けられる設置プレート６４と、設置プレート６４から上方に延びる支柱６３と、支柱６３に固定されたフック部６５と、を有する。

【0058】

フック部６５は、スタンド部６２に据え置かれる保持プレート７０の平板部７２，７３を下方から支持可能な形状となっている。換言すれば、保持プレート７０は、スタンド部６２のフック部６５に対して着脱可能となっている。

【0059】

受け渡し機構８０は、支柱６３に対して直交するように固定されたレール部材８１と、レール部材８１に沿って移動可能な受け渡し部８２と、レール部材８１に沿って受け渡し部８２を移動させる図示しない電動スライドと、を有する。

【0060】

受け渡し部８２は、保持プレート７０に保持された複数の棒状部材６のうちの１つの棒状部材６を把持部７４から取り外し、取り外された棒状部材６を部材取付ロボット１００へと渡すように作動可能な構成を有する。

【0061】

具体的には、受け渡し部８２には、棒状部材６を磁力によって保持可能な保持部８３と、保持プレート７０から棒状部材６を取り外す方向に保持部８３を移動させる図示しないアクチュエータと、レール部材８１側を回動中心として保持部８３をアクチュエータとともに水平方向に回動させる図示しない回動モータと、が設けられる。なお、保持部８３は、保持プレート７０の把持部７４と同様に弾性力によって棒状部材６を保持するものであってもよい。

【0062】

このように運搬ロボット１１０は、複数の棒状部材６を上下方向に沿った状態で保管するとともに、上下方向に沿った状態で保管された棒状部材６をそのままの状態で部材取付ロボット１００に受け渡すことが可能な構成となっている。このため、棒状部材６を例えば水平方向に沿った状態で運搬ロボット１１０に保管した場合と比較し、部材取付ロボット１００に対して棒状部材６を受け渡す際の動作が簡素化されるとともに、運搬ロボット１１０の幅が大きくなることが抑制されることで、部材取付ロボット１００の作業が運搬ロボット１１０によって阻害されてしまうことを防止することができる。

【0063】

また、複数の棒状部材６を保持する保持プレート７０がスタンド部６２に対して着脱可能な構成となっているため、保持プレート７０を交換することによって、運搬ロボット１１０への棒状部材６の補充を容易に行うことができる。

【0064】

運搬ロボット１１０は、上記各機構に加えて、部材取付ロボット１００の保持部３２の位置を把握可能な側方撮像部９１をさらに備える。

【0065】

側方撮像部９１は、部材取付ロボット１００を撮像可能に設置されたカメラであり、レール部材８１に固定される。側方撮像部９１が固定される位置は、レール部材８１に限定されず、部材取付ロボット１００側を撮像可能な位置であればどこであってもよく、例えば、受け渡し部８２やスタンド部６２であってもよい。

【0066】

側方撮像部９１によって撮像された画像は、運搬ロボット１１０の制御部９０へと送られ、後述のように、主に運搬ロボット１１０の受け渡し部８２を、部材取付ロボット１００の保持部３２に対して正確に位置させるために用いられる。

【0067】

運搬ロボット１１０の制御部９０は、側方撮像部９１及び情報取得器１５により取得されたデータと、予め読み込まれたＢＩＭ等の作業エリアに関するデータとに基づいて、台車部１０及び受け渡し機構８０の作動を制御する。また、制御部９０には、部材取付ロボット１００の制御部５０と同様に、通信部９０ａが設けられる。なお、制御部９０の具体的な構成は、部材取付ロボット１００の制御部５０と同じであるため、その説明を省略する。

【0068】

続いて、図６～１０を参照し、上記構成の部材取付ロボット１００によって、天井面１に設けられた埋設部材４に棒状部材６を取り付ける方法について説明する。図６及び図９は、部材取付ロボット１００が行う作業の手順を示したフロー図であり、図７Ａ及び図７Ｂは、埋設部材４の傾きを検出する方法について説明するための図であり、図８は、埋設部材４に棒状部材６を取り付ける作業について説明するための図であり、図１０は、埋設部材４に取り付けられた棒状部材６の傾きを修正する作業について説明するための図である。

【0069】

まず、ステップＳ１１では、部材取付ロボット１００の制御部５０において、作業エリアに関するデータが読み込まれ、記憶される。具体的には、制御部５０の通信部５０ａを介してサーバ１２０からＢＩＭ等の図面データが取得され、記憶部に記憶される。ここで読み込まれるデータには、ＢＩＭ等の図面データに加えて、埋設部材４の位置や棒状部材６を取り付ける順序などが含まれる。

【0070】

次に、ステップＳ１２では、制御部５０は、台車部１０の情報取得器１５によって、部材取付ロボット１００の周辺の情報、例えば、柱までの距離や柱の配置を取得し、記憶されたＢＩＭ等の図面データと取得された情報とを照合することにより、部材取付ロボット１００の自己位置、すなわち、図面上での座標を認識する。制御部５０は、自己位置を特定するために、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）機能を有していてもよい。

【0071】

続くステップＳ１３では、制御部５０は、最初に棒状部材６が取り付けられる埋設部材４の座標をステップＳ１１で読み込まれたデータから抽出し、台車部１０を制御することによって部材取付ロボット１００を抽出された埋設部材４の座標に向けて移動させる。なお、最初に棒状部材６が取り付けられる埋設部材４は、部材取付ロボット１００が置かれた場所から最も近くにある埋設部材４であってもよい。

【0072】

部材取付ロボット１００の移動が完了すると、制御部５０は、上方撮像部５２によって、作業対象となる埋設部材４の座標位置を含む天井面１の画像を取得し、取得された画像から埋設部材４の位置を検出する（ステップＳ１４）。

【0073】

取得された画像から埋設部材４の位置が検出された場合には、ステップＳ１５に進み、埋設部材４の位置が検出されない場合、例えば、埋設部材４がコンクリートに埋もれていたり、埋設部材４が何らかの障害物によって覆われている場合には、作業を行うことができないとしてステップＳ２０に進む。

【0074】

ステップＳ１５では、制御部５０は、台車部１０の情報取得器１５によって、部材取付ロボット１００の周辺の情報を取得し、棒状部材６の取り付け作業を行うにあたって、周囲に障害物や段差等がないかを検出する。具体的には、後述のように埋設部材４が傾いていると、それに応じて部材取付ロボット１００を多少移動させる必要があることから、部材取付ロボット１００から数メートルの範囲内に、部材取付ロボット１００の移動を妨げるような障害物があるか否かが検出される。

【0075】

ステップＳ１５において、障害物が無いと判定されるとステップＳ１６に進み、障害物があると判定されると作業を行うことができないとしてステップＳ２０に進む。

【0076】

続くステップＳ１６では、制御部５０は、距離センサ５１によって埋設部材４及び天井面１までの距離を検出し、検出された距離に基づいて、埋設部材４の傾きの大きさ及び方向を検出する。この際、距離センサ５１を埋設部材４に出来るだけ近付けるために、電動シリンダ４０を伸長させる。

【0077】

ここで、埋設部材４及び天井面１までの距離に基づいて、埋設部材４の傾きを検出する方法について、図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。

【0078】

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、制御部５０は、カメラ内蔵型のレーザ変位センサである距離センサ５１によって、埋設部材４の下端周縁５と認識される線上の複数の測定点Ｐ２（図中において黒丸で示される点）までの距離を計測するとともに、埋設部材４の周囲の天井面１と認識される平面上の複数の測定点Ｐ１（図中において白丸で示される点）までの距離を計測する。なお、複数の測定点Ｐ１，Ｐ２は、埋設部材４の雌ネジ穴４ａを略中心とし、均等な間隔で設定されることが好ましい。

【0079】

そして、計測された天井面１の複数の測定点Ｐ１までの距離のうち最も距離が長い点と最も距離が短い点とを結んだ線と、距離センサ５１の中心軸線とが成す角度を天井面１の角度（基準傾斜角）として算出し、計測された埋設部材４の下端周縁５上の複数の測定点Ｐ２までの距離のうち最も距離が長い点と最も距離が短い点とを結んだ線と、距離センサ５１の中心軸線とが成す角度を埋設部材４の下端周縁５の角度（計測傾斜角）として算出する。

【0080】

そして、このように算出された２つの角度の差分が、鉛直方向に対する埋設部材４の傾きとして算出される。なお、上記算出方法は、天井面１が略水平面となっていることを前提としている。このため、設計上、天井面１が傾斜している場合、鉛直方向に対する埋設部材４の傾きを算出するにあたっては、天井面１の傾斜角度が考慮される。

【0081】

上記算出方法では、最も距離が長い点と最も距離が短い点とが算出に用いられるため、測定点Ｐ１，Ｐ２の数はできるだけ多い方がよく、例えば、８点以上であることが好ましい。

【0082】

また、別の方法としては、計測された天井面１の複数の測定点Ｐ１が含まれる平面を基準平面として算出し、計測された埋設部材４の下端周縁５上の複数の測定点Ｐ２が含まれる平面を計測平面として算出し、これら二つの平面が交差する角度（鋭角）を鉛直方向に対する埋設部材４の傾きとして求めてもよい。なお、この別の方法では、基準平面と距離センサ５１の中心軸線とが成す角度を基準傾斜角として算出し、計測平面と距離センサ５１の中心軸線とが成す角度を計測傾斜角として算出し、これらの差分を鉛直方向に対する埋設部材４の傾きとして算出することも可能である。

【0083】

このようにして埋設部材４の傾きが検出されると、ステップＳ１７に進み、棒状部材６の傾き、すなわち、アームプレート２５の傾きが調整される。

【0084】

具体的には、部材取付部２４によって保持された棒状部材６の傾きがステップＳ１６で検出された埋設部材４の傾きと一致し、棒状部材６の延長線上に埋設部材４の雌ネジ穴４ａが位置するように、回動モータ２２および台車部１０の少なくとも一方が制御される。なお、ここでいう棒状部材６の傾きと埋設部材４の傾きとの一致とは、幾何学的に完全に一致していることを意味するものではなく、埋設部材４に対して棒状部材６を螺合させる際に支障がない程度のずれについては許容され、略一致していればよいことを意味する。

【0085】

棒状部材６の傾きと埋設部材４の傾きとが一致すると、続くステップＳ１８において、制御部５０は、取付操作部２６を制御し、棒状部材６を埋設部材４に螺合させる。

【0086】

ここで、棒状部材６の延長線上に埋設部材４の雌ネジ穴４ａが位置していれば、棒状部材６を埋設部材４に螺合させることは容易な作業と思われるが、実際には、比較的長尺部材である棒状部材６は、自重によって撓んだり、電動モータ２７により回転されることで振れを生じたりするため、棒状部材６を円滑に埋設部材４に螺合させることは難しい。

【0087】

そこで本実施形態では、棒状部材６を埋設部材４に螺合させるにあたって、棒状部材６を誘導するガイドスリーブ４５を予め埋設部材４の近傍に位置させている。

【0088】

具体的には、図８に示すように、制御部５０は、ステップＳ１７での棒状部材６の傾きの調整が完了すると、電動シリンダ４０を伸長させることによって、ガイドスリーブ４５を埋設部材４に近付ける。ガイドスリーブ４５には、埋設部材４を収容可能な収容穴４６ａが設けられているため、天井面１から埋設部材４が突出している場合には、埋設部材４の一部が収容穴４６ａに収容された状態となる。埋設部材４が天井面１から突出していない場合、ガイドスリーブ４５は、収容穴４６ａが埋設部材４に対向して位置するように埋設部材４へと近付けられる。

【0089】

埋設部材４の近傍にガイドスリーブ４５が到達したか否かは、距離センサ５１により検出される天井面１や埋設部材４までの距離や上方撮像部５２により取得される画像に基づいて逐次判定される。埋設部材４に対してガイドスリーブ４５をより正確に位置させるためには、埋設部材４がガイドスリーブ４５の収容穴４６ａに接近ないし収容されたことを検知可能な近接センサをガイドスリーブ４５やその周辺に設けておくことが好ましい。

【0090】

このようにガイドスリーブ４５の収容穴４６ａに埋設部材４が接近ないし収容されたと判定されると、制御部５０は、埋設部材４への棒状部材６の螺合を開始する。

【0091】

具体的には、まず、埋設部材４に棒状部材６が接するまで、レール３１に沿って電動スライド３０を上昇させる。電動スライド３０の推進力または推進力に相関する電流値の上昇に基づいて棒状部材６が埋設部材４に接したことが確認されると、電動モータ２７を螺合方向に回転させるとともに、螺合速度に合わせて電動スライド３０を徐々に上昇させる。その後、電動モータ２７のトルクが所定値以上になった時点で埋設部材４への棒状部材６の螺合が完了したと判定し、電動モータ２７の回転を停止する。そして、電動モータ２７の停止とともに、電動スライド３０をレール３１の下端に向けて下降させることにより、電動モータ２７及びソケット２８を棒状部材６から引き離す。なお、埋設部材４に棒状部材６が接したことを確認することなく、電動モータ２７を螺合方向に回転させながら電動スライド３０を上昇させてもよい。

【0092】

ここで、ガイドスリーブ４５には、上述のように、棒状部材６を収容穴４６ａに向けてガイド可能なテーパ状に形成されたガイド穴４６ｂが設けられている。このため、電動モータ２７により回転されることで棒状部材６に振れが生じたとしても、棒状部材６の先端部は、ガイド穴４６ｂによってガイドされて埋設部材４へとスムーズに向かうことになる。したがって、かじりを生じさせることなく、棒状部材６を埋設部材４に対して円滑に螺合させることができる。

【0093】

埋設部材４への棒状部材６の螺合が完了すると、制御部５０は、埋設部材４への棒状部材６の差込量が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１９）。

【0094】

制御部５０は、電動モータ２７のトルクまたはトルクに相関する電流値に基づいて、埋設部材４への棒状部材６の螺合が開始されたことと、螺合が完了したこととを判定している。具体的には、埋設部材４への棒状部材６の螺合が始まる際には、ねじ込み抵抗によって電動モータ２７のトルクがある程度上昇することから、電動モータ２７のトルクが予め設定された第１閾値を超えたとき、螺合が開始されたと判定する。

【0095】

一方、埋設部材４の雌ネジ穴４ａの全長にわたって棒状部材６が螺合された状態に至ったときや、かじりが生じたり、雌ネジ穴４ａ内に異物があったりすることによって埋設部材４への棒状部材６の螺合が妨げられた状態となったときには、電動モータ２７のトルクが大幅に上昇する。このため、電動モータ２７のトルクが第１閾値よりも大きい第２閾値を超えたとき、制御部５０は、螺合が完了した、または、実際には完了していないが見かけ上、螺合が完了したと判定する。

【0096】

このような判定とともに、制御部５０は、電動モータ２７のトルクの大きさが螺合の開始を示す値から螺合を終了の完了を示す値に変化するまでの間に、電動スライド３０がレール３１に沿って移動した量を埋設部材４への棒状部材６の差込量として検出する。

【0097】

このように検出された埋設部材４への棒状部材６の差込量が所定の閾値、例えば、埋設部材４の雌ネジ穴４ａの全長の６０％を超えている場合、埋設部材４への棒状部材６の取付けが正常に行われたとして、ステップＳ３０に進む。一方、差込量が所定の閾値以下である場合、かじり等の異常が生じたおそれがあることから、埋設部材４への棒状部材６の取付けが正常に行われなかったとして、ステップＳ２０に進む。つまり、ステップＳ１９では、埋設部材４に対する棒状部材６の取付けの適否が判定される。

【0098】

続くステップＳ３０では、棒状部材６の傾きを修正する工程が行われる。

【0099】

ここで、傾いた埋設部材４に挿入された棒状部材６は当然ながら天井面１に対して傾いた状態になる。このため、棒状部材６を吊りボルトとして用いる天井パネルの枠部材の取付け作業等に支障が生じてしまうおそれがある。

【0100】

そこで、本実施形態では、図９に示すフロー図に沿って、天井面１に対して棒状部材６が略垂直となるように、棒状部材６の傾きが修正される。

【0101】

まず、ステップＳ３１では、棒状部材６の傾きの修正の要否が判定される。棒状部材６の傾きが、棒状部材６を吊りボルトとして用いる作業において、支障がない程度の傾きであれば、当然ながら傾きを修正する必要はない。

【0102】

そこで、ステップＳ３１では、制御部５０は、ステップＳ１６で検出された埋設部材４の傾きが所定の閾値よりも小さい場合、傾きの修正が不要であると判定し、埋設部材４に取り付けられた棒状部材６が部材取付ロボット１００から解放されるように解放作動を行う。具体的には、電動シリンダ４０を収縮させてガイドスリーブ４５をアームプレート２５に引き寄せるとともに、ガイドスリーブ４５を構成する二つの部材４５ａ，４５ｂが互いに離れた状態とし、さらに、すべての保持部３２の回動ブロック３４の位置を、Ｕ字溝３３ａを開放する位置へと回動させることによって、棒状部材６の保持が解除された状態とされる（図３参照）。

【0103】

このような解放作動を経て、部材取付ロボット１００による棒状部材６の保持が解除され、埋設部材４に取り付けられた棒状部材６が部材取付ロボット１００から離れたことが確認されると、ステップＳ３５に進む。なお、棒状部材６が部材取付ロボット１００から離れたか否か、すなわち、２つの固定ブロック３３のＵ字溝３３ａ内に棒状部材６があるか否かは、図示しない近接センサ等によって検知される。

【0104】

一方、ステップＳ１６で検出された埋設部材４の傾きが所定の閾値以上である場合、制御部５０は、傾きの修正が必要であると判定してステップＳ３２に進む。

【0105】

続くステップＳ３２では、棒状部材６の傾きを修正するために必要な部材取付ロボット１００の移動距離Ｄ１が算出される。

【0106】

棒状部材６の傾きの修正は、図１０に示すように、棒状部材６に対して傾きとは反対の方向の修正荷重を付与し、埋設部材４の周辺において棒状部材６を塑性変形させることによって行われる。つまり、ステップＳ３２で算出される部材取付ロボット１００の移動距離Ｄ１とは、図８に示されるように棒状部材６の取付けが行われる位置から、図１０に示されるように、棒状部材６に所定の大きさの修正荷重が付与された状態となる位置まで部材取付ロボット１００を、図１０に矢印で示される移動方向に沿って、移動させる距離である。

【0107】

棒状部材６に対してどの程度の荷重を付与すればどの程度の塑性変形が生じるかといった相関性や部材取付ロボット１００をどの程度移動させればどの程度の荷重を棒状部材６に対して付与できるかといった相関性については、予めマップ化され、制御部５０に記憶されている。相関性に影響を及ぼすパラメータとしては、埋設部材４の傾き角度、棒状部材６の外径や材料、剛性の他、棒状部材６に荷重を付与する作用点となる保持部３２と固定点となる埋設部材４との間の距離などが挙げられる。

【0108】

ステップＳ３２では、制御部５０に記憶されたマップから、傾いた埋設部材４に取り付けられた棒状部材６を天井面１に対して略垂直な状態とするためには、棒状部材６をどの程度塑性変形させる必要があり、そのような塑性変形を棒状部材６に生じさせるためには、部材取付ロボット１００をどの程度の移動距離Ｄ１だけ移動させる必要があるかが求められる。

【0109】

このように部材取付ロボット１００の移動距離Ｄ１が求められると、続くステップＳ３３において、部材取付ロボット１００の移動の可否が判定される。

【0110】

ステップＳ３３では、制御部５０は、台車部１０の情報取得器（撮像部）１５によって撮像された部材取付ロボット１００の周辺の画像、特に、棒状部材６の傾きを修正するために部材取付ロボット１００を移動させる方向の画像を取得し、取得された画像に基づいて、棒状部材６に対して修正荷重を付与することが可能か否かを判定する。

【0111】

移動予定経路上に障害物や段差等がなく部材取付ロボット１００を移動させることが可能と判定されると棒状部材６に対して修正荷重を付与することができるとしてステップＳ３４に進み、移動予定経路上に障害物や段差等があり部材取付ロボット１００を移動させることが不可能と判定されると棒状部材６に対して修正荷重を付与することができないとしてステップＳ３６に進む。なお、ステップＳ３６に進む場合、これ以降、棒状部材６に対して、部材取付ロボット１００が行う作業はない。このため、ステップＳ３６に進む場合、埋設部材４に取り付けられた棒状部材６が部材取付ロボット１００から解放されるように、上述の解放作動を経て部材取付ロボット１００による棒状部材６の保持が解除される。

【0112】

ステップＳ３４では、図１０に示されるように、ステップＳ３２で求められた移動距離Ｄ１だけ部材取付ロボット１００が移動されることによって、棒状部材６の傾きの修正が行われる。

【0113】

棒状部材６の傾きの修正を行う際、アームプレート２５は支持軸２３を中心に自由に回動可能な状態、すなわち、回動モータ２２の駆動力やブレーキ力が作用しない状態とされる。また、ガイドスリーブ４５は、図１０に示されるように、電動シリンダ４０が収縮することによってアームプレート２５に引き寄せられるとともに、二つの部材４５ａ，４５ｂが互いに離れた状態、すなわち、棒状部材６にガイドスリーブ４５が接しない状態とされる。換言すれば、棒状部材６の傾きの修正を行う際、棒状部材６は、保持部３２のみによって保持された状態となり、上述の修正荷重は、保持部３２を介して棒状部材６に付与されることとなる。

【0114】

ステップＳ３４において部材取付ロボット１００の移動が完了すると、部材取付ロボット１００による棒状部材６の保持が上述の解放作動を経て解除され、埋設部材４に取り付けられた棒状部材６が部材取付ロボット１００から離れたか否かが確認される。棒状部材６が部材取付ロボット１００から離れたことが確認されると、ステップＳ３５に進む。

【0115】

なお、図１０に示す状態において棒状部材６の保持が解除されると棒状部材６が復元力によって大きく振動し、部材取付ロボット１００にぶつかって部材取付ロボット１００が損傷するおそれがある。このため、部材取付ロボット１００による棒状部材６の保持の解除は、部材取付ロボット１００を、埋設部材４の下方へと移動させ、棒状部材６及びアームプレート２５の傾斜が天井面１に対してほぼ垂直になってから行われる。

【0116】

ステップＳ３５では、制御部５０は、所定の埋設部材４に対する棒状部材６の一連の取付け作業が完了したとして、作業の完了を記憶する。

【0117】

一方、ステップＳ３６では、所定の埋設部材４に対して棒状部材６の挿入は完了したものの、棒状部材６の傾きの修正が完了していないとして、制御部５０は、傾き修正作業の未完了を記憶する。

【0118】

同様に、ステップＳ２０では、所定の埋設部材４に対して棒状部材６の挿入が完了していないとして、制御部５０は、取り付け作業不可または取り付け作業未完了をその原因とともに記憶する。なお、ステップＳ３５、ステップＳ３６及びステップＳ２０で制御部５０に記憶された作業に関する情報は、制御部５０の通信部５０ａを介してサーバ１２０へと逐次送信される。

【0119】

このため、サーバ１２０を介して部材取付ロボット１００の作業状況を監視するオペレータや現場の作業員は、何れの埋設部材４への棒状部材６の取付けが正常に完了しているかを容易に確認することができるとともに、棒状部材６の取付けや棒状部材６の傾きの修正が行われなかった原因を容易に把握することができる。

【0120】

また、部材取付ロボット１００の制御部５０に記憶された作業に関する情報は、埋設部材４に取り付けられた棒状部材６に対して何らかの作業を行う後工程作業ロボットにも送信される。このため、この後工程作業ロボットには、正常に取り付けられた棒状部材６に対してのみ作業を行わせることができる。

【0121】

このようにステップＳ２０、ステップＳ３５及びステップ３６において作業状況の記憶が完了すると、ステップＳ２１に進み、制御部５０は、予定されている作業がすべて完了したか否かを確認する。

【0122】

予定されていた作業がすべて完了した場合、処理を終了し、次の作業の指示をサーバ１２０から受信するまで待機状態となる。

【0123】

一方、予定されていた作業がまだ完了していない場合、次に棒状部材６が取り付けられる埋設部材４の場所へと移動するために、ステップＳ１３に戻る。

【0124】

ステップＳ１３へ戻るにあたって、ステップＳ２２において棒状部材６の補充が行われる。

【0125】

ステップＳ２２での棒状部材６の補充は、運搬ロボット１１０から部材取付ロボット１００に棒状部材６が受け渡されることによって行われる。

【0126】

具体的には、まず、部材取付ロボット１００の制御部５０は、回動モータ２２によってアームプレート２５を床面２に対して垂直な状態とし、部材取付部２４が棒状部材６を受け入れ可能な状態、すなわち、ガイドスリーブ４５の他方の部材４５ｂが一方の部材４５ａから離れた状態となっており、すべての保持部３２の回動ブロック３４がＵ字溝３３ａを開放する位置に回動した状態となっているかを確認する。

【0127】

棒状部材６の受け入れが可能な状態にあることが確認されると、部材取付ロボット１００は、運搬ロボット１１０に対して、棒状部材６の受け渡しを要求する要求信号を制御部５０の通信部５０ａを介して発信する。

【0128】

なお、部材取付ロボット１００では、この工程よりも前の段階であるステップＳ２１に至る時点で、棒状部材６を保持する状態が解除されていることから、通常は棒状部材６を受け入れ可能な状態となっている。このため、棒状部材６を受け入れ可能な状態となっているか否かの確認は省略されてもよい。

【0129】

運搬ロボット１１０は、制御部９０の通信部９０ａにおいて要求信号を受信すると、棒状部材６を受け渡すために、部材取付ロボット１００の近傍へと移動する。なお、１台の部材取付ロボット１００に対して運搬ロボット１１０が１台ずつ配置されておらず、複数の部材取付ロボット１００の間で例えば２～３台の運搬ロボット１１０を共用している場合には、最も近くにいる運搬ロボット１１０が要求信号に応じて部材取付ロボット１００の近傍へと移動する。

【0130】

運搬ロボット１１０の制御部９０は、側方撮像部９１によって撮像された画像から、部材取付ロボット１００の保持部３２の位置、より具体的には、固定ブロック３３のＵ字溝３３ａの位置を検出する。

【0131】

そして、上下方向に位置する２つの固定ブロック３３のＵ字溝３３ａの間に、棒状部材６を保持した受け渡し部８２が位置するように、受け渡し部８２を部材取付ロボット１００のアームプレート２５へと近付ける。

【0132】

部材取付ロボット１００の制御部５０は、２つの固定ブロック３３のＵ字溝３３ａ内に棒状部材６が収容されたことを図示しない近接センサにより検知すると、すべての保持部３２の回動ブロック３４を、Ｕ字溝３３ａを閉塞する位置に回動させるとともに、ガイドスリーブ４５の他方の部材４５ｂを一方の部材４５ａに当接した状態とする。

【0133】

このようにして部材取付ロボット１００によって棒状部材６が保持されると、部材取付ロボット１００の制御部５０は、運搬ロボット１１０に対して受け渡しの完了を知らせる完了信号を発信する。

【0134】

完了信号を受け取った運搬ロボット１１０の制御部９０は、受け渡し部８２の保持部８３の磁力を低下させて、保持部８３による棒状部材６の保持を解除する。

【0135】

このように受け渡し部８２の保持部８３によって棒状部材６が保持されない状態になると、棒状部材６は、部材取付ロボット１００の複数の保持部３２に保持されつつ重力によって下方へと降下する。保持部３２の下方には、上述のように、取付操作部２６のソケット２８が設けられているため、棒状部材６の下端部はソケット２８に収容される。したがって、保持部３２に保持された棒状部材６は、電動モータ２７によって回転可能な状態、すなわち、埋設部材４に螺合可能な状態となる。

【0136】

以上のようにステップＳ２２において棒状部材６の補充が完了したことが確認されると、ステップＳ１３へと進み、部材取付ロボット１００は、次に棒状部材６が取り付けられる埋設部材４の場所へと移動する。なお、棒状部材６の補充は、次に棒状部材６が取り付けられる埋設部材４の場所へと部材取付ロボット１００が移動した後に行われてもよい。

【0137】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0138】

上記構成の部材取付ロボット１００は、部材取付部２４により保持された棒状部材６の傾きを、距離センサ５１によって検出された埋設部材４の傾きに略一致させてから、部材取付部２４によって棒状部材６を埋設部材４に対して取り付けている。

【0139】

このように埋設部材４に対する棒状部材６の取り付けを、棒状部材６の傾きと埋設部材４の傾きとを略一致させてから行うことによって、棒状部材６と埋設部材４のネジ部にかじりが生じることが確実に抑制され、結果として、棒状部材６を埋設部材４に取り付ける作業を作業員が改めて行わなければならないといった事態を避けることができる。したがって、天井面１に設けられた埋設部材４に棒状部材６を取り付ける作業における工数を低減することができる。

【0140】

また、上記構成の部材取付ロボット１００は、埋設部材４にガイドスリーブ４５を接近させてから、部材取付部２４によって棒状部材６を埋設部材４に対して取り付けている。

【0141】

このように埋設部材４に対する棒状部材６の取り付けを、埋設部材４に向けて棒状部材６をガイド可能なガイド穴４６ｂが設けられたガイドスリーブ４５を埋設部材４に接近させてから行うことによって、検出された埋設部材４の傾きが実際の傾きとは多少ずれており、棒状部材６の傾きと埋設部材４の傾きとを一致させることができなかった場合であっても、ネジ部にかじりを生じさせることなく、棒状部材６を埋設部材４に螺合することができる。

【0142】

また、上記構成の部材取付ロボット１００は、運搬ロボット１１０から棒状部材６が随時補充される。

【0143】

このように部材取付ロボット１００に対して運搬ロボット１１０から棒状部材６が自動的に補充されることによって、埋設部材４に対する棒状部材６の取り付けを、棒状部材６の補充のために一時的に中断させることなく、継続的に行うことができる。この結果、施工期間を短縮することができる。

【0144】

なお、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

【0145】

上記実施形態では、埋設部材４の傾きは、距離センサ５１によって計測された埋設部材４及び天井面１までの距離に基づいて検出されている。これに代えて、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す変形例のように、埋設部材４の傾きは、埋設部材４の画像から抽出される埋設部材４の下端周縁５の形状に基づいて検出されてもよい。この変形例では、距離センサ５１に代えて比較的解像度が高いカメラ１５１が検出部として用いられる。図１１Ａは、図７Ａに相当する断面を示した図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの矢印Ｃで示される方向から見た図である。

【0146】

具体的には、傾いて設けられた埋設部材４を、図１１Ａに示されるように、鉛直方向下方からカメラ１５１によって撮像すると、撮像された画像から抽出される埋設部材４の下端周縁５は、図１１Ｂに示されるように、長軸と短軸とを有する楕円形状となる。一方で、埋設部材４が全く傾いていない場合には、撮像された埋設部材４の下端周縁５は、略真円となる。

【0147】

つまり、図１１Ｂに示される長軸方向の長さＬ１と短軸方向の長さＬ２との比率は、埋設部材４の傾きが小さいほど１：１に近い値となることから、この比率に基づいて埋設部材４の傾きの大きさを求めることが可能である。また、図１１Ｂに示される短軸方向は、埋設部材４の傾きの方向を示している。したがって、このような変形例によっても埋設部材４の傾きを検出することが可能である。

【0148】

また、上記実施形態では、埋設部材４は、その下端部が天井面１から所定の長さだけ突出した状態となるように取り付けられている。埋設部材４として用いられるインサートやあと施工アンカーは、設計上、コンクリート内に少なくとも一部分が埋設固定され、その下端部が天井面１から所定の長さだけ突出した状態で設置されるが、その取り付け状態によっては、図１２Ａに示すように、天井面１から埋設部材４がほとんど突出せず、埋設部材４の下端面と天井面１とがほぼ面一となることがある。特に、埋設部材４があと施工アンカーである場合には、図１３Ａに示すように、天井面１に形成された挿入孔１ａが深いと、埋設部材４の全体が挿入孔１ａ内に挿入されることにより、天井面１から埋設部材４がまったく突出していない状態となることもある。

【0149】

このように、埋設部材４の下端部が天井面１から所定の長さだけ突出した状態となっていない場合であっても、以下のような方法によって、埋設部材４の傾きを検出することが可能である。

【0150】

具体的には、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、埋設部材４の下端面と天井面１とがほぼ面一となっている場合には、距離センサ５１によって、埋設部材４の下端周縁５と認識される線上の複数の測定点Ｐ２（図中において黒丸で示される点）までの距離を計測するとともに、埋設部材４の周囲の天井面１と認識される平面上の複数の測定点Ｐ１（図中において白丸で示される点）までの距離を計測することによって、上記実施形態と同様の手法により鉛直方向に対する埋設部材４の傾きを算出することが可能である。図１２Ａは、図７Ａに相当する断面を示した図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの矢印Ｄで示される方向から見た図である。

【0151】

なお、埋設部材４の下端周縁５の一部分のみが天井面１から突出し、残りの部分が天井面１から窪んでいるような場合には、ランダムに計測された天井面１の複数の測定点Ｐ１までの距離に基づいて天井面１の基準平面を求め、この基準平面に対する埋設部材４の下端周縁５上の複数の測定点Ｐ２の差分をそれぞれ算出し、複数の測定点Ｐ２のうち、差分がプラス側に最も大きい点と差分がマイナス側に最も大きい点とを抽出し、これら２つの点を結んだ線に基づいて、鉛直方向に対する埋設部材４の傾きを算出することが可能である。

【0152】

また、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、天井面１から埋設部材４がまったく突出していない場合には、距離センサ５１によって、埋設部材４の下端周縁５と認識される線上の複数の測定点Ｐ２（図中において黒丸で示される点）までの距離を計測するとともに、天井面１に形成された挿入孔１ａの開口端縁と認識される線上の複数の測定点Ｐ１（図中において白丸で示される点）までの距離を計測し、挿入孔１ａの開口端縁上の複数の測定点Ｐ１に基づいて天井面１の角度（基準傾斜角）を算出することによって、上記実施形態とほぼ同様の手法により鉛直方向に対する埋設部材４の傾きを算出することが可能である。図１３Ａは、図７Ａに相当する断面を示した図であり、図１３Ｂは、図１３Ａの矢印Ｅで示される方向から見た図である。

【0153】

ここで、図１２Ａや図１３Ａに示されるように、埋設部材４の下端部が天井面１から所定の長さだけ突出した状態となっていない場合、上記実施形態におけるガイドスリーブ４５に設けられた収容穴４６ａ内に埋設部材４の一部を収容することができないことから、ガイドスリーブ４５を介して棒状部材６を埋設部材４に向けて誘導することが困難となるおそれがある。

【0154】

特に、埋設部材４が、天井面１に形成された挿入孔１ａ内に挿入固定されるあと施工アンカーである場合には、挿入孔１ａの削孔深さがばらついたり、挿入孔１ａに対する埋設部材４の挿入量がばらついたりすることによって、埋設部材４の下端部が天井面１から突出する状態となることもあれば、埋設部材４の下端部が天井面１から突出しない状態となることもある。

【0155】

このような場合であっても棒状部材６を埋設部材４に向けて精度よく誘導するために、図１４に示す変形例のように、ガイドスリーブ１４５（スリーブ）の形状及び構造を変更してもよい。図１４は、図８に示される作業状態に相当する作業状態を示す図であり、ガイドスリーブ１４５の周辺を拡大して示している。

【0156】

図１４に示されるガイドスリーブ１４５は、上記実施形態のガイドスリーブ４５と同様に、貫通孔１４６の中心軸を通る平面を分割面として二つの部材１４５ａ，１４５ｂに分割されており、これらの部材１４５ａ，１４５ｂは、図示しないヒンジを介して連結されている。

【0157】

貫通孔１４６は、図１４に示されるように、棒状部材６の外径よりも径が大きい内径を有し、保持部３２によって保持された棒状部材６に向かって徐々に拡径する形状となっている。つまり、ガイドスリーブ１４５の貫通孔１４６は、上記実施形態のガイドスリーブ４５のガイド穴４６ｂに相当する機能のみを有し、貫通孔１４６には、上記実施形態のガイドスリーブ４５の収容穴４６ａに相当する部分が設けられていない。

【0158】

また、ガイドスリーブ１４５には、埋設部材４に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ部１４７が設けられる。テーパ部１４７の先端部の外径は、埋設部材４の外径、すなわち、天井面１に形成される挿入孔１ａの内径よりも小さく設定される。

【0159】

このため、例えば、図１４の右側に示されるように、埋設部材４の全体が挿入孔１ａ内に挿入されることにより、天井面１から埋設部材４がまったく突出していない場合には、テーパ部１４７の先端部を挿入孔１ａに差し込むことにより、ガイドスリーブ１４５を介して棒状部材６を埋設部材４に向けて確実に誘導することができる。

【0160】

また、テーパ部１４７の先端部には、埋設部材４に対してテーパ部１４７の先端部を吸着させることが可能な吸着部１４８が設けられる。

【0161】

吸着部１４８は、図示しないバキュームポンプで生じた負圧によってテーパ部１４７の先端面を埋設部材４の下端面に吸着させた吸着状態と、負圧の供給が遮断されることによって埋設部材４の下端面に対するテーパ部１４７の先端面の吸着が解除された非吸着状態と、を切り換え可能な構造を有する。なお、吸着部１４８が生じる吸着力は、負圧によるものに限定されず、例えば、埋設部材４が金属製である場合には、電磁力によるものであってもよい。この場合、電磁力のオンオフによって吸着状態と非吸着状態とが切り換えられる。

【0162】

このようにガイドスリーブ１４５に吸着部１４８が設けられることによって、例えば、図１４の左側に示されるように、天井面１から埋設部材４がほとんど突出しておらず、埋設部材４の下端面と天井面１とがほぼ面一となっている場合のように、上記実施形態のガイドスリーブ４５の収容穴４６ａ内に埋設部材４の下端部を収容することができず、また、上述のテーパ部１４７の先端部を挿入孔１ａに差し込むことができないような場合であっても、吸着部１４８によってテーパ部１４７の先端面を埋設部材４の下端面に吸着させることにより、ガイドスリーブ１４５を介して棒状部材６を埋設部材４に向けて確実に誘導することができる。

【0163】

また、上記実施形態では、部材取付ロボット１００は、運搬ロボット１１０から棒状部材６が補充される。これに代えて、部材取付ロボット１００は、複数の棒状部材６を保持可能な保持部を備えるとともに、自ら棒状部材６を部材取付部２４に補充可能な構成を備えていてもよい。具体的には、部材取付ロボット１００は、図１５～図２１に示される変形例のような、棒状部材６を部材取付部２４へと補充することが可能な補充機構２００を備えていてもよい。図１５は、補充機構２００を備えた部材取付ロボット１００の側面図であり、図１６は、図１５の矢印Ｆで示される方向から見た上面図であり、図１７は、図１６のＧ－Ｇ線に沿う断面の概略を示した図である。また、図１８から図２１は、棒状部材６を部材取付部２４へと受け渡す工程について説明するための図である。なお、図１８から図２０は、図１６と同じ視点から見た図であるが、図１８から図２０では、棒状部材６の延在方向が図面において左右方向となっている。

【0164】

補充機構２００は、複数の棒状部材６を貯留するとともに、棒状部材６を１本ずつ供給可能な供給装置２１０と、供給装置２１０から供給された棒状部材６を把持し、上述の部材取付部２４へと棒状部材６を受け渡す受け渡し装置２３０と、供給装置２１０から供給された棒状部材６を、受け渡し装置２３０が把持する位置へとスライドさせるスライド装置２２０と、を有する。

【0165】

供給装置２１０は、図１５に示されるように、台車部１０に設けられた支柱１２から比較的近い位置に設置されており、図１７に示すように、複数の棒状部材６を貯留する貯留部２１１と、貯留部２１１内に貯留された棒状部材６を貯留部２１１の下方から１本ずつ取り出す取出機構２１２と、を有する。

【0166】

貯留部２１１内には、複数の棒状部材６を長手方向が略水平方向となる状態で貯留可能な貯留空間２１１ａが形成されている。貯留空間２１１ａは、上方及び下方において開口しており、下方は取出機構２１２によって開閉される開口部２１１ｃとなっている。

【0167】

また、貯留部２１１には、図１５に示すように、貯留空間２１１ａへの棒状部材６の補充が作業員によって容易に行われるようにするために、側面において開口する補充開口２１１ｂが形成されている。このように側面に補充開口２１１ｂを形成しておくことにより、例えば、ロットで納品された複数の棒状部材６を図示しない補充容器に一旦収容し、補充容器から貯留空間２１１ａへと補充開口２１１ｂを通じて複数の棒状部材６を一度に補充することが可能である。なお、作業員による棒状部材６の補充は、棒状部材６の補充が必要と自ら判定した部材取付ロボット１００が作業エリアからバックヤード等に戻ってきた際、または、作業エリアにおいて作業中の部材取付ロボット１００から棒状部材６の補充の要請が発報等された際に行われる。

【0168】

取出機構２１２は、支持ピン２１４を中心に回動することによって貯留部２１１の開口部２１１ｃを開閉可能な供給板２１３と、供給板２１３に形成されたスリット２１３ｂを通じて上下方向に進退可能に設けられた仕切板２１５と、開口部２１１ｃを開放する位置と開口部２１１ｃを閉塞する位置とに供給板２１３の位置を切り替え可能な図示しない電動アクチュエータと、仕切板２１５の上端が供給板２１３から突出した状態と仕切板２１５の上端が供給板２１３から突出していない状態とに仕切板２１５の位置を切り替え可能な図示しない電動アクチュエータと、を有する。

【0169】

供給板２１３には、スリット２１３ｂを挟んで支持ピン２１４とは反対側に、棒状部材６の落下を防止するための突起２１３ａが上方に向かって形成されている。

【0170】

供給板２１３は、図１６に示すように、貯留部２１１の長手方向、すなわち、棒状部材６の長手方向に沿って複数設けられており、これらは互いに連動するように構成されている。仕切板２１５は、すべての供給板２１３に設けられている必要はなく、少なくとも１つ設けられていればよい。なお、仕切板２１５が複数設けられている場合、各仕切板２１５は互いに連動するように構成される。

【0171】

このように構成された取出機構２１２の作動について、図１７を参照して説明する。

【0172】

供給板２１３が、図１７（ａ）において矢印Ｈで示される方向に回動されると、開口部２１１ｃが開放され、貯留空間２１１ａ内の棒状部材６は、自重により、開口部２１１ｃから供給板２１３の上面に沿って滑り出す。滑り出た棒状部材６の移動は、供給板２１３に形成された突起２１３ａによって制限される。

【0173】

供給板２１３の上面に棒状部材６が滑り出た状態において、仕切板２１５が、図１７（ｂ）において矢印Ｊで示される方向に移動すると、隣り合う棒状部材６の間に仕切板２１５が割り込むことにより、供給板２１３の突起２１３ａと仕切板２１５との間には棒状部材６が１本だけある状態となる。

【0174】

この状態から供給板２１３が開口部２１１ｃを閉塞する方向へと回動されると、供給板２１３上には、１本の棒状部材６が残されることになる。このようにして、取出機構２１２によって、貯留部２１１の下方から棒状部材６を１本ずつ取り出すことが可能である。

【0175】

スライド装置２２０は、貯留部２１１の長手方向、すなわち、棒状部材６の長手方向に沿って可動片２２２を往復移動させることが可能な電動スライダ２２１であり、供給装置２１０とともに台車部１０の本体部１１の上面に設置される。

【0176】

可動片２２２には、棒状部材６の端面に当接する当接板２２３が取り付けられており、当接板２２３の先端部は、図１７（ａ）に示されるように、供給板２１３の突起２１３ａと貯留部２１１との間の隙間に進入可能な鉤形状となっている。

【0177】

このように、スライド装置２２０は、取出機構２１２によって貯留部２１１から供給板２１３上に取り出された棒状部材６を、棒状部材６の軸方向に沿ってスライドさせることが可能な構成となっている。

【0178】

受け渡し装置２３０は、図１５及び図１６に示すように、棒状部材６を把持可能な把持機構２３５と、水平方向における把持機構２３５の位置を変更可能な電動シリンダ２３１と、電動シリンダ２３１の伸縮中心軸Ｃ１を中心に鉛直平面内において把持機構２３５を回動させることが可能な回動機構２４０と、鉛直方向における把持機構２３５の高さを変更可能なスライダ機構２４４と、を有する。

【0179】

把持機構２３５は、一対の把持部２３７と、把持部２３７が両端に取り付けられた支持部材２３６と、を有し、支持部材２３６を介して、回動機構２４０に取り付けられている。

【0180】

把持部２３７は、いわゆる平行開閉グリッパであり、対向して配置される一対の可動片２３８と、一対の可動片２３８を互いに近付けたり離したりすることが可能な図示しない電動アクチュエータと、で構成される。

【0181】

電動シリンダ２３１は、シリンダ部２３２と、シリンダ部２３２から突出するロッド部２３３と、を有し、伸縮中心軸Ｃ１に沿って伸縮作動する。ロッド部２３３の先端には、回動機構２４０を介して把持機構２３５が取り付けられている。

【0182】

回動機構２４０は、図示しない電動シリンダまたは図示しない電動モータによって、把持機構２３５を、電動シリンダ２３１の伸縮中心軸Ｃ１を中心に鉛直平面内において回動させる機構であり、支持部材２３６の長手方向が略水平方向となる第１位置と、支持部材２３６の長手方向が略鉛直方向となる第２位置と、の何れかの位置に把持機構２３５の位置を切り替え可能な構造となっている。

【0183】

スライダ機構２４４は、鉛直方向に沿って可動片２４６を往復移動させることが可能な電動スライダ２４５であり、電動スライダ２４５は、台車部１０の本体部１１の上面に立設されている。なお、電動スライダ２４５は、アームプレート２５の動きを妨げることのない位置に設置されている。

【0184】

スライダ機構２４４の可動片２４６には、電動シリンダ２３１のシリンダ部２３２が固定されているため、鉛直方向における可動片２４６の高さを変更することによって、鉛直方向における電動シリンダ２３１の高さ、すなわち、把持機構２３５の高さを変更することが可能である。

【0185】

補充機構２００の各部の作動は、部材取付ロボット１００の作動を制御する制御部５０によって制御される。なお、制御部５０とは別の制御部が設けられてもよい。

【0186】

続いて、上記構成の補充機構２００によって、棒状部材６を部材取付部２４へと受け渡す工程について、主に図１８から図２１を参照して説明する。

【0187】

上述のように、取出機構２１２によって貯留部２１１の下方から棒状部材６が取り出されると、図１８に示すように、１本の棒状部材６が複数の供給板２１３によって支持された状態となる。

【0188】

ここで、貯留部２１１内では、棒状部材６がその軸方方向において、ある程度自由に移動可能であることから、図１８に示される状態において棒状部材６を把持機構２３５の把持部２３７によって把持すると、棒状部材６は、毎回、異なる位置で把持されることになる。このため、部材取付部２４へと棒状部材６を受け渡す際に、毎回、異なる微調整が必要となってしまう。

【0189】

そこで、この変形例では、図１９に示されるように、把持部２３７により棒状部材６が把持される前に、スライド装置２２０によって、棒状部材６の位置を予め所定の位置へとスライドさせている。具体的には、取出機構２１２によって棒状部材６が取り出されたことが確認されると、スライド装置２２０は、可動片２２２を把持機構２３５に向かって予め設定された距離だけ移動させる。

【0190】

このように可動片２２２が把持機構２３５に向かって移動する過程で、当接板２２３は棒状部材６の端面に当接する。このため、棒状部材６は、当接板２２３及び可動片２２２と共にスライドすることになり、結果として、スライド後の棒状部材６の位置は、毎回、同じ位置となる。

【0191】

スライド装置２２０による棒状部材６のスライドが完了すると、図２０に示されるように、把持機構２３５が棒状部材６へと近づくように、電動シリンダ２３１が所定の距離だけ伸長する。そして、電動シリンダ２３１が伸長した後、把持部２３７により棒状部材６が把持される。なお、供給板２１３の設置位置は、把持部２３７が棒状部材６を把持する位置を避けた位置に予め設定されている。このため、各把持部２３７は、供給板２１３の間において棒状部材６をそれぞれ把持することができる。

【0192】

把持機構２３５により棒状部材６が把持されたことが確認されると、スライダ機構２４４は、可動片２４６を上方に向かって予め設定された距離だけ移動させる。

【0193】

棒状部材６を把持した把持機構２３５の上方への移動が完了すると、続いて、回動機構２４０によって、把持機構２３５の位置が、支持部材２３６の長手方向が略水平方向となる第１位置から支持部材２３６の長手方向が略鉛直方向となる第２位置へと切り替えられる。なお、回動機構２４０が把持機構２３５を回動する方向は毎回同じであり、図２０及び図２１に示される例では、一対の把持部２３７のうち棒状部材６の端部に近い部分を把持した把持部２３７の方が、第２位置となったときに、下側に位置するように回動されている。

【0194】

把持機構２３５の位置が第２位置となると、図２１に示されるように、保持部３２の固定ブロック３３に形成されたＵ字溝３３ａ内に、把持機構２３５により把持された棒状部材６が進入するまで、電動シリンダ２３１が伸長する。

【0195】

Ｕ字溝３３ａ内に棒状部材６が進入したことが確認されると、続いて、スライダ機構２４４は、可動片２４６を僅かに下方へと移動させる。ここでの可動片２４６の移動量は、電動モータ２７の回転軸２７ａに取り付けられたソケット２８内に挿入される棒状部材６の長さに応じて設定される（図３参照）。

【0196】

回動ブロック３４の位置がＵ字溝３３ａを閉塞する位置となり、保持部３２によって棒状部材６が保持されたことが確認されると、把持機構２３５による棒状部材６の把持が解除される。その後、部材取付ユニット２０から把持機構２３５を遠ざけるために、電動シリンダ２３１が収縮する。

【0197】

電動シリンダ２３１が収縮した後、把持機構２３５の位置は、回動機構２４０によって第２位置から第１位置へと切り替えられる。把持機構２３５の位置が切り替えられた後、スライダ機構２４４は、図１５に示される位置へと可動片２４６を下方に移動させる。これにより、補充機構２００は、図１５に示されるように、棒状部材６を受け渡すことが可能な状態となる。

【0198】

以上のような工程を経て、棒状部材６は、補充機構２００によって、部材取付部２４へと順次受け渡される。

【0199】

なお、取出機構２１２によって貯留部２１１の下方から棒状部材６を取り出し、取り出された棒状部材６を把持機構２３５によって把持するまでの工程は、部材取付ロボット１００が、上述のように棒状部材６を埋設部材４に取り付ける作業を行っている間に行われる。このため、棒状部材６の取り付け作業が終わった部材取付ロボット１００に対して
棒状部材６を迅速に補充することができる。なお、補充機構２００を部材取付ロボット１００に搭載することに代えて、上述の運搬ロボット１１０を、上記補充機構２００と同等の機構を備えたものとしてもよい。

【0200】

また、上記実施形態では、棒状部材６の傾きの修正は、部材取付ロボット１００を移動させることだけで行われている。これに代えて、棒状部材６の傾きの修正は、部材取付ロボット１００を移動させることに加えて回動モータ２２によってアームプレート２５を積極的に回動させることによって行われてもよいし、部材取付ロボット１００を移動させることなく、回動モータ２２によってアームプレート２５を回動させることだけで行われてもよい。

【0201】

また、上記実施形態では、部材取付ロボット１００は、台車部１０の情報取得器１５によって取得された周辺の情報に基づいて自己位置を認識している。部材取付ロボット１００は、自己位置の認識精度を向上させるために、情報取得器１５に加えて、ジャイロセンサや方位センサ、加速度センサを備えていてもよい。

【0202】

また、上記実施形態では、棒状部材６は、埋設部材４に対して螺合されることにより取り付けられている。これに代えて、棒状部材６は、埋設部材４に対して嵌入されることによって取り付けられるものであってもよい。この場合、電動モータ２７が不要となる。

【0203】

また、上記実施形態では、棒状部材６には、ハンガーやハンガーの位置決めナットが取り付けられていないが、棒状部材６は、ハンガーやハンガーの位置決めナットが予め取り付けられたものであってもよい。また、埋設部材４に取り付けられた棒状部材６に対してハンガーやハンガーの位置決めナットを取り付ける部材取付ロボットを別途配備してもよい。

【0204】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0205】

１００・・・部材取付ロボット
１・・・天井面
２・・・床面
４・・・埋設部材
６・・・棒状部材
１０・・・台車部
１５・・・情報取得器（撮像部）
２０・・・部材取付ユニット
２２・・・回動モータ（駆動部）
２３・・・支持軸
２４・・・部材取付部
２６・・・取付操作部
２７・・・電動モータ
３０・・・電動スライド
３２・・・保持部
４０・・・電動シリンダ
４５，１４５・・・ガイドスリーブ（スリーブ）
５０・・・制御部
５１・・・距離センサ（検出部）
５２・・・上方撮像部
１１０・・・運搬ロボット
１２０・・・サーバ
１５１・・・カメラ（検出部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【手続補正書】

【提出日】2023-03-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、
床面を移動可能な台車部と、
前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、
前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、
前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、
前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記検出部は、前記埋設部材及び前記天井面までの距離を検出可能な距離検出部であり、
前記制御部は、
前記距離検出部により検出された前記天井面までの距離から基準傾斜角を算出し、
前記距離検出部により検出された前記埋設部材までの距離から計測傾斜角を算出し、
前記基準傾斜角と前記計測傾斜角との差分を前記埋設部材の傾きとして演算し、
前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記埋設部材の前記傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させる、
部材取付ロボット。

【請求項2】

天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、
床面を移動可能な台車部と、
前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、
前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、
前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、
前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記部材取付部は、前記棒状部材を保持する保持部と、前記保持部により保持された前記棒状部材を前記埋設部材に取り付ける操作を行う取付操作部と、を有し、
前記制御部は、
前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記検出部によって検出された前記埋設部材の傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させ、傾いた前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記取付操作部を作動させた後、前記天井面に対して前記棒状部材が略垂直となるように修正するための修正荷重が、前記保持部を介して前記棒状部材に付与されるように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させる、
部材取付ロボット。

【請求項3】

天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、
床面を移動可能な台車部と、
前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、
前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、
前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、
前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記部材取付部は、前記埋設部材に向けて前記棒状部材をガイド可能なスリーブを有し、
前記制御部は、
前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記検出部によって検出された前記埋設部材の傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材の近傍に前記スリーブが到達したと判定された後、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させる、
部材取付ロボット。

【請求項4】

前記部材取付部は、前記棒状部材を保持する保持部と、前記保持部により保持された前記棒状部材を前記埋設部材に取り付ける操作を行う取付操作部と、を有し、
前記制御部は、傾いた前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記取付操作部を作動させた後、前記天井面に対して前記棒状部材が略垂直となるように修正するための修正荷重が、前記保持部を介して前記棒状部材に付与されるように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させる、
請求項１または３に記載の部材取付ロボット。

【請求項5】

前記部材取付ロボットの周囲を撮像可能な撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記棒状部材に対して前記修正荷重を付与することが可能か否かを判定する、
請求項２に記載の部材取付ロボット。

【請求項6】

前記制御部は、前記埋設部材への前記棒状部材の差込量に基づいて、前記棒状部材の取付けの適否を判定する、
請求項１～３及び５の何れか１つに記載の部材取付ロボット。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

本発明は、天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、床面を移動可能な台車部と、前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、前記検出部は、前記埋設部材及び前記天井面までの距離を検出可能な距離検出部であり、前記制御部は、前記距離検出部により検出された前記天井面までの距離から基準傾斜角を算出し、前記距離検出部により検出された前記埋設部材までの距離から計測傾斜角を算出し、前記基準傾斜角と前記計測傾斜角との差分を前記埋設部材の傾きとして演算し、前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記埋設部材の前記傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させる。また、本発明は、天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、床面を移動可能な台車部と、前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、前記部材取付部は、前記棒状部材を保持する保持部と、前記保持部により保持された前記棒状部材を前記埋設部材に取り付ける操作を行う取付操作部と、を有し、前記制御部は、前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記検出部によって検出された前記埋設部材の傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させ、傾いた前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記取付操作部を作動させた後、前記天井面に対して前記棒状部材が略垂直となるように修正するための修正荷重が、前記保持部を介して前記棒状部材に付与されるように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させる。また、本発明は、天井面に設けられた埋設部材に対してネジ部を有する棒状部材を取り付ける部材取付ロボットであって、床面を移動可能な台車部と、前記床面に平行な支持軸を中心として回動自在に前記台車部によって支持され、前記棒状部材を保持するとともに前記埋設部材への前記棒状部材の取り付けを行う部材取付部と、前記支持軸を中心に前記部材取付部を回動させる駆動部と、前記埋設部材の傾きを検出可能な検出部と、前記台車部、前記部材取付部及び前記駆動部の作動を制御する制御部と、を備え、前記部材取付部は、前記埋設部材に向けて前記棒状部材をガイド可能なスリーブを有し、前記制御部は、前記部材取付部により保持された前記棒状部材の傾きが、前記検出部によって検出された前記埋設部材の傾きと略一致するように、前記駆動部及び前記台車部の少なくとも一方を作動させてから、前記埋設部材の近傍に前記スリーブが到達したと判定された後、前記埋設部材に前記棒状部材を取り付けるように前記部材取付部を作動させる。