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(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】P2023098628
(43)【公開日】2023-07-10
(54)【発明の名称】天井ボード施工ロボット
(51)【国際特許分類】
E04F 21/18 20060101AFI20230703BHJP
B23P 21/00 20060101ALI20230703BHJP
B25J 5/00 20060101ALI20230703BHJP
E04G 21/16 20060101ALI20230703BHJP
B25J 11/00 20060101ALI20230703BHJP
【ＦＩ】
E04F21/18 B
B23P21/00 302A
B25J5/00 A
E04G21/16
E04F21/18 C
E04F21/18 F
B25J11/00 A
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022190186
(22)【出願日】2022-11-29
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-04-21
(31)【優先権主張番号】P 2021213896
(32)【優先日】2021-12-28
(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
3C030
3C707
【Ｆターム（参考）】
2E174BA01
2E174CA02
2E174CA06
2E174CA23
2E174CA24
2E174CA35
2E174DA17
2E174DA52
3C030CB03
3C707AS21
3C707AS26
3C707BS10
3C707BT05
3C707CS08
3C707CT04
3C707DS01
3C707ES19
3C707KS03
3C707KS04
3C707KS09
3C707KT03
3C707KT05
3C707LT06
3C707LV04
3C707LV05
3C707LV07
3C707LV12
3C707MS08
3C707MT09
3C707WA16
3C707WA28
(57)【要約】
【課題】天井ボードを天井ボード施工ロボットによって枠体に載置する。
【解決手段】天井スラブ１により支持された枠体６に天井ボード８を載置する天井ボード施工ロボット１００は、床面２を移動可能な台車部１０と、台車部１０上に載置される昇降部２１と、昇降部２１から枠体６に向かって延びるアーム部３０と、アーム部３０の先端側に設けられ天井ボード８を保持可能な保持部４０と、枠体６の形状に関する枠体状態を検知可能な状態検知部５１，５２と、アーム部３０の作動を制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、保持部４０によって保持された天井ボード８が枠体６の上方から落とし込まれることにより枠体６に載置されるように、枠体状態に基づいてアーム部３０を作動させる。
【選択図】図１
【解決手段】天井スラブ１により支持された枠体６に天井ボード８を載置する天井ボード施工ロボット１００は、床面２を移動可能な台車部１０と、台車部１０上に載置される昇降部２１と、昇降部２１から枠体６に向かって延びるアーム部３０と、アーム部３０の先端側に設けられ天井ボード８を保持可能な保持部４０と、枠体６の形状に関する枠体状態を検知可能な状態検知部５１，５２と、アーム部３０の作動を制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、保持部４０によって保持された天井ボード８が枠体６の上方から落とし込まれることにより枠体６に載置されるように、枠体状態に基づいてアーム部３０を作動させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
天井スラブにより支持された枠体に天井ボードを載置する天井ボード施工ロボットであって、
床面を移動可能な台車部と、
前記台車部上に載置される昇降部と、
前記昇降部から前記枠体に向かって延びるアーム部と、
前記アーム部の先端側に設けられ前記天井ボードを保持可能な保持部と、
前記枠体の形状に関する枠体状態を検知可能な状態検知部と、
前記アーム部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記保持部によって保持された前記天井ボードが前記枠体の上方から落とし込まれることにより前記枠体に載置されるように、前記状態検知部によって検知された前記枠体状態に基づいて、前記アーム部を作動させる、
天井ボード施工ロボット。
床面を移動可能な台車部と、
前記台車部上に載置される昇降部と、
前記昇降部から前記枠体に向かって延びるアーム部と、
前記アーム部の先端側に設けられ前記天井ボードを保持可能な保持部と、
前記枠体の形状に関する枠体状態を検知可能な状態検知部と、
前記アーム部の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記保持部によって保持された前記天井ボードが前記枠体の上方から落とし込まれることにより前記枠体に載置されるように、前記状態検知部によって検知された前記枠体状態に基づいて、前記アーム部を作動させる、
天井ボード施工ロボット。
【請求項2】
前記制御部は、予め検知された前記天井スラブと前記枠体との間の空間の空間状態に基づいて、前記枠体への前記天井ボードの載置の可否を判定する、
請求項１に記載の天井ボード施工ロボット。
請求項１に記載の天井ボード施工ロボット。
【請求項3】
前記制御部は、
前記保持部により前記天井ボードを保持させる際、前記状態検知部によって前記天井ボードの形状に関する天井ボード状態を検知し、
前記天井ボード状態に基づいて、前記保持部により前記天井ボードを保持する位置を設定する、
請求項１または２に記載の天井ボード施工ロボット。
前記保持部により前記天井ボードを保持させる際、前記状態検知部によって前記天井ボードの形状に関する天井ボード状態を検知し、
前記天井ボード状態に基づいて、前記保持部により前記天井ボードを保持する位置を設定する、
請求項１または２に記載の天井ボード施工ロボット。
【請求項4】
前記保持部は、前記天井ボードに突き刺さる突起を有する、
請求項１または２に記載の天井ボード施工ロボット。
請求項１または２に記載の天井ボード施工ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、天井ボード施工ロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、天井部分に設けられた野縁に対して天井ボードを取り付ける天井ボード施工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２０１８－１２３６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載された天井ボード施工ロボットは、ビスを介して野縁に対して天井ボードを取り付けるものである。このため、天井スラブにより支持された枠体に天井ボードを載置することによって天井ボードを施工する方法では、特許文献１に記載の天井ボード施工ロボットを採用することができなかった。
【0005】
本発明は、天井スラブにより支持された枠体に天井ボードを載置することが可能な天井ボード施工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】
【0006】
本発明は、天井スラブにより支持された枠体に天井ボードを載置する天井ボード施工ロボットであって、床面を移動可能な台車部と、台車部上に載置される昇降部と、昇降部から枠体に向かって延びるアーム部と、アーム部の先端側に設けられ天井ボードを保持可能な保持部と、枠体の形状に関する枠体状態を検知可能な状態検知部と、アーム部の作動を制御する制御部と、を備え、制御部は、保持部によって保持された天井ボードが枠体の上方から落とし込まれることにより枠体に載置されるように、状態検知部によって検知された枠体状態に基づいて、アーム部を作動させる。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、天井ボード施工ロボットによって、天井スラブにより支持された枠体に天井ボードを載置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係る天井ボード施工ロボットによって行われる天井ボード設置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天井ボード施工ロボットによって行われる空間状態検知作業のイメージを示したイメージ図である。
【図3】本発明の実施形態に係る天井ボード施工ロボットによって行われる天井ボード受け取り作業のイメージを示したイメージ図である。
【図5】天井ボード施工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7】天井ボード施工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8A】天井ボード施工ロボットが行う天井ボード設置作業を説明するための概略図である。
【図9】本発明の実施形態に係る天井ボード施工ロボットの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る天井ボード施工ロボットについて説明する。
【0010】
本発明の実施形態に係る天井ボード施工ロボット１００（以下、「施工ロボット」という。）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、天井スラブ１により支持された枠体６に天井ボード８を載置する作業を行うものである。
【0011】
図１に示される天井スラブ１は、コンクリートが流し込まれたデッキプレートであり、デッキプレートには、コンクリートが流し込まれる前に、予め複数のインサート３が所定の位置に取り付けられる。インサート３は、天井ボード８が載置される枠体６を、ハンガー５を介して吊り下げ支持する吊りボルト４を取り付けるために設けられる部材である。なお、天井スラブ１は、合板型枠に打設されて形成されたコンクリートスラブであってもよい。
【0012】
天井ボード８は、所定の厚みを有する平板状の岩綿吸音板であり、天井ボード８が載置される枠体６は、断面が略Ｔ字状のバー部材（Ｔバー）が格子状に結合されることによって形成される。
【0013】
枠体６と天井ボード８とは、いわゆるグリッドタイプのシステム天井を構成するものであり、バー部材で区切られた枠体６の開口部に天井ボード８が上方から落とし込まれることによって、天井ボード８は、鉛直方向下方から枠体６により支持された状態となる。
【0014】
施工ロボット１００は、図１に示されるように枠体６に天井ボード８を載置する動作の他に、図２に示されるように、天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態を検知する動作や、図３に示されるように、運搬ロボット１１０によって運搬される天井ボード８を運搬ロボット１１０から受け取る動作を行うことが可能である。図１～３は、施工ロボット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。
【0015】
運搬ロボット１１０は、施工ロボット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台の施工ロボット１００に対して１台ずつ配置されていてもよいし、複数の施工ロボット１００に対して１台配置されていてもよい。
【0016】
施工ロボット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、施工ロボット１００は、台車部１０に施工ユニット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。
【0017】
まず、図１～５を参照し、施工ロボット１００の構成について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、図３の矢印Ａで示される部分を拡大して示した拡大図であり、図５は、施工ロボット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。
【0018】
施工ロボット１００は、図１～３に示すように、床面２を移動可能な台車部１０と、台車部１０上に載置される昇降部２１と、昇降部２１から枠体６に向かって延びるアーム部３０と、アーム部３０の先端側に設けられ天井ボード８を保持可能な保持部４０と、台車部１０、昇降部２１及びアーム部３０の作動を制御する制御部５０と、を備える。なお、施工ユニット２０は、台車部１０以外の機構によって構成される。
【0019】
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、施工ユニット２０へ電力を供給する電力供給源としても使用される。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
台車部１０上に取り付けられる施工ユニット２０の昇降部２１は、多段型の電動ジャッキであり、上下方向に沿って伸縮可能な構成を有する。昇降部２１の上端には、アーム部３０を設置するためのフランジ部２４が設けられる。このようにアーム部３０を上下方向に移動させる昇降部２１を設けることによって、アーム部３０の可動範囲が拡がるため、比較的小型のアーム部３０を採用することができる。
【0023】
なお、昇降部２１を設けることなく、アーム部３０を大型化することによってアーム部３０の可動範囲を大きくすることも可能である。しかしながら、アーム部３０を大型化して可動範囲を大きくすると、安全性を確保すべきエリアが拡がり、施工ロボット１００の周囲で作業員が作業を行うことができなくなるため、結果として作業効率が低下してしまうおそれがある。また、アーム部３０を大型化した場合、枠体６周辺での小回りが利かず、枠体６と干渉しやすくなり、天井ボード８を載置する作業が困難になるおそれがある。このような理由からも、昇降部２１を設け、比較的小型のアーム部３０を採用することが好ましい。
【0024】
アーム部３０は、エンドエフェクタとして先端に取り付けられた保持部４０の姿勢を三次元において任意の姿勢とすることが可能な、いわゆる垂直多関節型のロボットアームである。
【0025】
具体的には、アーム部３０は、設置プレート２６に固定される基部３２ａと、第１回動部３１ａを介して連結方向軸線を中心に回動可能に基部３２ａと連結される第１リンク部３２ｂと、第２回動部３１ｂを介して水平方向軸線を中心に回動可能に第１リンク部３２ｂと連結される第２リンク部３２ｃと、第３回動部３１ｃを介して水平方向軸線を中心に回動可能に第２リンク部３２ｃと連結される第３リンク部３２ｄと、第４回動部３１ｄを介して連結方向軸線を中心に回動可能に第３リンク部３２ｄと連結される第４リンク部３２ｅと、第５回動部３１ｅを介して第４回動部３１ｄの回動軸に対して垂直な方向の軸線を中心に回動可能に第４リンク部３２ｅと連結される第５リンク部３２ｆと、第６回動部３１ｆを介して連結方向軸線を中心に回動可能に第５リンク部３２ｆと連結される第６リンク部３２ｇと、を有する。
【0026】
各回動部３１ａ～３１ｆには、各回動部３１ａ～３１ｆを回動させる図示しないサーボモータ及び減速機がそれぞれ設けられる。
【0027】
なお、アーム部３０は、上述のように軸数が６軸のものに限定されず、軸数が７軸以上のものであってもよい。
【0028】
上記構成のアーム部３０は、設置プレート２６を介して、昇降部２１のフランジ部２４に取り付けられる。
【0029】
次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照し、アーム部３０の先端部である第６リンク部３２ｇに取り付けられる保持部４０の構成について説明する。図４Ａは、保持部４０によって天井ボード８が保持される前の状態を示しており、図４Ｂは、保持部４０によって天井ボード８が保持された後の状態を示している。
【0030】
図４Ａに示すように、保持部４０は、第６リンク部３２ｇに取り付けられる円盤状の本体部４１と、本体部４１から第６リンク部３２ｇとは反対の方向に向かって突出する複数のニードル４２（突起）と、複数のニードル４２を囲むように配置された円環状の保護リング４３と、一端が保護リング４３に結合され他端が本体部４１によって支持される複数の棒部材４４と、保護リング４３を本体部４１から引き離す方向に付勢するバネ部材４５と、を有する。
【0031】
本体部４１には、バネ部材４５を収容するとともに保護リング４３を収容可能な環状の収容溝４１ａと、収容溝４１ａの底面に貫通して形成され棒部材４４が挿通する貫通孔４１ｂと、が設けられる。
【0032】
上記構成の保持部４０によれば、保持部４０によって天井ボード８が保持される前は、図４Ａに示されるように、径方向外側から見てニードル４２の先端が保護リング４３によって覆われた状態となる。このため、ニードル４２が不用意に天井ボード８に接触することで天井ボード８を傷つけたり、作業員がニードル４２に接触したりすることを防止することができる。
【0033】
一方、保持部４０が天井ボード８の表面８ａに押し付けられると、図４Ｂに示すように、バネ部材４５が圧縮されるとともに保護リング４３が本体部４１の収容溝４１ａ内に収容され、ニードル４２が露出した状態となる。このように露出した複数のニードル４２が天井ボード８の表面８ａに突き刺さることによって、天井ボード８は、保持部４０により保持された状態となる。
【0034】
保持部４０の構成は上記構成に限定されず、保護リング４３といったニードル４２を覆うための部材を設けることなく、単に、第６リンク部３２ｇに取り付けられる本体部４１と、本体部４１から突出する複数のニードル４２と、からなるものであってもよいし、保持部４０が天井ボード８に接近したことが検知されると複数のニードル４２が天井ボード８に向かって突出するように構成されたものであってもよい。
【0035】
また、保持部４０は、ニードル４２を天井ボード８に突き刺すことによって天井ボード８を保持するものに限定されず、負圧によって天井ボード８の表面８ａを吸引して保持するものであってもよい。なお、一般的に岩綿吸音板（天井ボード８）には、複数の通気孔が形成されているため、吸引によって保持するには比較的大きな吸引力が必要となる。このため、天井ボード８を確実に保持するには、ニードル４２を有する保持部４０を用いることが好ましい。
【0036】
施工ロボット１００は、上記各機構に加えて、枠体６の形状に関する枠体状態及び天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態を検知するために、これらを検知可能な第１距離センサ５１（状態検知部）及び第２距離センサ５２（状態検知部）をさらに備える。
【0037】
第１距離センサ５１は、比較的測定精度が高いポイント式レーザ距離センサであって、アーム部３０の第５リンク部３２ｆに固定される。具体的には、図４Ａに示されるように、第１距離センサ５１は、検出面５１ａが第５リンク部３２ｆと第６リンク部３２ｇの連結軸方向を向くように、すなわち、距離を検出する方向が保持部４０側を常に指向するように、第５リンク部３２ｆのトラニオン部に固定される。なお、第１距離センサ５１は、第６リンク部３２ｇに固定されていてもよい。
【0038】
第１距離センサ５１により計測を行う際には、第５回動部３１ｅや第４回動部３１ｄを所定の範囲で回動させてスキャン計測することによって、第１距離センサ５１の設置位置から計測対象物までの距離を比較的広い範囲に渡って精度よく取得することが可能である。なお、第１距離センサ５１としては、ＴｏＦ（Time of Flight）方式の三次元距離センサや第５リンク部３２ｆと第６リンク部３２ｇの連結軸を含む平面上にある計測対象物までの距離をスキャン計測可能な二次元測域センサ、いわゆる、２Ｄ－ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）センサが用いられてもよいが、測定精度の観点からはポイント式レーザ距離センサを用いることが好ましい。
【0039】
また、第１距離センサ５１は、アーム部３０の先端付近に設けられているため、例えば、図２に示すように、枠体６の形状に関する枠体状態及び天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態を精度よく検知することが可能であるとともに、図３に示すように、運搬ロボット１１０によって運搬される天井ボード８の形状に関する天井ボード状態を精度よく検知することが可能である。
【0040】
第１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、後述のように主にアーム部３０の動作を制御するために用いられる。
【0041】
第２距離センサ５２は、天井スラブ１側に向けて設置されたＴｏＦ（Time of Flight）方式の三次元距離センサであり、第２距離センサ５２の設置位置から計測対象物までの距離を示す深度データ（Depth data）を取得可能なセンサである。第２距離センサ５２は、アーム部３０とともに設置プレート２６に固定される。なお、第２距離センサ５２を枠体６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第２距離センサ５２を設置プレート２６に固定してもよい。
【0042】
このように第２距離センサ５２を鉛直方向上方に向けて設置することによって、例えば、図１に示すように、天井ボード８を載置する作業を監視することが可能であるとともに、図２に示すように、枠体６の形状に関する枠体状態及び天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態を検知することが可能である。
【0043】
第２距離センサ５２によって検出された距離は、制御部５０へと送られ、後述のように主に施工ロボット１００を枠体６の下方へと正確に移動させる際や載置作業の監視、載置作業の適否判定などにおいて用いられる。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、枠体６の位置や天井ボード８の載置状況を十分に把握することができる場合には、第２距離センサ５２を設けなくともよい。
【0044】
制御部５０は、図５に示すように、第１距離センサ５１、第２距離センサ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、昇降部２１及びアーム部３０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、枠体６に天井ボード８を載置する後述の方法の説明において詳述する。
【0045】
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、施工ユニット２０と台車部１０とにそれぞれ設けられていてもよい。
【0046】
また、制御部５０には、図５に示すように、施工ロボット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。
【0047】
次に、図３、図５及び図６を参照し、天井ボード８を運搬する運搬ロボット１１０について説明する。図６は、図３において矢印Ｂで示される方向から見た運搬ロボット１１０の上面を部分的に示した図であり、台車部１０等を省略して示している。
【0048】
運搬ロボット１１０は、図３、図５及び図６に示すように、床面２を移動可能な台車部１０と、複数の天井ボード８が水平方向に重ね合わせられた状態で積載されるローラコンベヤ６４と、ローラコンベヤ６４に沿って複数の天井ボード８を送り出す送出機構６５と、水平方向に積層された天井ボード８が倒れることを防止する第１倒れ防止機構６６及び第２倒れ防止機構６７と、天井ボード８の表面８ａが施工ロボット１００側を向くように天井ボード８を反転させる反転機構６８と、台車部１０に立設され、これら各機構を支持する支柱６２と、台車部１０、送出機構６５、第１倒れ防止機構６６、第２倒れ防止機構６７及び反転機構６８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。
【0049】
台車部１０は、施工ロボット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。
【0050】
ローラコンベヤ６４は、複数の回転ローラ６４ａと、複数の回転ローラ６４ａを囲むように設けられた無端ベルト６４ｂと、を有し、上側の平坦面に天井ボード８が積載されるように、図示しないブラケットを介して支柱６２に固定される。
【0051】
送出機構６５は、ローラコンベヤ６４の回転方向に沿って延び支柱６２に固定されるレール部材６５ａと、レール部材６５ａに沿って移動可能な押当部６５ｂと、押当部６５ｂを移動させる図示しない電動スライドと、押当部６５ｂの移動量を計測可能な移動量センサ６５ｃと、を有する。
【0052】
送出機構６５は、施工ロボット１００により天井ボード８が引き取られたことが検知されると、電動スライドを駆動し押当部６５ｂを天井ボード８に押し付けることによって、複数の天井ボード８全体をローラコンベヤ６４に沿って移動させる。これにより次に施工ロボット１００へと引き渡される天井ボード８が所定の位置まで送り出だされる。施工ロボット１００により天井ボード８が引き取られたか否かや、天井ボード８が所定の位置まで送り出だされたか否かについては、図示しない近接センサ等によって検知される。
【0053】
また、天井ボード８を送り出す際に押当部６５ｂが移動した距離を移動量センサ６５ｃによって随時計測しておくことにより、何枚の天井ボード８が施工ロボット１００に供給されたか、すなわち、運搬ロボット１１０に何枚の天井ボード８が残っているかを把握することが可能である。
【0054】
なお、送出機構６５のレール部材６５ａは、ローラコンベヤ６４を挟み込むように配置された一対のレール部材であってもよく、この場合、押当部６５ｂは一対のレール部材によって下方から支持される。
【0055】
第１倒れ防止機構６６は、施工ロボット１００へと引き渡される天井ボード８が、施工ロボット１００によって保持される前に倒れてしまうことを防止するものであり、第２倒れ防止機構６７は、天井ボード８が施工ロボット１００によって引き取られる際に、施工ロボット１００に引き取られる天井ボード８と重なり合っていた２番目の天井ボード８が倒れてしまうことを防止するものである。
【0056】
第１倒れ防止機構６６は、ローラコンベヤ６４の回転方向に沿って延びブラケット６６ｃを介して支柱６２に固定される本体部６６ａと、本体部６６ａから下方に向かって延び、天井ボード８に押し付けられる押付部６６ｂと、を有する。押付部６６ｂには、上下方向に伸縮可能な電動シリンダが内蔵されており、押付部６６ｂが伸長することによって、天井ボード８は、押付部６６ｂとローラコンベヤ６４とにより挟持された状態となる。
【0057】
第２倒れ防止機構６７は、ローラコンベヤ６４の回転方向に沿って延びブラケット６７ｄを介して支柱６２に固定されるシリンダ部６７ａと、シリンダ部６７ａから突出するロッド部６７ｂと、ロッド部６７ｂの先端から下方に向かって延び、天井ボード８に押し付けられる押付部６７ｃと、を有する。
【0058】
押付部６７ｃには、上下方向に伸縮可能な電動シリンダが内蔵されており、押付部６７ｃが伸長することによって、天井ボード８は、押付部６７ｃとローラコンベヤ６４とにより挟持された状態となる。
【0059】
また、シリンダ部６７ａ及びロッド部６７ｂは、送出機構６５のレール部材６５ａに沿って伸縮可能な電動シリンダを構成するものであり、送出機構６５の送出速度に合わせて伸長するように制御される。このため、送出機構６５によって複数の天井ボード８が送り出される際に、天井ボード８が倒れてしまうことを防止することができる。
【0060】
反転機構６８は、天井ボード８を保持可能な保持部６８ａと、一端に保持部６８ａが設けられ他端がブラケット６８ｃを介して支柱６２に取り付けられるアーム部６８ｂと、を有する。アーム部６８ｂは、回動軸６８ｄを中心として回動可能にブラケット６８ｃにより支持されており、アーム部６８ｂの位置は、図示しないサーボモータによって、図６において実線で示される位置と破線で示される位置との２つの位置に切り替えられる。
【0061】
保持部６８ａは、施工ロボット１００の保持部４０と同じ構成を有するとともに、本体部４１の収容溝４１ａに収容された保護リング４３を収容溝４１ａ内から押し出すように作動する図示しない電動アクチュエータを有する。電動アクチュエータは、施工ロボット１００の保持部４０により天井ボード８が保持されたことが検知されたときに作動し、これにより反転機構６８の保持部６８ａによる天井ボード８の保持が解除される。
【0062】
ここで、天井ボード８は、一般的に、表面８ａを保護するために、表面８ａが重ね合わせられた２枚の天井ボード８を一組とし、複数組が重ねられた状態で市場に流通する。つまり、施工現場に搬入された複数の天井ボード８をそのまま施工ロボット１００に対して供給した場合、表面８ａと裏面８ｂとが交互に露出することになる。
【0063】
一方で、施工ロボット１００の保持部４０は、上述のように、天井ボード８の表面８ａを保持するように構成されている。
【0064】
このため、運搬ロボット１１０は、上記構成の反転機構６８によって、天井ボード８の裏面８ｂが施工ロボット１００側を向いている場合には、天井ボード８の表面８ａが施工ロボット１００側を向くように、天井ボード８を反転させている。
【0065】
運搬ロボット１１０は、上述のように押当部６５ｂの移動量を計測する移動量センサ６５ｃの検出値に基づいて、ローラコンベヤ６４上に何枚の天井ボード８が積載されているかを把握している。ローラコンベヤ６４上の天井ボード８の枚数が奇数枚である場合は、天井ボード８の表面８ａが施工ロボット１００側を向いた状態となり、偶数枚である場合は、天井ボード８の裏面８ｂが施工ロボット１００側を向いた状態となることから、天井ボード８の枚数が偶数枚であると判定された場合のみ、反転機構６８を作動させることによって、天井ボード８の表面８ａが常に施工ロボット１００側を向くようにしておくことが可能である。
【0066】
なお、複数の天井ボード８が、予め表面８ａと裏面８ｂとが重ね合わせられた状態となっている場合、つまり、常に天井ボード８の表面８ａが施工ロボット１００側を向くようにローラコンベヤ６４上に複数の天井ボード８を積載しておくことが可能な場合には、反転機構６８を設けなくともよい。
【0067】
運搬ロボット１１０の制御部９０は、情報取得器１５及び移動量センサ６５ｃ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、送出機構６５、第１倒れ防止機構６６、第２倒れ防止機構６７及び反転機構６８の作動を制御する。また、制御部９０には、施工ロボット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、施工ロボット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１～３、図７及び図８を主に参照し、上記構成の施工ロボット１００によって、枠体６に天井ボード８を載置する方法について説明する。図７は、施工ロボット１００が行う作業の手順を示したフロー図であり、図８Ａ～図８Ｄは、施工ロボット１００が行う天井ボード８の設置作業を説明するための概略図であり、枠体６に天井ボード８が載置される様子を時系列に沿って順に示している。
【0069】
まず、ステップＳ１１では、施工ロボット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、枠体６の位置や天井ボード８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、施工ロボット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、施工ロボット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、最初に天井ボード８が取り付けられる枠体６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施工ロボット１００を抽出された枠体６の座標に向けて移動させる。なお、最初に天井ボード８が取り付けられる枠体６は、施工ロボット１００が置かれた場所から最も近くの枠体６であってもよい。
【0072】
施工ロボット１００の移動が完了すると、制御部５０は、第２距離センサ５２によって、作業対象となる枠体６の認識を行う（ステップＳ１４）。具体的には、作業対象となる枠体６までの距離を第２距離センサ５２によって測定し、枠体６の開口部を形成する４つの辺の形状を検出する。
【0073】
ここで、枠体６の開口部を形成する４つの辺のうち何れかの辺が検出できない場合、枠体６と施工ロボット１００との間に何らかの障害物があり、枠体６の開口部が障害物によって覆われている可能性がある。このため、枠体６を正常に認識することができない場合には、作業を行うことができないとしてステップＳ２２に進み、枠体６が正常に認識された場合には、さらに詳細な情報を取得するためにステップＳ１５に進む。
【0074】
ステップＳ１５では、制御部５０は、台車部１０を制御することによって施工ロボット１００をステップＳ１４で認識された枠体６の直下へと移動させる。具体的には、制御部５０は、ステップＳ１４で認識された枠体６の４つの辺の位置に基づいて枠体６の中心座標を算出し、算出された中心座標の直下にアーム部３０の基部３２ａが位置するように施工ロボット１００を移動させる。
【0075】
施工ロボット１００の移動が完了すると、続くステップＳ１６において枠体６の形状に関する枠体状態が取得される。
【0076】
具体的には、アーム部３０の先端側のリンク部である第５リンク部３２ｆに取り付けられた第１距離センサ５１によって、枠体６の開口部を形成する４つの辺とアーム部３０との相対位置関係が計測される。これにより、制御部５０は、アーム部３０と枠体６との位置関係を三次元的に把握することができる。
【0077】
第１距離センサ５１による計測は、アーム部３０が上方に向かって延び、第１距離センサ５１の検出面５１ａが鉛直方向上方に向けられた状態で行われる。なお、枠体６が比較的高い位置にある場合は、第１距離センサ５１を枠体６に近付けるために、昇降部２１を予め設定された長さに伸長させておいてもよい。
【0078】
ステップＳ１６で行われる枠体６の状態の取得は、第１距離センサ５１による計測に代えて、または、これに加えて、第２距離センサ５２による計測によって行われてもよい。二つの距離センサ５１，５２により計測を行うことによって、アーム部３０と枠体６との位置関係をより精度よく把握することができる。特に、第１距離センサ５１及び第２距離センサ５２は、施工ロボット１００に直接取り付けられているため、枠体６や床面２が水平面に対して傾斜している場合であっても、施工ロボット１００に対する枠体６の相対的な位置関係を精度よく検知することができる。
【0079】
続くステップＳ１７では、天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態が取得される。
【0080】
具体的には、図２に示すように、昇降部２１を予め設定された長さに伸長させた状態において、設置プレート２６に取り付けられた第２距離センサ５２によって、枠体６から天井スラブ１までの距離を計測するとともに、枠体６と天井スラブ１との間に配置された配管や配線、ブレース、吊りボルト４までの距離が計測される。
【0081】
また、第２距離センサ５２の死角となる部分については、図２に示すように、第１距離センサ５１によって、例えば、第１距離センサ５１の検出面５１ａを斜め上方に向けられた状態で計測される。第１距離センサ５１による計測は、例えば、アーム部３０の第１回動部３１ａを回動させることにより、略３６０度にわたって行われる。なお、枠体６と天井スラブ１との間の状態をより確実に検知するためには、天井スラブ１に向かって枠体６を超えた位置まで第１距離センサ５１を移動させた後、第１距離センサ５１の検出面５１ａを略水平方向に向けた状態で計測を行うことが好ましい。
【0082】
これにより、制御部５０は、天井ボード８を枠体６に載置する際に天井ボード８及びアーム部３０が通る軌道と、枠体６と天井スラブ１との間にある配管等との相対位置関係を三次元的に把握することができる。特に、第１距離センサ５１及び第２距離センサ５２は、施工ロボット１００に直接取り付けられているため、床面２が水平面に対して傾斜している場合であっても、施工ロボット１００に対する配管等の相対的な位置関係を精度よく検知することができる。なお、ステップＳ１６で行われる枠体６の状態の取得と、ステップＳ１７で行われる空間状態の取得とは、同時に行われてもよい。
【0083】
このように枠体６の状態及び空間状態が取得されると、ステップＳ１８に進み、制御部５０は、天井ボード８を枠体６に載置する作業の可否を判定する。
【0084】
天井ボード８を枠体６に載置するには、枠体６の開口部を通じて天井ボード８を枠体６の上方に一旦、位置させる必要がある。このように天井ボード８を枠体６の上方に位置させる過程で天井ボード８及びアーム部３０が通る軌道上に配管等がある場合、枠体６の開口部を通じて天井ボード８を枠体６に載置することは不可能である。
【0085】
天井ボード８を枠体６の上方に位置させる際には、枠体６の開口部の対角線上を通して斜め上方に向かって天井ボード８が挿入されるが、例えば、枠体６の開口部から見て四隅の何れにも配管やブレースがある場合には、天井ボード８の挿入方向をどのように変えたとしても、天井ボード８はこれらに当たってしまうことから、天井ボード８を枠体６に載置することは不可能である。
【0086】
また、天井ボード８を枠体６の上方に位置させるには、天井ボード８を鉛直方向に沿った状態として、枠体６の開口部の対角線上を上方に向けて真っすぐ挿入してもよいが、枠体６から天井スラブ１下面までの距離が天井ボード８の長さよりも長くなければ、天井ボード８は天井スラブ１に当たってしまうことから、天井ボード８を真っすぐ挿入することによって枠体６に載置することは不可能である。
【0087】
このため、ステップＳ１８において、制御部５０は、取得された空間状態に基づいて、天井ボード８を枠体６に載置することが可能か否か、すなわち、配管等を避けて天井ボード８を枠体６に載置することが可能な軌道があるか否かを判定する。
【0088】
具体的には、例えば、枠体６の開口部から見て三つの隅に配管等がある場合には、残りの１つの隅を通る軌道によって天井ボード８を載置することが可能と判定し、例えば、枠体６の開口部の直上に配管等があり、天井ボード８を真っすぐ挿入することができない場合には、天井ボード８を鉛直面に対して所定の角度以上傾けた状態で挿入する軌道によって天井ボード８を載置することが可能と判定する。
【0089】
そして、アーム部３０の可動範囲も考慮した結果、配管等を避けて天井ボード８を枠体６に載置可能な軌道があると判定された場合には、保持部４０により天井ボード８を保持するためにステップＳ１９へと進む。一方、天井ボード８を枠体６に載置可能な軌道がないと判定された場合には、天井ボード８を載置する作業を行うことができないとしてステップＳ２２に進む。
【0090】
ステップＳ１９において、制御部５０は、アーム部３０の作動を制御することによって、運搬ロボット１１０に積載された天井ボード８を保持部４０に保持させる。
【0091】
これに先立って、制御部５０は、運搬ロボット１１０に対して、天井ボード８の受け渡しを要求する要求信号を、通信部５０ａを介して発信する。
【0092】
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、天井ボード８を受け渡すために、施工ロボット１００の近傍へと移動する。なお、１台の施工ロボット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、複数の施工ロボット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施工ロボット１００の近傍へと移動する。
【0093】
運搬ロボット１１０の接近が検知されると、制御部５０は、まず、図３に示すように、アーム部３０の第５リンク部３２ｆに取り付けられた第１距離センサ５１によって、運搬ロボット１１０に積載された天井ボード８の状態を認識させる。なお、ステップＳ１９に進んだ時点で、昇降部２１は、運搬ロボット１１０に積載された天井ボード８の高さに応じて予め収縮される。
【0094】
天井ボード８の状態、すなわち、天井ボード８の４つの辺の位置が認識されると、４つの辺の位置に基づいて天井ボード８の中心Ｃ１が認識される。そして、制御部５０は、認識された天井ボード８の中心Ｃ１の延長線上に保持部４０の中心Ｃ２が位置するように、アーム部３０の各回動部３１ａ～３１ｆの回動量を制御する（図４Ａ参照）。
【0095】
図４Ａに示される状態から保持部４０をさらに天井ボード８に向けて移動させることにより、保持部４０のニードル４２が天井ボード８の表面８ａに突き刺さる（図４Ｂ参照）。これにより天井ボード８は、保持部４０により保持された状態となる。
【0096】
このように保持部４０により天井ボード８が保持された状態となったことは、第１距離センサ５１によって検知される。第１距離センサ５１による検知結果は、保持完了信号として、施工ロボット１００の制御部５０から運搬ロボット１１０の制御部９０へと送信される。
【0097】
保持完了信号を受け取った運搬ロボット１１０の制御部９０は、第１倒れ防止機構６６の押付部６６ｂを収縮し、押付部６６ｂとローラコンベヤ６４とによる天井ボード８の挟持を解除するとともに、施工ロボット１００の制御部５０へ挟持解除信号を送信する。
【0098】
挟持解除信号を受け取った施工ロボット１００の制御部５０は、アーム部３０の各回動部３１ａ～３１ｆの回動量を制御し、保持部４０により保持された天井ボード８を枠体６に向けて移動させる。
【0099】
なお、図６に示すように、運搬ロボット１１０に積載された天井ボード８が、施工ロボット１００側に向けて、２枚並んでいる場合は、施工ロボット１００から見て右側の天井ボード８、すなわち、運搬ロボット１１０の反転機構６８によって保持された天井ボード８が、保持部４０により保持される天井ボード８として選択される。
【0100】
このようにして運搬ロボット１１０から施工ロボット１００への天井ボード８の引き渡しが完了すると、ステップＳ２０に進み、枠体６への天井ボード８の載置作業が実行される。
【0101】
具体的には、図８Ａから図８Ｄに示すように、制御部５０は、アーム部３０の各回動部３１ａ～３１ｆの回動量を適宜制御し、天井ボード８が枠体６や配管に当たらないように保持部４０の位置を三次元的に変化させることによって、最終的に天井ボード８を枠体６に載置する。
【0102】
図８Ａには、格子状に結合されたバー部材６ａ，６ｂにより囲まれた枠体６の開口部６ｃの対角線上を通して斜め上方に向かって天井ボード８が挿入されている状態が示されている。具体的には、天井ボード８は、鉛直面に対して略４５度傾けられた状態で開口部６ｃの対角線上を通るようにして斜め上方へと挿入される。なお、天井ボード８の傾斜角度は、開口部６ｃの直上の障害物までの距離や枠体６から天井スラブ１下面までの距離に応じて適宜設定される。
【0103】
図８Ａに示される状態となった後、天井ボード８全体が枠体６の上方に位置した状態になると、図８Ｂに示すように、天井ボード８の中心が枠体６の開口部６ｃの中心と略一致するように、各回動部３１ａ～３１ｆの回動量が制御される。
【0104】
そして、図８Ｂに示される状態から第１回動部３１ａ、第４回動部３１ｄまたは第６回動部３１ｆを回動させることによって、図８Ｃに示されるように、開口部６ｃの４つの辺の向きと天井ボード８の４つの辺の向きとを略一致させる。
【0105】
【0106】
このように天井ボード８を鉛直方向下方へと移動させると、天井ボード８は、枠体６の開口部６ｃに対して上方から落とし込まれることによって、図８Ｄに示すように、４つの辺がバー部材６ａ，６ｂによってそれぞれ鉛直方向下方から支持された状態となる。
【0107】
そして、この状態から保持部４０をさらに鉛直方向下方へと移動させていくと、天井ボード８の表面８ａに突き刺さっていたニードル４２が天井ボード８から徐々に抜ける。天井ボード８からニードル４２が完全に抜けることによって、枠体６への天井ボード８の載置が完了する。
【0108】
なお、図８Ａ～図８Ｄに示される一連のアーム部３０の動きは、一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図８Ｃに示される状態から、天井ボード８全体を鉛直方向下方へと移動させることに代えて、天井ボード８の４つの辺のうちの何れか１つの辺のみを先にバー部材６ａ，６ｂに沿って当接した状態、すなわち、天井ボード８が水平面に対して僅かに傾斜した状態とし、その後、バー部材６ａ，６ｂに当接した辺を支点として、天井ボード８の残りの３つの辺をバー部材６ａ，６ｂに近付けるようにして天井ボード８を枠体６に落とし込んでもよい。
【0109】
また、図８Ｃに示される状態から天井ボード８を鉛直方向下方へと移動させる工程は、第２距離センサ５２によって監視されており、開口部６ｃの４つの辺の向きと天井ボード８の４つの辺の向きとにずれが生じている場合には、ずれが無くなるように、第１回動部３１ａ、第４回動部３１ｄまたは第６回動部３１ｆが適宜回動される。
【0110】
天井ボード８の載置が完了すると、続くステップＳ２１において、天井ボード８の載置作業の適否の判定、すなわち、天井ボード８の載置作業が正常に完了したか否かが確認される。
【0111】
天井ボード８が枠体６に正常に載置されている場合、すなわち、天井ボード８の４つの辺がバー部材６ａ，６ｂにほぼ接した状態となっている場合、施工ロボット１００側から見て、枠体６の下面までの距離と天井ボード８の表面８ａまでの距離との差は、天井ボード８を下方から支持する枠体６のフランジ部の厚さに略等しく、天井ボード８の４つの辺近傍において同じ大きさになる。
【0112】
このため、ステップＳ２１では、第１距離センサ５１及び第２距離センサ５２の何れか一方または両方によって天井ボード８の４つの辺近傍における枠体６の下面までの距離と天井ボード８の表面８ａまでの距離とを計測し、計測された距離の差が、何れの辺近傍においても予め設定された閾値より小さくなっているか否かによって、天井ボード８の載置作業が正常に完了したか否かを判定している。なお、閾値は、天井ボード８を下方から支持する枠体６のフランジ部の厚さに基づいて設定される。
【0113】
天井ボード８の４つの辺の何れの辺近傍においても距離の差が閾値より小さい場合は、天井ボード８の４つの辺が枠体６にほぼ接した状態になっていると推定されることから、制御部５０は、所定の箇所の枠体６に対する天井ボード８の載置作業が正常に完了したとして、作業の完了を記憶するとともにステップＳ２３に進む。
【0114】
一方、何れかの辺近傍における距離の差が閾値以上となった場合は、天井ボード８と枠体６との間に想定を超えた隙間が生じた状態になっていると推定されることから、作業が正常に完了していないとしてステップＳ２２に進む。なお、ステップＳ２２に進む前に、距離の差が閾値以上となった箇所にアーム部３０を押し当てて天井ボード８を僅かに上下動させることによって、天井ボード８の載置状態を改善するステップを追加してもよい。
【0115】
ステップＳ２２では、所定の箇所の枠体６に対して天井ボード８の載置が完了していないとして、制御部５０は、載置作業不可または載置作業未完了をその原因とともに記憶する。なお、ステップＳ２１及びステップＳ２２で制御部５０に記憶された作業状況に関する情報は、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。
【0116】
このため、サーバ１２０を介して施工ロボット１００の作業状況を監視するオペレータや現場の作業員は、何れの箇所の枠体６に対して天井ボード８の載置作業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、何れの天井ボード８の載置作業をやり直す必要があるかや天井ボード８の載置作業が行われなかった原因を容易に把握することができる。
【0117】
このようにステップＳ２１及びステップ２２において作業状況の記憶が完了すると、ステップＳ２３に進み、制御部５０は、予定されている載置作業がすべて完了したか否かを確認する。
【0118】
予定されていた載置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から受信するまで施工ロボット１００は待機状態となる。
【0119】
一方、予定されていた載置作業がまだ完了していない場合、ステップＳ１３へと戻り、次に天井ボード８が載置される枠体６の場所へと移動する。それ以降、上述のような工程を経て天井ボード８の載置作業が実行される。
【0120】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【0121】
上記構成の施工ロボット１００の制御部５０は、第１距離センサ５１及び第２距離センサ５２の少なくとも一方により枠体６の形状に関する枠体状態を検知し、検知された枠体状態に基づいてアーム部３０を作動させることにより、保持部４０によって保持された天井ボード８を、枠体６の上方から落とし込むようにして枠体６に載置している。
【0122】
このように、枠体６の形状を確認した後に、天井ボード８を枠体６に対して載置するようにすることによって、枠体６の４つの辺の向きが施工ロボット１００に対してどのような向きとなっている場合であっても、天井ボード８を枠体６に対して円滑に、且つ、自動的に載置することができる。また、高所作業である天井ボード８の載置作業を施工ロボット１００によって行うことによって、作業員の作業負担を軽減するとともに安全性を確保することができる。
【0123】
また、上記構成の施工ロボット１００の制御部５０は、予め検知された天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態に基づいて、枠体６への天井ボード８の載置の可否を判定している。
【0124】
このように天井スラブ１と枠体６との間の空間に配管等の障害物がある場合には、不用意に天井ボード８を枠体６に載置する作業を実行してしまうことを回避することによって、施工ロボット１００による作業の安全性を確保することができる。また、天井スラブ１と枠体６との間の空間に配管等の障害物がある場合であっても、これらを避けることが可能な軌道を演算し、演算された軌道に沿って天井ボード８を移動させることにより、天井ボード８を枠体６に対して円滑に、且つ、自動的に載置することができる。
【0125】
また、上記構成の施工ロボット１００の制御部５０は、保持部４０により天井ボード８を保持させる際、第１距離センサ５１によって検出された天井ボード８の形状に関する天井ボード状態に基づいて、保持部４０により天井ボード８を保持する位置を設定している。
【0126】
天井ボード８が通る軌道は、天井ボード８が枠体６に当たってしまわないように、天井ボード８の寸法誤差や天井ボード８の保持位置の誤差を考慮して、ある程度の余裕を持って設定されるが、保持部４０により天井ボード８が保持される位置を毎回同じ位置とすることが可能となることで、天井ボード８が通る軌道を、あまり余裕がない軌道とすることが可能となる。これにより天井ボード８を載置可能な軌道の範囲が拡がるため、天井ボード８の載置作業の効率を向上させることができる。また、天井ボード８の中心Ｃ１を保持部４０により保持するようにすることで、天井ボード８の取り回しが安定するため、結果として、天井ボード８を枠体６に載置する作業を安定して行うことができる。
【0127】
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。
【0128】
上記実施形態では、天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態を、施工ロボット１００に設けられた第１距離センサ５１及び第２距離センサ５２によって検知している。これに代えて、空間状態は、施工ロボット１００または施工ロボット１００とは別のロボットに設けられた、水平面における距離をスキャン計測可能な二次元測域センサ、いわゆる、２Ｄ－ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）センサによって予め検知されていてもよい。具体的には、二次元測域センサを、枠体６の下方から枠体６の開口部を通過させて枠体６の上方へと天井スラブ１に向けて移動させることによって、天井スラブ１と枠体６との間の空間の空間状態を枠体６毎に予め取得しておいてもよい。
【0129】
このように各枠体６に対して予め空間状態が検知されていると、載置作業の可否を事前に判定することが可能となるため、載置作業ができない枠体６を作業対象から予め除外しておくことで、施工ロボット１００による天井ボード８の載置作業を効率的に行うことが可能となる。なお、載置作業の可否は、施工ロボット１００とは別のロボットが判定してもよい。また、空間状態に加えて、枠体６の状態についても、枠体６毎に予め取得しておいてもよい。
【0130】
また、上記実施形態では、施工ロボット１００は、特有の台車部１０と昇降部２１とを備えている。これに代えて、台車部１０と昇降部２１とからなる部分は、一般的な高所作業車であってもよく、この場合、アーム部３０は、高所作業車の作業台に設置される。
【0131】
また、上記実施形態では、アーム部３０の基部３２ａは、第１リンク部３２ｂとの連結方向軸が鉛直方向に沿うように設置プレート２６に固定されている。これに代えて、基部３２ａは、第１リンク部３２ｂとの連結方向軸が鉛直方向に対して傾いた状態で設置プレート２６に固定されていてもよい。このように基部３２ａを傾けておくことにより、運搬ロボット１１０からの天井ボード８の受け取りが容易となる。
【0132】
また、上記実施形態では、施工ロボット１００は、運搬ロボット１１０から天井ボード８を受け取っている。これに代えて、施工ロボット１００は、複数の天井ボード８を一時的に保管可能な保管部を備えていてもよい。この場合、保管部は、例えば、台車部１０に設けられ、天井ボード８は、アーム部３０に取り付けられた保持部４０により保持可能な状態で保管部に保管される。具体的には、施工ロボット１００は、図９～図１２に示される変形例のような、複数の天井ボード８を保管することが可能な保管部１３０を備えていてもよい。図９は、保管部１３０を備えた施工ロボット１００の側面図であり、図１０は、図９のＣ－Ｃ線に沿う断面を拡大して示した拡大断面図であり、図１１は、保管部１３０を備えた施工ロボット１００の動作を説明するための図であり、図１２は、図９のＤ－Ｄ線に沿う断面を拡大して示した拡大断面図である。
【0133】
保管部１３０は、複数の天井ボード８が鉛直方向に積み重ねられた状態で積載される積載機構７０と、枠体６に載置される前に天井ボード８が一時的に仮置きされる仮置き部７４と、を有する。仮置き部７４には、上述の施工ユニット２０によって積載機構７０から移送された１枚の天井ボード８が仮置きされる。
【0134】
積載機構７０は、天井ボード８が積載される積載部７１と、台車部１０の上面に立設し、積載部７１を鉛直方向に移動可能に支持する複数の支柱７２と、支柱７２に沿って積載部７１を鉛直方向に移動させる図示しない電動アクチュエータと、を有する。
【0135】
積載部７１は、最も上方に積載される天井ボード８の高さが常に同じ高さとなるように電動アクチュエータによって、その高さが調整される。つまり、積載される天井ボード８が減少するにつれて、積載部７１は、徐々に上方へと移動する。なお、作業員が積載部７１に天井ボード８を補充する際には、積載部７１は最も低い位置へと下げられ、補充が完了すると、積載部７１は、最も上方に積載される天井ボード８の高さが所定の高さとなるまで上昇する。最も上方に積載される天井ボード８の高さが所定の高さとなっているか否かは、例えば、何れかの支柱７２に取り付けられた近接センサ等によって検知される。
【0136】
仮置き部７４は、図９及び図１０に示されるように、次に枠体６に載置される予定の天井ボード８を、表面８ａが鉛直面にほぼ沿った状態であって、角部の１つが鉛直方向下方を向いた状態で、一時的に置いておくために設けられた載置台であり、天井ボード８の側面８ｃを支持する第１支持部材７６と、天井ボード８の裏面８ｂを支持する第２支持部材７７と、台車部１０の上面に立設し、第１支持部材７６及び第２支持部材７７が直接的または間接的に取り付けられる支柱７９と、を有する。
【0137】
第１支持部材７６は、図１０に示すように、天井ボード８の側面８ｃが載置される載置面７６ｂを有する載置部７６ａと、天井ボード８の表面８ａに対向する対向部７６ｃと、を有する断面形状が略Ｌ字状の部材であり、１枚の天井ボード８の２つの側面８ｃを支持するように、天井ボード８の中心部分を挟んで対称的に一対配置されている。具体的には、一対の第１支持部材７６は、図９に示すように、天井ボード８の側面８ｃが載置される載置部７６ａの載置面７６ｂが互いに直交した状態となるようにそれぞれ配置されている。
【0138】
対向部７６ｃは、上方に向かうにつれて天井ボード８の表面８ａとの間の間隔が徐々に大きくなるようにテーパ状に形成されており、後述のように天井ボード８を仮置き部７４に仮置きする際に天井ボード８の側面８ｃを案内するガイド部として機能する。
【0139】
第２支持部材７７は、天井ボード８の裏面８ｂが載置される載置面７７ａを有する平板状の部材であり、第１支持部材７６と同様に、天井ボード８の中心を挟んで対称的に一対配置されている。具体的には、第２支持部材７７は、図１０に示すように、載置面７７ａが、第１支持部材７６の載置部７６ａの載置面７６ｂと直交した状態となるように配置されている。
【0140】
また、第２支持部材７７の載置面７７ａは、図１０に示されるように、鉛直面ＶＰに対して、所定の第１角度θ（例えば、５°～１０°、好ましくは６°前後）だけ傾いた状態となっている。このため、仮置き部７４に仮置きされた天井ボード８は、２つの側面８ｃが一対の第１支持部材７６の載置部７６ａの載置面７６ｂにそれぞれ接するとともに、裏面８ｂが一対の第２支持部材７７の載置面７７ａに接することになる。なお、第１角度θの大きさは、上記範囲に限定されず、載置面７７ａが鉛直面ＶＰに対して傾くことで天井ボード８が自重により載置面７６ｂ及び載置面７７ａにそれぞれ接した状態となればどのような大きさであってもよく、例えば、１０°より大きくてもよい。
【0141】
ここで、上述のように、天井ボード８は、一般的に、表面８ａを保護するために、表面８ａが重ね合わせられた２枚の天井ボード８を一組とし、複数組が重ねられた状態で市場に流通する。
【0142】
つまり、積載機構７０の積載部７１に鉛直方向に積み重ねられた天井ボード８をそのまま施工ユニット２０の保持部４０によって保持して枠体６に載置すると、１枚置きに裏面８ｂ側が枠体６に載置されることになってしまう。
【0143】
そこで、この変形例では、積載機構７０に積載された天井ボード８を、施工ユニット２０によって、一旦、仮置き部７４に仮置きし、仮置きされた天井ボード８の表面８ａを施工ユニット２０の保持部４０によって保持するようにしている。
【0144】
次に、積載機構７０の積載部７１に積載された天井ボード８を仮置き部７４へ仮置きする工程について説明する。
【0145】
制御部５０は、アーム部３０の作動を制御することによって、積載部７１の最も上方に積載された天井ボード８の上面を保持部４０により保持させる。なお、天井ボード８は、この後、仮置き部７４に一旦、仮置きされることから、この時点において、保持部４０の中心Ｃ２を天井ボード８の中心Ｃ１に合わせる必要がない。このため、例えば、天井ボード８の中心Ｃ１位置を認識する必要がないことから、積載部７１に積載された天井ボード８を保持部４０によって保持することに要する時間を短くすることができる。
【0146】
保持部４０により天井ボード８が保持されたことが確認されると、制御部５０は、天井ボード８の角部の１つが鉛直方向下方を向いた状態となるようにアーム部３０を制御した後、仮置き部７４の対向部７６ｃと第２支持部材７７との間に天井ボード８が差し込まれるようにアーム部３０を制御する。天井ボード８は、対向部７６ｃと第２支持部材７７との間に差し込まれる際、対向部７６ｃにテーパ状に形成された部分や第２支持部材７７にテーパ状に形成された部分によって案内される。
【0147】
仮置き部７４への天井ボード８の仮置きは、保持部４０により保持された天井ボード８の面が表面８ａである場合、図９に示すように、保持部４０を、天井ボード８を挟んで第２支持部材７７とは反対側に位置させた状態で行われる。一方、保持部４０により保持された天井ボード８の面が裏面８ｂである場合には、図１１に示すように、保持部４０を、第２支持部材７７側に位置させた状態で行われる。なお、天井ボード８は、上述のように、表面８ａが重ね合わせられた２枚の天井ボード８が一組とされていることから、保持部４０によって表面８ａ側と裏面８ｂ側とが交互に保持されることになる。
【0148】
このように仮置き部７４に仮置きされた天井ボード８は、その裏面８ｂ側が第２支持部材７７側に常に位置し、傾斜した載置面７７ａに裏面８ｂが接することになる。
【0149】
ここで、仮置き部７４において、保持部４０による天井ボード８の保持の解除は、例えば、天井ボード８からニードル４２を引き抜く方向に保持部４０を動かすことによって行われるが、このとき、天井ボード８は、第１支持部材７６や第２支持部材７７によって押さえられることになる。このため、第１支持部材７６や第２支持部材７７が押し当てられた跡が天井ボード８に残ってしまうおそれがある。
【0150】
このような事象を避けるとともに、保持部４０による天井ボード８の保持が円滑に解除されるようにするために、保持部４０には、図１２に示されるような、保持解除機構４６が設けられることが好ましい。
【0151】
保持解除機構４６は、図１２に示すように、保持部４０の本体部４１の中心部に設けられた電動アクチュエータ４８と、電動アクチュエータ４８により保持部４０の中心Ｃ２に沿って進退する押圧部４７と、を有する。
【0152】
保持部４０によって天井ボード８を保持する際、押圧部４７は、図１２（ａ）に示されるように、本体部４１内に収容された状態となる一方、保持部４０による天井ボード８の保持を解除する際には、図１２（ｂ）に示されるように、本体部４１から突出することにより、保持部４０から天井ボード８を引き離すように天井ボード８を押圧する。なお、図１２には、保持部４０によって天井ボード８の表面８ａ側を保持した状態が示されているが、天井ボード８の裏面８ｂ側が保持部４０により保持される場合も同様である。
【0153】
押圧部４７による天井ボード８の押圧は、瞬間的に行われるものではなく、例えば、数秒程度かけて徐々に行われる。このため、電動アクチュエータ４８としては、オンオフ形式の電磁ソレノイドではなく、例えば、ボールねじと回転モータとを組み合わせた電動シリンダといった伸縮量を微調整可能な形式のアクチュエータを用いることが好ましい。また、アクチュエータの駆動方式は、電動式に限定されず、空気圧式や油圧式であってもよい。
【0154】
また、天井ボード８を保持する保持部４０の保持力を向上させるために、図１２に示されるように、ニードル４２は、周方向だけではなく、径方向にも複数配置されてもよい。このようにニードル４２を周方向及び径方向に複数配置しておくことにより、積載部７１に積載された天井ボード８を保持部４０によって容易に持ち上げることが可能となる。なお、保持部４０においてニードル４２はどのように配列されていてもよく、例えば、円環状や楕円状に配置されていてもよいし、矩形状に配置されていてもよい。
【0155】
保持部４０による保持が解除され仮置き部７４に仮置きされた天井ボード８は、その自重によって、裏面８ｂが第２支持部材７７の載置面７７ａに接し、２つの側面８ｃが載置部７６ａの載置面７６ｂにそれぞれ接した状態で安定する。つまり、天井ボード８は、仮置き部７４に仮置きされることによって、表面８ａ側が常に同じ方向を向くとともに、中心Ｃ１の位置が常に同じ位置となる。
【0156】
上述のように、天井ボード８が仮置きされる仮置き部７４は、アーム部３０を含む施工ユニット２０と同様に、台車部１０に設けられていることから、アーム部３０の座標系と仮置き部７４の座標系とは同じ座標系となる。つまり、アーム部３０の座標系において、天井ボード８の表面８ａの中心Ｃ１の位置座標は常に同じ位置座標となる。
【0157】
したがって、枠体６に天井ボード８を載置するために仮置き部７４に仮置きされた天井ボード８を保持部４０によって保持する際には、保持部４０を所定の位置座標へと移動させるだけで、保持部４０の中心Ｃ２と天井ボード８の中心Ｃ１とを一致させることができる。
【0158】
このように、仮置き部７４に仮置きされた天井ボード８を保持部４０によって保持するにあたって、天井ボード８の中心Ｃ１を検知するための工程、例えば、天井ボード８の４つの辺の位置を認識するといった工程が不要になることから、天井ボード８を枠体６に載置する作業の作業時間を短縮することが可能となる。
【0159】
また、仮置き部７４に仮置きされた天井ボード８は、裏面８ｂ側から支持部材７７によって支えられた状態となっていることから、天井ボード８の表面８ａ側から保持部４０を近づけることによって、保持部４０のニードル４２は、天井ボード８の表面８ａへと容易に突き刺さることになる。このため、天井ボード８を保持部４０によって容易に保持することができる。
【0160】
そして、図９に示すように、天井ボード８の表面８ａ側が保持部４０によって保持されたことが確認されると、制御部５０は、上記実施形態と同様にして、アーム部３０の各回動部３１ａ～３１ｆの回動量を適宜制御し、天井ボード８を枠体６に載置する。
【0161】
このようにこの変形例では、天井ボード８の保管と、枠体６への天井ボード８の載置と、が１台の施工ロボット１００で行われるため、天井ボード８の載置作業をより効率的に行うことができる。
【0162】
また、上述の運搬ロボット１１０のように、ローラコンベヤ６４上に複数の天井ボード８が水平方向に重ね合わされた状態で積載されている場合、ローラコンベヤ６４に接する天井ボード８の側面８ｃが欠損してしまうおそれがあるのに対して、この変形例では、積載機構７０に複数の天井ボード８が鉛直方向に積み重ねられた状態で積載されているため、このような欠損が生じることを避けることができる。また、この変形例では、納入された複数の天井ボード８を荷姿のままで積載機構７０に載せ、梱包を解くことにより、施工ロボット１００への天井ボード８の補充が完了することから、補充作業における作業員の負担を軽減することができる。
【0163】
また、上記実施形態や上記変形例では、施工ロボット１００及び運搬ロボット１１０に搭載されるシリンダやモータといったアクチュエータが電動式である場合について説明したが、アクチュエータの駆動方式は、電動式に限定されず、空気圧式や油圧式であってもよい。
【0164】
また、上記実施形態では、施工ロボット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。施工ロボット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。
【0165】
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】
【0166】
１００・・・天井ボード施工ロボット
１・・・天井スラブ
２・・・床面
６・・・枠体
８・・・天井ボード
１０・・・台車部
２１・・・昇降部
３０・・・アーム部
４０・・・保持部
４２・・・ニードル（突起）
５０・・・制御部
５１・・・第１距離センサ（状態検知部）
５２・・・第２距離センサ（状態検知部）
１１０・・・運搬ロボット
１３０・・・保管部
１・・・天井スラブ
２・・・床面
６・・・枠体
８・・・天井ボード
１０・・・台車部
２１・・・昇降部
３０・・・アーム部
４０・・・保持部
４２・・・ニードル（突起）
５０・・・制御部
５１・・・第１距離センサ（状態検知部）
５２・・・第２距離センサ（状態検知部）
１１０・・・運搬ロボット
１３０・・・保管部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】