(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】P2024103045
(43)【公開日】2024-08-01
(54)【発明の名称】鉄筋結束ロボット
(51)【国際特許分類】
E04G 21/12 20060101AFI20240725BHJP
B21F 15/06 20060101ALI20240725BHJP
B25J 5/02 20060101ALI20240725BHJP
B25J 13/08 20060101ALI20240725BHJP
G06T 7/00 20170101ALI20240725BHJP
【ＦＩ】
E04G21/12 105E
B21F15/06
B25J5/02 B
B25J13/08 A
G06T7/00 300D
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023007174
(22)【出願日】2023-01-20
(71)【出願人】
【識別番号】000006301
【氏名又は名称】マックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】海老原 世親
【テーマコード（参考）】
3C707
4E070
5L096
【Ｆターム（参考）】
3C707AS21
3C707CS05
3C707KS03
3C707KS04
3C707KT03
3C707LT06
3C707LT12
4E070AA01
4E070AB06
4E070AC03
4E070BA02
4E070DB05
5L096AA03
5L096AA06
5L096FA10
5L096FA69
5L096GA51
5L096JA09
(57)【要約】
【課題】交差する鉄筋同士の結束作業の効率化を図ることができる鉄筋結束ロボットを提供する。
【解決手段】本開示に係る鉄筋結束ロボットは、［独立請求項案：濃淡を利用して鉄筋を検出］延伸方向が第１の方向である複数の第１鉄筋と、延伸方向が第１の方向に交差する第２の方向であり第１鉄筋と交差するように配置される複数の第２鉄筋と、を含む鉄筋群上を走行可能に構成される走行ユニットと、少なくとも一つの第１鉄筋及び／または少なくとも一つの第２鉄筋を検出可能に構成されるセンサユニットと、センサユニットの検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、センサユニットにより検出される少なくとも一つの第１鉄筋及び／または少なくとも一つの第２鉄筋の位置を算出するように構成される鉄筋位置算出ユニットと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本開示に係る鉄筋結束ロボットは、［独立請求項案：濃淡を利用して鉄筋を検出］延伸方向が第１の方向である複数の第１鉄筋と、延伸方向が第１の方向に交差する第２の方向であり第１鉄筋と交差するように配置される複数の第２鉄筋と、を含む鉄筋群上を走行可能に構成される走行ユニットと、少なくとも一つの第１鉄筋及び／または少なくとも一つの第２鉄筋を検出可能に構成されるセンサユニットと、センサユニットの検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、センサユニットにより検出される少なくとも一つの第１鉄筋及び／または少なくとも一つの第２鉄筋の位置を算出するように構成される鉄筋位置算出ユニットと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
延伸方向が第１の方向である複数の第１鉄筋と、延伸方向が前記第１の方向に交差する第２の方向であり前記第１鉄筋と交差するように配置される複数の第２鉄筋と、を含む鉄筋群上を走行可能に構成される走行ユニットと、
少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または少なくとも一つの前記第２鉄筋を検出可能に構成されるセンサユニットと、
前記センサユニットの検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、前記センサユニットにより検出される前記少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の位置を算出するように構成される鉄筋位置算出ユニットと、
を備える、鉄筋結束ロボット。
少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または少なくとも一つの前記第２鉄筋を検出可能に構成されるセンサユニットと、
前記センサユニットの検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、前記センサユニットにより検出される前記少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の位置を算出するように構成される鉄筋位置算出ユニットと、
を備える、鉄筋結束ロボット。
【請求項2】
第１鉄筋及び／または第２鉄筋の部分画像を含む少なくとも一つのテンプレート画像の情報を格納する記憶装置を備え、
前記二次元画像は、濃淡画像を含み、前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像を、前記テンプレート画像と照合することにより、前記少なくとも一つの前記第１鉄筋の及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の前記位置を算出する、
請求項１に記載の鉄筋結束ロボット。
前記二次元画像は、濃淡画像を含み、前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像を、前記テンプレート画像と照合することにより、前記少なくとも一つの前記第１鉄筋の及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の前記位置を算出する、
請求項１に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項3】
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像を構成する画素の濃度値が、第１閾値以上である場合に、前記第１閾値以上の前記濃度値を有する画素に対応する位置に前記第１鉄筋の少なくとも一部及び／または前記第２鉄筋の少なくとも一部が存在すると判断する、
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項4】
前記センサユニットは、検出対象物の表面の複数の点のｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標を検出可能な３次元センサを含み、
前記３次元センサにより検出されるｚ座標値が、前記ｚ座標値の大きさに応じて異なる画像濃度に変換され、
前記濃淡画像は、前記ｘ座標と、前記ｙ座標と、前記画像濃度とに基づき２次元画像を構成することにより生成される、
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
前記３次元センサにより検出されるｚ座標値が、前記ｚ座標値の大きさに応じて異なる画像濃度に変換され、
前記濃淡画像は、前記ｘ座標と、前記ｙ座標と、前記画像濃度とに基づき２次元画像を構成することにより生成される、
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項5】
前記センサユニットは、撮像装置を含み、
前記濃淡画像は、前記撮像装置により撮像された画像に基づき生成される、
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
前記濃淡画像は、前記撮像装置により撮像された画像に基づき生成される、
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項6】
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像と、前記テンプレート画像とのマッチング度に基づき、前記少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の前記位置を算出する、
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
請求項２に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項7】
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記マッチング度が所定の基準値以上か判断し、
前記マッチング度が前記所定の基準値以上である場合に、前記センサユニットによる検出範囲内に前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋が存在すると判断する、
請求項６に記載の鉄筋結束ロボット。
前記マッチング度が前記所定の基準値以上である場合に、前記センサユニットによる検出範囲内に前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋が存在すると判断する、
請求項６に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項8】
前記鉄筋結束ロボットの前記鉄筋群からの高さを算出するロボット高さ算出ユニットを備え、
前記所定の基準値は、前記鉄筋結束ロボットの異なる高さに応じた複数の基準値を含み、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記複数の基準値に、前記ロボット高さ算出ユニットにより算出された前記鉄筋結束ロボットの前記鉄筋群からの高さに対応する基準値が存在するか判断し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在すると判断される場合、前記基準値に基づき、前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋の位置を算出し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在しないと判断される場合、前記複数の基準値のうちの少なくとも２つの基準値に基づき、前記高さに対応する新たな基準値を算出する、
請求項７に記載の鉄筋結束ロボット。
前記所定の基準値は、前記鉄筋結束ロボットの異なる高さに応じた複数の基準値を含み、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記複数の基準値に、前記ロボット高さ算出ユニットにより算出された前記鉄筋結束ロボットの前記鉄筋群からの高さに対応する基準値が存在するか判断し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在すると判断される場合、前記基準値に基づき、前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋の位置を算出し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在しないと判断される場合、前記複数の基準値のうちの少なくとも２つの基準値に基づき、前記高さに対応する新たな基準値を算出する、
請求項７に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項9】
前記鉄筋群の前記第１鉄筋と前記第２鉄筋との交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットを備え、
前記センサユニットは、互いに第３の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第１鉄筋を検出可能に構成される第１センサ及び第２センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第１鉄筋の部分画像を含む第１テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記走行ユニットが前記第１の方向に進行し、且つ、前記第３の方向が前記第１の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果と、前記第１テンプレート画像とを照合することにより第１鉄筋の位置を算出し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記位置が算出された前記第１鉄筋上の前記交差箇所を結束する、
請求項６に記載の鉄筋結束ロボット。
前記センサユニットは、互いに第３の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第１鉄筋を検出可能に構成される第１センサ及び第２センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第１鉄筋の部分画像を含む第１テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記走行ユニットが前記第１の方向に進行し、且つ、前記第３の方向が前記第１の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果と、前記第１テンプレート画像とを照合することにより第１鉄筋の位置を算出し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記位置が算出された前記第１鉄筋上の前記交差箇所を結束する、
請求項６に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項10】
前記交差箇所を推定する交差箇所推定ユニットをさらに備え、
前記センサユニットは、互いに前記第３の方向に交差する第４の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第２鉄筋を検出可能に構成される第３センサ及び第４センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第２鉄筋の部分画像を含む第２テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記第４の方向が前記第２の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサの検出結果と、前記第２テンプレート画像とを照合することにより第２鉄筋の位置を算出し、
前記交差箇所推定ユニットは、前記算出された前記第１鉄筋と、前記算出された前記第２鉄筋との交点を前記交差箇所と推定し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記推定された前記交差箇所を結束する、
請求項９に記載の鉄筋結束ロボット。
前記センサユニットは、互いに前記第３の方向に交差する第４の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第２鉄筋を検出可能に構成される第３センサ及び第４センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第２鉄筋の部分画像を含む第２テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記第４の方向が前記第２の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサの検出結果と、前記第２テンプレート画像とを照合することにより第２鉄筋の位置を算出し、
前記交差箇所推定ユニットは、前記算出された前記第１鉄筋と、前記算出された前記第２鉄筋との交点を前記交差箇所と推定し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記推定された前記交差箇所を結束する、
請求項９に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項11】
前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から他の第１鉄筋に移動する場合に、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記第１鉄筋の位置情報に基づき、前記走行ユニットの移動量を算出する移動量算出ユニットを備え、
前記移動量算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出される前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき前記第２方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
請求項１０に記載の鉄筋結束ロボット。
前記移動量算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出される前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき前記第２方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
請求項１０に記載の鉄筋結束ロボット。
【請求項12】
前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から他の第１鉄筋に移動する場合に、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記第１鉄筋の位置情報に基づき、前記走行ユニットの移動量を算出する移動量算出ユニットを備え、
前記鉄筋位置算出ユニットは、
前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の位置を算出し、
前記第１センサの検出結果の前記マッチング度が前記所定の基準値未満である場合に、前記マッチング度が、所定の端部基準値以上であるか判断し、前記マッチング度が前記所定の端部基準値以上であると判断される場合に、前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の端部が存在すると判断し、
前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の前記端部が存在すると判断される場合に、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出された前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から前記第２の方向に離間する前記他の第１鉄筋の位置を算出し、
前記移動量算出ユニットは、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記他の第１鉄筋の前記位置と、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の前記位置とに基づき前記走行ユニットの前記第２の方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
請求項１０に記載の鉄筋結束ロボット。
前記鉄筋位置算出ユニットは、
前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の位置を算出し、
前記第１センサの検出結果の前記マッチング度が前記所定の基準値未満である場合に、前記マッチング度が、所定の端部基準値以上であるか判断し、前記マッチング度が前記所定の端部基準値以上であると判断される場合に、前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の端部が存在すると判断し、
前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の前記端部が存在すると判断される場合に、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出された前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から前記第２の方向に離間する前記他の第１鉄筋の位置を算出し、
前記移動量算出ユニットは、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記他の第１鉄筋の前記位置と、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の前記位置とに基づき前記走行ユニットの前記第２の方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
請求項１０に記載の鉄筋結束ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、鉄筋結束ロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、例えば、縦方向に延伸する鉄筋と、横方向に延伸する鉄筋とが交差する交差部をワイヤ等により結束する鉄筋結束作業を自動化する技術が検討されている。例えば、特許文献１には、鉄筋工事に使用できる自走型の作業用ロボットが開示されている。特許文献１に開示される作業用ロボットにおいては、縦方向の鉄筋を検知する鉄筋端部検知センサー及び横方向の鉄筋を検知する交差鉄筋検知センサーが設けられており、交差鉄筋検知センサーにより横方向の鉄筋が検知された場合に、鉄筋端部検知センサー及び交差鉄筋検知センサーからの検知結果情報に基づき、縦方向及び横方向の鉄筋が交差する交差部が存在すると判断し、鉄筋の結束が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９―０３９１７４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に開示された技術により、各センサーの検知結果に基づき結束位置の判断が可能である。しかしながら、センサーによる検知結果の処理の計算時間に起因して、交差部の位置の判断が遅れると、交差部の鉄筋の結束作業を効率良く進めることができなくなる可能性がある。特に、結束作業の効率化を目的の一つとする鉄筋結束を行う作業用ロボットの自動化が進められてきている近年の状況においては、鉄筋の位置の計算時間の益々の短縮化が望まれると考えられる。
【0005】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、鉄筋検出のプロセスの効率化を図ることができる鉄筋結束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】
本開示の一態様は、延伸方向が第１の方向である複数の第１鉄筋と、延伸方向が第１の方向に交差する第２の方向であり第１鉄筋と交差するように配置される複数の第２鉄筋と、を含む鉄筋群上を走行可能に構成される走行ユニットと、少なくとも一つの第１鉄筋及び／または少なくとも一つの第２鉄筋を検出可能に構成されるセンサユニットと、センサユニットの検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、センサユニットにより検出される少なくとも一つの第１鉄筋及び／または少なくとも一つの第２鉄筋の位置を算出するように構成される鉄筋位置算出ユニットと、を備える鉄筋結束ロボットを提供する。
【発明の効果】
【0007】
本開示により鉄筋結束のプロセスの効率化を図ることができる鉄筋結束ロボットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【0010】
以下、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００の構成について説明する。なお、各図面には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示すことがある。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、右手系の３次元の直交座標を形成する。以下、Ｘ軸の矢印方向をＸ軸前方、Ｘ方向の右側またはＸ軸右側、矢印とは逆方向をＸ軸後方、Ｘ方向の左側またはＸ軸左側と呼ぶことがある。その他の軸についても同様である。なお、Ｚ軸前方及びＺ軸後方を、それぞれ「上側」乃至「上方」及び「下側」乃至「下方」と呼ぶこともある。また、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸にそれぞれ直交する面を、ＹＺ面、ＺＸ面又はＸＹ面と呼ぶことがある。ただしこれら方向等は相対的位置関係を説明するために便宜的に用いられているものである。従ってこれら方向等は絶対的位置関係を規定するものではない。
【0011】
図１は、本開示の一実施例である鉄筋結束ロボット１００の斜め上方向から見た全体斜視図である。図２は、本開示の一実施例である鉄筋結束ロボットの斜め下方向から見た全体斜視図である。図１及び図２に示すように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、鉄筋結束ユニット１１０と、走行ユニット１２０と、センサユニット１３０と、を備える。鉄筋結束ロボット１００は、さらに、本体ユニット１４０、支持バー１５０、不図示の制御装置１６０、移動ユニット１８０、及び記憶装置１９０等、他の構成を備えていてもよい。
【0012】
図１及び図２には、Ｙ方向に延伸する複数の鉄筋Ｒ１０（本実施形態において「第１鉄筋」、または「縦鉄筋」ともいう。）を含む鉄筋群Ｒも併せて示す。図１及び図２に示すように、鉄筋結束ロボット１００は、第１鉄筋Ｒ１０に沿って走行するように鉄筋群Ｒ上に配置されている。後述するように、鉄筋群Ｒは、複数の鉄筋Ｒ１０に加え、Ｘ方向に延伸する複数の鉄筋（本実施形態において「第２鉄筋Ｒ２０」、または「横鉄筋」ともいう。）を含んでもよい。
【0013】
本開示の実施形態においては、第１鉄筋Ｒ１０は、その延伸する方向である第１の方向がＹ方向と平行となるように配置される。また、後述の第２鉄筋Ｒ２０は、その延伸する方向である第２の方向がＸ方向と平行となるように配置される。従って、本開示の例示の実施形態においては、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０は、互いに直交するように配置されている。また、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０は、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０が形成する平面（本実施形態において「鉄筋面」ともいう。）がＸＹ面と平行となるように配置されている。従って、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０が形成する平面は、本実施形態においては水平面である。なお、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の配置についてはこれに限られない。例えば、後述するように、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０は、互いに非直交となるように配置されてもよい。例えば、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０は、第１鉄筋Ｒ１０と第２鉄筋Ｒ２０との間の角が、例えば３０°、４５°、６０°、または他の角度となるように配置されてもよい。また、本開示の実施形態においては、第１鉄筋Ｒ１０と第２鉄筋Ｒ２０とは、互いに直交するように配置されているが、例えば交差する箇所によっては必ずしも直交する関係となっていなくてもよく、例えば８５°以上９０°以下の角度をなすように配置されていてもよい。
【0014】
また、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０は、有限の長さを有しており、複数の第１鉄筋Ｒ１０または複数の第２鉄筋Ｒ２０は、それぞれ、第１の方向または第２の方向に継ぎ目を介して接続されていてもよい。さらに、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０は、後述するように端部を有していてもよく、例えば第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０は、それぞれ第１の方向及び第２の方向における一端及び他端に後述する端部Ｒ１０ｅ及びＲ２０ｅを有していてもよい。
【0015】
鉄筋結束ユニット１１０は、第１鉄筋Ｒ１０と第２鉄筋Ｒ２０との交差箇所ｃ１２を結束するように構成されている。鉄筋結束ユニット１１０による第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の結束動作については後に詳述する。
【0016】
図１及び図２に示すように、走行ユニット１２０は、４つの走行ユニット１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、及び１２０ｄを有していてもよい（本実施形態において、それぞれ、「第１走行ユニット」、「第２走行ユニット」、「第３走行ユニット」、及び「第４走行ユニット」、ともいう。）。本開示の実施形態においては、走行ユニット１２０は、鉄筋結束ロボット１００がＹ方向に進行するように鉄筋群Ｒ上に配置されている。第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄは、それぞれ、第１ローラ部１２２ａ、第２ローラ部１２２ｂ、第３ローラ部１２２ｃ、及び第４ローラ部１２２ｄを有し、第１ローラ部１２２ａ、第２ローラ部１２２ｂ、第３ローラ部１２２ｃ、及び第４ローラ部１２２ｄが第１鉄筋Ｒ１０の延伸方向であるＹ方向（第１の方向）に沿って、複数の第１鉄筋Ｒ１０のいずれかの第１鉄筋Ｒ１０上を走行するように構成されている。
【0017】
本開示の実施形態においては、第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄは、Ｙ方向に進行するように構成される場合を例に説明するが、第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄは、Ｙ方向以外の方向に進行するように構成されていてもよい。例えば、Ｙ方向から数度～数十度の角度の方向に進行してもよく、例えば、走行する第１鉄筋Ｒ１０上に異物が存在する等により鉄筋結束ロボット１００の向きが傾いた場合でも、第１鉄筋Ｒ１０上をほぼ追従するように進行することにより、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋結束ユニット１１０による第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の結束を実行することが可能である。また、例えば第１鉄筋Ｒ１０が曲線を描くように配置された建設現場においても、第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄは、曲線状の第１鉄筋Ｒ１０に追従するように、曲線を描くように進行するように構成されていてもよく、この場合、第１鉄筋Ｒ１０の延伸方向である第１の方向は、曲線を構成する点ごとに異なっていてもよい。
【0018】
図１及び図２並びに後述する図３に示すように、センサユニット１３０は、センサ１３０ａ、センサ１３０ｂ、センサ１３０ｃ、及びセンサ１３０ｄ（本実施形態において、それぞれ、「第１センサ」、「第２センサ」、「第３センサ」、及び「第４センサ」、ともいう。）を有する。第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂは、互いに、図１及び図２においてＹ方向（本実施形態において第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂを結ぶ直線の延伸する方向を「第３の方向」ともいう）に沿って離間して配置されている。また、第４センサ１３０ｄは鉄筋結束ロボット１００の第３センサ１３０ｃが設けられる側面の反対側の側面（図１及び図２において紙面奥側の側面）に配置されており、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄは、互いに図１及び図２においてＹ方向に交差する方向（図１及び図２に示す例においてはＸ方向、本実施形態において第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄを結ぶ直線の延伸する方向を「第４の方向」ともいう。）に沿って離間するように配置されている。
【0019】
第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び第４センサ１３０ｄは、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成されている。例えば、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂは第１鉄筋Ｒ１０を検出可能に構成され、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄは第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成されていてもよい。あるいは、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び第４センサ１３０ｄは、いずれも、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成されていてもよい。
【0020】
図３は、鉄筋結束ロボット１００を上方向（Ｚ方向における上方）から見た平面図を示す。また、図４は、鉄筋結束ロボット１００を下方向（Ｚ方向における下方）から見た平面図を示す。図３及び図４からわかるように、第１走行ユニット１２０ａ及び第２走行ユニット１２０ｂは、第１センサ１３０ａに対して第４の方向（Ｘ方向）の一方及び他方（図３において、それぞれＸ方向の左側及び右側）に配置されていてもよい。また、第３走行ユニット１２０ｃ及び第４走行ユニット１２０ｄは、第２センサ１３０ｂに対して第４の方向（Ｘ方向）の一方及び他方に配置されていてもよい。言い換えると、第１センサ１３０ａは、第４の方向において第１走行ユニット１２０ａ及び第２走行ユニット１２０ｂの間に配置されてもよい。同様に、第２センサ１３０ｂは、第４の方向において第３走行ユニット１２０ｃ及び第４走行ユニット１２０ｄの間に配置されてもよい。さらに、図３及び図４に示すように、第３センサ１３０ｃは、第３の方向（図３及び図４においてＹ方向）において第１走行ユニット１２０ａ及び第３走行ユニット１２０ｃの間に配置されてもよく、同様に、第４センサ１３０ｄは、第３の方向（Ｙ方向）において第２走行ユニット１２０ｂ及び第４走行ユニット１２０ｄの間に配置されてもよい。また、例えば図４に示すように、第１センサ１３０ａを構成するカメラは、上面視において、第１走行ユニット１２０ａを構成する第１ローラ部１２２ａの回転軸１２８ａと、第２走行ユニット１２０ｂを構成する第２ローラ部１２２ｂの回転軸１２８ｂとを通過する直線よりも前方（図４においてＹ方向の前方）に配置される。同様に、第２センサ１３０ｂを構成するカメラは、上面視において、第３走行ユニット１２０ｃを構成する第３ローラ部１２２ｃの回転軸１２８ｃと、第４走行ユニット１２０ｄを構成する第４ローラ部１２２ｄの回転軸１２８ｄとを通過する直線よりも後方（図４においてＹ方向の後方）に配置される。また、図３や図４等に示されるように、第１センサ１３０ａは、本体ユニット１４０のＹ軸方向の前方に配置される。同様に、第２センサ１３０ｂは、本体ユニット１４０のＹ軸方向の後方に配置される。第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄは、それぞれ、本体ユニット１４０の図３において上面視でＸ方向の左側及び右側に配置される。すなわち、例えば図４等からわかるように、本実施形態においては、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び第４センサ１３０ｄは、鉄筋結束ロボット１００についての平面視において、第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄのほぼ中心付近を接続して仮想的に形成される長方形の外縁上または外側となるように配置される。なお、第１走行ユニット１２０ａ～第４走行ユニット１２０ｄにより仮想的に形成される長方形は、例えば各走行ユニット間のＸ方向及びＹ方向の間隔が略等しい場合等には、正方形となることがあってもよく、この場合には、第１センサ１３０ａ～第４センサ１３０ｄは、仮想的な正方形の外縁上または外側となるように配置されていてもよい。また、第１走行ユニット１２０ａ～第４走行ユニット１２０ｄの配置構成によっては、第１走行ユニット１２０ａ～第４走行ユニット１２０ｄにより、仮想的に、長方形及び正方形以外の四角形が形成されてもよく、その場合においても、第１センサ１３０ａ～第４センサ１３０ｄは、仮想的な四角形の外縁上または外側となるように配置されていてもよい。
【0021】
図１及び図３に示すように、本体ユニット１４０は、本体上面１４２を備えていてもよい。本体上面１４２は、中央部付近に、例えば円形の穴部１４４が形成されていてもよく、鉄筋結束ユニット１１０が、穴部１４４を貫通するように配置されていてもよい。
【0022】
本実施形態において、鉄筋結束ロボット１００は、例えば２本の支持バー１５０（それぞれ、第１支持バー１５０ａ及び第２支持バー１５０ｂ）を備えてもよい。第１支持バー１５０ａ及び第２支持バー１５０ｂは、一方向に延伸するバーであり、例えば第４の方向（図１～図４においてＸ方向）に平行に設けられている。従って、本開示の実施形態においては、第１支持バー１５０ａ及び第２支持バー１５０ｂは、例えば水平方向に平行となるように設けられている。また、図１～図４に示すように、第１支持バー１５０ａ及び第２支持バー１５０ｂは、互いにＹ方向（第３の方向）に離間するように設けられていてもよい。後に詳述するように、第１支持バー１５０ａ及び第２支持バー１５０ｂは、例えば、鉄筋結束ロボット１００が横方向（図１～図４においてＸ方向、鉄筋結束ロボット１００において第４の方向）に移動する際に、鉄筋結束ロボット１００の本体ユニット１４０等を支持するように構成されていてもよい。
【0023】
図５は、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋結束ユニット１１０を外した状態を斜め上方向から見た斜視図である。また、図６は、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋結束ユニット１１０を外した状態を斜め下方向から見た斜視図である。図５及び図６に示されるように、鉄筋結束ユニット１１０は、穴部１４４に貫通した状態で上下方向（図１においてＺ方向）に移動可能に設けられていてもよい。これにより、例えば、鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２に到達した際に、鉄筋結束ユニット１１０を下降させ、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２を結束するように構成される。図５及び図６に示すように、鉄筋結束ユニット１１０は、マガジン部１１２を有する。マガジン部１１２には、鉄筋の結束に用いられるワイヤが収容されており、鉄筋結束ユニット１１０が第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２を結束する際にマガジン部１１２に収容されるワイヤが引き出され、交差箇所ｃ１２の結束が行われるように構成されている。また、詳細な説明は省略するが、鉄筋結束ユニット１１０は、鉄筋結束ユニット１１０の一端（図５においてＺ方向の下側の端部）には、ワイヤガイド等を有し、鉄筋結束作業を実行するように構成される鉄筋結束機構１１４が設けられている。鉄筋結束機構１１４の鉄筋結束作業は、例えば公知の鉄筋結束機と同様の機能により実現されてもよい。
【0024】
図７は、鉄筋結束ロボット１００の機能ブロック構成を説明する図である。図７に示すように、鉄筋結束ロボット１００は、上述した鉄筋結束ユニット１１０、走行ユニット１２０、及びセンサユニット１３０等の構成のほか、制御装置１６０と、移動ユニット１８０と、記憶装置１９０と、を備えていてもよい。
【0025】
制御装置１６０は、鉄筋結束ロボット１００により実行される移動や結束作業を制御するように構成される。制御装置１６０は、センサ検出結果取得部１６２と、判定部１６４と、交差箇所算出部１６６（本実施形態において、「交差箇所推定部」や「交差箇所推定ユニット」ともいう。）と、鉄筋結束ユニット制御部１６８と、鉄筋追従制御部１７０と、停止制御部１７２と、移動量算出部１７４と、姿勢制御部１７６と、モータ制御部１７８と、異物迂回制御部１７９とを備えていてもよい。
【0026】
移動ユニット１８０は、鉄筋結束ロボット１００の本体ユニット１４０の移動を制御するように構成される。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００においては、後述するように、移動ユニット１８０により鉄筋結束ロボット１００が水平方向に移動されてもよい。移動ユニット１８０は、第１移動モータ１８２及び第２移動モータ１８４を備えていてもよく、例えば、後述する鉄筋結束ロボット１００の横移動にあたり、２つのモータ１８２及び１８４により、本体ユニット１４０を水平移動させてもよい。
【0027】
記憶装置１９０は、例えば、制御装置１６０において実行される１つまたは複数のプログラムや、鉄筋結束ロボット１００の制御に用いられるデータ等が格納されていてもよい。記憶装置１９０は、例えばテンプレートデータベース１９２を備えていてもよい。テンプレートデータベース１９２は、例えば、後述するように、センサユニット１３０による検出結果に基づき、テンプレートマッチングを用いて第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の検出や、第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅ及び／または第２鉄筋Ｒ２０の端部Ｒ２０ｅの検出を行う際に用いられるテンプレートの画像やテンプレートの画像に周波数分析等の画像処理を施して得られたデータ等を格納してもよい。また、制御装置１６０が、さらにテンプレートデータ作成部を有していてもよく、例えば、鉄筋結束作業を行う対象となる現場に応じてセンサユニット１３０を用いて撮像された画像を基にテンプレートデータを作成し、テンプレートデータベース１９２に格納するように構成されていてもよい。テンプレートデータベース１９２に格納されるテンプレートデータは、例えば、新たなテンプレートデータが作成されるタイミングで蓄積されてもよいし、各建設現場での結束作業の終了のタイミングで消去されてもよい。あるいは、作成されたテンプレートデータは、記憶装置１９０のテンプレートデータベース１９２に一定期間保持された後、例えば定期的に削除されるように構成されていてもよい。
【0028】
センサ検出結果取得部１６２は、センサユニット１３０による検出結果を取得する。例えば、センサユニット１３０の第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果は、判定部１６４の第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２による第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の判定に用いられてもよい。また、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果は、判定部１６４の第１鉄筋端部判定部１６４ｂ１及び／または第２鉄筋端部判定部１６４ｂ２による第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅ及び／または第２鉄筋Ｒ２０の端部Ｒ２０ｅの判定に用いられてもよい。
【0029】
判定部１６４は、第１鉄筋判定部１６４ａ１と、第２鉄筋判定部１６４ａ２と、第１鉄筋端部判定部１６４ｂ１と、第２鉄筋端部判定部１６４ｂ２と、姿勢判定部１６４ｃと、障害物判定部１６４ｄと、ロボット高さ算出部１６４ｅと、を備えていてもよい。第１鉄筋判定部１６４ａ１及び第２鉄筋判定部１６４ａ２は、例えば、センサ検出結果取得部１６２により取得された第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果を用いて、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０を判定する。後述するように、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び第２鉄筋判定部１６４ａ２は、第１センサ１３０ａ～第４センサ１３０ｄの検出結果である撮像画像に基づき、テンプレートマッチングを行うことにより、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置を判定してもよい。第１鉄筋端部判定部１６４ｂ１及び第２鉄筋端部判定部１６４ｂ２は、例えば、センサ検出結果取得部１６２により取得された第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果を用いて、第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅ及び／または第２鉄筋Ｒ２０の端部Ｒ２０ｅを判定する。第１鉄筋端部判定部１６４ｂ１及び第２鉄筋端部判定部１６４ｂ２も、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び第２鉄筋判定部１６４ａ２と同様に、テンプレートマッチングに基づき第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅ及び／または第２鉄筋Ｒ２０の端部Ｒ２０ｅを判定してもよい。ロボット高さ算出部１６４ｅは、例えば、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さを算出してもよい。例えば、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄにより、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０が撮像される場合（例えば、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０を含む範囲が撮像される場合）に、ロボット高さ算出部１６４ｅは、撮像された第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の撮像画像内における第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の相対的な大きさに基づき、鉄筋結束ロボット１００の、鉄筋群Ｒからの距離を算出することにより、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さを算出してもよい。
【0030】
鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さは、例えば、走行ユニット１２０の角度に基づいて算出されてもよい。走行ユニット１２０ａは、図２に示されるように、本体部１４０に接続される第１本体側リンク部１２１ａと、第２第１ローラ部１２２ａに接続される第１ローラ側リンク部１２３ａとを有しており、第１本体側リンク部１２１ａと第１ローラ側リンク部１２３ａとがリンク機構を構成してもよい。このとき、第１本体側リンク部１２１ａと第１ローラ側リンク部１２３ａとが為す角度であるリンク角度をセンサユニット１３０の第１リンク角度検出センサ１３４ａにより検出し、リンク角度に基づき、第１走行ユニット１２０ａの高さが算出されてもよい。同様に、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄは、第２本体側リンク部１２１ｂと第２ローラ側リンク部１２３ｂ、第３本体側リンク部１２１ｃと第３ローラ側リンク部１２３ｃ、及び第４本体側リンク部１２１ｄと第４ローラ側リンク部１２３ｄ、を有し、第２本体側リンク部１２１ｂと第２ローラ側リンク部１２３ｂ、第３本体側リンク部１２１ｃと第３ローラ側リンク部１２３ｃ、及び第４本体側リンク部１２１ｄと第４ローラ側リンク部１２３ｄが為すリンク角度を、それぞれ、第２リンク角度検出センサ１３４ｂ、第３リンク角度検出センサ１３４ｃ、及び第４リンク角度検出センサ１３４ｄにより検出することにより、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄの高さが算出されてもよい。ロボット高さ算出部１６４ｅは、こうして算出された第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄの高さ（鉄筋群Ｒからの高さ）に基づき、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さが算出されてもよい。例えば、算出された第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄの高さの一部または全部の平均値により鉄筋結束ロボット１００の高さを算出してもよい。また、例えば鉄筋結束ロボット１００が鉄筋群Ｒが構成する仮想的な平面と平行、あるいはほぼ平行に位置する場合には、第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び第４走行ユニット１２０ｄの高さのうちのいずれか一つにより鉄筋結束ロボット１００の高さとしてもよい。
【0031】
センサユニット１３０は、図７に示すように、上述の第１センサ１３０ａ～第４センサ１３０ｄに加えて、傾斜度検出センサ１３２を備えていてもよい。傾斜度検出センサ１３２としては、例えば公知の傾斜センサや水平センサ等、鉄筋結束ロボット１００の傾斜角度を検出可能なセンサが用いられてもよい。センサ検出結果取得部１６２は、傾斜度検出センサ１３２の検出結果も取得してもよい。傾斜度検出センサ１３２の検出結果に基づき、例えば、判定部１６４の姿勢判定部１６４ｃにより鉄筋結束ロボット１００の姿勢を判定し、姿勢判定部１６４ｃの判定結果に基づき、姿勢制御部１７６により、走行ユニット１２０の高さ変更モータ１２６（第１走行ユニット１２０ａの第１高さ変更モータ１２６ａ、第２走行ユニット１２０ｂの第２高さ変更モータ１２６ｂ、第３走行ユニット１２０ｃの第３高さ変更モータ１２６ｃ、及び／または第４走行ユニット１２０ｄの高さ変更モータ１２６ｄ）を駆動し、鉄筋結束ロボット１００の姿勢を調整してもよい。鉄筋結束ロボット１００は、例えば、本体ユニット１４０が、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０により形成される面（本実施形態において、「鉄筋面」ともいう。）に平行となるように傾斜度検出センサ１３２の検出結果に基づき、高さ変更モータ１２６を駆動してもよい。例えば、鉄筋面が水平方向に延びるように第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０が配置されている場合に、鉄筋結束ロボット１００がＸ方向に傾いている場合には、第１走行ユニット１２０ａ～第４走行ユニット１２０ｄのうち、第１走行ユニット１２０ａ及び第３走行ユニット１２０ｃ、または第２走行ユニット１２０ｂ及び第４走行ユニット１２０ｄの高さを変更し、鉄筋結束ロボット１００の姿勢を調整してもよい。
【0032】
交差箇所算出部１６６は、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２を算出することにより推定する。交差箇所算出部１６６は、例えば、後述するように、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び第２鉄筋判定部１６４ａ２により判定された第１鉄筋Ｒ１０の位置及び第２鉄筋Ｒ２０の位置に基づき、交差箇所ｃ１２の位置を算出してもよい。算出された交差箇所ｃ１２の位置に基づき、鉄筋結束ロボット１００は、鉄筋結束ユニット１１０による結束作業を行ってもよい。推定された交差箇所ｃ１２の位置に基づき、モータ制御部１７８は、第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び／または第４走行ユニット１２０ｄにより鉄筋結束ロボット１００の位置を鉄筋結束ユニット１１０が交差箇所ｃ１２上となるように調整してもよい。鉄筋結束ユニット１１０が交差箇所ｃ１２の上方に移動した後、鉄筋結束ユニット制御部１６８は、鉄筋結束ユニット１１０を交差箇所ｃ１２まで下降させ、交差箇所ｃ１２の結束を行ってもよい。
【0033】
鉄筋追従制御部１７０は、例えば、第１鉄筋判定部１６４ａ１により判定された第１鉄筋Ｒ１０の情報に基づき、鉄筋結束ロボット１００が走行中の第１鉄筋Ｒ１０を追従するように走行ユニット１２０を、モータ制御部１７８により制御してもよい。例えば、後述するように、鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１２及び第１鉄筋Ｒ１４を走行する場合、鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１２及び第１鉄筋Ｒ１４から離脱しないように、走行ユニット１２０の駆動モータ（第１ローラ部１２２ａを駆動する第１車輪駆動モータ１２４ａ、第２ローラ部１２２ｂを駆動する第２車輪駆動モータ１２４ｂ、第３ローラ部１２２ｃを駆動する第３車輪駆動モータ１２４ｃ、及び／または第４ローラ部１２２ｄを駆動する第４車輪駆動モータ１２４ｄ）を駆動させてもよい。例えば、第１車輪駆動モータ１２４ａ、第２車輪駆動モータ１２４ｂ、第３車輪駆動モータ１２４ｃ、及び第４車輪駆動モータ１２４ｄのうち、Ｘ方向において同じ位置、またはほぼ同じ位置に配置される第１走行ユニット１２０ａ及び第３走行ユニット１２０ｃの駆動モータである第１車輪駆動モータ１２４ａ及び第３車輪駆動モータ１２４ｃを、Ｘ方向の他方に配置される第２走行ユニット１２０ｂ及び第４走行ユニット１２０ｄの駆動モータである第２車輪駆動モータ１２４ｂ及び第４車輪駆動モータ１２４ｄに対し加速または減速することにより、鉄筋結束ロボット１００の位置を調整し、鉄筋結束ロボット１００を第１鉄筋Ｒ１０に追従するように走行させてもよい。あるいは、鉄筋追従制御部１７０は、例えば、第１車輪駆動モータ１２４ａ、第２車輪駆動モータ１２４ｂ、第３車輪駆動モータ１２４ｃ、及び／または第４車輪駆動モータ１２４ｄの回転数を調整することにより、鉄筋結束ロボット１００を第１鉄筋Ｒ１０に追従するように走行させてもよい。例えば、第１車輪駆動モータ１２４ａ、第２車輪駆動モータ１２４ｂ、第３車輪駆動モータ１２４ｃ、及び第４車輪駆動モータ１２４ｄのうちの一つまたは複数の回転数を、その他の車輪駆動モータの回転数と異なる回転数に設定することにより、あるいは、第１車輪駆動モータ１２４ａ、第２車輪駆動モータ１２４ｂ、第３車輪駆動モータ１２４ｃ、及び第４車輪駆動モータ１２４ｄ全ての回転数を互いに異なる回転数に設定することにより、鉄筋結束ロボット１００を第１鉄筋Ｒ１０に柔軟に追従させることが可能となる。
【0034】
停止制御部１７２は、鉄筋結束ロボット１００の停止動作を制御するように構成される。例えば、後述するように、第１鉄筋Ｒ１２及び第１鉄筋Ｒ１４を走行してきた鉄筋結束ロボット１００が、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、第１鉄筋端部判定部１６４ｂ１及び／または第２鉄筋端部判定部１６４ｂ２により第１鉄筋Ｒ１３の端部Ｒ１３ｅ付近にある、または端部Ｒ１３ｅに接近しつつあると判定された場合に、停止制御部１７２は、モータ制御部１７８により、第１車輪駆動モータ１２４ａ～第４車輪駆動モータ１２４ｄを駆動及び停止させるように制御し、鉄筋結束ロボット１００を停止させてもよい。なお、第１鉄筋Ｒ１３の端部Ｒ１３ｅに限らず、端部Ｒ１３ｅに替えて、あるいは端部Ｒ１３ｅに加えて、第１鉄筋Ｒ１２の端部Ｒ１２ｅ及び／または第１鉄筋Ｒ１４の端部Ｒ１４ｅ付近に鉄筋結束ロボット１００がある、あるいは鉄筋結束ロボット１００が、端部Ｒ１２ｅ及び／または端部Ｒ１４ｅに近づきつつあると判定された場合に、鉄筋結束ロボット１００を停止させてもよい。
【0035】
また、停止制御部１７２は、例えば、上述の交差箇所算出部１６６により、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２を算出した場合に、交差箇所ｃ１２を鉄筋結束ユニット１１０により結束するため、鉄筋結束ロボット１００を停止させてもよい。
【0036】
移動量算出部１７４は、後述するように、例えば、鉄筋結束ロボット１００が横移動（Ｘ方向への移動）をする場合の移動量を算出するように構成されていてもよい。例えば、上記のように、鉄筋結束ロボット１００について、第１鉄筋端部判定部１６４ｂ１及び／または第２鉄筋端部判定部１６４ｂ２により第１鉄筋Ｒ１２の端部Ｒ１２ｅ及び第１鉄筋Ｒ１４の端部Ｒ１４ｅ付近にある、または接近しつつあると判定された場合に、鉄筋結束ロボット１００は第１鉄筋Ｒ１２と第１鉄筋Ｒ１４との間に配置されている第１鉄筋Ｒ１３上の交差箇所ｃ１２の鉄筋結束作業を完了し、別の第１鉄筋Ｒ１０に移動し、交差箇所ｃ１２の鉄筋結束作業を開始する。例えば、鉄筋結束ロボット１００が、第１鉄筋Ｒ１３上の交差箇所ｃ１２の鉄筋結束作業を完了し、次に第１鉄筋Ｒ１４上の交差箇所ｃ１２の鉄筋結束作業を行う場合、鉄筋結束ロボット１００は、第１鉄筋Ｒ１０のＸ方向の間隔について、１つの間隔分、Ｘ方向に移動する。このとき、移動量算出部１７４は、第１鉄筋判定部１６４ａ１により判定された第１鉄筋Ｒ１０の位置の情報に基づき、隣り合う第１鉄筋Ｒ１０同士のＸ方向の間隔に基づき移動量を算出してもよい。鉄筋結束ロボット１００が、Ｘ方向に２つ以上離間する第１鉄筋Ｒ１０上の交差箇所ｃ１２の鉄筋結束作業を行う場合にも同様に、第１鉄筋Ｒ１０同士の間隔に基づき移動量を算出してもよい。また、算出された移動量に基づき、横移動の際の移動ユニット１８０による本体ユニット１４０の横移動（例えば水平移動）を行ってもよい。なお、移動量算出部１７４は、横移動量以外の他の方向の移動量の算出を実行してもよい。例えば、移動量算出部１７４は、鉄筋結束ロボット１００の縦移動（第１の方向、Ｙ方向）の移動量を、各センサ１３０の検出結果や、鉄筋端部判定部１６４ｂ１及び／または鉄筋端部判定部１６４ｂ２による判定結果等に基づいて算出してもよい。
【0037】
後述するように、センサユニット１３０としては、例えばカメラが用いられてもよく、センサユニット１３０の検出結果に基づき、例えば判定部１６４の障害物判定部１６４ｄにより、異物の位置が判定されてもよい。鉄筋を組み上げる建設現場に等においては、例えば、鉄筋面上に工具等が放置されている、あるいは、作業員が作業を行っていることがある。これらをセンサユニット１３０による検出結果に基づいて異物として検知し、異物の検知結果に基づき、異物迂回制御部は、モータ制御部１７８により第１車輪駆動モータ１２４ａ、第２車輪駆動モータ１２４ｂ、第３車輪駆動モータ１２４ｃ、及び／または第４車輪駆動モータ１２４ｄを駆動して異物を迂回するように構成されていてもよい。あるいは、鉄筋結束ロボット１００が後述する横移動を行うことにより、異物を迂回するように構成されていてもよい。
【0038】
制御装置１６０は、例えば、演算部に相当するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶装置１９０に記憶されたプログラムの実行に関する制御やデータの演算、加工を行う制御部である。プロセッサは、各検出データ等を用いて鉄筋結束ロボット１００の動作（鉄筋追従及び走行、横移動（例えば水平移動）、鉄筋結束作業、等）を実行するプログラムを実行する演算部である。
【0039】
記憶装置１９０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read only Memory）とを有していてもよい。ＲＡＭは、記憶部のうちデータの書き換えが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。ＲＡＭは、プロセッサが実行するプログラムやプログラムの実行に必要なデータ（例えば、後述するように、センサユニット１３０の検出結果に基づき鉄筋の位置の判定に用いられるテンプレートのデータ等）を記憶してもよい。なお、これらは例示であって、ＲＡＭには、これら以外のデータが記憶されていてもよいし、これらの一部が記憶されていなくてもよい。
【0040】
ＲＯＭは、記憶部のうちデータの読み出しが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されていてもよい。ＲＯＭは、例えば制御装置１６０が実行するプログラムや、書き換えが行われないデータを記憶してもよい。
【0041】
制御装置１６０により実行されるプログラムは、記憶装置１９０（例えばＲＡＭやＲＯＭ）等のコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよいし、不図示の通信部により接続される通信ネットワークを介して提供されてもよい。
【0042】
上記の物理的な構成は例示であって、本開示の実施形態による鉄筋結束ロボット１００においては、制御装置１６０及び記憶装置１９０が必ずしも独立した構成でなくてもよい。例えば、鉄筋結束ロボット１００は、プロセッサとメモリとが一体化したＬＳＩ（Large-Scale Integration）を備えていてもよい。また、鉄筋結束ロボット１００は、制御装置１６０としてＧＰＵ（Graphical Processing Unit）を備えていてもよく、ＧＰＵがプログラムを実行することにより、上記で説明した様々な動作が実現されてもよい
【0043】
次に、図８及び図９を参照して、鉄筋結束ロボット１００による鉄筋上の走行動作について説明する。図８は、第１鉄筋Ｒ１０に沿って走行中の鉄筋結束ロボット１００をＹ方向から見た図である。図９は、第１鉄筋Ｒ１０に沿って走行中の鉄筋結束ロボット１００をＸ方向から見た図である。図８及び図９において、鉄筋結束ロボット１００は、第１の方向（Ｙ方向）に走行する。図８及び図９に示すように、鉄筋結束ロボット１００は、走行中において、第１走行ユニット１２０ａの第１ローラ部１２２ａが第１鉄筋Ｒ１２上にあり、第２走行ユニット１２０ｂの第２ローラ部１２２ｂが第１鉄筋Ｒ１４上にあるように走行する。図９に示すように、第３走行ユニット１２０ｃの第３ローラ部１２２ｃも第１走行ユニット１２０ａの第１ローラ部１２２ａと同様に、第１鉄筋Ｒ１２上を走行する。図８及び図９には図示されていないが、第４走行ユニット１２０ｄの第４ローラ部１２２ｄも、第２走行ユニット１２０ｂの第２ローラ部１２２ｂ同様に第１鉄筋Ｒ１４上を走行する。このように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、第１鉄筋Ｒ１０に沿って走行する際に、例えば、ある第１鉄筋Ｒ１０（第１鉄筋Ｒ１２）と、ある第１鉄筋Ｒ１２の２つ隣に配置された第１鉄筋Ｒ１０（第１鉄筋Ｒ１４）とを走行し、走行する第１鉄筋Ｒ１２及び第１鉄筋Ｒ１４との間に存在する第１鉄筋Ｒ１０である第１鉄筋Ｒ１３上に存在する、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２を結束する。
【0044】
次に、図１０、図１１、及び図１２を参照して、鉄筋結束作業時の鉄筋結束ロボット１００について説明する。図１０は、走行を停止し結束作業を実行する鉄筋結束ロボット１００をＹ方向から見た図である。図１１は、結束作業を実行する鉄筋結束ロボット１００をＸ方向から見た図である。図１２は、結束作業を実行する鉄筋結束ロボット１００をＺ方向下側から見た図である。図１０、図１１、及び図１２においては、鉄筋結束ロボット１００が、第１鉄筋Ｒ１３及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２を結束する場合を例に示されており、図１０～図１２に示すように、結束作業にあたり、鉄筋結束ロボット１００は、図８及び図９を参照して上述した走行を停止し、鉄筋結束ユニット１１０を下降させる。
【0045】
次に本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００による鉄筋群Ｒ（第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０）の位置を算出する構成について説明する。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、延伸方向がＹ方向（第１の方向）である複数の第１鉄筋Ｒ１と、延伸方向がＹ方向（第１の方向）に交差するＸ方向（第２の方向）であり第１鉄筋Ｒ１と交差するように配置される複数の第２鉄筋Ｒ２と、を含む鉄筋群Ｒ上を走行可能に構成される走行ユニット１２０と、少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２を検出可能に構成されるセンサユニット１３０と、センサユニット１３０の検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、センサユニット１３０により検出される少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２の位置を算出するように構成される第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（本実施形態において、「鉄筋位置算出ユニット」ともいう。）を備える。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、センサユニット１３０の検出結果により生成される二次元画像に基づき第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出することにより、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置の算出プロセスを効率化することができる。例えば、センサユニットの検出結果として、３次元データを用いて鉄筋の位置を算出する場合に比べ、二次元画像に基づいた計算を行うことにより、計算負荷を軽減することができる。
【0046】
本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボットにおいて、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置の算出に用いられる二次元画像は、濃淡画像であってもよい。このとき、鉄筋結束ロボット１００は、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の部分画像を含む少なくとも一つのテンプレート画像の情報を格納する記憶装置１９０を備え、上記二次元画像は、濃淡画像を含み、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、濃淡画像を、テンプレート画像と照合することにより、少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１０及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出するように構成されていてもよい。
【0047】
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボットでは、濃淡画像において、画素の濃度値が所定の閾値以上である場合に、当該画素が第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０に対応すると判断してもよい。このとき、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、濃淡画像を構成する画素の濃度値が、所定の閾値（第１閾値）以上である場合に、所定の閾値以上の濃度値を有する画素に対応する位置に第１鉄筋Ｒ１の少なくとも一部及び／または第２鉄筋Ｒ２の少なくとも一部が存在すると判断してもよい。あるいは、二次元画像として濃淡画像を用いる場合に、対象物が存在する領域の画像濃度を低くし、対象物が存在しない領域の画像濃度を高くすることにより濃淡画像を生成してもよく、この場合、画素の濃度値が所定の閾値未満である場合に、当該画素が第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０に対応すると判断してもよい。
【0048】
本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００においては、濃淡画像は３次元センサの検出結果により生成されてもよい。このとき、センサユニット１３０は、検出対象物の表面の複数の点のｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標を検出可能な３次元センサを含み、３次元センサにより検出されるｚ座標値は、ｚ座標値の大きさに応じて異なる画像濃度に変換され、濃淡画像は、ｘ座標と、ｙ座標と、画像濃度とに基づき２次元画像を構成することにより生成されてもよい。
【0049】
あるいは、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、センサユニット１３０が濃淡画像を撮像するように構成されていてもよい。このとき、センサユニット１３０は、撮像装置を含んでいてもよく、濃淡画像は、撮像装置により撮像された画像に基づき生成されてもよい。
【0050】
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、マッチング度により第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出してもよい。このとき、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、濃淡画像と、テンプレート画像とのマッチング度に基づき、少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１０及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出するように構成されていてもよい。
【0051】
本開示の実施形態においては、マッチング度は、例えば、センサユニット１３０による検出結果、センサユニット１３０による検出結果に基づき生成される二次元画像と、またはテンプレート画像とを比較することにより算出されてもよい。例えば、センサユニット１３０による検出結果に基づき生成される二次元画像のうちの比較対象となる部分画像における全画素の画素値と、テンプレート画像における全画素の画素値とを比較し、比較される２つの画像の互いに対応する各画素の画素値が一致するか否かに基づき、一致する画素の割合を百分率で表す等によりマッチング度として算出してもよい。例えば、テンプレート画像が５０，０００個の画素を含み、比較対象とする濃淡画像における５０，０００個の画素と比較し、４０，０００個の画素の濃度が一致、あるいはほぼ一致していた（例えば両者の差異が１０％以内等）場合に、マッチング度は８０％と算出されてもよい。
【0052】
このとき、マッチング度の基準値を用いて第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出してもよい。このとき、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、マッチング度が所定の基準値以上か判断し、マッチング度が所定の基準値以上である場合に、センサユニット１３０による検出範囲内に第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０が存在すると判断してもよい、
【0053】
本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００においては、マッチング度の基準値として、高さごとに異なる値が設定されていてもよい。このとき、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さを算出するロボット高さ算出部１６４ｅ（本実施形態において、「ロボット高さ算出ユニット」ともいう）を備え、所定の基準値は、鉄筋結束ロボット１００の異なる高さに応じた複数の基準値を含み、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、複数の基準値に、ロボット高さ算出部１６４ｅ（ロボット高さ算出ユニット）により算出された鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さに対応する基準値が存在するか判断し、複数の基準値に、鉄筋結束ロボット１００の高さに対応する基準値が存在すると判断される場合、この基準値に基づき、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出し、複数の基準値に、鉄筋結束ロボット１００の高さに対応する基準値が存在しないと判断される場合、複数の基準値のうちの少なくとも２つの基準値に基づき、測定された鉄筋結束ロボット１００の高さに対応する新たな基準値を算出するように構成されていてもよい。
【0054】
本開示の実施形態においては、例えば、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さが所定の大きさごとに複数の基準値が設定されていてもよい。例えば、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さが１０ｃｍから５ｃｍごとに３０ｃｍまでの５つの基準値が設定されていてもよい。このとき、例えば、ロボット高さ算出部１６４ｅにより、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さが２０ｃｍであると判断された場合に、高さが２０ｃｍについて基準値が６０％と設定されていた場合に、６０％が基準値として用いられてもよい。また、例えば、ロボット高さ算出部１６４ｅにより、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋群Ｒからの高さが２３ｃｍと判断された場合に、２３ｃｍに対する基準値が設定されていないときは、例えば２０ｃｍの基準値と２５ｃｍの基準値とに基づいて新たな基準値が設定されてもよい。例えば、高さが２０ｃｍの基準値が６０％であり、高さが２５ｃｍの基準値が５０％であった場合に、２３ｃｍでの基準値を、５０％＋（（（６０％－５０％）＊（（２５ｃｍ－２３ｃｍ）／（２５ｃｍ－２０ｃｍ）））＝５４％と線形補間による内挿により算出されてもよい。新たに算出された基準値は、例えば記憶装置１９０に格納され、以降の作業において必要に応じて利用されてもよい。なお、上記の高さ、基準値、また、新たな基準値の算出方法は例示であり、これに限られない。例えば、さらに多くの基準値が設定されていてもよいし、例えば、高さが１０ｃｍ未満、あるいは３０ｃｍ超についても基準値が設定されてもよい。
【0055】
以下、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボットによる鉄筋の位置の算出プロセスについて説明する。
【0056】
まず、鉄筋結束ロボット１００で用いられるセンサユニット１３０の具体例について詳述する。センサユニット１３０としては、例えば、ＴｏＦ（Time of Flight）カメラ等の３Ｄ距離カメラを用いることができる（例えばESPROS Photonics社製のTOFcam-635）。３Ｄ距離カメラにより、例えば、被写物体ごとにカメラからの離間距離に応じて濃淡が異なる画像が出力され、画素ごとに対象となる被写物体までの距離を取得し、比較的近い物体は濃度を高く（黒に近く）、比較的遠い物体ほど濃度を淡く（白に近く）なるように表すことができる。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット１００が鉄筋群Ｒを走行中は、鉄筋結束ロボット１００と鉄筋群Ｒとの距離は概ね変わらないので、比較的黒く近い物体を鉄筋（第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０）として認識することにより、鉄筋を検出してもよい。
【0057】
図１３は、３Ｄ距離カメラにより出力された画像を示す。図１３（ａ）は３Ｄ距離カメラにより撮影された第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所付近の画像を示す。図１３（ｂ）は、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所付近の画像を模式的に示す。図１３（ａ）に示されるように、３Ｄ距離カメラにより撮像される画像には、濃淡が現れ、本開示の実施形態においては、濃度が高い部分を第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０であると認識することが可能である。図１３（ｂ）に模式的に示されるように、画素ごとに濃度の濃淡の異なる画像が取得される。
【0058】
センサユニット１３０としては、上記で例示してきたカメラ等の撮像装置に限らず、他のセンサが用いられてもよい。例えば、深さ方向または高さ方向の情報を取得可能なレーザ等が用いられてもよい。例えばレーザにより取得された深さ方向の情報に基づき、上記同様の画像濃度を用いた二次元画像を生成してもよい。
【0059】
続いて、センサユニット１３０により撮像され、取得された画像（本実施形態においては濃淡画像）に基づき鉄筋を検出するプロセスについて説明する。まず、図１４を参照して、センサ１３０の第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び第４センサ１３０ｄの配置について説明する。図１４は、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び第４センサ１３０ｄの配置を模式的に示す図である。図１４（ａ）は、鉄筋結束ロボット１００を水平方向（Ｘ方向）から見た模式的な側面図である。図１４（ｂ）は、鉄筋結束ロボット１００を上方向（Ｚ方向上側）から見た模式的な上面図である。図１４（ａ）には、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、及び第３センサ１３０ｃと共に、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、及び第３センサ１３０ｃによる撮像範囲も併せて模式的に示す。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に模式的に示されるように、Ｙ方向に互いに離間して配置される第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂは、斜め下向きに撮像するように配置されている。第３センサ１３０ｃ、及び不図示の第４センサ１３０ｄも同様に、斜め下向きに撮像するように配置される。第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂは、例えば、撮像範囲を規定する画角が例えば８０°以上１００°以下となるように設定される。また、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄは、例えば、画角が例えば５０°以上７０°以下となるように設定される。いずれのセンサ１３０も、他の画角となるように設定されてもよい。上述のように、第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、異物の判定を行う場合には、例えば、各センサの角度を上向きにする等、各センサの撮像範囲を変更してもよい。
【0060】
図１５は、第１センサ１３０ａによる撮像画像を模式的に示す。図１５に示されるように本開示の実施形態においては、第１センサ１３０ａは斜め下方向を撮像するように配置されているので、手前から奥に向かって隣り合う第１鉄筋Ｒ１０同士の間隔が狭くなる。本開示の実施形態においては、こうして得られた画像に基づき、例えばテンプレートマッチングを行うことにより、鉄筋群Ｒを構成する各鉄筋（複数の第１鉄筋Ｒ１０及び複数の第２鉄筋Ｒ２０）の位置を検出することができる。本開示の実施形態においては、テンプレートマッチングにより、例えば、撮像した画像と、予め用意した画像との類似度（本実施形態において、「マッチング度」ともいう。）に基づき、鉄筋（第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０）を検出し、鉄筋に対応する濃淡部分を含む濃淡画像をテンプレートとして用意し、各センサユニット１３０により撮像された画像を走査し、走査方向に類似度を算出する。
【0061】
図１６を参照して、本開示の実施形態において実施されるテンプレートマッチングについて説明する。図１６は、本実施形態に係るテンプレートマッチングを説明するための模式的な図である。図１６には、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２付近の撮像画像と、Ｘ方向及びＹ方向に走査するためのテンプレート画像ＴＩ１０及びＴＩ２０とを併せて示す。また、図１６には、テンプレート画像ＴＩ１０及びＴＩ２０、それぞれの走査に応じて算出された類似度の模式的なグラフＧ１０及びＧ２０も併せて示す。テンプレート画像ＴＩ１０及びＴＩ２０を、それぞれ、Ｙ方向及びＸ方向に走査し、テンプレート画像ＴＩ１０及びＴＩ２０との類似度を算出することにより、撮像された画像上において、算出された類似度の最大値が閾値を超えた箇所は、鉄筋が存在する位置に対応すると判断する。グラフＧ１０及びＧ２０に示されるように、Ｙ方向及びＸ方向に沿った類似度の分布においては、閾値ＴＨ１０及びＴＨ２０を超える部分が確認され、これらが鉄筋の存在する位置に対応する。なお、類似度（マッチング度）は例えば、撮像された画像の各画素の色濃度と、テンプレート画像を構成する各画素の色濃度とを比較することにより算出してもよい。例えば、まず、撮像された画像の各画素の対象物までの距離を色濃度として抽出する。次に、撮像された画像全体の色濃度の合計値又は平均値が、薄い場合（例えば所定の閾値より低い場合）は、撮像された画像内に鉄筋が無いと判断する。一方、色濃度が濃い場合（例えば、所定の閾値より高い場合）は、抽出した色濃度とテンプレート画像を構成する各画素の色濃度との差を画素毎に比較する。撮像された画像の画素のうち、撮像された画素の画素の色濃度と、テンプレート画像を構成する画素の色濃度との差の絶対値の合計が最も低い位置を鉄筋位置として抽出してもよい。このように、撮像画像に対しテンプレート画像を走査し算出された類似度に基づき、テンプレートマッチングによる第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の検出が可能である。
【0062】
図１５を参照して上述したように、本開示の実施形態においては、第１センサ１３０ａにより撮像される画像においては、Ｘ方向に隣り合う第１鉄筋Ｒ１０同士の間隔がＹ方向に沿って変化する。同様に、第２センサ１３０ｂにより撮像される画像についても、第１鉄筋Ｒ１０のＸ方向の間隔がＹ方向に変化し、また、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄにより撮像される画像についても、撮像される第２鉄筋Ｒ２０同士のＹ方向の間隔がＸ方向に沿って変化する。従って、例えば、撮像される画像に対し正射変換を行うことにより、撮像画像上の鉄筋同士の間隔が略等しくなるように画像を補正してからテンプレートマッチングを行ってもよい。なお、正射変換等の画像の変換を行わず、テンプレートとして図１５のような鉄筋同士の間隔が変化する画像を用意することによっても、テンプレートマッチングに基づく鉄筋の検出を行うことができる。
【0063】
本開示の実施形態に係るテンプレートマッチングにおいては、例えば、各画像に対し周波数分析を行い、位相相関法を用いることにより撮像画像とテンプレート画像との間の関連性を評価してもよい。
【0064】
第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の位置は、例えば、３次元センサ等を用いることにより、検出範囲内の対象物のＸＹＺの３次元データを取得し、推定することも可能である。上述のように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００においては、Ｚ方向の第３次元のデータを画素の濃度の情報として扱うテンプレートマッチングを行うことにより、交差箇所ｃ１２の位置の算出の計算量を、例えば３次元のＸＹＺのデータに基づき計算を行う場合に比べ、比較的小さくすることができる。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００のように、走行しながら交差箇所ｃ１２の結束作業を行う場合には、計算量を小さくすることができるテンプレートマッチングによる鉄筋の位置の判定方法が好適に用いられる。
【0065】
次に、本開示の実施形態における第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所の判定方法について説明する。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の判定を行う場合には、上述のように、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂが第１鉄筋Ｒ１０を検出するように構成されていてもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット１００は、上述のように、鉄筋群Ｒの第１鉄筋Ｒ１０と第２鉄筋Ｒ２０との交差箇所ｃ１２を結束するように構成される鉄筋結束ユニット１１０を備え、センサユニット１３０は、互いに第３の方向に沿って離間して配置され、少なくとも第１鉄筋Ｒ１０を検出可能に構成される第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂを含み、上述の少なくとも一つのテンプレート画像は、第１鉄筋Ｒ１０の部分画像を含むテンプレート画像ＴＩ１０（第１テンプレート画像）を含み、鉄筋結束ロボット１００は、走行ユニット１２０がＹ方向（第１の方向）に進行し、且つ、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂが配置される方向（第３の方向）がＹ方向（第１の方向）と平行となるように配置され、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、第１センサ１３０ａ及び／または第２センサ１３０ｂの検出結果と、第１テンプレート画像とを照合することにより第１鉄筋Ｒ１０の位置を算出し、鉄筋結束ユニット１１０は、位置が算出された第１鉄筋Ｒ１０上の交差箇所ｃ１２を結束してもよい。
【0066】
また、このとき、鉄筋結束ロボット１００は、さらに、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄが、第１鉄筋Ｒ１０に加え第２鉄筋Ｒ２０も検出し交差箇所ｃ１２を推定するように構成されていてもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット１００は、交差箇所ｃ１２を推定する交差箇所算出部１６６（本実施形態において、「交差箇所推定ユニット」ともいう。）をさらに備え、センサユニット１３０は、互いに上記第３の方向に交差する第４の方向に沿って離間して配置され、少なくとも第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成される第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄを含み、少なくとも一つのテンプレート画像は、第２鉄筋Ｒ２０の部分画像を含むテンプレート画像ＴＩ２０（第２テンプレート画像）を含み、鉄筋結束ロボット１００は、第４の方向がＸ方向（第２の方向）と平行となるように配置され、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果と、第２テンプレート画像とを照合することにより第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出し、交差箇所推定部（交差箇所推定ユニット）は、算出された第１鉄筋Ｒ１０と、算出された第２鉄筋Ｒ２０との交点を交差箇所ｃ１２と推定し、鉄筋結束ユニット１１０は、推定された交差箇所ｃ１２を結束するように構成されていてもよい。
【0067】
また、鉄筋結束ロボット１００は、第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅを検出した場合、第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄに第１鉄筋Ｒ１０を検出させ、第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄに検出される第１鉄筋Ｒ１０に基づき、鉄筋結束ロボット１００の後述する横移動量の算出に用いられてもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット１００は、走行ユニット１２０が進行する第１鉄筋Ｒ１０から他の第１鉄筋Ｒ１０に移動する場合に、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）により算出される第１鉄筋Ｒ１０の位置情報に基づき、走行ユニット１２０の移動量を算出する移動量算出部１７４（移動量算出ユニット）を備え、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、第１センサ１３０ａ及び／または第２センサ１３０ｂの検出結果に基づき、走行ユニット１２０が進行する第１鉄筋Ｒ１０の位置を算出し、第１センサ１３０ａの検出結果のマッチング度が所定の基準値未満である場合に、マッチング度が、所定の端部基準値以上であるか判断し、マッチング度が所定の端部基準値以上であると判断される場合に、第１センサ１３０ａの検出範囲内に第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅが存在すると判断し、第１センサ１３０ａの検出範囲内に第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅが存在すると判断される場合に、第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄは、第１鉄筋Ｒ１０を検出するように設定され、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）は、第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、走行ユニット１２０が進行する第１鉄筋Ｒ１０からＸ方向（第２の方向）に離間する他の第１鉄筋Ｒ１０の位置を算出し、移動量算出部１７４（移動量算出ユニット）は、第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（鉄筋位置算出ユニット）により算出される他の第１鉄筋Ｒ１０の位置と、走行ユニット１２０が進行する第１鉄筋Ｒ１０の位置とに基づき走行ユニット１２０のＸ方向（第２の方向）の移動量を算出し、走行ユニット１２０は、算出されたＸ方向（第２の方向）の移動量に基づき、Ｘ方向（第２の方向）に移動するように構成されていてもよい。
【0068】
図１７を参照して、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所の推定方法について説明する。図１７は、交差箇所の推定方法を説明するための、Ｚ方向下側から見た鉄筋結束ロボット１００を模式的に示す図である。図１７に示すように、例えば、本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット１００は、上述のように、２本の第１鉄筋Ｒ１２及び第１鉄筋Ｒ１４を走行し、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂが第１鉄筋Ｒ１３を検出し、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄが第２鉄筋Ｒ２０を検出するように構成されている。図１７に示す例においては、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄが例えば第２鉄筋Ｒ２３を検出する。このとき、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂの検出結果に基づき、第１センサ１３０ａと第２センサ１３０ｂとの間に延伸する第１鉄筋Ｒ１３を推定し、また、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、第３センサ１３０ｃと第４センサ１３０ｄとの間に延伸する第２鉄筋Ｒ２３を推定する。推定された第１センサ１３０ａと第２センサ１３０ｂとの間に延伸する第１鉄筋Ｒ１３と、第３センサ１３０ｃと第４センサ１３０ｄとの間に延伸する第２鉄筋Ｒ２３とが交差する箇所を交差箇所ｃ１２と推定する。
【0069】
【0070】
まず、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂの検出結果を取得する（Ｓ１８０２）。
【0071】
次に、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂの検出結果に基づき、テンプレートマッチングを実行することにより、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂにより検出された第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０を確認する（Ｓ１８０４）。
【0072】
第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂの検出結果に基づき第１鉄筋Ｒ１３の位置を推定する（Ｓ１８０６）。
【0073】
続いて、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄの検出結果を取得する（Ｓ１８０８）。
【0074】
次に、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき第２鉄筋Ｒ２０の位置を推定する（Ｓ１８１０）。
【0075】
続いて、推定された第１鉄筋Ｒ１３及び推定された第２鉄筋Ｒ２０の位置に基づき交差箇所を推定する（Ｓ１８１２）。
【0076】
このように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂが配置される第３の方向（Ｙ方向）が、第１鉄筋Ｒ１０の延伸する方向である第１の方向と平行となり、且つ第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄが配置される方向である第４の方向が第２鉄筋Ｒ２０の延伸する方向である第２の方向と平行となるように、鉄筋群Ｒ上に配置されており、交差箇所ｃ１２を推定する交差箇所推定部である交差箇所算出部１６６を備え、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂは、第１鉄筋Ｒ１０を検出可能に構成されており、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄは、第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成されており、交差箇所推定部である交差箇所算出部１６６は、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂの検出結果に基づき、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂのいずれにもより検出される第１鉄筋Ｒ１０（第１鉄筋Ｒ１３）の位置を推定し、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄのいずれにもより検出される第２鉄筋Ｒ２０（第２鉄筋Ｒ２３）の位置を推定し、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂにより検出された第１鉄筋Ｒ１３と、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄにより検出された第２鉄筋Ｒ２３との交点を、交差箇所ｃ１２と推定するように構成されていてもよい。
【0077】
鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１３上の第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の位置を算出する場合、例えば第１センサ１３０ａは、交差する点（交差部ｃｐ１２）を通過している可能性がある。このとき、例えば、第１センサ１３０ａにより撮像された交差部ｃｐ１２の情報に基づき、算出される交差箇所ｃ１２の位置の調整を行ってもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット１００は、第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂが第１鉄筋Ｒ１０を検出しながら第１の方向（Ｙ方向）に進行するように構成され、鉄筋結束ロボット１００が進行中に、第１センサ１３０ａが、第１鉄筋Ｒ１０が第２鉄筋Ｒ２０と交差する交差部ｃｐ１２を検出した場合、交差部ｃｐ１２と、推定された交差箇所ｃ１２とが一致するか否かを判定し、交差部ｃｐ１２と、推定された交差箇所ｃ１２とが一致しないとき、推定された交差箇所ｃ１２の位置の調整を実行するように構成されていてもよい。検出した交差部ｃｐ１２の位置と、推定された交差箇所ｃ１２の位置とが一致しない場合には、例えば、鉄筋結束ロボット１００を第１鉄筋Ｒ１０に追従させる方法について上述したのと同様に、走行ユニット１２０の第１走行ユニット１２０ａ、第２走行ユニット１２０ｂ、第３走行ユニット１２０ｃ、及び／または第４走行ユニット１２０ｄを、それぞれ、加速または減速する、あるいは、第１車輪駆動モータ１２４ａ、第２車輪駆動モータ１２４ｂ、第３車輪駆動モータ１２４ｃ、及び第４車輪駆動モータ１２４ｄの回転数を制御することにより、鉄筋結束ロボット１００の位置を調整してもよい。
【0078】
なお、図１８を参照して上述した交差箇所の推定方法は例示であり、上述の例に限られない。例えば、各センサによる検出結果の取得は、上記の順で実行されなくてもよく、また、検出結果に基づく鉄筋の位置の推定も上記の順で実行されなくてもよい。
【0079】
次に、本開示の実施形態における鉄筋結束ロボット１００の移動量の算出方法について説明する。図１７を参照し、鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１０のＹ方向の端部Ｒ１０ｅ付近に到達し、横移動（Ｘ方向への移動）を行う場合を例に説明する。図１７に示すように、鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１２及び第１鉄筋Ｒ１４を走行し、第１鉄筋Ｒ１２と第１鉄筋Ｒ１４との間に存在する第１鉄筋Ｒ１３が第２鉄筋Ｒ２０（例えば、第２鉄筋Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、及びＲ２５）と交差する箇所の結束を行い、端部Ｒ１２ｅ、端部Ｒ１３ｅ、及び端部Ｒ１４ｅ付近に到達している。このとき、鉄筋結束ロボット１００は、次に、結束作業を実行してきた第１鉄筋Ｒ１３のＸ方向の隣の第１鉄筋Ｒ１４の結束作業を実行することとなり、そのため、Ｘ方向（第１鉄筋Ｒ１３から第１鉄筋Ｒ１４に向かう方向）への移動を行う。
【0080】
【0081】
まず、第１センサ１３０ａの検出結果を取得する（Ｓ１９０２）。
【0082】
次に、第１センサ１３０ａの検出結果に対し、テンプレートマッチングを行う（Ｓ１９０４）。
【0083】
次に、テンプレートマッチングの結果により、第１センサ１３０ａにより検出される第１鉄筋Ｒ１３の端部Ｒ１３ｅが検出されたか判断する（Ｓ１９０６）。
【0084】
続いて、第２鉄筋Ｒ２０の端部が検出されたか判断する（Ｓ１９０８）。第２鉄筋Ｒ２０の端部Ｒ２０ｅとしては、例えば、図１７に示すように、第２鉄筋Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、及びＲ２５の端部Ｒ２１ｅ、Ｒ２２ｅ、Ｒ２３ｅ、Ｒ２４ｅ、及びＲ２５ｅのうちのいずれかが検出されたか判断してもよい。
【0085】
例えば、第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、第２鉄筋Ｒ２０の端部Ｒ２０ｅが検出されたか判断してもよい。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット１００は、Ｚ方向上方から見て、Ｘ軸左側の第１鉄筋Ｒ１０からＸ軸右側の第１鉄筋Ｒ１０に向かって第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所の結束作業を行っていく。従って、Ｚ方向上方から見て、Ｘ方向の右側に設けられた第４センサ１３０ｄの検出結果に基づき、第２鉄筋Ｒ２０のＸ方向右側の端部Ｒ２０ｅが検出されたかを判断してもよい。例えば、第４センサ１３０ｄにより、第２鉄筋Ｒ２０のＸ方向右側の端部Ｒ２０ｅが検出された場合には、最後の第１鉄筋Ｒ１０の結束作業が完了した可能性があるので、作業対象である鉄筋群Ｒの結束作業を終了してもよい。端部Ｒ２０ｅの検出については、これに限られず、例えば、他のセンサによる検出結果に基づいて判断されてもよく、Ｘ方向右側の第１鉄筋Ｒ１０からＸ方向左側の第１鉄筋Ｒ１０に向かって結束作業を行う場合には、第３センサ１３０ｃにより第２鉄筋Ｒ２０のＸ方向左側の端部Ｒ２０ｅを検出してもよい。また、端部Ｒ２０ｅの検出以外の条件に基づき結束作業を終了させるように構成することも可能である。例えば、端部Ｒ２０ｅ以外の箇所において別の鉄筋の結束作業を開始するように条件を設定し鉄筋結束ロボット１００を移動させるように構成することも可能であり、あるいは、異物検出等の要因の発生により結束位置を変更し結束作業を実行する対象となる鉄筋を変え鉄筋結束ロボット１００を移動させるように構成することも可能である。また、第１センサ１３０ａ及び／または第２センサ１３０ｂによっても、例えば配置箇所、傾き、画角等を調整することにより第２鉄筋Ｒ２０を検出することも可能であるので、第２鉄筋Ｒ２０の端部Ｒ２０ｅの検出を第１センサ１３０ａ及び／または第２センサ１３０ｂの検出結果を利用して実行してもよい。
【0086】
次に、第４センサ１３０ｄの検出結果を取得する（Ｓ１９１０）。
【0087】
続いて、第４センサ１３０ｄの検出結果に基づきテンプレートマッチングを行う（Ｓ１９１２）。
【0088】
次に、第４センサ１３０ｄにより検出された第１鉄筋Ｒ１０の位置に基づき、鉄筋結束ロボット１００の移動先の第１鉄筋Ｒ１０を推定する（Ｓ１９１４）。本開示の実施形態においては、第４センサ１３０ｄは、複数の第１鉄筋Ｒ１０を検出する。例えば、図１７に示す例においては、第４センサ１３０ｄは、鉄筋結束ロボット１００のＸ方向右側に存在する第１鉄筋Ｒ１４を検出してもよい。また、第１鉄筋Ｒ１３に沿った第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の結束作業を実行してきたので、次に、第１鉄筋Ｒ１４に沿った交差箇所の結束作業を実行する場合、鉄筋結束ロボット１００は、例えば第１鉄筋Ｒ１３及び第１鉄筋Ｒ１５上を走行するように横移動を行う。例えば、第１走行ユニット１２０ａ及び第３走行ユニット１２０ｃが第１鉄筋Ｒ１３上を走行し、第２走行ユニット１２０ｂ及び第４走行ユニット１２０ｄが第１鉄筋Ｒ１５上を走行するように、鉄筋結束ロボット１００をＸ方向に移動させる横移動を実行してもよい。
【0089】
続いて、横移動量を算出する（Ｓ１９１８）。鉄筋結束ロボット１００の横移動量は、以下の方法により算出されてもよい。例えば、上述のように、鉄筋結束ロボット１００が、Ｚ方向上側から見てＸ方向右側に移動する場合、すなわち、第４センサ１３０ｄが配置される方向に移動する場合、第４センサ１３０ｄが鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心からＸ方向にどれだけ離れているか、及び、第４センサ１３０ｄが検出する第１鉄筋Ｒ１４が第４センサ１３０ｄからどれだけ離れているか、の２つの情報に基づき算出されてもよい。第４センサ１３０ｄが鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心からＸ方向にどれだけ離れているか算出する場合に、鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心は、例えば、鉄筋結束ユニット１１０が配置されている位置であってもよい。あるいは、鉄筋結束ユニット１１０による結束位置を鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心と見做してもよい。このとき、例えば、鉄筋結束ロボット１００が結束作業を行う対象である第１鉄筋Ｒ１３のＸ方向の位置が、鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心位置と判断してもよい。なお、鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心位置及び、第４センサ１３０ｄの鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心位置からの距離（Ｘ方向の距離）は予め算出され、記憶装置１９０に記憶されていてもよい。なお、センサユニット１３０の位置を変更可能とする構成において、例えば、第４センサ１３０ｄの位置を、建設現場等に応じて変更する場合、どの方向にどれだけ第４センサ１３０ｄが移動されたか算出し、第４センサ１３０ｄの移動量を考慮して、第４センサ１３０ｄの鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心からのＸ方向における距離が算出されてもよい。また、第４センサ１３０ｄから第４センサ１３０ｄが検出する第１鉄筋Ｒ１４がどれだけ離れているかについては、例えば、第４センサ１３０ｄにより撮像される画像に基づき算出されてもよい。例えば、第４センサ１３０ｄが鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心（例えば、第１鉄筋Ｒ１３の位置）からＸ方向に１００離れた位置に取り付けられ、第１鉄筋Ｒ１４が第４センサ１３０ｄから鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心から遠ざかる方向に２０離れた位置にある場合、第１鉄筋Ｒ１０の間隔（第１鉄筋Ｒ１３及び第１鉄筋Ｒ１４の間隔）は１２０であると算出し、横移動量を１２０とする制御を行ってもよい。例えば、第４センサ１３０ｄが鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心（例えば、第１鉄筋Ｒ１３の位置）からＸ方向に２０ｃｍ離れた位置に取り付けられ、第１鉄筋Ｒ１４が第４センサ１３０ｄから鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心から遠ざかる方向に４ｃｍ離れた位置にある場合、第１鉄筋Ｒ１０の間隔（第１鉄筋Ｒ１３及び第１鉄筋Ｒ１４の間隔）は２４ｃｍであると算出し、横移動量を２４ｃｍとする制御を行ってもよい。また、第４センサ１３０ｄが鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心（例えば、第１鉄筋Ｒ１３の位置）からＸ方向に２０ｃｍ離れた位置に取り付けられ、第１鉄筋Ｒ１４が第４センサ１３０ｄから鉄筋結束ロボット１００のＸ方向の中心に向けて４ｃｍ近づいた位置にある場合、第１鉄筋Ｒ１０の間隔（第１鉄筋Ｒ１３及び第１鉄筋Ｒ１４の間隔）は１６ｃｍであると算出し、横移動量を１６ｃｍとする制御を行ってもよい。
【0090】
鉄筋結束ロボット１００の横移動量は、例えば、上述するように、鉄筋結束ロボット１００は、次に第１鉄筋Ｒ１４上の交差箇所の結束を行うように横移動させる場合、鉄筋結束ロボット１００は、全体として隣り合う第１鉄筋Ｒ１０の間隔に相当する横移動を行うように、横移動量を算出されてもよい。上述の例においては、第１走行ユニット１２０ａ及び第３走行ユニット１２０ｃは、第１鉄筋Ｒ１２から第１鉄筋Ｒ１３、第２走行ユニット１２０ｂ及び第４走行ユニット１２０ｄは、第１鉄筋Ｒ１４から第１鉄筋Ｒ１５に、それぞれ移動する。本開示の実施形態においては、第１鉄筋Ｒ１０はほぼ等間隔に、互いにほぼ平行となるように配置されているので、第１走行ユニット１２０ａ～第４走行ユニット１２０ｄのＸ方向への移動量は等しい。従って、横移動量は、例えば、第４センサ１３０ｄにより検出される第１鉄筋Ｒ１４及び第１鉄筋Ｒ１５間のＸ方向の間隔であってもよい。あるいは、第１鉄筋Ｒ１０同士の間隔はほぼ等しいので、他のセンサによる検出結果に基づき算出される隣り合う第１鉄筋Ｒ１０同士の間隔に基づき横移動量が算出されてもよい。また、複数（例えば３本以上）の第１鉄筋Ｒ１０のＸ方向の距離を算出し、平均値を求めることにより、第１鉄筋Ｒ１０同士の間隔の平均値により横移動量を算出してもよい。平均値の算出により、例えば第１鉄筋Ｒ１０同士の間隔に誤差があった場合にも算出される横移動量への誤差の影響を小さくすることができる。
【0091】
次に、算出された横移動量に基づき鉄筋結束ロボット１００の横移動を実行する（Ｓ１９１８）。
【0092】
横移動が完了した鉄筋結束ロボット１００は、例えば移動後の第１鉄筋Ｒ１３及び第１鉄筋Ｒ１５に沿って走行し（Ｓ１９２０）、第１鉄筋Ｒ１４上の交差箇所ｃ１２の結束作業を開始してもよい。
【0093】
上述の第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅの検出は、例えば、端部Ｒ１０ｅの画像に対応するテンプレートを用意し、端部Ｒ１０ｅのテンプレートとのマッチング度に基づき、判断してもよい。例えば、端部Ｒ１０ｅ以外の部分について、図１６を参照して例示したように一方向に延伸したテンプレート画像を用意する場合に、端部Ｒ１０ｅについては、端部Ｒ１０ｅ以外の部分に比べ、鉄筋に対応する部分のＹ方向の長さが短いテンプレート画像を用意してもよい。
【0094】
あるいは、マッチング度がある値の範囲である場合に端部Ｒ１０ｅに到達しつつあると判定してもよい。例えば、第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅ以外の部分においては、マッチング度が１００％に比較的近く、７５％以上の場合に第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅ以外の部分の存在を判定し、マッチング度が比較的低い、例えば５０％以上７５％以下の場合に、第１鉄筋Ｒ１０のうち端部Ｒ１０ｅに近い部分を走行していると判定してもよい。端部Ｒ１０ｅ以外の部分についても端部Ｒ１０ｅの近傍についても、ここでのマッチング度は例示であり、他の値が設定されてもよいし、鉄筋の配置状況やその他の環境等に応じて変更可能に構成されてもよい。
【0095】
このように、鉄筋結束ロボット１００が横移動をする場合、特に第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄによる第１鉄筋Ｒ１０の検出結果が用いられる。第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄについては、上述のように、例えば第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の位置の算出にあたり、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄの第２鉄筋Ｒ２０の位置の検出結果が用いられ、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の位置の算出においては、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄによる第１鉄筋Ｒ１０の位置の検出結果は用いられなくてもよいので、この場合は第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄによって第１鉄筋Ｒ１０は検出されなくてもよい。鉄筋結束ロボット１００が鉄筋結束作業を進め、第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅに到達した場合に、例えば、鉄筋結束ロボット１００が横移動を行い、そのため、移動量を算出できるように、第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄにより第１鉄筋Ｒ１０が検出できるように、例えば第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄの向きを変更する等の方法により第３センサ１３０ｃ及び／または第４センサ１３０ｄによる撮像範囲を変更してもよい。
【0096】
上記、図１９を参照して、第１センサ１３０ａ及び第４センサ１３０ｄの検出結果を用いる場合を例に説明したが、検出結果を参照するセンサはこれらに限られず、例えば、鉄筋結束ロボット１００の進行する方向に応じてどのセンサを用いるか変えることも可能である。上述のように、第１センサ１３０ａにより第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅが検出された場合に、鉄筋結束ロボット１００は、第４センサ１３０ｃの方向に横移動を行う場合に限らず、例えば、第１センサ１３０ａにより第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅが検出された場合に、鉄筋結束ロボット１００は、第３センサ１３０ｃの方向に横移動を行ってもよい。また、例えば、第２センサ１３０ｂにより第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅが検出された場合に、鉄筋結束ロボット１００は、第３センサ１３０ｃの方向に横移動を行ってもよいし、あるいは、第２センサ１３０ｂにより第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅが検出された場合に、鉄筋結束ロボット１００は、第４センサ１３０ｄの方向に横移動を行ってもよい。
【0097】
以下、鉄筋結束ロボット１００の横移動の例について図２０～図２５を参照して説明する。図２０～図２５は、横移動中の鉄筋結束ロボット１００を鉄筋結束ロボット１００の背面（Ｙ方向後ろ側）から見た図及び斜め上方から見た図を含み、図２０（ａ）～図２５（ａ）は鉄筋結束ロボット１００の背面から見た図であり、図２０（ｂ）～図２５（ｂ）は鉄筋結束ロボット１００を斜め上方向から見た図である。
【0098】
【0099】
次に、鉄筋結束ロボット１００は、横移動を開始する。本開示の実施形態においては、上述したように、例えば第１センサ１３０ａによる検出結果に基づき第１鉄筋Ｒ１０の端部Ｒ１０ｅ近傍に到達した、あるいは到達しつつあると判断された場合に、横移動を開始すると判断する。図２１（ａ）及び（ｂ）は、鉄筋結束ロボット１００が横移動を開始したときの状態を示す。図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、鉄筋結束ロボット１００は、走行ユニット１２０は移動させず、本体ユニット１４０を移動する方向（Ｘ方向）に移動する。図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このとき、第１走行ユニット１２０ａ及び第２走行ユニット１２０ｂは、それぞれ、第１鉄筋Ｒ１２及び第１鉄筋Ｒ１４上に移動せずに存在する。このとき、支持バー１５０ａ及び１５０ｂは、いずれの鉄筋にも接していない。本体ユニット１４０の横移動（ここでは例えば水平方向への移動（Ｘ方向への移動））は、例えば、図２１（ａ）及び（ｂ）において不図示の移動ユニット１８０の第１移動モータ１８２及び第２移動モータ１８４により実行されてもよい。
【0100】
次に、鉄筋結束ロボット１００は、走行ユニット１２０を上方向に移動させる。図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、走行ユニット１２０は、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）においてＺ方向上方に上昇される。走行ユニット１２０が上昇すると、支持バー１５０ａ及び１５０ｂが相対的に下降する。走行ユニット１２０が第１鉄筋Ｒ１０から離れると、支持バー１５０ａ及び１５０ｂが第１鉄筋Ｒ１０に接する。例えば、走行ユニット１２０は、Ｚ方向の長さが、モータ等（例えば、図７に示す第１車輪高さ変更モータ１２６ａ、第２車輪高さ変更モータ１２６ｂ、第３車輪高さ変更モータ１２６ｃ、及び第４車輪高さ変更モータ１２６ｄ）により、ローラ（第１ローラ部１２２ａ、第２ローラ部１２２ｂ、第３ローラ部１２２ｃ、及び第４ローラ部１２２ｄ）を支持するアーム部を曲げることにより変更可能に構成されていてもよく、アーム部を曲げることによりローラ部１２２を上昇させ、ローラ部１２２が第１鉄筋Ｒ１０から離間するように構成されてもよい。
【0101】
【0102】
次に、鉄筋結束ロボット１００の走行ユニット１２０がＸ方向に移動する。図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、第１鉄筋Ｒ１２と、第１鉄筋Ｒ１４とにそれぞれ接していた第１走行ユニット１２０ａ及び第３走行ユニット１２０ｃと、第２走行ユニット１２０ｂ及び第４走行ユニット１２０ｄとは、第１鉄筋Ｒ１３と、第１鉄筋Ｒ１５との上方に移動される。このとき、第１走行ユニット１２０ａ～第４走行ユニット１２０ｄのいずれもが第１鉄筋Ｒ１０に接しておらず、支持バー１５０ａ及び１５０ｂが第１鉄筋Ｒ１０に接し、鉄筋結束ロボット１００を支持している。
【0103】
続いて、走行ユニット１２０を下降させる。図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように、走行ユニット１２０は、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）においてＺ方向の下方に下降させる。図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示されるように、第１走行ユニット１２０ａ及び第３走行ユニット１２０ｃは第１鉄筋Ｒ１３に接し、第２走行ユニット１２０ｂ及び第４走行ユニット１２０ｄは第１鉄筋Ｒ１５に接する。従って、支持バー１５０ａ及び１５０ｂは、相対的に上昇する。そのため、鉄筋結束ロボット１００は、この状態において走行ユニット１２０により支持される。
【0104】
次に、図２５（ａ）及び図２５（ｂ）に示されるように、本体ユニット１４０をＸ方向に移動する。図２１（ａ）及び図２１（ｂ）を参照して上述したのと同様に、図２５（ａ）及び図２５（ｂ）に示される本体ユニット１４０の横移動（ここでは例えば水平方向への移動（Ｘ方向への移動））は、例えば、図２５（ａ）及び（ｂ）において不図示の移動ユニット１８０の第１移動モータ１８２及び第２移動モータ１８４により実行されてもよい。こうして、鉄筋結束ロボット１００の横移動が完了する。鉄筋結束ロボット１００は、例えば第１鉄筋Ｒ１３及び第１鉄筋Ｒ１５上の走行を開始し、第１鉄筋Ｒ１４上の第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の結束作業を行う。
【0105】
以上、鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１２及びＲ１４から第１鉄筋Ｒ１３及び第１鉄筋Ｒ１５に移動する場合を例に説明したが、例えば、複数の第１鉄筋Ｒ１０を隔てた先に移動することも可能である。この場合も、上記同様の方法により移動することができるし、あるいは、上記の移動方法を繰り返すことによりさらに長い距離の移動も可能である。また、複数の第１鉄筋Ｒ１０を隔てた先に移動する場合にも同様の方法により、センサユニット１３０の検出結果に基づき移動量を算出してもよい。
【0106】
また、鉄筋結束ロボット１００は、上記で説明した方法に限られず、他の方法により横移動を行ってもよく、その場合においても、本開示の実施形態における移動量の算出方法に従って、センサユニット１３０の検出結果に基づき鉄筋結束ロボット１００の移動量を算出することが可能であり、本開示の実施形態における移動量の算出方法を用いることにより、鉄筋結束ロボット１００の移動を円滑に進めることが可能である。
【0107】
上述してきたように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、延伸方向が第１の方向（Ｙ方向）である複数の第１鉄筋Ｒ１と、延伸方向が第１の方向（Ｙ方向）に交差する第２の方向（Ｘ方向）であり第１鉄筋Ｒ１と交差するように配置される複数の第２鉄筋Ｒ２と、を含む鉄筋群Ｒ上を走行可能に構成される走行ユニット１２０と、少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２を検出可能に構成されるセンサユニット１３０と、センサユニット１３０の検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、センサユニット１３０により検出される少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２の位置を算出するように構成される第１鉄筋判定部１６４ａ１及び／または第２鉄筋判定部１６４ａ２（本実施形態において、「鉄筋位置算出ユニット」ともいう。）を備える。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、センサユニット１３０の検出結果により生成される二次元画像に基づき第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置を算出することにより、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０の位置の算出プロセスを効率化することができる。従って、鉄筋結束ロボット１００の鉄筋血相作業における鉄筋検出プロセスを効率化することができる。例えば、センサユニットの検出結果として、３次元データを用いて鉄筋の位置を算出する場合に比べ、二次元画像に基づいた計算を行うことにより、計算負荷を軽減することができる。
【0108】
鉄筋結束ロボット１００を構成する種々のユニットの技術レベルの向上により、鉄筋結束作業の高速化や効率化が可能となってきている。鉄筋結束作業の高速化を実現するためには、鉄筋の検出や鉄筋結束位置の検出プロセスの高速化が望まれると考えられる。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００により、鉄筋の検出プロセスの効率を向上することができるので、鉄筋結束作業の高速化に寄与できる。
【0109】
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、例えば、延伸方向が第１の方向（Ｙ方向）である複数の第１鉄筋Ｒ１０と、延伸方向が第１の方向（Ｙ方向）に交差する第２の方向（Ｘ方向）であり第１鉄筋Ｒ１０と交差するように配置される複数の第２鉄筋Ｒ２０と、を含む鉄筋群の第１鉄筋Ｒ１０と第２鉄筋Ｒ２０との交差箇所ｃ１２を結束するように構成される鉄筋結束ユニット１１０と、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０上を走行可能に構成される走行ユニット１２０と、少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１０及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成され、互いに第３の方向（Ｙ方向）に沿って離間して配置される第１センサ１３０ａ及び第２センサ１３０ｂと、少なくとも一つの第１鉄筋Ｒ１０及び／または少なくとも一つの第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成され、互いに第３の方向（Ｙ方向）に交差する第４の方向（Ｘ方向）に沿って離間して配置される第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄと、を備える。上述してきたように、鉄筋結束ロボット１００は、４つのセンサ１３０（第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び第４センサ１３０ｄ）を備えるので、例えば、上述のように、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の検出を効率良く行うことができる。交差箇所ｃ１２の位置は、例えば、鉄筋結束ユニット１１０の近傍にセンサを設けることにより確認することも可能であるが、鉄筋結束ユニット１１０が上下に移動するように構成されるので、近傍にセンサを設けにくいことがある。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ユニット１１０の近傍にセンサを設けなくても、交差箇所ｃ１２の位置を、４つのセンサ１３０の検出結果に基づき推定することができる。
【0110】
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、例えば、延伸方向が第１の方向（Ｙ方向）である複数の第１鉄筋Ｒ１０と、延伸方向が第１の方向（Ｙ方向）に交差する第２の方向（Ｘ方向）である複数の第２鉄筋Ｒ２０と、を含む鉄筋群の第１鉄筋Ｒ１０と第２鉄筋Ｒ２０との交差箇所ｃ１２を結束するように構成された鉄筋結束ユニット１１０と、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０上を走行可能に構成される走行ユニット１２０と、第１鉄筋Ｒ１０及び／または第２鉄筋Ｒ２０を検出可能に構成されるセンサユニット１３０と、走行ユニット１２０が走行する第１鉄筋Ｒ１０または第２鉄筋Ｒ２０から他の第１鉄筋Ｒ１０または他の第２鉄筋Ｒ２０に移動する場合に、センサユニット１３０により検出される第１鉄筋Ｒ１０または第２鉄筋Ｒ２０の位置情報に基づき、走行ユニット１２０の移動量を算出する移動量算出部１７４と、を備える。上述してきたように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、例えば、センサユニット１３０の検出結果に基づき鉄筋結束ロボット１００の移動先の鉄筋の位置を判断し、鉄筋結束ロボット１００の走行ユニット１２０が走行する鉄筋の位置と、移動先の鉄筋の位置とに基づき、鉄筋結束ロボット１００の移動量を算出することができる。例えば、鉄筋結束ロボット１００が、鉄筋結束作業を行っていた鉄筋の端部に達した場合に、次に鉄筋結束作業を行う鉄筋に移動する場合に、センサユニット１３０による検出結果に基づき移動量を算出することができる。
【0111】
上述してきた本開示の実施形態においては、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０が、互いに直交するように配置された鉄筋群において鉄筋結束ロボット１００が第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の交差箇所ｃ１２の鉄筋結束作業を行う場合を例に説明したが、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット１００は、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０が非直交の関係にある場合にも用いられてもよい。
【0112】
図２６は、本開示の他の実施形態に係る鉄筋結束ロボット２００のＺ方向下方から見た模式的な図である。図２６に示すように、本実施形態においては、第１鉄筋Ｒ１０に対して、第２鉄筋Ｒ２０が３０°程度の角度で配置されている。本実施形態に係る鉄筋結束ロボット２００は、鉄筋結束ロボット１００と、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄの位置が異なる。鉄筋結束ロボット２００の第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄは、Ｘ方向に対して３０°の傾きとなる直線上に存在するように配置されている。鉄筋結束ロボット２００においては、第３センサ１３０ｃ及び第４センサ１３０ｄを、第２鉄筋Ｒ２０に合わせ、Ｘ方向から傾く方向に配置することにより、鉄筋結束ロボット１００と同様の方法により第２鉄筋Ｒ２０の検出が可能である。
【0113】
このように、第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の配置構成に応じて、第１センサ１３０ａ～第４センサ１３０ｄの配置を変更してもよい。第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの配置の変更は、例えば、結束作業の対象となる鉄筋群Ｒが配置された建設現場に応じて鉄筋結束作業を開始する前に手動または自動により調整してもよい。あるいは、鉄筋結束ロボット１００が走行を開始した後であっても、センサユニット１３０の検出結果に基づき第１鉄筋Ｒ１０及び第２鉄筋Ｒ２０の関係を判定し、判定結果に基づき第１センサ１３０ａ、第２センサ１３０ｂ、第３センサ１３０ｃ、及び／または第４センサ１３０ｄの配置を動的に変更してもよい。このとき、例えば、第１センサ１３０ａ～第４センサ１３０ｄを駆動可能なモータ等が設けられ、第１センサ１３０ａ～第４センサ１３０ｄの位置をモータの駆動により変更するように構成されていてもよい。
【0114】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【0115】
（付記１）
延伸方向が第１の方向である複数の第１鉄筋と、延伸方向が前記第１の方向に交差する第２の方向であり前記第１鉄筋と交差するように配置される複数の第２鉄筋と、を含む鉄筋群上を走行可能に構成される走行ユニットと、
少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または少なくとも一つの前記第２鉄筋を検出可能に構成されるセンサユニットと、
前記センサユニットの検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、前記センサユニットにより検出される前記少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の位置を算出するように構成される鉄筋位置算出ユニットと、
を備える、鉄筋結束ロボット。
延伸方向が第１の方向である複数の第１鉄筋と、延伸方向が前記第１の方向に交差する第２の方向であり前記第１鉄筋と交差するように配置される複数の第２鉄筋と、を含む鉄筋群上を走行可能に構成される走行ユニットと、
少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または少なくとも一つの前記第２鉄筋を検出可能に構成されるセンサユニットと、
前記センサユニットの検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、前記センサユニットにより検出される前記少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の位置を算出するように構成される鉄筋位置算出ユニットと、
を備える、鉄筋結束ロボット。
【0116】
（付記２）
第１鉄筋及び／または第２鉄筋の部分画像を含む少なくとも一つのテンプレート画像の情報を格納する記憶装置を備え、
前記二次元画像は、濃淡画像を含み、前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像を、前記テンプレート画像と照合することにより、前記少なくとも一つの前記第１鉄筋の及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の前記位置を算出する、
付記１に記載の鉄筋結束ロボット。
第１鉄筋及び／または第２鉄筋の部分画像を含む少なくとも一つのテンプレート画像の情報を格納する記憶装置を備え、
前記二次元画像は、濃淡画像を含み、前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像を、前記テンプレート画像と照合することにより、前記少なくとも一つの前記第１鉄筋の及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の前記位置を算出する、
付記１に記載の鉄筋結束ロボット。
【0117】
（付記３）
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像を構成する画素の濃度値が、第１閾値以上である場合に、前記第１閾値以上の前記濃度値を有する画素に対応する位置に前記第１鉄筋の少なくとも一部及び／または前記第２鉄筋の少なくとも一部が存在すると判断する、
付記２に記載の鉄筋結束ロボット。
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像を構成する画素の濃度値が、第１閾値以上である場合に、前記第１閾値以上の前記濃度値を有する画素に対応する位置に前記第１鉄筋の少なくとも一部及び／または前記第２鉄筋の少なくとも一部が存在すると判断する、
付記２に記載の鉄筋結束ロボット。
【0118】
（付記４）
前記センサユニットは、検出対象物の表面の複数の点のｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標を検出可能な３次元センサを含み、
前記３次元センサにより検出されるｚ座標値が、前記ｚ座標値の大きさに応じて異なる画像濃度に変換され、
前記濃淡画像は、前記ｘ座標と、前記ｙ座標と、前記画像濃度とに基づき２次元画像を構成することにより生成される、
付記２に記載の鉄筋結束ロボット。
前記センサユニットは、検出対象物の表面の複数の点のｘ座標、ｙ座標、及びｚ座標を検出可能な３次元センサを含み、
前記３次元センサにより検出されるｚ座標値が、前記ｚ座標値の大きさに応じて異なる画像濃度に変換され、
前記濃淡画像は、前記ｘ座標と、前記ｙ座標と、前記画像濃度とに基づき２次元画像を構成することにより生成される、
付記２に記載の鉄筋結束ロボット。
【0119】
（付記５）
前記センサユニットは、撮像装置を含み、
前記濃淡画像は、前記撮像装置により撮像された画像に基づき生成される、
付記２に記載の鉄筋結束ロボット。
前記センサユニットは、撮像装置を含み、
前記濃淡画像は、前記撮像装置により撮像された画像に基づき生成される、
付記２に記載の鉄筋結束ロボット。
【0120】
（付記６）
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像と、前記テンプレート画像とのマッチング度に基づき、前記少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の前記位置を算出する、
付記２から５のいずれかに記載の鉄筋結束ロボット。
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記濃淡画像と、前記テンプレート画像とのマッチング度に基づき、前記少なくとも一つの前記第１鉄筋及び／または前記少なくとも一つの前記第２鉄筋の前記位置を算出する、
付記２から５のいずれかに記載の鉄筋結束ロボット。
【0121】
（付記７）
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記マッチング度が所定の基準値以上か判断し、
前記マッチング度が前記所定の基準値以上である場合に、前記センサユニットによる検出範囲内に前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋が存在すると判断する、
付記６に記載の鉄筋結束ロボット。
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記マッチング度が所定の基準値以上か判断し、
前記マッチング度が前記所定の基準値以上である場合に、前記センサユニットによる検出範囲内に前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋が存在すると判断する、
付記６に記載の鉄筋結束ロボット。
【0122】
（付記８）
前記鉄筋結束ロボットの前記鉄筋群からの高さを算出するロボット高さ算出ユニットを備え、
前記所定の基準値は、前記鉄筋結束ロボットの異なる高さに応じた複数の基準値を含み、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記複数の基準値に、前記ロボット高さ算出ユニットにより算出された前記鉄筋結束ロボットの前記鉄筋群からの高さに対応する基準値が存在するか判断し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在すると判断される場合、前記基準値に基づき、前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋の位置を算出し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在しないと判断される場合、前記複数の基準値のうちの少なくとも２つの基準値に基づき、前記高さに対応する新たな基準値を算出する、
付記７に記載の鉄筋結束ロボット。
前記鉄筋結束ロボットの前記鉄筋群からの高さを算出するロボット高さ算出ユニットを備え、
前記所定の基準値は、前記鉄筋結束ロボットの異なる高さに応じた複数の基準値を含み、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記複数の基準値に、前記ロボット高さ算出ユニットにより算出された前記鉄筋結束ロボットの前記鉄筋群からの高さに対応する基準値が存在するか判断し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在すると判断される場合、前記基準値に基づき、前記第１鉄筋及び／または前記第２鉄筋の位置を算出し、
前記複数の基準値に、前記高さに対応する前記基準値が存在しないと判断される場合、前記複数の基準値のうちの少なくとも２つの基準値に基づき、前記高さに対応する新たな基準値を算出する、
付記７に記載の鉄筋結束ロボット。
【0123】
（付記９）
前記鉄筋群の前記第１鉄筋と前記第２鉄筋との交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットを備え、
前記センサユニットは、互いに第３の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第１鉄筋を検出可能に構成される第１センサ及び第２センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第１鉄筋の部分画像を含む第１テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記走行ユニットが前記第１の方向に進行し、且つ、前記第３の方向が前記第１の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果と、前記第１テンプレート画像とを照合することにより第１鉄筋の位置を算出し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記位置が算出された前記第１鉄筋上の前記交差箇所を結束する、
付記６から８のいずれかに記載の鉄筋結束ロボット。
前記鉄筋群の前記第１鉄筋と前記第２鉄筋との交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットを備え、
前記センサユニットは、互いに第３の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第１鉄筋を検出可能に構成される第１センサ及び第２センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第１鉄筋の部分画像を含む第１テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記走行ユニットが前記第１の方向に進行し、且つ、前記第３の方向が前記第１の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果と、前記第１テンプレート画像とを照合することにより第１鉄筋の位置を算出し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記位置が算出された前記第１鉄筋上の前記交差箇所を結束する、
付記６から８のいずれかに記載の鉄筋結束ロボット。
【0124】
（付記１０）
前記交差箇所を推定する交差箇所推定ユニットをさらに備え、
前記センサユニットは、互いに前記第３の方向に交差する第４の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第２鉄筋を検出可能に構成される第３センサ及び第４センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第２鉄筋の部分画像を含む第２テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記第４の方向が前記第２の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサの検出結果と、前記第２テンプレート画像とを照合することにより第２鉄筋の位置を算出し、
前記交差箇所推定ユニットは、前記算出された前記第１鉄筋と、前記算出された前記第２鉄筋との交点を前記交差箇所と推定し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記推定された前記交差箇所を結束する、
付記９に記載の鉄筋結束ロボット。
前記交差箇所を推定する交差箇所推定ユニットをさらに備え、
前記センサユニットは、互いに前記第３の方向に交差する第４の方向に沿って離間して配置され、少なくとも前記第２鉄筋を検出可能に構成される第３センサ及び第４センサを含み、
前記少なくとも一つのテンプレート画像は、前記第２鉄筋の部分画像を含む第２テンプレート画像を含み、
前記鉄筋結束ロボットは、前記第４の方向が前記第２の方向と平行となるように配置され、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサの検出結果と、前記第２テンプレート画像とを照合することにより第２鉄筋の位置を算出し、
前記交差箇所推定ユニットは、前記算出された前記第１鉄筋と、前記算出された前記第２鉄筋との交点を前記交差箇所と推定し、
前記鉄筋結束ユニットは、前記推定された前記交差箇所を結束する、
付記９に記載の鉄筋結束ロボット。
【0125】
（付記１１）
前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から他の第１鉄筋に移動する場合に、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記第１鉄筋の位置情報に基づき、前記走行ユニットの移動量を算出する移動量算出ユニットを備え、
前記移動量算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出される前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき前記第２方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
付記１０に記載の鉄筋結束ロボット。
前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から他の第１鉄筋に移動する場合に、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記第１鉄筋の位置情報に基づき、前記走行ユニットの移動量を算出する移動量算出ユニットを備え、
前記移動量算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出される前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき前記第２方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
付記１０に記載の鉄筋結束ロボット。
【0126】
（付記１２）
前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から他の第１鉄筋に移動する場合に、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記第１鉄筋の位置情報に基づき、前記走行ユニットの移動量を算出する移動量算出ユニットを備え、
前記鉄筋位置算出ユニットは、
前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の位置を算出し、
前記第１センサの検出結果の前記マッチング度が前記所定の基準値未満である場合に、前記マッチング度が、所定の端部基準値以上であるか判断し、前記マッチング度が前記所定の端部基準値以上であると判断される場合に、前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の端部が存在すると判断し、
前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の前記端部が存在すると判断される場合に、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出された前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から前記第２の方向に離間する前記他の第１鉄筋の位置を算出し、
前記移動量算出ユニットは、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記他の第１鉄筋の前記位置と、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の前記位置とに基づき前記走行ユニットの前記第２の方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
付記１０に記載の鉄筋結束ロボット。
前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から他の第１鉄筋に移動する場合に、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記第１鉄筋の位置情報に基づき、前記走行ユニットの移動量を算出する移動量算出ユニットを備え、
前記鉄筋位置算出ユニットは、
前記第１センサ及び／または前記第２センサの検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の位置を算出し、
前記第１センサの検出結果の前記マッチング度が前記所定の基準値未満である場合に、前記マッチング度が、所定の端部基準値以上であるか判断し、前記マッチング度が前記所定の端部基準値以上であると判断される場合に、前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の端部が存在すると判断し、
前記第１センサの前記検出範囲内に前記第１鉄筋の前記端部が存在すると判断される場合に、
前記鉄筋位置算出ユニットは、前記第３センサ及び／または前記第４センサにより検出された前記他の第１鉄筋の検出結果に基づき、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋から前記第２の方向に離間する前記他の第１鉄筋の位置を算出し、
前記移動量算出ユニットは、前記鉄筋位置算出ユニットにより算出される前記他の第１鉄筋の前記位置と、前記走行ユニットが進行する前記第１鉄筋の前記位置とに基づき前記走行ユニットの前記第２の方向の移動量を算出し、
前記走行ユニットは、前記算出された前記第２の方向の移動量に基づき、前記第２の方向に移動する、
付記１０に記載の鉄筋結束ロボット。
【符号の説明】
【0127】
１００、２００ 鉄筋結束ロボット
１１０ 鉄筋結束ユニット
１２０ 走行ユニット
１３０ センサユニット
１３０ａ 第１センサ
１３０ｂ 第２センサ
１３０ｃ 第３センサ
１３０ｄ 第４センサ
１４０ 本体ユニット
１５０ 支持バー
１６０ 制御装置
１６４ａ１ 第１鉄筋判定部（鉄筋位置算出ユニット）
１６４ａ２ 第２鉄筋判定部（鉄筋位置算出ユニット）
１６４ｅ ロボット高さ算出部（ロボット高さ算出ユニット）
１６６ 交差箇所算出部（交差箇所推定ユニット）
１７４ 移動量算出部（移動量算出ユニット）
１９０ 記憶装置
ｃ１２ 交差箇所
ｃｐ１２ 交差部
Ｒ１０ 第１鉄筋
Ｒ２０ 第２鉄筋
１１０ 鉄筋結束ユニット
１２０ 走行ユニット
１３０ センサユニット
１３０ａ 第１センサ
１３０ｂ 第２センサ
１３０ｃ 第３センサ
１３０ｄ 第４センサ
１４０ 本体ユニット
１５０ 支持バー
１６０ 制御装置
１６４ａ１ 第１鉄筋判定部（鉄筋位置算出ユニット）
１６４ａ２ 第２鉄筋判定部（鉄筋位置算出ユニット）
１６４ｅ ロボット高さ算出部（ロボット高さ算出ユニット）
１６６ 交差箇所算出部（交差箇所推定ユニット）
１７４ 移動量算出部（移動量算出ユニット）
１９０ 記憶装置
ｃ１２ 交差箇所
ｃｐ１２ 交差部
Ｒ１０ 第１鉄筋
Ｒ２０ 第２鉄筋
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
