特許 7520585 データ変換システム、及びデータ変換プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】データ変換システム、及びデータ変換プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/13 20200101AFI20240716BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

G06F30/13

G06F30/10 100

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020102657

(22)【出願日】2020-06-12

(65)【公開番号】P2021196847

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-03-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永田 幸平

(72)【発明者】

【氏名】三舩 浩太郎

(72)【発明者】

【氏名】中島 正人

(72)【発明者】

【氏名】内藤 陽

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 康如

(72)【発明者】

【氏名】柿崎 貴文

(72)【発明者】

【氏名】松尾 享

【審査官】松浦 功

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０３８６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５４１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９３５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２２２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０３０９２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０００４２３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２５０９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】古川玲，転ばぬ先の地図活用豆知識 第８回 無償で使える地図／地形データあれこれ，Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＣＱ出版株式会社，2020年04月01日，第46巻，第４号，pp. 144-147

【文献】佐々木洋子 外１名，自律移動ロボットによる人と空間情報の構造化，人工知能，一般社団法人人工知能学会，2020年01月，第35巻，第1号，pp. 54-60

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３０／００ －３０／２８

Ｇ０５Ｂ １／００ －９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１工程として、建築物の設計において必要となる各種の情報である設計情報を含むモデル情報から、前記設計情報に含まれる属性情報を少なくとも除去し、ロボットの制御において経路となり得る領域、及び当該領域で所定の作業工程において接触し得る要素表面の位置情報のみのデータを抽出し、
第２工程として、内部構造の一部の削除及び追加の自動化が可能な機能を備える所定のソフトウェアを用いて、前記モデル情報から前記第１工程で抽出したデータに対して、特定の形状の構造物の要素表面が存在する場合の当該要素表面の削除又は任意の構造物を追加する処理を行うと共に、ロボット制御に必要な互換可能な形式のデータであって、ロボットの制御に必要な空間情報を抽出した制御用３次元データを生成する、
データ変換システム。

【請求項2】

前記モデル情報の構造を表示する画面領域と、変換して得られた前記制御用３次元データの構造を表示する画面領域とを切り替えて表示できる表示インターフェースを有する端末を更に備える、請求項１に記載のデータ変換システム。

【請求項3】

第１工程として、建築物の設計において必要となる各種の情報である設計情報を含むモデル情報から、前記設計情報に含まれる属性情報を少なくとも除去し、ロボットの制御において経路となり得る領域、及び当該領域で所定の作業工程において接触し得る要素表面の位置情報のみのデータを抽出し、
第２工程として、内部構造の一部の削除及び追加の自動化が可能な機能を備える所定のソフトウェアを用いて、前記モデル情報から前記第１工程で抽出したデータに対して、特定の形状の構造物の要素表面が存在する場合の当該要素表面の削除又は任意の構造物を追加する処理を行うと共に、ロボット制御に必要な互換可能な形式のデータであって、ロボットの制御に必要な空間情報を抽出した制御用３次元データを生成する、
処理をコンピュータに実行させるデータ変換プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットの制御に必要な空間情報のデータの取得に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建物を構成する複数の部材についての３次元形状、配置、仕様に関するデータを含む建築モデルデータから所定の特性データを抽出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。この技術では、建築モデルデータを構成する複数の部材のうち建物の光環境に影響する部材を抽出し、部材の光環境に関連する特性のデータを用いて、光環境に要求される所定の条件を満足するように、照明設備に関する特性のデータを定めている。

【0003】

また、ＢＩＭ(Building Information Modeling)データファイルに含まれたデータを提供するための技術が知られている（例えば、特許文献３）。この技術では、ＢＩＭデータの検索データ及び編集データをクライアントに送信している。

【0004】

またＢＩＭから部屋モデルを作成する技術が知られている（例えば、特許文献４）。この技術では、ＢＩＭから起点要素を抽出し、起点要素を起点とした所定の検索により、検索結果の複数の建物要素のそれぞれに仮想部材を配備することによって、仮想部材で構成された仮想部屋を抽出している。また、仮想部材に、ＢＩＭに含まれる属性情報のうち仮想部材が配備された建物要素に対応する属性情報を設定し、属性情報の設定された仮想部屋を部屋モデルとして作成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１６／０８８３３５号

【文献】国際公開第２０１４／１３２８０２号

【文献】特開２０１３－１７１５７９号公報

【文献】国際公開第２０１６－１４７３０４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１～４に記載の技術によれば、ＢＩＭから所定の情報を抽出している。ここで、ロボットの制御に必要な情報は、特許文献１のような光環境に必要とする特性の情報とは異なり、ロボットの移動経路を生成するための３次元的な空間を捉えることが可能な情報である。そのため、ＢＩＭデータをこのような３次元的な形状、及び空間を捉えたデータ形式に変換することが必要である。

【0007】

本発明は上記事実を考慮して、ロボットの効率的な制御に必要な空間情報を含む３次元データを生成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明のデータ変換システムは、建築物の設計において必要となる各種の情報である設計情報を含むモデル情報から、所定の変換工程を経て、ロボットの制御に必要な空間情報を抽出した制御用３次元データを生成する。これにより、ロボットの効率的な制御に必要な空間情報を含む３次元データを生成することを可能とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ロボットの効率的な制御に必要な空間情報を含む３次元データを生成することを可能とする、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ロボット管理プラットフォームのイメージ図である。

【図2】本発明の実施形態に係るデータ変換システムの構成を示すブロック図である。

【図3】本実施形態の複数回の変換工程による制御用３次元データの生成を示す概念図である。

【図4】本発明の実施形態に係るデータ変換装置におけるデータ変換処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［本発明の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態のデータ変換システムについて説明する。

【0012】

本発明の実施形態の概要を説明する。本発明の実施形態に係る手法では、複数回の変換工程を経て、制御用３次元データを生成する。制御用３次元データは、ロボットの制御に必要な空間情報を抽出したデータである。また、ロボットの制御は、ロボットの経路生成を行って、生成した経路に従って行われる。そのため、制御用３次元データは、少なくとも経路生成に必要なデータを含む。制御用３次元データの抽出の元には、建築物の設計において必要となる各種の情報であるモデル情報を用いる。

【0013】

ここで、本実施形態の前提となるロボット管理プラットフォームについて説明する。図１はロボット管理プラットフォームのイメージ図である。図１に示すように、ロボット管理プラットフォームは、クラウド環境でロボットの管理を行うためのプラットフォームである。ロボット管理プラットフォームにはロボットを管理するための機能を実行するプログラムが各種モジュールとして実装されており、モジュールを適宜連携させて必要な処理を行う。これによりロボット管理プラットフォームは、ロボットによる施工作業のオートメーション化を実現する。図１に示したモジュールの一覧はあくまで機能的な手段の一例を示しており、これらの例に限定されない。このようなロボット管理プラットフォームを活用することにより、煩わしいロボット操作のための設定作業などを極力なくすことに繋がる。また、施工対象のＢＩＭデータをもとにロボットの自己位置を推定することで、現場担当者はＢＩＭデータを参照してロボットの指示ができるようになるため、直感的な操作を現場担当者に提供できる。また、遠隔操作におけるロボットの状態監視など、施工時に必要な機能をプラットフォームのサービスとして展開できる。

【0014】

図１に示したロボット管理プラットフォームにおいて、本実施形態の手法は、経路シミュレーションに必要な制御用３次元データを生成するための手法という位置付けである。

【0015】

図２は、本発明の実施形態に係るデータ変換システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、データ変換システム１００は、データ変換装置１１０と、端末１４０と、複数のロボット１５０とが、ネットワークＮを介して接続されている。ネットワークＮは、例えば、インターネット回線、又は公衆無線ＬＡＮ等である。

【0016】

端末１４０は、データ変換装置１１０へのモデル情報の入力、データ変換装置１１０からの制御用３次元データの出力結果の確認等を行う端末である。なお、端末１４０は、各種担当が操作する端末であり、データ変換装置１１０の処理に必要な入出力を行う。ここでの各種担当は上述のロボット管理プラットフォームに当てはめられる。例えば、本実施形態では、ＢＩＭデータの運用全般を担っている「機材管理担当者」が担当である。端末１４０のログイン時に各種担当に応じた権限が振り分けられているが、データ変換システム１００の主たる処理でないためここでは説明は省略する。

【0017】

ロボット１５０は、制御用３次元データによる経路生成の対象とするロボットである。ロボット１５０は、ロボット環境プラットフォームのシミュレーション環境にエージェントとして種類ごとに実装されており動作エミュレートが可能である。動作エミュレートにおいて、本実施形態のデータ変換装置１１０により生成した制御用３次元データを用いて、ロボットの種類ごとの経路生成を行うとする。なお、ロボットの経路生成については説明を省略する。

【0018】

データ変換装置１１０は、通信部１１２と、第１変換部１１４と、第２変換部１１６と、記憶部１２０とを含んで構成されている。また、データ変換装置１１０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、各処理部を実行するためのプログラム及び各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することができる（図示省略）。本実施形態のデータ変換装置１１０は、上述した図１のロボット管理プラットフォームの一部の機能をモジュール化して構築したサーバであり、各機能部は機能の一例である。

【0019】

通信部１１２は、端末１４０及びロボット１５０との通信により各種データの送受信を行う。例えば、端末１４０からモデル情報を受け付け記憶部１２０に格納する。また、通信部１１２は、必要に応じて制御用３次元データを端末１４０及びロボット１５０に送信する。

【0020】

記憶部１２０には、端末１４０から受け付けたモデル情報が格納される。また、第２変換部１１６により取得された制御用３次元データが格納される。

【0021】

図３は、本実施形態の複数回の変換工程による制御用３次元データの生成を示す概念図である。以下、図３に沿いつつ第１変換部１１４及び第２変換部１１６の説明を行う。図３に示すように、本実施形態で生成する制御用３次元データは、一例として、ロボットの経路シミュレーション用のモデルデータとしての３次元データである．ｄａｅファイルとする。

【0022】

第１変換部１１４は、記憶部１２０からモデル情報を取得し、モデル情報を変換したＢＩＭデータを生成する。当該変換が第１変換工程である。第１変換部１１４による第１変換工程により、モデル情報から、ロボットの制御において経路となり得る領域、及び当該領域で所定の作業工程においてロボットが接触し得る要素表面の位置情報のみを抽出したＢＩＭデータに変換する。ここでの領域とは空間において構造物の存在しない領域であり、要素表面とは構造物の要素表面である。図３に示したように、第１変換工程において、モデル情報はＡＲＣＨＩＣＡＤで扱われる．ｐｌａファイルを一例として用いる。第１変換工程では、ＡＲＣＨＩＣＡＤの．ｐｌａファイルからＢＩＭデータの．ｓｔｌファイルに変換する。ＡＲＣＨＩＣＡＤのようなＣＡＤの設計情報のデータは、その特性上、膨大な設計用に必要となる情報を含んでしまっている。．ｐｌａファイルは、設計情報を含む設計図面である。設計情報は、建築物内に配置される構造物の内部構造、構造物の特性を表す属性情報、及び構造物の縮尺を含む。そのため、第１変換工程により、属性情報等を除去し、領域、及び要素表面を抽出し、．ｓｔｌファイルに変換する。なお、属性情報等については一部を第２変換工程で除去する等、役割を分担してもよい。

【0023】

第２変換部１１６は、ＢＩＭデータを取得し、ＢＩＭデータを変換した制御用３次元データを生成する。当該変換が第２変換工程である。第２変換部１１６による第２変換工程により、モデル情報を変換したＢＩＭデータを、ロボット制御に必要な互換可能な形式である制御用３次元データへ変換する。図３に示したように、第２変換工程においては、３次元モデリングソフトウェアであるｂｌｅｎｄｅｒを介して、ＢＩＭデータである．ｓｔｌファイルから制御用３次元データである．ｄａｅファイルへの変換を行う。ｂｌｅｎｄｅｒは、３次元形状物のモデリングを行うためのソフトウェアであり、構造物の空間的な特性を備えた互換形式である．ｄａｅファイルへの変換を可能とする。ｂｌｅｎｄｅｒにはアドオンとして内部処理プログラムを搭載することが可能であり、ｂｌｅｎｄｅｒを媒介として第２変換工程の自動化が可能である。ｂｌｅｎｄｅｒで変換される．ｄａｅファイルについて説明する。ｂｌｅｎｄｅｒにおいて、構造物は、その要素表面の位置情報がグローバル座標系において示される。ロボットの制御では、構造物の表面のみに関する情報があればよいため、構造物の内部構造は当該第２変換により削除が可能である。また、アドオンによって設計図面に存在していた構造物（構造物の要素表面）を自動的に削除することが可能である。例えば、特定の形状の構造物の要素表面が存在する場合に、当該要素表面を削除するプログラムをアドオンとして実装する。逆に、アドオンによって任意の構造物を空間に追加することも可能である。変換後の．ｄａｅファイルにおいて、ロボットの経路となり得る領域は、グローバル座標系に配置された構造物のない空間により表される。なお、ｂｌｅｎｄｅｒは一例であり、他のモデリングソフトウェアを媒介として用いてもよい。

【0024】

以上のように、設計図面として必要とされた属性情報、内部構造、及び縮尺等の設計情報は、ロボット制御においては不要であるため、変換工程により適宜除外される。また、図３に示したように、複数の変換工程を経て必要部分のみを抽出し軽量化された制御用３次元データを用いることで、効率的にロボット制御のための経路シミュレーションを行うことが可能となる。そして、経路シミュレーションを経て、生成した経路、作業対象の範囲設定の実機へのデプロイ（展開）を行う。

【0025】

ここで端末１４０では表示インターフェースにおいて、モデル情報と、制御用３次元データとの比較結果の表示が可能である。表示インターフェースには様々な態様が想定され得る。例えば、画面において、モデル情報の詳細な構造を表示する画面領域と、制御用３次元データの簡素な構造を表示する画面領域との表示を切り替えられる表示インターフェースとしてもよい。また、変換で得られた制御用３次元データを確認し、要素表面の調整等も行えるようにしてもよい。これにより、現場担当者は、変更点を確認でき、施工図面、及び実際の建設現場との整合をとることができる。

【0026】

次に、本発明の実施形態のデータ変換装置１１０の作用について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るデータ変換装置１１０におけるデータ変換処理を示すフローチャートである。ＣＰＵがＲＯＭからプログラム及び各種データを読み出して実行することにより、データ変換処理が行なわれる。ＣＰＵが、データ変換装置１１０の各部として機能する。なお、モデル情報は記憶部１２０に予め格納されているとする。

【0027】

ステップＳ１００では、第１変換部１１４が、モデル情報を取得し、モデル情報を変換したＢＩＭデータを生成する。ＢＩＭデータは、ロボットの制御において経路となり得る領域、及び当該領域で所定の作業工程においてロボットが接触し得る要素表面の位置情報のみを抽出したデータである。

【0028】

ステップＳ１０２では、第２変換部１１６が、ＢＩＭデータを取得し、ＢＩＭデータを変換して、ロボット制御に必要な互換可能な形式である制御用３次元データを生成する。当該第２変換工程において、空間情報に存在する構造物の削除、又は空間情報への構造物の付加を行ってもよい。

【0029】

ステップＳ１０４では、通信部１１２が、端末１４０へモデル情報と制御用３次元データとの比較結果を出力する。

【0030】

以上、説明したように、本発明の実施形態に係るデータ変換システム１００によれば、ロボットの効率的な制御に必要な空間情報を含む３次元データを生成することを可能とする。

【0031】

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0032】

例えば、上述した実施形態では、データ変換システムによって制御用３次元データを生成する態様について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、生成した制御用３次元データを用いて経路シミュレーションによる経路生成を行うようにしてもよい。この場合に、経路シミュレーションにおいて構造物によって通行できない場合にフィードバックを行い、第２変換部１１６において構造物の位置の調整又は削除を行うようにしてもよい。変更点は現場担当者に通知し、施工図面、及び実際の建設現場に反映を促す。

【符号の説明】

【0033】

１００ データ変換システム
１１０ データ変換装置
１１２ 通信部
１１４ 第１変換部
１１６ 第２変換部
１２０ 記憶部
１４０ 端末
１５０ ロボット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】