JP2020530080A - 自動化およびロボット化された建設システムおよび建設方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、壁、床、および天井の構築および組み立てのための自動化されたシステムおよび方法を提供する。前記システムは、少なくとも１つのロボットアーム、少なくとも１つの資材つかみ具、少なくとも１つのスライド式、上昇式および回転式システム、およびさね継ぎの相互接続要素を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、建築の技術分野に関する。より具体的には、ロボットアームを使用した自動システムによる壁、床、天井、および階段の構造と組み立ての技術分野に関する。

生活空間、世帯、家、オフィス、その他の建造物の構造には、古来の伝統がある。しかし、そこには多くの困難と問題があり、多量の人的資源、従業員、または労働力が必要であり、結果的に非常に高い費用がかかる。このため、１つの建造物の外観と品質が、同じ設計で構造された別の建造物と異なる場合があるため、構造作業の結果はしばしば一貫性がない。後者は、建造物で働く人が使用するスキル、努力、監督、および技術の違いによって引き起こされる可能性がある。

構造は、材料の無駄を引き起こすこともある。たとえば、木材を使用する場合、通常、設計要件を満たすために木材を基準の長さに切断する必要があり、木材の無駄が生じる。

同様に、労働力を使用した建設は非常に時間もかかり、完了までに数ヶ月、場合によっては数年もかかる場合がある。同様に、建設は重大かつ致命的な事故に繋がる危険な活動である。

従来の建物の建設は、通常、（１）木製間柱建設、（２）コンクリートブロック建設、（３）コンクリート壁板建設という３つの主要なシステムと方法で構成されている。木材間柱建設システムでは、熟練した解釈が必要な構造図に従って、熟練した大工が部品を組み立て、木材を切断する必要がある。コンクリートブロック建設システムは、それらを所定の場所に配置するのに時間がかかる技術であり、効果的に実行するには多数の熟練した石工が必要である。ここで、ハウジングユニットの周囲は、構造的に堅固に配置されたコンクリートブロックで構成されている。プレキャスト壁板を骨組みシステムに対して、または骨組みシステムと組み合わせて配置するコンクリート壁板建設システムでは、コンクリート壁板を持ち上げて設置するための重機と、壁板の骨組みパターンを提供する建造物を構築するための熟練した労働力が必要である。

その結果、低コストで効率的で簡単に建設できる住宅ユニットまたは世帯または生活空間のためのより良い建設システムの開発は、住宅ユニットに必要な建築資材を組み立てるための熟練した従業員または労働力の必要性により、遅らせられたり停止されたりした。多くの場所で、熟練労働者は限られており、および／または法外に高価であるため、特に低開発国では、概して低コストの住宅ユニットを建設する能力が制限されている。他の現在の建物建設技術関連の問題には、低コストで迅速に住宅ユニットを建設する必要性、多大なメンテナンスを必要としない強い建造を有する住宅ユニットを建設する能力、構造的に強固であり、建築資材で所望の防音や断熱を提供することが含まれる。したがって、多くの国では、住宅ユニットを現代化するという願望は徐々に減少してきた。

さらに、現在の建設方法は通常、間柱または壁の内側に噴霧された、または配置された断熱材が鉄骨製間柱枠に依存している。このような配置は、熱が壁面から直接枠要素に伝導され、周囲の断熱が妨げられるため、可能な限り効率的であるとは言えない。外側の断熱材、すなわち間柱枠の外側に配置された断熱材の提供は有用であるが、今日まで、前述の断熱材を適用する信頼できる手段はなかった。さらに、外部にのみ配置された断熱材では、十分な熱および冷気の保護が得られないため、内壁に噴霧またはシートの断熱材を引き続き設置する必要がある。したがって、この建造物は、高価で扱いにくく、労働集約的であり得る。

これに関して、新しい形態の建物建設が開示されている。例えば、米国特許第７，６４１，４６１Ｂ２号（特許文献１）は、オフィスや住宅などの自動化された建物建設のためのロボットシステムを開示している。前記システムは、一対のレール上にスライド可能に組み立てられた少なくとも２つの縦材の間に延び、それらによって支持される頭上の梁を含む可動ガントリーロボット、ガントリーロボットの頭上の梁に移動可能に連結され、出口から材料を押し出すように構成されたノズルアセンブリ、ガントリーロボットとノズルアセンブリの位置と動きを制御するように構成された交換台コントローラを含む。ここで、前記ロボットシステムは表面上に載るように構成され、前記交換台コントローラは、表面上の複数の位置に対するノズルアセンブリの位置を感知するように構成された位置センサー、および位置センサーの出力に応じてノズルアセンブリを制御下で所望の位置に移動するように構成されたアクチュエータを含む。

さらに、米国特許第９，１５１，０４６Ｂ１号（特許文献２）は、自動化された建物建設システムを開示している。前記システムは、上部ランナー、下部ランナーを含む土台を備え、前記上部ランナーおよび前記下部ランナーは、１つ以上のクロスランナーによって支持され、相互接続される。枠、壁板、およびコンクリート層を含む壁部分であって、前記壁板が前記枠の外側に取り付けられ、前記壁板が前記システムの外部および内部断熱を提供する。ここで前記コンクリート層が前記壁板の外部部分に設けられ、ここで前記土台フォームが基礎フッターによって支持されており、ここで前記土台形態の前記上部ランナーは、前記壁部分の前記枠の下部外側枠部材を受け入れて支持するように構成され、ここで前記土台形態は、前記壁部分を支持する支持構造の少なくとも一部を含む。

米国特許第７，６４１，４６１Ｂ２号 米国特許第９，１５１，０４６Ｂ１号

ただし、建設機械が多すぎず、建設会社にとって費用対効果の高いシステムが常に必要である。これに関して、本発明は、壁、天井、および階段の構築および組み立てのための自動化システムを提供する。前記システムは、少なくとも１つのロボットアームと、部屋型構造を形成するそれらの組み立てだけでなく床、壁、天井、および階段型構造の組み立ておよび溶接が実行される自動作業台を本質的に含む。本説明から明らかとなる他の要素および態様も同様である。

本発明は、以下を含む自動化およびロボット化された建設システムに関する。少なくとも三自由度、好ましくは六自由度を有する、少なくとも１つのプログラム可能なロボットアーム（１、２）。ロボットアームがプログラミングに従って自動的に工具を交換できるか、または交換できないような方法で、プログラム可能なロボットアームに連結された少なくとも１つの交換可能または非互換性の（固定）工具（２８）。ロボットアームが建築材料または建築資材の位置を識別して拾うことができるよう、ロボットアームの手の届く範囲内に配置された複数の建築材料または建築資材。ここで、前記建築資材または建築資材は、所定の位置にあり、少なくとも１つの工具（２８）で把持しロボットアームで運搬することができる相互接続された大梁（７、７’、７’’）、および／または成形済みの床板（３）、および／または成形済みの天井板（１２）、および／またはプレキャスト壁板（１１）、および／またはドア、および／または窓、および／またはドアまたは窓またはそれらの組み合わせを備えた壁板、および／または床材、および／または浴室用家具、および／または成形済みの階段を含む。ここで前記の少なくとも１つの工具が、溶接装置、把持および装填装置、封止および／または接着ノズル、および／またはそれらの組み合わせから選択される。

自動化およびロボット化された建設システムは、建設が行われるスライドおよび／または回転プラットフォーム（８）、前記プラットフォーム（８）の下部中央部に連結された回転および上昇土台（９）、好ましくは、前記スライドおよび／または回転プラットフォーム（８）の角に、およびロボットアームに配置された近接センサー（５）、前記スライドおよび／または回転プラットフォーム（８）の下部に配置された重量および／または位置センサー（６）を含む。ここで、図７で最もよく分かるように、前記回転および上昇土台（９）は、地面に載るための下部構造（９ａ）、前記プラットフォーム（８）に結合された上部構造（９ｂ）、および前記プラットフォーム（８）を上昇および／または下降および／または水平化および／または回転させるために、前記下部構造（９ａ）と前記上部構造（９ｂ）の間に配置される、好ましくは油圧または空気圧の上昇システム（３８）を含む。この意味で、プラットフォームは、移動システム（３８）を含む土台（９）によって垂直に上昇し、水平に回転するように適合されている。

システムは、建物が必要な領域に配置された基準または誘導装置または線形要素（図示せず）を備え、ロボットアームが建築資材を所定の位置から拾い上げ、それらを位置合わせし、建築資材を建造物中の正しい位置に配置できるようにする。

システムの一実施形態では、プラットフォーム（８）は、建築資材をプラットフォームの所定の位置に前記ロボットアーム（１、２）によって配置できるように構成されており、したがって、建築資材の適切な配置と組み立てが可能になるため、前記プラットフォーム（８）はさらに、その上に建築資材を配置するための基準、誘導装置または線形要素（図示せず）を備えている。

さらに、前記プラットフォーム（８）は、所望の幅と長さの寸法で構築を実行できるように、前記プラットフォーム（８）で直接実行される建設を、前記プラットフォーム（８）によって方向転換、スライド、または回転できるようにし、完成したらクレーンを使って最終位置に配置する。

自動化およびロボット化された建設システムで使用される交換可能な工具は、溶接工具、つかみ具および装填工具、および／または密封分注器具、またはそれらの組み合わせであり得る。工具（２８）はつかみ具および装填工具であり得、この場合、構造部分（金属、プラスチック、木材、炭素繊維、アルミニウムなどで作られた、中空または中実、正方形、長方形、多角形または円形の管、大梁、「Ｃ」導管、「Ｕ」導管、「Ｚ」導管、ＰＴＲ、ＩＰＲ、ＨＳＳ断面）を把持するように構成されることができ、および１つまたは複数の部品を同時に把持することができ、前記工具（２８）は電子的、電気的、機械的、油圧、空気圧、真空、またはそれらの組み合わせであり得、同様に、前記工具（２８）は手動、半自動、または自動であり、プレキャスト壁板、石膏ボード型壁板、Ｄｕｒｏｃｋ（登録商標）壁板、壁板Ｗ、合板石膏ボード、ＥＰＳ、軽量コンクリート壁板、サンドイッチパネル、Ａｌｕｃｏｂｏｎｄ（登録商標）壁板、複合アルミニウム壁板、プレキャスト壁、点検口、窓、棒状の鉄材、トイレ、洗面所、浴室用家具、成形済みの階段、およびタイル、セラミック床、磁器、タラベラ、カーペット、大理石、ビニール、石、木、金属、コンクリート、ガラス、プラスチック、ゴム、アスファルト、玉石、アドクレト、四角い石、プラスチック樹脂などの型の床材部品、あるいはエポキシ、アクリレート、メタクリレート、ウレタン、ポリウレタン、アクリル、シラン、ポリアミド、フェノール樹脂、シアノアクリレート、シリコーン、嫌気性物質、熱可塑性物質、エラストマー、熱硬化性物質、ゴム、ポリエステル、ホットメルト、プラスチゾル、ポリアクリレート、セメント、糊材、タイル接着剤型の化学接着剤などの接着剤を塗布する接着剤および／または密封分注器具、あるいはＭＩＧ、ＭＩＧ−ＭＡＧ、ＴＩＧ、ＡＣ−ＴＩＧ、ＭＭＡ、ＭＩＧ−ＭＡＧバイパルス、ＦＣＡＷ、気体により、アークにより、レーザー、摩擦、超音波、融接、電極で、抵抗、浸漬、フラックス入りアーク、スタッド溶接、斑点、ボルトから、水素により、石炭により、プラズマ式、またはその他の種類のものであり得る溶接装置を備えた工具のいずれかを把持することができる。

つかみ具および装填工具は、適切な把持を達成するために、建築資材に配置された手段と協働する手段を含み、一実施形態では、建築資材の前記手段は建築資材の型に応じて選択または適合することができ、磁気または電磁気手段または吸引カップが使用され得る。

同様に、別の実施形態では、建設システムは、前記ロボットアームの追加の変位軸として機能し、それに取り付けられたロボットアームに追加の自由度を与えるようにするため、少なくとも１つのロボットアーム（１、２）がスライド式に組み立てられる上に直線軌道または線形軸（図示せず）を含むことができる。

複数の建築資材は、雌コネクタ（４）を備えた前記相互接続大梁、成形済みの床（３）、成形済みの天井（１２）、窓付きプレキャスト壁（１３）、窓またはドアのないプレキャスト壁（１１）、および／またはドア付きプレキャスト壁（１３’）と組み合わせて、雌コネクタ（４）を備えた相互接続大梁（７）、雄コネクタ（１０）を備えた床または壁相互接続大梁（７’、７’’）を含む。

各建築資材には、作業面またはプラットフォーム（８）上にあり、ロボットアームが正しい設置のために使用する前記基準、誘導装置、または線形要素を使用して正しい設置を実行できるようにするため、相補的な基準、誘導装置、または線形要素（図示せず）がある。

図６でよくわかるように、Ｂに示す前記相互接続大梁（７）の雌コネクタ（４）は、好ましくは円錐形で外側組み立ての突起を備えている（３５）、好ましくはくさびおよび伸長または外側突出部（３６）を止める形状であり、前記組み立て突出部（３５）の下部および離れて配置される、細長い本体（３４）、隙間（３７）またはソケットを含む。Ａに示されている前記床または壁の相互連結大梁（７、７’）の雄コネクタ（１０）は、前記雄コネクタ（１０）が前記雌コネクタ（４）と係合し、雄と雌の間の相互接続および固定具を得るために、雌コネクタの前記組立突起（３５）を受容および捕捉するよう、雌本体に適合する細長い本体（３１）と、組み立て穴（３３）を備えた組み立て構造（３２）を含む。Ｃでよくわかるように、前記組み立て構造（３２）は、弾性または半剛性であり得、雌コネクタ（４）の本体（３４）を把持して保持し、前記組み立ての突起（３５）が前記雄コネクタ（１０）の前記組立穴（３３）に捕捉されるようにする舌片、ひれ状部、または爪を備えており、さねはぎ（あり継ぎ）が作られると、伸長止め（３６）が大梁の沈下を可能にし、したがって望ましくない変位を防ぐ。

前記少なくとも１つのロボットアームは、上部ロボット端部（１４、２２）を下部ロボット端部（１６、２４）と接合部係合する上部継ぎ手（１５、２３）、前記下部ロボット端（１６、２４）を土台（１８、２６）と接合部係合する下部継ぎ手（１７、２５）を含み、前記少なくとも１つの工具（１９、２８）は、アームの上端または手首の接合部の一端で取り外し可能なように配置される。前記少なくとも１つのロボットアームに配置された近接センサーシステム（２０）により、ロボットアーム（１、２）は所望の建設位置に配置しながら、建築資材の位置を決定し、その所定の位置に近づいて、それらを拾い上げ建設位置に持ち込むことができる。

前記ロボットアームが建築資材を拾い上げると、建築資材を所望の正しい建設位置に配置できるように、ロボットアームは確認または線形操作を実行する。一実施形態では、前記ロボットアームがその後の移動および建物内での配置のために建築資材を事前に設定位置に配置するところで、アライナを使用することができる。

あるいは、本発明の自動化およびロボット化された建設システムは、好ましくは、プログラミングによって協調して動作する２つのロボットアーム（１、２）を使用する。

先行技術で開示された２つの建設システムの等角図である。（Ａ）米国特許第７，６４１，４６１Ｂ２号で開示されているシステムが示され、（Ｂ）米国特許第９，１５１，０４６Ｂ１号で開示されているシステムが示されている。 本発明の自動化およびロボット化された建設システムの等角図である。 本発明のシステムで建設された部屋の等角図である。 工具の型を示すロボットアームの等角図である。 他の型の工具、つかみ具を示すロボットアームの等角図であり、その準備位置と建築資材の把持位置を詳細に示している。 壁と床の間の組み立てシステムの等角図であり、その部品と、部品の組み立て方法を詳細に示している。 スライド、上昇、回転システムの等角図である。

本発明の建設システムを使用する自動化およびロボット化された建設方法は、以下の工程を含む。

ａ．−前記の少なくとも１つのプログラム可能なロボットアーム（１、２）は、プログラミングに従って必要となる前記少なくとも１つの工具（２８）を識別し、所定の位置から工具を選択して自動的に工具を配置し、雌コネクター（４）を備えた床と相互接続する大梁（７）を拾い上げ、それを建設面またはスライド上および／または回転プラットフォーム（８）に配置する。

ｂ．−前記少なくとも１つのロボットアーム（１、２）は、雌コネクタ（４）を備えた必要な床を相互接続する梁を拾い上げて、建設面またはプラットフォームに移動し、下部枠を形成する。

ｃ．−前記ロボットアーム（１、２）は、成形済みの床板（３）を枠に装填、移動、配置する。この操作で工具交換が必要な場合は、事前に自動的に実行される。

ｄ．−床枠と床が配置されると、前記ロボットアームは前記工具（２８）を固定工具、たとえば溶接工具（１９）に変更し、大梁間の接合部の溶接に進み、下部または床枠を結合または接続する。

ｅ．−前記少なくとも１つのロボットアームが工具をつかみ具に変更し、必要に応じて、壁を形成するため雄コネクタ（１０）とともに梁と相互接続する壁（７’、７’’）を装填および移動して、前記の雄コネクタ（１０）を下部または床枠の前記雌コネクタ（４）と結合させる。

ｆ．−前記の少なくとも１つの装填ロボットアームが、窓（１３）つきで、ドア（１３’）つきで、または窓もドアもなしで、プレキャスト壁板（１１）を移動し、雄コネクタ（１０）を備えた相互接続大梁（７）の間にそれらを配置し、この操作で工具交換が必要な場合、事前に自動的に実行される。

ｇ．−前記の少なくとも１つのロボットアームが所定の工具を交換し、上に所定の工具を配置し、近接センサーと位置センサーによって確立されたプログラミングに従って、前記相互接続大梁を雄コネクタに固定、結合、または接続し始める。好ましくはこの結合は溶接によって行われるが、建築資材または建物の設計に応じて、接着剤および／またはネジおよび／またはリベットおよび／または釘および／またはステープル留めおよび／または結合によって行うことができる。

ｈ．−この作動は、床と壁、またはそれらの部分がある部屋または空間が形成されるまで続く。

ｉ．−前記少なくとも１つのロボットアームが、一度に１つまたは同時に複数の床敷材を移動し、分注器具で接着剤を塗布して、成形済みの床板に配置する。

ｊ．−前記少なくとも１つのロボットアームは、雌コネクタ（４）で天井の相互接続大梁を移動し、雄コネクタ（１０）で壁を相互接続する大梁の上端にそれらを結合し、上部枠または天井枠を形成する。この操作で工具交換が必要な場合、事前に自動的に実行される。

ｋ．−前記少なくとも１つのロボットアームが成形済みの天井板（１２）を把持して移動し、上部枠または天井枠に配置する。この操作で工具交換が必要な場合、事前に自動的に実行される。

ｌ．−上部枠と天井が配置されると、前記ロボットアームは相互接続大梁を接続または結合または固定する。好ましくは、この結合はあらゆる種類の溶接によって行われるが、接着剤、ネジ、リベット、釘、ステープル留め、結合、またはそれらの組み合わせを使用して行うことができる。

ｍ．−前記少なくとも１つのロボットアームが成形済みの階段部分をつかみ、構築中の構造上に事前に設定した位置に配置し、誘導装置要素を使用して、完全な階段ブロックが形成されるまで、以前に大梁で作られた枠に結合される。この操作で工具交換が必要な場合は、事前に自動的に実行される。

必要に応じて、ロボットアームを使用して、バスルームの家具またはプロジェクトに応じて必要な家具を配置する。

ｎ．−床、壁、天井が組み立てられると、前記の少なくとも１つのロボットアームは密封分注器具を使用してこれらの要素間の接合部を密封する。この操作で工具交換が必要な場合は、事前に自動的に実行される。

ｏ．−建物を組み立てるとき、建設された建物を目的の位置に設置するために、少なくとも１つのクレーンまたはフォークリフトを使用する。

ｐ．−前記の組み立て手順は、少なくとも１つのロボットアームを使用して実行できるが、２つ以上のロボットアームを使用して実行することもできる。

前記ロボットアーム（１、２）は、その所定の位置から建築資材を拾うたびに、建築資材の整列を確認するか、または建築資材の整列動作を実行し、その後、前記建築資材をその設置位置に持ってくる。

最終的な建設を完了するまでにより多くの建築資材を組み立てるために、プラットフォーム（８）は、以前に構築された部品を移動または回転させて、ロボットアームが部屋の部分を建設できるようにする。

建築資材は事前に設定された位置に配置されるため、建築資材に対して非常に複雑な識別要素を持つ必要はないが、近接センサーに加えて、グラフィック認識プログラムまたは他の識別要素を使用できる。

見て分かるように、本発明は、建物の構造および組み立てシステムに床、壁、および天井を提供し、これにより、床敷材だけでなくバスルームの家具および階段などの異なる要素を配置することができる。

前記システムは、あらゆる大きさの床、壁、天井、階段を構築および組み立てるように設計されていることを強調する必要がある。異なる建築資材の材料および大きさは、本発明を限定するものではないことを理解されたい。すなわち、ロボットアームとプラットフォームの両方の大きさは、本発明を限定するものではない。同様に、近接センサー、位置センサー、および重量センサーは、最低限のシステム機能を満たす限り、どの型のブランドおよびデザインのものでもかまわない。同様に、ロボットアームの溶接、ねじ止め、ステープル留め、結合、釘付け、またはリベットシステムは、ユーザーの要件に応じて、型と材料が異なる場合がある。したがって、各ロボットアームは、そのニーズに基づいて異なる場合がある。

前記システムは、必要に応じて、床、壁、天井のいずれかの構築と組み立てを実行する。ロボット装填および組み立てアーム（２）は、相互接続する大梁（７）を拾い上げ、スライドおよび回転プラットフォームに配置する。配置が完了すると、建設エリアまたは可能ならばプラットフォーム（８）の両方にある近接センサー（５）およびロボットの装填および組み立てアーム（２）を使用して、次の床と相互接続する大梁（７）をプラットフォーム（８）または建設エリアに移動させ、下部床枠の形成に移る。続いて、同じロボットアームが少なくとも１つの成形済みの床板（３）を枠に装填、移動、配置する動作に移る。

下部枠と床が配置されると、たとえばロボット溶接アーム（１）が相互接続大梁間の接合部を溶接するか、別の適切な手段で固定する動作に移る。ロボットの装填および組み立てアーム（２）と同様に、前記ロボット溶接アームは、近接センサーによる相互接続大梁の認識用にプログラムされているという事実により、その機能を実行する。床と相互接続する大梁（７）は、その様々な部分に配置された一連の雌コネクタ（４）を運ぶことに留意されたい。

床の組み立てが実行されると、ロボット装填アーム（２）が壁を相互接続する大梁（７’または７’’）を再び移動して、それらを壁大梁として配置し、壁枠を形成するようにシステムがプログラムされる。この意味で、プラットフォーム（８）は、一連の空気圧ハサミ（３８）を含む土台（９）によって垂直に上昇し、水平に回転するようになっている（図７の矢印で示すように）。したがって、ロボットの装填および組み立てアーム（２）は、相互接続大梁（７’または７’’）の配置に移る。各壁枠が、窓（１３）つき、ドア（１３’’）つき、または窓もドアもなし（１１）のいずれかで、それぞれのプレキャスト壁とともに組み立てられると、近接センサーと重量センサー（５）、（６）によって確立されたプログラミングに従ってロボット溶接アーム（１）が相互接続梁を溶接し始める。下壁相互接続大梁（７’’）は、そのさまざまな部分にある一連の雄コネクタ（１０）を含むことに注意されたい。これらのコネクタは、床と相互接続する大梁（７）にある、対の片方（雌コネクタ（４））へ挿入される。１つ目の壁の構築と組み立てが完了すると、ロボットアームは２つ目の壁の組み立てに進み、ロボットアームは、たとえば溶接によって、その結合、固定、または締付けを実行する。この動作は、部屋または天井のある部屋が形成されるまで続く。構築された部品または既に構築された床、壁、天井部分を回転および／またはスライドさせ、同じ手順を使用して、これらの部分の次に建設が続くように、プラットフォーム（８）を使用して、前記の構造を回転またはスライドさせることにより、その上に構築物を作成することができる。

壁、床、天井の長さは、ユーザーのニーズに応じて変化する可能性があることに注意されたい。同様に、溶接、接着剤、ネジ、またはリベットを使用して、異なる壁を手動または自動で実行できる。したがって、結合は特定の形式に限定されない。壁と床の間の結合と同じ方法で、壁と天井の間の結合は、雄コネクタ（１０）と雌コネクタ（４）間の相互接続によって行われる。

本発明のシステムを構成するロボットアームは、基本的な特徴を有する。たとえば、ロボットアームには六自由度があるが、レールに配置されるため、追加の自由度、すなわち七自由度を持つことができる。これは、３つの垂直軸（ヨー、ピッチ、ロール）の回転、および平行移動と合わせて、前後、上下、左右（３つの垂直軸の平行移動）に動く能力を持つということである。一実施形態において、アームは、接合部（１５）によって下端（１６）に接続される上部ロボット端（１４）を有する。前記接合部への結合とは反対側の部分により、上端は、相互接続大梁（７、７’、７’’）の端部を溶接する機能を有する溶接装置（１９）に結合される。ロボットアームは、下部接合部（１７）によって土台（１８）に連結されている。前記ロボットアームが、スライドおよび回転プラットフォーム上に存在する近接センサーシステム（５）を補完する近接センサーシステム（２０）を備えることは極めて重要である。前記溶接装置は、溶接のための一般的な装置を有し、その中には溶接チップ（２１）がある。

同様に、好ましい実施形態では、ロボット装填および組み立てアームは、六自由度、すなわち３つの垂直軸（ヨー、ピッチ、ロール）の回転と組み合わせて、前後、上下、左右に移動する機能（３つの垂直軸の平行移動）を有する。図５に示すように、ロボット装填および組み立てアームは、接合部（２３）によって下端（２４）に接続されたロボットの端（２２）を有する。前記接合部への結合と反対側の部分により、上端は、前記相互接続大梁（７）の端部を移送および組み立てる機能を有する装填および組み立て装置（２７）に連結される。一方、ロボットアームの下端は、下部接合部（２５）によって土台（２６）に結合されている。前記ロボットアームが、スライドおよび回転プラットフォーム（８）に存在する近接センサーシステム（５）を補完する近接センサーシステムを備えることは極めて重要である。装填および組み立て装置は、全体の移動制御を可能にするモーター（２９）および把持接合部（３０）によって動作する装填および組み立てつかみ具（２８）を備えている。

一方、壁と床の間、および壁と天井の間の組み立てを可能にするシステムは、さねはぎ（あり継ぎ）接続システムに基づいている。前記システムの要素は、前記雌コネクタ（４）と前記雄コネクタ（１０）である。図６では、各コネクタが示されている。Ａでは、雄コネクタ（１０）が示され、Ｂでは、雌コネクタ（４）が示され、Ｃでは、それらの組み立てが示されている。雄コネクタは、その隣接する面の少なくとも２つに、下端に穴（３３）を有する長方形のひれ状部、舌片、または爪の形のそれぞれの組み立て構造（３２）を持つ、中空の正方形土台のプリズム型の本体（３１）で構成される。一方、雌コネクタ（４）も、その隣接面の少なくとも２つに、組み立てを強化するため穴（３３）の中に収容されるそれぞれの組み立て構造（３５）を有する正方形土台のプリズム型の本体（３４）を含む。各組み立て構造（３５）の下には、さね継ぎの組み立て内に形成されると、大梁とひれ状部、舌片または爪のせりもち台として機能する２つの正方形土台のプリズム型の伸長部またはせりもち台（３６）がある。

最後に、システムのスライドおよび／または回転プラットフォーム（８）は、ユーザーのニーズに応じて長方形または正方形のプラットフォームで構成され、必要に応じて回転、スライド、または上昇する機能を備えている。プラットフォームは、機械バンド、またはスライドを可能にする他のデバイスで構成できる。例として、プラットフォームは、前記ローラーに相互接続されたモーターのシステムにより事前に設定されたプログラミングに従って自身の周りを回転できるローラーのシステム（８’）で構成することができる。前記ローラーは、第２のプラットフォーム上にあってもよい。プラットフォームには、近接センサー（５）と重量センサー（６）の２つのセンサーがある。前記センサーは、ロボットアームとの近接の自動制御を可能にするような方法で配置される。

前述のように、プラットフォーム（８）により、構造を移動することが可能であり、その部分が終了したら、プラットフォームを回転させて残りのパーツを構築し続ける必要がある。

回転システムは、互いの上に配置された２つの自分で組み立てた構造で構成される土台によって実行される。例として図７は、前記構造（９）がモーターによって上部構造の円運動を可能にする、互いの上に置かれた２つの円柱構造（９ａおよび９ｂ）からなることを示している。前記土台はプラットフォームに相互接続されているため、回転によりプラットフォーム全体が円運動する。プラットフォームを持ち上げる動作を実行するために、そのプログラミングにより、任意の上昇角度で動作を実行できる一連の空気圧ハサミが土台に含まれている。各ハサミは、プログラムされた方法で土台の内側に配置される。

自動化およびロボット化された建設システムは、どこにでも移動できる移動可能なプラットフォームに設置できる。同様に、建築資材はプラットフォーム上に配置され、所定の位置から取ることができる。

Claims (21)

1. −自動化およびロボット化された建設システムには以下が含まれる：
   少なくとも１つのプログラム可能なロボットアーム。
   プログラム可能なロボットアームに取り付け可能な少なくとも１つの工具。
   プログラム可能なロボットアームが建築材料の配置を識別し、それらを拾い上げることができるように、所定の位置に配置された複数の建築材料。ここで前記建築資材は、少なくとも相互連結する梁、成形済みの床、成形済みの天井、プレキャスト壁および／または成形済みの階段から選択され、これらは前記少なくとも１つの工具によって把持され、ロボットアームによって輸送できる。
   および
   前記少なくとも１つの工具は、溶接装置、把持および装填装置、密封および／または接着工具またはシステム、および／またはそれらの組み合わせから選択される。
2. その上で建設および／または組み立てが実行され、近接センサーを含む、スライド式、上昇式または回転式プラットフォームを含む、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
3. 前記スライド式、上昇式または回転式のプラットフォームが、近接センサーおよび位置センサーを備えるところの、請求項２に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
4. 前記スライド式、上昇式または回転式プラットフォームが、下部構造、プラットフォームに結合された上部構造、および上昇システムによって形成される回転および上昇する土台を含むところの、請求項３に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
5. プログラム可能なロボットアームが建築設計のニーズに応じて自動で必要に応じて工具を交換および選択できるよう、前記少なくとも１つの工具がプログラミングに従ってロボットにより交換可能であるところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
6. つかみ具および装填工具が、工具手段に相補的な手段を含む建築資材を把持できるよう、その工具と協働する手段を備え、そのため工具が建築断面（金属、プラスチック、木材、炭素繊維、アルミニウムなどでできた、中空または固体、正方形、長方形、多角形または円形の管、大梁、「Ｃ」導管、「Ｕ」導管、「Ｚ」導管、ＰＴＲ、ＩＰＲ、ＨＳＳ断面）を把持でき、１つまたは複数の部品を同時に把持することができ、電子、電気、機械、油圧、空気圧、真空、またはそれらの組み合わせであり得、同様に、前記の工具は手動、半自動、または自動であり得、プレキャスト壁、床または天井板、石膏ボード型壁板、Ｄｕｒｏｃｋ（登録商標）壁板、壁板Ｗ、合板石膏ボード、ＥＰＳ壁板、軽量コンクリート壁板、サンドイッチパネル、気泡コンクリート壁板、コンクリート壁板、レンガ、コンクリートブロック、サンドイッチパネル、Ａｌｕｃｏｂｏｎｄ（登録商標）壁板、複合アルミニウム壁板、プレキャスト壁、点検口、窓、棒状の鉄材、トイレ、洗面所、バスルーム家具、成形済みの階段、および、タイル、セラミック床、磁器、タラベラ、カーペット、大理石、ビニール、石、木、金属、コンクリート、ガラス、プラスチック、ゴム、アスファルト、玉石、アドクレト、四角い石、プラスチック樹脂などの型の床敷材のいずれかを把持できるところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化建設システム。
7. − 接着剤または密封分注器具が、エポキシ、アクリレート、メタクリレート、ウレタン、ポリウレタン、アクリル、シラン、ポリアミド、フェノール樹脂、シアノアクリレート、シリコン、嫌気性物質、熱可塑性物質、エラストマー、熱硬化性物質、ゴム、ポリエステル、ホットメルト、プラスチゾル、ポリアクリレート、セメント、糊材、タイルの接着剤型などの接着剤を塗布できるところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
8. ＭＩＧ、ＭＩＧ−ＭＡＧ、ＴＩＧ、ＡＣ−ＴＩＧ、ＭＭＡ、ＭＩＧ−ＭＡＧバイパルス、ＦＣＡＷ、気体により、アークにより、レーザー、摩擦、超音波、融接、電極、抵抗により、浸漬、フラックス入りアーク、スタッド溶接、斑点、ボルトから、水素により、石炭により、プラズマ式で、またはその他の型により、またはネジ、釘、ステープル留め、リベット、結合、またはそれらの組み合わせによる溶接を可能にする、永久取り付け装置を作成する装置を備えたところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
9. 前記建設システムが、前記少なくとも１つのロボットアームがスライド可能に組み立てられる直線軌道または線形軸をさらに含むところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
10. 前記少なくとも１つの工具が前記ロボットアームに固定されているところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
11. 複数の建築材料が、前記少なくとも１つの工具と協働する協働手段を備え、雌コネクタを備えた前記相互接続大梁を組み立てるため、大梁を雌コネクタと相互接続し、大梁を雄コネクタと相互接続するところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化建設システム。すなわち成形済みの床、壁板または天井板、成形済みの階段、窓付きプレキャスト壁板、少なくとも１つの窓またはドアつきまたはそれらのないプレキャスト壁板。
12. 相互連結大梁の前記雌コネクタが、外側組み立て突出部、および前記組み立て突出部の下に配置された伸長止めまたは外側突出部を備えた細長い本体、隙間を含むところの、請求項１１に記載の自動化およびロボット化建設システム。
13. 床または壁の相互連結大梁からの前記雄コネクタが、細長い本体と、雌コネクタの前記組立突起を受け入れて捕捉するための組立穴を備えた組立構造とを含むところの、請求項１１に記載の自動化およびロボット化建設システム。
14. 前記少なくとも１つのロボットアームが、上部ロボット端部を下部ロボット端部と接合部で係合する上部継ぎ手と、土台を前記下部ロボット端部で接合部で係合する下部継ぎ手とを含むところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化建設システム。ここで前記少なくとも１つの工具が上部継ぎ手の端部に取り外し可能なように配置され、近接センサーシステムが前記少なくとも１つのロボットアームに配置される。
15. 好ましくはそれぞれが六自由度を有する２つのロボットアームを備える、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
16. 前記システムが、任意の場所に移動できる可動プラットフォーム上に設置されるところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
17. 好ましくは２つのロボットアーム、前記２つのロボットアームが組み立てられる直線軌道、およびスライドプラットフォームが使用されるところの、請求項１に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
18. 前記プラットフォームが機械バンド、またはスライドを可能にする他のデバイスからなり、前記プラットフォームが好ましくはプログラミングに従って自身の周りを回転できるローラーのシステムを含むところの、請求項２に記載の自動化およびロボット化された建設システム。
19. 前述の任意の請求項に記載の建設システムを使用し、以下の工程を含む、自動化およびロボット化された建設方法。
    −前記少なくとも１つのロボットアームにより少なくとも１つの床枠部分を形成する。
    −前記ロボットアームを用いて、前記少なくとも１つの床枠部分に少なくとも１つの床板を配置する。
20. − 相互接続大梁を使用して、前記少なくとも１つのロボットアームを使用し少なくとも１つの壁枠部分を形成すること、および前記少なくとも１つのロボットアームにより、前記少なくとも１つの壁枠部分に少なくとも１つの壁板を配置することをさらに含む、請求項１９に記載の自動化およびロボット化された建設方法。
21. さらに以下を含むところの、請求項２０に記載の自動化およびロボット化された建設方法。
    前記少なくとも１つのロボットアームを用いて少なくとも１つの天井枠部分を形成する。および、
    前記少なくとも１つのロボットアームにより、前記少なくとも１つの天井枠部分に少なくとも１つの天井板を配置する。

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