JP6939831B2 - 搬送ロボット - Google Patents

Description

本発明は、主に建築現場などに搬入された機器や資材等を、建築現場内の据付位置まで搬送する搬送ロボットに関する。

従来、建築現場で使われる機器や資材は様々な大きさのものがあり、またそれぞれはかなりの重量物（以下、機器等重量物）であるため、以下の第１から第３ステップのような方法で所定の据付位置に搬入し据え付けている。

第１ステップの搬入作業として、外部からトラックなどで建築現場の敷地入り口などに機器等重量物を一旦搬入する。第２ステップの運搬作業として、搬入位置から機器等を据付場所まで、複数人の作業者が台車等に再度機器等重量物を載せ替えて運搬する。そして、第３ステップの据付作業として、据付場所から据付位置への据え付ける際、据付場所付近に、予め作業者が構築して設置していた仮設門型などの鉄筋枠に埋め込み金物と、チェーンブロックとを用いて据付を行う。この据付作業では、運搬されてきた機器等重量物を作業者がチェーンブロックに取り付けて吊り上げ、所定位置の据付位置まで移動させ、再び作業者がチェーンブロックから所定の据付位置に機器等を下ろして据付する。

据付環境としての建築現場は他の資材等で足場や入口の幅や高さも制限されているため、トラックなどで当該重量物を一気に搬入することができない。そのため、上記第１ステップ、第２ステップのような２段階での運搬作業を取っている。

また、据付位置もその現場によって場所やスペースが異なる。そのため、当該据付位置への機器等重量物の運搬前にはその現場に対応した仮設門型や埋め込み金物、チェーンブロックの設置などを作業者が行っていた。またスペースや経路が制限された建築現場内での第２ステップである載せ替え作業から据付場所付近までの運搬作業は、複数人の作業者の手間が必要となる。

更に、第３ステップでのチェーンブロック等の事前準備作業も作業者の手間となっており、また高所での危険な作業が発生していた。

通常、このような機器等重量物の運搬に際しては、その重量に対応すべく高い剛性を有する材料や機構を備えた、同じく高重量の搬送台車などの運搬機構が用いられる。しかしながら、このような運搬機構は上述した様々な搬送経路にフレキシブルに対応できるような手回しの良さを求められる運搬機構と相反する機構となってしまう。

その他、このような運搬機構への機器等重量物の載せ替えや、運搬機構から据付位置への配置で全く人手を介さないことは実質困難である。従って作業員の作業のし易さにも配慮した運搬機構が必要である。

このような建築現場ではあるが、運搬機構としては、特許文献１に記載されるような施工の省略化を配慮した技術が知られている。

特許文献１は、ユニット建物の施工に関するものである。従来、建築現場に搬入されてきた建物ユニットは敷地内の据付位置の基礎上にレッカー車を用いて搬送していた。しかし建物ユニットの重量増大によるレッカー車の大型化で施工コストが増大してしまうことを鑑み、建物ユニットを据付位置付近の所定位置まで移送可能な第１移送装置としてのトラベルリフト装置と、当該所定位置から据付位置まで水平移送可能な引込装置からなる第２移送装置と、を有することが記載されている。この特許文献１に記載のトラベルリフト装置は、台車のように脚部に車輪を備え、幅方向に伸縮可能な側面ユニットと、当該側面ユニット間で昇降可能な建物ユニットを吊り下げ保持する天面ユニットと、を有するものであり、大型化するレッカー車に代えて２つの移送装置で移送するので施工の省力化が図れ、施工コストが低減できる、としている。

特開平８−１５１６８７号公報

特許文献１に記載の技術は、搬入位置から据付位置付近までの搬送は機器等重量物と共に複数の作業者が並走して自走させて行う構成となり、多数の人員を要する。また、機器等重量物は建物ユニット以上に資材や機器等の高さや幅、長さが様々であり、さらに建築現場は搬送経路もコーナー部や高さの低い通路など様々な経路を搬送しなくてはならないが、係る点についての考慮は特にされていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、様々なサイズや重量の機器等からなる重量物を搬送する搬送ロボットであって、据付位置までの搬送経路の制限があっても重量を抑えて手回しが良く、安全に作業員の人員や手間を削減しつつ、関わる作業員の作業性にも配慮した効率良い搬送が可能な搬送ロボットを提供することである。

本発明の一側面は、機器や資材等の重量物を所定の据付位置まで搬送するための搬送ロボットであって、幅方向両側に対となるように配置されて鉛直方向に沿って延在する脚部と、前記脚部が対となる脚部対の上部同士を繋ぐようにして当該脚部対に連結し、かつ当該脚部対の間で幅方向に沿って延在する支持フレームと、を有する門型フレーム構造体と、幅方向と直交する長さ方向に並んで配置された複数の前記門型フレーム構造体を繋ぐようにして当該門型フレーム構造体に連結し、かつ前記門型フレーム構造体同士の間を長さ方向に沿って延在するフレーム構造体からなる本体部と、各脚部の底部に設けられた車輪を駆動する駆動部と、前記支持フレームに設けられ、前記重量物を吊り下げ及び吊下ろすことが可能な吊り下げ機構と、制御部と、を備え、前記支持フレームは、前記吊り下げ機構を支持すると共に、前記脚部対の幅方向間隔を変更するよう幅方向に伸縮可能に構成され、前記本体部は、前記複数の門型フレーム構造体間の長さ方向間隔を変更するよう長さ方向に伸縮可能に構成され、前記門型フレーム構造体及び前記本体部は、一体的に移動可能に構成され、前記駆動部は、前記脚部の各々に設けられ、前記門型フレーム構造体及び前記本体部を前後移動、左右移動、旋回移動、及び斜め移動可能に構成され、前記制御部は、外部から入力される指示情報に基づいて、前記支持フレームによる幅方向の伸縮動作、前記本体部による前記複数の門型フレーム構造体間の間隔調整動作、前記駆動部による車輪駆動のうちの少なくとも一つの制御を行うように構成されていることを特徴とする。

なお、前記脚部対は、前記支持フレームの鉛直方向位置を変更できるよう鉛直方向に伸縮可能に構成され、前記制御部は、外部から入力される指示情報に基づいて、前記脚部対による鉛直方向の伸縮動作の制御を行うように構成されていても良い。

また、前記駆動部は、前記車輪を駆動する走行モータと、前記車輪を旋回させる旋回モータと、前記走行モータから出力された動力を前記車輪に伝達するパワートレイン機構と、前記旋回モータから出力された動力により前記車輪を旋回する旋回機構と、を有し、前記走行モータ及び前記旋回モータは、回転中心軸線が鉛直方向に沿って配置されていても良い。

また、前記駆動部は、前記旋回モータにより前記車輪を幅方向に向けて、幅方向両側に対となる前記車輪を幅方向に近接する回転方向もしくは幅方向に離間する回転方向に駆動させることにより、前記支持フレームを幅方向に伸縮させて前記脚部対の幅方向間隔を変更しても良い。

また、前記駆動部は、前記旋回モータにより前記車輪を長さ方向に向けて、長さ方向両側に対となる前記車輪を長さ方向に近接する回転方向もしくは長さ方向に離間する回転方向に駆動させることにより、前記本体部を長さ方向に伸縮させて前記複数の門型フレーム構造体間の長さ方向間隔を変更しても良い。

また、前記駆動部の各々は、前記本体部による前記複数の門型フレーム構造体間の間隔調整動作、及び前記支持フレームによる前記幅方向の伸縮動作のうちの少なくともいずれか一方の制御に応じて、独立して駆動可能に構成されていても良い。

また、前記吊り下げ機構は、前記支持フレームに埋め込まれた金物と、前記金物を介して前記支持フレームに支持されている滑車と、前記滑車に巻き掛けられた吊り下げチェーンと、を有するチェーンブロックであっても良い。

また、前記支持フレームは、幅方向の伸縮動作により、前記脚部対の幅方向間隔を１．２ｍ〜２．５ｍに調整可能である高張力鋼で構成されていても良い。

また、前記本体部は、長さ方向の伸縮動作により、前記複数の門型フレーム構造体間の長さ方向間隔を１．８ｍ〜２．８ｍの範囲内で調整可能である高張力鋼で構成されていても良い。

また、無線接続部をさらに備え、前記無線接続部は、外部からの指示信号を受信し、前記制御部に送信可能であっても良い。

本発明に係る搬送ロボットによれば、様々なサイズや重量の機器等からなる重量物を搬送でき、据付位置までの搬送経路の制限があっても重量を抑えて手回しが良く、安全に作業員の人員や手間を削減しつつ、関わる作業員の作業性にも配慮して効率よく搬送することが可能になる。

図１は、実施形態における搬送ロボットを模式的に示す斜視図である。 図２は、駆動部を模式的に示す図である。 図３は、駆動部の構造を説明するための分解図である。 図４は、制御システムの概略構成を示すブロック図である。 図５は、外部操作装置の一例を模式的に示す図である。 図６は、４ＷＳモードに設定された場合を説明するための図である。 図７は、定位置旋回モードに設定された場合を説明するための図である。 図８は、カニ走りモードに設定された場合を説明するための図である。 図９は、搬送ロボットを使用した際の搬送工程及び据付工程を示すフロー図である。 図１０は、従来の搬送工程及び据付工程を示すフロー図である。 図１１（ａ）は、車輪を幅方向に離間する回転方向に駆動させる場合を説明するための図である。図１１（ｂ）は、車輪を幅方向に近接する回転方向に駆動させる場合を説明するための図である。 図１２（ａ）は、車輪を長さ方向に離間する回転方向に駆動させる場合を説明するための図である。図１２（ｂ）は、車輪を長さ方向に近接する回転方向に駆動させる場合を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における搬送ロボットについて具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態における搬送ロボットを模式的に示す斜視図である。搬送ロボット１は、機器や資材等の重量物を所定の据付位置まで搬送するためのロボットであり、建築現場などで機器等重量物を搬送する搬送機能と、搬送した重量物を据付位置に据え付ける据付機能と、を兼ね備えている。

なお、搬送ロボット１における搬送頻度の高い重量物（搬送物）の重量はこれに限定されるものではないが、例えば０．１ｔ〜１０．０ｔの範囲を想定している。より搬送頻度の高い重量物としては、例えば０．１ｔ〜５．０ｔの範囲程度の重量を有するものを想定している。

搬送機能は、重量物の搬送が可能であり、直進走行や旋回動作など複数の走行状態を実現できるように構成されている。据付機能は、重量物を鉛直方向に持ち上げることが可能なリフター機能を含んで構成されている。さらに、搬送ロボット１は、体格の伸縮機能を有し、幅方向に伸縮可能、かつ鉛直方向に伸縮可能、かつ長さ方向に伸縮可能に構成されている。なお、幅方向をＸ方向、長さ方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向と記載する場合がある。長さ方向は、幅方向に直交する方向である。また、図１には各方向に対応する伸縮方向を双方向を向く黒矢印により表している。

具体的には、搬送ロボット１は、門型フレーム構造体１０と、本体部２０と、駆動部３０と、吊り下げ機構４０と、制御部５０と、を備える。図１に示す例では、門型フレーム構造体１０は、長さ方向に並んで配置され、前方側の第１門型フレーム構造体１０Ａと、後方側の第２門型フレーム構造体１０Ｂとを含む。第１門型フレーム構造体１０Ａと第２門型フレーム構造体１０Ｂとが、本体部２０によって繋がっている。本体部２０によって複数の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂが長さ方向に連結されている。なお、第１及び第２門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂを特に区別する必要がない場合には、単に門型フレーム構造体１０と記載する。

門型フレーム構造体１０は、脚部１１と、支持フレーム１２と、を有する。脚部１１は、鉛直方向に沿って延在するフレーム部材である。この脚部１１は、幅方向両側に対となるように配置されて、脚部対を構成する。この脚部対は、門型フレーム構造体１０の左右両側の脚部１１を構成する。支持フレーム１２は、脚部対の上部同士を繋ぐように脚部対に連結しており、脚部対の間を幅方向に沿って延在するフレーム部材である。この支持フレーム１２は吊り下げ機構４０を支持する。

脚部１１は、鉛直方向に伸縮可能に構成されている。脚部１１が伸縮することによって、支持フレーム１２の鉛直方向位置を変更することが可能である。図１に示すように、脚部１１は、鉛直方向下側に配置された鉛直支持部１１１と、鉛直支持部１１１から鉛直方向上側に向けて突出して鉛直方向に伸縮動作する鉛直可動部１１２と、を有する。鉛直可動部１１２は、油圧アクチュエータによって鉛直方向の伸縮動作を行う。この油圧アクチュエータは制御部５０によって制御される。このように、脚部１１はＺ方向調整部６３（図４に示す）として機能する。また、油圧アクチュエータは油圧ユニット６０に設けられている。

支持フレーム１２は、幅方向に伸縮可能に構成されている。支持フレーム１２が伸縮することによって、脚部対の幅方向間隔を変更させることが可能である。図１に示すように、支持フレーム１２は、幅方向一方に配置された水平支持部１２１と、水平支持部１２１から幅方向他方に向けて突出して幅方向に伸縮動作する水平可動部１２２と、を有する。水平可動部１２２は、油圧アクチュエータによって幅方向の伸縮動作を行う。この油圧アクチュエータは制御部５０によって制御される。このように、支持フレーム１２はＸ方向調整部６１（図４に示す）として機能する。支持フレーム１２は、幅方向の伸縮動作により、脚部対の幅方向間隔を調整可能である。建築現場環境での走行幅や、搬送する重量物の重量や種類などの観点から、搬送ロボット１では脚部対の幅方向間隔を、例えば１．２ｍ〜３．０ｍの範囲、１．２ｍ〜２．５ｍの範囲、もしくは１．５ｍ〜２．０ｍの範囲に調整可能である。なお、支持フレーム１２と脚部１１とは、例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍのパイプや角鋼材、型鋼などのＳＳ４００等の一般構造用圧延鋼材や、ＨＴ５９０等の高張力鋼で形成されるものであり、強度に優れ、且つ軽量で細い部材として構成されるものが好ましい。

本体部２０は、複数の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂの間を長さ方向に沿って細く延在するフレーム構造体で構成され、前後の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂ同士を連結する部材である。この本体部２０は、長さ方向に伸縮可能に構成されている。また、本体部２０も、上述した支持フレーム１２の幅方向の伸縮動作と同様に、本体部２０を構成するフレーム構造体が伸縮することによって、第１門型フレーム構造体１０Ａと第２門型フレーム構造体１０Ｂとの間の長さ方向間隔を変更させることが可能である。この前後の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂ間の長さ方向間隔は、現場環境や重量物の重量や種類に応じて、例えば１．８ｍ〜４．０ｍの範囲内、１．８ｍ〜２．８ｍの範囲内、もしくは２．０ｍ〜３．２ｍの範囲内で調整可能である。

また、本体部２０を構成するフレーム構造体も、上述した支持フレーム１２や脚部１１と同様に、強度と軽量化に優れた構造を有する。本体部２０のフレーム構造体は、例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍのパイプや角鋼材、型鋼などのＳＳ４００等の一般構造用圧延鋼材や、ＨＴ５９０等の高張力鋼で形成されるものが好ましい。

図１に示すように、本体部２０は、長さ方向前方に配置された本体支持部２１と、本体支持部２１から長さ方向後方に向けて突出して長さ方向に伸縮動作する本体可動部２２と、を有する。本体可動部２２は、油圧アクチュエータによって長さ方向の伸縮動作を行う。この油圧アクチュエータは制御部５０によって制御される。このように、本体部２０はＹ方向調整部６２（図４に示す）として機能する。

また、本体部２０は、門型フレーム構造体１０の右側の脚部同士１１Ａ，１１Ｃを連結する右側連結部２０Ａと、門型フレーム構造体１０の左側の脚部同士１１Ｂ，１１Ｄを連結する左側連結部２０Ｂと、を有する。右側連結部２０Ａは、各門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂの右側脚部１１Ａ，１１Ｃを連結しており、脚部１１の鉛直支持部１１１同士にボルト接合により連結されている。左側連結部２０Ｂは、各門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂの左側脚部１１Ｂ，１１Ｄを連結しており、脚部１１の鉛直支持部１１１同士にボルト接合により連結されている。本体部２０及び門型フレーム構造体１０は、一体的に移動可能に構成されている。本体部２０には、制御部５０や、バッテリ７０が取り付けられている。なお、本体部２０と鉛直支持部１１１との連結部は、上述したボルト接合に代えて溶接により連結する構成であっても良い。

さらに、本体部２０には、前後の門型フレーム構造体同士１０Ａ，１０Ｂにおける脚部１１の上部に連結された補助フレーム８０を含んで構成される。補助フレーム８０は、長さ方向前方に配置された補助支持部８１と、本体支持部２１から長さ方向後方に向けて突出して長さ方向に伸縮動作する補助可動部８２とを有する。図１に示すように、補助フレーム８０は、門型フレーム構造体１０の右側の脚部１１Ａ，１１Ｃのうち上部同士を連結する右側上部連結部８０Ａと、門型フレーム構造体１０の左側の脚部１１Ｂ，１１Ｄのうち上部同士を連結する左側上部連結部８０Ｂと、を有する。右側上部連結部８０Ａは、各門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂの右側脚部１１Ａ，１１Ｃの上部を連結しており、脚部１１の鉛直可動部１１２同士に連結されている。左側上部連結部８０Ｂは、各門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂの左側脚部１１Ｂ，１１Ｄの上部を連結しており、脚部１１の鉛直可動部１１２同士に連結されている。

このように、本体部２０は門型フレーム構造体同士１０Ａ，１０Ｂを壁部材のような構成で連結するのではなく、脚部１１と同様に比較的細いフレームで構成された右側連結部２０Ａ、左側連結部２０Ｂのみ、もしくはそれに補助フレーム８０を追加した構成のみで連結される。そのため、前後の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂの間から作業員が容易に重量物にアクセスすることができ、作業性を損なわない構成となっている。

駆動部３０は、各脚部１１の底部に設けられた車輪３１を駆動する。各脚部１１の底部には、駆動輪である車輪３１と共に、従動輪である補助輪９０が設けられている。補助輪９０は、脚部１１に対して長さ方向で車輪３１とは反対側に配置されている。各脚部１１の底部は長さ方向の一方に車輪３１、他方に補助輪９０が配置された構造を有する。

建築現場において、重量物を搬送する地面は様々な凹凸や段差があるため、段差を乗り越える際の機構が必要である。そのため、搬送ロボット１は、車輪３１に鉛直方向のアジャスト機構（図示せず）が設けられていると共に、車輪３１が浮くことを抑制するために、各駆動部３０Ａ〜３０Ｄの反対側に補助輪９０が設けられている。なお、補助輪９０は完全な従動構成であるが、重量物（搬送物）を設置する際や据付位置に幅方向に移動する際など、各車輪３１Ａ〜３１Ｄの後方に固定されていると邪魔になる場合があるため、当該補助輪９０は脚部１１を中心に回転可能な構成となっている。また、補助輪９０は脚部１１から取り外し可能な構成であっても良い。

この駆動部３０は、脚部１１の各々に設けられ、門型フレーム構造体１０及び本体部２０を前後移動、左右移動、旋回移動、及び斜め移動可能に構成されている。各駆動部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの各々は、本体部２０による複数の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂ間の間隔調整動作、及び支持フレーム１２による幅方向の伸縮動作のうちの少なくともいずれか一方の制御に応じて、独立して駆動可能に構成されている。

このように搬送ロボット１は、複数の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂとそれらを長さ方向に連結する本体部２０というシンプルな構造で構成されているため、機器等重量物の重量のわりに軽量化された構成である。また、吊り下げ機構４０で支持フレーム１２に吊り下げられた機器等重量物に対し、連結された門型フレーム構造体同士１０Ａ，１０Ｂの間から作業者が外部より簡単にアクセスし、作業を行いやすい構成となっている。

また、このような軽量でシンプルな構造ゆえ、搬送移動時に機器等重量物による負荷が脚部１１と支持フレーム１２との交差部に生じるが、搬送ロボット１では、各駆動部３０Ａ〜３０Ｄを独立させると共に、各種走行に適応して、内輪差等を考慮してスムーズに駆動できるように構成されている。これにより、例えば旋回時などでも、駆動部３０がそれぞれ独立して適切に駆動する構成であって、一部の車輪３１が他の車輪３１に従動するような構成ではないため、搬送している機器等重量物の重さや搬送速度によって生じる支持フレーム１２と脚部１１との交差部にかかる応力を低減でき、当該交差部への負荷を軽減することができる。そのため、支持フレーム１２を所定の太さ、材質のものでも、重量物の搬送に対応することが可能になる。この結果、搬送ロボット１全体を軽量化できる。

ここで、駆動部３０の詳細構造については、図２及び図３に示す。なお、前後左右の配置を特に区別する必要がない場合は単に駆動部３０、車輪３１と記載して説明する。

図２、図３に示すように、駆動部３０は、車輪３１を駆動する走行モータ３２と、車輪３１を旋回させる旋回モータ３３と、走行モータ３２から出力された動力を車輪３１に伝達するパワートレイン機構３４と、旋回モータ３３から出力された動力により車輪３１を旋回する旋回機構３５と、を有する。走行モータ３２及び旋回モータ３３は、回転中心軸線が鉛直方向に沿って配置されている。走行モータ３２と旋回モータ３３とは回転軸（ロータ軸）が互いに平行になる状態で縦置きされている。駆動部３０の走行モータ３２及び旋回モータ３３は、制御部５０によって制御される。走行モータ３２と旋回モータ３３とはバッテリ７０と電気的に接続されており、バッテリ７０の電力により動力を出力することができる。

このように、走行モータ３２と旋回モータ３３とを互いに平行に配置するように構成しているため、横方向（ＸＹ方向）にモータが大きく出っ張るようなことがなく、省スペースな構成となっている。これにより、建築現場のように狭い経路を通行する場合であっても、駆動部３０が搬送経路の狭隘部に接触することを抑制できる。

パワートレイン機構３４は、走行モータ３２のロータ軸に設けられた出力ギヤを含む減速ギヤ機構により構成されている。これにより、走行モータ３２の回転を変速して車輪３１にトルクを伝達することができる。旋回機構３５は、脚部１１に対する車輪３１の向きを可変させる機構である。例えば、旋回モータ３３のロータ軸に取り付けられたピニオンギヤが、旋回機構３５のドリブンギヤと噛み合っており、このドリブンギヤが回転することにより、脚部１１に対する車輪３１の向きを変更することが可能に構成されている。

吊り下げ機構４０は、支持フレーム１２に設けられ、重量物を吊り下げ及び吊下ろすことが可能に構成されている。図１に示すように、一つの支持フレーム１２に二つの吊り下げ機構４０が設けられている。二つの吊り下げ機構４０は幅方向に所定間隔を空けて配置されている。前後の支持フレーム１２に合計四つの吊り下げ機構４０が設けられている。各吊り下げ機構４０は、いずれも支持フレーム１２の水平支持部１２１に支持されている。搬送ロボット１は重量物を搬送する際、四ヶ所の吊り下げ機構４０で重量物を吊り下げる。

例えば、吊り下げ機構４０は、チェーンブロックにより構成される。チェーンブロックは、支持フレームに埋め込まれた金物４１と、金物４１を介して支持フレームに支持されている滑車（図示せず）と、滑車に巻き掛けられた吊り下げチェーン４２と、を有する。例えば、金物４１の内部に滑車が収容されている。

制御部５０は、搬送ロボット１の動作を制御する制御装置により構成されている。つまり、制御部５０は、外部から入力される指示情報に基づいて、脚部対１１，１１による鉛直方向の伸縮動作、支持フレーム１２による幅方向の伸縮動作、本体部２０による複数の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂ間の間隔調整動作、駆動部３０による車輪駆動のうちの少なくとも一つの制御を行うように構成されている。また、図１に示すように、制御部５０は、本体部２０の上に搭載されている。例えば、搬送ロボット１は、無線接続部を備える。無線接続部は、外部からの指示信号を受信し、制御部５０に送信可能である。なお、ここでは無線による制御で示しているが、有線接続であっても良い。

図４は、制御システムの概略構成を示すブロック図である。図４に示すように、搬送ロボット１は、外部操作装置１００からの指示信号を受信する受信部５１を備える。制御部５０は、受信部５１によって受信した外部操作装置１００からの指示信号に基づいて、各種動作の制御を実施する。その際、制御部５０は、制御対象となる構成に制御信号を出力する。

例えば、制御部５０が駆動部３０を駆動制御する場合、制御部５０から駆動部３０に指令信号が出力される。この場合、前後左右の各駆動部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに独立した指令信号を出力することが可能である。

また、制御部５０が幅方向の伸縮動作を制御する場合、制御部５０からＸ方向調整部６１に、すなわち支持フレーム１２のアクチュエータに指令信号（Ｘ方向指令）が出力される。制御部５０が長さ方向の伸縮動作を制御する場合、制御部５０からＹ方向調整部６２に、すなわち門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂ間の間隔を調整する本体部２０のアクチュエータに指令信号（Ｙ方向指令）が出力される。制御部５０が鉛直方向の伸縮動作を制御する場合、制御部５０からＺ方向調整部６３に、すなわち脚部１１のアクチュエータに指令信号（Ｚ方向指令）が出力される。このＸ方向指令とＹ方向指令とＺ方向指令とは、同時には出力されず、いずれか一つが出力されている場合には他の信号は出力できないように構成されている。

また、制御部５０が吊り下げ機構４０の吊り下ろし動作を制御する場合、制御部５０から吊り下げ駆動部６４、すなわち吊り下げ機構４０のアクチュエータに指令信号が出力される。この吊り下げ機構４０のアクチュエータは油圧式と電動式とのどちらでも可能である。

外部操作装置１００は、例えばリモコンやコントローラにより構成されている。図５に示すように、外部操作装置１００は、モード切替部１０１、舵角スティック１０２、走行スティック１０３、変速設定部１０４、前後進設定部１０５、アラーム操作部１０６、ホーン操作部１０７、非常停止操作部１０８、電源操作部１０９、を有する。この外部操作装置１００はコントローラにより構成されており、作業員の両手に持たれた状態で操作を受け付けることが可能である。例えば、舵角スティック１０２は左手の親指、走行スティック１０３は右手の親指による操作が可能な形状及び大きさに構成される。

モード切替部１０１は、４ＷＳモード操作部１０１Ａ、定位置旋回操作部１０１Ｂ、カニ走り操作部１０１Ｃ、リフター操作部１０１Ｄ、伸縮操作部１０１Ｅ、を含む。いずれかの操作部１０１Ａ〜１０１Ｅが操作されることにより、対応するモードに設定される。

４ＷＳモードに設定された場合、図６に示すように、搬送ロボット１は駆動部３０により前進方向に進みながら、各車輪３１Ａ〜３１Ｄによる左操舵を行うことができる。４ＷＳモードでは、制御部５０は一つの駆動部３０の舵角から各車輪３１Ａ〜３１Ｄの舵角を演算し、他の駆動部３０に指令を与える。その際、Ｘ方向調整部６１、Ｙ方向調整部６２、Ｚ方向調整部６３で調整された各方向の間隔距離情報を記憶している制御部５０は当該情報に応じて各駆動部３０の内輪差、車輪回転数（車輪速）を調整しつつ変動制御させることにより、スムーズな旋回走行（操舵）が可能になる。舵角角度は、外部操作装置１００の舵角スティック１０２の倒し角度と連動する。ＸＹ方向の体格変動時（伸縮時）、近接スイッチ等でポジション信号を基準となる車輪３１に取り込み、演算、指令を行うことにより、ＸＹ可動寸法に連動した旋回走行が可能になる。

なお、上記Ｘ方向、Ｙ方向の間隔距離情報は、脚部１１のＸ方向又はＹ方向の一方に設けられた近接センサから発生する磁界変化によりＸ方向又はＹ方向における他方の脚部１１との距離を判別するものである。勿論、係る距離判別には光センサなど他の検出手段を用いるものであっても良い。

定位置旋回モードに設定された場合、図７に示すように、搬送ロボット１は定位置で旋回するように駆動部３０が各車輪３１Ａ〜３１Ｄを駆動させることができる。制御部５０は、定位置旋回モードでも上記の４ＷＳモードと同様に、各方向調整部６１，６２，６３で調整された間隔距離情報に応じて各駆動部３０Ａ〜３０Ｄを駆動制御する。定位置旋回モードでは、制御部５０は旋回中心から理論値を演算し、各車輪３１Ａ〜３１Ｄの舵角とする。

カニ走りモードに設定された場合、図８に示すように、駆動部３０は搬送ロボット１の前後方向に対して斜行するように各車輪３１Ａ〜３１Ｄを駆動させることができる。制御部５０は、カニ走りモードでも上記の４ＷＳモードと同様に、各方向調整部６１，６２，６３で調整された間隔距離情報に応じて各駆動部３０Ａ〜３０Ｄを駆動制御する。カニ走りモードでは、外部操作装置１００の舵角スティック１０２により各車輪３１Ａ〜３１Ｄの舵角を同じ舵角に設定することができる。

伸縮モードは、搬送ロボット１におけるＸＹ方向の伸縮時に使用する。伸縮モードにより支持フレーム１２を伸縮動作させる場合、脚部対の幅方向間隔を変更することができる。あるいは、伸縮モードにより本体部２０を伸縮動作させる場合、前後の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂ間の間隔を変更することができる。また、リフターモードは、搬送ロボット１におけるＺ方向の伸縮時に使用する。リフターモードでは、脚部対を伸縮動作させることにより支持フレーム１２の鉛直方向位置を変更することができる。

舵角スティック１０２及び走行スティック１０３は、操作者により所望の方向に倒されることにより操作入力を受け付ける部位である。舵角スティック１０２を左側に倒すと旋回モータ３３が作動して、車輪３１を左側に操舵できる。舵角スティック１０２を右側に倒すと旋回モータ３３が作動して、車輪３１を右側に操舵できる。走行スティック１０３を操作者の奥に倒すと搬送ロボット１が走行し、その倒し込み程度に応じて走行速度を変化させることができる。走行スティック１０３を操作することにより、走行モータ３２が作動する。一方、走行スティック１０３を操作者の手前側に倒すと、車輪３１を制動（急制動）させることができる。

変速設定部１０４は、低速と高速の二段階の速度に設定することができる。変速設定部１０４が操作されることにより、パワートレイン機構３４の変速比を変化させることができる。前後進設定部１０５は、前進と、停止と、後進とを切り替えることができる。前後進設定部１０５が前進に設定された場合、パワートレイン機構３４は車輪３１が前進方向に回転するように走行モータ３２からの動力を伝達する。前後進設定部１０５が後進に設定された場合、パワートレイン機構３４は車輪３１が後進方向に回転するように走行モータ３２からの動力を伝達する。前後進設定部１０５が停止に設定された場合、走行モータ３２の作動が禁止される。

アラーム操作部１０６は、アラームを発生させるための操作部である。例えば、伸縮動作時や旋回走行時などに、アラームを発生させて周囲に搬送ロボット１に対する注意を喚起する。ホーン操作部１０７は、ホーンを発生させるための操作部である。周囲の作業者に搬送ロボット１の存在を知らせるために、ホーン操作部１０７を操作してホーンを発させる。

非常停止操作部１０８は、搬送ロボット１を非常停止させるための操作部である。電源操作部１０９は、搬送ロボット１の電源を入れる、もしくは切る際に操作される操作部である。

ここで、図９、図１０を参照して、搬送ロボット１を使用する場合と従来構成とを比較する。図９は、搬送ロボット１を使用した際の搬送工程及び据付工程を示すフロー図である。図１０は、従来の搬送工程及び据付工程を示すフロー図である。

図９に示すように、実施形態の搬送ロボット１を用いた場合、搬送工程及び据付工程において、仮設門型や埋め込み金物の仮設設備の設置が必要なくなる。そのため、建築現場に機器等重量物を搬入位置まで搬入し（ステップＳ１）、搬送ロボット１を機器等重量物の上に移動して吊り下げ機構４０に機器等重量物を固縛する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、ＸＹ方向の寸法（幅方向×長さ方向）の調整が可能である。そのため、１台の搬送ロボット１で対応可能になる。

その後、搬送ロボット１の電動走行にて据付位置まで機器等重量物を運搬する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、最小限の人員にて、搬送ロボット１による機器の運搬が可能になる。また、車輪３１のアジャスタ機能と補助輪９０とにより、動線上の段差を乗り越えて運搬することが可能である。さらに、搬送経路に狭隘部が存在する場合でも、搬送ロボット１は狭隘部を通過するために三つの走行モード（４ＷＳモード、定位置旋回モード、カニ走りモード）を使い分けることにより運搬が可能である。なお、この説明では、運搬と搬送とが同義である。

そして、搬送ロボット１は据付位置に機器等重量物を据付ける（ステップＳ４）。ステップＳ４では、搬送ロボット１により直接設置場所まで移動し、直接吊下ろし作業を行うことができる。据付後、搬送ロボット１は電動走行にて据付位置から搬出する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、搬送ロボット１が電動走行により搬出するので、人員を削減することができる。さらに、仮設設備の撤去が必要なくなる。

これに対して、図１０に示すように、従来構成では、事前に据付位置に仮設設備の設置が行われる（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、据付箇所の状況に応じて、仮設設備を設置する必要がある。また、仮設設備に伴う高所作業も発生し、人員の確保、安全の確保が不可欠になる。そして、建築現場の搬入位置に機器等重量物が搬入されると（ステップＳ１０２）、仮設台車に機器等重量物を上架する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３では、クレーンにて台車上に機器を上架し、固縛を行う。台車は機器の大きさ毎に準備する必要があった。また、人力にて仮設台車を据付位置まで運搬する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４では、人力にて台車を移動させるため、人員の確保、安全の確保が必要になる。加えて、仮設台車の動線上に段差がある場合、乗り越え用の仮設も設置が必要になる。据付位置に到着後、機器を据付ける（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５では、事前に設置した仮設設備に盛り替えて据付を実施する。据付後、人力にて仮設台車を搬出する（ステップＳ１０６）。搬出後、仮設設備を撤去する（ステップＳ１０７）。

このように、従来構成と搬送ロボット１を使用した場合とを比較して明らかなように、搬送ロボット１を用いることにより、必要な人員を削減できると共に、作業の効率化による工数の削減及び作業時間の削減が図れる。ひいてはコスト削減を図れる。また、使用する資機材の削減による機工具損料のコストダウンを図れる。また、仮設設備にチェーンブロック等を使用する作業、高所作業を削減でき、安全性が向上する。

以上説明した通り、搬送ロボット１を用いることによって、様々なサイズや重量の機器等からなる重量物を搬送でき、据付位置までの搬送経路の制限があっても、重量を抑えて手回しが良く、安全に作業員の人員や手間を削減しつつ、関わる作業員の作業性にも配慮して安全に作業員の人員や手間を削減して効率よく搬送することが可能になる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、門型フレーム構造体１０は、脚部対の下部側に、連結バーが連結されていても良い。連結バーは、左側脚部の鉛直支持部と右側脚部の鉛直支持部とを連結する部材であり、幅方向に沿って延在するフレーム部材である。この連結バーは脚部対に着脱可能に構成されている。搬送時には連結バーを脚部対に装着し、不要な場合には連結バーを脚部対から外すことが可能である。連結バーを脚部対に取り付けた状態では、門型フレーム構造体１０の剛性を高めることが可能である。また、この連結バーは、第１門型フレーム構造体１０Ａと第２門型フレーム構造体１０Ｂとにそれぞれ取り付けることが可能である。例えば、前方側では、左側脚部１１Ｂの鉛直支持部１１１と右側脚部１１Ａの鉛直支持部１１１とが第１の連結バーにより連結され、かつ後方側では、左側脚部１１Ｄの鉛直支持部１１１と右側脚部１１Ｃの鉛直支持部１１１とが第２の連結バーにより連結される。

また、ＸＹ方向に伸縮する各構造体の配置は、各方向に対して逆転する配置であっても良い。例えば、支持フレーム１２は、幅方向の他方側に水平支持部１２１が配置され、幅方向の一方側に水平可動部１２２が配置された構造であっても良い。また、本体部２０は、本体支持部２１と本体可動部２２との配置が長さ方向で逆であっても良い。同様に、補助フレーム８０は、補助支持部８１と補助可動部８２との配置が長さ方向で逆であっても良い。

また、上述した構成では、支持フレーム１２の伸縮動作を油圧アクチュエータにより伸縮するものとしているが、このような別途駆動源を用いて伸縮するものでなくても良い。例えば、駆動部３０が駆動することによって、脚部対の幅方向間隔を変更するように構成されても良い。図１１（ａ）に示すように、駆動部３０は、右側の車輪３１Ａ，３１Ｃが幅方向外側９０°に向けて駆動するように制御すると共に、幅方向に対向する左側の車輪３１Ｂ，３１Ｄも同様に幅方向外側９０°に向けて駆動させて、左右の車輪３１が互いに幅方向に離間する回転方向に駆動することによって、支持フレーム１２の幅を伸ばすことができる。反対に、図１１（ｂ）に示すように、左右の車輪３１が双方とも幅方向に近づくよう幅方向に近接する回転方向に駆動することによって、支持フレーム１２の幅を縮ませることができる。このように、駆動部３０によって脚部対の幅方向間隔を変更することができる。また、旋回モータ３３及び旋回機構３５により車輪３１を幅方向外側９０°に向けることが可能である。

同様に、本体部２０の伸縮動作を駆動部３０によって行うように構成されても良い。図１２（ａ）に示すように、前方の車輪３１Ａ，３１Ｂを長さ方向前方に向けて駆動させると共に、後方の車輪３１Ｃ，３１Ｄを長さ方向後方に向けて駆動させて、前後の車輪３１が長さ方向に離間する回転方向に駆動することによって、本体部２０の長さを伸ばすことができる。反対に、図１２（ｂ）に示すように、前後の車輪３１を双方とも長さ方向に近づくよう、長さ方向に近接する回転方向に駆動させることによって、本体部２０の長さを縮ませることができる。このように、駆動部３０によって複数の門型フレーム構造体１０Ａ，１０Ｂ間の長さ方向間隔を変更することができる。

１ 搬送ロボット
１０ 門型フレーム構造体
１０Ａ 第１門型フレーム構造体
１０Ｂ 第２門型フレーム構造体
１１ 脚部
１２ 支持フレーム
２０ 本体部
２０Ａ 右側連結部
２０Ｂ 左側連結部
２１ 本体支持部
２２ 本体可動部
３０ 駆動部
３１ 車輪
３２ 走行モータ
３３ 旋回モータ
３４ パワートレイン機構
３５ 旋回機構
４０ 吊り下げ機構
４１ 金物
４２ 吊り下げチェーン
５０ 制御部
１００ 外部操作装置

Claims (5)

1. 機器や資材等の重量物を所定の据付位置まで搬送するための搬送ロボットであって、
   幅方向両側に対となるように配置されて鉛直方向に沿って延在する脚部と、前記脚部が対となる脚部対の上部同士を繋ぐようにして当該脚部対に連結し、かつ当該脚部対の間で幅方向に沿って延在する支持フレームと、を有する門型フレーム構造体と、
   幅方向と直交する長さ方向に並んで配置された複数の前記門型フレーム構造体を繋ぐようにして当該門型フレーム構造体に連結し、かつ前記門型フレーム構造体同士の間を長さ方向に沿って延在するフレーム構造体からなる本体部と、
   各脚部の底部に設けられた車輪を駆動する駆動部と、
   前記支持フレームに設けられ、前記重量物を吊り下げ及び吊下ろすことが可能な吊り下げ機構と、
   前記本体部上に設けられた制御部と、
   を備え、
   前記支持フレームは、前記吊り下げ機構を支持すると共に、前記脚部対の幅方向間隔を変更するよう幅方向に伸縮可能に構成され、
   前記本体部は、前記複数の門型フレーム構造体間の長さ方向間隔を変更するよう長さ方向に伸縮可能に構成され、
   前記門型フレーム構造体及び前記本体部は、一体的に移動可能に構成され、
   前記駆動部は、前記脚部の各々に独立して駆動可能に設けられるとともに、前記車輪を駆動する走行モータ、前記車輪を旋回させる旋回モータ、前記走行モータから出力された動力を前記車輪に伝達するパワートレイン機構及び前記旋回モータから出力された動力により前記車輪を旋回する旋回機構により構成され、前記門型フレーム構造体及び前記本体部の前後移動、左右移動、旋回移動、及び斜め移動を可能とするものであり、
   前記制御部は、外部から入力される指示情報に基づいて、前記支持フレームによる幅方向の伸縮動作、前記本体部による前記複数の門型フレーム構造体間の間隔調整動作、前記駆動部による車輪駆動のうちの少なくとも一つの制御を行うものであり、
   前記指示情報が幅方向の伸縮に関する情報である場合、前記制御部は、前記支持フレームによる幅方向の伸縮動作の制御として前記駆動部による車輪駆動の制御を行い、前記駆動部は、前記旋回モータにより前記車輪を幅方向に向けるとともに、幅方向両側に対となる前記車輪を幅方向に近接する回転方向もしくは幅方向に離間する回転方向に駆動させ、
   前記指示情報が長さ方向の伸縮に関する情報である場合、前記制御部は、前記本体部による前記複数の門型フレーム構造体間の間隔調整動作の制御として前記駆動部による車輪駆動の制御を行い、前記駆動部は、前記旋回モータにより前記車輪を長さ方向に向けるとともに、長さ方向両側に対となる前記車輪を長さ方向に近接する回転方向もしくは長さ方向に離間する回転方向に駆動させる
   ことを特徴とする搬送ロボット。
2. 前記脚部対は、前記支持フレームの鉛直方向位置を変更できるよう鉛直方向に伸縮可能に構成され、
   前記制御部は、外部から入力される指示情報に基づいて、前記脚部対による鉛直方向の伸縮動作の制御を行うように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記吊り下げ機構は、前記支持フレームに埋め込まれた金物と、前記金物を介して前記支持フレームに支持されている滑車と、前記滑車に巻き掛けられた吊り下げチェーンと、を有するチェーンブロックである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送ロボット。
4. 前記支持フレームは、幅方向の伸縮動作により、前記脚部対の幅方向間隔を１．２ｍ〜２．５ｍに調整可能である高張力鋼で構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一つに記載の搬送ロボット。
5. 前記本体部は、長さ方向の伸縮動作により、前記複数の門型フレーム構造体間の長さ方向間隔を１．８ｍ〜２．８ｍの範囲内で調整可能である高張力鋼で構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一つに記載の搬送ロボット。

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