JP7152770B2 - 自走式作業ロボット - Google Patents

Description

本発明は、電動工具による所定作業を所定距離走行するごとに行う自走式作業ロボットに関するものである。

鉄筋コンクリートにより構造体を建築する際、型枠にコンクリートを流し込む前に鉄筋を格子状に配筋する。
そして、格子状に配筋された鉄筋が相互に動かないように、結束線で鉄筋の交差部を結束する結束作業が発生する。
この結束作業は、等間隔に設けられた鉄筋の交差部ごとに行う必要があり、反復作業ではあるものの、使用する鉄筋の数が多ければ多い程、増えていく作業である。
さらに、結束作業は直射日光などがあたる屋外での作業や鉄筋が単に並び置かれた不安定な足場上などの過酷な環境下で行われる作業であるため、結束作業を行う作業員の労働環境には改善の余地があった。

そこで、結束作業を行う作業員の労働環境を改善するために、鉄筋平面上を自動で走行しつつ結束作業が可能な自動鉄筋結束ロボットが考案された（例えば、非特許文献１）。
この自動鉄筋結束ロボットは、鉄筋平面上を前後方向および左右方向に移動自在であると共に鉄筋の交差点を結束する鉄筋結束機構を備えている。

伊東稔明、外３名、「自動鉄筋結束ロボットの開発―移動機構と結束機構の設計開発―」、ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集、一般社団法人日本機械学会、２０１７年１１月２５日公開

しかしながら、上記の自動鉄筋結束ロボットの鉄筋結束機構は、自動鉄筋結束ロボットに組み込まれて一体に固定されていることから、鉄筋結束機構自体に不具合があった場合には自動鉄筋結束ロボット自体を解体して修理する必要があるため、速やかな作業復旧が難しく、作業効率に優れないものであった。

また、上記の自動鉄筋結束ロボットには鉄筋結束機構が１基しか設けられていないため、１回の往動では１本の鉄筋に対する結束しか行えず、作業効率の向上にはさらに改善の余地があった。

加えて、鉄筋間のピッチ（配筋ピッチ）は現場によって１５０ｍｍ、２００ｍｍ、２５０ｍｍ等、種々存在するため、自動鉄筋結束ロボットの汎用性を増すためにはこれらの異なる配筋ピッチに対応する必要がある。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、複数の電動工具を保持する自走式作業ロボットにおいて、異なる配筋ピッチに対応することである。

請求項１に係る発明は、施工面に格子状に敷設された複数の鉄筋上を走行すると共に電動工具を着脱自在に保持して該電動工具により所定作業を行う自走式作業ロボットであって、前記複数の鉄筋のうち任意の１本の鉄筋である走行鉄筋上を走行する駆動輪と該駆動輪を駆動させる駆動モーターとを有する駆動ユニットと、前記走行鉄筋に対して並置された縦筋上を転動する補助輪と前記電動工具を保持する保持機構と前記電動工具を操作する操作機構とを有して前記駆動ユニットの左右一対に設けられる作業ユニットと、前記駆動ユニットと前記作業ユニットとを連結する連結機構とを備え、前記連結機構が、前記駆動ユニットの走行方向と直交する方向に伸縮自在であることにより、前述した課題を解決するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載された自走式作業ロボットの構成に加えて、前記連結機構が、伸縮幅を離散化する伸縮幅離散化手段を有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された自走式作業ロボットの構成に加えて、前記作業ユニットが、前記連結機構に対して揺動自在に懸架されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された自走式作業ロボットの構成に加えて、前記作業ユニットの補助輪の回転軸と前記駆動ユニットの駆動輪の回転軸とが、前記駆動ユニットの走行方向に相互にずれて配置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された自走式作業ロボットの構成に加えて、前記左右一対の作業ユニットにそれぞれ設けた補助輪の回転軸が、前記駆動ユニットの走行方向に相互にずれて配置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

請求項１に係る発明の自走式作業ロボットによれば、自走式作業ロボットが、電動工具を着脱自在に保持することにより、電動工具に不具合があった場合に予備の電動工具に付け替えるだけで作業を再開できるため、修理対応時間を短縮でき、自走式作業ロボットによる電動工具による所定作業の効率を向上させることができる。
また、走行鉄筋上を走行する駆動輪とこの駆動輪を駆動させる駆動モーターとを有する駆動ユニットと、縦筋上を転動する補助輪と電動工具を保持する保持機構と電動工具を操作する操作機構とを有して駆動ユニットの左右一対に設けられる作業ユニットを備えていることにより、１本の走行鉄筋を走行する際に２本の縦筋に対して電動工具による所定作業を行えるため、自走式作業ロボットによる電動工具による所定作業の効率をさらに向上させることができる。
さらに、駆動ユニットと作業ユニットとを連結する連結機構を備え、連結機構が、駆動ユニットの走行方向と直交する方向に伸縮自在であることにより、異なる配筋ピッチに対応可能となるため、自走式作業ロボットの汎用性を増すことができる。

請求項２に係る発明の自走式作業ロボットによれば、請求項１に係る発明の自走式作業ロボットが奏する効果に加えて、連結機構が、伸縮幅を離散化する伸縮幅離散化手段を有していることにより、自走式作業ロボットが鉄筋上を走行している際に発生する振動により連結機構が伸縮しにくくなるため、連結機構の伸縮幅が走行中に変わってしまうことによる脱輪の可能性が抑制され、自走式作業ロボットの安定した走行を実現することができる。

請求項３に係る発明の自走式作業ロボットによれば、請求項１または請求項２に係る発明の自走式作業ロボットが奏する効果に加えて、作業ユニットが、連結機構に対して揺動自在に懸架されていることにより、自走式作業ロボットが走行する鉄筋自体がゆがんでいたり、施工誤差があったりするような場合に生じる配筋ピッチずれが作業ユニットの可動範囲で吸収されるため、悪条件の現場であっても安定した自走式作業ロボットの走行を実現することができる。
特に、連結機構の伸縮幅が離散化されており、連結機構が所定の伸縮幅に設定した場合においては、連結機構のみでは配筋ピッチずれを吸収できないため、自走式作業ロボットの安定した走行を実現するには極めて有効な構成となる。

請求項４に係る発明の自走式作業ロボットによれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に係る発明の自走式作業ロボットが奏する効果に加えて、作業ユニットの補助輪の回転軸が、駆動ユニットの駆動輪の回転軸と駆動ユニットの走行方向に相互にずれて配置されていることにより、縦筋上の障害物を補助輪が乗り越える際に補助輪が縦筋から浮き上がったとしても、駆動輪が走行鉄筋から離れないため、鉄筋上に障害物があったとしても安定した自走式作業ロボットの走行を実現することができる。

請求項５に係る発明の自走式作業ロボットによれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに係る発明の自走式作業ロボットが奏する効果に加えて、左右一対の作業ユニットにそれぞれ設けた補助輪の回転軸が、駆動ユニットの走行方向に相互にずれて配置されていることにより、左右の補助輪が同時に縦筋上の障害物に乗り上げる可能性が減るため、駆動ユニットの左側に設けられた作業ユニットの補助輪の回転軸と駆動ユニットの右側に設けられた作業ユニットの補助輪の回転軸とが一致している場合に比べて、補助輪が縦筋上の異物を乗り越えるために必要な駆動モーターのトルクが小さくなり、自走式作業ロボットが鉄筋上の異物を乗り越えられずに電動工具による所定作業が止まってしまう可能性を低減することができ、電動工具による所定作業の作業効率の悪化を防ぐことができる。

本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの収縮状態の斜視図。 本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの伸張状態の斜視図。 本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの収縮状態の平面図。 本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの伸張状態の底面図。 図３のＶ－Ｖ線から見た鉄筋結束ロボットの要部斜視断面図。 図３のＶＩ－ＶＩ線から見た鉄筋結束ロボットの要部側面断面図。

本発明の自走式作業ロボットは、施工面に格子状に敷設された複数の鉄筋上を走行すると共に電動工具を着脱自在に保持してこの電動工具により所定作業を行う自走式作業ロボットであって、複数の鉄筋のうち任意の１本の鉄筋である走行鉄筋上を走行する駆動輪とこの駆動輪を駆動させる駆動モーターとを有する駆動ユニットと、走行鉄筋に対して並置された縦筋上を転動する補助輪と電動工具を保持する保持機構と電動工具を操作する操作機構とを有し、駆動ユニットの左右一対に設けられる作業ユニットと、駆動ユニットと作業ユニットとを連結する連結機構とを備え、連結機構が、駆動ユニットの走行方向と直交する方向に伸縮自在であり、異なる配筋ピッチに対応するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

例えば、本発明で用いる電動工具は、作業者が手持ちできてバッテリーで駆動する手持ち式の電動工具であれば、鉄筋結束機、タッカー、ピンタッカー（ピンネイラー）等、如何なるものであってもよい。
特に、上記電動工具として鉄筋結束機を用いる場合は、マックス株式会社製の「ＲＢ－４４０Ｔ」であることが好ましい。

＜１．本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットの概要＞
以下、図１Ａ乃至図４に基づいて、本発明の一実施例である自走式作業ロボットである鉄筋結束ロボット１００の概要を説明する。
図１は本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの収縮状態の斜視図であり、図２は本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの伸張状態の斜視図であり、図３は本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの収縮状態の平面図であり、図４は本発明の第１実施例である鉄筋結束ロボットの伸張状態の底面図である。
なお、図２乃至図４では、説明の都合上、鉄筋結束ロボットから鉄筋結束機を取り外している。

本発明の実施例である鉄筋結束ロボット１００は、図１に示すように、複数の縦筋ＬＲと複数の横筋ＨＲとを格子状に組んで敷設された施工面上を所定距離走行するごとに、鉄筋結束ロボット１００に保持された鉄筋結束機ＲＴにより所定作業である縦筋ＬＲと横筋ＨＲとの交差部を結束する鉄筋結束作業を行う自走式作業ロボットである。
ここで、鉄筋結束ロボット１００の走行方向（すなわち、縦筋ＬＲが伸びる方向）を「前後方向」とし、この走行方向と直交する水平方向を「左右方向」とし、鉛直方向を「上下方向」とする。

鉄筋結束機ＲＴは、作業者が手に持って使用する電動工具、いわゆる、手持ち式の電動工具であり、結束線を鉄筋の交差部に巻き付けて鉄筋の交差部を結束線で結束する。
この鉄筋結束機ＲＴは、結束線繰り出し機構等を有する本体部ＲＴ１と、この本体部ＲＴ１の前方側から延在して共に結束線を収納するマガジンホルダーＲＴ２と、本体部ＲＴ１の後方側から延在するグリップＲＴ３と、このグリップＲＴ３の底部に着脱自在に取り付けられたバッテリーＲＴ４とを有している。
本体部ＲＴ１の先端には、結束線に巻き癖をつけるアームＲＴ５と、このアームＲＴ５から送り出された結束線を本体部ＲＴ１の内部へ誘導するカールガイドＲＴ６とが設けられている。
グリップＲＴ３の前方側にはトリガーＲＴ３ａが設けられており、このトリガーＲＴ３ａを引くことで、アームＲＴ５から結束線が繰り出される。

そして、鉄筋結束ロボット１００は、複数の縦筋ＬＲのうち任意の１本の縦筋ＬＲである走行鉄筋ＬＲ１上を走行する駆動ユニット１１０と、走行鉄筋ＬＲ１と隣り合って並列された縦筋ＬＲ上を転動する共に鉄筋結束機ＲＴを保持し、駆動ユニット１１０の左右一対に設けられる作業ユニット１２０と、駆動ユニット１１０および作業ユニット１２０を制御する制御ユニット１３０と、駆動ユニット１１０と作業ユニット１２０とを連結する連結機構１４０とを備えている。
作業ユニット１２０は連結機構１４０により駆動ユニット１１０に対して伸縮自在となっており、図１のように作業ユニット１２０を駆動ユニット１１０に対して最も接近させた収縮状態や図２のように作業ユニット１２０を駆動ユニット１１０に対して最も遠ざけた伸張状態を取ることができる。

＜２．駆動ユニット＞
まず、図２乃至図４に基づいて、駆動ユニット１１０について説明する。
駆動ユニット１１０は、鉄筋結束ロボット１００の有する様々なユニットが取り付けられるフレーム１１１と、このフレーム１１１の底部に設けられ走行鉄筋Ｒ１上を走行する駆動輪１１２と、この駆動輪１１２に連結される従動プーリー１１３と、駆動輪１１２を駆動させる駆動モーター１１４と、この駆動モーター１１４と従動プーリー１１３とを連結するベルト１１５と、駆動モーター１１４などの電力源となる二次電池１１６とを有している。
さらに、駆動ユニット１１０は、横筋ＨＲを検知する鉄筋検知機構１１７と、走行鉄筋Ｒ１の端部を検知する端部検知機構１１８とを有している。
さらに、駆動ユニット１１０は、鉄筋結束ロボット１００を運搬する際の持ち手となる運搬用持ち手１１９を有している。

フレーム１１１は、正面視および背面視においてＵ字状であり、底部と頂部が前後方向に伸びるフレーム本体１１１ａと、このフレーム本体１１１ａの底部に取り付けられた平板状のベースプレート１１１ｂと、フレーム本体１１１ａの頂部の前後方向中央付近に取り付けられた上部プレート１１１ｃとを有している。
なお、本実施例において、フレーム本体１１１ａの断面形状は、矩形状になっている。

駆動輪１１２は、フレーム本体１１１ａに懸架されており、前方側に配置される前方駆動輪１１２Ｆと後方側に配置される後方駆動輪１１２Ｒとをからなる。
この前方駆動輪１１２Ｆと後方駆動輪１１２Ｒとは共に円筒状であり、その左右方向の位置は図４に示すようにほぼ一致している。
従動プーリー１１３は、前方駆動輪１１２Ｆに連結している前方従動プーリー１１３Ｆと、後方駆動輪１１２Ｒに連結している後方従動プーリー１１３Ｒとを有している。

駆動モーター１１４は、ベースプレート１１１ｂにＬ字状の座金１１４ａを介して取り付けられている。
また、この駆動モーター１１４の先端には駆動プーリー１１４ｂが取り付けられており、この駆動プーリー１１４ｂは駆動モーター１１４と一体に回転する。
ベルト１１５は、駆動プーリー１１４ｂと従動プーリー１１３とに掛けられており、駆動モーター１１４による動力を駆動輪１１２に伝達している。
二次電池１１６は、ベースプレート１１１ｂの前方側と後方側に１つずつ載置されている。

鉄筋検知機構１１７は、フレーム本体１１１ａに懸架されており、横筋ＨＲと当接する上下動自在な円盤状の接触子１１７ａと、この接触子１１７ａに連結され横筋ＨＲを検知する磁気センサー１１７ｂとを有している。
また、この鉄筋検知機構１１７は、図４に示すように、フレーム本体１１１ａの左右に１つずつ設けられており、その前後方向の位置がずれている。

端部検知機構１１８は、フレーム本体１１１ａに懸架された接触式の検知ユニットであり、前方駆動輪１１２Ｆの前方に配置された前方端部検知機構１１８Ｆと、後方駆動輪１１２Ｒの後方に配置された後方端部検知機構１１８Ｒとからなる。

運搬用持ち手１１９は、図２等に示すように、フレーム本体１１１ａの上部に取り付けられており、前方側に配置された前方運搬用持ち手１１９Ｆと、後方側に配置された後方運搬用持ち手１１９Ｒとからなる。

＜３．作業ユニット＞
次に、図２乃至図４に基づいて、作業ユニット１２０について説明する。
作業ユニット１２０は、駆動ユニット１１０の左側に連結された左側作業ユニット１２０Ｌと、駆動ユニット１１０の右側に連結された右側作業ユニット１２０Ｒとからなる。
左側作業ユニット１２０Ｌと右側作業ユニット１２０Ｒとは、駆動ユニット１１０に対してほぼ点対称に配置されているのみで、構造は同様である。
したがって、以下、特段の場合を除き、右側作業ユニット１２０Ｒで作業ユニット１２０の構造を説明する。

作業ユニット１２０は、作業ユニット１２０の有する様々な部材が取り付けられるフレーム１２１と、このフレーム１２１の底部に設けられ縦筋ＬＲ上を転動する補助輪１２２と、障害物との衝突を検知する衝突検知機構１２３とを有している。
さらに作業ユニット１２０は、鉄筋結束機ＲＴを操作する結束機駆動機構（操作機構）１２４と、この操作機構１２４に取り付けられて鉄筋結束機ＲＴを着脱自在に保持する結束機保持機構（保持機構）１２５とを有している。

フレーム１２１は、側面視において台形状であり、その上部は後に詳述する連結機構１４０と連結されている。
また、フレーム１２１の下部には、補助輪１２２がＬ字状の取付金具１２１ａを介して取り付けられている。
さらに、フレーム１２１の上部前方側（左側作業ユニット１２０Ｌにおいては上部後方側）には、作業ユニット１２０を駆動ユニット１１０に対して伸縮させる際の持ち手となる伸縮用持ち手１２１ｂが設けられている。

補助輪１２２は、フレーム１２１の取付金具１２１ａに懸架されており、前方側に配置される前方補助輪１２２Ｆと、後方側に後方補助輪１２２Ｒとから構成されている。
前方補助輪１２２Ｆと後方補助輪１２２Ｒとは、その左右方向の位置が図３および図４に示すように、ほぼ一致している。

加えて、補助輪１２２は、図２に示すように、断面形状が鼓型の補助輪本体１２２ａと、この補助輪本体１２２ａを軸支すると共にフレーム１２１の取付金具１２１ａと接続される補助輪保持部材１２２ｂとを有している。

また、左側作業ユニット１２０Ｌの補助輪１２２と右側作業ユニット１２０Ｒの補助輪１２２とでは、前後方向に相互にずれて配置されている。
すなわち、図４に示すように、左側前方補助輪の回転軸ＡＬＦと右側前方補助輪の回転軸ＡＲＦとが前後方向に相互にずれて配置されている。
同様に、左側後方補助輪の回転軸ＡＬＲと右側後方補助輪の回転軸ＡＲＲとについても前後方向に相互にずれて配置されている。
さらに、図４に示すように、補助輪１２２の回転軸（ＡＬＦ、ＡＲＦ、ＡＬＲ、ＡＲＲ）は、駆動ユニット１１０の駆動輪１１２の回転軸ＡＤとも前後方向に相互にずれて配置されている。

衝突検知機構１２３は、補助輪本体１２２ａに取り付けられた接触センサーであり、前方補助輪１２２Ｆ側については補助輪本体１２２ａの前方側、後方補助輪１２２Ｒ側については補助輪本体１２ａの後方側に取り付けられている。

操作機構１２４は、図２に示すように、フレーム１２１の上部後方側（左側作業ユニット１２０Ｌにおいては上部前方側）に取り付けられている。
そしてこの操作機構１２４は、図２および図３に示すように、後述する種々の部材が取り付けられると共にフレーム１２１と連結されるベースプレート１２４ａと、このベースプレート１２４ａに取り付けられたモーター１２４ｂと、このモーター１２４ｂの出力により鉛直方向に上下動する昇降部１２４ｃとを有している。

保持機構１２５は、操作機構１２４の昇降部１２４ｃに取り付けられており、モーター１２４ｂの出力に応じて昇降自在となっている。
この保持機構１２５は、図２や図４に示すように、鉄筋結束機ＲＴのマガジンホルダーＲＴ２が載置されると共に鉄筋と当接する受け部材１２５ａと、鉄筋結束機ＲＴを上方から押さえる押さえ部材１２５ｂと、鉄筋結束機ＲＴの側方への飛び出しを押さえる側方保持部材１２５ｃとを備えている。
さらに、保持機構１２５は、受け部材１２５ａが横筋ＨＲに当接した後に鉄筋結束機ＲＴのトリガーＲＴ３ａと当接する結束機操作部材１２５ｄを有している。

＜４．制御ユニット＞
制御ユニット１３０は、制御基板等を内部に有する制御ユニット本体１３１と、鉄筋結束ロボット１００を操作する操作部１３２とを有している。

制御ユニット本体１３１は、フレーム本体１１１ａの前方に据え付けられている。
この制御ユニット本体１３１の内部に設けられた制御基板は、駆動ユニット１１０の駆動モーター１１４、二次電池１１６、鉄筋検知機構１１７、端部検知機構１１８と接続されている。
さらに、制御基板は作業ユニット１２０の衝突検知機構１２３および操作機構１２４に加え、後述する操作部１３２とも接続されている。
これにより、駆動モーター１１４や操作機構１２４は、鉄筋検知機構１１７、端部検知機構１１８、衝突検知機構１２３や操作部１３２からの入力によって駆動する。

操作部１３２は、図３に示すように、フレーム１１１の上部プレート１１１ｃに取り付けられた、様々な操作ボタン１３２ａおよび操作レバー１３２ｂから構成されている。

＜５．連結機構＞
次に、図２、図５、図６に基づいて、連結機構１４０について説明する。
図５は図３のＶ－Ｖ線から見た鉄筋結束ロボットの要部斜視断面図であり、図６は図３のＶＩ－ＶＩ線から見た鉄筋結束ロボットの要部側面断面図である。

＜５．１．スライド機構＞
連結機構１４０は、前方側の前方スライド機構１４０Ｆと、後方側の後方スライド機構１４０Ｒとから構成されているが、構造は同様である。
したがって、以下、特段の場合を除き、後方スライド機構１４０Ｒで連結機構１４０の構造を説明する。

後方スライド機構１４０Ｒは、フレーム本体１１１ａの上部に懸架される側面視で逆Ｌ字状のベースプレート１４１と、このベースプレート１４１に取り付けられる断面視でＣ字状のアウターメンバー１４２と、このアウターメンバー１４２の内側に収容されてアウターメンバー１４２に対して滑動自在なインナーメンバー１４３と、このインナーメンバー１４３に連結され前後方向に伸びる懸架部材１４４とを有している。

ベースプレート１４１は、左右方向に伸びる部材であり、フレーム本体１１１ａの前方側と後方側にそれぞれ１つずつ取り付けられている。
アウターメンバー１４２は、左右方向に伸びる部材であり、ベースプレート１４１の前方側および後方側にそれぞれ２つずつ取り付けられている。
アウターメンバー１４２のうち、互いに対向するアウターメンバー１４２を内側アウターメンバー１４２ａとし、それ以外のアウターメンバー１４２を外側アウターメンバー１４２ｂとする。
インナーメンバー１４３は、左右方向に伸びる部材であり、内側アウターメンバー１４２ａと係合する内側インナーメンバー１４３ａと、外側アウターメンバー１４２ｂと係合する外側インナーメンバー１４３ｂとからなる。

懸架部材１４４は、側面視においてＵ字状の部材であり、後述の揺動機構１５０を介して作業ユニット１２０を懸架している。
さらに、懸架部材１４４は、左側作業ユニット１２０Ｌを懸架する左側懸架部材１４４Ｌと、右側作業ユニット１２０Ｒを懸架する右側懸架部材１４４Ｒとからなる。
また、懸架部材１４４は、鉛直方向に伸びると共にインナーメンバー１４３と接合されている鉛直部１４４ａと、この鉛直部１４４ａ間を繋ぎ前後方向にほぼ水平に伸びる水平部１４４ｂとを有している。
左側懸架部材１４４Ｌの鉛直部１４４ａは図２に示すように外側インナーメンバー１４３ｂと、右側懸架部材１４４Ｒの鉛直部１４４ａは図５に示すように内側インナーメンバー１４３ｂと接合されている。
これにより、左右の懸架部材１４４は、アウターメンバー１４２に対して（すなわち、駆動ユニット１１０のフレーム本体１１１ａに対して）可動自在となっている。
したがって、連結機構１４０が左右方向に伸縮自在であるため、作業ユニット１２０は図１に示すような収縮状態から図２に示すような伸張状態を取り得る。
すなわち、連結機構１４０は、左右方向に作業ユニット１２０を位置決め調整自在になっている。

＜５．２．伸縮幅の限定＞
連結機構１４０は、これまでに説明した構造では、図１に示す状態から図２に示す状態までの間を無段階に伸縮自在となっていることから、鉄筋上を走行している最中に発生する振動により伸縮幅が変わってしまう恐れがある。
そこで、連結機構１４０は、さらに、自身の伸縮幅を離散化すると共に伸縮幅を所定量に制限する伸縮幅離散化手段１４５を有している。
この伸縮幅離散化手段１４５は、駆動ユニット１１０の上部プレート１１１ｃに挿通されたインデックスプランジャ１４５ａと、駆動ユニット１１０のフレーム本体１１１ａに取り付けられ上部プレート１１１ｃの可能に設けられたインデックスプランジャ固定板材１４５ｂと、このインデックスプランジャ１４５ａが係合する係合板材１４５ｃとからなる。

インデックスプランジャ１４５ａは、使用者が把持するプランジャピン１４５ａ１と、インデックスプランジャ固定板材１４５ｂに固定する基材１４５ａ２と、プランジャピン１４５ａ１と基材１４５ａ２とを接続するバネ１４５ａ３とを備えている。
インデックスプランジャ固定板材１４５ｂが駆動ユニット１１０のフレーム本体１１１ａに取り付けられていることにより、インデックスプランジャ１４５ａは駆動ユニット１１０と一体になっている。

係合板材１４５ｃは、懸架部材１４４と接続される水平部１４５ｃ１と、この水平部１４５ｃ１から立ち上がる立ち上がり部１４５ｃ２と、この立ち上がり部１４５ｃ２の上端から左右方向に水平に伸びる嵌合部１４５ｃ３とを有している。
この嵌合部１４５ｃ３には、プランジャピン１４５ａ１の挿通されるピン嵌合穴１４５ｃ４が等間隔に複数設けられている。
懸架部材１４４が作業ユニット１２０に取り付けられていることにより、係合板材１４５ｃは作業ユニット１２０と一体になっている。

したがって、係合板材１４５ｃの嵌合部１４５ｃ３にインデックスプランジャ１４５ａのプランジャピン１４５ａ１を挿入することにより、インデックスプランジャ１４５ａが係合板材１４５ｃに対して固定される。
よって、作業ユニット１２０が駆動ユニット１１０に対して固定され、鉄筋結束ロボット１００が鉄筋上を走行している最中に振動が発生したとしても、連結機構１４０の伸縮を防ぐことができる。
また、ピン嵌合穴１４５ｃ４が等間隔に複数設けられていることから、連結機構１４０の伸縮幅はインデックスプランジャ１４５ａのプランジャピン１４５ａ１が係合板材１４５ｃのピン嵌合穴１４５ｃ４に挿入される位置に限定されるので、連結機構１４０の伸縮幅は複数の所定幅に限定される。

＜６．揺動機構＞
以上説明した構造では、鉄筋結束ロボット１００における作業ユニット１２０の駆動ユニット１１０に対する伸縮幅がピン嵌合穴１４５ｃ４の設けられた位置に限定される。
このままでは、縦筋ＬＲ自体がゆがんでいたり、縦筋ＬＲに施工誤差が生じていたりする場合に作業ユニット１２０が縦筋ＬＲに追従できずに縦筋ＬＲから脱輪してしまう恐れがある。
このような恐れを防ぐために、鉄筋結束ロボット１００は、作業ユニット１２０を連結機構１４０に対して（すなわち、駆動ユニット１１０に対して）揺動自在にする揺動機構１５０をさらに備えている。

そこで、以下、図２および図６に基づいて、鉄筋結束ロボット１００の揺動機構１５０について説明する。
なお、揺動機構１５０は、図２に示すように、連結機構１４０と左右の作業ユニット１２０の間に左側揺動機構１５０Ｌ、右側揺動機構１５０Ｒとして設けられているが、この左右の揺動機構１５０は構造が同様である。
したがって、以下、特段の場合を除き、右側揺動機構１５０Ｒで揺動機構１５０の構造を説明する。

揺動機構１５０は、フレーム１２１に一端が挿通される円柱状の連結軸１５１と、懸架部材１４４に固定されるブッシュ１５２と、連結軸１５１の周面を囲むと共にフレーム１２１と懸架部材１４４の水平部１４４ｂとに当接する下部バネ１５３とを有している。
さらに揺動機構１５０は、連結軸１５１のフレーム１２１側の一端に形成されたネジ孔１５１ａにネジ止めされる抜け止めネジ１５４と、連結軸１５１の周囲を囲むと共に抜け止めネジ１５４とブッシュ１５２とに当接する上部バネ１５５とを有している。

連結軸１５１は、フレーム１２１の前方と後方に１つずつ挿通されている。
そして、この連結軸１５１は、フレーム１２１と当接する段部１５１ｂをネジ孔１５１ａと反対側に有している。

ブッシュ１５２は、懸架部材１４４の前方と後方に１つずつ固定されている。
そして、このブッシュ１５２は、懸架部材１４４の水平部１４４ｂに挿通される挿通部１５２ａと、懸架部材１４４の水平部１４４ｂに当接する鍔部１５２ｂと、貫通孔１５２ｃとを有している。
また、ブッシュ１５２の貫通孔１５２ｃと連結軸１５１との間には隙間Ｈが形成されている。
これにより、連結軸１５１はブッシュ１５２に対して上下前後左右に移動自在になっている。
したがって、連結軸１５１と一体になっている作業ユニット１２０は、ブッシュ１５２と一体になっている連結機構１４０に対して上下前後左右に移動自在、すなわち揺動自在に懸架されている。

下部バネ１５３は、平面視において収縮用持ち手１２１ｂの近傍に設けられている。
すなわち、右側揺揺動機構１５０Ｒについては前方側にのみ設けられており、左側揺動機構１５０Ｌについては後方側にのみ設けられている、
上部バネ１５５は、平面視において操作機構１２４の近傍に設けられている。
すなわち、右側揺動機構１５０Ｒについては後方側にのみ設けられており、左側揺動機構１５０Ｌについては前方側にのみ設けられている。
そして、揺動機構１５０が下部バネ１５３と上部バネ１５５とを有していることにより、作業ユニット１２０の連結機構１４０に対する揺動は所定の基準位置に対しての揺動となっている。

＜７．本実施例の作用効果＞
上述した本実施例である鉄筋結束ロボット１００によれば、電動工具である鉄筋結束機ＲＴに不具合があった場合に予備の鉄筋結束機ＲＴに付け替えるだけで作業を再開できるため、修理対応時間を短縮でき、鉄筋結束ロボット１００による鉄筋結束機ＲＴによる所定作業の効率を向上させることができる。
また、１本の走行鉄筋Ｒ１を走行する際に２本の縦筋ＬＲに対して鉄筋結束機ＲＴによる所定作業を行えるため、鉄筋結束ロボット１００による鉄筋結束機ＲＴによる所定作業の効率をさらに向上させることができる。
さらに、異なる配筋ピッチに対応可能となるため、鉄筋結束ロボット１００の汎用性を増すことができる。

また、鉄筋結束ロボット１００が縦筋ＬＲ上を走行している際に発生する振動により連結機構１４０が伸縮しにくくなるため、連結機構１４０の伸縮量が走行中に変わってしまうことによる脱輪の可能性が抑制され、鉄筋結束ロボット１００の安定した走行を実現することができる。

また、鉄筋結束ロボット１００が走行する縦筋ＬＲ自体がゆがんでいたり、施工誤差があったりするような場合に生じる配筋ピッチずれが作業ユニット１２０の可動範囲で吸収されるため、悪条件の現場であっても安定した鉄筋結束ロボット１００の走行を実現することができる。
特に、連結機構１４０の伸縮幅が離散化されており、連結機構１４０が所定の伸縮幅に設定した場合においては、連結機構１４０のみでは配筋ピッチずれを吸収できないため、鉄筋結束ロボット１００の安定した走行を実現するには極めて有効な構成となる。

また、縦筋ＬＲ上の障害物を補助輪１２２が乗り越える際に補助輪１２２が縦筋ＬＲから浮き上がったとしても、駆動輪１１２が走行鉄筋Ｒ１から離れないため、鉄筋上に障害物があったとしても安定した鉄筋結束ロボット１００の走行を実現することができる。

また、左右の補助輪１２２が同時に縦筋ＬＲ上の障害物に乗り上げる可能性が減るため、駆動ユニット１１０の左側に設けられた作業ユニット１２０の補助輪１２２の回転軸（ＡＬＦ、ＡＬＲ）と駆動ユニット１１０の右側に設けられた作業ユニット１２０の補助輪１２２の回転軸（ＡＲＦ、ＡＲＲ）とが一致している場合に比べて、補助輪１２２が縦筋ＲＦ上の異物を乗り越えるために必要な駆動モーター１１４のトルクが小さくなり、鉄筋結束ロボット１００が鉄筋上の異物を乗り越えられずに鉄筋結束機ＲＴによる所定作業が止まってしまう可能性を低減することができ、鉄筋結束機ＲＴによる所定作業の作業効率の悪化を防ぐことができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記に限定されるものではない。

１００ ・・・鉄筋結束ロボット（自走式作業ロボット）
１１０ ・・・駆動ユニット
１１１ ・・・フレーム
１１１ａ ・・・フレーム本体
１１１ｂ ・・・ベースプレート
１１１ｃ ・・・上部プレート
１１２ ・・・駆動輪
１１２Ｆ ・・・前方駆動輪
１１２Ｒ ・・・後方駆動輪
１１３ ・・・従動プーリー
１１３Ｆ ・・・前方従動プーリー
１１３Ｒ ・・・後方従動プーリー
１１４ ・・・駆動モーター
１１４ａ ・・・座金
１１４ｂ ・・・駆動プーリー
１１５ ・・・ベルト
１１６ ・・・二次電池
１１７ ・・・鉄筋検知機構
１１７ａ ・・・接触子
１１７ｂ ・・・磁気センサー
１１８ ・・・端部検知機構
１１８Ｆ ・・・前方端部検知機構
１１８Ｒ ・・・後方端部検知機構
１１９ ・・・運搬用持ち手
１１９Ｆ ・・・前方運搬用持ち手
１１９Ｒ ・・・後方運搬用持ち手
１２０ ・・・作業ユニット
１２０Ｌ ・・・左側作業ユニット
１２０Ｒ ・・・右側作業ユニット
１２１ ・・・フレーム
１２１ａ ・・・取付金具
１２１ｂ ・・・収縮用持ち手
１２２ ・・・補助輪
１２２Ｆ ・・・前方補助輪
１２２Ｒ ・・・後方補助輪
１２２ａ ・・・補助輪本体
１２２ｂ ・・・補助輪保持部材
１２３ ・・・衝突検知機構
１２４ ・・・結束機駆動機構（操作機構）
１２４ａ ・・・ベースプレート
１２４ｂ ・・・モーター
１２４ｃ ・・・昇降部
１２５ ・・・結束機保持機構（保持機構）
１２５ａ ・・・受け部材
１２５ｂ ・・・押さえ部材
１２５ｃ ・・・側方保持部材
１２５ｄ ・・・結束機操作部材
１３０ ・・・制御ユニット
１３１ ・・・制御ユニット本体
１３２ ・・・操作部
１３２ａ ・・・操作ボタン
１３２ｂ ・・・操作レバー
１４０ ・・・連結機構
１４０Ｆ ・・・前方スライド機構
１４０Ｒ ・・・後方スライド機構
１４１ ・・・ベースプレート
１４２ ・・・アウターメンバー
１４２ａ ・・・内側アウターメンバー
１４２ｂ ・・・外側アウターメンバー
１４３ ・・・インナーメンバー
１４３ａ ・・・前側インナーメンバー
１４３ｂ ・・・後側インナーメンバー
１４４ ・・・懸架部材
１４４Ｌ ・・・左側懸架部材
１４４Ｒ ・・・右側懸架部材
１４４ａ ・・・鉛直部
１４４ｂ ・・・水平部
１４５ ・・・伸縮幅離散化手段
１４５ａ ・・・インデックスプランジャ
１４５ａ１・・・プランジャピン
１４５ａ２・・・基材
１４５ａ３・・・バネ
１４５ｂ ・・・インデックスプランジャ固定板材
１４５ｃ ・・・係合板材
１４５ｃ１・・・水平部
１４５ｃ２・・・立ち上がり部
１４５ｃ３・・・嵌合部
１４５ｃ４・・・ピン嵌合穴
１５０ ・・・揺動機構
１５０Ｌ ・・・左側揺動機構
１５０Ｒ ・・・右側揺動機構
１５１ ・・・連結軸
１５１ａ ・・・ネジ孔
１５１ｂ ・・・段部
１５２ ・・・ブッシュ
１５２ａ ・・・挿通部
１５２ｂ ・・・鍔部
１５２ｃ ・・・貫通孔
１５３ ・・・下部バネ
１５４ ・・・抜け止めネジ
１５５ ・・・上部バネ
Ｈ ・・・隙間
ＲＴ ・・・鉄筋結束機
ＲＴ１ ・・・本体部
ＲＴ２ ・・・マガジンホルダー
ＲＴ３ ・・・グリップ
ＲＴ３ａ ・・・トリガー
ＲＴ４ ・・・バッテリー
ＲＴ５ ・・・アーム
ＲＴ６ ・・・カールガイド
ＡＬＦ ・・・左側前方補助輪の回転軸
ＡＲＦ ・・・右側前方補助輪の回転軸
ＡＬＲ ・・・左側後方補助輪の回転軸
ＡＲＲ ・・・右側後方補助輪の回転軸
ＡＤ ・・・駆動輪の回転軸
ＬＲ ・・・縦筋
ＨＲ ・・・横筋
Ｒ１ ・・・走行鉄筋

Claims (5)

1. 施工面に格子状に敷設された複数の鉄筋上を走行すると共に電動工具を着脱自在に保持して該電動工具により所定作業を行う自走式作業ロボットであって、
   前記複数の鉄筋のうち任意の１本の鉄筋である走行鉄筋上を走行する駆動輪と該駆動輪を駆動させる駆動モーターとを有する駆動ユニットと、
   前記走行鉄筋に対して並置された縦筋上を転動する補助輪と前記電動工具を保持する保持機構と前記電動工具を操作する操作機構とを有して前記駆動ユニットの左右一対に設けられる作業ユニットと、
   前記駆動ユニットと前記作業ユニットとを連結する連結機構とを備え、
   前記連結機構が、前記駆動ユニットの走行方向と直交する方向に伸縮自在であることを特徴とする自走式作業ロボット。
2. 前記連結機構が、伸縮幅を離散化する伸縮幅離散化手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の自走式作業ロボット。
3. 前記作業ユニットが、前記連結機構に対して揺動自在に懸架されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自走式作業ロボット。
4. 前記作業ユニットの補助輪の回転軸と前記駆動ユニットの駆動輪の回転軸とが、前記駆動ユニットの走行方向に相互にずれて配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自走式作業ロボット。
5. 前記左右一対の作業ユニットにそれぞれ設けた補助輪の回転軸が、前記駆動ユニットの走行方向に相互にずれて配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自走式作業ロボット。
   

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