JP7229076B2 - ボード貼付け方法、ボード貼付け装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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1.概略構成
2.ロボット装置
3.制御盤
4.ボード貼付け方法及び処理
(1)概要
(位置データの測定及び保存)
(施工)
(2)位置データの測定及び保存
(a)処理の概要
(施工領域)
(ストック領域)
(b)施工領域での処理
(概要)
(回転角度の設定)
(座標の設定)
(c)ストック領域での処理
(概要)
(回転角度の設定)
(座標の設定)
(3)施工
(a)ボードのピックアップ
(b)ボードの位置決め
(c)ボードの貼付け
(d)二枚目以降のボード
5.効果
6.変形例
図1に示すように、本実施の形態では、建築物そのものは捨象し、壁面Wとなるべき場所に設置されているボード取付枠1に対して壁面ボードWBを貼付けるためのスキームを紹介する。壁面ボードWBは内装壁をなす構造のもので、平板状をなしている。
ロボット装置101について説明する。
情報処理装置211について説明する。
ボード貼付け方法は、情報処理装置211による処理と協働して実行される。情報処理装置211は、HDD237に格納されたボード貼付け用のコンピュータプログラムにしたがい、情報処理部232にボード貼付け処理を実行させる。
ボード貼付け方法は、施工空間WSを出現させ、そこにロボット装置101を据え付けることから始まる。施工空間WSは、ボード取付枠1が設置された建築物の施工領域Aの近傍位置に、ボードパレット2に積み重ねた複数枚の壁面ボードWBを設置した空間である。ロボット装置101は、一例として、図1に示すような場所、つまり施工領域Aの目の前であって、ストック領域Bとなるボードパレット2の近傍位置に設置される。
施工空間WSにロボット装置101を据え付けた際、ロボット装置101の動作を制御する制御盤201はもとよりのこと、情報処理装置211も、施工領域A及びストック領域Bの位置を認識していない。そこで情報処理装置211には、実際にボード貼付けを行おうとする施工領域A中のボード貼り位置A1と、ボードパレット2から最上位の壁面ボードWBをピックアップするためのストック領域Bの位置データを情報処理装置211に与え、記憶保存させる必要がある。
施工の局面は、上記位置データの測定及び保存の局面で保存した位置データを利用し、施工領域Aへのボード貼り作業を実施する。
「(2)位置データの測定及び保存」
「(3)施工」
の二項目に分け、手順を追って説明する。
図6に示すように、施工領域Aで位置データの測定をするためには、ボード取付枠1の特定箇所に壁面ボードWBを貼り付けておく必要がある。
(施工領域)
図7に示すように、情報処理装置211の情報処理部232が有するCPU231は、入力装置239での指示によって、施工領域Aにロボットハンド131を移動させる(ステップS11)。この処理は、入力装置239での置数入力、あるいは表示装置238での表示と連携させたGUI入力によって実行される。情報処理装置211は、入力装置239での置数入力やGUI入力によってロボットハンド131の移動指示が入力されると、その入力に応じたX軸角度、Y軸角度、Z軸角度、X軸座標、Y軸座標、及びZ軸座標のデータを制御盤201に送信し、ロボットアーム121を動作させる。
続いてCPU231は、ストック領域Bにロボットハンド131を位置付け、ボードパレット2に収納されている壁面ボードWBに把持具133を対面させる処理を支援する(ステップS13)。つまり入力装置239での指示によって、ストック領域Bにロボットハンド131を移動させ、吸着パッド137が真下を向くようにロボットハンド131の姿勢を制御するわけである。
CPU231は、ロボットハンド131に取り付けられた三つの距離計測器134から出力信号を受信し、次の工程及び処理を実行する。
図8に示すように、CPU231は、ロボット装置101を制御する制御盤201に指令を送り、ロボットハンド131をロボットアーム121で駆動させ、ボード貼り用の下地、つまりボード取付枠1を有するボード貼り位置A1に把持具133を対面させる(ステップS101)。
(回転角度の設定処理)
ステップS108~110の処理を実行するCPU231は、ロボット装置101を制御する制御盤201に指令を送り、ロボットアーム121によってロボットハンド131を予め決められた経路に移動させたり、ロボットハンド131の姿勢を制御したりする。
(概要)
図9に示すように、CPU231は、ロボット装置101を制御する制御盤201に指令を送り、ロボットハンド131をロボットアーム121で駆動させ、ストック領域Bでボードパレット2に積み重ねられた最上位の壁面ボードWBに把持具133を対面させる(ステップS201)。
ステップS202~204の処理を実行するCPU231は、ロボット装置101を制御する制御盤201に指令を送り、ロボットアーム121によってロボットハンド131を予め決められた経路に移動させたり、ロボットハンド131の姿勢を制御したりする。
以上「把持Y角度」を求める処理(ステップS202)、「把持X角度」を求める処理(ステップS203)、及び「把持Z角度」を求める処理(ステップS204)について説明した。実施に際しては、これらの処理の順番は上記ステップS202~S204に限られるわけではなく、適宜各ステップS202~204を入れ替えることも可能である。
ステップS205~207の処理を実行するCPU231は、ロボット装置101を制御する制御盤201に指令を送り、ロボットアーム121によってロボットハンド131を予め決められた経路に移動させたり、ロボットハンド131の姿勢を制御したりする。
施工の局面では、以上のように測定し保存した位置データを利用し、ストック領域Bから壁面ボードWBをピックアップし、施工領域Aに運んでボード貼り作業を実施する。測定し保存した位置データは、RAM234等の記憶領域に保存した二つの群のデータである。一の群の位置データは、壁面ボードWBのピックアップに使用する位置データ(以下「ピックアップ位置データ」と呼ぶ)であり、もう一つの群の位置データは、壁面ボードWBの貼付けに使用する位置データ(以下「貼付け位置データ」と呼ぶ)である。
・把持X角度、把持Y角度、把持Z角度
・把持X座標、把持Y座標、把持Z座標
である。
・貼付けX角度、貼付けY角度、貼付けZ角度
・貼付けX座標、貼付けY座標、貼付けZ座標
である。
図10に示すように、情報処理部232が有するCPU231は、RAM234の記憶領域に保存したピックアップ位置データにしたがい駆動源PSを制御し、ロボットアーム121をストック領域Bに移動させる(ステップS301)。これによってロボットハンド131は、ボードパレット2に積み重ねられている最上位の壁面ボードWBに対面する。
CPU231が貼付け位置データにしたがい駆動源PSを制御し、ロボットアーム121をボード貼り位置A1に移動させるステップS303の処理を実行すると、ロボットハンド131に把持された壁面ボードWBは施工領域Aに運ばれ、これから壁面ボードWBを貼り付けようとするボード貼り位置A1に位置づけられて配置される(ステップS304)。
CPU231は、ビス打ち機135を駆動する(ステップS305)。これによってボード取付枠1に壁面ボードWBがビス止めされる。
ストック領域Bでは、壁面ボードWBがピックアップされていくにしたがい、ボードパレット2に積み重ねられた壁面ボードWBの高さが低くなっていく。そこでボード貼付け用のコンピュータプログラムは、壁面ボードWBを一枚ピックアップする毎にピックアップ位置データを修正するように記述されている。このときの修正は、ロボットハンド131の姿勢を変えることなく、このロボットハンド131のボード把持位置を壁面ボードWBの厚みの分だけZ方向に低めるように、ピックアップ位置データ、つまり
・把持X角度、把持Y角度、把持Z角度
・把持X座標、把持Y座標、把持Z座標
の値を変更することによって行われる。
・貼付けX角度、貼付けY角度、貼付けZ角度
・貼付けX座標、貼付けY座標、貼付けZ座標
の値を変更する。このとき変更される値は、一枚の壁面ボードWBをボード貼り位置A1に貼り付ける毎に、ピックアップした壁面ボードWBを把持するロボットハンド131の移動先を次の順番のボード貼り位置A1に切り替える値である。
本実施の形態によれば、施工領域Aに壁面ボードWBを貼り付けるに際して、人手を要する作業が大幅に減少するので、その作業負担を減少させ、作業効率を向上させることができる。
実施に際しては、各種の変形や変更が許容される。
1S 軽量鉄骨材
2 ボードパレット
3 パイロン
4 バー
5 囲い
11 ボード貼付け装置
21 キャスタ
22 パレット基部
23 ボード支持部
24 基部フレーム
25 枠体
26 補強板
27 支持フレーム
28 スペーサ
29 ボード受けフレーム
101 ロボット装置
111 台車
112 リフタ
113 車輪
114 支持脚
121 ロボットアーム
122a~122f ジョイント
123a~123d リンク
131 ロボットハンド
132 フレーム
133 把持具
134 距離計測器(レーザ距離計)
135 ビス打ち機(固定具)
137 吸着パッド
138 真空発生器
201 制御盤
211 情報処理装置(制御部)
231 CPU
232 情報処理部
233 EEPROM
234 RAM
235 時計回路
236 I/O
237 HDD
238 表示装置
239 入力装置
241 駆動系
A 施工領域
A1 ボード貼り位置
A2 ボード既設位置
B ストック領域
C コンプレッサ
F 特徴点
H 作業者
IL 内側の列
L 光軸
LB レーザ光
OL 外側の列
O 測定対象物
PS 駆動源
SD センシング装置
W 壁面
WB 壁面ボード(ボード)
WS 施工空間
Claims (18)
- 測定対象物の垂直方向をX方向、水平方向をY方向、奥行き方向をZ方向としたとき、X方向に沿うX軸とY方向に沿うY軸との交点である第1の位置と、X軸上で前記第1の位置から離れた第2の位置と、Y軸上で前記第1の位置から離れた第3の位置とを通るZ方向に沿うZ軸上に光軸を一致させてロボットハンドに取り付けられた三つの距離計測器から出力信号を受信する工程と、
平板状のボードを把持し得る把持具を取り付けた前記ロボットハンドをロボットアームで駆動し、ボード貼り用の下地を有するボード貼り位置に前記把持具を対面させる工程と、
前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記ロボットハンドのZ方向の平行度を保つX軸及びY軸回りの回転角度と、前記ロボットハンドのXY方向の平行度を保つZ軸回りの回転角度とを求め、それぞれ貼付けX角度、貼付けY角度、及び貼付けZ角度として記憶領域に保存する工程と、
前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記下地に前記ボードを貼り付けるときの前記ロボットハンドのX軸、Y軸及びZ軸の座標を求め、それぞれ貼付けX座標、貼付けY座標、及び貼付けZ座標として記憶領域に保存する工程と、
を備えるボード貼付け方法。 - 前記ロボットハンドをX軸回りに回転させ、Y軸方向に並ぶ前記二つの距離計測器の出力信号に基づく測定距離が一致する回転角度を前記貼付けX角度として求める工程と、
前記ロボットハンドをY軸回りに回転させ、前記X軸方向に並ぶ二つの距離計測器の出力信号に基づく測定距離が一致する回転角度を前記貼付けY角度として求める工程と、
を備える請求項1に記載のボード貼付け方法。 - 前記貼付けX角度と前記貼付けY角度とが定まった前記ロボットアームの姿勢で、前記ボード貼り位置の水平方向に隣接するボード既設位置に向けて前記ロボットハンドを水平移動させ、前記ボード貼り位置と前記既設ボードとの間の段差をX軸上に並ぶ二つのうちの一方の前記距離計測器の出力信号に基づいて検出する工程と、
前記一方の距離計測器が前記段差を検出した位置で前記ロボットハンドの移動を停止し、前記段差を検出したレーザ光の光軸回りに前記ロボットハンドを回転させ、その過程で、前記X軸上に並ぶもう一方の前記距離計測器が前記段差を検出した位置を前記貼付けZ角度として求める工程と、
を備える請求項2に記載のボード貼付け方法。 - 前記貼付けZ角度が定まった前記ロボットアームの姿勢で、X軸上に並ぶ二つの前記距離計測器の出力信号に基づく測定距離を前記ロボットアームの現在のZ座標に加えた座標位置を前記貼付けZ座標として求める工程
を備える請求項3に記載のボード貼付け方法。 - 前記貼付けZ角度が定まった前記ロボットアームの姿勢で、前記ボード既設位置に向けて前記ロボットハンドを水平移動させ、垂直方向の前記段差をX軸上に並ぶ前記二つの距離計測器の出力信号に基づいて検出する工程と、
前記段差の検出位置の座標にY軸方向の既知のオフセット量を加えた座標を前記貼付けY座標として求める工程と、
を備える請求項4に記載のボード貼付け方法。 - 前記貼付けZ角度が定まった前記ロボットアームの姿勢で、前記ロボットハンドを反時計方向に90度回転させるとともに、前記ボード既設位置に向けて前記ロボットハンドを垂直移動させ、水平方向の前記段差を本来はX軸上に並ぶ二つの前記距離計測器の出力信号に基づいて検出する工程と、
前記段差の検出位置の座標にX軸方向の既知のオフセット量を加えた座標を前記貼付けX座標として求める工程と、
を備える請求項4又は5に記載のボード貼付け方法。 - 前記ロボットハンドを前記ロボットアームで駆動し、ストック領域に積み重ねられた最上位のボートに前記把持具を対面させる工程と、
前記把持具を前記最上位のボードに対面させた状態での前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記ロボットハンドのZ方向の平行度を保つX軸及びY軸回りの回転角度と、前記ロボットハンドのXY方向の平行度を保つZ軸回りの回転角度とを求め、それぞれ把持X角度、把持Y角度、及び把持Z角度として記憶領域に保存する工程と、
前記把持具を前記最上位のボードに対面させた状態での前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記最上位のボードを把持するときの前記ロボットハンドのX軸、Y軸及びZ軸方向の座標を求め、それぞれ把持X座標、把持Y座標、及び把持Z座標として記憶領域に保存する工程と、
を備える請求項1ないし6のいずれか一に記載のボード貼付け方法。 - 前記ロボットアームをX軸回りに回転させ、Y軸方向に並ぶ前記二つの距離計測器の出力信号に基づく測定距離が一致する回転角度を前記把持X角度として求める工程と、
前記ロボットアームをY軸回りに回転させ、前記X軸方向に並ぶ二つの距離計測器の出力信号に基づく測定距離が一致する回転角度を前記把持Y角度として求める工程と、
を備える請求項7に記載のボード貼付け方法。 - 前記把持X角度と前記把持Y角度とが定まった前記ロボットアームの姿勢で、前記ロボットハンドをY軸方向に移動させ、X軸上に並ぶ二つのうちの一方の前記距離計測器の出力信号に基づいて前記最上位のボードの端部を検出する工程と、
前記一方の距離計測器が前記ボードの端部を検出した位置で前記ロボットハンドの移動を停止し、前記端部を検出したレーザ光の光軸回りに前記ロボットハンドを回転させ、その過程で、前記X軸上に並ぶもう一方の前記距離計測器が前記最上位のボードの端部を検出した位置を把持Z角度として求める工程と、
を備える請求項8に記載のボード貼付け方法。 - 前記把持Z角度が定まった前記ロボットアームの姿勢で、X軸方向に並ぶ二つの前記距離計測器の出力信号に基づく測定距離を求め、求めた測定距離を前記ロボットアームの現在のZ軸座標に加えた座標位置を前記把持Z座標として求める工程
を備える請求項9に記載のボード貼付け方法。 - 前記把持Z角度を求めたときの前記ロボットアームの座標に、Y軸方向の既知のオフセット量を加えた座標を前記把持Y座標として求める工程
を備える請求項10に記載のボード貼付け方法。 - 前記把持Z角度が定まった前記ロボットアームの姿勢で、前記ロボットハンドをX軸方向に移動させ、その過程で、前記最上位のボードの端部を前記距離計測器の出力信号に基づいて検出する工程と、
前記最上位のボードの端部の検出位置の座標にX軸方向の既知のオフセット量を加えた座標を前記把持X座標として求める工程と、
を備える請求項11に記載のボード貼付け方法。 - 前記記憶領域に保存されている前記把持X角度、前記把持Y角度、前記把持Z角度、前記把持Z座標、前記把持X座標、及び前記把持Y座標のデータにしたがって前記ロボットアームを駆動し、前記把持具を前記最上位のボードの上面に対面させる工程と、
前記把持具に前記最上位のボードを把持させる工程と、
前記ロボットアームを駆動し、前記把持具が把持する前記最上位のボードを前記ストック領域からピックアップする工程と、
を備える請求項7ないし12のいずれか一に記載のボード貼付け方法。 - 前記記憶領域に保存されている前記貼付けX角度、前記貼付けY角度、前記貼付けZ角度、前記貼付けZ座標、前記貼付けX座標、及び前記貼付けY座標のデータにしたがって前記ロボットアームを駆動し、前記把持具が把持する前記ボードを前記ボード貼り位置に位置づける工程と、
前記ロボットハンドに設けた固定具を駆動し、前記ボード貼り位置に位置づけられた前記ボードを前記下地に貼り付ける工程と、
を備える請求項1ないし12のいずれか一に記載のボード貼付け方法。 - ロボットハンドに取り付けられ、平板状のボードを把持してボード貼り位置に設けられたボード貼り用の下地に貼り付ける把持具と、
測定対象物の垂直方向をX方向、水平方向をY方向、奥行き方向をZ方向としたとき、X方向に沿うX軸とY方向に沿うY軸との交点である第1の位置と、X軸上で前記第1の位置から離れた第2の位置と、Y軸上で前記第1の位置から離れた第3の位置とを通るZ方向に沿うZ軸上に光軸を一致させて前記ロボットハンドに取り付けられた三つの距離計測器と、
各部を制御する制御部と、
前記制御部が、前記ロボットハンドをロボットアームで駆動させ、前記把持具を前記ボード貼り位置に対面させる手段と、
前記制御部が、前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記ロボットハンドのZ方向の平行度を保つX軸及びY軸回りの回転角度と、前記ロボットハンドのXY方向の平行度を保つZ軸回りの回転角度とを求め、それぞれ貼付けX角度、貼付けY角度、及び貼付けZ角度として記憶領域に保存する手段と、
前記制御部が、前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記下地に前記ボードを貼り付けるときの前記ロボットハンドのX軸、Y軸及びZ軸の座標を求め、それぞれ貼付けX座標、貼付けY座標、及び貼付けZ座標として記憶領域に保存する手段と、
を備えるボード貼付け装置。
- 前記制御部が、前記ロボットハンドを前記ロボットアームで駆動させ、ストック領域に積み重ねられた最上位の前記ボートに前記把持具を対面させる手段と、
前記制御部が、前記把持具を前記最上位のボードに対面させたときの前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記ロボットハンドのZ方向の平行度を保つX軸及びY軸回りの回転角度と、前記ロボットハンドのXY方向の平行度を保つZ軸回りの回転角度とを求め、それぞれ把持X角度、把持Y角度、及び把持Z角度として記憶領域に保存する手段と、
前記制御部が、前記把持具を前記最上位のボードに対面させたときの前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記最上位のボードを把持するときの前記ロボットハンドのX軸、Y軸及びZ軸方向の座標を求め、それぞれ把持X座標、把持Y座標、及び把持Z座標として記憶領域に保存する手段と、
を備える請求項15に記載のボード貼付け装置。 - ロボットハンドに取り付けられ、平板状のボードを把持してボード貼り位置に設けられたボード貼り用の下地に貼り付ける把持具と、
測定対象物の垂直方向をX方向、水平方向をY方向、奥行き方向をZ方向としたとき、X方向に沿うX軸とY方向に沿うY軸との交点である第1の位置と、X軸上で前記第1の位置から離れた第2の位置と、Y軸上で前記第1の位置から離れた第3の位置とを通るZ方向に沿うZ軸上に光軸を一致させて前記ロボットハンドに取り付けられた三つの距離計測器と、
を備えるボード貼り装置の各部を制御するコンピュータにインストールされ、このコンピュータに、
前記ロボットハンドをロボットアームで駆動させ、前記把持具を前記ボード貼り位置に対面させる機能と、
前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記ロボットハンドのZ方向の平行度を保つX軸及びY軸回りの回転角度と、前記ロボットハンドのXY方向の平行度を保つZ軸回りの回転角度とを求め、それぞれ貼付けX角度、貼付けY角度、及び貼付けZ角度として記憶領域に保存する機能と、
前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記下地に前記ボードを貼り付けるときの前記ロボットハンドのX軸、Y軸及びZ軸の座標を求め、それぞれ貼付けX座標、貼付けY座標、及び貼付けZ座標として記憶領域に保存する機能と、
を実行させるコンピュータプログラム。 - 前記コンピュータに、
前記ロボットハンドを前記ロボットアームで駆動させ、ストック領域に積み重ねられた最上位の前記ボートに前記把持具を対面させる機能と、
前記把持具を前記最上位のボードに対面させたときの前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記ロボットハンドのZ方向の平行度を保つX軸及びY軸回りの回転角度と、前記ロボットハンドのXY方向の平行度を保つZ軸回りの回転角度とを求め、それぞれ把持X角度、把持Y角度、及び把持Z角度として記憶領域に保存する機能と、
前記把持具を前記最上位のボードに対面させたときの前記距離計測器の出力信号に基づいて、前記最上位のボードを把持するときの前記ロボットハンドのX軸、Y軸及びZ軸方向の座標を求め、それぞれ把持X座標、把持Y座標、及び把持Z座標として記憶領域に保存する機能と、
を実行させる請求項17に記載のコンピュータプログラム。
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