WO2024154794A1 - 鉄筋結束ロボット及びその制御方法 - Google Patents
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- E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
- E04G21/12—Mounting of reinforcing inserts; Prestressing
Definitions
- This embodiment relates to a rebar binding robot and its control method.
- Patent Document 1 requires a high level of design and manufacturing effort to form the wheel contact surface into a V-shape, and because the wheel engages with the rebar at the valley of the V while moving, it can be extremely difficult to move if the rebars on the left and right are not parallel, for example.
- the present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a rebar tying robot and a control method thereof that can move efficiently over multiple rebars with a simple configuration.
- a rebar tying robot comprising a rebar tying unit configured to tie the intersections of at least two rebars among a plurality of rebars, a traveling unit configured to be capable of running on the plurality of rebars, a first sensor and a second sensor configured to be capable of detecting at least one of the plurality of rebars and spaced apart from each other along a first direction, and a control device that sets a target point on at least one of the rebars and controls the running of the traveling unit based on the target point.
- This disclosure provides a rebar tying robot and its control method that can move efficiently over multiple rebars with a simple configuration.
- FIG. 6 is a perspective view of the reinforcing bar binding robot 100 with the reinforcing bar binding unit 110 removed, as viewed obliquely from below.
- FIG. 7 is a diagram illustrating the functional block configuration of the rebar binding robot 100.
- FIG. 8 is a view of the rebar tying robot 100 traveling along the first rebar R10 as viewed from the Y direction.
- FIG. 9 is a view of the reinforcing bar binding robot 100 traveling along the first reinforcing bar R10, viewed from the X direction.
- FIG. 10 is a view of the reinforcing bar binding robot 100, which has stopped traveling and is performing binding work, as viewed from the Y direction.
- FIG. 14(b) is a schematic top view of the rebar tying robot 100 seen from above (upper side in the Z direction).
- FIG. 15 is a diagram illustrating an image captured by the first sensor 130a.
- FIG. 16 is a schematic diagram for explaining template matching.
- FIG. 17 is a diagram showing a schematic diagram of the rebar tying robot 100 for explaining a method for estimating an intersection point.
- FIG. 18 is a flowchart of a method for estimating the intersection point c12 in an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 19 is a flowchart regarding the lateral movement of the rebar binding robot 100.
- FIG. 20 is a flow chart of a rebar tracking method in accordance with an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 21 is a schematic diagram of the reinforcing bar binding robot 100 for explaining a reinforcing bar tracking method.
- FIG. 22(a) is a rear view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally, and FIG. 22(b) is a diagonal top view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally.
- FIG. 23(a) is a rear view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally, and FIG. 23(b) is a diagonal top view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally.
- FIG. 24(a) is a rear view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally, and FIG. 24(b) is a diagonal top view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally.
- FIG. 22(a) is a rear view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally
- FIG. 22(b) is a diagonal top view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally.
- FIG. 25(a) is a rear view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally
- FIG. 25(b) is a diagonal top view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally
- FIG. 26(a) is a rear view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally
- FIG. 26(b) is a diagonal top view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally
- FIG. 27(a) is a rear view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally
- FIG. 27(b) is a diagonal top view of the reinforcing bar binding robot 100 moving laterally
- FIG. 28 is a schematic diagram of a rebar binding robot 200 according to another embodiment of the present disclosure, viewed from below in the Z direction.
- each drawing may show an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis.
- the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis form a right-handed three-dimensional Cartesian coordinate system.
- the direction of the X-axis arrow may be referred to as the X-axis forward, the right side of the X-direction, or the right side of the X-axis
- the direction opposite to the arrow may be referred to as the X-axis backward, the X-direction left, or the X-axis left.
- the Z-axis forward and the Z-axis backward may be referred to as the "upper side” or “upper side” and the “lower side” or “lower side”, respectively.
- the planes perpendicular to the X-axis, Y-axis, or Z-axis may be referred to as the YZ plane, the ZX plane, or the XY plane.
- these directions are used for convenience to explain the relative positional relationship. Therefore, these directions do not define the absolute positional relationship.
- FIG. 1 is an overall perspective view of a rebar tying robot 100 according to an embodiment of the present disclosure, as viewed from diagonally above.
- FIG. 2 is an overall perspective view of a rebar tying robot according to an embodiment of the present disclosure, as viewed from diagonally below.
- the rebar tying robot 100 according to an embodiment of the present disclosure comprises a rebar tying unit 110, a traveling unit 120, and a sensor unit 130.
- the rebar tying robot 100 may further comprise other components, such as a main unit 140, a support bar 150, a control device 160 (not shown), a mobile unit 180, and a memory device 190.
- FIGS. 1 and 2 also show a rebar group R including multiple rebars R10 (also referred to as “first rebars” or “vertical rebars” in this embodiment) extending in the Y direction.
- the rebar tying robot 100 is placed on the rebar group R so as to run along the first rebars R10.
- the rebar group R may also include multiple rebars (also referred to as “second rebars R20" or “horizontal rebars” in this embodiment) extending in the X direction.
- the first reinforcing bar R10 is arranged so that the first direction, which is the direction in which it extends, is parallel to the Y direction. Furthermore, the second reinforcing bar R20, which will be described later, is arranged so that the second direction, which is the direction in which it extends, is parallel to the X direction. Therefore, in an exemplary embodiment of the present disclosure, the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 are arranged so that they are perpendicular to each other.
- first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 are arranged so that the plane formed by the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 (also referred to as the "reinforcing bar surface" in this embodiment) is parallel to the XY plane. Therefore, the plane formed by the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 is a horizontal plane in this embodiment. Note that the arrangement of the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 is not limited to this. For example, as will be described later, the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 may be arranged so that they are non-perpendicular to each other.
- first rebar R10 and the second rebar R20 may be arranged so that the angle between the first rebar R10 and the second rebar R20 is, for example, 30°, 45°, 60°, or other angles.
- first rebar R10 and the second rebar R20 are arranged so that they are perpendicular to each other, but they do not necessarily have to be perpendicular to each other depending on the intersection, and may be arranged to form an angle of, for example, 85° to 90°.
- first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 may have a finite length, and the first reinforcing bars R10 or the second reinforcing bars R20 may be connected via joints in the first direction or the second direction, respectively. Furthermore, the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 may have ends as described below, and for example, the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 may have ends R10e and R20e, described below, at one end and the other end in the first direction and the second direction, respectively.
- the reinforcing bar binding unit 110 is configured to bind the intersection c12 of the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20.
- the binding operation of the reinforcing bar binding unit 110 at the intersection c12 of the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 will be described in detail later.
- the running unit 120 may have four running units 120a, 120b, 120c, and 120d (in this embodiment, these are also referred to as the "first running unit,” the “second running unit,” the “third running unit,” and the “fourth running unit,” respectively).
- the running units 120 are positioned on the group of rebars R so that the rebar tying robot 100 moves in the Y direction.
- the first running unit 120a, the second running unit 120b, the third running unit 120c, and the fourth running unit 120d each have a first roller part 122a, a second roller part 122b, a third roller part 122c, and a fourth roller part 122d, and the first roller part 122a, the second roller part 122b, the third roller part 122c, and the fourth roller part 122d are configured to run on any one of the first reinforcing bars R10 of the multiple first reinforcing bars R10 along the Y direction (first direction), which is the extension direction of the first reinforcing bars R10.
- the first traveling unit 120a, the second traveling unit 120b, the third traveling unit 120c, and the fourth traveling unit 120d are described as being configured to travel in the Y direction, but the first traveling unit 120a, the second traveling unit 120b, the third traveling unit 120c, and the fourth traveling unit 120d may be configured to travel in a direction other than the Y direction. For example, they may travel in a direction at an angle of several degrees to several tens of degrees from the Y direction.
- the first running unit 120a, the second running unit 120b, the third running unit 120c, and the fourth running unit 120d may be configured to move in a curved line to follow the curved first reinforcing bar R10, and in this case, the first direction, which is the extension direction of the first reinforcing bar R10, may be different for each point that constitutes the curve.
- the sensor unit 130 has sensors 130a, 130b, 130c, and 130d (also referred to as the "first sensor,” “second sensor,” “third sensor,” and “fourth sensor,” respectively, in this embodiment).
- the first sensor 130a and the second sensor 130b are arranged spaced apart from each other along the Y direction in Figures 1 and 2 (the direction in which the straight line connecting the first sensor 130a and the second sensor 130b extends is also referred to as the "third direction” in this embodiment).
- the fourth sensor 130d is disposed on the side opposite to the side on which the third sensor 130c of the rebar tying robot 100 is disposed (the side on the far side of the paper in Figs.
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d are disposed so as to be spaced apart from each other along a direction intersecting the Y direction in Figs. 1 and 2 (the X direction in the example shown in Figs. 1 and 2; in this embodiment, the direction in which the straight line connecting the third sensor 130c and the fourth sensor 130d extends is also referred to as the "fourth direction").
- the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and the fourth sensor 130d are configured to be capable of detecting the first rebar R10 and/or the second rebar R20.
- the first sensor 130a and the second sensor 130b may be configured to be capable of detecting the first rebar R10
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d may be configured to be capable of detecting the second rebar R20.
- the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and the fourth sensor 130d may all be configured to be capable of detecting the first rebar R10 and the second rebar R20.
- FIG. 3 shows a plan view of the rebar tying robot 100 seen from above (above in the Z direction).
- FIG. 4 shows a plan view of the rebar tying robot 100 seen from below (below in the Z direction).
- the first running unit 120a and the second running unit 120b may be arranged on one side and the other side of the fourth direction (X direction) relative to the first sensor 130a (the left side and the right side of the X direction, respectively, in FIG. 3).
- the third running unit 120c and the fourth running unit 120d may be arranged on one side and the other side of the fourth direction (X direction) relative to the second sensor 130b.
- the first sensor 130a may be arranged between the first running unit 120a and the second running unit 120b in the fourth direction.
- the second sensor 130b may be arranged between the third running unit 120c and the fourth running unit 120d in the fourth direction.
- the third sensor 130c may be disposed between the first traveling unit 120a and the third traveling unit 120c in the third direction (Y direction in FIG. 3 and FIG. 4)
- the fourth sensor 130d may be disposed between the second traveling unit 120b and the fourth traveling unit 120d in the third direction (Y direction). Also, as shown in FIG.
- the camera constituting the first sensor 130a is disposed in front of a straight line passing through the rotation axis 128a of the first roller part 122a constituting the first traveling unit 120a and the rotation axis 128b of the second roller part 122b constituting the second traveling unit 120b in a top view (forward in the Y direction in FIG. 4).
- the camera constituting the second sensor 130b is disposed behind a straight line passing through the rotation shaft 128c of the third roller portion 122c constituting the third traveling unit 120c and the rotation shaft 128d of the fourth roller portion 122d constituting the fourth traveling unit 120d in a top view (rearward in the Y direction in FIG. 4). Also, as shown in FIG. 3 and FIG.
- the first sensor 130a is disposed in front of the main unit 140 in the Y axis direction.
- the second sensor 130b is disposed behind the main unit 140 in the Y axis direction.
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d are disposed on the left and right sides of the main unit 140 in the X direction in a top view in FIG. 3, respectively. That is, as can be seen from, for example, FIG.
- the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and the fourth sensor 130d are arranged so as to be on or outside the outer edge of a rectangle virtually formed by connecting the first traveling unit 120a, the second traveling unit 120b, the third traveling unit 120c, and the fourth traveling unit 120d near their centers in a plan view of the rebar tying robot 100.
- the virtually formed rectangle formed by the first traveling unit 120a to the fourth traveling unit 120d may be a square, for example, when the distances between the traveling units in the X direction and the Y direction are approximately equal, and in this case, the first sensor 130a to the fourth sensor 130d may be arranged so as to be on or outside the outer edge of the virtual square.
- the first running unit 120a to the fourth running unit 120d may virtually form a quadrangle other than a rectangle or a square, and even in that case, the first sensor 130a to the fourth sensor 130d may be positioned on the outer edge or outside of the virtual quadrangle.
- the main unit 140 may have a main body upper surface 142.
- the main body upper surface 142 may have, for example, a circular hole 144 formed near the center, and the rebar binding unit 110 may be arranged to pass through the hole 144.
- the rebar tying robot 100 may be provided with, for example, two support bars 150 (a first support bar 150a and a second support bar 150b, respectively).
- the first support bar 150a and the second support bar 150b are bars extending in one direction and are arranged parallel to, for example, the fourth direction (the X direction in Figures 1 to 4). Therefore, in the embodiment of the present disclosure, the first support bar 150a and the second support bar 150b are arranged, for example, parallel to the horizontal direction. Also, as shown in Figures 1 to 4, the first support bar 150a and the second support bar 150b may be arranged so as to be spaced apart from each other in the Y direction (the third direction).
- first support bar 150a and the second support bar 150b may be configured to support the main unit 140 of the rebar tying robot 100, for example, when the rebar tying robot 100 moves laterally (the X direction in Figures 1 to 4, the fourth direction in the rebar tying robot 100).
- FIG. 5 is a perspective view of the reinforcing bar tying robot 100 with the reinforcing bar tying unit 110 removed, viewed from diagonally above.
- FIG. 6 is a perspective view of the reinforcing bar tying robot 100 with the reinforcing bar tying unit 110 removed, viewed from diagonally below.
- the reinforcing bar tying unit 110 may be provided so as to be movable in the vertical direction (Z direction in FIG. 1) while penetrating the hole 144.
- the reinforcing bar tying unit 110 is lowered to tie the intersection c12 of the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20.
- the reinforcing bar tying unit 110 has a magazine section 112.
- the magazine section 112 contains a wire used for bundling reinforcing bars, and when the reinforcing bar bundling unit 110 bundles the intersection c12 of the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20, the wire contained in the magazine section 112 is pulled out to bundle the intersection c12.
- the reinforcing bar bundling unit 110 is provided with a reinforcing bar bundling mechanism 114 at one end (the lower end in the Z direction in FIG. 5) of the reinforcing bar bundling unit 110, which has a wire guide or the like and is configured to perform reinforcing bar bundling work.
- the reinforcing bar bundling work of the reinforcing bar bundling mechanism 114 may be realized, for example, by a function similar to that of a known reinforcing bar bundling machine.
- FIG. 7 is a diagram explaining the functional block configuration of the rebar tying robot 100. As shown in FIG. 7, in addition to the rebar tying unit 110, traveling unit 120, and sensor unit 130 described above, the rebar tying robot 100 may also include a control device 160, a moving unit 180, and a storage device 190.
- the control device 160 is configured to control the movement and binding work performed by the rebar binding robot 100.
- the control device 160 may include a sensor detection result acquisition unit 162, a determination unit 164, an intersection point calculation unit 166 (also referred to as an "intersection point estimation unit” or an “intersection point estimation unit” in this embodiment), a rebar binding unit control unit 168, a rebar tracking control unit 170, a stop control unit 172, a movement amount calculation unit 174, a posture control unit 176, a motor control unit 178, and a foreign object bypass control unit 179.
- the moving unit 180 is configured to control the horizontal movement of the main unit 140 of the rebar binding robot 100.
- the rebar binding robot 100 may be moved horizontally by the moving unit 180, as described below.
- the moving unit 180 may be equipped with a first moving motor 182 and a second moving motor 184, and for example, the main unit 140 may be moved horizontally by the two motors 182 and 184 when the rebar binding robot 100 moves laterally as described below.
- the storage device 190 may store, for example, one or more programs executed by the control device 160, data used to control the rebar tying robot 100, etc.
- the storage device 190 may include, for example, a template database 192.
- the template database 192 may store, for example, as described below, template images used when detecting the first rebar R10 and/or the second rebar R20 using template matching based on the detection results of the sensor unit 130, or data obtained by performing image processing such as frequency analysis on the template images.
- the control device 160 may further include a template data creation unit, and may be configured to create template data based on images captured using the sensor unit 130 according to the site where the rebar tying work is to be performed, and store the template data in the template database 192.
- the template data stored in the template database 192 may be accumulated, for example, when new template data is created, or may be erased when the tying work at each construction site is completed.
- the created template data may be stored in the template database 192 of the storage device 190 for a certain period of time and then deleted, for example, periodically.
- the sensor detection result acquisition unit 162 acquires the detection results of the sensor unit 130.
- the detection results of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d of the sensor unit 130 may be used to determine the first rebar R10 and/or the second rebar R20 by the first rebar determination unit 164a1 and/or the second rebar determination unit 164a2 of the determination unit 164.
- the detection results of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d may be used to determine the end R10e of the first rebar R10 and/or the end R20e of the second rebar R20 by the first rebar end determination unit 164b1 and/or the second rebar end determination unit 164b2 of the determination unit 164.
- the determination unit 164 may include a first rebar determination unit 164a1, a second rebar determination unit 164a2, a first rebar end determination unit 164b1, a second rebar end determination unit 164b2, a posture determination unit 164c, an obstacle determination unit 164d, and a robot height calculation unit 164e.
- the first rebar determination unit 164a1 and the second rebar determination unit 164a2 determine the first rebar R10 and/or the second rebar R20 using, for example, the detection results of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d acquired by the sensor detection result acquisition unit 162.
- the first reinforcing bar determination unit 164a1 and the second reinforcing bar determination unit 164a2 may determine the position of the first reinforcing bar R10 and/or the second reinforcing bar R20 by performing template matching based on the captured images that are the detection results of the first sensor 130a to the fourth sensor 130d.
- the first reinforcing bar end determination unit 164b1 and the second reinforcing bar end determination unit 164b2 use, for example, the detection results of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d acquired by the sensor detection result acquisition unit 162 to determine the end R10e of the first reinforcing bar R10 and/or the end R20e of the second reinforcing bar R20.
- the first reinforcing bar end determination unit 164b1 and the second reinforcing bar end determination unit 164b2 may determine the end R10e of the first reinforcing bar R10 and/or the end R20e of the second reinforcing bar R20 based on template matching, similar to the first reinforcing bar determination unit 164a1 and the second reinforcing bar determination unit 164a2.
- the robot height calculation unit 164e may calculate the height of the reinforcing bar binding robot 100 from the group of reinforcing bars R based on the detection results of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d, for example.
- the robot height calculation unit 164e may calculate the height of the rebar tying robot 100 from the rebar group R by calculating the distance of the rebar tying robot 100 from the rebar group R based on the relative size of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 in the image of the first rebar R10 and/or the second rebar R20.
- the height of the rebar tying robot 100 from the group of rebars R may be calculated, for example, based on the angle of the running unit 120.
- the running unit 120a has a first body side link part 121a connected to the main body part 140 and a first roller side link part 123a connected to the second first roller part 122a, and the first body side link part 121a and the first roller side link part 123a may form a link mechanism.
- the link angle formed by the first body side link part 121a and the first roller side link part 123a may be detected by the first link angle detection sensor 134a of the sensor unit 130, and the height of the first running unit 120a may be calculated based on the link angle.
- the second running unit 120b, the third running unit 120c, and the fourth running unit 120d have a second body side link portion 121b and a second roller side link portion 123b, a third body side link portion 121c and a third roller side link portion 123c, and a fourth body side link portion 121d and a fourth roller side link portion 123d, and the heights of the second running unit 120b, the third running unit 120c, and the fourth running unit 120d may be calculated by detecting the link angles formed by the second body side link portion 121b and the second roller side link portion 123b, the third body side link portion 121c and the third roller side link portion 123c, and the fourth body side link portion 121d and the fourth roller side link portion 123d using the second link angle detection sensor 134b, the third link angle detection sensor 134c, and the fourth link angle detection sensor 134d, respectively.
- the robot height calculation unit 164e may calculate the height of the rebar tying robot 100 from the group of rebars R based on the heights (heights from the group of rebars R) of the first traveling unit 120a, the second traveling unit 120b, the third traveling unit 120c, and the fourth traveling unit 120d thus calculated.
- the height of the rebar tying robot 100 may be calculated based on the average value of some or all of the calculated heights of the first traveling unit 120a, the second traveling unit 120b, the third traveling unit 120c, and the fourth traveling unit 120d.
- the height of the rebar tying robot 100 may be determined based on any one of the heights of the first traveling unit 120a, the second traveling unit 120b, the third traveling unit 120c, and the fourth traveling unit 120d.
- the sensor unit 130 may be equipped with an inclination detection sensor 132 in addition to the first sensor 130a to the fourth sensor 130d described above.
- the inclination detection sensor 132 may be a sensor capable of detecting the inclination angle of the rebar tying robot 100, such as a known inclination sensor or horizontal sensor.
- the sensor detection result acquisition unit 162 may also acquire the detection result of the inclination detection sensor 132.
- the posture determination unit 164c of the determination unit 164 may determine the posture of the rebar binding robot 100, and based on the determination result of the posture determination unit 164c, the posture control unit 176 may drive the height change motors 126 of the traveling units 120 (the first height change motor 126a of the first traveling unit 120a, the second height change motor 126b of the second traveling unit 120b, the third height change motor 126c of the third traveling unit 120c, and/or the height change motor 126d of the fourth traveling unit 120d) to adjust the posture of the rebar binding robot 100.
- the posture control unit 176 may drive the height change motors 126 of the traveling units 120 (the first height change motor 126a of the first traveling unit 120a, the second height change motor 126b of the second traveling unit 120b, the third height change motor 126c of the third traveling unit 120c, and/or the height change motor 126d of the fourth traveling unit 120d) to adjust the posture of the rebar binding robot 100.
- the rebar binding robot 100 may drive the height change motors 126, for example, so that the main unit 140 is parallel to the surface formed by the first rebar R10 and/or the second rebar R20 (also referred to as the "rebar surface" in this embodiment).
- the height of the first running unit 120a and the third running unit 120c, or the second running unit 120b and the fourth running unit 120d, among the first running unit 120a to the fourth running unit 120d may be changed to adjust the posture of the rebar tying robot 100.
- the intersection point calculation unit 166 estimates the intersection point c12 by calculating the intersection point c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20.
- the intersection point calculation unit 166 may calculate the position of the intersection point c12 based on the positions of the first rebar R10 and the second rebar R20 determined by the first rebar judgment unit 164a1 and the second rebar judgment unit 164a2, for example, as described below.
- the rebar tying robot 100 may perform tying work using the rebar tying unit 110.
- the motor control unit 178 may adjust the position of the rebar tying robot 100 by the first running unit 120a, the second running unit 120b, the third running unit 120c, and/or the fourth running unit 120d so that the rebar tying unit 110 is on the intersection point c12.
- the rebar tying unit control unit 168 may lower the rebar tying unit 110 to the intersection point c12 and perform tying at the intersection point c12.
- the rebar following control unit 170 may, for example, control the traveling unit 120 by the motor control unit 178 so that the rebar tying robot 100 follows the first rebar R10 while traveling, based on information about the first rebar R10 determined by the first rebar determination unit 164a1.
- the drive motors of the traveling unit 120 may be driven so that the rebar tying robot 100 does not come off the first rebar R12 and the first rebar R14.
- the first wheel drive motor 124a and the third wheel drive motor 124c which are the drive motors of the first running unit 120a and the third running unit 120c, which are arranged at the same position or approximately the same position in the X direction
- the second wheel drive motor 124b and the fourth wheel drive motor 124d which are the drive motors of the second running unit 120b and the fourth running unit 120d, which are arranged on the other side in the X direction, to adjust the position of the rebar binding robot 100 and make the rebar binding robot 100 run to follow the first rebar R10.
- the rebar following control unit 170 may adjust the rotation speed of the first wheel drive motor 124a, the second wheel drive motor 124b, the third wheel drive motor 124c, and/or the fourth wheel drive motor 124d, for example, to cause the rebar binding robot 100 to travel so as to follow the first rebar R10.
- the rebar binding robot 100 can be made to flexibly follow the first rebar R10.
- the rebar following control unit 170 may use, for example, the Pure Pursuit method or a method similar thereto in controlling the traveling unit 120.
- the Pure Pursuit method may be a method in which a specific target point is set on a target route, and turning control is performed to reach the target point.
- the target point may be referred to as the forward gaze point, and the distance from the reference position to the target point may be referred to as the forward gaze distance.
- At least one of the traveling units 120 provided in the rebar tying robot 100 may be configured so that steering is restricted.
- at least one of the traveling units 120 may be configured so that its direction is structurally immutable relative to the rebar tying robot 100.
- at least one of the traveling units 120 may be configured so that its direction can be structurally changed relative to the rebar tying robot 100, while the change in direction may be restricted based on control by the control device 160.
- the error angle calculation unit 170a is an example of an angle calculation unit, and calculates, for example, the angle (which may also be called the error angle) between a reference direction and the traveling direction of the rebar binding robot 100.
- the reference direction may be a direction parallel to the rebar to be tracked (first rebar R10), or may be a specific direction set in the rebar binding robot 100.
- the forward gaze distance calculation unit 170b is an example of a distance calculation unit, and calculates the forward gaze distance (the distance from the reference position to the target point).
- the reference position of the forward gaze distance is not particularly limited, but may be, for example, a predetermined position in the rebar tying robot 100, and specifically, may be the position of the sensors 130 such as the first sensor 130a and the second sensor 130b, the center of the left-right dimension of the rebar tying robot 100, or the center of gravity.
- the forward gaze distance calculation unit 170b may calculate the forward gaze distance based on the error angle (the angle between the reference direction and the traveling direction of the rebar tying robot 100) calculated by the error angle calculation unit 170a. In this case, the forward gaze distance may be calculated to be smaller as the error angle increases. According to this, the rebar tying robot 100 can be rotated more strongly as the error angle increases, thereby improving the tracking accuracy.
- the rotation angular velocity target value calculation unit 170c is an example of a rotation angular velocity target value calculation unit, and calculates, for example, a rotation angular velocity target value, which is a target value of the angular velocity at which the rebar binding robot 100 rotates in the traveling direction toward the target point.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d is an example of a rotation speed calculation unit, and calculates the rotation speed of each drive motor (the first wheel drive motor 124a that drives the first roller unit 122a, the second wheel drive motor 124b that drives the second roller unit 122b, the third wheel drive motor 124c that drives the third roller unit 122c, and/or the fourth wheel drive motor 124d that drives the fourth roller unit 122d) based on the turning angular velocity target value.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d calculates each rotation speed so that the rotation speeds of the first wheel drive motor 124a and the third wheel drive motor 124c, which are the left side drive motors, are greater than the rotation speeds of the second wheel drive motor 124b and the fourth wheel drive motor 124d, which are the right side drive motors, as the magnitude of the turning angular velocity increases.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d calculates each rotation speed so that the rotation speed of the second wheel drive motor 124b and the fourth wheel drive motor 124d, which are the right drive motors, becomes higher than the first wheel drive motor 124a and the third wheel drive motor 124c, which are the left drive motors, as the magnitude of the turning angular velocity becomes larger.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d may calculate the rotation speed so that the average value of the rotation speed of each drive motor becomes smaller as the turning angular velocity target value becomes larger. As a result, the speed of the rebar binding robot 100 decreases as the turning angular velocity target value becomes larger, making turning easier and improving tracking accuracy.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d may compress the initial rotation speed so as to fall within the predetermined range and calculate it as the final rotation speed.
- the compression process is not particularly limited as long as it is a calculation that causes the rotation speed to fall within a predetermined range, but may include, for example, multiplying the rotation speed by a predetermined coefficient, or performing a predetermined filter process or smoothing on the rotation speed.
- compression may include calculating the average value of the initial rotation speed of each drive motor and the average value of the final (compressed) rotation speed of each drive motor so that they are approximately equal (so that the difference is less than a predetermined threshold value).
- the stop control unit 172 is configured to control the stopping operation of the rebar tying robot 100. For example, as described below, when the rebar tying robot 100, which has traveled over the first rebar R12 and the first rebar R14, is determined by the first rebar end determination unit 164b1 and/or the second rebar end determination unit 164b2 to be near or approaching the end R13e of the first rebar R13 based on the detection results of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d, the stop control unit 172 may control the motor control unit 178 to drive and stop the first wheel drive motor 124a to the fourth wheel drive motor 124d, thereby stopping the rebar tying robot 100.
- the rebar tying robot 100 may be stopped not only at the end R13e of the first rebar R13, but also when it is determined that the rebar tying robot 100 is near the end R12e of the first rebar R12 and/or the end R14e of the first rebar R14, or is approaching the end R12e and/or the end R14e, instead of or in addition to the end R13e.
- the stop control unit 172 may stop the rebar tying robot 100 in order to tie the intersection point c12 with the rebar tying unit 110.
- the movement amount calculation unit 174 may be configured to calculate the amount of movement when the reinforcing bar tying robot 100 moves laterally (in the X direction). For example, as described above, when the first reinforcing bar end determination unit 164b1 and/or the second reinforcing bar end determination unit 164b2 determine that the reinforcing bar tying robot 100 is near or approaching the end R12e of the first reinforcing bar R12 and the end R14e of the first reinforcing bar R14, the reinforcing bar tying robot 100 completes the reinforcing bar tying work at the intersection c12 on the first reinforcing bar R13 located between the first reinforcing bar R12 and the first reinforcing bar R14, and moves to another first reinforcing bar R10 to start the reinforcing bar tying work at the intersection c12.
- the rebar tying robot 100 when the rebar tying robot 100 completes the rebar tying work at the intersection c12 on the first rebar R13 and then performs the rebar tying work at the intersection c12 on the first rebar R14, the rebar tying robot 100 moves in the X direction by one interval for the interval in the X direction between the first rebars R10.
- the movement amount calculation unit 174 may calculate the movement amount based on the interval in the X direction between adjacent first rebars R10 based on the information on the position of the first rebar R10 determined by the first rebar determination unit 164a1.
- the movement amount may be calculated based on the interval between the first rebars R10.
- the main unit 140 may be moved laterally (for example, horizontally) by the moving unit 180 during the lateral movement based on the calculated movement amount.
- the movement amount calculation unit 174 may calculate the amount of movement in a direction other than the horizontal movement amount.
- the movement amount calculation unit 174 may calculate the amount of vertical movement (first direction, Y direction) of the rebar binding robot 100 based on the detection results of each sensor 130, the determination results by the rebar end determination unit 164b1 and/or the rebar end determination unit 164b2, etc.
- a camera may be used as the sensor unit 130, and the position of the foreign object may be determined based on the detection result of the sensor unit 130, for example, by the obstacle determination unit 164d of the determination unit 164.
- tools may be left on the surface of the reinforcing bars, or workers may be working on them.
- the foreign object bypass control unit may be configured to bypass the foreign object by driving the first wheel drive motor 124a, the second wheel drive motor 124b, the third wheel drive motor 124c, and/or the fourth wheel drive motor 124d using the motor control unit 178 based on the detection result of the foreign object.
- the reinforcing bar binding robot 100 may be configured to bypass the foreign object by performing a lateral movement described later.
- the control device 160 is, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) that corresponds to a calculation unit, and is a control unit that controls the execution of the programs stored in the storage device 190 and calculates and processes data.
- the processor is a calculation unit that executes programs that perform the operations of the rebar tying robot 100 (rebar tracking and running, lateral movement (e.g. horizontal movement), rebar tying work, etc.) using each detection data, etc.
- the ROM is a part of the storage unit from which data can be read, and may be composed of, for example, a semiconductor memory element.
- the ROM may store, for example, programs executed by the control device 160, or data that is not rewritten.
- the program executed by the control device 160 may be provided by being stored in a computer-readable storage medium such as the storage device 190 (e.g., RAM or ROM), or may be provided via a communication network connected by a communication unit (not shown).
- a computer-readable storage medium such as the storage device 190 (e.g., RAM or ROM)
- a communication network connected by a communication unit (not shown).
- the control device 160 and the storage device 190 do not necessarily have to be independent.
- the rebar tying robot 100 may be equipped with an LSI (Large-Scale Integration) that integrates a processor and memory.
- the rebar tying robot 100 may also be equipped with a GPU (Graphical Processing Unit) as the control device 160, and the GPU may execute a program to realize the various operations described above.
- LSI Large-Scale Integration
- GPU Graphic Processing Unit
- FIG. 8 is a view of the rebar tying robot 100 running along the first rebar R10 as seen from the Y direction.
- Fig. 9 is a view of the rebar tying robot 100 running along the first rebar R10 as seen from the X direction.
- the rebar tying robot 100 runs in a first direction (Y direction).
- the rebar tying robot 100 runs so that the first roller part 122a of the first running unit 120a is on the first rebar R12 and the second roller part 122b of the second running unit 120b is on the first rebar R14 during running.
- Fig. 8 is a view of the rebar tying robot 100 running along the first rebar R10 as seen from the Y direction.
- the third roller part 122c of the third running unit 120c also runs on the first rebar R12, similar to the first roller part 122a of the first running unit 120a.
- the fourth roller portion 122d of the fourth running unit 120d also runs on the first rebar R14, similar to the second roller portion 122b of the second running unit 120b.
- the rebar binding robot 100 runs along the first rebar R10, for example, between a certain first rebar R10 (first rebar R12) and a first rebar R10 (first rebar R14) arranged two bars away from the certain first rebar R12, and binds the intersection c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20 on the first rebar R13, which is the first rebar R10 that exists between the running first rebar R12 and the first rebar R14.
- Figure 10 is a view of the rebar tying robot 100 that stops traveling and performs tying work, viewed from the Y direction.
- Figure 11 is a view of the rebar tying robot 100 performing tying work, viewed from the X direction.
- Figure 12 is a view of the rebar tying robot 100 performing tying work, viewed from below in the Z direction.
- Figures 10, 11, and 12 show an example in which the rebar tying robot 100 ties the intersection c12 of the first rebar R13 and the second rebar R20, and as shown in Figures 10 to 12, when performing tying work, the rebar tying robot 100 stops traveling as described above with reference to Figures 8 and 9 and lowers the rebar tying unit 110.
- the rebar binding robot 100 includes a traveling unit 120 configured to travel on a group of rebars R including a plurality of first rebars R1 whose extension direction is the Y direction (first direction) and a plurality of second rebars R2 whose extension direction is the X direction (second direction) intersecting the Y direction (first direction) and which are arranged so as to intersect with the first rebars R1, a sensor unit 130 configured to detect at least one first rebar R1 and/or at least one second rebar R2, and a first rebar determination unit 164a1 and/or a second rebar determination unit 164a2 (also referred to as a "rebar position calculation unit" in this embodiment) configured to calculate the position of
- the rebar tying robot 100 can improve the efficiency of the calculation process of the positions of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 by calculating the positions of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 based on two-dimensional images generated by the detection results of the sensor unit 130. For example, by performing calculations based on two-dimensional images, the calculation load can be reduced compared to when the positions of the rebars are calculated using three-dimensional data as the detection results of the sensor unit.
- the two-dimensional image used to calculate the position of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 may be a grayscale image.
- the rebar binding robot 100 may be equipped with a storage device 190 that stores information on at least one template image including a partial image of the first rebar R10 and/or the second rebar R20, and the two-dimensional image may include a grayscale image, and the first rebar determination unit 164a1 and/or the second rebar determination unit 164a2 (rebar position calculation unit) may be configured to calculate the position of at least one first rebar R10 and/or at least one second rebar R20 by comparing the grayscale image with the template image.
- the density value of a pixel in the grayscale image is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined that the pixel corresponds to the first rebar R10 and/or the second rebar R20.
- the first rebar determination unit 164a1 and/or the second rebar determination unit 164a2 may determine that at least a part of the first rebar R1 and/or at least a part of the second rebar R2 is present at a position corresponding to a pixel having a density value equal to or greater than a predetermined threshold value (first threshold value) if the density value of the pixel constituting the grayscale image is equal to or greater than a predetermined threshold value.
- first threshold value a predetermined threshold value
- the grayscale image may be generated by lowering the image density of an area where an object is present and raising the image density of an area where an object is not present. In this case, if the density value of a pixel is less than a predetermined threshold value, it may be determined that the pixel corresponds to the first rebar R10 and/or the second rebar R20.
- the grayscale image may be generated based on the detection results of a three-dimensional sensor.
- the sensor unit 130 includes a three-dimensional sensor capable of detecting the x-, y-, and z-coordinates of multiple points on the surface of the detection target, and the z-coordinate value detected by the three-dimensional sensor is converted into an image density that differs according to the magnitude of the z-coordinate value, and the grayscale image may be generated by constructing a two-dimensional image based on the x-, y-, and image density.
- the rebar tying robot 100 may be configured such that the sensor unit 130 captures a grayscale image.
- the sensor unit 130 may include an imaging device, and the grayscale image may be generated based on an image captured by the imaging device.
- the rebar binding robot 100 may calculate the position of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 based on the degree of matching.
- the first rebar determination unit 164a1 and/or the second rebar determination unit 164a2 (rebar position calculation unit) may be configured to calculate the position of at least one first rebar R10 and/or at least one second rebar R20 based on the degree of matching between the grayscale image and the template image.
- the degree of matching may be calculated, for example, by comparing the detection results by the sensor unit 130, a two-dimensional image generated based on the detection results by the sensor unit 130, or a template image. For example, the pixel values of all pixels in a partial image to be compared among the two-dimensional image generated based on the detection results by the sensor unit 130 may be compared with the pixel values of all pixels in the template image, and the degree of matching may be calculated by expressing the proportion of matching pixels as a percentage based on whether the pixel values of corresponding pixels in the two images to be compared match.
- the degree of matching may be calculated as 80%.
- the position of the first reinforcing bar R10 and/or the second reinforcing bar R20 may be calculated using a reference value of the degree of matching.
- the first reinforcing bar determination unit 164a1 and/or the second reinforcing bar determination unit 164a2 may determine whether the degree of matching is equal to or greater than a predetermined reference value, and if the degree of matching is equal to or greater than the predetermined reference value, determine that the first reinforcing bar R10 and/or the second reinforcing bar R20 are present within the detection range of the sensor unit 130.
- the rebar binding robot 100 includes a robot height calculation unit 164e (also referred to as a "robot height calculation unit” in this embodiment) that calculates the height of the rebar binding robot 100 from the group of rebars R, and the predetermined reference value includes a plurality of reference values corresponding to different heights of the rebar binding robot 100, and the first rebar determination unit 164a1 and/or the second rebar determination unit 164a2 (rebar position calculation unit) calculates the height of the rebar binding robot calculated by the robot height calculation unit 164e (robot height calculation unit) for the plurality of reference values.
- a robot height calculation unit 164e also referred to as a "robot height calculation unit” in this embodiment
- the system may be configured to determine whether there is a reference value corresponding to the height of the rebar tying robot 100 from the rebar group R, and if it is determined that a reference value corresponding to the height of the rebar tying robot 100 exists among the multiple reference values, calculate the position of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 based on this reference value, and if it is determined that a reference value corresponding to the height of the rebar tying robot 100 does not exist among the multiple reference values, calculate a new reference value corresponding to the measured height of the rebar tying robot 100 based on at least two of the multiple reference values.
- a plurality of reference values may be set for each predetermined size of the height of the rebar tying robot 100 from the rebar group R.
- five reference values may be set for the height of the rebar tying robot 100 from the rebar group R, from 10 cm to 30 cm, in increments of 5 cm.
- the robot height calculation unit 164e determines that the height of the rebar tying robot 100 from the rebar group R is 20 cm, and the reference value for the height of 20 cm is set to 60%, 60% may be used as the reference value.
- the newly calculated reference value may be stored in the storage device 190, for example, and used as necessary in subsequent work. Note that the above heights, reference values, and methods of calculating new reference values are examples and are not limited to these. For example, more reference values may be set, and reference values may be set for heights less than 10 cm or greater than 30 cm.
- the following describes the process for calculating the position of a rebar using a rebar binding robot according to an embodiment of the present disclosure.
- a 3D distance camera such as a ToF (Time of Flight) camera can be used (for example, TOFcam-635 manufactured by ESPROS Photonics).
- the 3D distance camera outputs an image with different shading for each object depending on the distance from the camera, and the distance to the target object is obtained for each pixel, and objects that are relatively close are displayed with a high density (closer to black) and objects that are relatively farther away are displayed with a lighter density (closer to white).
- the distance between the rebar tying robot 100 and the rebar group R does not change much, so rebars may be detected by recognizing relatively close, dark objects as rebars (first rebar R10 and/or second rebar R20).
- Figure 13 shows an image output by a 3D distance camera.
- Figure 13(a) shows an image taken by a 3D distance camera near the intersection of the first rebar R10 and the second rebar R20.
- Figure 13(b) shows a schematic image of the intersection of the first rebar R10 and the second rebar R20.
- the image taken by the 3D distance camera shows light and dark shading, and in an embodiment of the present disclosure, it is possible to recognize the areas with high shading as the first rebar R10 and/or the second rebar R20.
- an image with different shading of shading is obtained for each pixel.
- the sensor unit 130 is not limited to the imaging device such as a camera exemplified above, but may be another sensor.
- a laser capable of acquiring information in the depth direction or height direction may be used.
- a two-dimensional image using image density similar to that described above may be generated based on the depth direction information acquired by the laser.
- FIG. 14 is a diagram showing a schematic arrangement of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and the fourth sensor 130d.
- FIG. 14(a) is a schematic side view of the rebar tying robot 100 as viewed from the horizontal direction (X direction).
- FIG. 14(b) is a schematic top view of the rebar tying robot 100 as viewed from above (upper side in the Z direction).
- FIG. 14(a) is a schematic side view of the rebar tying robot 100 as viewed from the horizontal direction (X direction).
- FIG. 14(b) is a schematic top view of the rebar tying robot 100 as viewed from above (upper side in the Z direction).
- FIG. 14(a) shows the imaging ranges of the first sensor 130a, the second sensor 130b, and the third sensor 130c, as well as the first sensor 130a, the second sensor 130b, and the third sensor 130c.
- the first sensor 130a and the second sensor 130b which are spaced apart from each other in the Y direction, are arranged to image diagonally downward.
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d (not shown) are also arranged to image diagonally downward.
- the first sensor 130a and the second sensor 130b are set, for example, so that the angle of view that defines the imaging range is, for example, 80° or more and 100° or less.
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d are set, for example, so that the angle of view is, for example, 50° or more and 70° or less. Any of the sensors 130 may be set to have other angles of view. As described above, when determining whether a foreign object exists based on the detection results of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d, the imaging range of each sensor may be changed, for example, by orienting each sensor at an upward angle.
- FIG. 15 is a schematic diagram of an image captured by the first sensor 130a.
- the first sensor 130a is arranged to capture an image in a diagonally downward direction, so that the distance between adjacent first reinforcing bars R10 narrows from the front to the back.
- the position of each reinforcing bar (multiple first reinforcing bars R10 and multiple second reinforcing bars R20) constituting the reinforcing bar group R can be detected by performing, for example, template matching based on the image thus obtained.
- the reinforcing bars are detected by template matching, for example, based on the similarity between the captured image and a previously prepared image (also referred to as "matching degree" in this embodiment), a grayscale image including a grayscale portion corresponding to the reinforcing bar is prepared as a template, the image captured by each sensor unit 130 is scanned, and the similarity in the scanning direction is calculated.
- FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the template matching according to the present embodiment.
- FIG. 16 shows a captured image near the intersection point c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20, and template images TI10 and TI20 for scanning in the X and Y directions.
- FIG. 16 also shows the template images TI10 and TI20, and schematic graphs G10 and G20 of the similarity calculated according to each scan.
- the template images TI10 and TI20 are scanned in the Y and X directions, respectively, and the similarity with the template images TI10 and TI20 is calculated, and it is determined that the location on the captured image where the maximum value of the calculated similarity exceeds a threshold corresponds to the location where the rebar is present. As shown in the graphs G10 and G20, in the distribution of similarity along the Y and X directions, parts exceeding the thresholds TH10 and TH20 are confirmed, and these correspond to the location where the rebar is present.
- the similarity may be calculated by, for example, comparing the color density of each pixel in the captured image with the color density of each pixel constituting the template image.
- the distance to the object of each pixel in the captured image is extracted as the color density.
- the total or average color density of the entire captured image is low (for example, lower than a predetermined threshold)
- the color density is high (for example, higher than a predetermined threshold)
- the difference between the extracted color density and the color density of each pixel constituting the template image is compared for each pixel.
- the position of the captured image where the sum of the absolute values of the differences between the color density of the captured pixel and the color density of the pixel constituting the template image is the lowest may be extracted as the reinforcing bar position.
- the first reinforcing bar R10 and the second reinforcing bar R20 can be detected by template matching based on the similarity calculated by scanning the template image against the captured image.
- the spacing between the first rebars R10 adjacent in the X direction changes along the Y direction.
- the spacing between the first rebars R10 in the X direction changes along the Y direction
- the spacing between the second rebars R20 in the Y direction changes along the X direction. Therefore, for example, the captured image may be corrected by performing orthogonal transformation so that the spacing between the rebars in the captured image is approximately equal, and then template matching may be performed.
- rebar detection based on template matching can also be performed without performing image transformation such as orthogonal transformation, and by preparing an image as a template in which the spacing between the rebars changes as shown in FIG. 15.
- frequency analysis may be performed on each image, and the correlation between the captured image and the template image may be evaluated using a phase correlation method.
- the positions of the first rebar R10 and the second rebar R20 can also be estimated by, for example, using a three-dimensional sensor to acquire three-dimensional XYZ data of the object within the detection range.
- the amount of calculation required to calculate the position of the intersection point c12 can be made relatively small compared to the case where calculations are performed based on three-dimensional XYZ data, for example.
- a method of determining the position of the rebars using template matching which can reduce the amount of calculations, is preferably used.
- the first sensor 130a and the second sensor 130b may be configured to detect the first rebar R10, as described above.
- the rebar tying robot 100 includes a rebar tying unit 110 configured to tie the intersection point c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20 of the rebar group R, as described above, the sensor unit 130 includes a first sensor 130a and a second sensor 130b arranged at a distance from each other along the third direction and configured to be able to detect at least the first rebar R10, the at least one template image described above includes a template image TI10 (first template image) including a partial image of the first rebar R10, and the rebar tying robot 100 includes a traveling unit 120 configured to detect the first rebar R10.
- the sensor unit 130 includes a first sensor 130a and a second sensor 130b arranged at a distance from each other along the third direction and configured to be able to detect at least the first rebar R10
- the at least one template image described above includes a template image TI10 (first template image) including a partial image of the first rebar R10
- the knit 120 advances in the Y direction (first direction), and the direction in which the first sensor 130a and the second sensor 130b are arranged (third direction) is parallel to the Y direction (first direction), and the first rebar determination unit 164a1 and/or the second rebar determination unit 164a2 (rebar position calculation unit) calculates the position of the first rebar R10 by comparing the detection results of the first sensor 130a and/or the second sensor 130b with the first template image, and the rebar binding unit 110 may bind the intersection point c12 on the first rebar R10 whose position has been calculated.
- the rebar tying robot 100 may be further configured such that the third sensor 130c and the fourth sensor 130d detect the second rebar R20 in addition to the first rebar R10 and estimate the intersection point c12. That is, the rebar tying robot 100 further includes an intersection point calculation unit 166 (also referred to as an "intersection point estimation unit” in this embodiment) that estimates the intersection point c12, the sensor unit 130 includes the third sensor 130c and the fourth sensor 130d that are arranged at a distance from each other along a fourth direction that intersects with the third direction and are configured to be able to detect at least the second rebar R20, at least one template image includes a template image TI20 (second template image) that includes a partial image of the second rebar R20, and the rebar tying robot 100 further includes a second template image TI20 (second template image) that includes a partial image of the second rebar R20, and the rebar tying robot 100 further includes an intersection point calculation unit
- the rebar tying robot 100 when the rebar tying robot 100 detects the end R10e of the first rebar R10, it may cause the third sensor 130c and/or the fourth sensor 130d to detect the first rebar R10, and the first rebar R10 detected by the third sensor 130c and/or the fourth sensor 130d may be used to calculate the lateral movement amount of the rebar tying robot 100, as described below.
- the reinforcing bar binding robot 100 includes a movement amount calculation unit 174 (movement amount calculation unit) that calculates the amount of movement of the traveling unit 120 based on the position information of the first reinforcing bar R10 calculated by the first reinforcing bar judgment unit 164a1 and/or the second reinforcing bar judgment unit 164a2 (reinforcing bar position calculation unit), and the first reinforcing bar judgment unit 164a1 and/or the second reinforcing bar judgment unit 164a2 (reinforcing bar position calculation unit)
- the first reinforcing bar judgment unit 164a1 and/or the second reinforcing bar judgment unit 164a2 Reinforcing bar position calculation unit
- calculates the position of the first rebar R10 along which the traveling unit 120 moves and if the matching degree of the detection result of the first sensor 130a is less than a predetermined reference value, determines whether the matching degree is equal to or greater than a predetermined end reference value, and
- the movement amount calculation unit 174 calculates the movement amount of the running unit 120 in the X direction (second direction) based on the position of the other first rebar R10 calculated by the first rebar judgment unit 164a1 and/or the second rebar judgment unit 164a2 (rebar position calculation unit) and the position of the first rebar R10 along which the running unit 120 advances, and the running unit 120 may be configured to move in the X direction (second direction) based on the calculated movement amount in the X direction (second direction).
- FIG. 17 is a schematic diagram of the rebar tying robot 100 as viewed from below in the Z direction to explain the method for estimating the intersection.
- the rebar tying robot 100 is configured to travel over two first rebars R12 and R14, as described above, with the first sensor 130a and the second sensor 130b detecting the first rebar R13, and the third sensor 130c and the fourth sensor 130d detecting the second rebar R20.
- the rebar tying robot 100 is configured to travel over two first rebars R12 and R14, as described above, with the first sensor 130a and the second sensor 130b detecting the first rebar R13, and the third sensor 130c and the fourth sensor 130d detecting the second rebar R20.
- FIG. 17 is a schematic diagram of the rebar tying robot 100 as viewed from below in the Z direction to explain the method for estimating the intersection.
- the rebar tying robot 100 is configured to travel over two first rebars R12 and R
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d detect, for example, the second rebar R23.
- the first rebar R13 extending between the first sensor 130a and the second sensor 130b is estimated based on the detection results of the first sensor 130a and the second sensor 130b
- the second rebar R23 extending between the third sensor 130c and the fourth sensor 130d is estimated based on the detection results of the third sensor 130c and the fourth sensor 130d.
- the intersection point c12 is estimated as the point where the estimated first rebar R13 extending between the first sensor 130a and the second sensor 130b intersects with the second rebar R23 extending between the third sensor 130c and the fourth sensor 130d.
- FIG. 18 is a flowchart of a method for estimating the intersection point c12 in an embodiment of the present disclosure.
- the detection results of the first sensor 130a and the second sensor 130b are obtained (S1802).
- template matching is performed to confirm the first rebar R10 and/or the second rebar R20 detected by the first sensor 130a and the second sensor 130b (S1804).
- the position of the first rebar R13 is estimated based on the detection results of the first sensor 130a and the second sensor 130b (S1806).
- the position of the second reinforcing bar R20 is estimated based on the detection results of the third sensor 130c and the fourth sensor 130d (S1810).
- intersection point is estimated based on the estimated positions of the first rebar R13 and the estimated positions of the second rebar R20 (S1812).
- the rebar tying robot 100 is arranged on the rebar group R so that the third direction (Y direction) in which the first sensor 130a and the second sensor 130b are arranged is parallel to the first direction in which the first rebar R10 extends, and the fourth direction in which the third sensor 130c and the fourth sensor 130d are arranged is parallel to the second direction in which the second rebar R20 extends, and is equipped with an intersection point calculation unit 166 which is an intersection point estimation unit that estimates the intersection point c12, and the first sensor 130a and the second sensor 130b are configured to be able to detect the first rebar R10, and the third sensor 130c and the fourth sensor 130d are configured to be able to detect the second rebar R20.
- the intersection point calculation unit 166 which is an intersection point estimation unit, may be configured to estimate the position of the first reinforcing bar R10 (first reinforcing bar R13) detected by both the first sensor 130a and the second sensor 130b based on the detection results of the first sensor 130a and the second sensor 130b, estimate the position of the second reinforcing bar R20 (second reinforcing bar R23) detected by both the third sensor 130c and the fourth sensor 130d based on the detection results of the third sensor 130c and the fourth sensor 130d, and estimate the intersection point c12 between the first reinforcing bar R13 detected by the first sensor 130a and the second sensor 130b and the second reinforcing bar R23 detected by the third sensor 130c and the fourth sensor 130d.
- the first sensor 130a may have passed through the intersection point (intersection cp12). At this time, for example, the calculated position of the intersection point c12 may be adjusted based on information about the intersection cp12 imaged by the first sensor 130a.
- the rebar tying robot 100 is configured so that the first sensor 130a and the second sensor 130b proceed in a first direction (Y direction) while detecting the first rebar R10, and when the first sensor 130a detects an intersection cp12 where the first rebar R10 intersects with the second rebar R20 while the rebar tying robot 100 is proceeding, it is configured to determine whether the intersection cp12 coincides with the estimated intersection point c12, and when the intersection cp12 does not coincide with the estimated intersection point c12, to adjust the position of the estimated intersection point c12.
- the position of the rebar binding robot 100 may be adjusted by, for example, accelerating or decelerating the first running unit 120a, the second running unit 120b, the third running unit 120c, and/or the fourth running unit 120d of the running unit 120, respectively, or by controlling the rotation speed of the first wheel drive motor 124a, the second wheel drive motor 124b, the third wheel drive motor 124c, and the fourth wheel drive motor 124d, in the same manner as described above regarding the method of making the rebar binding robot 100 follow the first rebar R10.
- the method of estimating the intersection point described above with reference to FIG. 18 is merely an example and is not limited to the above example.
- the detection results obtained by each sensor do not have to be obtained in the above order, and the estimation of the position of the reinforcing bar based on the detection results does not have to be performed in the above order.
- the rebar tying robot 100 travels over the first rebar R12 and the first rebar R14, tying the portion where the first rebar R13, which is between the first rebar R12 and the first rebar R14, intersects with the second rebar R20 (e.g., the second rebars R21, R22, R23, R24, and R25), and reaches the vicinity of the end R12e, end R13e, and end R14e.
- the second rebar R20 e.g., the second rebars R21, R22, R23, R24, and R25
- the rebar tying robot 100 will next perform tying work on the first rebar R14, which is adjacent in the X direction to the first rebar R13 on which it has been tying work, and therefore moves in the X direction (the direction from the first rebar R13 toward the first rebar R14).
- FIG. 19 is a flowchart regarding the lateral movement of the rebar tying robot 100.
- the detection result of the first sensor 130a is obtained (S1902).
- template matching is performed on the detection result of the first sensor 130a (S1904).
- the end of the second reinforcing bar R20 has been detected (S1908).
- the end R20e of the second reinforcing bar R20 for example, as shown in FIG. 17, it may be determined whether any of the ends R21e, R22e, R23e, R24e, and R25e of the second reinforcing bars R21, R22, R23, R24, and R25 has been detected.
- the rebar tying robot 100 performs the tying work at the intersection of the first rebar R10 and the second rebar R20 from the first rebar R10 on the left side of the X axis to the first rebar R10 on the right side of the X axis when viewed from above in the Z direction.
- the end R20e on the right side in the X direction of the second rebar R20 may be determined whether the end R20e on the right side in the X direction of the second rebar R20 has been detected based on the detection results of the fourth sensor 130d provided on the right side in the X direction when viewed from above in the Z direction. For example, when the end R20e on the right side in the X direction of the second rebar R20 is detected by the fourth sensor 130d, it is possible that the tying work of the last first rebar R10 has been completed, so the tying work of the rebar group R that is the target of the work may be terminated.
- the detection of the end R20e is not limited to this, and may be determined based on the detection result of another sensor, for example.
- the end R20e on the left side in the X direction of the second rebar R20 may be detected by the third sensor 130c. It is also possible to configure the bundling work to end based on a condition other than the detection of the end R20e.
- the rebar bundling robot 100 can move by setting a condition to start the bundling work of another rebar at a position other than the end R20e, or to change the bundling position due to the occurrence of a factor such as the detection of a foreign object, and to change the rebar to be subjected to the bundling work and to move the rebar bundling robot 100.
- the first sensor 130a and/or the second sensor 130b can also detect the second rebar R20 by adjusting, for example, the placement location, inclination, angle of view, etc., so the end R20e of the second rebar R20 can be detected using the detection results of the first sensor 130a and/or the second sensor 130b.
- the first rebar R10 to which the rebar tying robot 100 will move is estimated based on the position of the first rebar R10 detected by the fourth sensor 130d (S1914).
- the fourth sensor 130d detects multiple first rebars R10.
- the fourth sensor 130d may detect the first rebar R14 located to the right of the rebar tying robot 100 in the X-direction.
- the rebar tying robot 100 moves laterally, for example, so as to run over the first rebar R13 and the first rebar R15.
- the rebar tying robot 100 may be moved laterally in the X direction so that the first running unit 120a and the third running unit 120c run on the first rebar R13, and the second running unit 120b and the fourth running unit 120d run on the first rebar R15.
- the amount of lateral movement of the rebar tying robot 100 may be calculated by the following method. For example, as described above, when the rebar tying robot 100 moves to the right in the X direction when viewed from above in the Z direction, that is, when it moves in the direction in which the fourth sensor 130d is disposed, the amount of lateral movement may be calculated based on two pieces of information: how far the fourth sensor 130d is from the center of the rebar tying robot 100 in the X direction, and how far the first rebar R14 detected by the fourth sensor 130d is from the fourth sensor 130d.
- the center of the rebar tying robot 100 in the X direction may be, for example, the position where the rebar tying unit 110 is disposed.
- the binding position by the rebar tying unit 110 may be regarded as the center of the rebar tying robot 100 in the X direction.
- the X-direction position of the first rebar R13, which is the target of the rebar binding robot 100 to perform the binding work may be determined to be the X-direction center position of the rebar binding robot 100.
- the X-direction center position of the rebar binding robot 100 and the distance of the fourth sensor 130d from the X-direction center position of the rebar binding robot 100 may be calculated in advance and stored in the storage device 190.
- the position of the sensor unit 130 is changeable, for example, when the position of the fourth sensor 130d is changed depending on a construction site or the like, it is possible to calculate how far and in which direction the fourth sensor 130d has moved, and to calculate the X-direction distance of the fourth sensor 130d from the X-direction center of the rebar binding robot 100 by taking into account the amount of movement of the fourth sensor 130d.
- the distance between the fourth sensor 130d and the first rebar R14 detected by the fourth sensor 130d may be calculated, for example, based on an image captured by the fourth sensor 130d. For example, if the fourth sensor 130d is attached at a position 100 away in the X direction from the center of the rebar tying robot 100 in the X direction (e.g., the position of the first rebar R13) and the first rebar R14 is at a position 20 away from the fourth sensor 130d in a direction away from the center of the rebar tying robot 100 in the X direction, the distance between the first rebar R10 (the distance between the first rebar R13 and the first rebar R14) may be calculated to be 120, and control may be performed to set the lateral movement amount to 120.
- the spacing of the first rebar R10 may be calculated to be 24 cm, and control may be performed to set the lateral movement amount to 24 cm.
- the fourth sensor 130d is attached at a position 20 cm away in the X direction from the center of the rebar tying robot 100 in the X direction (for example, the position of the first rebar R13), and the first rebar R14 is located 4 cm closer to the center of the rebar tying robot 100 in the X direction from the fourth sensor 130d
- the distance between the first rebar R10 (the distance between the first rebar R13 and the first rebar R14) may be calculated to be 16 cm, and control may be performed to set the lateral movement amount to 16 cm.
- the amount of lateral movement of the rebar tying robot 100 may be calculated so that, for example, when the rebar tying robot 100 is moved laterally to tie the intersection on the first rebar R14 next, as described above, the rebar tying robot 100 performs a lateral movement that corresponds to the distance between adjacent first rebars R10 as a whole.
- the first running unit 120a and the third running unit 120c move from the first rebar R12 to the first rebar R13
- the second running unit 120b and the fourth running unit 120d move from the first rebar R14 to the first rebar R15.
- the first rebars R10 are arranged at approximately equal intervals and approximately parallel to each other, so that the amount of movement in the X direction of the first running unit 120a to the fourth running unit 120d is equal. Therefore, the amount of lateral movement may be, for example, the distance in the X direction between the first reinforcing bars R14 and the first reinforcing bars R15 detected by the fourth sensor 130d. Alternatively, since the distances between the first reinforcing bars R10 are approximately equal, the amount of lateral movement may be calculated based on the distance between adjacent first reinforcing bars R10 calculated based on the detection results of other sensors.
- the distances in the X direction between multiple (e.g., three or more) first reinforcing bars R10 may be calculated, and the amount of lateral movement may be calculated based on the average value of the distances between the first reinforcing bars R10.
- the average value for example, even if there is an error in the distance between the first reinforcing bars R10, the effect of the error on the calculated amount of lateral movement can be reduced.
- the rebar tying robot 100 is moved laterally based on the calculated amount of lateral movement (S1918).
- the rebar tying robot 100 may travel, for example, along the first rebar R13 and the first rebar R15 after movement (S1920) and begin tying work at the intersection point c12 on the first rebar R14.
- the detection of the end R10e of the first reinforcing bar R10 described above may be determined, for example, by preparing a template corresponding to the image of the end R10e and judging based on the degree of matching of the end R10e with the template. For example, when preparing a template image that extends in one direction for the portion other than the end R10e as illustrated with reference to FIG. 16, a template image may be prepared for the end R10e in which the length in the Y direction of the portion corresponding to the reinforcing bar is shorter than that of the portion other than the end R10e.
- the end R10e is being reached when the degree of matching is within a certain range of values.
- the presence of parts other than the end R10e of the first rebar R10 may be determined when the degree of matching is relatively close to 100%, e.g., 75% or more, and it may be determined that the part of the first rebar R10 close to the end R10e is being traveled when the degree of matching is relatively low, e.g., 50% or more and 75% or less.
- the degree of matching here is merely an example for parts other than the end R10e and for the vicinity of the end R10e, and other values may be set, or may be configured to be changeable depending on the arrangement of the rebars and other environments.
- the detection result of the first rebar R10 by the third sensor 130c and/or the fourth sensor 130d is particularly used.
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d as described above, for example, when calculating the position of the intersection point c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20, the detection result of the position of the second rebar R20 by the third sensor 130c and the fourth sensor 130d is used, and when calculating the position of the intersection point c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20, the detection result of the position of the first rebar R10 by the third sensor 130c and the fourth sensor 130d does not need to be used, so in this case the first rebar R10 does not need to be detected by the third sensor 130c and the fourth sensor 130d.
- the imaging range of the third sensor 130c and/or the fourth sensor 130d may be changed, for example, by changing the orientation of the third sensor 130c and/or the fourth sensor 130d so that the first rebar R10 can be detected by the third sensor 130c and/or the fourth sensor 130d.
- the detection results of the first sensor 130a and the fourth sensor 130d are used, but the sensors that refer to the detection results are not limited to these, and it is also possible, for example, to change which sensor is used depending on the direction in which the rebar tying robot 100 is moving.
- the rebar tying robot 100 when the end R10e of the first rebar R10 is detected by the first sensor 130a, the rebar tying robot 100 is not limited to moving laterally in the direction of the fourth sensor 130c, and for example, when the end R10e of the first rebar R10 is detected by the first sensor 130a, the rebar tying robot 100 may move laterally in the direction of the third sensor 130c.
- the rebar tying robot 100 may move laterally in the direction of the third sensor 130c, or when the end R10e of the first rebar R10 is detected by the second sensor 130b, the rebar tying robot 100 may move laterally in the direction of the fourth sensor 130d.
- Figure 20 is a flowchart of the rebar tracking method in the embodiment of the present disclosure.
- Figure 21 is a schematic diagram of a rebar tying robot 100 for explaining the rebar tracking method.
- the first rebar determination unit 164a1 detects the first rebar R10 to be tracked (S2002). Specifically, the first rebar determination unit 164a1 acquires the detection results of the first sensor 130a and the second sensor 130b, for example, by the sensor detection result acquisition unit 162. Then, the first rebar determination unit 164a1 determines the position of the first rebar R10, for example, by performing template matching based on the detection results of the first sensor 130a and the second sensor 130b.
- the error angle calculation unit 170a of the rebar tracking control unit 170 calculates the error angle ⁇ between a predetermined reference direction and the traveling direction of the rebar tying robot 100 (S2004).
- the predetermined reference direction may be set arbitrarily, but may be set, for example, as a straight line parallel to the first rebar 10 to be tracked.
- a dotted line r is shown as the reference direction
- a dotted line t is shown as the traveling direction of the rebar tying robot 100.
- the error angle ⁇ calculated by the error angle calculation unit 170a is not limited to the traveling direction of the rebar tying robot 100, but may be the angle between another direction set in the rebar tying robot 100 and the predetermined reference direction.
- the forward gaze distance calculation unit 170b calculates the forward gaze distance based on the error angle ⁇ calculated by the error angle calculation unit 170a (S2006).
- the forward gaze distance is the distance from a reference position to a target point on the rebar binding robot 100.
- Fig. 21 shows the reference position Pr, the target point Po, and the forward gaze distance Lref , which is the distance from the reference position Pr to the target point Po.
- the reference position Pr is represented as the center G of the left-right dimension of the rebar binding robot 100, as an example.
- the forward gaze distance calculation unit 170b may calculate the forward gaze distance such that the forward gaze distance decreases as the error angle ⁇ increases.
- the forward gaze distance Lref may be expressed by, for example, the following formula (1).
- L max is the upper limit of the forward gaze distance (for example, 0.25 m)
- L 0 is the lower limit of the forward gaze distance (for example, 0.05 m)
- ⁇ 0 is a constant.
- the rotation angular velocity target value calculation unit 170c calculates the rotation angular velocity target value ⁇ , which is the target value of the speed for rotating the rebar tying robot 100 so that the traveling direction t of the rebar tying robot 100 faces the target point determined by the forward gaze distance Lref (S2008).
- the wheel rotation speed calculation unit 170d calculates the rotation speed of each drive motor based on the turning angular velocity target value ⁇ (S2010). Specifically, when the turning direction in the turning angular velocity target value is right, the wheel rotation speed calculation unit 170d calculates each rotation speed so that the rotation speeds of the first wheel drive motor 124a and the third wheel drive motor 124c, which are the left side drive motors, are greater than the rotation speeds of the second wheel drive motor 124b and the fourth wheel drive motor 124d, which are the right side drive motors, as the magnitude of the turning angular velocity increases.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d calculates each rotation speed so that the rotation speeds of the second wheel drive motor 124b and the fourth wheel drive motor 124d, which are the right side drive motors, are greater than the rotation speeds of the first wheel drive motor 124a and the third wheel drive motor 124c, which are the left side drive motors, as the magnitude of the turning angular velocity increases.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d may calculate the rotation speed so that the average value of the rotation speed of each drive motor decreases as the turning angular velocity target value ⁇ increases.
- the speed of the rebar binding robot 100 decreases as the turning angular velocity target value increases, making turning easier and improving tracking accuracy.
- the wheel rotation speed calculation unit 170d may compress the initial rotation speed to calculate it as the final rotation speed.
- compression may be multiplication of the rotation speed by a predetermined coefficient.
- compression may include calculation so that the average value of the initial rotation speed of each drive motor and the average value of the final (compressed) rotation speed of each drive motor are approximately equal (so that the difference is less than a predetermined threshold).
- step S2010 The rotation speed calculated in step S2010 is used to control the traveling unit 120, for example, in step S1920 described above.
- Figs. 22 to 26 include views of the rebar tying robot 100 during lateral movement as seen from the back (rear side in the Y direction) and from diagonally above, with Figs. 22(a) to 26(a) being views of the rebar tying robot 100 as seen from the back, and Figs. 22(b) to 26(b) being views of the rebar tying robot 100 as seen from diagonally above.
- FIGS. 22(a) and (b) show the rebar tying robot 100 before starting lateral movement. As shown in FIG. 22(a) and (b), the rebar tying robot 100 runs over the first rebars R12 and R14.
- the rebar tying robot 100 starts to move laterally.
- it is determined that the rebar tying robot 100 starts to move laterally when, for example, it is determined based on the detection result by the first sensor 130a that the robot has reached or is about to reach the vicinity of the end R10e of the first rebar R10.
- Figures 23(a) and (b) show the state when the rebar tying robot 100 starts to move laterally. As shown in Figures 23(a) and (b), the rebar tying robot 100 does not move the running unit 120, but moves in the direction in which the main unit 140 moves (X direction).
- the first running unit 120a and the second running unit 120b are present on the first rebar R12 and the first rebar R14, respectively, without moving.
- the support bars 150a and 150b are not in contact with any of the rebars.
- the lateral movement of the main unit 140 may be performed, for example, by a first movement motor 182 and a second movement motor 184 of a movement unit 180 not shown in FIGS. 23(a) and (b).
- the rebar tying robot 100 moves the running unit 120 upward.
- the running unit 120 is raised upward in the Z direction in Figures 24(a) and 24(b).
- the support bars 150a and 150b descend relatively.
- the support bars 150a and 150b come into contact with the first rebar R10.
- the traveling unit 120 may be configured so that the length in the Z direction can be changed by bending the arm portion supporting the rollers (first roller portion 122a, second roller portion 122b, third roller portion 122c, and fourth roller portion 122d) using a motor or the like (for example, the first wheel height change motor 126a, the second wheel height change motor 126b, the third wheel height change motor 126c, and the fourth wheel height change motor 126d shown in FIG. 7), and may be configured so that bending the arm portion raises the roller portion 122 and moves the roller portion 122 away from the first rebar R10.
- a motor or the like for example, the first wheel height change motor 126a, the second wheel height change motor 126b, the third wheel height change motor 126c, and the fourth wheel height change motor 126d shown in FIG. 7
- the support bars 150a and 150b contact, for example, the first rebars R11 to R14. In this way, the entire rebar tying robot 100 is supported by the support bars 150a and 150b.
- the running unit 120 of the rebar tying robot 100 moves in the X direction.
- the first running unit 120a and the third running unit 120c which were in contact with the first rebar R12 and the first rebar R14, respectively, and the second running unit 120b and the fourth running unit 120d are moved above the first rebar R13 and the first rebar R15.
- none of the first running unit 120a to the fourth running unit 120d are in contact with the first rebar R10, and the support bars 150a and 150b are in contact with the first rebar R10 and support the rebar tying robot 100.
- the running unit 120 is lowered. As shown in Figures 26(a) and 26(b), the running unit 120 is lowered downward in the Z direction in Figures 26(a) and 26(b). As shown in Figures 26(a) and 26(b), the first running unit 120a and the third running unit 120c contact the first rebar R13, and the second running unit 120b and the fourth running unit 120d contact the first rebar R15. Therefore, the support bars 150a and 150b rise relatively. Therefore, in this state, the rebar tying robot 100 is supported by the running unit 120.
- the main unit 140 is moved in the X direction.
- the lateral movement of the main unit 140 shown in Fig. 27(a) and Fig. 27(b) may be performed, for example, by the first movement motor 182 and the second movement motor 184 of the movement unit 180 not shown in Fig. 27(a) and (b). In this way, the lateral movement of the rebar tying robot 100 is completed.
- the rebar tying robot 100 starts traveling, for example, on the first rebar R13 and the first rebar R15, and performs the tying work at the intersection c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20 on the first rebar R14.
- the above describes an example in which the rebar tying robot 100 moves from the first rebars R12 and R14 to the first rebars R13 and R15, but it is also possible to move to a location separated by multiple first rebars R10, for example. In this case, movement can be performed using the same method as above, or it is possible to move even longer distances by repeating the above movement method. Also, when moving to a location separated by multiple first rebars R10, the amount of movement can be calculated based on the detection results of the sensor unit 130 using a similar method.
- the rebar tying robot 100 may perform lateral movement by other methods, not limited to the method described above. Even in such cases, it is possible to calculate the amount of movement of the rebar tying robot 100 based on the detection results of the sensor unit 130 according to the method of calculating the amount of movement in the embodiment of the present disclosure, and by using the method of calculating the amount of movement in the embodiment of the present disclosure, it is possible to smoothly move the rebar tying robot 100.
- the rebar binding robot 100 includes a running unit 120 configured to run on a group of rebars R including a plurality of first rebars R1 whose extension direction is a first direction (Y direction) and a plurality of second rebars R2 whose extension direction is a second direction (X direction) that intersects the first direction (Y direction) and that are arranged so as to intersect with the first rebars R1, a sensor unit 130 configured to detect at least one first rebar R1 and/or at least one second rebar R2, and a first rebar determination unit 164a1 and/or a second rebar determination unit 164a2 (also referred to as a "rebar position calculation unit" in this embodiment) configured to calculate the position of at least one first rebar R1 and/or at least one second rebar R2 detected by the sensor unit 130 based on the pixel values of a plurality of pixels that constitute a two-dimensional image generated by the detection results of
- the rebar tying robot 100 can improve the efficiency of the calculation process of the positions of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 by calculating the positions of the first rebar R10 and/or the second rebar R20 based on a two-dimensional image generated by the detection results of the sensor unit 130. Therefore, the rebar detection process in the rebar blood phase work of the rebar tying robot 100 can be made more efficient. For example, by performing calculations based on two-dimensional images as the detection results of the sensor unit, the calculation load can be reduced compared to when the position of the rebar is calculated using three-dimensional data.
- Improvements in the technical level of the various units that make up the rebar tying robot 100 have made it possible to speed up and streamline rebar tying work.
- To speed up rebar tying work it is desirable to speed up the process of detecting rebars and the rebar tying positions.
- the rebar tying robot 100 according to an embodiment of the present disclosure can improve the efficiency of the rebar detection process, thereby contributing to speeding up rebar tying work.
- the rebar tying robot 100 includes a rebar tying unit 110 configured to tie the intersection points c12 of the first rebars R10 and the second rebars R20 of a rebar group including, for example, a plurality of first rebars R10 whose extension direction is a first direction (Y direction) and a plurality of second rebars R20 whose extension direction is a second direction (X direction) intersecting the first direction (Y direction) and arranged so as to intersect with the first rebars R10, and a running device configured to be able to run on the first rebars R10 and/or the second rebars R20.
- a rebar tying unit 110 configured to tie the intersection points c12 of the first rebars R10 and the second rebars R20 of a rebar group including, for example, a plurality of first rebars R10 whose extension direction is a first direction (Y direction) and a plurality of second re
- the robot 100 includes a unit 120, a first sensor 130a and a second sensor 130b that are configured to detect at least one first rebar R10 and/or at least one second rebar R20 and are spaced apart from each other along a third direction (Y direction), and a third sensor 130c and a fourth sensor 130d that are configured to detect at least one first rebar R10 and/or at least one second rebar R20 and are spaced apart from each other along a fourth direction (X direction) that intersects with the third direction (Y direction).
- the rebar tying robot 100 includes four sensors 130 (the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and the fourth sensor 130d), and therefore, for example, as described above, the intersection point c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20 can be detected efficiently.
- the position of the intersection point c12 can be confirmed, for example, by installing a sensor near the rebar binding unit 110, but since the rebar binding unit 110 is configured to move up and down, it may be difficult to install a sensor nearby.
- the position of the intersection point c12 can be estimated based on the detection results of the four sensors 130, even if a sensor is not installed near the rebar binding unit 110.
- the rebar tying robot 100 includes a rebar tying unit 110 configured to tie the intersection points c12 of the first rebars R10 and the second rebars R20 of a rebar group including, for example, a plurality of first rebars R10 whose extension direction is a first direction (Y direction) and a plurality of second rebars R20 whose extension direction is a second direction (X direction) that intersects the first direction (Y direction), and is configured to be capable of running on the first rebars R10 and/or the second rebars R20.
- a rebar tying unit 110 configured to tie the intersection points c12 of the first rebars R10 and the second rebars R20 of a rebar group including, for example, a plurality of first rebars R10 whose extension direction is a first direction (Y direction) and a plurality of second rebars R20 whose extension direction is a second direction (X direction) that intersects
- the reinforcing bar tying robot 100 includes a traveling unit 120 that detects the first reinforcing bar R10 and/or the second reinforcing bar R20, a sensor unit 130 that is configured to detect the first reinforcing bar R10 and/or the second reinforcing bar R20, and a movement amount calculation unit 174 that calculates the movement amount of the traveling unit 120 based on the position information of the first reinforcing bar R10 or the second reinforcing bar R20 detected by the sensor unit 130 when the traveling unit 120 moves from the first reinforcing bar R10 or the second reinforcing bar R20 that the traveling unit 120 is traveling to another first reinforcing bar R10 or another second reinforcing bar R20.
- the reinforcing bar tying robot 100 can, for example, determine the position of the reinforcing bar to which the reinforcing bar tying robot 100 is to move based on the detection result of the sensor unit 130, and calculate the movement amount of the reinforcing bar tying robot 100 based on the position of the reinforcing bar on which the traveling unit 120 of the reinforcing bar tying robot 100 is to move and the position of the reinforcing bar to which the traveling unit 120 of the reinforcing bar tying robot 100 is to move.
- the rebar tying robot 100 when the rebar tying robot 100 reaches the end of the rebar on which it has been performing rebar tying work, and then moves to the next rebar on which it will perform rebar tying work, it can calculate the amount of movement based on the detection results from the sensor unit 130.
- the rebar tying robot 100 performs rebar tying work at the intersection c12 of the first rebar R10 and the second rebar R20 in a group of rebars arranged so that the first rebar R10 and the second rebar R20 are perpendicular to each other, but the rebar tying robot 100 according to the embodiment of the present disclosure may also be used in cases in which the first rebar R10 and the second rebar R20 are in a non-perpendicular relationship.
- FIG. 28 is a schematic diagram of a rebar tying robot 200 according to another embodiment of the present disclosure, viewed from below in the Z direction.
- the second rebar R20 is arranged at an angle of about 30° with respect to the first rebar R10.
- the rebar tying robot 200 according to this embodiment differs from the rebar tying robot 100 in the positions of the third sensor 130c and the fourth sensor 130d.
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d of the rebar tying robot 200 are arranged so as to be on a line that is inclined at 30° with respect to the X direction.
- the third sensor 130c and the fourth sensor 130d are arranged to be aligned with the second rebar R20 and in a direction that is inclined from the X direction, making it possible to detect the second rebar R20 in the same manner as the rebar tying robot 100.
- the arrangement of the first sensor 130a to the fourth sensor 130d may be changed depending on the arrangement of the first rebar R10 and the second rebar R20.
- the change in the arrangement of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d may be adjusted manually or automatically before starting the rebar tying work, for example, depending on the construction site where the rebar group R to be the subject of the tying work is located.
- the relationship between the first rebar R10 and the second rebar R20 may be determined based on the detection result of the sensor unit 130, and the arrangement of the first sensor 130a, the second sensor 130b, the third sensor 130c, and/or the fourth sensor 130d may be dynamically changed based on the determination result.
- a motor or the like capable of driving the first sensor 130a to the fourth sensor 130d may be provided, and the positions of the first sensor 130a to the fourth sensor 130d may be changed by driving the motor.
- a rebar binding unit configured to bind an intersection of at least two rebars of the plurality of rebars;
- a traveling unit configured to be capable of traveling on the plurality of reinforcing bars;
- a first sensor and a second sensor configured to be able to detect at least one reinforcing bar among the plurality of reinforcing bars and arranged apart from each other along a first direction;
- a control device that sets a target point on the at least one reinforcing bar and controls the traveling of the traveling unit based on the target point;
- a rebar tying robot equipped with the
- the control device includes: an angle calculation unit that calculates an angle between a reference direction and a traveling direction of the rebar tying robot; a distance calculation unit that calculates a distance from a reference position to the target point, the distance being calculated so that the distance becomes smaller as the angle becomes larger; 2.
- the control device includes: a rotation angular velocity target value calculation unit that calculates a rotation angular velocity target value that is a target value of an angular velocity at which the traveling direction of the rebar tying robot turns toward the target point; A rotational speed calculation unit that calculates the rotational speed of each of the at least two roller units based on the target swing angular velocity value.
- a method for controlling a rebar tying robot configured to tie intersections of at least two rebars among a plurality of rebars and having a traveling unit configured to be capable of traveling on the plurality of rebars, comprising: Detecting at least one reinforcing bar among the plurality of reinforcing bars using a first sensor and a second sensor arranged in the reinforcing bar tying robot at a distance from each other along a first direction; Setting a target point on the at least one reinforcing bar and controlling the travel of the traveling unit based on the target point;
- a control method comprising:
- the rebar binding robot and control method disclosed herein can move efficiently over multiple rebars with a simple configuration.
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Abstract
本開示に係る鉄筋結束ロボットは、複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットと、複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットと、複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出可能に構成され、互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサと、少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、目標点に基づいて走行ユニットの走行を制御する制御装置と、を備える。
Description
本実施形態は、鉄筋結束ロボット及びその制御方法に関する。
従来より、例えば、複数の鉄筋が交差する交差部をワイヤ等により結束する鉄筋結束作業を自動化する技術が検討されている。例えば、特許文献1には、鉄筋工事に使用できる自走型の作業用ロボットが開示されている。特許文献1に開示される作業用ロボットにおいては、左右の車輪の接地面がV字状に形成されており、当該V字の谷部分に縦方向の鉄筋を接触させることにより、脱輪を防止しつつ当該縦方向の鉄筋に沿って鉄筋上を移動可能に構成されている。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、車輪の接地面をV字状に形成するための設計や製造の負荷が高く、また、走行中は車輪がV字の谷部分において鉄筋に係合しているため、例えば左右の鉄筋が平行でない場合などには走行が極めて困難になり得る。この点につき、車輪の接地面を平坦な形状等にすることにより、鉄筋に必ずしも沿わない自由な移動も可能に構成することが考えられるが、このような構成であっても、結束すべき複数の交差部間を順次に効率よく移動する手法が求められている。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で複数の鉄筋上を効率よく移動することの可能な鉄筋結束ロボット及びその制御方法を提供することを目的とする。
本開示の一態様は、複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットと、複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットと、複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出可能に構成され、互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサと、少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、目標点に基づいて走行ユニットの走行を制御する制御装置と、を備える、鉄筋結束ロボットを提供する。
本開示により簡易な構成で複数の鉄筋上を効率よく移動することの可能な鉄筋結束ロボット及びその制御方法が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
[第1実施形態]
以下、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100の構成について説明する。なお、各図面には、X軸、Y軸及びZ軸を示すことがある。X軸、Y軸及びZ軸は、右手系の3次元の直交座標を形成する。以下、X軸の矢印方向をX軸前方、X方向の右側またはX軸右側、矢印とは逆方向をX軸後方、X方向の左側またはX軸左側と呼ぶことがある。その他の軸についても同様である。なお、Z軸前方及びZ軸後方を、それぞれ「上側」乃至「上方」及び「下側」乃至「下方」と呼ぶこともある。また、X軸、Y軸又はZ軸にそれぞれ直交する面を、YZ面、ZX面又はXY面と呼ぶことがある。ただしこれら方向等は相対的位置関係を説明するために便宜的に用いられているものである。従ってこれら方向等は絶対的位置関係を規定するものではない。
以下、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100の構成について説明する。なお、各図面には、X軸、Y軸及びZ軸を示すことがある。X軸、Y軸及びZ軸は、右手系の3次元の直交座標を形成する。以下、X軸の矢印方向をX軸前方、X方向の右側またはX軸右側、矢印とは逆方向をX軸後方、X方向の左側またはX軸左側と呼ぶことがある。その他の軸についても同様である。なお、Z軸前方及びZ軸後方を、それぞれ「上側」乃至「上方」及び「下側」乃至「下方」と呼ぶこともある。また、X軸、Y軸又はZ軸にそれぞれ直交する面を、YZ面、ZX面又はXY面と呼ぶことがある。ただしこれら方向等は相対的位置関係を説明するために便宜的に用いられているものである。従ってこれら方向等は絶対的位置関係を規定するものではない。
図1は、本開示の一実施例である鉄筋結束ロボット100の斜め上方向から見た全体斜視図である。図2は、本開示の一実施例である鉄筋結束ロボットの斜め下方向から見た全体斜視図である。図1及び図2に示すように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、鉄筋結束ユニット110と、走行ユニット120と、センサユニット130と、を備える。鉄筋結束ロボット100は、さらに、本体ユニット140、支持バー150、不図示の制御装置160、移動ユニット180、及び記憶装置190等、他の構成を備えていてもよい。
図1及び図2には、Y方向に延伸する複数の鉄筋R10(本実施形態において「第1鉄筋」、または「縦鉄筋」ともいう。)を含む鉄筋群Rも併せて示す。図1及び図2に示すように、鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R10に沿って走行するように鉄筋群R上に配置されている。後述するように、鉄筋群Rは、複数の鉄筋R10に加え、X方向に延伸する複数の鉄筋(本実施形態において「第2鉄筋R20」、または「横鉄筋」ともいう。)を含んでもよい。
本開示の実施形態においては、第1鉄筋R10は、その延伸する方向である第1の方向がY方向と平行となるように配置される。また、後述の第2鉄筋R20は、その延伸する方向である第2の方向がX方向と平行となるように配置される。従って、本開示の例示の実施形態においては、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20は、互いに直交するように配置されている。また、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20は、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20が形成する平面(本実施形態において「鉄筋面」ともいう。)がXY面と平行となるように配置されている。従って、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20が形成する平面は、本実施形態においては水平面である。なお、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の配置についてはこれに限られない。例えば、後述するように、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20は、互いに非直交となるように配置されてもよい。例えば、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20は、第1鉄筋R10と第2鉄筋R20との間の角が、例えば30°、45°、60°、または他の角度となるように配置されてもよい。また、本開示の実施形態においては、第1鉄筋R10と第2鉄筋R20とは、互いに直交するように配置されているが、例えば交差する箇所によっては必ずしも直交する関係となっていなくてもよく、例えば85°以上90°以下の角度をなすように配置されていてもよい。
また、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20は、有限の長さを有しており、複数の第1鉄筋R10または複数の第2鉄筋R20は、それぞれ、第1の方向または第2の方向に継ぎ目を介して接続されていてもよい。さらに、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20は、後述するように端部を有していてもよく、例えば第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20は、それぞれ第1の方向及び第2の方向における一端及び他端に後述する端部R10e及びR20eを有していてもよい。
鉄筋結束ユニット110は、第1鉄筋R10と第2鉄筋R20との交差箇所c12を結束するように構成されている。鉄筋結束ユニット110による第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の結束動作については後に詳述する。
図1及び図2に示すように、走行ユニット120は、4つの走行ユニット120a、120b、120c、及び120dを有していてもよい(本実施形態において、それぞれ、「第1走行ユニット」、「第2走行ユニット」、「第3走行ユニット」、及び「第4走行ユニット」、ともいう。)。本開示の実施形態においては、走行ユニット120は、鉄筋結束ロボット100がY方向に進行するように鉄筋群R上に配置されている。第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dは、それぞれ、第1ローラ部122a、第2ローラ部122b、第3ローラ部122c、及び第4ローラ部122dを有し、第1ローラ部122a、第2ローラ部122b、第3ローラ部122c、及び第4ローラ部122dが第1鉄筋R10の延伸方向であるY方向(第1の方向)に沿って、複数の第1鉄筋R10のいずれかの第1鉄筋R10上を走行するように構成されている。
本開示の実施形態においては、第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dは、Y方向に進行するように構成される場合を例に説明するが、第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dは、Y方向以外の方向に進行するように構成されていてもよい。例えば、Y方向から数度~数十度の角度の方向に進行してもよく、例えば、走行する第1鉄筋R10上に異物が存在する等により鉄筋結束ロボット100の向きが傾いた場合でも、第1鉄筋R10上をほぼ追従するように進行することにより、鉄筋結束ロボット100の鉄筋結束ユニット110による第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の結束を実行することが可能である。また、例えば第1鉄筋R10が曲線を描くように配置された建設現場においても、第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dは、曲線状の第1鉄筋R10に追従するように、曲線を描くように進行するように構成されていてもよく、この場合、第1鉄筋R10の延伸方向である第1の方向は、曲線を構成する点ごとに異なっていてもよい。
図1及び図2並びに後述する図3に示すように、センサユニット130は、センサ130a、センサ130b、センサ130c、及びセンサ130d(本実施形態において、それぞれ、「第1センサ」、「第2センサ」、「第3センサ」、及び「第4センサ」、ともいう。)を有する。第1センサ130a及び第2センサ130bは、互いに、図1及び図2においてY方向(本実施形態において第1センサ130a及び第2センサ130bを結ぶ直線の延伸する方向を「第3の方向」ともいう)に沿って離間して配置されている。また、第4センサ130dは鉄筋結束ロボット100の第3センサ130cが設けられる側面の反対側の側面(図1及び図2において紙面奥側の側面)に配置されており、第3センサ130c及び第4センサ130dは、互いに図1及び図2においてY方向に交差する方向(図1及び図2に示す例においてはX方向、本実施形態において第3センサ130c及び第4センサ130dを結ぶ直線の延伸する方向を「第4の方向」ともいう。)に沿って離間するように配置されている。
第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び第4センサ130dは、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20を検出可能に構成されている。例えば、第1センサ130a及び第2センサ130bは第1鉄筋R10を検出可能に構成され、第3センサ130c及び第4センサ130dは第2鉄筋R20を検出可能に構成されていてもよい。あるいは、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び第4センサ130dは、いずれも、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20を検出可能に構成されていてもよい。
図3は、鉄筋結束ロボット100を上方向(Z方向における上方)から見た平面図を示す。また、図4は、鉄筋結束ロボット100を下方向(Z方向における下方)から見た平面図を示す。図3及び図4からわかるように、第1走行ユニット120a及び第2走行ユニット120bは、第1センサ130aに対して第4の方向(X方向)の一方及び他方(図3において、それぞれX方向の左側及び右側)に配置されていてもよい。また、第3走行ユニット120c及び第4走行ユニット120dは、第2センサ130bに対して第4の方向(X方向)の一方及び他方に配置されていてもよい。言い換えると、第1センサ130aは、第4の方向において第1走行ユニット120a及び第2走行ユニット120bの間に配置されてもよい。同様に、第2センサ130bは、第4の方向において第3走行ユニット120c及び第4走行ユニット120dの間に配置されてもよい。さらに、図3及び図4に示すように、第3センサ130cは、第3の方向(図3及び図4においてY方向)において第1走行ユニット120a及び第3走行ユニット120cの間に配置されてもよく、同様に、第4センサ130dは、第3の方向(Y方向)において第2走行ユニット120b及び第4走行ユニット120dの間に配置されてもよい。また、例えば図4に示すように、第1センサ130aを構成するカメラは、上面視において、第1走行ユニット120aを構成する第1ローラ部122aの回転軸128aと、第2走行ユニット120bを構成する第2ローラ部122bの回転軸128bとを通過する直線よりも前方(図4においてY方向の前方)に配置される。同様に、第2センサ130bを構成するカメラは、上面視において、第3走行ユニット120cを構成する第3ローラ部122cの回転軸128cと、第4走行ユニット120dを構成する第4ローラ部122dの回転軸128dとを通過する直線よりも後方(図4においてY方向の後方)に配置される。また、図3や図4等に示されるように、第1センサ130aは、本体ユニット140のY軸方向の前方に配置される。同様に、第2センサ130bは、本体ユニット140のY軸方向の後方に配置される。第3センサ130c及び第4センサ130dは、それぞれ、本体ユニット140の図3において上面視でX方向の左側及び右側に配置される。すなわち、例えば図4等からわかるように、本実施形態においては、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び第4センサ130dは、鉄筋結束ロボット100についての平面視において、第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dのほぼ中心付近を接続して仮想的に形成される長方形の外縁上または外側となるように配置される。なお、第1走行ユニット120a~第4走行ユニット120dにより仮想的に形成される長方形は、例えば各走行ユニット間のX方向及びY方向の間隔が略等しい場合等には、正方形となることがあってもよく、この場合には、第1センサ130a~第4センサ130dは、仮想的な正方形の外縁上または外側となるように配置されていてもよい。また、第1走行ユニット120a~第4走行ユニット120dの配置構成によっては、第1走行ユニット120a~第4走行ユニット120dにより、仮想的に、長方形及び正方形以外の四角形が形成されてもよく、その場合においても、第1センサ130a~第4センサ130dは、仮想的な四角形の外縁上または外側となるように配置されていてもよい。
図1及び図3に示すように、本体ユニット140は、本体上面142を備えていてもよい。本体上面142は、中央部付近に、例えば円形の穴部144が形成されていてもよく、鉄筋結束ユニット110が、穴部144を貫通するように配置されていてもよい。
本実施形態において、鉄筋結束ロボット100は、例えば2本の支持バー150(それぞれ、第1支持バー150a及び第2支持バー150b)を備えてもよい。第1支持バー150a及び第2支持バー150bは、一方向に延伸するバーであり、例えば第4の方向(図1~図4においてX方向)に平行に設けられている。従って、本開示の実施形態においては、第1支持バー150a及び第2支持バー150bは、例えば水平方向に平行となるように設けられている。また、図1~図4に示すように、第1支持バー150a及び第2支持バー150bは、互いにY方向(第3の方向)に離間するように設けられていてもよい。後に詳述するように、第1支持バー150a及び第2支持バー150bは、例えば、鉄筋結束ロボット100が横方向(図1~図4においてX方向、鉄筋結束ロボット100において第4の方向)に移動する際に、鉄筋結束ロボット100の本体ユニット140等を支持するように構成されていてもよい。
図5は、鉄筋結束ロボット100の鉄筋結束ユニット110を外した状態を斜め上方向から見た斜視図である。また、図6は、鉄筋結束ロボット100の鉄筋結束ユニット110を外した状態を斜め下方向から見た斜視図である。図5及び図6に示されるように、鉄筋結束ユニット110は、穴部144に貫通した状態で上下方向(図1においてZ方向)に移動可能に設けられていてもよい。これにより、例えば、鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12に到達した際に、鉄筋結束ユニット110を下降させ、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12を結束するように構成される。図5及び図6に示すように、鉄筋結束ユニット110は、マガジン部112を有する。マガジン部112には、鉄筋の結束に用いられるワイヤが収容されており、鉄筋結束ユニット110が第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12を結束する際にマガジン部112に収容されるワイヤが引き出され、交差箇所c12の結束が行われるように構成されている。また、詳細な説明は省略するが、鉄筋結束ユニット110は、鉄筋結束ユニット110の一端(図5においてZ方向の下側の端部)には、ワイヤガイド等を有し、鉄筋結束作業を実行するように構成される鉄筋結束機構114が設けられている。鉄筋結束機構114の鉄筋結束作業は、例えば公知の鉄筋結束機と同様の機能により実現されてもよい。
図7は、鉄筋結束ロボット100の機能ブロック構成を説明する図である。図7に示すように、鉄筋結束ロボット100は、上述した鉄筋結束ユニット110、走行ユニット120、及びセンサユニット130等の構成のほか、制御装置160と、移動ユニット180と、記憶装置190と、を備えていてもよい。
制御装置160は、鉄筋結束ロボット100により実行される移動や結束作業を制御するように構成される。制御装置160は、センサ検出結果取得部162と、判定部164と、交差箇所算出部166(本実施形態において、「交差箇所推定部」や「交差箇所推定ユニット」ともいう。)と、鉄筋結束ユニット制御部168と、鉄筋追従制御部170と、停止制御部172と、移動量算出部174と、姿勢制御部176と、モータ制御部178と、異物迂回制御部179とを備えていてもよい。
移動ユニット180は、鉄筋結束ロボット100の本体ユニット140の水平移動を制御するように構成される。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100においては、後述するように、移動ユニット180により鉄筋結束ロボット100が水平方向に移動されてもよい。移動ユニット180は、第1移動モータ182及び第2移動モータ184を備えていてもよく、例えば、後述する鉄筋結束ロボット100の横移動にあたり、2つのモータ182及び184により、本体ユニット140を水平移動させてもよい。
記憶装置190は、例えば、制御装置160において実行される1つまたは複数のプログラムや、鉄筋結束ロボット100の制御に用いられるデータ等が格納されていてもよい。記憶装置190は、例えばテンプレートデータベース192を備えていてもよい。テンプレートデータベース192は、例えば、後述するように、センサユニット130による検出結果に基づき、テンプレートマッチングを用いて第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の検出や、第1鉄筋R10の端部R10e及び/または第2鉄筋R20の端部R20eの検出を行う際に用いられるテンプレートの画像やテンプレートの画像に周波数分析等の画像処理を施して得られたデータ等を格納してもよい。また、制御装置160が、さらにテンプレートデータ作成部を有していてもよく、例えば、鉄筋結束作業を行う対象となる現場に応じてセンサユニット130を用いて撮像された画像を基にテンプレートデータを作成し、テンプレートデータベース192に格納するように構成されていてもよい。テンプレートデータベース192に格納されるテンプレートデータは、例えば、新たなテンプレートデータが作成されるタイミングで蓄積されてもよいし、各建設現場での結束作業の終了のタイミングで消去されてもよい。あるいは、作成されたテンプレートデータは、記憶装置190のテンプレートデータベース192に一定期間保持された後、例えば定期的に削除されるように構成されていてもよい。
センサ検出結果取得部162は、センサユニット130による検出結果を取得する。例えば、センサユニット130の第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの検出結果は、判定部164の第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2による第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の判定に用いられてもよい。また、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの検出結果は、判定部164の第1鉄筋端部判定部164b1及び/または第2鉄筋端部判定部164b2による第1鉄筋R10の端部R10e及び/または第2鉄筋R20の端部R20eの判定に用いられてもよい。
判定部164は、第1鉄筋判定部164a1と、第2鉄筋判定部164a2と、第1鉄筋端部判定部164b1と、第2鉄筋端部判定部164b2と、姿勢判定部164cと、障害物判定部164dと、ロボット高さ算出部164eと、を備えていてもよい。第1鉄筋判定部164a1及び第2鉄筋判定部164a2は、例えば、センサ検出結果取得部162により取得された第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの検出結果を用いて、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20を判定する。後述するように、第1鉄筋判定部164a1及び第2鉄筋判定部164a2は、第1センサ130a~第4センサ130dの検出結果である撮像画像に基づき、テンプレートマッチングを行うことにより、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置を判定してもよい。第1鉄筋端部判定部164b1及び第2鉄筋端部判定部164b2は、例えば、センサ検出結果取得部162により取得された第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの検出結果を用いて、第1鉄筋R10の端部R10e及び/または第2鉄筋R20の端部R20eを判定する。第1鉄筋端部判定部164b1及び第2鉄筋端部判定部164b2も、第1鉄筋判定部164a1及び第2鉄筋判定部164a2と同様に、テンプレートマッチングに基づき第1鉄筋R10の端部R10e及び/または第2鉄筋R20の端部R20eを判定してもよい。ロボット高さ算出部164eは、例えば、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの検出結果に基づき、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さを算出してもよい。例えば、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dにより、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20が撮像される場合(例えば、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20を含む範囲が撮像される場合)に、ロボット高さ算出部164eは、撮像された第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の撮像画像内における第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の相対的な大きさに基づき、鉄筋結束ロボット100の、鉄筋群Rからの距離を算出することにより、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さを算出してもよい。
鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さは、例えば、走行ユニット120の角度に基づいて算出されてもよい。走行ユニット120aは、図2に示されるように、本体部140に接続される第1本体側リンク部121aと、第2第1ローラ部122aに接続される第1ローラ側リンク部123aとを有しており、第1本体側リンク部121aと第1ローラ側リンク部123aとがリンク機構を構成してもよい。このとき、第1本体側リンク部121aと第1ローラ側リンク部123aとが為す角度であるリンク角度をセンサユニット130の第1リンク角度検出センサ134aにより検出し、リンク角度に基づき、第1走行ユニット120aの高さが算出されてもよい。同様に、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dは、第2本体側リンク部121bと第2ローラ側リンク部123b、第3本体側リンク部121cと第3ローラ側リンク部123c、及び第4本体側リンク部121dと第4ローラ側リンク部123d、を有し、第2本体側リンク部121bと第2ローラ側リンク部123b、第3本体側リンク部121cと第3ローラ側リンク部123c、及び第4本体側リンク部121dと第4ローラ側リンク部123dが為すリンク角度を、それぞれ、第2リンク角度検出センサ134b、第3リンク角度検出センサ134c、及び第4リンク角度検出センサ134dにより検出することにより、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dの高さが算出されてもよい。ロボット高さ算出部164eは、こうして算出された第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dの高さ(鉄筋群Rからの高さ)に基づき、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さが算出されてもよい。例えば、算出された第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dの高さの一部または全部の平均値により鉄筋結束ロボット100の高さを算出してもよい。また、例えば鉄筋結束ロボット100が鉄筋群Rが構成する仮想的な平面と平行、あるいはほぼ平行に位置する場合には、第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び第4走行ユニット120dの高さのうちのいずれか一つにより鉄筋結束ロボット100の高さとしてもよい。
センサユニット130は、図7に示すように、上述の第1センサ130a~第4センサ130dに加えて、傾斜度検出センサ132を備えていてもよい。傾斜度検出センサ132としては、例えば公知の傾斜センサや水平センサ等、鉄筋結束ロボット100の傾斜角度を検出可能なセンサが用いられてもよい。センサ検出結果取得部162は、傾斜度検出センサ132の検出結果も取得してもよい。傾斜度検出センサ132の検出結果に基づき、例えば、判定部164の姿勢判定部164cにより鉄筋結束ロボット100の姿勢を判定し、姿勢判定部164cの判定結果に基づき、姿勢制御部176により、走行ユニット120の高さ変更モータ126(第1走行ユニット120aの第1高さ変更モータ126a、第2走行ユニット120bの第2高さ変更モータ126b、第3走行ユニット120cの第3高さ変更モータ126c、及び/または第4走行ユニット120dの高さ変更モータ126d)を駆動し、鉄筋結束ロボット100の姿勢を調整してもよい。鉄筋結束ロボット100は、例えば、本体ユニット140が、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20により形成される面(本実施形態において、「鉄筋面」ともいう。)に平行となるように傾斜度検出センサ132の検出結果に基づき、高さ変更モータ126を駆動してもよい。例えば、鉄筋面が水平方向に延びるように第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20が配置されている場合に、鉄筋結束ロボット100がX方向に傾いている場合には、第1走行ユニット120a~第4走行ユニット120dのうち、第1走行ユニット120a及び第3走行ユニット120c、または第2走行ユニット120b及び第4走行ユニット120dの高さを変更し、鉄筋結束ロボット100の姿勢を調整してもよい。
交差箇所算出部166は、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12を算出することにより推定する。交差箇所算出部166は、例えば、後述するように、第1鉄筋判定部164a1及び第2鉄筋判定部164a2により判定された第1鉄筋R10の位置及び第2鉄筋R20の位置に基づき、交差箇所c12の位置を算出してもよい。算出された交差箇所c12の位置に基づき、鉄筋結束ロボット100は、鉄筋結束ユニット110による結束作業を行ってもよい。推定された交差箇所c12の位置に基づき、モータ制御部178は、第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び/または第4走行ユニット120dにより鉄筋結束ロボット100の位置を鉄筋結束ユニット110が交差箇所c12上となるように調整してもよい。鉄筋結束ユニット110が交差箇所c12の上方に移動した後、鉄筋結束ユニット制御部168は、鉄筋結束ユニット110を交差箇所c12まで下降させ、交差箇所c12の結束を行ってもよい。
鉄筋追従制御部170は、例えば、第1鉄筋判定部164a1により判定された第1鉄筋R10の情報に基づき、鉄筋結束ロボット100が走行中の第1鉄筋R10を追従するように走行ユニット120を、モータ制御部178により制御してもよい。例えば、後述するように、鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14を走行する場合、鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14から離脱しないように、走行ユニット120の駆動モータ(第1ローラ部122aを駆動する第1車輪駆動モータ124a、第2ローラ部122bを駆動する第2車輪駆動モータ124b、第3ローラ部122cを駆動する第3車輪駆動モータ124c、及び/または第4ローラ部122dを駆動する第4車輪駆動モータ124d)を駆動させてもよい。例えば、第1車輪駆動モータ124a、第2車輪駆動モータ124b、第3車輪駆動モータ124c、及び第4車輪駆動モータ124dのうち、X方向において同じ位置、またはほぼ同じ位置に配置される第1走行ユニット120a及び第3走行ユニット120cの駆動モータである第1車輪駆動モータ124a及び第3車輪駆動モータ124cを、X方向の他方に配置される第2走行ユニット120b及び第4走行ユニット120dの駆動モータである第2車輪駆動モータ124b及び第4車輪駆動モータ124dに対し加速または減速することにより、鉄筋結束ロボット100の位置を調整し、鉄筋結束ロボット100を第1鉄筋R10に追従するように走行させてもよい。あるいは、鉄筋追従制御部170は、例えば、第1車輪駆動モータ124a、第2車輪駆動モータ124b、第3車輪駆動モータ124c、及び/または第4車輪駆動モータ124dの回転数を調整することにより、鉄筋結束ロボット100を第1鉄筋R10に追従するように走行させてもよい。例えば、第1車輪駆動モータ124a、第2車輪駆動モータ124b、第3車輪駆動モータ124c、及び第4車輪駆動モータ124dのうちの一つまたは複数の回転数を、その他の車輪駆動モータの回転数と異なる回転数に設定することにより、あるいは、第1車輪駆動モータ124a、第2車輪駆動モータ124b、第3車輪駆動モータ124c、及び第4車輪駆動モータ124d全ての回転数を互いに異なる回転数に設定することにより、鉄筋結束ロボット100を第1鉄筋R10に柔軟に追従させることが可能となる。
鉄筋追従制御部170は、走行ユニット120の制御において、例えば、ピュアパシュート(Pure Pursuit)法や、これに準じた手法を用いてもよい。ここで、ピュアパシュート法とは、目標とする経路上に所定の目標点を設定し、当該目標点に到達するように旋回制御を行う手法であってよい。当該目標点は、前方注視点と称される場合があり、また、基準位置から当該目標点までの距離は、前方注視距離と称される場合がある。
本実施形態に係る鉄筋結束ロボット100が備える走行ユニット120の少なくとも1つは、操舵(ステアリング)が制限されるように構成されてもよい。例えば、走行ユニット120の少なくとも1つは、鉄筋結束ロボット100に対して構造的に方向が変化しないように構成されてもよい。或いは、走行ユニット120の少なくとも1つは、鉄筋結束ロボット100に対して構造的に方向が変化し得るように構成される一方で、制御装置160による制御に基づいて当該方向の変化が制限されてもよい。このように、走行ユニット120の操舵が制限される場合において、進行方向を変化させるためには、左右の車輪に速度差を設けることにより、鉄筋結束ロボット100を第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20上で横滑り(例えば、走行ユニット120が発する推進力の方向とは異なる方向に鉄筋結束ロボット100が滑り動くこと)させることが必要になる。この点、本実施形態に係る鉄筋追従制御部170は、ピュアパシュート法を基本としつつも、走行ユニット120の操舵が制限されるという特性に応じた走行ユニット120の制御が可能に構成される。具体的には、例えば、誤差角度算出部170aと、前方注視距離算出部170bと、旋回角速度目標値算出部170cと、車輪回転速度算出部170dとを有してもよい。
誤差角度算出部170aは、角度算出部の一例であって、例えば、基準方向と、鉄筋結束ロボット100の進行方向との間の角度(誤差角度とも称され得る)を算出する。基準方向は、追従対象の鉄筋(第1鉄筋R10)に平行な方向であってもよいし、或いは、鉄筋結束ロボット100において設定された特定の方向であってもよい。
前方注視距離算出部170bは、距離算出部の一例であって、前方注視距離(基準位置から目標点までの距離)を算出する。前方注視距離の基準位置は、特に限定されないが、例えば、鉄筋結束ロボット100における所定の位置であってよく、具体的には、第1センサ130aや第2センサ130b等のセンサ130の位置、鉄筋結束ロボット100の左右寸法の中心や重心等であってよい。本実施形態に係る前方注視距離算出部170bは、誤差角度算出部170aが算出した誤差角度(基準方向と鉄筋結束ロボット100の進行方向との間の角度)に基づいて、前方注視距離を算出してもよい。この場合、前方注視距離は、誤差角度が大きくなるほど小さくなるように算出されてもよい。これによれば、誤差角度が大きいほどより強く鉄筋結束ロボット100を旋回させることが可能となるため、追従の精度が向上する。
旋回角速度目標値算出部170cは、旋回角速度目標値算出部の一例であって、例えば、鉄筋結束ロボット100の進行方向を目標点に向けて旋回する角速度の目標値である旋回角速度目標値を算出する。
車輪回転速度算出部170dは、回転速度算出部の一例であって、旋回角速度目標値に基づいて、各駆動モータ(第1ローラ部122aを駆動する第1車輪駆動モータ124a、第2ローラ部122bを駆動する第2車輪駆動モータ124b、第3ローラ部122cを駆動する第3車輪駆動モータ124c、及び/または第4ローラ部122dを駆動する第4車輪駆動モータ124d)の回転速度を算出する。具体的には、車輪回転速度算出部170dは、旋回角速度目標値における旋回の方向が右の場合は、旋回の角速度の大きさが大きいほど、左側の駆動モータである第1車輪駆動モータ124a及び第3車輪駆動モータ124cのそれぞれの回転速度が、右側の駆動モータである第2車輪駆動モータ124b及び第4車輪駆動モータ124dよりも大きくなるように、各回転速度を算出する。同様に、車輪回転速度算出部170dは、旋回角速度目標値における旋回の方向が左の場合は、旋回の角速度の大きさが大きいほど、右側の駆動モータである第2車輪駆動モータ124b及び第4車輪駆動モータ124dのそれぞれの回転速度が、左側の駆動モータである第1車輪駆動モータ124a及び第3車輪駆動モータ124cよりも大きくなるように、各回転速度を算出する。特に、車輪回転速度算出部170dは、旋回角速度目標値が大きいほど、各駆動モータの回転速度の平均値が小さくなるように、当該回転速度を算出してもよい。これにより、旋回角速度目標値が大きいほど、鉄筋結束ロボット100の速度が減少するため、旋回が容易になり、追従の精度が向上する。車輪回転速度算出部170dは、算出した駆動モータの回転速度が所定の範囲を超える(所定の上限値以上となる、及び/または所定の下限値以下となる)場合、当該当初の回転速度が所定範囲内に収まるように圧縮して、最終的な回転速度として算出してもよい。ここで、圧縮処理は、回転速度が所定範囲内に収まるような演算であれば特に限定されないが、例えば、回転速度に所定の係数を乗じることを含んでもよいし、或いは、回転速度に所定のフィルタ処理や平滑化を実行することを含んでもよい。特に、圧縮とは、各駆動モータの当初の回転速度の平均値と、各駆動モータの最終的な(圧縮後の)回転速度の平均値とが略等しくなるように(差分が所定閾値未満となるように)算出することを含んでもよい。
停止制御部172は、鉄筋結束ロボット100の停止動作を制御するように構成される。例えば、後述するように、第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14を走行してきた鉄筋結束ロボット100が、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの検出結果に基づき、第1鉄筋端部判定部164b1及び/または第2鉄筋端部判定部164b2により第1鉄筋R13の端部R13e付近にある、または端部R13eに接近しつつあると判定された場合に、停止制御部172は、モータ制御部178により、第1車輪駆動モータ124a~第4車輪駆動モータ124dを駆動及び停止させるように制御し、鉄筋結束ロボット100を停止させてもよい。なお、第1鉄筋R13の端部R13eに限らず、端部R13eに替えて、あるいは端部R13eに加えて、第1鉄筋R12の端部R12e及び/または第1鉄筋R14の端部R14e付近に鉄筋結束ロボット100がある、あるいは鉄筋結束ロボット100が、端部R12e及び/または端部R14eに近づきつつあると判定された場合に、鉄筋結束ロボット100を停止させてもよい。
また、停止制御部172は、例えば、上述の交差箇所算出部166により、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12を算出した場合に、交差箇所c12を鉄筋結束ユニット110により結束するため、鉄筋結束ロボット100を停止させてもよい。
移動量算出部174は、後述するように、例えば、鉄筋結束ロボット100が横移動(X方向への移動)をする場合の移動量を算出するように構成されていてもよい。例えば、上記のように、鉄筋結束ロボット100について、第1鉄筋端部判定部164b1及び/または第2鉄筋端部判定部164b2により第1鉄筋R12の端部R12e及び第1鉄筋R14の端部R14e付近にある、または接近しつつあると判定された場合に、鉄筋結束ロボット100は第1鉄筋R12と第1鉄筋R14との間に配置されている第1鉄筋R13上の交差箇所c12の鉄筋結束作業を完了し、別の第1鉄筋R10に移動し、交差箇所c12の鉄筋結束作業を開始する。例えば、鉄筋結束ロボット100が、第1鉄筋R13上の交差箇所c12の鉄筋結束作業を完了し、次に第1鉄筋R14上の交差箇所c12の鉄筋結束作業を行う場合、鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R10のX方向の間隔について、1つの間隔分、X方向に移動する。このとき、移動量算出部174は、第1鉄筋判定部164a1により判定された第1鉄筋R10の位置の情報に基づき、隣り合う第1鉄筋R10同士のX方向の間隔に基づき移動量を算出してもよい。鉄筋結束ロボット100が、X方向に2つ以上離間する第1鉄筋R10上の交差箇所c12の鉄筋結束作業を行う場合にも同様に、第1鉄筋R10同士の間隔に基づき移動量を算出してもよい。また、算出された移動量に基づき、横移動の際の移動ユニット180による本体ユニット140の横移動(例えば水平移動)を行ってもよい。なお、移動量算出部174は、横移動量以外の他の方向の移動量の算出を実行してもよい。例えば、移動量算出部174は、鉄筋結束ロボット100の縦移動(第1の方向、Y方向)の移動量を、各センサ130の検出結果や、鉄筋端部判定部164b1及び/または鉄筋端部判定部164b2による判定結果等に基づいて算出してもよい。
後述するように、センサユニット130としては、例えばカメラが用いられてもよく、センサユニット130の検出結果に基づき、例えば判定部164の障害物判定部164dにより、異物の位置が判定されてもよい。鉄筋を組み上げる建設現場に等においては、例えば、鉄筋面上に工具等が放置されている、あるいは、作業員が作業を行っていることがある。これらをセンサユニット130による検出結果に基づいて異物として検知し、異物の検知結果に基づき、異物迂回制御部は、モータ制御部178により第1車輪駆動モータ124a、第2車輪駆動モータ124b、第3車輪駆動モータ124c、及び/または第4車輪駆動モータ124dを駆動して異物を迂回するように構成されていてもよい。あるいは、鉄筋結束ロボット100が後述する横移動を行うことにより、異物を迂回するように構成されていてもよい。
制御装置160は、例えば、演算部に相当するCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサであり、記憶装置190に記憶されたプログラムの実行に関する制御やデータの演算、加工を行う制御部である。プロセッサは、各検出データ等を用いて鉄筋結束ロボット100の動作(鉄筋追従及び走行、横移動(例えば水平移動)、鉄筋結束作業、等)を実行するプログラムを実行する演算部である。
記憶装置190は、例えばRAM(Random Access Memory)と、ROM(Read only Memory)とを有していてもよい。RAMは、記憶部のうちデータの書き換えが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。RAMは、プロセッサが実行するプログラムやプログラムの実行に必要なデータ(例えば、後述するように、センサユニット130の検出結果に基づき鉄筋の位置の判定に用いられるテンプレートのデータ等)を記憶してもよい。なお、これらは例示であって、RAMには、これら以外のデータが記憶されていてもよいし、これらの一部が記憶されていなくてもよい。
ROMは、記憶部のうちデータの読み出しが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されていてもよい。ROMは、例えば制御装置160が実行するプログラムや、書き換えが行われないデータを記憶してもよい。
制御装置160により実行されるプログラムは、記憶装置190(例えばRAMやROM)等のコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよいし、不図示の通信部により接続される通信ネットワークを介して提供されてもよい。
上記の物理的な構成は例示であって、本開示の実施形態による鉄筋結束ロボット100においては、制御装置160及び記憶装置190が必ずしも独立した構成でなくてもよい。例えば、鉄筋結束ロボット100は、プロセッサとメモリとが一体化したLSI(Large-Scale Integration)を備えていてもよい。また、鉄筋結束ロボット100は、制御装置160としてGPU(Graphical Processing Unit)を備えていてもよく、GPUがプログラムを実行することにより、上記で説明した様々な動作が実現されてもよい。
次に、図8及び図9を参照して、鉄筋結束ロボット100による鉄筋上の走行動作について説明する。図8は、第1鉄筋R10に沿って走行中の鉄筋結束ロボット100をY方向から見た図である。図9は、第1鉄筋R10に沿って走行中の鉄筋結束ロボット100をX方向から見た図である。図8及び図9において、鉄筋結束ロボット100は、第1の方向(Y方向)に走行する。図8及び図9に示すように、鉄筋結束ロボット100は、走行中において、第1走行ユニット120aの第1ローラ部122aが第1鉄筋R12上にあり、第2走行ユニット120bの第2ローラ部122bが第1鉄筋R14上にあるように走行する。図9に示すように、第3走行ユニット120cの第3ローラ部122cも第1走行ユニット120aの第1ローラ部122aと同様に、第1鉄筋R12上を走行する。図8及び図9には図示されていないが、第4走行ユニット120dの第4ローラ部122dも、第2走行ユニット120bの第2ローラ部122b同様に第1鉄筋R14上を走行する。このように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R10に沿って走行する際に、例えば、ある第1鉄筋R10(第1鉄筋R12)と、ある第1鉄筋R12の2つ隣に配置された第1鉄筋R10(第1鉄筋R14)とを走行し、走行する第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14との間に存在する第1鉄筋R10である第1鉄筋R13上に存在する、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12を結束する。
次に、図8及び図9を参照して、鉄筋結束ロボット100による鉄筋上の走行動作について説明する。図8は、第1鉄筋R10に沿って走行中の鉄筋結束ロボット100をY方向から見た図である。図9は、第1鉄筋R10に沿って走行中の鉄筋結束ロボット100をX方向から見た図である。図8及び図9において、鉄筋結束ロボット100は、第1の方向(Y方向)に走行する。図8及び図9に示すように、鉄筋結束ロボット100は、走行中において、第1走行ユニット120aの第1ローラ部122aが第1鉄筋R12上にあり、第2走行ユニット120bの第2ローラ部122bが第1鉄筋R14上にあるように走行する。図9に示すように、第3走行ユニット120cの第3ローラ部122cも第1走行ユニット120aの第1ローラ部122aと同様に、第1鉄筋R12上を走行する。図8及び図9には図示されていないが、第4走行ユニット120dの第4ローラ部122dも、第2走行ユニット120bの第2ローラ部122b同様に第1鉄筋R14上を走行する。このように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R10に沿って走行する際に、例えば、ある第1鉄筋R10(第1鉄筋R12)と、ある第1鉄筋R12の2つ隣に配置された第1鉄筋R10(第1鉄筋R14)とを走行し、走行する第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14との間に存在する第1鉄筋R10である第1鉄筋R13上に存在する、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12を結束する。
次に、図10、図11、及び図12を参照して、鉄筋結束作業時の鉄筋結束ロボット100について説明する。図10は、走行を停止し結束作業を実行する鉄筋結束ロボット100をY方向から見た図である。図11は、結束作業を実行する鉄筋結束ロボット100をX方向から見た図である。図12は、結束作業を実行する鉄筋結束ロボット100をZ方向下側から見た図である。図10、図11、及び図12においては、鉄筋結束ロボット100が、第1鉄筋R13及び第2鉄筋R20の交差箇所c12を結束する場合を例に示されており、図10~図12に示すように、結束作業にあたり、鉄筋結束ロボット100は、図8及び図9を参照して上述した走行を停止し、鉄筋結束ユニット110を下降させる。
次に本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100による鉄筋群R(第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20)の位置を算出する構成について説明する。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、延伸方向がY方向(第1の方向)である複数の第1鉄筋R1と、延伸方向がY方向(第1の方向)に交差するX方向(第2の方向)であり第1鉄筋R1と交差するように配置される複数の第2鉄筋R2と、を含む鉄筋群R上を走行可能に構成される走行ユニット120と、少なくとも一つの第1鉄筋R1及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R2を検出可能に構成されるセンサユニット130と、センサユニット130の検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、センサユニット130により検出される少なくとも一つの第1鉄筋R1及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R2の位置を算出するように構成される第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(本実施形態において、「鉄筋位置算出ユニット」ともいう。)を備える。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、センサユニット130の検出結果により生成される二次元画像に基づき第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置を算出することにより、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置の算出プロセスを効率化することができる。例えば、センサユニットの検出結果として、3次元データを用いて鉄筋の位置を算出する場合に比べ、二次元画像に基づいた計算を行うことにより、計算負荷を軽減することができる。
本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボットにおいて、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置の算出に用いられる二次元画像は、濃淡画像であってもよい。このとき、鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の部分画像を含む少なくとも一つのテンプレート画像の情報を格納する記憶装置190を備え、上記二次元画像は、濃淡画像を含み、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、濃淡画像を、テンプレート画像と照合することにより、少なくとも一つの第1鉄筋R10及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R20の位置を算出するように構成されていてもよい。
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボットでは、濃淡画像において、画素の濃度値が所定の閾値以上である場合に、当該画素が第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20に対応すると判断してもよい。このとき、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、濃淡画像を構成する画素の濃度値が、所定の閾値(第1閾値)以上である場合に、所定の閾値以上の濃度値を有する画素に対応する位置に第1鉄筋R1の少なくとも一部及び/または第2鉄筋R2の少なくとも一部が存在すると判断してもよい。あるいは、二次元画像として濃淡画像を用いる場合に、対象物が存在する領域の画像濃度を低くし、対象物が存在しない領域の画像濃度を高くすることにより濃淡画像を生成してもよく、この場合、画素の濃度値が所定の閾値未満である場合に、当該画素が第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20に対応すると判断してもよい。
本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100においては、濃淡画像は3次元センサの検出結果により生成されてもよい。このとき、センサユニット130は、検出対象物の表面の複数の点のx座標、y座標、及びz座標を検出可能な3次元センサを含み、3次元センサにより検出されるz座標値は、z座標値の大きさに応じて異なる画像濃度に変換され、濃淡画像は、x座標と、y座標と、画像濃度とに基づき2次元画像を構成することにより生成されてもよい。
あるいは、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、センサユニット130が濃淡画像を撮像するように構成されていてもよい。このとき、センサユニット130は、撮像装置を含んでいてもよく、濃淡画像は、撮像装置により撮像された画像に基づき生成されてもよい。
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、マッチング度により第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置を算出してもよい。このとき、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、濃淡画像と、テンプレート画像とのマッチング度に基づき、少なくとも一つの第1鉄筋R10及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R20の位置を算出するように構成されていてもよい。
本開示の実施形態においては、マッチング度は、例えば、センサユニット130による検出結果、センサユニット130による検出結果に基づき生成される二次元画像と、またはテンプレート画像とを比較することにより算出されてもよい。例えば、センサユニット130による検出結果に基づき生成される二次元画像のうちの比較対象となる部分画像における全画素の画素値と、テンプレート画像における全画素の画素値とを比較し、比較される2つの画像の互いに対応する各画素の画素値が一致するか否かに基づき、一致する画素の割合を百分率で表す等によりマッチング度として算出してもよい。例えば、テンプレート画像が50,000個の画素を含み、比較対象とする濃淡画像における50,000個の画素と比較し、40,000個の画素の濃度が一致、あるいはほぼ一致していた(例えば両者の差異が10%以内等)場合に、マッチング度は80%と算出されてもよい。
このとき、マッチング度の基準値を用いて第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置を算出してもよい。このとき、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、マッチング度が所定の基準値以上か判断し、マッチング度が所定の基準値以上である場合に、センサユニット130による検出範囲内に第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20が存在すると判断してもよい、
本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100においては、マッチング度の基準値として、高さごとに異なる値が設定されていてもよい。このとき、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さを算出するロボット高さ算出部164e(本実施形態において、「ロボット高さ算出ユニット」ともいう)を備え、所定の基準値は、鉄筋結束ロボット100の異なる高さに応じた複数の基準値を含み、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、複数の基準値に、ロボット高さ算出部164e(ロボット高さ算出ユニット)により算出された鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さに対応する基準値が存在するか判断し、複数の基準値に、鉄筋結束ロボット100の高さに対応する基準値が存在すると判断される場合、この基準値に基づき、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置を算出し、複数の基準値に、鉄筋結束ロボット100の高さに対応する基準値が存在しないと判断される場合、複数の基準値のうちの少なくとも2つの基準値に基づき、測定された鉄筋結束ロボット100の高さに対応する新たな基準値を算出するように構成されていてもよい。
本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100においては、マッチング度の基準値として、高さごとに異なる値が設定されていてもよい。このとき、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さを算出するロボット高さ算出部164e(本実施形態において、「ロボット高さ算出ユニット」ともいう)を備え、所定の基準値は、鉄筋結束ロボット100の異なる高さに応じた複数の基準値を含み、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、複数の基準値に、ロボット高さ算出部164e(ロボット高さ算出ユニット)により算出された鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さに対応する基準値が存在するか判断し、複数の基準値に、鉄筋結束ロボット100の高さに対応する基準値が存在すると判断される場合、この基準値に基づき、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置を算出し、複数の基準値に、鉄筋結束ロボット100の高さに対応する基準値が存在しないと判断される場合、複数の基準値のうちの少なくとも2つの基準値に基づき、測定された鉄筋結束ロボット100の高さに対応する新たな基準値を算出するように構成されていてもよい。
本開示の実施形態においては、例えば、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さが所定の大きさごとに複数の基準値が設定されていてもよい。例えば、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さが10cmから5cmごとに30cmまでの5つの基準値が設定されていてもよい。このとき、例えば、ロボット高さ算出部164eにより、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さが20cmであると判断された場合に、高さが20cmについて基準値が60%と設定されていた場合に、60%が基準値として用いられてもよい。また、例えば、ロボット高さ算出部164eにより、鉄筋結束ロボット100の鉄筋群Rからの高さが23cmと判断された場合に、23cmに対する基準値が設定されていないときは、例えば20cmの基準値と25cmの基準値とに基づいて新たな基準値が設定されてもよい。例えば、高さが20cmの基準値が60%であり、高さが25cmの基準値が50%であった場合に、23cmでの基準値を、50%+(((60%-50%)*((25cm-23cm)/(25cm-20cm)))=54%と線形補間による内挿により算出されてもよい。新たに算出された基準値は、例えば記憶装置190に格納され、以降の作業において必要に応じて利用されてもよい。なお、上記の高さ、基準値、また、新たな基準値の算出方法は例示であり、これに限られない。例えば、さらに多くの基準値が設定されていてもよいし、例えば、高さが10cm未満、あるいは30cm超についても基準値が設定されてもよい。
以下、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボットによる鉄筋の位置の算出プロセスについて説明する。
まず、鉄筋結束ロボット100で用いられるセンサユニット130の具体例について詳述する。センサユニット130としては、例えば、ToF(Time of Flight)カメラ等の3D距離カメラを用いることができる(例えばESPROS Photonics社製のTOFcam-635)。3D距離カメラにより、例えば、被写物体ごとにカメラからの離間距離に応じて濃淡が異なる画像が出力され、画素ごとに対象となる被写物体までの距離を取得し、比較的近い物体は濃度を高く(黒に近く)、比較的遠い物体ほど濃度を淡く(白に近く)なるように表すことができる。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット100が鉄筋群Rを走行中は、鉄筋結束ロボット100と鉄筋群Rとの距離は概ね変わらないので、比較的黒く近い物体を鉄筋(第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20)として認識することにより、鉄筋を検出してもよい。
図13は、3D距離カメラにより出力された画像を示す。図13(a)は3D距離カメラにより撮影された第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所付近の画像を示す。図13(b)は、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所付近の画像を模式的に示す。図13(a)に示されるように、3D距離カメラにより撮像される画像には、濃淡が現れ、本開示の実施形態においては、濃度が高い部分を第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20であると認識することが可能である。図13(b)に模式的に示されるように、画素ごとに濃度の濃淡の異なる画像が取得される。
センサユニット130としては、上記で例示してきたカメラ等の撮像装置に限らず、他のセンサが用いられてもよい。例えば、深さ方向または高さ方向の情報を取得可能なレーザ等が用いられてもよい。例えばレーザにより取得された深さ方向の情報に基づき、上記同様の画像濃度を用いた二次元画像を生成してもよい。
続いて、センサユニット130により撮像され、取得された画像(本実施形態においては濃淡画像)に基づき鉄筋を検出するプロセスについて説明する。まず、図14を参照して、センサ130の第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び第4センサ130dの配置について説明する。図14は、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び第4センサ130dの配置を模式的に示す図である。図14(a)は、鉄筋結束ロボット100を水平方向(X方向)から見た模式的な側面図である。図14(b)は、鉄筋結束ロボット100を上方向(Z方向上側)から見た模式的な上面図である。図14(a)には、第1センサ130a、第2センサ130b、及び第3センサ130cと共に、第1センサ130a、第2センサ130b、及び第3センサ130cによる撮像範囲も併せて模式的に示す。図14(a)及び図14(b)に模式的に示されるように、Y方向に互いに離間して配置される第1センサ130a及び第2センサ130bは、斜め下向きに撮像するように配置されている。第3センサ130c、及び不図示の第4センサ130dも同様に、斜め下向きに撮像するように配置される。第1センサ130a及び第2センサ130bは、例えば、撮像範囲を規定する画角が例えば80°以上100°以下となるように設定される。また、第3センサ130c及び第4センサ130dは、例えば、画角が例えば50°以上70°以下となるように設定される。いずれのセンサ130も、他の画角となるように設定されてもよい。上述のように、第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの検出結果に基づき、異物の判定を行う場合には、例えば、各センサの角度を上向きにする等、各センサの撮像範囲を変更してもよい。
図15は、第1センサ130aによる撮像画像を模式的に示す。図15に示されるように本開示の実施形態においては、第1センサ130aは斜め下方向を撮像するように配置されているので、手前から奥に向かって隣り合う第1鉄筋R10同士の間隔が狭くなる。本開示の実施形態においては、こうして得られた画像に基づき、例えばテンプレートマッチングを行うことにより、鉄筋群Rを構成する各鉄筋(複数の第1鉄筋R10及び複数の第2鉄筋R20)の位置を検出することができる。本開示の実施形態においては、テンプレートマッチングにより、例えば、撮像した画像と、予め用意した画像との類似度(本実施形態において、「マッチング度」ともいう。)に基づき、鉄筋(第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20)を検出し、鉄筋に対応する濃淡部分を含む濃淡画像をテンプレートとして用意し、各センサユニット130により撮像された画像を走査し、走査方向に類似度を算出する。
図16を参照して、本開示の実施形態において実施されるテンプレートマッチングについて説明する。図16は、本実施形態に係るテンプレートマッチングを説明するための模式的な図である。図16には、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12付近の撮像画像と、X方向及びY方向に走査するためのテンプレート画像TI10及びTI20とを併せて示す。また、図16には、テンプレート画像TI10及びTI20、それぞれの走査に応じて算出された類似度の模式的なグラフG10及びG20も併せて示す。テンプレート画像TI10及びTI20を、それぞれ、Y方向及びX方向に走査し、テンプレート画像TI10及びTI20との類似度を算出することにより、撮像された画像上において、算出された類似度の最大値が閾値を超えた箇所は、鉄筋が存在する位置に対応すると判断する。グラフG10及びG20に示されるように、Y方向及びX方向に沿った類似度の分布においては、閾値TH10及びTH20を超える部分が確認され、これらが鉄筋の存在する位置に対応する。なお、類似度(マッチング度)は例えば、撮像された画像の各画素の色濃度と、テンプレート画像を構成する各画素の色濃度とを比較することにより算出してもよい。例えば、まず、撮像された画像の各画素の対象物までの距離を色濃度として抽出する。次に、撮像された画像全体の色濃度の合計値又は平均値が、薄い場合(例えば所定の閾値より低い場合)は、撮像された画像内に鉄筋が無いと判断する。一方、色濃度が濃い場合(例えば、所定の閾値より高い場合)は、抽出した色濃度とテンプレート画像を構成する各画素の色濃度との差を画素毎に比較する。撮像された画像の画素のうち、撮像された画素の色濃度と、テンプレート画像を構成する画素の色濃度との差の絶対値の合計が最も低い位置を鉄筋位置として抽出してもよい。このように、撮像画像に対しテンプレート画像を走査し算出された類似度に基づき、テンプレートマッチングによる第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の検出が可能である。
図15を参照して上述したように、本開示の実施形態においては、第1センサ130aにより撮像される画像においては、X方向に隣り合う第1鉄筋R10同士の間隔がY方向に沿って変化する。同様に、第2センサ130bにより撮像される画像についても、第1鉄筋R10のX方向の間隔がY方向に変化し、また、第3センサ130c及び第4センサ130dにより撮像される画像についても、撮像される第2鉄筋R20同士のY方向の間隔がX方向に沿って変化する。従って、例えば、撮像される画像に対し正射変換を行うことにより、撮像画像上の鉄筋同士の間隔が略等しくなるように画像を補正してからテンプレートマッチングを行ってもよい。なお、正射変換等の画像の変換を行わず、テンプレートとして図15のような鉄筋同士の間隔が変化する画像を用意することによっても、テンプレートマッチングに基づく鉄筋の検出を行うことができる。
本開示の実施形態に係るテンプレートマッチングにおいては、例えば、各画像に対し周波数分析を行い、位相相関法を用いることにより撮像画像とテンプレート画像との間の関連性を評価してもよい。
第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の位置は、例えば、3次元センサ等を用いることにより、検出範囲内の対象物のXYZの3次元データを取得し、推定することも可能である。上述のように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100においては、Z方向の第3次元のデータを画素の濃度の情報として扱うテンプレートマッチングを行うことにより、交差箇所c12の位置の算出の計算量を、例えば3次元のXYZのデータに基づき計算を行う場合に比べ、比較的小さくすることができる。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100のように、走行しながら交差箇所c12の結束作業を行う場合には、計算量を小さくすることができるテンプレートマッチングによる鉄筋の位置の判定方法が好適に用いられる。
次に、本開示の実施形態における第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所の判定方法について説明する。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の判定を行う場合には、上述のように、第1センサ130a及び第2センサ130bが第1鉄筋R10を検出するように構成されていてもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット100は、上述のように、鉄筋群Rの第1鉄筋R10と第2鉄筋R20との交差箇所c12を結束するように構成される鉄筋結束ユニット110を備え、センサユニット130は、互いに第3の方向に沿って離間して配置され、少なくとも第1鉄筋R10を検出可能に構成される第1センサ130a及び第2センサ130bを含み、上述の少なくとも一つのテンプレート画像は、第1鉄筋R10の部分画像を含むテンプレート画像TI10(第1テンプレート画像)を含み、鉄筋結束ロボット100は、走行ユニット120がY方向(第1の方向)に進行し、且つ、第1センサ130a及び第2センサ130bが配置される方向(第3の方向)がY方向(第1の方向)と平行となるように配置され、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、第1センサ130a及び/または第2センサ130bの検出結果と、第1テンプレート画像とを照合することにより第1鉄筋R10の位置を算出し、鉄筋結束ユニット110は、位置が算出された第1鉄筋R10上の交差箇所c12を結束してもよい。
また、このとき、鉄筋結束ロボット100は、さらに、第3センサ130c及び第4センサ130dが、第1鉄筋R10に加え第2鉄筋R20も検出し交差箇所c12を推定するように構成されていてもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット100は、交差箇所c12を推定する交差箇所算出部166(本実施形態において、「交差箇所推定ユニット」ともいう。)をさらに備え、センサユニット130は、互いに上記第3の方向に交差する第4の方向に沿って離間して配置され、少なくとも第2鉄筋R20を検出可能に構成される第3センサ130c及び第4センサ130dを含み、少なくとも一つのテンプレート画像は、第2鉄筋R20の部分画像を含むテンプレート画像TI20(第2テンプレート画像)を含み、鉄筋結束ロボット100は、第4の方向がX方向(第2の方向)と平行となるように配置され、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、第3センサ130c及び/または第4センサ130dの検出結果と、第2テンプレート画像とを照合することにより第2鉄筋R20の位置を算出し、交差箇所推定部(交差箇所推定ユニット)は、算出された第1鉄筋R10と、算出された第2鉄筋R20との交点を交差箇所c12と推定し、鉄筋結束ユニット110は、推定された交差箇所c12を結束するように構成されていてもよい。
また、鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R10の端部R10eを検出した場合、第3センサ130c及び/または第4センサ130dに第1鉄筋R10を検出させ、第3センサ130c及び/または第4センサ130dに検出される第1鉄筋R10に基づき、鉄筋結束ロボット100の後述する横移動量の算出に用いられてもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット100は、走行ユニット120が進行する第1鉄筋R10から他の第1鉄筋R10に移動する場合に、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)により算出される第1鉄筋R10の位置情報に基づき、走行ユニット120の移動量を算出する移動量算出部174(移動量算出ユニット)を備え、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、第1センサ130a及び/または第2センサ130bの検出結果に基づき、走行ユニット120が進行する第1鉄筋R10の位置を算出し、第1センサ130aの検出結果のマッチング度が所定の基準値未満である場合に、マッチング度が、所定の端部基準値以上であるか判断し、マッチング度が所定の端部基準値以上であると判断される場合に、第1センサ130aの検出範囲内に第1鉄筋R10の端部R10eが存在すると判断し、第1センサ130aの検出範囲内に第1鉄筋R10の端部R10eが存在すると判断される場合に、第3センサ130c及び/または第4センサ130dは、第1鉄筋R10を検出するように設定され、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)は、第3センサ130c及び/または第4センサ130dの検出結果に基づき、走行ユニット120が進行する第1鉄筋R10からX方向(第2の方向)に離間する他の第1鉄筋R10の位置を算出し、移動量算出部174(移動量算出ユニット)は、第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(鉄筋位置算出ユニット)により算出される他の第1鉄筋R10の位置と、走行ユニット120が進行する第1鉄筋R10の位置とに基づき走行ユニット120のX方向(第2の方向)の移動量を算出し、走行ユニット120は、算出されたX方向(第2の方向)の移動量に基づき、X方向(第2の方向)に移動するように構成されていてもよい。
図17を参照して、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所の推定方法について説明する。図17は、交差箇所の推定方法を説明するための、Z方向下側から見た鉄筋結束ロボット100を模式的に示す図である。図17に示すように、例えば、本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット100は、上述のように、2本の第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14を走行し、第1センサ130a及び第2センサ130bが第1鉄筋R13を検出し、第3センサ130c及び第4センサ130dが第2鉄筋R20を検出するように構成されている。図17に示す例においては、第3センサ130c及び第4センサ130dが例えば第2鉄筋R23を検出する。このとき、第1センサ130a及び第2センサ130bの検出結果に基づき、第1センサ130aと第2センサ130bとの間に延伸する第1鉄筋R13を推定し、また、第3センサ130c及び第4センサ130dの検出結果に基づき、第3センサ130cと第4センサ130dとの間に延伸する第2鉄筋R23を推定する。推定された第1センサ130aと第2センサ130bとの間に延伸する第1鉄筋R13と、第3センサ130cと第4センサ130dとの間に延伸する第2鉄筋R23とが交差する箇所を交差箇所c12と推定する。
図18を用いて、本開示の実施形態における交差箇所c12の推定方法について説明する。図18は本開示の実施形態における交差箇所c12の推定方法のフローチャートである。
まず、第1センサ130a及び第2センサ130bの検出結果を取得する(S1802)。
次に、第1センサ130a及び第2センサ130bの検出結果に基づき、テンプレートマッチングを実行することにより、第1センサ130a及び第2センサ130bにより検出された第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20を確認する(S1804)。
第1センサ130a及び第2センサ130bの検出結果に基づき第1鉄筋R13の位置を推定する(S1806)。
続いて、第3センサ130c及び第4センサ130dの検出結果を取得する(S1808)。
次に、第3センサ130c及び第4センサ130dの検出結果に基づき第2鉄筋R20の位置を推定する(S1810)。
続いて、推定された第1鉄筋R13及び推定された第2鉄筋R20の位置に基づき交差箇所を推定する(S1812)。
このように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、第1センサ130a及び第2センサ130bが配置される第3の方向(Y方向)が、第1鉄筋R10の延伸する方向である第1の方向と平行となり、且つ第3センサ130c及び第4センサ130dが配置される方向である第4の方向が第2鉄筋R20の延伸する方向である第2の方向と平行となるように、鉄筋群R上に配置されており、交差箇所c12を推定する交差箇所推定部である交差箇所算出部166を備え、第1センサ130a及び第2センサ130bは、第1鉄筋R10を検出可能に構成されており、第3センサ130c及び第4センサ130dは、第2鉄筋R20を検出可能に構成されており、交差箇所推定部である交差箇所算出部166は、第1センサ130a及び第2センサ130bの検出結果に基づき、第1センサ130a及び第2センサ130bのいずれにもより検出される第1鉄筋R10(第1鉄筋R13)の位置を推定し、第3センサ130c及び第4センサ130dの検出結果に基づき、第3センサ130c及び第4センサ130dのいずれにもより検出される第2鉄筋R20(第2鉄筋R23)の位置を推定し、第1センサ130a及び第2センサ130bにより検出された第1鉄筋R13と、第3センサ130c及び第4センサ130dにより検出された第2鉄筋R23との交点を、交差箇所c12と推定するように構成されていてもよい。
鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R13上の第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の位置を算出する場合、例えば第1センサ130aは、交差する点(交差部cp12)を通過している可能性がある。このとき、例えば、第1センサ130aにより撮像された交差部cp12の情報に基づき、算出される交差箇所c12の位置の調整を行ってもよい。すなわち、鉄筋結束ロボット100は、第1センサ130a及び第2センサ130bが第1鉄筋R10を検出しながら第1の方向(Y方向)に進行するように構成され、鉄筋結束ロボット100が進行中に、第1センサ130aが、第1鉄筋R10が第2鉄筋R20と交差する交差部cp12を検出した場合、交差部cp12と、推定された交差箇所c12とが一致するか否かを判定し、交差部cp12と、推定された交差箇所c12とが一致しないとき、推定された交差箇所c12の位置の調整を実行するように構成されていてもよい。検出した交差部cp12の位置と、推定された交差箇所c12の位置とが一致しない場合には、例えば、鉄筋結束ロボット100を第1鉄筋R10に追従させる方法について上述したのと同様に、走行ユニット120の第1走行ユニット120a、第2走行ユニット120b、第3走行ユニット120c、及び/または第4走行ユニット120dを、それぞれ、加速または減速する、あるいは、第1車輪駆動モータ124a、第2車輪駆動モータ124b、第3車輪駆動モータ124c、及び第4車輪駆動モータ124dの回転数を制御することにより、鉄筋結束ロボット100の位置を調整してもよい。
なお、図18を参照して上述した交差箇所の推定方法は例示であり、上述の例に限られない。例えば、各センサによる検出結果の取得は、上記の順で実行されなくてもよく、また、検出結果に基づく鉄筋の位置の推定も上記の順で実行されなくてもよい。
次に、本開示の実施形態における鉄筋結束ロボット100の移動量の算出方法について説明する。図17を参照し、鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R10のY方向の端部R10e付近に到達し、横移動(X方向への移動)を行う場合を例に説明する。図17に示すように、鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14を走行し、第1鉄筋R12と第1鉄筋R14との間に存在する第1鉄筋R13が第2鉄筋R20(例えば、第2鉄筋R21、R22、R23、R24、及びR25)と交差する箇所の結束を行い、端部R12e、端部R13e、及び端部R14e付近に到達している。このとき、鉄筋結束ロボット100は、次に、結束作業を実行してきた第1鉄筋R13のX方向の隣の第1鉄筋R14の結束作業を実行することとなり、そのため、X方向(第1鉄筋R13から第1鉄筋R14に向かう方向)への移動を行う。
図19を参照して、この場合の鉄筋結束ロボット100の横移動の方法について説明する。図19は、鉄筋結束ロボット100の横移動に関するフローチャートである。
まず、第1センサ130aの検出結果を取得する(S1902)。
次に、第1センサ130aの検出結果に対し、テンプレートマッチングを行う(S1904)。
次に、テンプレートマッチングの結果により、第1センサ130aにより検出される第1鉄筋R13の端部R13eが検出されたか判断する(S1906)。
続いて、第2鉄筋R20の端部が検出されたか判断する(S1908)。第2鉄筋R20の端部R20eとしては、例えば、図17に示すように、第2鉄筋R21、R22、R23、R24、及びR25の端部R21e、R22e、R23e、R24e、及びR25eのうちのいずれかが検出されたか判断してもよい。
例えば、第3センサ130c及び/または第4センサ130dの検出結果に基づき、第2鉄筋R20の端部R20eが検出されたか判断してもよい。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ロボット100は、Z方向上方から見て、X軸左側の第1鉄筋R10からX軸右側の第1鉄筋R10に向かって第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所の結束作業を行っていく。従って、Z方向上方から見て、X方向の右側に設けられた第4センサ130dの検出結果に基づき、第2鉄筋R20のX方向右側の端部R20eが検出されたかを判断してもよい。例えば、第4センサ130dにより、第2鉄筋R20のX方向右側の端部R20eが検出された場合には、最後の第1鉄筋R10の結束作業が完了した可能性があるので、作業対象である鉄筋群Rの結束作業を終了してもよい。端部R20eの検出については、これに限られず、例えば、他のセンサによる検出結果に基づいて判断されてもよく、X方向右側の第1鉄筋R10からX方向左側の第1鉄筋R10に向かって結束作業を行う場合には、第3センサ130cにより第2鉄筋R20のX方向左側の端部R20eを検出してもよい。また、端部R20eの検出以外の条件に基づき結束作業を終了させるように構成することも可能である。例えば、端部R20e以外の箇所において別の鉄筋の結束作業を開始するように条件を設定し鉄筋結束ロボット100を移動させるように構成することも可能であり、あるいは、異物検出等の要因の発生により結束位置を変更し結束作業を実行する対象となる鉄筋を変え鉄筋結束ロボット100を移動させるように構成することも可能である。また、第1センサ130a及び/または第2センサ130bによっても、例えば配置箇所、傾き、画角等を調整することにより第2鉄筋R20を検出することも可能であるので、第2鉄筋R20の端部R20eの検出を第1センサ130a及び/または第2センサ130bの検出結果を利用して実行してもよい。
次に、第4センサ130dの検出結果を取得する(S1910)。
続いて、第4センサ130dの検出結果に基づきテンプレートマッチングを行う(S1912)。
次に、第4センサ130dにより検出された第1鉄筋R10の位置に基づき、鉄筋結束ロボット100の移動先の第1鉄筋R10を推定する(S1914)。本開示の実施形態においては、第4センサ130dは、複数の第1鉄筋R10を検出する。例えば、図17に示す例においては、第4センサ130dは、鉄筋結束ロボット100のX方向右側に存在する第1鉄筋R14を検出してもよい。また、第1鉄筋R13に沿った第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の結束作業を実行してきたので、次に、第1鉄筋R14に沿った交差箇所の結束作業を実行する場合、鉄筋結束ロボット100は、例えば第1鉄筋R13及び第1鉄筋R15上を走行するように横移動を行う。例えば、第1走行ユニット120a及び第3走行ユニット120cが第1鉄筋R13上を走行し、第2走行ユニット120b及び第4走行ユニット120dが第1鉄筋R15上を走行するように、鉄筋結束ロボット100をX方向に移動させる横移動を実行してもよい。
続いて、横移動量を算出する(S1918)。鉄筋結束ロボット100の横移動量は、以下の方法により算出されてもよい。例えば、上述のように、鉄筋結束ロボット100が、Z方向上側から見てX方向右側に移動する場合、すなわち、第4センサ130dが配置される方向に移動する場合、第4センサ130dが鉄筋結束ロボット100のX方向の中心からX方向にどれだけ離れているか、及び、第4センサ130dが検出する第1鉄筋R14が第4センサ130dからどれだけ離れているか、の2つの情報に基づき算出されてもよい。第4センサ130dが鉄筋結束ロボット100のX方向の中心からX方向にどれだけ離れているか算出する場合に、鉄筋結束ロボット100のX方向の中心は、例えば、鉄筋結束ユニット110が配置されている位置であってもよい。あるいは、鉄筋結束ユニット110による結束位置を鉄筋結束ロボット100のX方向の中心と見做してもよい。このとき、例えば、鉄筋結束ロボット100が結束作業を行う対象である第1鉄筋R13のX方向の位置が、鉄筋結束ロボット100のX方向の中心位置と判断してもよい。なお、鉄筋結束ロボット100のX方向の中心位置及び、第4センサ130dの鉄筋結束ロボット100のX方向の中心位置からの距離(X方向の距離)は予め算出され、記憶装置190に記憶されていてもよい。なお、センサユニット130の位置を変更可能とする構成において、例えば、第4センサ130dの位置を、建設現場等に応じて変更する場合、どの方向にどれだけ第4センサ130dが移動されたか算出し、第4センサ130dの移動量を考慮して、第4センサ130dの鉄筋結束ロボット100のX方向の中心からのX方向における距離が算出されてもよい。また、第4センサ130dから第4センサ130dが検出する第1鉄筋R14がどれだけ離れているかについては、例えば、第4センサ130dにより撮像される画像に基づき算出されてもよい。例えば、第4センサ130dが鉄筋結束ロボット100のX方向の中心(例えば、第1鉄筋R13の位置)からX方向に100離れた位置に取り付けられ、第1鉄筋R14が第4センサ130dから鉄筋結束ロボット100のX方向の中心から遠ざかる方向に20離れた位置にある場合、第1鉄筋R10の間隔(第1鉄筋R13及び第1鉄筋R14の間隔)は120であると算出し、横移動量を120とする制御を行ってもよい。例えば、第4センサ130dが鉄筋結束ロボット100のX方向の中心(例えば、第1鉄筋R13の位置)からX方向に20cm離れた位置に取り付けられ、第1鉄筋R14が第4センサ130dから鉄筋結束ロボット100のX方向の中心から遠ざかる方向に4cm離れた位置にある場合、第1鉄筋R10の間隔(第1鉄筋R13及び第1鉄筋R14の間隔)は24cmであると算出し、横移動量を24cmとする制御を行ってもよい。また、第4センサ130dが鉄筋結束ロボット100のX方向の中心(例えば、第1鉄筋R13の位置)からX方向に20cm離れた位置に取り付けられ、第1鉄筋R14が第4センサ130dから鉄筋結束ロボット100のX方向の中心に向けて4cm近づいた位置にある場合、第1鉄筋R10の間隔(第1鉄筋R13及び第1鉄筋R14の間隔)は16cmであると算出し、横移動量を16cmとする制御を行ってもよい。
鉄筋結束ロボット100の横移動量は、例えば、上述するように、鉄筋結束ロボット100は、次に第1鉄筋R14上の交差箇所の結束を行うように横移動させる場合、鉄筋結束ロボット100は、全体として隣り合う第1鉄筋R10の間隔に相当する横移動を行うように、横移動量を算出されてもよい。上述の例においては、第1走行ユニット120a及び第3走行ユニット120cは、第1鉄筋R12から第1鉄筋R13、第2走行ユニット120b及び第4走行ユニット120dは、第1鉄筋R14から第1鉄筋R15に、それぞれ移動する。本開示の実施形態においては、第1鉄筋R10はほぼ等間隔に、互いにほぼ平行となるように配置されているので、第1走行ユニット120a~第4走行ユニット120dのX方向への移動量は等しい。従って、横移動量は、例えば、第4センサ130dにより検出される第1鉄筋R14及び第1鉄筋R15間のX方向の間隔であってもよい。あるいは、第1鉄筋R10同士の間隔はほぼ等しいので、他のセンサによる検出結果に基づき算出される隣り合う第1鉄筋R10同士の間隔に基づき横移動量が算出されてもよい。また、複数(例えば3本以上)の第1鉄筋R10のX方向の距離を算出し、平均値を求めることにより、第1鉄筋R10同士の間隔の平均値により横移動量を算出してもよい。平均値の算出により、例えば第1鉄筋R10同士の間隔に誤差があった場合にも算出される横移動量への誤差の影響を小さくすることができる。
次に、算出された横移動量に基づき鉄筋結束ロボット100の横移動を実行する(S1918)。
横移動が完了した鉄筋結束ロボット100は、例えば移動後の第1鉄筋R13及び第1鉄筋R15に沿って走行し(S1920)、第1鉄筋R14上の交差箇所c12の結束作業を開始してもよい。
上述の第1鉄筋R10の端部R10eの検出は、例えば、端部R10eの画像に対応するテンプレートを用意し、端部R10eのテンプレートとのマッチング度に基づき、判断してもよい。例えば、端部R10e以外の部分について、図16を参照して例示したように一方向に延伸したテンプレート画像を用意する場合に、端部R10eについては、端部R10e以外の部分に比べ、鉄筋に対応する部分のY方向の長さが短いテンプレート画像を用意してもよい。
あるいは、マッチング度がある値の範囲である場合に端部R10eに到達しつつあると判定してもよい。例えば、第1鉄筋R10の端部R10e以外の部分においては、マッチング度が100%に比較的近く、75%以上の場合に第1鉄筋R10の端部R10e以外の部分の存在を判定し、マッチング度が比較的低い、例えば50%以上75%以下の場合に、第1鉄筋R10のうち端部R10eに近い部分を走行していると判定してもよい。端部R10e以外の部分についても端部R10eの近傍についても、ここでのマッチング度は例示であり、他の値が設定されてもよいし、鉄筋の配置状況やその他の環境等に応じて変更可能に構成されてもよい。
このように、鉄筋結束ロボット100が横移動をする場合、特に第3センサ130c及び/または第4センサ130dによる第1鉄筋R10の検出結果が用いられる。第3センサ130c及び第4センサ130dについては、上述のように、例えば第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の位置の算出にあたり、第3センサ130c及び第4センサ130dの第2鉄筋R20の位置の検出結果が用いられ、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の位置の算出においては、第3センサ130c及び第4センサ130dによる第1鉄筋R10の位置の検出結果は用いられなくてもよいので、この場合は第3センサ130c及び第4センサ130dによって第1鉄筋R10は検出されなくてもよい。鉄筋結束ロボット100が鉄筋結束作業を進め、第1鉄筋R10の端部R10eに到達した場合に、例えば、鉄筋結束ロボット100が横移動を行い、そのため、移動量を算出できるように、第3センサ130c及び/または第4センサ130dにより第1鉄筋R10が検出できるように、例えば第3センサ130c及び/または第4センサ130dの向きを変更する等の方法により第3センサ130c及び/または第4センサ130dによる撮像範囲を変更してもよい。
上記、図19を参照して、第1センサ130a及び第4センサ130dの検出結果を用いる場合を例に説明したが、検出結果を参照するセンサはこれらに限られず、例えば、鉄筋結束ロボット100の進行する方向に応じてどのセンサを用いるか変えることも可能である。上述のように、第1センサ130aにより第1鉄筋R10の端部R10eが検出された場合に、鉄筋結束ロボット100は、第4センサ130cの方向に横移動を行う場合に限らず、例えば、第1センサ130aにより第1鉄筋R10の端部R10eが検出された場合に、鉄筋結束ロボット100は、第3センサ130cの方向に横移動を行ってもよい。また、例えば、第2センサ130bにより第1鉄筋R10の端部R10eが検出された場合に、鉄筋結束ロボット100は、第3センサ130cの方向に横移動を行ってもよいし、あるいは、第2センサ130bにより第1鉄筋R10の端部R10eが検出された場合に、鉄筋結束ロボット100は、第4センサ130dの方向に横移動を行ってもよい。
図20及び図21を用いて、本開示の実施形態における鉄筋の追従方法について説明する。図20は本開示の実施形態における鉄筋の追従方法のフローチャートである。図21は、鉄筋の追従方法を説明するための、鉄筋結束ロボット100を模式的に示す図である。
まず、第1鉄筋判定部164a1は、追従対象の第1鉄筋R10を検出する(S2002)。具体的には、第1鉄筋判定部164a1は、例えば、センサ検出結果取得部162により第1センサ130a及び第2センサ130bの検出結果を取得する。そして、第1鉄筋判定部164a1は、例えば、第1センサ130a及び第2センサ130bの検出結果に基づいて、テンプレートマッチングを実行することにより、第1鉄筋R10の位置を決定する。
次に、鉄筋追従制御部170の誤差角度算出部170aは、所定の基準方向と、鉄筋結束ロボット100の進行方向との間の誤差角度θを算出する(S2004)。ここで、所定の基準方向は、任意に設定可能であってよいが、例えば、追従対象の第1鉄筋10に対して平行な直線として設定されてもよい。図21には、基準方向として点線rが、鉄筋結束ロボット100の進行方向として点線tが示されている。また、誤差角度算出部170aが算出する誤差角度θは、鉄筋結束ロボット100の進行方向に限らず、鉄筋結束ロボット100において設定された他の方向と、所定の基準方向との間の角度であってもよい。
次に、前方注視距離算出部170bは、誤差角度算出部170aが算出した誤差角度θに基づいて、前方注視距離を算出する(S2006)。ここで、前方注視距離は、鉄筋結束ロボット100上の基準位置から目標点までの距離である。図21には、基準位置Prと、目標点Poと、基準位置Prから目標点Poまでの距離である前方注視距離Lrefが示されている。同図では、基準位置Prは、一例として、鉄筋結束ロボット100の左右寸法の中心Gとして表される。
特に、前方注視距離算出部170bは、誤差角度θが大きいほど、前方注視距離が小さくなるように前方注視距離を算出してもよい。具体的には、前方注視距離Lrefは、例えば、以下の数式(1)で表されてもよい。
ここで、Lmaxは、前方注視距離の上限値(例えば、0.25m)、L0は、前方注視距離の下限値(例えば、0.05m)、θ0は、定数である。
次に、旋回角速度目標値算出部170cは、鉄筋結束ロボット100の進行方向tが、前方注視距離Lrefにより定まる目標点に向くように鉄筋結束ロボット100を旋回させるための速度の目標値である旋回角速度目標値ωを算出する(S2008)。
次に、車輪回転速度算出部170dは、旋回角速度目標値ωに基づいて、各駆動モータの回転速度を算出する(S2010)。具体的には、車輪回転速度算出部170dは、旋回角速度目標値における旋回の方向が右の場合は、旋回の角速度の大きさが大きいほど、左側の駆動モータである第1車輪駆動モータ124a及び第3車輪駆動モータ124cのそれぞれの回転速度が、右側の駆動モータである第2車輪駆動モータ124b及び第4車輪駆動モータ124dよりも大きくなるように、各回転速度を算出する。同様に、車輪回転速度算出部170dは、旋回角速度目標値における旋回の方向が左の場合は、旋回の角速度の大きさが大きいほど、右側の駆動モータである第2車輪駆動モータ124b及び第4車輪駆動モータ124dのそれぞれの回転速度が、左側の駆動モータである第1車輪駆動モータ124a及び第3車輪駆動モータ124cよりも大きくなるように、各回転速度を算出する。このとき、車輪回転速度算出部170dは、旋回角速度目標値ωが大きいほど、各駆動モータの回転速度の平均値が小さくなるように、該回転速度を算出してもよい。これにより、旋回角速度目標値が大きいほど、鉄筋結束ロボット100の速度が減少するため、旋回が容易になり、追従の精度が向上する。更に、車輪回転速度算出部170dは、算出した駆動モータの回転速度が所定の範囲を超える(所定の上限値以上となる、及び/または所定の下限値以下となる)場合、当該当初の回転速度を圧縮して、最終的な回転速度として算出してもよい。ここで、圧縮とは、回転速度に所定の係数を乗じることであってもよい。特に、圧縮とは、各駆動モータの当初の回転速度の平均値と、各駆動モータの最終的な(圧縮後の)回転速度の平均値とが略等しくなるように(差分が所定閾値未満となるように)算出することを含んでもよい。
以上で処理が終了する。ステップS2010で算出された回転速度は、例えば、上述したステップS1920等において、走行ユニット120の制御に用いられる。
以下、鉄筋結束ロボット100の横移動の例について図22~図26を参照して説明する。図22~図26は、横移動中の鉄筋結束ロボット100を鉄筋結束ロボット100の背面(Y方向後ろ側)から見た図及び斜め上方から見た図を含み、図22(a)~図26(a)は鉄筋結束ロボット100の背面から見た図であり、図22(b)~図26(b)は鉄筋結束ロボット100を斜め上方向から見た図である。
図22(a)及び(b)は、横移動を開始する前の鉄筋結束ロボット100を示す。図22(a)及び(b)に示すように、鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R12及びR14上を走行する。
次に、鉄筋結束ロボット100は、横移動を開始する。本開示の実施形態においては、上述したように、例えば第1センサ130aによる検出結果に基づき第1鉄筋R10の端部R10e近傍に到達した、あるいは到達しつつあると判断された場合に、横移動を開始すると判断する。図23(a)及び(b)は、鉄筋結束ロボット100が横移動を開始したときの状態を示す。図23(a)及び(b)に示すように、鉄筋結束ロボット100は、走行ユニット120は移動させず、本体ユニット140を移動する方向(X方向)に移動する。図23(a)及び(b)に示すように、このとき、第1走行ユニット120a及び第2走行ユニット120bは、それぞれ、第1鉄筋R12及び第1鉄筋R14上に移動せずに存在する。このとき、支持バー150a及び150bは、いずれの鉄筋にも接していない。本体ユニット140の横移動(ここでは例えば水平方向への移動(X方向への移動))は、例えば、図23(a)及び(b)において不図示の移動ユニット180の第1移動モータ182及び第2移動モータ184により実行されてもよい。
次に、鉄筋結束ロボット100は、走行ユニット120を上方向に移動させる。図24(a)及び図24(b)に示すように、走行ユニット120は、図24(a)及び図24(b)においてZ方向上方に上昇される。走行ユニット120が上昇すると支持バー150a及び150bが相対的に下降する。走行ユニット120が第1鉄筋R10から離れると、支持バー150a及び150bが第1鉄筋R10に接する。例えば、走行ユニット120は、Z方向の長さが、モータ等(例えば、図7に示す第1車輪高さ変更モータ126a、第2車輪高さ変更モータ126b、第3車輪高さ変更モータ126c、及び第4車輪高さ変更モータ126d)により、ローラ(第1ローラ部122a、第2ローラ部122b、第3ローラ部122c、及び第4ローラ部122d)を支持するアーム部を曲げることにより変更可能に構成されていてもよく、アーム部を曲げることによりローラ部122を上昇させ、ローラ部122が第1鉄筋R10から離間するように構成されてもよい。
図24(a)及び図24(b)に示すように、支持バー150a及び150bは、例えば、第1鉄筋R11~R14に接する。こうして、支持バー150a及び150bにより鉄筋結束ロボット100全体が支持される。
次に、鉄筋結束ロボット100の走行ユニット120がX方向に移動する。図25(a)及び図25(b)に示すように、第1鉄筋R12と、第1鉄筋R14とにそれぞれ接していた第1走行ユニット120a及び第3走行ユニット120cと、第2走行ユニット120b及び第4走行ユニット120dとは、第1鉄筋R13と、第1鉄筋R15との上方に移動される。このとき、第1走行ユニット120a~第4走行ユニット120dのいずれもが第1鉄筋R10に接しておらず、支持バー150a及び150bが第1鉄筋R10に接し、鉄筋結束ロボット100を支持している。
続いて、走行ユニット120を下降させる。図26(a)及び図26(b)に示すように、走行ユニット120は、図26(a)及び図26(b)においてZ方向の下方に下降させる。図26(a)及び図26(b)に示されるように、第1走行ユニット120a及び第3走行ユニット120cは第1鉄筋R13に接し、第2走行ユニット120b及び第4走行ユニット120dは第1鉄筋R15に接する。従って、支持バー150a及び150bは、相対的に上昇する。そのため、鉄筋結束ロボット100は、この状態において走行ユニット120により支持される。
次に、図27(a)及び図27(b)に示されるように、本体ユニット140をX方向に移動する。図23(a)及び図23(b)を参照して上述したのと同様に、図27(a)及び図27(b)に示される本体ユニット140の横移動(ここでは例えば水平方向への移動(X方向への移動))は、例えば、図27(a)及び(b)において不図示の移動ユニット180の第1移動モータ182及び第2移動モータ184により実行されてもよい。こうして、鉄筋結束ロボット100の横移動が完了する。鉄筋結束ロボット100は、例えば第1鉄筋R13及び第1鉄筋R15上の走行を開始し、第1鉄筋R14上の第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の結束作業を行う。
以上、鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R12及びR14から第1鉄筋R13及び第1鉄筋R15に移動する場合を例に説明したが、例えば、複数の第1鉄筋R10を隔てた先に移動することも可能である。この場合も、上記同様の方法により移動することができるし、あるいは、上記の移動方法を繰り返すことによりさらに長い距離の移動も可能である。また、複数の第1鉄筋R10を隔てた先に移動する場合にも同様の方法により、センサユニット130の検出結果に基づき移動量を算出してもよい。
また、鉄筋結束ロボット100は、上記で説明した方法に限られず、他の方法により横移動を行ってもよく、その場合においても、本開示の実施形態における移動量の算出方法に従って、センサユニット130の検出結果に基づき鉄筋結束ロボット100の移動量を算出することが可能であり、本開示の実施形態における移動量の算出方法を用いることにより、鉄筋結束ロボット100の移動を円滑に進めることが可能である。
上述してきたように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、延伸方向が第1の方向(Y方向)である複数の第1鉄筋R1と、延伸方向が第1の方向(Y方向)に交差する第2の方向(X方向)であり第1鉄筋R1と交差するように配置される複数の第2鉄筋R2と、を含む鉄筋群R上を走行可能に構成される走行ユニット120と、少なくとも一つの第1鉄筋R1及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R2を検出可能に構成されるセンサユニット130と、センサユニット130の検出結果により生成される二次元画像を構成する複数の画素の画素値に基づき、センサユニット130により検出される少なくとも一つの第1鉄筋R1及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R2の位置を算出するように構成される第1鉄筋判定部164a1及び/または第2鉄筋判定部164a2(本実施形態において、「鉄筋位置算出ユニット」ともいう。)を備える。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、センサユニット130の検出結果により生成される二次元画像に基づき第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置を算出することにより、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20の位置の算出プロセスを効率化することができる。従って、鉄筋結束ロボット100の鉄筋血相作業における鉄筋検出プロセスを効率化することができる。例えば、センサユニットの検出結果として、3次元データを用いて鉄筋の位置を算出する場合に比べ、二次元画像に基づいた計算を行うことにより、計算負荷を軽減することができる。
鉄筋結束ロボット100を構成する種々のユニットの技術レベルの向上により、鉄筋結束作業の高速化や効率化が可能となってきている。鉄筋結束作業の高速化を実現するためには、鉄筋の検出や鉄筋結束位置の検出プロセスの高速化が望まれると考えられる。本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100により、鉄筋の検出プロセスの効率を向上することができるので、鉄筋結束作業の高速化に寄与できる。
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、例えば、延伸方向が第1の方向(Y方向)である複数の第1鉄筋R10と、延伸方向が第1の方向(Y方向)に交差する第2の方向(X方向)であり第1鉄筋R10と交差するように配置される複数の第2鉄筋R20と、を含む鉄筋群の第1鉄筋R10と第2鉄筋R20との交差箇所c12を結束するように構成される鉄筋結束ユニット110と、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20上を走行可能に構成される走行ユニット120と、少なくとも一つの第1鉄筋R10及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R20を検出可能に構成され、互いに第3の方向(Y方向)に沿って離間して配置される第1センサ130a及び第2センサ130bと、少なくとも一つの第1鉄筋R10及び/または少なくとも一つの第2鉄筋R20を検出可能に構成され、互いに第3の方向(Y方向)に交差する第4の方向(X方向)に沿って離間して配置される第3センサ130c及び第4センサ130dと、を備える。上述してきたように、鉄筋結束ロボット100は、4つのセンサ130(第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び第4センサ130d)を備えるので、例えば、上述のように、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の検出を効率良く行うことができる。交差箇所c12の位置は、例えば、鉄筋結束ユニット110の近傍にセンサを設けることにより確認することも可能であるが、鉄筋結束ユニット110が上下に移動するように構成されるので、近傍にセンサを設けにくいことがある。本開示の実施形態においては、鉄筋結束ユニット110の近傍にセンサを設けなくても、交差箇所c12の位置を、4つのセンサ130の検出結果に基づき推定することができる。
また、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、例えば、延伸方向が第1の方向(Y方向)である複数の第1鉄筋R10と、延伸方向が第1の方向(Y方向)に交差する第2の方向(X方向)である複数の第2鉄筋R20と、を含む鉄筋群の第1鉄筋R10と第2鉄筋R20との交差箇所c12を結束するように構成された鉄筋結束ユニット110と、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20上を走行可能に構成される走行ユニット120と、第1鉄筋R10及び/または第2鉄筋R20を検出可能に構成されるセンサユニット130と、走行ユニット120が走行する第1鉄筋R10または第2鉄筋R20から他の第1鉄筋R10または他の第2鉄筋R20に移動する場合に、センサユニット130により検出される第1鉄筋R10または第2鉄筋R20の位置情報に基づき、走行ユニット120の移動量を算出する移動量算出部174と、を備える。上述してきたように、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、例えば、センサユニット130の検出結果に基づき鉄筋結束ロボット100の移動先の鉄筋の位置を判断し、鉄筋結束ロボット100の走行ユニット120が走行する鉄筋の位置と、移動先の鉄筋の位置とに基づき、鉄筋結束ロボット100の移動量を算出することができる。例えば、鉄筋結束ロボット100が、鉄筋結束作業を行っていた鉄筋の端部に達した場合に、次に鉄筋結束作業を行う鉄筋に移動する場合に、センサユニット130による検出結果に基づき移動量を算出することができる。
上述してきた本開示の実施形態においては、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20が、互いに直交するように配置された鉄筋群において鉄筋結束ロボット100が第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の交差箇所c12の鉄筋結束作業を行う場合を例に説明したが、本開示の実施形態に係る鉄筋結束ロボット100は、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20が非直交の関係にある場合にも用いられてもよい。
図28は、本開示の他の実施形態に係る鉄筋結束ロボット200のZ方向下方から見た模式的な図である。図28に示すように、本実施形態においては、第1鉄筋R10に対して、第2鉄筋R20が30°程度の角度で配置されている。本実施形態に係る鉄筋結束ロボット200は、鉄筋結束ロボット100と、第3センサ130c及び第4センサ130dの位置が異なる。鉄筋結束ロボット200の第3センサ130c及び第4センサ130dは、X方向に対して30°の傾きとなる直線上に存在するように配置されている。鉄筋結束ロボット200においては、第3センサ130c及び第4センサ130dを、第2鉄筋R20に合わせ、X方向から傾く方向に配置することにより、鉄筋結束ロボット100と同様の方法により第2鉄筋R20の検出が可能である。
このように、第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の配置構成に応じて、第1センサ130a~第4センサ130dの配置を変更してもよい。第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの配置の変更は、例えば、結束作業の対象となる鉄筋群Rが配置された建設現場に応じて鉄筋結束作業を開始する前に手動または自動により調整してもよい。あるいは、鉄筋結束ロボット100が走行を開始した後であっても、センサユニット130の検出結果に基づき第1鉄筋R10及び第2鉄筋R20の関係を判定し、判定結果に基づき第1センサ130a、第2センサ130b、第3センサ130c、及び/または第4センサ130dの配置を動的に変更してもよい。このとき、例えば、第1センサ130a~第4センサ130dを駆動可能なモータ等が設けられ、第1センサ130a~第4センサ130dの位置をモータの駆動により変更するように構成されていてもよい。
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
(付記1)
複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットと、
前記複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットと、
前記複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出可能に構成され、互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサと、
前記少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、前記目標点に基づいて前記走行ユニットの走行を制御する制御装置と、
を備える、鉄筋結束ロボット。
複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットと、
前記複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットと、
前記複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出可能に構成され、互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサと、
前記少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、前記目標点に基づいて前記走行ユニットの走行を制御する制御装置と、
を備える、鉄筋結束ロボット。
(付記2)
前記制御装置は、
基準方向と前記鉄筋結束ロボットの進行方向との間の角度を算出する角度算出部と、
基準位置から前記目標点までの距離を算出する距離算出部であって、前記角度が大きいほど前記距離が小さくなるように前記距離を算出する、距離算出部と、
を備える、付記1に記載の鉄筋結束ロボット。
前記制御装置は、
基準方向と前記鉄筋結束ロボットの進行方向との間の角度を算出する角度算出部と、
基準位置から前記目標点までの距離を算出する距離算出部であって、前記角度が大きいほど前記距離が小さくなるように前記距離を算出する、距離算出部と、
を備える、付記1に記載の鉄筋結束ロボット。
(付記3)
前記基準方向は、前記少なくとも1つの鉄筋に平行に設定される、付記2に記載の鉄筋結束ロボット。
前記基準方向は、前記少なくとも1つの鉄筋に平行に設定される、付記2に記載の鉄筋結束ロボット。
(付記4)
前記基準位置は、前記第1センサ又は前記第2センサが設けられた位置である、付記4に記載の結束ロボット。
前記基準位置は、前記第1センサ又は前記第2センサが設けられた位置である、付記4に記載の結束ロボット。
(付記5)
前記走行ユニットは、前記鉄筋結束ロボットの進行方向に対して略垂直な方向に離間して設けられた、前記鉄筋結束ロボットの前記進行方向に駆動される少なくとも2つのローラ部を備える、付記1に記載の鉄筋結束ロボット。
前記走行ユニットは、前記鉄筋結束ロボットの進行方向に対して略垂直な方向に離間して設けられた、前記鉄筋結束ロボットの前記進行方向に駆動される少なくとも2つのローラ部を備える、付記1に記載の鉄筋結束ロボット。
(付記6)
前記制御装置は、
前記鉄筋結束ロボットの進行方向を前記目標点に向けて旋回する角速度の目標値である旋回角速度目標値を算出する旋回角速度目標値算出部と、
前記旋回角速度目標値に基づいて、前記少なくとも2つのローラ部の各々の回転速度を算出する回転速度算出部と、を備える、付記5に記載の鉄筋結束ロボット。
前記制御装置は、
前記鉄筋結束ロボットの進行方向を前記目標点に向けて旋回する角速度の目標値である旋回角速度目標値を算出する旋回角速度目標値算出部と、
前記旋回角速度目標値に基づいて、前記少なくとも2つのローラ部の各々の回転速度を算出する回転速度算出部と、を備える、付記5に記載の鉄筋結束ロボット。
(付記7)
前記回転速度算出部は、前記旋回角速度目標値が大きいほど、前記少なくとも2つのローラ部の各々の回転速度の平均値が小さくなるように、該回転速度を算出する、付記6に記載の鉄筋結束ロボット。
前記回転速度算出部は、前記旋回角速度目標値が大きいほど、前記少なくとも2つのローラ部の各々の回転速度の平均値が小さくなるように、該回転速度を算出する、付記6に記載の鉄筋結束ロボット。
(付記8)
前記回転速度算出部は、前記少なくとも2つのローラ部の各々の第1回転速度を算出し、前記第1回転速度が所定の範囲を超える場合、前記第1回転速度を圧縮することにより、第2回転速度を算出する、付記6に記載の鉄筋結束ロボット。
前記回転速度算出部は、前記少なくとも2つのローラ部の各々の第1回転速度を算出し、前記第1回転速度が所定の範囲を超える場合、前記第1回転速度を圧縮することにより、第2回転速度を算出する、付記6に記載の鉄筋結束ロボット。
(付記9)
複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成され、前記複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットを備える鉄筋結束ロボットの制御方法であって、
前記鉄筋結束ロボットにおいて互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサを用いて、前記複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出するステップと、
前記少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、前記目標点に基づいて前記走行ユニットの走行を制御するステップと、
を含む、制御方法。
複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成され、前記複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットを備える鉄筋結束ロボットの制御方法であって、
前記鉄筋結束ロボットにおいて互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサを用いて、前記複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出するステップと、
前記少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、前記目標点に基づいて前記走行ユニットの走行を制御するステップと、
を含む、制御方法。
本出願は、2023年1月20日出願の日本特許出願(特願2023-007182)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
本開示に係る鉄筋結束ロボット及びその制御方法は、簡易な構成で複数の鉄筋上を効率よく移動することができる。
100、200 鉄筋結束ロボット
110 鉄筋結束ユニット
120 走行ユニット
130 センサユニット
130a 第1センサ
130b 第2センサ
130c 第3センサ
130d 第4センサ
140 本体ユニット
150 支持バー
160 制御装置
164a1 第1鉄筋判定部(鉄筋位置算出ユニット)
164a2 第2鉄筋判定部(鉄筋位置算出ユニット)
164e ロボット高さ算出部(ロボット高さ算出ユニット)
166 交差箇所算出部(交差箇所推定ユニット)
170 鉄筋追従制御部
170a 誤差角度算出部
170b 前方注視距離算出部
170c 旋回角速度目標値算出部
170d 車輪回転速度算出部
190 記憶装置
c12 交差箇所
cp12 交差部
R10 第1鉄筋
R20 第2鉄筋
110 鉄筋結束ユニット
120 走行ユニット
130 センサユニット
130a 第1センサ
130b 第2センサ
130c 第3センサ
130d 第4センサ
140 本体ユニット
150 支持バー
160 制御装置
164a1 第1鉄筋判定部(鉄筋位置算出ユニット)
164a2 第2鉄筋判定部(鉄筋位置算出ユニット)
164e ロボット高さ算出部(ロボット高さ算出ユニット)
166 交差箇所算出部(交差箇所推定ユニット)
170 鉄筋追従制御部
170a 誤差角度算出部
170b 前方注視距離算出部
170c 旋回角速度目標値算出部
170d 車輪回転速度算出部
190 記憶装置
c12 交差箇所
cp12 交差部
R10 第1鉄筋
R20 第2鉄筋
Claims (9)
- 複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成される鉄筋結束ユニットと、
前記複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットと、
前記複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出可能に構成され、互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサと、
前記少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、前記目標点に基づいて前記走行ユニットの走行を制御する制御装置と、
を備える、鉄筋結束ロボット。 - 前記制御装置は、
基準方向と前記鉄筋結束ロボットの進行方向との間の角度を算出する角度算出部と、
基準位置から前記目標点までの距離を算出する距離算出部であって、前記角度が大きいほど前記距離が小さくなるように前記距離を算出する、距離算出部と、
を備える、請求項1に記載の鉄筋結束ロボット。 - 前記基準方向は、前記少なくとも1つの鉄筋に平行に設定される、請求項2に記載の鉄筋結束ロボット。
- 前記基準位置は、前記第1センサ又は前記第2センサが設けられた位置である、請求項2に記載の鉄筋結束ロボット。
- 前記走行ユニットは、前記鉄筋結束ロボットの進行方向に対して略垂直な方向に離間して設けられた、前記鉄筋結束ロボットの前記進行方向に駆動される少なくとも2つのローラ部を備える、請求項1に記載の鉄筋結束ロボット。
- 前記制御装置は、
前記鉄筋結束ロボットの進行方向を前記目標点に向けて旋回する角速度の目標値である旋回角速度目標値を算出する旋回角速度目標値算出部と、
前記旋回角速度目標値に基づいて、前記少なくとも2つのローラ部の各々の回転速度を算出する回転速度算出部と、を備える、請求項5に記載の鉄筋結束ロボット。 - 前記回転速度算出部は、前記旋回角速度目標値が大きいほど、前記少なくとも2つのローラ部の各々の回転速度の平均値が小さくなるように、該回転速度を算出する、請求項6に記載の鉄筋結束ロボット。
- 前記回転速度算出部は、前記少なくとも2つのローラ部の各々の第1回転速度を算出し、前記第1回転速度が所定の範囲を超える場合、前記第1回転速度を圧縮することにより、第2回転速度を算出する、請求項6に記載の鉄筋結束ロボット。
- 複数の鉄筋のうちの少なくとも2つの鉄筋の交差箇所を結束するように構成され、前記複数の鉄筋上を走行可能に構成される走行ユニットを備える鉄筋結束ロボットの制御方法であって、
前記鉄筋結束ロボットにおいて互いに第1方向に沿って離間して配置される第1センサ及び第2センサを用いて、前記複数の鉄筋のうちの少なくとも1つの鉄筋を検出するステップと、
前記少なくとも1つの鉄筋上に目標点を設定し、前記目標点に基づいて前記走行ユニットの走行を制御するステップと、
を含む、制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023-007182 | 2023-01-20 | ||
JP2023007182A JP2024103052A (ja) | 2023-01-20 | 2023-01-20 | 鉄筋結束ロボット及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024154794A1 true WO2024154794A1 (ja) | 2024-07-25 |
Family
ID=91956275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2024/001325 WO2024154794A1 (ja) | 2023-01-20 | 2024-01-18 | 鉄筋結束ロボット及びその制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024103052A (ja) |
WO (1) | WO2024154794A1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019039170A (ja) * | 2017-08-23 | 2019-03-14 | 大成建設株式会社 | 自走式鉄筋結束機 |
JP2020076253A (ja) * | 2018-11-08 | 2020-05-21 | 建ロボテック株式会社 | 鉄筋結束用ロボット |
CN111927104A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-13 | 中物智建(武汉)科技有限公司 | 一种智能钢筋绑扎机器人 |
WO2022153777A1 (ja) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | 株式会社マキタ | 鉄筋結束ロボット |
JP7426748B1 (ja) * | 2022-10-21 | 2024-02-02 | 建ロボテック株式会社 | 自走式作業ロボットの走行制御方法及び走行制御システム |
-
2023
- 2023-01-20 JP JP2023007182A patent/JP2024103052A/ja active Pending
-
2024
- 2024-01-18 WO PCT/JP2024/001325 patent/WO2024154794A1/ja unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2024103052A (ja) | 2024-08-01 |
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Legal Events
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