(57)【要約】【課題】鉄筋の交差部におけるワイヤ結束に際して、結束機と障害物の干渉を解消することのできる、自走式鉄筋結束機及び自動鉄筋結束プログラムを提供すること。【解決手段】自走式ロボット１０と、自走式ロボット１０に搭載されている結束機２０と、を有する自走式鉄筋結束機１００であり、自走式ロボット１０には、コントローラ５０と、相互に交差する第一鉄筋１０２及び第二鉄筋１２０の交差部１３０と、交差部１３０におけるワイヤ結束に障害となる障害物とを撮像する撮像装置６０とがさらに搭載されており、コントローラ５０は、撮像装置６０から撮像データを受信し、撮像データに基づいて障害物の有無を検知する。【選択図】図１
2020197072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走式ロボットと、
前記自走式ロボットに搭載されている結束機と、を有する自走式鉄筋結束機であって、
前記自走式ロボットには、コントローラと、相互に交差する第一鉄筋及び第二鉄筋の交差部と、該交差部におけるワイヤ結束に障害となる障害物とを撮像する撮像装置とがさらに搭載されており、
前記コントローラは、前記撮像装置から撮像データを受信し、該撮像データに基づいて前記障害物の有無を検知することを特徴とする、自走式鉄筋結束機。
【請求項２】
前記コントローラには、前記交差部と前記障害物の間の離間距離に関して、前記ワイヤ結束が可能な該離間距離に関する閾値が格納されており、
前記コントローラにより、前記撮像データにおける前記離間距離が前記閾値未満であると特定された場合に、前記結束機に対して結束を行わせない制御が実行されることを特徴とする、請求項１に記載の自走式鉄筋結束機。
【請求項３】
前記自走式ロボットにはマーカー装置が搭載されており、
前記コントローラにおいて、結束が行われていない前記交差部には、前記マーカー装置にマーキングを行わせる制御が実行されることを特徴とする、請求項２に記載の自走式鉄筋結束機。
【請求項４】
前記撮像装置から前記コントローラに送信される画像データのうち、前記交差部が存在しないことを示す画像データ、もしくは前記自走式ロボットの走行に障害となる走行障害物が存在することを示す画像データがある場合に、前記コントローラにおいて、前記自走式ロボットを停止させる制御、もしくは、前記自走式ロボットの走行進路を変更する制御が実行されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の自走式鉄筋結束機。
【請求項５】
自走式ロボットと、該自走式ロボットに搭載されている結束機と、コントローラと、相互に交差する第一鉄筋及び第二鉄筋の交差部と、該交差部におけるワイヤ結束に障害となる障害物とを撮像する撮像装置と、を有する自走式鉄筋結束機において、前記コントローラに以下の処理を実行させる、自動鉄筋結束プログラムであって、
前記第一鉄筋もしくは前記第二鉄筋に沿って前記自走式ロボットを走行させ、
前記交差部を前記撮像装置に撮像させ、
前記撮像装置から撮像データを前記コントローラに送信させ、
前記交差部における前記障害物の有無を前記コントローラに検知させ、
前記コントローラが、前記障害物を検知しない場合は、前記結束機に対して前記交差部におけるワイヤ結束を実行させ、前記障害物を検知した場合は、前記結束機に対して前記交差部におけるワイヤ結束を実行させない、ことを特徴とする、自動鉄筋結束プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自走式鉄筋結束機及び自動鉄筋結束プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
施工現場において、例えば、工場生産された鉄筋トラス（トラス補強部材（ラチス材））付きデッキプレートの有する鉄筋（主筋）に対して、鉄筋（配力筋）を交差するようにして上乗せし、作業員が市販の結束機等を用いて交差部をワイヤ結束する配筋作業が行われている。また、通常の床スラブの配筋においても、床スラブの主筋と配力筋の交差部において、同様に作業員によるワイヤ結束が行われている。
配筋エリアが広くなるに従って上記する交差部が多くなり、施工手間がかかることから、このような結束作業を自動で行うことのできる自走式鉄筋結束機が提案されている。具体的には、自走式ロボットと、自走式ロボットに搭載された結束機本体と、結束機本体にワイヤを供給するワイヤリールとを備える自走式鉄筋結束機であり、自走式ロボットは、鉄筋の交差部を検知する鉄筋検知センサを有しており、結束機本体は、鉄筋の交差部に所定長さのワイヤを巻き付けるとともにワイヤをねじる先端結束手段を有している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−０３９１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の自走式鉄筋結束機によれば、作業員の負担を軽減しながら、比較的安価に配筋作業を行うことが可能になる。
ところで、鉄筋トラス付きデッキプレートの主筋と当該主筋に上乗せされる配力筋の位置関係により、自走式鉄筋結束機に搭載されている自動結束機のクランプがデッキプレートのラチス材や吊材に接触して物理的にかみ合わず、結束不良を起こしてしまうといった課題が生じ得る。例えば、鉄筋トラス付きデッキプレートの例として、工場生産品で主筋間隔が２００ｍｍピッチに配列されている建設資材が多用されており、施工現場においては、このような鉄筋トラス付きデッキプレートに対して配力筋を上乗せして間配りする場合に、主筋と同様に２００ｍｍピッチにて間配りする配筋が一般に行われている。すなわち、床スラブ配筋の多くは、２００ｍｍ×２００ｍｍの格子状（もち網状）に鉄筋を敷き並べることにより行われている。
一方、鉄筋トラス付きデッキプレートのラチス材の波形状や吊材のピッチは、例えば１７０ｍｍピッチとなっている。この１７０ｍｍピッチに対して上乗せの配力筋を２００ｍｍピッチで配列すると、配力筋の交差部がラチス材の波形状の頂部や吊材の山部近傍に接近する箇所が生じ得る。このような箇所において、自走式鉄筋結束機に搭載されている自動結束機が結束しようとすると、結束不良が生じる可能性がある。そして、このように予期せず結束不良を起こしてしまう事象が度々発生してしまうことになると、ロボット施工の信頼性が損なわれ、ロボット本体の緊急停止や自動結束機の故障に繋がる恐れもあり、施工効率の低下要因となりかねない。
また、鉄筋トラス付きデッキプレートに限らず、床スラブ配筋の主筋と配力筋の交差部近傍にスタッドボルトなどの障害物が存在する場合においても、自動結束機が鉄筋の交差部を結束しようとクランプを降下させた際に、当該クランプが障害物と干渉して結束作業ができなくなる恐れがある。
【０００５】
本発明は、鉄筋の交差部におけるワイヤ結束に際して、結束機と障害物の干渉を解消することのできる、自走式鉄筋結束機及び自動鉄筋結束プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成すべく、本発明による自走式鉄筋結束機の一態様は、
自走式ロボットと、
前記自走式ロボットに搭載されている結束機と、を有する自走式鉄筋結束機であって、
前記自走式ロボットには、コントローラと、相互に交差する第一鉄筋及び第二鉄筋の交差部と、該交差部におけるワイヤ結束に障害となる障害物とを撮像する撮像装置とがさらに搭載されており、
前記コントローラは、前記撮像装置から撮像データを受信し、該撮像データに基づいて前記障害物の有無を検知することを特徴とする。
【０００７】
本態様によれば、自走式ロボットに鉄筋の交差部を撮像する撮像装置が搭載され、コントローラにより、撮像データに基づいて、交差部における二方向の鉄筋以外のワイヤ結束に障害となる障害物の有無が検知されることにより、結束機と障害物の干渉を解消することができる。ここで、自走式ロボットは、モータ等のアクチュエータにより駆動する例えば二対で四つの車輪等により自走する走行台車等から形成され、例えば走行台車が相互に交差する二方向の鉄筋のうちの一方の（二列の）鉄筋上を走行することができる。また、この二対で四つの車輪に関して、一方の一対の車輪が床面を走行する際に他方の一対の車輪が床面から上昇した位置に移動し、これを交互に繰り返すことにより、進行方向に直交する方向に延設する鉄筋を跨ぎながら床面上を移動できる形態であってもよい。
撮像装置としては、例えば、ＣＣＤカメラやデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等が挙げられ、撮像装置により、交差部と、交差部の近傍における障害物が撮像され、撮像データがコントローラに送信される。このように、撮像装置により交差部や障害物が撮像されることにより、例えばレーザー装置の場合と比較して、鉄筋の交差部とそれ以外の障害物とを明確に区別することが可能になる。
【０００８】
コントローラには、自走式ロボットの進行方向において交差する二方向の配筋状態を予め画像認識させておく。配筋状態には、相互に直交もしくは様々な角度にて交差する様々な径の鉄筋同士の配筋状態が含まれる。例えば、Ｄ２５とＤ２９の鉄筋が直交する配筋状態、ともにＤ２２の鉄筋が６０度（もしくは１２０度）で交差する配筋状態などが挙げられる。ここで、交差部を形成する第一鉄筋と第二鉄筋は、鉄筋トラス付きデッキプレートの有する主筋と当該主筋に上乗せされる配力筋や、床スラブの主筋と配力筋の他、相互に交差する様々な鉄筋が含まれる。このように、コントローラには、鉄筋に関する画像データが格納されており、鉄筋以外の物体を障害物として検知することができる。あるいは、コントローラにおいて、鉄筋に関する画像データの他に、鉄筋以外の障害物となり得る様々な画像データ（ラチス材や吊材、スタッドボルト等に関する画像データ）が格納されており、これらの画像データに基づいて障害物を検知することもできる。
コントローラによる画像認識には、コントローラに入力されている様々な鉄筋の画像情報や障害物の画像情報に基づいてコントローラ自身が機械学習することにより、鉄筋の交差部や障害物を認識することが含まれる。
【０００９】
また、本発明による自走式鉄筋結束機の他の態様において、前記コントローラには、前記交差部と前記障害物の間の離間距離に関して、前記ワイヤ結束が可能な該離間距離に関する閾値が格納されており、
前記コントローラにより、前記撮像データにおける前記離間距離が前記閾値未満であると特定された場合に、前記結束機に対して結束を行わせない制御が実行されることを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、コントローラにより、交差部と障害物の間の離間距離に関する閾値と、撮像装置から送信される画像データにおける離間距離とが比較され、離間距離が閾値未満の場合に結束機に対して結束を行わせない制御が実行されることにより、結束機と障害物の干渉に起因する結束不良の発生や結束機の故障を解消することができる。ここで、「結束不良」とは、中途半端に結束されていることや、ワイヤ（結束線）が結束されることなく伸び切ってしまうこと等を意味する。
「離間距離の閾値」は、障害物の種類や交差部に対する障害物の配設位置によって変化し得る。従って、例えば、ラチス材が障害物の場合であって自走式ロボットの進行方向に対して交差部の左側にラチス材がある場合の閾値は１０ｍｍであり、交差部の右側にラチス材がある場合の閾値は２０ｍｍであるといった具合に、障害物の種類や交差部に対する障害物の配設位置等に応じた様々な閾値がコントローラに格納されているのがよい。さらに、適用される結束機の種類（製品種、型式等）が加味されて、離間距離の閾値が設定されるのが好ましい。このような離間距離の閾値に関しても、障害物の種類や交差部に対する障害物の配設位置、さらには結束機の種類ごとに、離間距離の閾値をコントローラに格納しておくことの他に、障害物の種類や交差部に対する障害物の配設位置、結束機の種類等に基づいてコントローラが機械学習することにより、コントローラが離間距離の閾値を決定することもできる。
コントローラにより、結束機に対して結束を行わせない制御が実行された場合、自走式ロボットは結束がなされていない交差部をそのまま通過し、次の交差部まで走行するように制御される。
【００１１】
また、本発明による自走式鉄筋結束機の他の態様において、前記自走式ロボットにはマーカー装置が搭載されており、
前記コントローラにおいて、結束が行われていない前記交差部には、前記マーカー装置にマーキングを行わせる制御が実行されることを特徴とする。
本態様によれば、コントローラにより、マーカー装置に対して結束が行われていない交差部にマーキングを行わせる制御が実行されることにより、作業員がマーキングを目印として結束を行うことができ、結束されていない交差部の発生を解消することができる。すなわち、本態様によれば、結束不良の生じる可能性の高い交差部に対して、複雑な機構を結束機に適用して無理に自動結束を実行させることなく、その代わりにこのような公差部においては作業員が結束を行うことにより、作業員と自走式鉄筋結束機との協働作業に基づいて、結束機を損傷させることなく全ての交差部の結束を実現することが可能になる。
【００１２】
また、本発明による自走式鉄筋結束機の他の態様において、前記撮像装置から前記コントローラに送信される画像データのうち、前記交差部が存在しないことを示す画像データ、もしくは前記自走式ロボットの走行に障害となる走行障害物が存在することを示す画像データがある場合に、前記コントローラにおいて、前記自走式ロボットを停止させる制御、もしくは、前記自走式ロボットの走行進路を変更する制御が実行されることを特徴とする。
本態様によれば、自走式鉄筋結束機が鉄筋の端部に到達して交差部が存在しない場合であって、かつ横の列に鉄筋が存在する場合は、横の列の鉄筋に移動し、進行方向を変えて交差部の結束を自動的に継続することができる。また、走行障害物が存在する場合は、自走式鉄筋結束機が自動停止することにより、走行障害物との干渉を回避することができる。尚、自走式鉄筋結束機が警報装置をさらに備えていて、自動停止した際には、自動停止していることを作業員に告知するブザーや点灯表示等を発するのがよい。
【００１３】
また、本発明による自動鉄筋結束プログラムの一態様は、
自走式ロボットと、該自走式ロボットに搭載されている結束機と、コントローラと、相互に交差する第一鉄筋及び第二鉄筋の交差部と、該交差部におけるワイヤ結束に障害となる障害物とを撮像する撮像装置と、を有する自走式鉄筋結束機において、前記コントローラに以下の処理を実行させる、自動鉄筋結束プログラムであって、
前記第一鉄筋もしくは前記第二鉄筋に沿って前記自走式ロボットを走行させ、
前記交差部を前記撮像装置に撮像させ、
前記撮像装置から撮像データを前記コントローラに送信させ、
前記交差部における前記障害物の有無を前記コントローラに検知させ、
前記コントローラが、前記障害物を検知しない場合は、前記結束機に対して前記交差部におけるワイヤ結束を実行させ、前記障害物を検知した場合は、前記結束機に対して前記交差部におけるワイヤ結束を実行させない、ことを特徴とする。
本態様によれば、結束機と障害物の干渉の生じない自走式鉄筋結束機を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から理解できるように、本発明の自走式鉄筋結束機及び自動鉄筋結束プログラムによれば、鉄筋の交差部におけるワイヤ結束に際して、結束機と障害物の干渉を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る自走式鉄筋結束機の一例を示す側面図であって、その一部を破断してその内部構成を視認可能とした図である。
【図２】実施形態に係る自走式鉄筋結束機が適用される、鉄筋トラス付きデッキプレートの一例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、結束可能な公差部の一例を示す写真図であり、（ｂ）は、結束不可能な公差部の一例を示す写真図である。
【図４】結束不可能な公差部の他例を示す写真図である。
【図５】コントローラのハードウェア構成の一例を周辺の機器とともに示す図である。
【図６】コントローラの機能構成の一例を示す図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）ともに、ラチス材及び吊材の山部と交差部との離間距離に応じて、結束可能な離間距離の一例と結束不可能な離間距離の一例を示す写真図である。
【図８】コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フローのうち、交差部における結束可否判断と結束可否判断に基づく処理の一例に関するフローチャートである。
【図９】コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フローのうち、自走式鉄筋結束機の走行可否判断と走行可否判断に基づく処理の一例に関するフローチャートである。
【図１０】コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フローのうち、画像処理の一例に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態に係る自走式鉄筋結束機について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
【００１７】
［実施形態］
＜自走式鉄筋結束機の全体構成＞
はじめに、図１を参照して、実施形態に係る自走式鉄筋結束機の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る自走式鉄筋結束機の一例を示す側面図であって、その一部を破断してその内部構成を視認可能とした図である。尚、図示例は、工場生産された鉄筋トラス（ラチス材）付きデッキプレートの有する主筋（上端主筋）に対して、施工現場にて配力筋が交差するようにして上乗せされ、主筋と配力筋により形成される交差部に対して結束する施工例を取り上げて説明するが、実施形態に係る自走式鉄筋結束機は、床スラブの主筋と配力筋の交差部や、相互に交差する様々な鉄筋の交差部における結束作業に適用される。
【００１８】
自走式鉄筋結束機１００は、自走式ロボット１０と、自走式ロボット１０に搭載されている結束機２０、撮像装置６０、マーカー装置７０、及びコントローラ５０により形成されている。自走式ロボット１０は、例えば筐体からなるロボット本体１１と、ロボット本体１１に回転自在に装着されている二対で四つの車輪１２（各対の二つの車輪１２は不図示の駆動シャフトに取り付けられている）とを有する。少なくとも一対の車輪１２を繋ぐ駆動シャフトは、サーボモータ等により形成される不図示の駆動輪用アクチュエータにて駆動されるようになっており、アクチュエータには不図示のバッテリーから電力が供給されるようになっている。尚、駆動輪用アクチュエータとバッテリーはいずれも、自走式ロボット１０に搭載されている。
【００１９】
コントローラ５０は、駆動輪用アクチュエータのＯＮ／ＯＦＦ制御をはじめ、以下で詳説する自走式鉄筋結束機１００の有する各機器の動作を制御するコンピュータであり、各機器とは、有線もしくは無線で制御信号を送受信できるように構成されている。
【００２０】
図２には、実施形態に係る自走式鉄筋結束機が適用される、鉄筋トラス付きデッキプレートの一例を示している。鉄筋トラス付きデッキプレート１１０は、溶融亜鉛メッキ鋼板等により形成される波板１０１と、波板１０１上に間隔を置いて配設された複数条の鉄線等からなるラチス材１０４（障害物の一例）と、ラチス材１０４に対して直交する態様で間隔を置いて配設された複数条の鉄線等からなる吊材１０３（障害物の一例）と、ラチス材１０４や吊材１０３により支持されている複数の上端主筋及び下端主筋（以下、いずれも、主筋１０２とする）と、端部材１０５とを有している。端部材１０５は鉄筋トラス付きデッキプレート１１０の端部に設けられる鉄筋である。図２に示す鉄筋トラス付きデッキプレート１１０の主筋１０２（上端主筋、「第一鉄筋」の一例）の上に、当該主筋１０２に直交するように所定のピッチで配力筋１２０（第二鉄筋の一例）が配筋されることにより、図１に示すように相互に直交する主筋１０２と配力筋１２０の交差部１３０が形成される。そして、図２に示す端部材１０５よりも端には、交差部１３０は存在しない。
【００２１】
例えば、一対の車輪１２の間隔は配力筋１２０のピッチとなるように設定されており、各対の左右の車輪１２がピッチを隔てて隣接する配力筋１２０の上に載置され、自走式ロボット１０が配力筋１２０の上を移動できるようになっている。尚、一対の車輪１２の間隔が、配力筋１２０の二倍のピッチ等に設定されていてもよい。
【００２２】
自走式ロボット１０の内部には、結束機２０が自走式ロボット１０の下面から下方に突没自在に内蔵されている。結束機２０としては、市販される携帯式の鉄筋結束機（例えば、マックス株式会社製のリバータイア）が適用でき、結束機本体２１と、グリップ２２、バッテリー２６が一体とされた構成を有している。結束機本体２１の先端（図示例では下端）には、一対のクランプ２５が相互に回動自在に装着されており、結束機本体２１に内蔵されるワイヤリール２４から送出されたワイヤＷを、一対のクランプ２５にて交差部１３０に巻装するようになっている。結束機本体２１におけるグリップ２２の根元位置にはクランプ２５の駆動を制御するトリガー２３が装着されており、トリガー２３を操作することにより、一対のクランプ２５の駆動がＯＮ／ＯＦＦ制御される。一対のクランプ２５がＯＮ制御されると、ワイヤリール２４から送出された所定長さのワイヤＷを一対のクランプ２５が交差部１３０に巻装し、さらにワイヤＷの両端を捩じることにより、交差部１３０における結束が行われる。
【００２３】
グリップ２２は、昇降シリンダ３０を構成するピストンロッド３２に固定されており、昇降シリンダ３０を構成するシリンダ３１に対してピストンロッド３２がＸ４方向に昇降することにより、結束機２０が自走式ロボット１０の下面から下方に突没自在となる。具体的には、交差部１３０における結束時には、結束機２０が自走式ロボット１０の下面から下方に突出し、自走式ロボット１０が配力筋１２０上を走行する際は、結束機２０が自走式ロボット１０の内部に収容されるように結束機２０の位置制御が行われる。
【００２４】
ピストンロッド３２の先端にはトリガー操作装置４０が装着されており、コントローラ５０からのＯＮ信号により、トリガー２３を押し込むＸ５方向に変位し、一対のクランプ２５を駆動させて自動結束を行うようになっている。
【００２５】
自走式ロボット１０の進行方向であるＸ１方向の前面には、撮像装置６０とマーカー装置７０が装着されている。撮像装置６０は、棒状の保持器６１により保持されており、撮像方向であるＸ２方向に位置する交差部１３０とその周辺を撮像するように構成されている。尚、保持器６１は、その長さが一定の部材であってもよいし、Ｘ１方向に伸縮自在に長さ調整できる部材であってもよい。図示例は、長さが一定の保持器６１に撮像装置６０が取り付けられている形態であり、結束機２０の有する一対のクランプ２５が進行方向後方の交差部１３０Ａにて自動結束している際に、主筋１０２の２ピッチ前方の交差部１３０Ｂ及びその周囲を撮像できるように設定されている。
【００２６】
撮像装置６０は、ＣＣＤカメラやデジタルカメラ（一眼レフ、ハイビジョンを含む）、デジタルビデオカメラ等により形成され、撮像データはコントローラ５０に送信されるようになっている。
【００２７】
マーカー装置７０は、撮像装置６０の撮像範囲ｔと干渉しない位置に取り付けられており、コントローラ５０からの制御信号により、結束の障害となる障害物が近傍に存在する交差部１３０において自動結束ができない場合に、当該交差部１３０にマーキングを実行する装置である。結束できていない交差部１３０にマーキングが施されていることにより、作業員がマーキングを目印として未結束な交差部１３０に対して確実に結束を行うことができ、未結束な交差部１３０の発生を解消することができる。
【００２８】
詳細な図示を省略するが、マーカー装置７０には様々な形態がある。例えば、コントローラ５０から制御信号を受信することにより制御スイッチがＯＮ制御され、その電気信号により塗料を下方のＸ３方向に噴射してマーキングする形態や、粉チョーク等の紛体を下方のＸ３方向に自重落下させてマーキングする形態、さらには、マーカーペンを下方のＸ３方向に降下させてマーキングする形態等がある。紛体を自重落下させる形態では、ミニホッパーの下方のノズルに電磁弁を取り付けておき、電磁弁の開制御により紛体を落下させることができる。また、マーカーペンを降下させる形態では、昇降自在な電動アクチュエータの先端にマーカーペンを装着しておき、電動アクチュエータの降下に伴いマーカーペンを降下させることができる。
【００２９】
鉄筋トラス付きデッキプレート１１０の主筋１０２と当該主筋１０２に上乗せされる配力筋１２０の位置関係により、自走式鉄筋結束機１００に搭載されている自動結束機２０のクランプ２５が、ラチス材１０４や吊材１０３に接触して物理的にかみ合わず、結束不良を起こしてしまうといった課題が生じ得る。例えば、図２に示すトラス付きデッキプレート１１０において、主筋１０２の間隔が２００ｍｍピッチに配列され、主筋１０２に上乗せされる配力筋１２０も同様に２００ｍｍピッチにて間配りして配筋されている場合において、ラチス材１０４や吊材１０３のピッチが例えば１７０ｍｍピッチとなっている場合があり得る。このようにラチス材１０４や吊材１０３のピッチが１７０ｍｍピッチであるのに対して配力筋を２００ｍｍピッチで配列すると、主筋１０２と配力筋１２０の交差部１３０がラチス材１０４と吊材１０３の山部（頂部）に接近する箇所が生じ得る。このような箇所において、自走式鉄筋結束機１００に搭載されている自動結束機２０が結束しようとすると、結束不良が生じる可能性がある。
【００３０】
例えば、図３（ａ）は、結束可能な公差部の一例を示す写真図である。図３（ａ）の丸の内部に存在する交差部１３０の近傍には、自動結束機２０による結束の際に障害となり得るラチス材１０４と吊材１０３が存在しておらず、従って自動結束機２０による結束が可能となる。
【００３１】
一方、図３（ｂ）は、結束不可能な公差部の一例を示す写真図である。図３（ｂ）の丸の内部に存在する交差部１３０の近傍には、自動結束機２０による結束の際に障害となり得るラチス材１０４と吊材１０３が存在しており、従って自動結束機２０が結束しようとすると、ラチス材１０４や吊材１０３と干渉して結束不良が生じる可能性がある。
【００３２】
尚、その他、図４は、結束不可能な公差部の他例を示す写真図である。図４の丸の内部に存在する交差部１３０の近傍には、スタッドボルト１０８（障害物の一例）が存在しており、従って自動結束機２０が結束しようとすると、スタッドボルト１０８と干渉して結束不良が生じる可能性がある。
【００３３】
そこで、図示する自走式鉄筋結束機１００は、交差部１３０における二方向の鉄筋以外のワイヤ結束に障害となる障害物の有無を検知することにより、結束機２０と障害物の干渉を解消することを可能とし、当該干渉に起因する結束不良の発生や、当該干渉に起因するロボット本体の緊急停止や自動結束機の故障を解消することを実現可能とした自走式鉄筋結束機である。
【００３４】
＜コントローラのハードウェア構成＞
次に、図５を参照して、自走式鉄筋結束機１００の備えるコントローラ５０のハードウェア構成について説明する。ここで、図５は、コントローラ５０のハードウェア構成の一例を周辺の機器とともに示す図である。図５に示すように、コントローラ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、ＲＯＭ（Read Only Memory）５３、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）５４、及びＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）５５等を有する。尚、制御装置５０の各部は、不図示のバスを介して相互に接続されている。
【００３５】
ＲＯＭ５３には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。ＲＡＭ５２は、プログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５２にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。ＨＤＤ５４には、プログラムやプログラムが利用する各種のデータ等が記憶される。ＮＶＲＡＭ５５には、各種の設定情報等が記憶される。
【００３６】
コントローラ５０に対して、駆動輪用アクチュエータ１５、横方向移動用アクチュエータ１８、結束機のトリガー操作装置４０、結束機の昇降シリンダ３０、撮像装置６０、及びマーカー装置７０が制御信号を送受信可能に接続されている。
【００３７】
駆動輪用アクチュエータ１５はサーボモータ等により形成されており、コントローラ５０からの制御信号に基づいて例えば一対の車輪１２を繋ぐ駆動シャフトを駆動させ、自走式ロボット１０を走行させる。自走式ロボット１０が配力筋１２０上を走行する過程で撮像装置６０が鉄筋の交差部１３０を撮像すると、撮像データがコントローラ５０に送信され、コントローラ５０が撮像データ中にある交差部１３０を特定すると、図１に示すように、例えば交差部１３０Ｂの直上に撮像装置６０が位置した段階で、コントローラ５０から駆動輪用アクチュエータ１５に対して停止信号が送信される。交差部１３０Ｂの直上に撮像装置６０が位置した段階で自走式ロボット１０が停止すると、図１に示すように、後方にある別途の交差部１３０Ａの直上には結束機２０が位置決めされる。
【００３８】
図５に戻り、横方向移動用アクチュエータ１８は、例えば、自走式鉄筋結束機１００が鉄筋の端部に到達して進行方向に交差部が存在しない場合であって、かつ横の列に鉄筋が存在する場合に、自走式鉄筋結束機１００を横の列の鉄筋（二本の配力筋１２０）の上に移動させるアクチュエータである。具体的には、自走式鉄筋結束機１００を持ち上げて横移動するための回転リンク機構とクランクを組わせたアクチュエータや、昇降するクローラ機構によるアクチュエータ等である。
【００３９】
図１からも明らかなように、後方の交差部１３０Ａに結束機２０が位置決めされる段階では、既に撮像装置６０により交差部１３０Ａの撮像データが取得され、コントローラ５０に送信され、格納されている。コントローラ５０では、交差部１３０Ａの近傍において結束機２０による結束の際に障害となり得る障害物の有無、言い換えると交差部１３０Ａにおいて結束機２０による結束が可能か否かが既に判定されている。
【００４０】
コントローラ５０により、交差部１３０Ａにおける結束機２０による結束が可能であると判定されている場合は、図１に示す状態において、コントローラ５０から昇降シリンダ３０に制御信号が送信され、ピストンロッド３２を降下させて結束機２０を交差部１３０Ａに近接させる。次いで、コントローラ５０からトリガー操作装置４０に制御信号が送信され、トリガー操作装置４０がトリガー２３を押し込むように変位することにより、一対のクランプ２５を駆動させて交差部１３０Ａにおける自動結束が実行される。
【００４１】
一方、コントローラ５０により、交差部１３０Ａの近傍に障害物が検知され、結束機２０による結束が不可能であると判定されている場合は、図１に示す状態において、コントローラ５０から昇降シリンダ３０には制御信号が送信されず、従って、結束機２０はロボット本体１１の内部に格納された状態を維持する。
【００４２】
尚、撮像装置６０により交差部１３０Ａの撮像データが取得され、撮像データを受信したコントローラ５０により、交差部１３０Ａにおいて結束機２０による結束が不可能であると判定された場合に、コントローラ５０からマーカー装置７０に対して制御信号が送信される。制御信号を受信したマーカー装置７０は、交差部１３０Ａに対してマーキングを実行する。従って、図１に示す状態において、交差部１３０Ａが結束不可能であると判定されている交差部の場合には、交差部１３０Ａにはマーキングが施されている。
【００４３】
このように、結束機２０が交差部１３０に到達する前に、既にコントローラ５０により、当該交差部１３０が結束機２０による結束が可能な交差部であるか否かが判定されていることから、連続的かつスムーズな結束機２０による結束の実行もしくは不実行が実現される。そして、結束機２０による結束が不可能であると判定されている交差部１３０に対しては結束機２０による無理な結束が実行されないことから、結束機２０と障害物の干渉を解消することができ、当該干渉に起因する結束不良の発生や、当該干渉に起因する結束機２０の故障等の問題は生じない。
【００４４】
＜コントローラの機能構成＞
次に、図６を参照して、自走式鉄筋結束機１００の備えるコントローラ５０の機能構成の一例について説明する。ここで、図６は、コントローラの機能構成の一例を示す図である。図６に示すように、コントローラ５０は、駆動制御部２０２、撮像データ入力部２０４、交差部・障害物判定部２０６、結束可否判定部２０８、マーカー制御部２１０、警報部２１２、格納部２１４、及び機械学習部２１６を有する。
【００４５】
駆動制御部２０２は、駆動輪用アクチュエータ１５や横方向移動用アクチュエータ１８、昇降シリンダ３０、トリガー操作装置４０といった各種アクチュエータの駆動制御を実行する。
【００４６】
撮像データ入力部２０４には、撮像装置６０から送信される撮像データが随時入力され、格納部２１４に画像データが随時格納される。
【００４７】
格納部２１４には、撮像データが格納される他にも、様々なデータが格納される。例えば、自走式ロボット１０の進行方向において交差する二方向の配筋状態を示す画像データが格納される。この配筋状態には、相互に直交もしくは様々な角度（６０度等）にて交差する様々な径の鉄筋同士の配筋状態が含まれる。また、格納部２１４には、ラチス材１０４や吊材１０３、スタッドボルト１０８等の障害物に関する画像データが格納される。
【００４８】
さらに、格納部２１４には、交差部１３０と障害物の間の離間距離に関して、結束機２０によるワイヤ結束が可能な離間距離に関する閾値が格納される。この離間距離の閾値は、障害物の種類や交差部１３０に対する障害物の配設位置、さらには、適用される結束機２０の種類（製品種、型式等）等によって変化し得る。従って、例えば、障害物がラチス材１０４であり、自走式ロボット１０の進行方向に対して交差部１３０の左側にラチス材１０４があり、結束機２０が商品名：リバータイアで型式：ＲＢ−３９９Ａ−Ｂ２Ｃの場合は閾値が１０ｍｍであるといった具合に、障害物の種類や交差部１３０に対する障害物の配設位置、適用される結束機２０の種類に応じた様々な閾値が格納部２１４に格納される。
【００４９】
ここで、図７（ａ），（ｂ）を参照して、閾値の格納例について説明する。図７（ａ）は、自走式鉄筋結束機１００の進行方向であるＸ１方向に対して、鉄筋の交差部の左側（図では右側）に吊材が存在している状態を示している。この場合、ある型式のリバータイアを適用して自動結束する際に、離間距離が１０ｍｍ（図では＋１０ｍｍ）では結束不可であり、離間距離が１５ｍｍ以上では結束可であるとする情報が格納される。従って、このケースでは、例えば１５ｍｍが離間距離の閾値とされる。
【００５０】
一方、図７（ｂ）は、自走式鉄筋結束機１００の進行方向であるＸ１方向に対して、鉄筋の交差部の右側（図では左側）に吊材が存在している状態を示している。この場合、ある型式のリバータイアを適用して自動結束する際に、離間距離が２０ｍｍまで（図では−２０ｍｍ）は結束不可であり、離間距離が２５ｍｍ以上では結束可であるとする情報が格納される。従って、このケースでは、例えば２５ｍｍが離間距離の閾値とされる。
【００５１】
機械学習部２１６では、格納部２１４に格納されている様々な鉄筋に関する画像データや障害物に関する画像データに基づいて、格納されていない鉄筋の交差部や障害物に関して機械学習し、交差部１３０や障害物に関する情報を増大させる。また、障害物の種類や交差部に対する障害物の配設位置、結束機の種類等に基づいてコントローラが機械学習することにより、機械学習部２１６が離間距離の閾値を決定することもできる。機械学習部２１６は、鉄筋、障害物、結束機２０等に関する様々なノウハウ情報を機械学習させた関数等を作成する。ノウハウ情報を機械学習させた関数は、例えばニューラルネットワークを用いた教師付きの学習等、既存の技術を用いて作成することができるが、その作成手法は特に限定されない。
【００５２】
交差部・障害物判定部２０６は、格納部２１４から撮像データを取り込み、撮像データ中に交差部１３０が存在するか否かを判定し、交差部１３０が存在する場合に当該交差部１３０の近傍に障害物が存在するか否かを判定する。
【００５３】
結束可否判定部２０８は、交差部・障害物判定部２０６において交差部１３０の近傍において障害物が存在することが判定されている場合に、交差部１３０と障害物の間の離間距離と離間距離の閾値との比較を行い、離間距離が閾値未満であるか否かを判定する。この際、交差部１３０の態様（交差角度、交差する各鉄筋の径等）と、障害物の種類や大きさ、結束機２０の種類等が結束可否判定部２０８において特定され、特定されたこれらの組み合わせ要素に応じた離間距離に関する閾値が格納部２１４から読み出され、結束可否判定部２０８において格納部２１４から読み出した閾値と離間距離の比較が実行される。結束可否判定部２０８において、結束可と判定された場合は、駆動制御部２０２により、昇降シリンダ３０やトリガー操作装置４０が駆動制御され、交差部１３０における自動結束が実行される。
【００５４】
マーカー制御部２１０は、結束可否判定部２０８にて交差部１３０における結束が不可であると判定された場合に、マーカー装置７０を制御して当該交差部１３０に対してマーキングを実行する。
【００５５】
撮像装置６０や不図示の進行方向前方を撮像する別途の撮像装置等により、自走式鉄筋結束機１００の進行方向に走行障害物が存在することが特定された場合、その撮像データ等がコントローラ５０に送信され、コントローラ５０は駆動輪用アクチュエータ１５の作動を停止する制御を実行する。このように、自走式鉄筋結束機１００が走行障害物の手前にて自動停止することにより、自走式鉄筋結束機１００と走行障害物との干渉を回避することができる。そして、この際、警報部２１２が作動し、自動停止していることを作業員に告知するブザーや点灯表示等を発する。
【００５６】
＜コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フロー＞
次に、図８乃至図１０を参照して、コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フローについて説明する。ここで、図８は、コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フローのうち、交差部における結束可否判断と結束可否判断に基づく処理の一例に関するフローチャートである。また、図９は、コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フローのうち、自走式鉄筋結束機の走行可否判断と走行可否判断に基づく処理の一例に関するフローチャートである。さらに、図１０は、コントローラによる自走式鉄筋結束機の制御フローのうち、画像処理の一例に関するフローチャートである。
【００５７】
まず、図８を参照して、交差部における結束可否判断と結束可否判断に基づく処理の一例について説明する。
【００５８】
ステップＳ３００において、コントローラ５０により、鉄筋トラス付きデッキプレート１１０の有する主筋１０２に上乗せされる配力筋１２０に沿って、自走式鉄筋結束機１００の走行制御が実行される。
【００５９】
ステップＳ３０２において、撮像装置６０から送信される撮像データをコントローラ５０が受信し、コントローラ５０において、撮像データ中に交差部１３０が存在することが認定された際に、自走式鉄筋結束機１００の走行停止制御が実行される。
【００６０】
自走式鉄筋結束機１００が停止した後、ステップＳ３０４において、撮像装置６０による交差部１３０とその周辺の撮像が実行され、送信された撮像データがコントローラ５０に送信される。
【００６１】
コントローラ５０は、受信した撮影データ中の交差部１３０の近傍において、自動結束の障害となり得る障害物の有無を判定する。そして、障害物が存在すると判定された場合、ステップＳ３０６において、交差部１３０と障害物までの離間距離を特定し、この離間距離と、格納部２１４に格納されている交差部１３０と障害物の間の離間距離に関する閾値（結束機２０によるワイヤ結束が可能な離間距離に関する閾値）を比較し、離間距離が閾値以上であるか否か、すなわち、結束可能であるか否かが判定される。
【００６２】
判定の結果、自動結束が可能であると認定された場合は、ステップＳ３０８において、当該交差部１３０が結束可能である旨の情報を格納部２１４に格納する。一方、判定の結果、自動結束が不可能であると認定された場合は、ステップＳ３１０において、コントローラ５０からマーカー装置７０に制御信号が送信され、当該交差部１３０にマーキングを実行する。以上、ステップＳ３０４乃至Ｓ３１０は、図１において、自走式鉄筋結束機１００の前方にある撮像装置６０及びマーカー装置７０とコントローラ５０の間の制御信号の送受信に基づいて実行される処理である。コントローラ５０による制御とは異なるが、マーキングが施された交差部１３０に対しては、ステップＳ３２０において、作業員による結束が実施される。尚、図８において、ステップＳ３２０はコントローラ５０による制御内容でないことから、点線で示している。
【００６３】
一方、自走式鉄筋結束機１００が停止した後、ステップＳ３１２において、コントローラ５０の格納部２１４に格納されている情報であって、既に得られている結束可否判定結果を参照する。そして、対象の交差部１３０が結束可能であると判定されている場合は、ステップＳ３１４において、コントローラ５０による制御により、昇降シリンダ３０、トリガー操作装置４０、及び結束機２０を作動させて交差部１３０における自動結束が実行される。一方、対象の交差部１３０が結束不可能であると判定されている場合は、ステップＳ３１６において、コントローラ５０による結束機２０の作動制御は実行せず、交差部１３０における自動結束を実行しない（結束不実行）。以上、ステップＳ３１２乃至Ｓ３１６は、図１において、自走式鉄筋結束機１００の中央にある昇降シリンダ３０、トリガー操作装置４０、及び結束機２０とコントローラ５０の間の制御信号の送受信に基づいて実行される処理である。
【００６４】
自走式鉄筋結束機１００の走行に応じて以上の処理フローが繰り返し実行されることにより、連続する交差部１３０に対して結束可能な交差部１３０には自動結束が実行され、結束不可能な交差部１３０にはマーキングが実行される。
【００６５】
尚、図８に示す一連の制御フローを含むプログラムがコンピュータであるコントローラ５０にインストールされることにより、各処理が実行されてもよい。
【００６６】
次に、図９を参照して、自走式鉄筋結束機の走行可否判断と走行可否判断に基づく処理の一例について説明する。
【００６７】
ステップＳ３００において、コントローラ５０により、鉄筋トラス付きデッキプレート１１０の有する主筋１０２に上乗せされる配力筋１２０に沿って、自走式鉄筋結束機１００の走行制御が実行される。
【００６８】
ステップＳ３３０において、撮像装置６０から送信される撮像データをコントローラ５０が受信し、コントローラ５０において、撮像データ中に交差部１３０が存在するか否かが判定される。
【００６９】
コントローラ５０において、交差部１３０が存在すると判定された場合、次に、ステップＳ３３２において、撮像装置６０、もしくは、進行方向前方を撮像する別途の撮像装置から送信される撮像データをコントローラ５０が受信し、コントローラ５０において、撮像データ等の中に走行障害物が存在しないか否かが判定される。
【００７０】
走行進路の中に走行障害物が存在しないと判定された場合は、図８に示すように交差部における結束可否判断と結束可否判断に基づく一連の処理が実行される。一方、走行進路の中に走行障害物が存在すると判定された場合は、ステップＳ３４２において、コントローラ５０により、自走式鉄筋結束機１００の走行停止が実行される。このように自走式鉄筋結束機１００が自動停止することにより、走行障害物との干渉を回避することができる。そして、自走式鉄筋結束機１００が自動停止した後、ステップＳ３４４において、自走式鉄筋結束機１００は、自動停止していることを作業員に告知するブザーや点灯表示等の警報を実行する。
【００７１】
ステップＳ３３０において、撮像データ中に交差部１３０が存在するか否かが判定され、コントローラ５０において、交差部１３０が存在しないと判定された場合、ステップＳ３３４において、コントローラ５０により、自走式鉄筋結束機１００の走行停止が実行される。そして、自走式鉄筋結束機１００が自動停止した後、撮像装置６０、もしくは、３６０度方向を撮像可能な別途の撮像装置から送信される撮像データをコントローラ５０が受信し、コントローラ５０において、これまで走行してきた二列の配力筋１２０の横に別途の配力筋１２０が存在するか否かが判定される。
【００７２】
コントローラ５０において、横に別途の配力筋１２０が存在すると判定された場合、ステップＳ３３８において、コントローラ５０により、横方向移動用アクチュエータ１８が作動されて、自走式鉄筋結束機１００がその向き（進行方向）を反転させ、二対の車輪１２が横にある二列の配力筋１２０の上に載置される。その後、載置された新たな二列の配力筋１２０の上で、自走式鉄筋結束機１００の走行が開始され、図８に示すように交差部における結束可否判断と結束可否判断に基づく一連の処理が実行される。
【００７３】
一方、コントローラ５０において、横に別途の配力筋１２０が存在しないと判定された場合、自走式鉄筋結束機１００は以後の進行を継続できないことから、ステップＳ３４０において、停止していることを作業員に告知するブザーや点灯表示等の警報を実行する。
【００７４】
尚、図８及び図９に示す一連の制御フローを含むプログラムがコンピュータであるコントローラ５０にインストールされることにより、各処理が実行されてもよい。
【００７５】
次に、図１０を参照して、画像処理の一例について説明する。尚、図１０は、図８におけるステップＳ３０４とステップＳ３０６の間の画像処理を詳細に説明したフロー図である。
【００７６】
ステップＳ３０４において、撮像装置６０による交差部１３０とその周辺の撮像が実行され、送信された撮像データがコントローラ５０に送信される。
【００７７】
コントローラ５０は、ステップＳ３６２において、受信した撮像データを平滑化処理し、ステップＳ３６４において、収縮・膨張処理を繰り返すことにより、ノイズカットを行う。そして、ステップＳ３６６においてエッジ検出を行い、ステップＳ３６８において線分を検出し、ステップＳ３７０において直線のパラメータ化を実施し、ステップＳ３７２において画像データにおける線分の絞り込みを実施する。これらの一連の処理により、例えば、配力筋１２０の中心線と吊材１０３の中心線が特定される。そして、ステップＳ３７４において交点の計算を実施することにより、例えば配力筋１２０と吊材１０３の離間距離が算定される。算定された離間距離が閾値未満の場合は対象の交差部１３０が結束不可と判定され、離間距離が閾値以上の場合は対象の交差部１３０が結束可能と判定される。
【００７８】
以上、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７９】
１０：自走式ロボット、１１：ロボット本体、１２：車輪、１５：駆動用アクチュエータ、１８：横移動用アクチュエータ、２０：結束機（自動結束機）、２１：結束機本体、２２：グリップ、２３：トリガー、２４：ワイヤリール、２５：クランプ、２６：バッテリー、３０：昇降シリンダ、３１：シリンダ、３２：ピストンロッド、４０：トリガー操作装置，５０：コントローラ、６０：撮像装置、６１：保持器、７０：マーカー装置、１００：自走式鉄筋結束機、１０１：波板、１０２：主筋（第一鉄筋）、１０３：吊材（障害物）、１０４：ラチス材（障害物）、１０５：端部材、１１０：鉄筋トラス付きデッキプレート、１２０：配力筋（第二鉄筋）、１３０，１０Ａ，１３０Ｂ：交差部、２０２：駆動制御部、２０４：撮像データ入力部、２０６：交差部・障害物判定部、２０８：結束可否判定部、２１０：マーカー制御部、２１２：警報部、２１４：格納部、２１６：機械学習部、Ｗ：ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020197072.tif 000011
【図１０】
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