(57)【要約】【課題】大型化することを抑制しながら天井ボードの施工を支援できる施工ロボットを提供すること。【解決手段】施工支援システム１０は、第１施工ロボット１１と、第２施工ロボット１２と、制御部と、を備えている。第１施工ロボット１１は、自走装置２２と、位置検出装置２１と、第１天井状態検出部３２と、ボード支持部３１と、回転装置２３と、昇降装置２４と、を備える。第２施工ロボット１２は、自走装置２２と、位置検出装置２１と、第２天井状態検出部４２と、ビス打ち部４１と、回転装置２３と、昇降装置２４と、を備える。制御部は、各位置検出装置２１から各施工ロボット１１、１２の座標位置を取得し、当該座標位置に基づいて自走装置２２の移動を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の施工ロボットと、上記複数の施工ロボットを制御する制御部と、を備えている天井ボード施工支援システムであって、
上記各施工ロボットは、施工エリア内の床を自走可能な自走装置と、上記自走装置の床における座標位置を検出する位置検出装置と、複数の作業部の少なくとも１つと、を備えており、
上記複数の作業部は、
天井の状態を検出する天井状態検出部と、
天井ボードを支持するボード支持部と、
ビスを打つビス打ち部と、を含んでおり、
上記各作業部は、上記複数の施工ロボットのいずれかに備えられており、
上記制御部は、上記各位置検出装置から上記各施工ロボットの座標位置を取得し、当該座標位置に基づいて上記自走装置の移動を制御する天井ボード施工支援システム。
【請求項２】
上記複数の施工ロボットは、第１施工ロボット及び第２施工ロボットであり、
上記第１施工ロボットは、上記天井状態検出部及び上記ボード支持部を備えており、
上記第２施工ロボットは、上記天井状態検出部及び上記ビス打ち部を備えている請求項１に記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項３】
上記制御部は、上記第１施工ロボットの上記ボード支持部が支持する上記天井ボードに対して、上記第２施工ロボットの上記ビス打ち部によってビス打ちを行い、複数のビス位置の一部にビス打ちを行った後、上記第１施工ロボットを上記天井ボードから離れるように移動させる請求項２に記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項４】
上記各施工ロボットは、上記作業部を昇降させる昇降装置を備えている請求項１から３のいずれかに記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項５】
上記各施工ロボットは、上記作業部を回転させる回転装置を備えている請求項１から４のいずれかに記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項６】
上記天井状態検出部は、距離センサと、当該距離センサを移動させる移動装置と、を備えており、
上記制御部は、上記ビス打ち部にビス打ちを行わせた後に、上記距離センサを上記天井ボードとの距離が一定となるように移動させつつ当該ビス打ちを行ったビスまでの距離を検出し、当該距離センサの検出結果に基づいて、当該ビスの状態を判定する請求項１から５のいずれかに記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項７】
上記天井状態検出部は、天井の画像を撮像する撮像装置を備えている請求項１から６のいずれかに記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項８】
上記天井ボードには予めビス位置がマーキングされており、
上記ビス打ち部は、
ビスを打つビス打ち機と、
上記ビス打ち装置を移動させる移動装置と、を備えており、
上記制御部は、上記撮像装置から取得した画像情報に基づいて上記ビス位置を検出し、上記ビス打ち部の上記移動装置を動作して、検出された上記ビス位置に対応する位置に上記ビス打ち機を移動させる請求項７に記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項９】
上記制御部は、上記撮像装置から取得した画像情報及び上記天井までの距離情報に基づいて、既に野縁に固定された第１天井ボードの第１端位置と、上記ボード支持部に支持された第２天井ボードの第２端位置を判定し、上記自走装置を動作して、当該第１端位置と当該第２端位置に基づいて上記ボード支持部を移動させる請求項７又は８に記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項１０】
上記施工エリア内に設置されて位置基準を示す基準装置を更に備えており、
上記位置検出装置は、上記基準装置から取得した位置基準に基づいて上記座標位置を検出する請求項７から９のいずれかに記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項１１】
入力部及びディスプレイを有する入出力装置を更に具備しており、
上記制御部は、上記入力部から入力された施工箇所に上記天井ボードが施工されるように、上記各施工ロボットの上記自走装置及び上記作業部を制御する請求項７から１０のいずれかに記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項１２】
上記制御部は、上記撮像装置から取得した画像情報及び上記天井までの距離情報に基づいて、上記天井の画像及び上記画像の縮尺情報を上記ディスプレイに表示させる請求項１１に記載の天井ボード施工支援システム。
【請求項１３】
上記制御部は、上記入力部から入力された緊急停止指令に基づいて、上記各施工ロボットの上記自走装置及び上記作業部の駆動を停止させる請求項１１又は１２に記載の天井ボード施工支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野縁に天井ボードを固定する施工作業を支援する天井ボード施工支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の室内の天井を構成する部材となる天井ボードとして、石膏ボードが用いられている。例えば、厚さ１２．５×幅９００×縦１８００ｍｍの寸法を有する石膏ボードは、十数キログラムの重量を有する。１枚の石膏ボードを野縁に取り付ける施工は、一般的に１から２名の作業者によって行われている。
【０００３】
天井ボードの施工では、次のような作業が必要である。作業者は、脚立等を利用して高所で作業を行うと共に、高所から床まで昇降する。作業者は、重量物である天井ボードを把持し、運搬する。作業者は、高所において天井ボードを野縁に向けて持ち上げ、上向き姿勢を維持しながら天井ボードを保持して位置合わせする。作業者は、上向き姿勢において天井ボードを保持しながら、天井ボードへのビス打ちを繰り返す。また、作業者は、次に取り付けられる天井ボードの寸法を決めるために、高所において天井ボードが取り付けられる場所の寸法を採寸し、採寸された寸法を天井ボードの原板に書き写す。さらに、作業者は、天井ボードの原板を切断加工して、採寸された寸法に合った天井ボードを作成する。
【０００４】
天井ボードの施工を補助するために、補助具を利用することも行われている。補助具は、例えば、天井ボードを天井まで持ち上げる装置（エアリフター、例えば、ＭＡＸ社製：ＡＬ２５００）、及び、持ち上げた天井ボードを支える器具（通称とんぼ、例えば、伊藤製作所製：１２３  プッシュポール）である。
【０００５】
また、天井ボードの施工を行う内装工事用ロボットの一例が、特許文献１に開示されている。この内装工事用ロボットは、天井ボードの施工に関する作業として、天井ボードの搬送、天井ボードの持ち上げ、及び天井ボードへのネジ締めを実行できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−９６５６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
天井ボードの施工は、高所での作業、上向きの姿勢での重量物の持ち上げ、ビス打ち作業の繰り返しを必要とする。天井ボードの施工は、作業者にとって身体的な負担が大きな作業である。また、天井ボードの施工は、施工箇所の採寸、採寸された寸法の書き写し、採寸された寸法にあった天井ボードの切断加工を必要とする。つまり、天井ボードの施工は、いわゆる技能者ならではの緻密な作業を含んでいる。そのため、作業者には、身体的に大きな負担に耐えるだけの身体能力だけでなく、技能者としての能力が要求されている。また、社会的背景として、天井ボードの施工を担当する作業者が高齢化し、このような施工を担当する新規参入者が減少している。そのため、作業者の人口の減少が危惧されている。
【０００８】
現在流通している補助具等は、天井ボードの持ち上げ又は天井ボードの保持を支援する機能を有しているが、作業者の負担を根本的に低減するものではない。
【０００９】
また、特許文献１に開示される内装工事用ロボットは、天井ボードの搬送、天井ボードの持ち上げ、及び天井ボードへのネジ締めの機能を有するため、大型化している。そのため、このような内装工事用ロボットは、施工場所となる室内への進入ができない場合も考えられる。
【００１０】
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型化することを抑制しながら天井ボードの施工を支援できる施工ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
(1)  本発明に係る天井ボード施工支援システムによれば、複数の施工ロボットと、上記複数の施工ロボットを制御する制御部と、を備えている天井ボード施工支援システムであって、上記各施工ロボットは、施工エリア内の床を自走可能な自走装置と、上記自走装置の床における座標位置を検出する位置検出装置と、複数の作業部の少なくとも１つと、を備えており、上記複数の作業部は、天井の状態を検出する天井状態検出部と、天井ボードを支持するボード支持部と、ビスを打つビス打ち部と、を含んでおり、上記各作業部は、上記複数の施工ロボットのいずれかに備えられており、上記制御部は、上記各位置検出装置から上記各施工ロボットの座標位置を取得し、当該座標位置に基づいて上記自走装置の移動を制御する。
【００１２】
上記構成によれば、天井状態検出部により天井の状態が検出されるので、天井の状態を作業者は把握できる。したがって、作業者は、天井の状態に合わせて、天井ボードを加工できる。ボード支持部により天井ボードが持ち上げられ且つ支持されるので、作業者の負担が軽減される。ビス打ち部によりビス打ちが行われるので、作業者の負担が軽減される。天井ボード施工支援システムが、天井状態検出部、ボード支持部、及びビス打ち部を備えるので、天井ボードの施工が実行可能である。天井状態検出部、ボード支持部、及びビス打ち部が、複数の施工ロボットに分散して設けられているので、各施工ロボットが小型化される。制御装置が各施工ロボットの自己位置に基づいて各施工ロボットの移動を制御するので、各施工ロボットが連携して動作できる。
【００１３】
(2)  好ましくは、上記複数の施工ロボットは、第１施工ロボット及び第２施工ロボットであり、上記第１施工ロボットは、上記天井状態検出部及び上記ボード支持部を備えており、上記第２施工ロボットは、上記天井状態検出部及び上記ビス打ち部を備えている。
【００１４】
上記構成によれば、第１施工ロボット及び第２施工ロボットの双方が天井状態検出部を備えているので、第１施工ロボット及び第２施工ロボットのいずれも天井の状態を検出できる。
【００１５】
(3)  好ましくは、上記制御部は、上記第１施工ロボットの上記ボード支持部が支持する上記天井ボードに対して、上記第２施工ロボットの上記ビス打ち部によってビス打ちを行い、複数のビス位置の一部にビス打ちを行った後、上記第１施工ロボットを上記天井ボードから離れるように移動させる。
【００１６】
上記構成によれば、第２施工ロボットがビス位置の一部にビス打ちを行った後、第１施工ロボットが天井ボードから離れる。仮固定が完了するとビス打ちの邪魔となる第１施工ロボットが退避するので、効率的にビス打ち作業が実行される。
【００１７】
(4)  好ましくは、上記各施工ロボットは、上記作業部を昇降させる昇降装置を備えている。
【００１８】
(5)  好ましくは、上記各施工ロボットは、上記作業部を回転させる回転装置を備えている。
【００１９】
(6)  好ましくは、上記天井状態検出部は、距離センサと、当該距離センサを移動させる移動装置と、を備えており、上記制御部は、上記ビス打ち部にビス打ちを行わせた後に、上記距離センサを上記天井ボードとの距離が一定となるように移動させつつ当該ビス打ちを行ったビスまでの距離を検出し、当該距離センサの検出結果に基づいて、当該ビスの状態を判定する。
【００２０】
上記構成によれば、天井状態検出部が距離センサ及び移動装置を備えているので、制御部は、天井状態検出部によって検出された検出結果に基づいて、ビスの状態を検出できる。
【００２１】
(7)  好ましくは、上記天井状態検出部は、天井の画像を撮像する撮像装置を備えている。
【００２２】
上記構成によれば、天井状態検出部が撮像装置を備えているので、天井の画像に基づいて天井の状態に関する情報が得られる。
【００２３】
(8)  好ましくは、上記天井ボードには予めビス位置がマーキングされており、上記ビス打ち部は、ビスを打つビス打ち機と、上記ビス打ち装置を移動させる移動装置と、を備えており、上記制御部は、上記撮像装置から取得した画像情報に基づいて上記ビス位置を検出し、上記ビス打ち部の上記移動装置を動作して、検出された上記ビス位置に対応する位置に上記ビス打ち機を移動させる。
【００２４】
上記構成によれば、制御装置がビス位置を検出し、ビス位置に対応する位置にビス打ち機を移動させるので、ビス打ち作業が自動的に実行される。そのため、作業者の負担が軽減される。
【００２５】
(9)  好ましくは、上記制御部は、上記撮像装置から取得した画像情報及び上記天井までの距離情報に基づいて、既に野縁に固定された第１天井ボードの第１端位置と、上記ボード支持部に支持された第２天井ボードの第２端位置を判定し、上記自走装置を動作して、当該第１端位置と当該第２端位置に基づいて上記ボード支持部を移動させる。
【００２６】
上記構成によれば、制御装置がボード支持部を制御して天井ボードの位置合わせを実行するので、作業者自らが天井ボードの位置合わせをする必要がない。そのため、作業者の負担が軽減される。
【００２７】
(10)  好ましくは、上記施工エリア内に設置されて位置基準を示す基準装置を更に備えており、上記位置検出装置は、上記基準装置から取得した位置基準に基づいて上記座標位置を検出する。
【００２８】
(11)  好ましくは、入力部及びディスプレイを有する入出力装置を更に具備しており、上記制御部は、上記入力部から入力された施工箇所において上記天井ボードが施工されるように、上記各施工ロボットの上記自走装置及び上記作業部を制御する。
【００２９】
上記構成によれば、入出力装置に施工箇所が入力されると、この施工箇所における天井ボードの施工が自動的に実行されるので、作業者の負担が軽減される。
【００３０】
(12)  好ましくは、上記制御部は、上記撮像装置から取得した画像情報及び上記天井までの距離情報に基づいて、上記天井の画像及び上記画像の縮尺情報を上記ディスプレイに表示させる。
【００３１】
上記構成によれば、天井の画像及びその縮尺情報がディスプレイに表示されるので、天井部分に含まれる要素の寸法の情報が得られる。
【００３２】
(13)  好ましくは、上記制御部は、上記入力部から入力された緊急停止指令に基づいて、上記各施工ロボットの上記自走装置及び上記作業部の駆動を停止させる。
【００３３】
上記構成によれば、入出力装置から緊急停止指令が入力されると、各施工ロボットの駆動が停止するので、作業者は、異常発生により不良な施工作業が継続されることを防止できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、大型化することを抑制しながら天井ボードの施工を支援できる施工ロボットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本実施形態に係る天井ボード施工支援システム１０の全体図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る天井ボード施工支援システム１０のブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る第１施工ロボット１１を示す斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る第２施工ロボット１２を示す斜視図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るタブレット１４を示す斜視図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る施工支援システム１０の制御フローを示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る施工支援システム１０の制御フローを示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る施工支援システム１０の制御フローを示す図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るビス位置６５がマーキングされた天井ボード１５を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、各実施形態は、本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様が変更できることは言うまでもない。
【００３７】
［本実施形態に係る天井ボード施工支援システム１０］
図１に示されるように、本実施形態に係る天井ボード施工支援システム（以下、施工支援システム）１０は、第１施工ロボット１１と、第２施工ロボット１２と、マーカー１３と、タブレット１４（図２、図５、入出力装置の一例）と、制御部（２つの下制御装置２５、２つの上制御装置３３、４３）と、を備えている。本実施形態では、この制御部は、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２内に配置されている。施工支援システム１０は、施工エリア内、例えば、建物において柱及び壁によって区画された室内で使用される。本実施形態では、施工エリアは、建物の室内１００である。室内１００は、床１０１、柱１０２、及び天井部分１１０を有する。また、室内１００には、天井ボード１５が集積されたボード設置位置１６が設けられている。本実施形態に係る施工支援システム１０は、１名の作業者１７と協働して天井ボード１５の施工を実施する。
【００３８】
施工支援システム１０は、天井ボード１５の施工に必要な作業として、天井ボード１５の搬送作業、天井ボード１５のビス打ち作業、及び次の施工箇所における採寸作業を実施可能である。ここで、天井ボード１５の搬送作業は、ボード設置位置１６から施工場所まで天井ボード１５を搬送し、施工場所からその直上の施工箇所に向けて天井ボードを持ち上げ、天井ボード１５の位置合わせをする作業を指している。なお、施工場所は、床１０１上の場所を指しており、施工箇所は天井部分１１０上の箇所を指しており、施工場所の直上に施工箇所が位置する。採寸作業は、天井部分１１０の次の施工箇所において必要な天井ボード１５の外形及びビス位置に関する情報を取得する作業である。採寸作業は、具体的には、次の施工箇所の天井部分１１０の画像を取得する作業である。
【００３９】
施工支援システム１０は、搬送作業、ビス打ち作業、採寸作業をそれぞれ実施するための作業部を、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２に分散して配置している。第１施工ロボット１１には、搬送作業を担当する作業部（ボード支持部３１）及び採寸作業を担当する作業部（第１天井状態検出部３２）が設けられている。第２施工ロボット１２には、ビス打ち作業を担当する作業部（ビス打ち部４１）が設けられている。
【００４０】
施工支援システム１０は、少なくとも２つのマーカー１３を備えている。マーカー１３は、床１０１に設置され、床１０１に設定された座標の位置基準を示す基準装置である。後述するように、各施工ロボットは、２つのマーカー１３までの距離に基づいて、各施工ロボットの自己位置を特定する。マーカー１３は、床１０１に立てることが可能な棒状体と、棒状体に固定された反射体５６（図２）と、を有している。なお、マーカー１３が設置される位置は、室内１００であれば床１０１に限定されない。マーカー１３は、室内１００の壁又は柱に設置されてもよい。
【００４１】
図２、図３に示されるように、第１施工ロボット１１は、下部分１８と、上部分１９と、を備えている。下部分１８は、位置検出装置２１、自走装置２２、回転装置２３、昇降装置２４、及び下制御装置２５を備えている。上部分１９は、ボード支持部３１と、第１天井状態検出部３２（天井状態検出部の一例）と、上制御装置３３と、を備えている。
【００４２】
図２、図３に示されるように、位置検出装置２１は、第１施工ロボット１１（自走装置２２）の床１０１における座標位置を検出する装置である。位置検出装置２１は、距離センサ２６及びジャイロセンサ２７を備えている。
【００４３】
距離センサ２６は、光波測距儀、例えばレーザー測定器である。距離センサ２６は、マーカー１３に光を照射し、マーカー１３の反射体５６において反射された反射光を受光する。距離センサ２６は、この反射光に基づいて、自らからマーカー１３までの距離を検出する。距離センサ２６によって２つのマーカー１３について得られた２つの距離に基づいて、距離センサ２６を備えた第１施工ロボット１１のマーカー１３に対する相対位置を特定することが可能である。ここで、下制御装置２５には、床１０１上の位置毎に座標が設定された床１０１の座標データと、マーカー１３の座標とが記憶されている。そのため、２つのマーカー１３の座標に基づいて、相対位置が特定された２つのマーカー１３の現在位置の座標が下制御装置２５における演算により特定される。
【００４４】
ジャイロセンサ２７は、移動中の第１施工ロボット１１（自走装置２２）の姿勢を検出する。ジャイロセンサ２７により検出された姿勢に基づいて、第１施工ロボット１１が床１０１の傾斜面又は段差を走行しているか否かが特定される。距離センサ２６によるマーカー１３までの距離の測定は、第１施工ロボット１１が、床１０１において水平面と平行な部分を走行しているときに行われる。
【００４５】
図２、図３に示されるように、自走装置２２は、床１０１を自走可能な装置である。本実施形態に係る自走装置２２は、車体３０と、左右に配置された２つの駆動輪２８と、前後に配置された２つの従動輪２９と、２つの駆動輪２８を独立駆動するモータと、を備えている。各駆動輪２８が独立駆動可能に構成されているので、自走装置２２は、移動することなく旋回することが可能である。
【００４６】
図２、図３に示されるように、回転装置２３は、自走装置２２に対して上部分１９を回転させる装置である。回転装置２３は、車体３０に固定された固定台と、固定台に対して回転可能な回転台５７と、固定台に対して回転台５７を回転させるモータと、を備えている。昇降装置２４は、自走装置２２に対して上部分１９を上下方向に昇降させる装置である。昇降装置２４は、回転台５７に固定された基部５８と、基部５８に対して上下方向に移動する支持ロッド５９と、支持ロッド５９を移動させるモータと、を備えている。本実施形態では、回転装置２３は自走装置２２の上に配置され、昇降装置２４は回転装置２３の上に配置されている。そのため、回転装置２３は、自走装置２２に対して昇降装置２４を回転させ、昇降装置２４は、回転装置２３に対して上部分１９を昇降させる。
【００４７】
図２に示されるように、下制御装置２５は、位置検出装置２１からの信号入力を受信し、且つ、自走装置２２、回転装置２３、及び昇降装置２４の動作を制御する。下制御装置２５は、メモリ及び演算ユニット（ＣＰＵ）を備えている。メモリは、位置検出装置２１によって得られた情報を処理するのに必要なデータと、自走装置２２、回転装置２３、及び昇降装置２４を動作させるのに必要なアルゴリズムを含むプログラム及びデータと、を記憶している。このデータは、上述した座標データを含んでいる。演算ユニットは、メモリに格納されたデータ、位置検出装置２１によって得られた距離情報及び受信したコマンドに応じて、自走装置２２、回転装置２３、及び昇降装置２４を制御する。下制御装置２５には、施工支援システム１０を構成する制御部を構成する他の制御装置２５、３３、４３からコマンドが送信される。
【００４８】
図２、図３に示されるように、ボード支持部３１は、天井ボード１５を支持する作業部である。ボード支持部３１は、支持機３４と、傾斜装置３５と、を備えている。支持機３４は、天井ボード１５を支持する装置する支持フレーム６０と、天井ボード１５を係止する係止爪６１と、を備えている。係止爪６１は、支持フレーム６０から突出及び没入可能である。傾斜装置３５は、支持機３４の姿勢を変更する装置であり、モータを備えている。傾斜装置３５は、このモータの駆動により、水平軸周りに支持機３４を傾斜させることができる。傾斜装置３５は、天井ボード１５が作業者１７から受け渡される際に支持機３４の姿勢を傾斜させ、天井ボード１５が搬送される際及び天井ボード１５が天井部分１１０に向けて持ち上げられる際に支持機３４の姿勢を水平に保つ。以下、支持機３４の姿勢が傾斜した位置を傾斜位置と称し、支持機３４の姿勢が水平に保たれた位置を水平位置と称する。係止爪６１は、天井ボード１５が受け渡される際に突出して、傾斜している支持フレーム６０からの天井ボード１５の脱落を防止する。また、天井ボード１５が天井の野縁１１１に押し付けられる際に、野縁１１１に固定された天井ボード１５との干渉を防止するために没入する。
【００４９】
図２、図３に示されるように、第１天井状態検出部３２は、天井部分１１０の状態を検出する作業部である。第１天井状態検出部３２は、カメラ（撮像装置）３６と、距離センサ３７と、を備えている。カメラ３６は、天井部分１１０の画像を撮像する装置である。距離センサ３７は、この距離センサ３７から天井部分１１０までの距離を測定するセンサである。カメラ３６によって取得された画像情報は、天井部分１１０の水平面と平行な面内の情報である。この画像情報は、天井部分１１０に含まれる要素、野縁１１１及び野縁１１１に固定された天井ボード１５の位置及び寸法の情報である。距離センサ３７によって取得された距離情報は、距離センサ３７から天井部分１１０までの高さの情報を含んでいる。画像情報のズーム倍率が一定であるとすると、距離情報は、画像情報に含まれる野縁１１１等の要素の縮尺を与える。そのため、画像情報及び距離情報に基づいて、天井部分１１０に含まれる要素の情報、すなわち野縁１１１の配置位置及び寸法、及び野縁１１１に固定された天井ボード１５の位置及び寸法の情報が得られる。
【００５０】
図３に示されるように、第１天井状態検出部３２は、ボード支持部３１の傾斜装置３５の上に設けられている。したがって、傾斜装置３５により、ボード支持部３１及び第１天井状態検出部３２の双方の姿勢が傾斜する。つまり、ボード支持部３１及び第１天井状態検出部３２の姿勢が水平位置から傾斜位置に変更される。
【００５１】
図２に示されるように、上制御装置３３は、第１天井状態検出部３２からの信号入力を受信し、且つ、ボード支持部３１の動作を制御する。上制御装置３３は、メモリ及び演算ユニット（ＣＰＵ）を備えている。メモリは、ボード支持部３１を動作させるのに必要なアルゴリズムを含むプログラム及びデータと、第１天井状態検出部３２によって得られる情報を処理するために必要なデータと、を含んでいる。このデータは、上述したズーム倍率のデータを含んでいる。演算ユニットは、メモリに格納されたデータ、第１天井状態検出部３２によって得られた画像情報、距離情報、及び受信したコマンドに応じて、ボード支持部３１の傾斜装置３５を動作させる。上制御装置３３には、施工支援システム１０を構成する制御部を構成する他の制御装置２５、２５、４３からコマンドが送信される。
【００５２】
図２、図４に示されるように、第２施工ロボット１２は、下部分１８と、上部分２０と、を備えている。第２施工ロボット１２の下部分１８は、第１施工ロボット１１の下部分１８と同一の構成を有している。したがって、第２施工ロボット１２の下部分１８の説明は省略される。上部分２０は、ビス打ち部４１と、第２天井状態検出部４２と、上制御装置４３と、を備えている。
【００５３】
図２、図４に示されるように、ビス打ち部４１は、ビスを打つ作業部である。ビス打ち部４１は、ビス打ち機４４と、移動装置４５と、を備えている。ビス打ち機４４は、ビスを打つ装置であり、ビスを送り出すピストンと、ピストンを駆動するモータと、を備えている。移動装置４５は、ビス打ち機４４を移動させる装置である。移動装置４５は、水平方向に延びるレール６２と、レール６２に対して回転可能なアーム６３と、アーム６３を回転させるモータと、を備えている。ビス打ち機４４は、アーム６３の先端に設けられている。そのため、移動装置４５は、ビス打ち機４４をレール６２に沿って往復移動可能にすると共に、アーム６３の回転によりレール６２に対して回転可能としている。
【００５４】
図２、図４に示されるように、第２天井状態検出部４２は、天井部分１１０の状態を検出する作業部である。第２天井状態検出部４２は、カメラ（撮像装置）４６と、距離センサ４７と、移動装置４５と、を備えている。カメラ４６は、天井部分１１０の画像を撮像する装置である。距離センサ４７は、この距離センサ４７から天井部分１１０までの距離を測定するセンサである。第２天井状態検出部４２のカメラ４６及び距離センサ４７は、第１天井状態検出部３２のカメラ３６及び距離センサ３７と同様の機能を有しているので、その説明は省略される。
【００５５】
なお、移動装置４５は、ビス打ち部４１のビス打ち機４４と、第２天井状態検出部４２のカメラ４６及び距離センサ４７との全体を、支持して移動可能としている。本実施形態では、移動装置４５がビス打ち部４１及び第２天井状態検出部４２の双方において兼用されているが、ビス打ち部４１及び第２天井状態検出部４２のそれぞれに移動装置が設けられてもよい。
【００５６】
図２に示されるように、上制御装置４３は、第２天井状態検出部４２からの信号入力を受信し、且つ、ビス打ち部４１の動作を制御する。
【００５７】
図２に示されるように、施工支援システム１０は、制御部として、上述した４つの制御装置、すなわち、第１施工ロボット１１の下制御装置２５及び上制御装置３３と、第２施工ロボット１２の下制御装置２５及び上制御装置４３と、を備えている。第１施工ロボット１１の下制御装置２５及び上制御装置３３は、有線接続により相互通信可能である。第２施工ロボット１２の下制御装置２５及び上制御装置４３は、有線接続により相互通信可能である。また、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２はそれぞれ無線通信機を備えている。そのため、第１施工ロボット１１の下制御装置２５及び上制御装置３３と、第２施工ロボット１２の下制御装置２５及び上制御装置４３とは、無線により相互通信可能である。２つの下制御装置２５、２つの上制御装置３３、４３は、相互に通信可能であり、一体の制御装置として機能できる。
【００５８】
本実施形態では、制御部が、各施工ロボットに分散されると共に、各施工ロボットにおいて下部分１８と上部分１９、２０とに分散されている。そのため、下制御装置２５は、走行等を担当する下部分１８の制御に特化した構成を有することができ、上制御装置３３、４３は、作業を担当する上部分１９、２０の制御に特化した構成を有することができる。したがって、作業の異なる施工ロボットを設計する際に、その度に施工ロボットを制御する専用の制御装置を設計する必要が無く、既に存在している制御装置を利用できる。
【００５９】
図２、図５に示されるように、タブレット１４は、タッチパネル５１（入力部及びディスプレイの一例）と、メモリ５２と、制御装置５３と、無線通信機と、を備えている。制御装置５３は、演算ユニット（ＣＰＵ）を備えている。タッチパネル５１は、入力装置及び表示装置として機能する。メモリ５２は、施工手順に関する情報を記憶可能である。制御装置５３は、入力装置としてのタッチパネル５１からの信号入力を受信し、且つ、出力装置としてのタッチパネル５１に画像を表示可能である。また、タブレット１４は、タッチパネル５１から緊急停止信号の入力が可能である。制御部は、入力された緊急停止信号に基づいて、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の駆動を停止させる。タブレット１４は、無線通信機を介して、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２に設けられた２つの下制御装置２５、２つの上制御装置３３、４３と、通信可能である。
【００６０】
第１施工ロボット１１の下制御装置２５から第２施工ロボット１２の下制御装置２５に、第１施工ロボット１１の座標位置のデータが送信される。同様に、第２施工ロボット１２の下制御装置２５から第１施工ロボット１１の下制御装置２５に、第２施工ロボット１２の座標位置のデータが送信される。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、第１施工ロボット１１の座標位置と第２施工ロボット１２の座標位置とに基づいて、第２施工ロボット１２と衝突しない第１施工ロボット１１の移動経路を特定できる。同様に、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第１施工ロボット１１の座標位置と第２施工ロボット１２の座標位置とに基づいて、第１施工ロボット１１と衝突しない第２施工ロボット１２の移動経路を特定できる。このように、制御部（２つの下制御装置２５、２つの上制御装置３３、４３）は、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の位置検出装置２１から第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の座標位置を取得し、取得された座標位置に基づいて、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の自走装置２２を制御する。
【００６１】
図６から図１６を参照して、施工支援システム１０における制御が説明される。図６から図８は、本実施形態に係る施工支援システム１０の制御フローを示す図である。図９は、本実施形態に係るビス位置６５がマーキングされた天井ボード１５を示す図である。図１０から図１６は、本実施形態に係る施工支援システム１０の作業状態を示す図である。
【００６２】
図６に示されるように、タブレット１４の電源投入により、制御フローが開始される（Ｓ１）。
【００６３】
図５に示されるように、タブレット１４のタッチパネル５１には、室内１００の天井部分１１０における施工箇所の画像５４が表示される。この画像５４は、天井部分１１０の施工図（施工が完了した状態の図）を示している。画像５４を含む施工図のデータは、メモリ５２に予め記憶されている。施工図には、施工箇所に固定された２０枚の天井ボード１５が示されている。天井ボード１５の形状は矩形であり、各天井ボード１５が隙間無く隣接して配置されている。作業者１７は、タッチパネル５１の入力操作により、画像５４上のいずれかの天井ボード部分５５を指定することにより、天井ボード部分５５に対応する施工箇所を指定できる。以下で説明されるように、１つの施工箇所での施工が完了する度に、新しい施工箇所が指定される。つまり、施工箇所は、１つずつ指定される。なお、図５に示される施工図内の番号は、施工順序の予定を示している。この施工順序の予定は、例えば、作業者１７が作業開始時に入力操作することにより、メモリ５２に記憶される。あるいは、施工順序の予定が、デフォルトデータとして施工図のデータと一緒に予め記憶されていてもよい。作業者１７は、この予定にしたがって番号順に次の施工箇所を指定してもよく、この予定を変更して番号順とは異なる順序で次の施工箇所を指定してもよい。
【００６４】
図６に示されるように、タブレット１４の制御装置５３は、作業者１７からの入力があるまで、画像５４の表示を続ける（Ｓ２）。制御装置５３は、作業者１７による次の施工箇所（次の天井ボード１５）の入力を受け付けると（Ｓ３）、次の施工箇所に関する座標位置のデータを計算し、第１施工ロボット１１に送信する（Ｓ４）。
【００６５】
図６に示されるように、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、制御フローの開始時点及び１つの施工が完了した時点では、コマンド待ちの状態にある（Ｓ１０１）。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、タブレット１４の制御装置５３からＳ４のデータを受信すると、ルート計算を実行し、次の施工場所へ第１施工ロボット１１を移動させる（Ｓ１０２）。このルート計算では、第１施工ロボット１１の現在位置から次の施工場所までの移動経路が計算される。ステップＳ１０２の状態は、図１０（Ａ）から図１０（Ｂ）に示される状態である。次に、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、第１天井状態検出部３２を制御して、次の施工場所の天井データ（画像情報及び距離情報）を取得し、第１施工ロボット１１の上制御装置３３にコマンドを送信する（Ｓ１０３）。
【００６６】
図６に示されるように、第１施工ロボット１１の上制御装置３３は、制御フローの開始時点及び１つの施工が完了した時点では、コマンド待ちの状態にある（Ｓ１５１）。第１施工ロボット１１の上制御装置３３は、第１施工ロボット１１の下制御装置２５からＳ１０３のコマンドを受信すると、第１天井状態検出部３２のカメラ３６及び距離センサ３７を起動して天井部分１１０の天井データを取得する（Ｓ１５２）。次に、第１施工ロボット１１の上制御装置３３は、取得した天井データを第１施工ロボット１１の下制御装置２５に送信する（ステップＳ１５３）。ステップＳ１５２、Ｓ１５３の状態は、図１０（Ｂ）に示される状態である。
【００６７】
第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、Ｓ１５３の天井データを受信すると、この天井データをタブレット１４に送信する（Ｓ１０４）。タブレット１４の制御装置５３は、Ｓ１０４の天井データを受信すると、この天井データをタッチパネル５１に表示させ、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の移動を同調させるコマンドを送信する（Ｓ５）。ここで、同調は、第１施工ロボット１１の下制御装置２５と第２施工ロボット１２の下制御装置２５とが、互いに自らの座標位置を送信し、移動時に相手の座標位置を回避するように自走装置２２を制御することを指している。
【００６８】
ステップＳ５は、上述した採寸作業である。ステップＳ５において天井データがタッチパネル５１に表示されると、作業者は、次の施工場所に合わせて、天井ボード１５の外形を加工し、且つ、天井ボード１５にビス位置を付与する。
【００６９】
ボード設置位置１６に積載された天井ボード１５は、外形が所定寸法（例えば、厚さ１２．５×幅９００×縦１８００ｍｍ）に規格化された原板であり、基本的にはこの原板が野縁１１１に固定される。ただし、施工箇所によっては、原板の天井ボード１５では、天井部分１１０内の配線、配管、又は柱１０２と干渉する場合がある。このような干渉を防止するために、天井ボード１５の外形の加工は、必要に応じて行われる。例えば、図５に示される天井ボード部分５５ａに対応する施工箇所に固定される天井ボード１５は、原板の天井ボードを長手方向において約半分に切断して作成される。
【００７０】
ビス位置の付与は、ビスが天井ボード１５を介して野縁１１１に打ち込まれるように、野縁１１１の位置に合わせて行われる。作業者１７は、インク等により、ビス位置を示すマーキングを天井ボード１５に付与する。図９には、天井ボード１５にビス位置６５のマーキングが付された状態が示されている。この例では、４列のビス位置６５が設けられ、各列には１０箇所のビス位置６５が含まれている。ここで、タッチパネル５１には、天井データである天井部分１１０の画像及びこの画像の縮尺情報が表示される。そのため、作業者１７は、タッチパネル５１に表示された画像から、柱１０２、野縁１１１、又は既に固定された天井ボード１５などの実際の寸法を把握できる。したがって、作業者１７は、タッチパネル５１に表示された画像を見ることで、天井ボード１５の外形の加工及びビス位置の付与を容易に行うことができる。なお、予め外形の加工が行われ且つビス位置が付与された天井ボード１５が、ボード設置位置１６に集積されていてもよい。
【００７１】
図６に示されるように、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、Ｓ５のコマンドを受信すると、第１施工ロボット１１をボード設置位置１６に移動させる（Ｓ１０５）。ボード設置位置１６の座標は、下制御装置２５のメモリに記憶された床１０１の座標データに含まれており、下制御装置２５は、第１施工ロボット１１を現在位置からボード設置位置１６へのルートを計算できる。第１施工ロボット１１の上制御装置３３は、下制御装置２５から発信されたステップＳ１０５の終了を受信すると、ボード支持部３１の支持機３４を転倒させる（ステップＳ１５４）。具体的には、上制御装置３３は、支持機３４の姿勢を水平位置から傾斜位置に変更する。ステップＳ１０５、Ｓ１５４の状態は、図１１（Ａ）から図１１（Ｂ）を経て図１２（Ａ）に示される状態である。
【００７２】
図６に示されるように、タブレット１４の制御装置５３は、下制御装置２５から発信されたステップＳ１０５の終了を受信すると、天井ボード１５の支持機３４へのセットが完了したか否かを判定する（Ｓ６）。図１１（Ｂ）、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示されるように、作業者１７がボード設置位置１６に集積された天井ボード１５を支持機３４にセットする。このとき支持機３４の姿勢は傾斜位置にあって、係止爪６１が突出した状態にあるので、作業者１７は天井ボード１５を容易に支持機３４に載置することができる。作業者１７は、天井ボード１５のセットが完了すると、完了した旨をタッチパネル５１に入力する。ここで、支持機３４にセットされる天井ボード１５は、次の施工場所に合わせて加工及びビス位置が付与された天井ボード１５である。タブレット１４の制御装置５３は、支持機３４へのセットが完了した旨の入力を受信すると、ボードセット完了ＦＬＡＧを第１施工ロボット１１の下制御装置２５に送信する（Ｓ７）。
【００７３】
図６に示されるように、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、ステップＳ７のボードセット完了ＦＬＡＧを受信すると（Ｓ１０６）、ボード支持部３１の支持機３４の姿勢を水平位置に戻す（Ｓ１５５）。ステップＳ１５５の状態は、図１３（Ｂ）に示される状態である。また、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、ステップＳ７のボードセット完了ＦＬＡＧを受信すると（Ｓ１０６）、ボード設置位置１６から次の施工場所までのルート計算を実行し、次の施工場所へ第１施工ロボット１１を移動させ、天井ボード１５を野縁１１１に接触する位置まで持ち上げる（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７の状態は、図１４（Ａ）に示される状態である。なお、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、ステップＳ１５２で取得された天井データに含まれる距離情報に基づいて、野縁１１１に接触する位置を特定している。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、上制御装置３３から発信されたステップＳ１５５の完了を受信すると、完了ＦＬＡＧをタブレット１４の制御装置５３に送信する（Ｓ１０８）。タブレット１４の制御装置５３は、ステップＳ１０８の完了ＦＬＡＧを受信すると、ボード位置微調整処理を開始する（Ｓ８）。
【００７４】
図６に示されるように、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、制御フローの開始時点及び１つの施工が完了した時点では、コマンド待ちの状態にある（Ｓ２０１）。タブレット１４の制御装置５３がステップＳ８のボード位置微調整処理を開始すると、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第２施工ロボット１２の現在位置から次の施工場所までのルート計算を実行し、次の施工場所へ第２施工ロボット１２を移動させる（Ｓ２０２）。
【００７５】
図７に示されるように、タブレット１４の制御装置５３は、ステップＳ８のボード位置微調整処理を開始すると、ボード位置微調整作業において第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の移動を同調させるコマンドを、第１施工ロボット１１の下制御装置２５及び第２施工ロボット１２の下制御装置２５に送信する（Ｓ９）。
【００７６】
図７に示されるように、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、ステップＳ２０２の移動が終了すると、ボード位置微調整作業を実行する（Ｓ２０３）。ボード位置微調整作業が実行されると、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、第２天井状態検出部４２のカメラ４６及び距離センサ４７を起動して、ボード位置データ（画像情報及び距離情報）を取得し、取得されたボード位置データに基づいて、第１施工ロボット１１の移動データを計算する（Ｓ２５１）。ここで、第２天井状態検出部４２の起動時に、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示されるように、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、昇降装置２４を制御して、第２天井状態検出部４２を天井部分１１０に接近させる。
【００７７】
ステップ２０３における第１施工ロボット１１の移動データは、次のようにして作成される。第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ボード位置データに基づいて、既に野縁１１１に固定された天井ボード１５の端位置（第１端位置）と、ボード支持部３１に支持された天井ボード１５の端位置（第２端位置）とを判定する。各端位置は、ボード位置データに含まれる画像情報の画像認識により、判定される。第２施工ロボット１２の上制御装置４３には、画像認識を行うためのプログラムが記憶されている。第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、判定された第１端位置及び第２端位置に基づいて、第１端位置と第２端位置の傾斜角度を特定できる。さらに、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、判定された第１端位置及び第２端位置と、ボード位置データに含まれる距離情報とに基づいて、第１端位置と第２端位置の離間距離を特定できる。この傾斜角度は、天井ボード１５の位置合わせに必要な天井ボード１５の回転角度であり、この離間距離は、天井ボード１５の位置合わせに必要な天井ボード１５の移動距離である。したがって、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、判定された第１端位置と第２端位置との離間距離及び第１端位置と第２端位置との傾斜角度に基づいて、第１端位置と第２端位置とを略一致させるのに必要なボード支持部３１の移動方向、移動距離、及び回転角度を特定できる。ここで特定されたボード支持部３１の移動方向、移動距離、及び回転角度が、天井ボード１５の位置合わせに必要なボード支持部３１の移動データである。
【００７８】
次に、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ステップＳ２５１で作成された移動データを第１施工ロボット１１の下制御装置２５に送信する（Ｓ２５２）。
【００７９】
図７に示されるように、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、ステップＳ９のコマンドを受信すると、ボード位置微調整作業を実行する（Ｓ１０９）。ステップＳ１０９のボード位置微調整作業では、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、ステップＳ２５２の移動データに基づいて、自走装置２２を移動させ、回転装置２３を回転させる。
【００８０】
図７に示されるように、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ステップＳ２５２の移動データを送信した後、ボード位置微調整作業が完了したか否かを判定する（Ｓ２５３）。この判定は、以下のようにして行われる。ステップＳ２５１において計算された移動データがなしの場合、つまり第１施工ロボット１１の自走装置２２及び回転装置２３を駆動する必要がない場合、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ボード位置微調整作業が完了したと判定する。ステップＳ２５１において計算された移動データが存在する場合、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ボード位置微調整作業が完了していないと判定する。第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ボード位置微調整作業が完了していないと判定した場合、第２施工ロボット１２の下制御装置２５にステップＳ２０３を再度実行するようにコマンドを送信する（Ｓ２５３：Ｎｏ）。ボード位置微調整作業が完了したと第２施工ロボット１２の上制御装置４３が判定した場合（Ｓ２５３：Ｙｅｓ）、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、タブレット１４の制御装置５３に完了ＦＬＡＧを送信する（Ｓ２０４）。
【００８１】
図７に示されるように、タブレット１４の制御装置５３は、ステップＳ２０４の完了ＦＬＡＧを受信すると、仮打ち作業を開始する（Ｓ１０）。ここで、仮打ち作業は、天井ボード１５を仮固定するために一定数のビスを天井ボード１５に打つ作業を指している。一定数のビスは、天井ボード１５を固定するために打たれるビスの全数の一部である。各天井ボード１５に打たれるビスの本数（一定数及び全数）のデータは、タブレット１４のメモリ５２内に記憶されており、タブレット１４の制御装置５３から第２施工ロボット１２の上制御装置４３に送信されている。
【００８２】
図８に示されるように、タブレット１４の制御装置５３は、ステップＳ１０において仮打ち作業を開始すると、仮打ち作業において第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の移動を同調させるコマンドを第１施工ロボット１１の下制御装置２５及び第２施工ロボット１２の下制御装置２５に送信する（Ｓ１１）。
【００８３】
図８に示されるように、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、タブレット１４の制御装置５３から発信されたステップＳ１０の仮打ち作業の開始を受信すると、天井ボード１５の固定を維持させる。つまり、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、自走装置２２及び回転装置２３を停止状態に保つ（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０の状態は、図１５（Ａ）に示される状態である。
【００８４】
図８に示されるように、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、タブレット１４の制御装置５３から発信されたステップＳ１０の仮打ち作業の開始を受信すると、自走装置２２を制御して第２施工ロボット１２を施工場所に移動させ、ビス打ちのコマンドを第２施工ロボット１２の上制御装置４３に送信する（Ｓ２０５）。ステップＳ２０５の状態は、図１５（Ａ）に示される状態である。
【００８５】
第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ビス打ちのコマンドを受信すると、仮打ち作業において第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の移動を同調させるコマンドを第２施工ロボット１２の下制御装置２５に送信する（Ｓ２５４）。
【００８６】
第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ステップＳ２５４のコマンドを受信すると、ビス打ちをする場所を検索し、移動装置４５を制御してビス打ち機４４を打ち位置に移動させ、ビス打ち機４４にビスを打たせる（Ｓ２５５）。
【００８７】
ビス打ちをする場所の検索は、ステップＳ２５１と同様に、第２施工ロボット１２の上制御装置４３が第２天井状態検出部４２のカメラ４６及び距離センサ４７を起動して、ボード位置データ（画像情報及び距離情報）を取得することによって行われる。上述したように、天井ボード１５にはビス位置６５がマーキングされているので、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ボード位置データに含まれる画像情報からビス位置６５のマーキング位置を特定できる。ただし、この画像情報に基づいて特定されるビス位置６５は、必ずしも精度の高い座標位置を与えるものではない。
【００８８】
ビス打ち機４４の打ち位置への移動は、次のようにして行われる。ビス位置６５が特定されると、上制御装置４３は、ビス位置６５からカメラ４６までの水平方向の離間距離を特定する。上制御装置４３は、ビス位置６５の真下にカメラ４６が位置するように、下制御装置２５を介して、特定された離間距離だけ移動装置４５を駆動させる。ここで、ビス位置６５の精度が低いため、離間距離の精度も低い。そのため、１回の移動でビス位置６５の真下にカメラ４６を到達させることは困難であり、微調整の移動が必要とされる。つまり、ビス位置６５の真下にカメラ４６が到達するまで、上制御装置４３は、ビス位置６５の特定及び移動装置４５の移動をフィードバック式に繰り返す。ビス位置６５の真下にカメラ４６が到達すると、上制御装置４３は、移動装置４５を駆動して、ビス位置６５の真下にカメラ４６の代わりにビス打ち機４４を移動させる。ここで、第２施工ロボット１２の座標位置及びビス打ち部４１の水平面内における向きが特定されているので、ビス打ち機４４に対するカメラ４６の水平面内における向き及び相対距離が特定される。上制御装置４３は、特定された向き及び相対距離に基づいて、ビス位置６５の真下にカメラ４６の代わりにビス打ち機４４を移動させることができる。
【００８９】
第２施工ロボット１２の上制御装置４３には、上述したビスの本数（一定数及び全数）に応じてビス打ちの順序を決定するプログラムが記憶されている。今回の施工場所におけるビスの本数及びこのプログラムに基づいて、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、今回のビス打ちの順序を決定する。上述の打ち位置は、特定されたビス位置６５に対応するビス打ち機４４の位置、すなわちビス位置にビスを打つことが可能なビス打ち機４４の位置である。ステップＳ２５５の状態は、図１５（Ａ）に示される状態である。
【００９０】
さらに、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ビス打ち機４４にビスを打たせると、ビス打ちの結果を判定する（Ｓ２５５）。このビス打ちの結果の判定は、１本ずつ実行される。ビス打ちの結果の判定は、次のようにして行われる。第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、第２天井状態検出部４２の移動装置４５を制御して、第２天井状態検出部４２の距離センサ４７を、ビスの頭の周りで公転させる。具体的には、アーム６３の先端部に設けられた距離センサ４７は、アーム６３の基端部の回りで円軌道を描くように公転する。距離センサ４７は回転しながら、ビスが打たれた周辺部の天井ボード１５に向けて光を照射して反射光を受光する。センサがビスの周りで回転するので、ビスの頭の周縁に対して光の照射位置が変化する。ビスの状態が良好である場合、すなわちビスの軸が天井ボード１５に対して略垂直である場合、ビスの頭は天井ボード１５の表面と略平行である。この場合、距離センサ４７によって得られる検出結果は、距離センサ４７の回転位置によらず一定である。ビスの状態が不良である場合、すなわちビスの軸が天井ボード１５に対して傾いている場合、ビスの頭は天井ボード１５の表面に対して傾いている。この場合、距離センサ４７によって得られる検出結果は、距離センサ４７の回転位置によって変動する。ここで、良好、不良を判定するためのビスの軸の傾斜角度の閾値が、第２施工ロボット１２の上制御装置４３に記憶されている。この閾値に基づいて、第２施工ロボット１２の上制御装置４３はビスの状態を判定する。このようにして、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ビスの状態を判定できる。
【００９１】
図８に示されるように、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第２施工ロボット１２の上制御装置４３から発信されたステップＳ２５５の終了を受信すると、ビス打ち可能範囲内のビス位置の全てにビスが打たれたか否かを判定する（Ｓ２０６）。この判定は、次のようにして行われる。ビス打ち可能範囲は、仮打ち作業においてビスを打つべき範囲であって、第１施工ロボット１１のボード支持部３１と干渉すること無くビス打ちの可能な範囲を指している。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第１施工ロボット１１の現在位置と、下制御装置２５のメモリに記憶されたプログラムとに基づいて、ビス打ち可能範囲を特定できる。また、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ビス打ちを行った回数をカウントしており、このカウント数を上制御装置４３に記憶されているビスの一定数と比較することにより、ビス打ち可能範囲内のビス位置の全てにビスが打たれたか否かを判定できる。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、ビス打ち可能範囲内のビス位置の全てにビスが打たれたと判定した場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、仮打ち作業が終了したか否かを判定する（Ｓ２０７）。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、仮打ち作業が終了していないと判定した場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）、第１施工ロボット１１の下制御装置２５に移動コマンドを送信する（Ｓ２０８）。ステップＳ２０６からステップＳ２０５に移行する状態は、図１５（Ｂ）から図１６（Ａ）を経て図１６（Ｂ）に至る状態である。
【００９２】
ステップＳ２０７の移動コマンドは、ビス打ち可能範囲が変更されるように第１施工ロボット１１を移動させるコマンドである。第１施工ロボット１１が位置している場所を変更することにより、ビス打ち可能範囲が変更される。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第１施工ロボット１１の変更された現在位置と、上述のプログラムとに基づいて、ビス打ち可能範囲を更新する。このような変更により、仮打ち作業においてビスを打つべき範囲の全体に、ビスを打つことが可能となる。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、移動コマンドを受信すると、ボード支持部３１による天井ボード１５の支持が保たれる範囲内において、第１施工ロボット１１を一定距離だけ移動させる。
【００９３】
図８に示されるように、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、仮打ち作業が終了したと判定した場合（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、第１施工ロボット１１の下制御装置２５に完了ＦＬＡＧを送信し、第１施工ロボット１１が待機場所に移動するように第１施工ロボット１１の下制御装置２５にコマンドを送信する（Ｓ２０９）。待機場所は、第２施工ロボット１２によるビス打ち作業の妨げにならない距離だけ現在の施工場所から離れた場所に設定されている。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、ステップＳ２０９を実行すると、第１施工ロボット１１が施工場所から離れて待機場所へ移動したか否かを判定する（Ｓ２１０）。ここで、第１施工ロボット１１の下制御装置２５から第２施工ロボット１２の下制御装置２５に、第１施工ロボット１１が待機場所に到達した旨の信号が送信される。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、この到達した旨の信号に基づいて、第１施工ロボット１１が待機場所に到達したと判定できる。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第１施工ロボット１１が施工場所から離れていないと判定した場合、再度ステップＳ２０９を実行する。
【００９４】
図８に示されるように、タブレット１４の制御装置５３は、第１施工ロボット１１が施工場所から離れたと判定した場合（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、全打ち作業を開始する（Ｓ１２）。タブレット１４の制御装置５３は、全打ち作業の開始を、第２施工ロボット１２の下制御装置２５及び上制御装置４３に送信する。ここで、全打ち作業は、天井ボード１５を完全に固定するためにビスを天井ボード１５に打つ作業を指している。
【００９５】
図８に示されるように、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第１施工ロボット１１が施工場所から離れたと判定した場合（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、第２施工ロボット１２を打ち場所に移動させる（Ｓ２１１）。第１施工ロボット１１が施工場所から離れた状態は、図１０（Ｂ）に示される状態である。なお、打ち場所は、施工場所のうち、ビス打ち部４１によりビス打ちが可能な第２施工ロボット１２の位置の全体を指している。また、ステップＳ２１１の状態、つまり第２施工ロボット１２が打ち場所に移動した状態は、図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）に示される状態である。
【００９６】
図８に示されるように、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ステップＳ２１１により第２施工ロボット１２を打ち場所に移動すると、全打ち作業において第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の移動を同調させるコマンドを第２施工ロボット１２の下制御装置２５に送信する（Ｓ２５６）。
【００９７】
第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ステップＳ２５６のコマンドを受信すると、ビス打ちをする場所を検索し、移動装置４５を制御してビス打ち機４４を打ち位置に移動させ、ビス打ち機４４にビスを打たせる（Ｓ２５７）。ステップＳ２５７は、ステップＳ２５５と同様の処理であるので、詳細な説明は省略される。
【００９８】
図８に示されるように、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、第２施工ロボット１２の上制御装置４３から発信されたステップＳ２５７の終了を受信すると、打ち場所内のビス位置の全てにビスが打たれて打ち終わったか否かを判定する（Ｓ２１２）。ここで、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、ビス打ちを行ったカウント数を上制御装置４３に記憶されているビスの全数と比較することにより、全打ち作業によるビス打ちが完了したことを判定できる。第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、下制御装置２５に全打ち作業によるビス打ちが完了したことを送信する。そのため、第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、全打ち作業によるビス打ちが完了したことを把握できる。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、打ち終わっていないと判定した場合（Ｓ２１２：Ｎｏ）、再度、打ち場所内で移動する（Ｓ２１１）。第２施工ロボット１２の下制御装置２５は、打ち終わったと判定した場合（Ｓ２１２：Ｙｅｓ）、打ち終わりＦＬＡＧをタブレット１４の制御装置５３に送信し、自らを待機状態に移行させる（Ｓ２１３）。つまり、ステップＳ２１３が終了すると、ステップＳ２０１が開始される。
【００９９】
タブレット１４の制御装置５３は、全打ち作業を開始すると、全打ち作業によるビス打ちが完了したか否かを判定する（Ｓ１３）。ここで、第２施工ロボット１２の上制御装置４３は、下制御装置２５に全打ち作業によるビス打ちが完了した場合、その旨をタブレット１４の制御装置５３に送信する。そのため、タブレット１４の制御装置５３は、全打ち作業によるビス打ちが完了したことを把握できる。タブレット１４の制御装置５３は、ビス打ちが完了していないと判定すると（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、再度、ステップＳ１２を実行する。タブレット１４の制御装置５３は、ビス打ちが完了したと判定すると（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２を実行する。
【０１００】
図８に示されるように、第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、ステップＳ１１０が完了すると、コマンド待ちの状態にある（Ｓ１１１）。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、ステップＳ２０８の移動コマンドを受信すると、仮打ち作業が完了したか否かを判定する（Ｓ１１２）。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、仮打ち作業が完了したと判定すると（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、待機状態に移行する（Ｓ１１４）。つまり、ステップＳ１１４が終了すると、ステップＳ１０１が開始される。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、仮打ち作業が完了していないと判定すると（Ｓ１１２：Ｎｏ）、上述したように、ボード支持部３１による天井ボード１５の支持が保たれる範囲内において、第１施工ロボット１１を一定距離だけ移動させる（Ｓ１１３）。第１施工ロボット１１の下制御装置２５は、Ｓ１１３が終了すると、再びステップＳ１１１を実行する。
【０１０１】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態に係る施工支援システム１０によれば、カメラ３６、４６により天井の画像が撮像され且つ距離センサ３７、４７により天井までの距離が検出されるので、天井の状態を作業者１７は把握できる。したがって、作業者１７は、天井の状態に合わせて、天井ボード１５を加工できる。ボード支持部３１により天井ボード１５が持ち上げられ且つ支持されるので、作業者１７の負担が軽減される。ビス打ち部４１によりビス打ちが行われるので、作業者の負担が軽減される。天井ボード施工支援システム１０が、第１天井状態検出部３２、第２天井状態検出部４２、ボード支持部３１、及びビス打ち部４１を備えるので、天井ボード１５の施工が実行可能である。第１天井状態検出部３２、第２天井状態検出部４２、ボード支持部３１、及びビス打ち部４１が、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２に分散して設けられているので、各施工ロボットが小型化される。制御装置２５、３３、４３が各施工ロボット１１、１２の自己位置に基づいて各施工ロボット１１、１２の移動を制御するので、各施工ロボット１１、１２が連携して動作できる。
【０１０２】
また、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の双方が天井状態検出部３２、４２を備えているので、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２のいずれも天井の状態を検出できる。
【０１０３】
また、第２施工ロボット１２がビス位置の一部にビス打ちを行った後、第１施工ロボット１１が天井ボード１５から離れる。仮固定が完了するとビス打ちの邪魔となる第１施工ロボット１１が退避するので、効率的にビス打ち作業が実行される。
【０１０４】
また、第２天井状態検出部４２が距離センサ４７及び移動装置４５を備えているので、上制御装置４３は、第２天井状態検出部４２によって検出された検出結果に基づいて、ビスの状態を検出できる。
【０１０５】
また、第１天井状態検出部３２がカメラ３６を備え、第２天井状態検出部４２がカメラ４６を備えているので、天井の画像に基づいて天井の状態に関する情報が得られる。
【０１０６】
また、上制御装置４３がビス位置を検出し、ビス位置に対応する位置にビス打ち機４４を移動させるので、ビス打ち作業が自動的に実行される。そのため、作業者１７の負担が軽減される。
【０１０７】
また、上制御装置３３がボード支持部３１を制御して天井ボード１５の位置合わせを実行するので、作業者１７自らが天井ボード１５の位置合わせをする必要がない。そのため、作業者１７の負担が軽減される。
【０１０８】
また、タブレット１４に施工箇所が入力されると、この施工箇所における天井ボード１５の施工が自動的に実行されるので、作業者の負担が軽減される。
【０１０９】
また、天井の画像及びその縮尺情報がタッチパネル５１に表示されるので、天井部分１１０に含まれる要素の寸法の情報が得られる。
【０１１０】
タブレット１４から緊急停止指令が入力されると、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２の駆動が停止するので、作業者は、異常発生により不良な施工作業が継続されることを防止できる。
【０１１１】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。本実施形態に係る施工支援システム１０の各構成要素に関して、実施の形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換、及び追加が行われてもよい。また、上記施工支援システム１０の各構成要素の形状及び大きさも、実施の形態に応じて、適宜、設定されてよい。例えば、以下の変更が可能である。
【０１１２】
本実施形態では、施工支援システム１０は、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２からなる２台の施工ロボットを備えている。施工支援システムは、３台以上の施工ロボットを備えていてもよい。
【０１１３】
本実施形態では、施工支援システム１０は、４つの作業部として、２つの天井状態検出部３２、４２、ボード支持部３１、及びビス打ち部４１を備えている。作業部の数は、施工ロボットの数と同数以上であればよい。
【０１１４】
施工支援システム１０は、ボード支持部３１及びビス打ち部４１を備えた第１施工ロボットと、天井状態検出部を備えた第２施工ロボットと、を備えてもよい。この場合、第１施工ロボット及び第２施工ロボットは、次のように制御される。（１）第１施工ロボットはボード設置位置１６に移動して、天井ボード１５を受け取る。第２施工ロボットは、次の施工場所に移動して待機する。（２）第１施工ロボットは天井ボード１５を受け取ると、次の施工場所に移動し、天井ボード１５を次の施工箇所に向けて持ち上げ、位置合わせを行う。ここで、第１施工ロボットは、既に施工場所に待機している第２施工ロボットによって得られた天井データに基づいて、天井ボードの位置合わせを行う。（４）天井ボードの位置合わせが終了すると、第１施工ロボットは、天井ボードへのビス打ちを行う。このビス打ちは、全打ちまで行われる。ここで、第１施工ロボットは、第２施工ロボットによって得られたボード位置データに基づいて、ビス位置を特定してビス打ちを行う。（５）第１施工ロボットによる天井ボードの全打ちが完了すると、再びボード設置位置１６に移動する。第２施工ロボットは、第１施工ロボットによる全打ちが完了すると、次の施工場所に移動する。つまり、再び工程（１）が実行される。このようにして、１枚の天井ボード１５の施工が実行される。１枚の天井ボード１５の施工が繰り返されることで、天井部分１１０の全体に天井ボード１５の施工が行われる。
【０１１５】
本実施形態では、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２はそれぞれ、回転装置２３を備えている。作業部を回転させるための手段は、回転装置２３に限定されるものではなく、自転可能な自走装置２２であってもよい。つまり、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２は、回転装置２３を備えることなく自走装置２２により作業部を回転させてもよい。
【０１１６】
本実施形態では、上下方向の距離情報は、距離センサ３７、４７によって取得されている。距離センサ３７は、当該距離センサ３７から天井部分１１０までの距離を測定し、距離センサ４７は、当該距離センサ４７から天井部分１１０までの距離を測定する。ここで、第１施工ロボット１１における、距離センサ３７を含む各部の高さ位置は定まっているので、距離センサ３７によって得られた距離情報に基づいて他の部位、例えば支持機３４から天井部分１１０までの距離、及び床１０１から天井部分１１０までの距離も特定される。距離センサ３７、４７が第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２に搭載される構成に代えて、距離情報が作業者１７によりタブレット１４から入力されて制御部に保存されていてもよい。この距離情報は、例えば、作業者によって計測された床１０１から天井部分１１０までの距離であってもよく、カメラを搭載した他の施工ロボットによって事前に取得された当該カメラから天井部分１１０までの距離であってもよい。したがって、第１施工ロボット１１及び第２施工ロボット１２はそれぞれ、床１０１から天井部分１１０までの距離情報又は、当該距離情報に対応する距離情報が制御部に記憶されていれば、距離センサ３７、４７を有しなくてもよい。
【０１１７】
本実施形態の第２施工ロボット１２では、検出されたビス位置６５に対応する位置にビス打ち機４４を移動させるために、上制御装置４３は、天井部分１１０の画像情報及び天井部分１１０までの距離情報に基づいて、カメラ４６からビス位置６５までの水平方向の離間距離を特定し、カメラ４６がビス位置６５の真下に到達するまで、ビス位置６５の特定及びカメラ４６の移動を繰り返している。この構成に代えて、上制御装置４３は、距離情報を用いることなく天井部分１１０の画像情報に基づいてカメラ４６がビス位置６５の真下にあるか否かを判定しながら、カメラ４６の移動を繰り返して、カメラ４６をビス位置６５の真下に到達させてもよい。この場合、カメラ４６をビス位置６５に向けて移動させる移動量として、初期値が設定されている。上制御装置４３は、今回のカメラ４６の位置の判定と前回のカメラ４６の位置の判定とに基づき、今回の移動によりカメラ４６がビス位置６５に接近したのか否かを判定できる。上制御装置４３は、例えば、カメラ４６がビス位置６５から離間した場合又はカメラ４６がビス位置６５を通り越した場合（向きが変わった場合）に、次回の移動量を今回の移動量よりも小さく設定する。上制御装置４３は、このようにフィードバック式に移動量を変更しながら、カメラ４６をビス位置６５の真下に到達させる。あるいは、上制御装置４３は、カメラ４６から天井部分１１０までの上下方向の距離情報を用いて、カメラ４６からビス位置６５までの水平方向の厳密な離間距離を特定してもよい。この場合、上制御装置４３は、ビス位置６５の特定及びカメラ４６の移動を繰り返すことなく、カメラ４６をビス位置６５の真下に到達させることができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０・・・天井ボード施工支援システム
１１・・・第１施工ロボット
１２・・・第２施工ロボット
１３・・・マーカー（基準装置）
１４・・・タブレット（入出力装置）
１５・・・天井ボード
２１・・・位置検出装置
２２・・・自走装置
２３・・・回転装置
２４・・・昇降装置
２５・・・下制御装置
３１・・・ボード支持部
３２・・・第１天井状態検出部
３３・・・上制御装置
３６、４６・・・カメラ
３７、４７・・・距離センサ
４１・・・ビス打ち部
４２・・・第２天井状態検出部
４３・・・上制御装置
４４・・・ビス打ち機
４５・・・移動装置
５１・・・タッチパネル（入力部及びディスプレイ）
５３・・・制御装置
１１０・・・天井部分
１１１・・・野縁
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2018123645.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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