天井配線用ロボットの開発による生産性向上

特集

建築施工に係わる生産性向上へ向けた技術開発の現状と課題

天井配線用ロボットの開発による生産性向上
株式会社関電工

技術開発本部

技術研究所

研究開発チーム

主任

武本純平
環境

１ 建設業界を取り巻く環境と課題
建設業界を取り巻く環境には、多くの課題がある。例えば、図１に示すように、「少子高齢化に伴う熟練技術者・技能者の減少対策」や「建設現場の作業環境の安全性向上や施工方法の改善」が求められている。その他に、「労働生産性と品質の向上」や「社会資本の老朽化に伴う維持管理方

図１

建設業界を取り巻く環境と課題

図２

ロボット技術による課題解決法」、更に「地球温暖化・エコへの対策」などの課題もある。

２ ロボット技術による課題解決
一方、ロボット技術に目を向けると、近年では技術の進歩により、自動化・遠隔操作化などが進んでいる。具体的に見てみると、作業効率改善にはドローンなどによる遠隔操作やパワードスーツなどがある。また、反復作業には工場用ロボット当社でも、施工力や安全性を維持・向上させるなどが活用されており、調査・記録については一手段として、ロボット技術の活用を推進していIoT技術がある。

る。本稿では、当社で手掛けている幅広い工事にそして、建設業界を取り巻く環境の課題を解決おいて、作業内容が多く、現場からのニーズも多する対策の一つとして、こうしたロボット技術のい、天井内作業に焦点を当てて開発した「天井配利用が期待されている。例えば、図２に示すよう線用ロボット」について紹介する。に、「無人操作・遠隔操作による危険箇所での調査・施工」、「自動化による作業の軽減と施工品質の維持」、「反復作業の自動化による施工の効率化」、「施工や調査結果の自動保存による品質向上」などが例に挙げられる。

３ 従来工法の課題
天井を部屋の中から見上げると、天井ボード、点検口、空調機などの設備を見ることができる

建築コスト研究No.101

2018.433

特集

建築施工に係わる生産性向上へ向けた技術開発の現状と課題（図３）。天井内はそのわずかな空間に、天井ボー「天井内配線作業」の課題は、既存の工具と人力ド、天井下地、各設備の吊り金具、照明器具、放では一度に通線できる長さに限界があるために生送設備など、様々な設備が設置されている（図じると考えられる。

４）。この天井内の各設備の間を図４の青線で示

表１

すように、ケーブルを配線する作業が「天井内配・本来外す必要のない器具の取り外し線作業」である。ビルディングなどの電気設備の改修工事では、この作業を行う箇所が多くある。

従来工法の課題

・狭い作業台上での高所作業・作業台の昇降・移動の繰り返し・クライアントの什器や備品の移動・養生・クライアントの仕事を制限

４ 開発品の紹介
そこで、一度に長い距離を通線できるロボットを開発することとした。そして、完成したのが、天井配線用ロボット「楽々とおる君」であり、ロ
図３

天井の状況

ボットの写真を図６、タブレット操作画面を図７、仕様を表２に示す。
ロボットは左右独立の駆動構造を持ち、カメラとライトを搭載している。電力は有線により給電し、駆動制御信号やカメラ映像の伝送はWi-Fi無線を利用している。持ち運びしやすいようにシャーシを樹脂製にして軽量化を図るとともに、遠隔操縦端末としてタブレットを採用している。
タブレットの操作は、画面上で進みたい方向に

図４

天井内の状況（青線は配線のイメージである）

図５に示すように、作業員は点検口や照明器具タッチするだけでその方向に自動で向きを変えて進んでいく機能を持たせており、直感的な操作を可能にしている。

を外した後の開口などを利用して、作業台上で天カメラ

井内に竿状や棒状の通線工具を挿入して、ケーブルを押し入れる動作と手繰り寄せる動作を繰り返しながら配線作業を行っていく。この工法では、表１に示す課題があると考えている。このようなライト
ロボット本体図６

天井配線用ロボット

５ ロボットを使った配線方法
図５34

建築コスト研究

従来作業

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2018.4

次に、「ロボットを使った配線」の手順を図8

天井配線用ロボットの開発による生産性向上

図７
表２

タブレット画面仕様

大きさ

幅12cm
高さ12cm
長さ30cm

重量3.5kg

操作端末

タブレット

搭載設備

カメラ・ライト

通過可能な隙間

高さ15cm×幅15cm

乗り越え可能な障害物天井下地駆動形式

左右独立駆動移動距離10m

走行速度

15cm /sec

時間無制限

有線給電

図８

ロボットを使った配線方法

６ 現場活用の紹介
この天井配線用ロボットを実現場で使用した例に示す。下記の手順により、作業台の昇降の繰りを紹介する。

返しや照明器具などの取り外しが減り、作業者の使用現場は改修現場であった。この改修工事の負担も軽減しつつ、一気に配線することができ一環として計画されていた情報通信設備の設置る。

（LANケーブル配線工事）において、図９に示す①呼び線を付けたロボットを天井内に運び込み、ように、起点から３ヵ所の端子（A、B、C）へ配置する。この呼び線はロボット用の給電線や２本ずつLANケーブルを天井内に配線する作業制御線を利用する。

であった。

②ロボットを遠隔操縦し、天井内の目的の位置ま事前に天井内を確認したところ、天井内には梁で移動させる。これにより呼び線を配線するこが通っている箇所があり、梁と天井ボードとの隙とができる。

間は５cm程度であった。また、22cmの高段差の③ロボットを移動させた後、配線したいケーブル箇所もあった。更に間仕切壁が天井内に設けられを呼び線に接続しロボットを天井内から取り出ている箇所もあった。このような箇所は、開発しす。

たロボットでは通過することができない。

④呼び線を手繰り寄せることで、ケーブルを配線することができる。

そこで本件では、この配線作業のうち、ロボットが走行可能な区間（２区間、１区間当たりの距離８m）において、ロボットを使用した配線作業

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特集

建築施工に係わる生産性向上へ向けた技術開発の現状と課題を行った。て近づいてくる様子が分かる。この時、操縦者は床面にいたまま、直接天井内を見ずに搭載されたカメラからの映像を頼りに天井内の状況を確認しながらロボットを操縦している。ロボットによる呼び線配線時間は１分半程度であった。
（２－１）から（２－３）までは、ロボットによって引かれた呼び線を利用してLANケーブル６本をまとめて一気に配線した時の写真で、同様
図９に時系列に並べたものである。LANケーブルの現場状況

配線方向はロボットの進行方向とは逆向きで写真

ロボットを使用した天井内配線作業のシーケン
スを図10に示す。なお、本件では実施状況の記録の手前から奥に向かって引いている。LANケー
ブル６本の配線時間は１分半程度であった。のため、あらかじめ天井内にライトとビデオカメラを設置した。
（１－１）は作業前の写真である。本現場ではWi-Fi環境が良好で、ロボットを天井内に入れて７ おわりに天井内作業に焦点を当てて開発した「天井配線もスムーズな通信を行うことができた。

用ロボット」とその活用を紹介した。今後も施工（１－２）から（１－６）までは、到達地点か力や安全性を維持・向上させる一手段として、ロら撮影した写真を時系列に並べたものである。ロボット技術の活用を推進していく。

ボットが呼び線を引きながら天井下地を乗り越え注）（1－1）～（1－6） 呼び線をロボットで引いている状況（２－１）～（２－３） 呼び線を使用しLANケーブルを通線している状況

図1036

建築コスト研究No.1012018.4

作業のシーケンス