JP7797327B2

JP7797327B2 - Construction robot device and construction robot device control method

Info

Publication number: JP7797327B2
Application number: JP2022114555A
Authority: JP
Inventors: アンドレ裕二保富; 誠服部; 大介松家; 雅人伊藤
Original assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2026-01-13
Anticipated expiration: 2042-07-19
Also published as: CN117415854A; JP2024012816A

Description

本発明は、施工ロボット装置、及び、施工ロボット装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a construction robot device and a control method for a construction robot device.

エレベーターの据付作業において、熟練者の高齢化や若者の関心の低さによりエレベーター据付の専門的な労働力が不足している。このため、エレベーターの据付作業を自動化するための取り組みが行われている。昇降路内におけるエレベーターの据付作業を自動化するために、昇降路の天井から吊り下げられた不安定な作業床の上に、多関節ロボットアーム（以下、単にロボットアームという）を乗せたエレベーター据付装置が開発された。 There is a shortage of specialized elevator installation workers due to the aging of experienced workers and a lack of interest among young people. For this reason, efforts are being made to automate elevator installation work. To automate elevator installation work within hoistways, an elevator installation device has been developed that uses an articulated robotic arm (hereinafter simply referred to as the robotic arm) mounted on an unstable work platform suspended from the ceiling of the hoistway.

ロボットアームには穴あけ工具が装備されており、アンカーボルトの挿入や打設のため、エレベーターの昇降路のコンクリート壁に複数の穴を開けることができる。アンカーボルトは、エレベーターレールを含むコンクリート壁に取り付ける構造部品の固定点として挿入される。そして、アンカーボルトには昇降路内に取り付ける部品がナットで固定されるため、アンカーボルトは、レール等、昇降路内に固定する部品の固定強度の要件を満たす必要がある。 The robot arm is equipped with a drilling tool that can drill multiple holes in the concrete wall of the elevator hoistway to insert and install anchor bolts. The anchor bolts are inserted as fixing points for structural components that are attached to the concrete wall, including the elevator rails. Components that are attached to the hoistway are then fixed to the anchor bolts with nuts, so the anchor bolts must meet the fixing strength requirements of the components that are fixed to the hoistway, such as the rails.

これらの要件を満たすため、特許文献１では、ロボットアームが保持する穴開け工具に複数のレーザー距離センサを搭載する構成が開示されている。レーザー距離センサによって壁との距離を測定し、この測定結果に基づいて穴あけ工具の傾きを調整することで、穴あけ工具を壁に対して垂直になるように調整している。 To meet these requirements, Patent Document 1 discloses a configuration in which multiple laser distance sensors are mounted on a drilling tool held by a robot arm. The laser distance sensors measure the distance to the wall, and the inclination of the drilling tool is adjusted based on these measurements, so that the drilling tool is perpendicular to the wall.

また、特許文献１では、穴あけ工具の作動中にロボットアームの手先にかかるモーメントを低減するため、バネ駆動のモーメント補正治具を備える点が開示されている。さらに、特許文献１では、ロボットアーム手先の振動を低減するため、ロボットアーム手先と穴あけ工具の間に弾性部材を挟む構成が開示されている。 Patent Document 1 also discloses the provision of a spring-driven moment compensation jig to reduce the moment acting on the robot arm's hand during operation of the drilling tool. Furthermore, Patent Document 1 discloses a configuration in which an elastic member is sandwiched between the robot arm's hand and the drilling tool to reduce vibrations in the robot arm's hand.

特開２０２０－１２５１９４公報JP 2020-125194 A

しかしながら、特許文献１では、昇降路の天井から吊り下げられたロボットアームを載置する作業床の変位については考慮されていない。したがって、作業中に作業床が変位した場合には、ロボットアームによって高精度な穴あけを実施できない。また、弾性部材を用いてロボットアーム手先の振動を減衰させる構成が開示されているが、これは、ロボットアームの振動に対して受動的にしか対処していない。したがって、吊り下げられた不安定な作業床の大きな振動に対しては効果的ではない可能性がある。 However, Patent Document 1 does not take into consideration the displacement of the work floor on which the robot arm suspended from the ceiling of the elevator shaft is placed. Therefore, if the work floor displaces during operation, the robot arm will not be able to drill holes with high precision. Furthermore, while Patent Document 1 discloses a configuration that uses an elastic member to dampen vibrations in the robot arm's hand, this only passively addresses vibrations in the robot arm. Therefore, it may not be effective against large vibrations from an unstable suspended work floor.

そこで、本発明は、不安定な作業床上においても、高精度に所望の作業を実施することが可能な施工ロボット装置、及び、施工ロボット装置の制御方法を提供する。 The present invention provides a construction robot device and a control method for a construction robot device that can perform desired work with high precision even on an unstable work platform.

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の施工ロボット装置は、複数の関節部を有し、先端に取り付けられた作業機を所定の方向に移動させるロボットアームを備える。また、ロボットアームが載置される作業床と、作業対象物との距離を測定する距離測定部と、距離測定部で測定された測定値から、作業機から作業対象物までの距離を算出する距離演算部とを備える。さらに、作業機における作業中に発生した作業床の変位量を算出する床変位算出部と、作業機における作業中において、作業機から作業対象物までの距離と、作業床の変位量に基づいて、ロボットアームの送り量目標値及び送り速度を制御するアーム制御部とを備える。 To solve the above problems and achieve the object of the present invention, the construction robot device of the present invention comprises a robot arm with multiple joints that moves a work machine attached to the tip in a predetermined direction. It also comprises a distance measurement unit that measures the distance between the work floor on which the robot arm is placed and the work object, and a distance calculation unit that calculates the distance from the work machine to the work object based on the measurement value measured by the distance measurement unit. It also comprises a floor displacement calculation unit that calculates the amount of displacement of the work floor that occurs while the work machine is working, and an arm control unit that controls the target feed amount and feed speed of the robot arm based on the distance from the work machine to the work object and the amount of displacement of the work floor while the work machine is working.

本発明の施工ロボット装置の制御方法は、上述の施工ロボット装置において、距離測定部で測定された測定値から、作業機から作業対象物までの距離を算出する。次いで、作業機における作業中に発生した作業床の変位量を算出する。そして、作業機における作業中において、作業機から作業対象物までの距離と、作業床の変位量に基づいて、ロボットアームの送り量目標値及び送り速度を制御する。 The construction robot device control method of the present invention calculates the distance from the work machine to the work object from the measurement value measured by the distance measurement unit in the above-mentioned construction robot device. Next, it calculates the amount of displacement of the work platform that occurs while the work machine is working. Then, while the work machine is working, it controls the target feed amount and feed speed of the robot arm based on the distance from the work machine to the work object and the amount of displacement of the work platform.

本発明によれば、不安定な作業床上においても、高精度に所望の作業を実施することが可能となる。 This invention makes it possible to perform desired tasks with high precision even on unstable work platforms.

本発明の第１の実施形態に係る施工ロボット装置１００の概略構成を示す1 shows a schematic configuration of a construction robot device 100 according to a first embodiment of the present invention. 第１の実施形態における施工ロボット装置１００の制御方法を示すフローである。4 is a flow chart showing a control method for the construction robot device 100 according to the first embodiment. 穴あけ加工時における作業床１の変位の様子を示した概略構成図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the displacement of the work platform 1 during drilling. 図４Ａ～Ｃは、穴あけ作業時におけるドリルビット６１の先端６２と穴の中の様子を段階的に示した図である。4A to 4C are diagrams showing the state of the tip 62 of the drill bit 61 and the inside of the hole in stages during the drilling operation. 作業床１が矢印Ｘ２に示す方向の移動に伴うＺ方向への変位量を示した図である。10 is a diagram showing the amount of displacement in the Z direction associated with the movement of the work platform 1 in the direction indicated by the arrow X2. FIG. 本発明の第２の実施形態に係る施工ロボット装置７００を上面から見た概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a construction robot device 700 according to a second embodiment of the present invention, as viewed from above. 本発明の本発明の第３の実施形態に係る施工ロボット装置１２０を側面から見た概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a construction robot device 120 according to a third embodiment of the present invention, as viewed from the side. 本発明の第４の実施形態に係る施工ロボット装置８００の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a construction robot device 800 according to a fourth embodiment of the present invention. 第４の実施形態に係る施工ロボット装置８００の制御方法を示すフローである。10 is a flow chart showing a control method for a construction robot device 800 according to a fourth embodiment. 本発明の第５の実施形態に係る施工ロボット装置の制御方法を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a control method for a construction robot device according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第６の実施形態に係る施工ロボット装置９００の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a construction robot device 900 according to a sixth embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態に係る施工ロボット装置及び施工ロボット装置の制御方法の一例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。以下で説明する各図において、共通の部材には同一の符号を付している。 An example of a construction robot device and a control method for a construction robot device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following example. In each of the drawings described below, common components are designated by the same reference numerals.

１．第１の実施形態
１－１．施工ロボット装置の構成
図１に、本発明の第１の実施形態（以下、本実施形態と記す）に係る施工ロボット装置１００の概略構成を示す。なお、以下では、施工ロボット装置１００をエレベーターの昇降路１０１内における据付作業に適用した場合を例に説明する。また、以下の説明では、昇降路１０１の上下方向をＺ方向、紙面左右方向をＸ方向、紙面奥行方向をＹ方向として、各部を説明する。 1. First Embodiment 1-1. Configuration of the Construction Robot Device Fig. 1 shows a schematic configuration of a construction robot device 100 according to a first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as this embodiment). Note that the following description will be given taking as an example a case where the construction robot device 100 is applied to installation work in an elevator hoistway 101. In addition, in the following description, each part will be described with the up-and-down direction of the hoistway 101 as the Z direction, the left-to-right direction on the page as the X direction, and the depth direction on the page as the Y direction.

本実施形態の施工ロボット装置１００は、図１に示すように、作業床１と、ロボットアーム５と、穴あけ工具６と、距離測定部７と、制御部１０とを備える。 As shown in FIG. 1, the construction robot device 100 of this embodiment includes a work platform 1, a robot arm 5, a drilling tool 6, a distance measurement unit 7, and a control unit 10.

［作業床］
作業床１は、昇降路１０１内における所定の高さに配置され、ロボットアーム５が載置されるＸＹ平面に平行な面を有する板状部材である。作業床１は、２本のロープ２によって昇降路１０１の天井４から吊り下げられている。２本のロープ２は、それぞれ、天井４側の一端が、巻上機３に巻き掛けられており、天井４側とは反対側の他端が、作業床１に固定されている。２本のロープ２は巻上機３によって所定の長さに巻き上げられる。これにより、作業床１は、所定の高さに移動可能であり、作業が必要な位置に吊り下げられる。 [Working floor]
The work platform 1 is placed at a predetermined height within the hoistway 101 and is a plate-like member having a surface parallel to the XY plane on which the robot arm 5 is placed. The work platform 1 is suspended from the ceiling 4 of the hoistway 101 by two ropes 2. One end of each of the two ropes 2 facing the ceiling 4 is wound around a hoist 3, and the other end opposite the ceiling 4 is fixed to the work platform 1. The two ropes 2 are wound up to a predetermined length by the hoist 3. This allows the work platform 1 to be moved to a predetermined height and suspended at a position where work is required.

［ロボットアーム］
ロボットアーム５は、作業床１のロボット設置面となる上面に据え付けられ、先端に取り付けられた作業機（本実施形態では、穴あけ工具６）を所定の方向に移動させることができるロボットである。ロボットアーム５は、ベース部５０と、第１アーム５２と、第２アーム５４と、それらの部材を接続する関節部５１、５３とで構成されている。 [Robot Arm]
The robot arm 5 is installed on the upper surface of the work floor 1, which serves as the robot installation surface, and is capable of moving a work machine (in this embodiment, a drilling tool 6) attached to the tip in a predetermined direction. The robot arm 5 is composed of a base 50, a first arm 52, a second arm 54, and joints 51 and 53 that connect these members.

ベース部５０は、作業床１の天井４側に面するロボット設置面に載置される部材であり、第１アーム５２及び第２アーム５４を安定的に支持する。図示を省略するが、ベース部５０には、第１アーム５２及び第２アーム５４で構成されるロボットアーム５の上部側を旋回可能に支持する旋回部が設けられていてもよい。 The base unit 50 is a component placed on the robot installation surface facing the ceiling 4 of the work floor 1, and stably supports the first arm 52 and the second arm 54. Although not shown, the base unit 50 may be provided with a swivel unit that rotatably supports the upper side of the robot arm 5, which is made up of the first arm 52 and the second arm 54.

第１アーム５２は、ベース部５０に関節部５１を介して取り付けられる部材であり、一方向に長く構成された部材である。また、第２アーム５４は、第１アーム５２に関節部５３を介して取り付けられる部材であり、一方向に長く構成された部材である。 The first arm 52 is a member attached to the base 50 via a joint 51 and is configured to be long in one direction. The second arm 54 is a member attached to the first arm 52 via a joint 53 and is also configured to be long in one direction.

各関節部５１、５２は、制御部１０におけるアーム制御部１４の制御のもと回転移動等により所定の可動域で稼働される。関節部５１、５２の稼働により第１アーム５２及び第２アーム５４が、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の各方向に移動可能に構成されている。本実施形態では、例えば、穴あけ工具６で昇降路１０１の壁面９に穴あけ加工する際に、アーム制御部１４の制御のもと、穴あけ工具６が壁面９の穴あけ目標位置に垂直に当接するように、第１アーム５２及び第２アーム５４が移動される。また、穴あけ工具６による穴あけ加工時には、アーム制御部１４の制御のもと、所定の送り速度で第１アーム５２及び第２アーム５４が移動され、穴あけ工具６が壁面９側に移動される。アーム制御部１４における制御方法については後で詳述する。 Each joint 51, 52 is operated within a predetermined range of motion by rotational movement, etc., under the control of the arm control unit 14 in the control unit 10. Operation of the joints 51, 52 allows the first arm 52 and the second arm 54 to move in the X, Y, and Z directions. In this embodiment, for example, when drilling a hole in the wall surface 9 of the elevator shaft 101 with the drilling tool 6, the first arm 52 and the second arm 54 are moved under the control of the arm control unit 14 so that the drilling tool 6 perpendicularly abuts the target drilling position on the wall surface 9. Furthermore, during drilling with the drilling tool 6, the first arm 52 and the second arm 54 are moved at a predetermined feed rate under the control of the arm control unit 14, and the drilling tool 6 is moved toward the wall surface 9. The control method used by the arm control unit 14 will be described in detail later.

［穴あけ工具］
穴あけ工具６は、昇降路１０１の壁面９（本発明の作業対象物に相当）に対して穴あけ加工するためのドリルビット６１を備える工具であり、第２アーム５４の第１アーム５２側とは反対側の先端部に支持部５５を介して支持されている。穴あけ工具６は、制御部１０における作業機制御部１５による制御のもと駆動され、回転運動及び打撃により穴あけ加工を行う。本実施形態では、穴あけ加工は、ロボットアーム５の移動により、所定の送り速度で行われ、また、所定の深さまで実施される。穴あけ加工時におけるロボットアーム５の制御方法については後で詳述する。 [Drilling tools]
The drilling tool 6 is a tool equipped with a drill bit 61 for drilling a hole in the wall surface 9 of the elevator shaft 101 (corresponding to the work object of the present invention), and is supported via a support part 55 at the tip of the second arm 54 on the side opposite to the first arm 52. The drilling tool 6 is driven under the control of the work machine control part 15 in the control part 10, and performs drilling by rotational movement and impact. In this embodiment, drilling is performed at a predetermined feed rate by movement of the robot arm 5, and to a predetermined depth. A method for controlling the robot arm 5 during drilling will be described in detail later.

［距離測定部］
距離測定部７は、第２アーム５４の第１アーム５２側とは反対側の先端部に取り付けられており、本実施形態では、上下方向において第２アーム５４の上方に固定されている。距離測定部７は、昇降路１０１の壁面９との距離を接触又は非接触により測定可能な機器で構成することができる。本実施形態では、距離測定部７は、非接触により壁面９との距離を測定可能なレーザー型の距離センサで構成されている。距離測定部７に、レーザー型の距離センサを用いる場合には、レーザー光を作業対象壁に照射することで、作業対象壁との距離を測定することができる。なお、距離測定部７における測定値に基づいて、作業対象壁と穴あけ工具６先端との距離が制御部１０における距離演算部１１によって算出される。 [Distance measurement section]
The distance measurement unit 7 is attached to the tip of the second arm 54 on the side opposite to the first arm 52, and in this embodiment, is fixed above the second arm 54 in the vertical direction. The distance measurement unit 7 can be configured with a device capable of measuring the distance to the wall surface 9 of the elevator shaft 101 by contact or non-contact. In this embodiment, the distance measurement unit 7 is configured with a laser-type distance sensor capable of measuring the distance to the wall surface 9 by non-contact. When a laser-type distance sensor is used for the distance measurement unit 7, the distance to the work target wall can be measured by irradiating the work target wall with laser light. Based on the measurement value of the distance measurement unit 7, the distance between the work target wall and the tip of the drilling tool 6 is calculated by the distance calculation unit 11 in the control unit 10.

［制御部］
制御部１０は、距離演算部１１と、床変位算出部１２と、アーム制御部１４と、作業機制御部１５とを備える。距離演算部１１は、距離測定部７から送信されてくる測定値に基づいて、穴あけ工具６の壁面９側の先端と、壁面９との距離を算出する。また、穴あけ工具６の先端が壁面９の深さ方向に入っている状態では、距離演算部１１は、距離測定部７から送信されてくる測定値に基づいて、現在の穴の深さを算出する。 [Control unit]
The control unit 10 includes a distance calculation unit 11, a floor displacement calculation unit 12, an arm control unit 14, and a work machine control unit 15. The distance calculation unit 11 calculates the distance between the wall 9 and the tip of the drilling tool 6 on the wall 9 side based on the measurement value transmitted from the distance measurement unit 7. Furthermore, when the tip of the drilling tool 6 is inserted in the depth direction of the wall 9, the distance calculation unit 11 calculates the current hole depth based on the measurement value transmitted from the distance measurement unit 7.

床変位算出部１２は、穴あけ作業中に、ロボットアーム５が壁側から受ける反力によって移動する作業床１の変位量を算出する。床変位算出部１２における作業床１の変位量の算出方法については、後述する。 The floor displacement calculation unit 12 calculates the amount of displacement of the work floor 1 caused by the reaction force that the robot arm 5 receives from the wall during drilling work. The method for calculating the amount of displacement of the work floor 1 by the floor displacement calculation unit 12 will be described later.

アーム制御部１４は、初期設定値に基づいて、ロボットアーム５を制御すると共に、穴あけ作業中においては、動的にロボットアーム５の送り量目標値及び送り速度を制御する。また、アーム制御部１４は、後述する施工ロボット制御方法に基づいて、目標となる深さの穴あけが完了するまで、穴あけ工具６が壁面９側に移動するように、ロボットアーム５を制御する。 The arm control unit 14 controls the robot arm 5 based on initial setting values, and dynamically controls the target feed amount and feed speed of the robot arm 5 during drilling operations. Furthermore, based on the construction robot control method described below, the arm control unit 14 controls the robot arm 5 so that the drilling tool 6 moves toward the wall surface 9 until drilling to the target depth is completed.

作業機制御部１５は、所定の動作プログラムに従って、穴あけ工具６の駆動制御を行う。本実施形態では、穴あけ工具６が壁面９の穴あけ目標位置に接触した後の所定のタイミングで、作業機制御部１５が、穴あけ工具６の駆動を開始する。これにより、穴あけ工具６において、回転運動及び打撃による穴あけ加工が開始される。また、穴深さが、目標値に到達した場合には、作業機制御部１５は、穴あけ工具の駆動を停止する。 The work machine control unit 15 controls the drive of the drilling tool 6 in accordance with a predetermined operating program. In this embodiment, the work machine control unit 15 starts driving the drilling tool 6 at a predetermined timing after the drilling tool 6 comes into contact with the target drilling position on the wall surface 9. This causes the drilling tool 6 to start drilling by rotational movement and impact. Furthermore, when the hole depth reaches the target value, the work machine control unit 15 stops driving the drilling tool.

１－２．施工ロボットの制御方法
次に、ロボットアーム５の制御方法を含む施工ロボット装置１００の制御方法について説明する。図２は、本実施形態における施工ロボット装置１００の制御方法を示すフローである。本実施形態では、図１において、ＹＺ平面で構成される壁面９にＸ方向から穴あけ工具を接触させ、深さ方向がＸ方向となるように穴あけ加工を行う場合を例に説明する。 1-2. Construction Robot Control Method Next, a control method for the construction robot device 100, including a control method for the robot arm 5, will be described. Fig. 2 is a flow chart showing a control method for the construction robot device 100 in this embodiment. In this embodiment, an example will be described in which a drilling tool is brought into contact with a wall surface 9 formed on the YZ plane in Fig. 1 from the X direction, and drilling is performed so that the depth direction is the X direction.

まず、距離測定部７で測定される値を用いて、穴あけ加工対象となる壁面９の傾きを測定（算出）する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、例えば、ロボットアーム５を移動させ、Ｘ方向に重ならない３箇所の位置(非整列位置)で、距離測定部７から壁面９までの距離ｄ_sensorをそれぞれ測定する。そして、距離演算部１１において、３箇所のそれぞれの測定値ｄ_sensorから壁面９の傾きを算出する。このように、少なくとも３箇所の非整列位置から壁面９までの距離を測定することで、その測定値から壁面９の傾きを推定することができる。距離演算部１１で算出された壁面９の傾きに関する情報は、アーム制御部１４に送信される。 First, the inclination of the wall surface 9 to be drilled is measured (calculated) using values measured by the distance measurement unit 7 (step S1). In step S1, for example, the robot arm 5 is moved to measure the distance d _sensor from the distance measurement unit 7 to the wall surface 9 at three positions (non-aligned positions) that do not overlap in the X direction. Then, the distance calculation unit 11 calculates the inclination of the wall surface 9 from the measured values d _sensor at each of the three positions. In this way, by measuring the distances to the wall surface 9 from at least three non-aligned positions, the inclination of the wall surface 9 can be estimated from the measured values. Information about the inclination of the wall surface 9 calculated by the distance calculation unit 11 is sent to the arm control unit 14.

次に、アーム制御部１４は、距離演算部１１から送られてきた壁面９の傾きの情報に基づいて、ロボットアーム５における第２アーム５４の軸が壁面９に対して垂直となるように、ロボットアーム５の傾きを制御する（ステップＳ２）。これにより、穴あけ工具６のドリルビット６１の軸方向が壁面９に垂直になるようにロボットアーム５の姿勢が調整される。このように、本実施形態では、壁面９の傾きに合わせてロボットアーム５を調整することで、穴あけ工具６の穴あけ方向を壁面に対して垂直にすることがでるため、穴あけ工具６のドリルビット６１の先端６２が壁面９において滑るのを防ぐことができる。 Next, based on the information about the inclination of the wall surface 9 sent from the distance calculation unit 11, the arm control unit 14 controls the inclination of the robot arm 5 so that the axis of the second arm 54 of the robot arm 5 is perpendicular to the wall surface 9 (step S2). This adjusts the posture of the robot arm 5 so that the axial direction of the drill bit 61 of the drilling tool 6 is perpendicular to the wall surface 9. In this way, in this embodiment, by adjusting the robot arm 5 to match the inclination of the wall surface 9, the drilling direction of the drilling tool 6 can be made perpendicular to the wall surface, thereby preventing the tip 62 of the drill bit 61 of the drilling tool 6 from slipping on the wall surface 9.

次に、アーム制御部１４は、穴あけ工具６のドリルビット６１の先端６２が壁面９の穴あけ目標位置に接触するまで、ロボットアーム５を移動させる（ステップＳ３）。アーム制御部１４は、例えば、記憶部（図示を省略する）に予め記憶されたＣＡＤ図面に基づいて、壁面９の穴あけ目標位置を決定し、その穴あけ目標位置に接近させるようにロボットアーム５を制御する。 Next, the arm control unit 14 moves the robot arm 5 until the tip 62 of the drill bit 61 of the drilling tool 6 contacts the target drilling position on the wall surface 9 (step S3). The arm control unit 14 determines the target drilling position on the wall surface 9 based on, for example, a CAD drawing stored in advance in a memory unit (not shown), and controls the robot arm 5 to approach the target drilling position.

ステップＳ３では、ロボットアーム５の稼働中、距離演算部１１は、距離測定部７で測定される測定値ｄ_sensorに基づいて、ドリルビット６１の先端６２と壁面９との距離ｄ_drill-wallを算出する。距離測定部７のドリルビット６１側の先端と、ドリルビット６１の先端６２との距離を、Ｌ_sensor-drillとすると、ドリルビット６１の先端６２と壁面９との距離ｄ_drill-wallは、以下の［数１］で算出することができる。 In step S3, while the robot arm 5 is operating, the distance calculation unit 11 calculates the distance d _drill-wall between the tip 62 of the drill bit 61 and the wall surface 9 based on the measurement value d _sensor measured by the distance measurement unit 7. If the distance between the tip of the distance measurement unit 7 on the drill bit 61 side and the tip 62 of the drill bit 61 is L _sensor-drill , the distance d _drill-wall between the tip 62 of the drill bit 61 and the wall surface 9 can be calculated by the following [Equation 1].

アーム制御部１４は、距離演算部１１で算出されたドリルビット６１の先端６２と壁面９との距離ｄ_drill-wallに基づいて、ドリルビット６１の先端６２が壁面９に接触したか否かを判定する。ステップＳ３では、ｄ_drill-wall＝０となったとき、ドリルビット６１の先端６２が壁面９に接触したと判定される。そして、アーム制御部１４は、ドリルビット６１の先端６２と壁面９との距離がゼロになった時点でドリルビット６１の先端６２が壁面９に接触したと判断し、ロボットアーム５の稼働を停止する。 The arm control unit 14 determines whether the tip 62 of the drill bit 61 has contacted the wall surface 9 based on the distance d _drill-wall between the tip 62 of the drill bit 61 and the wall surface 9 calculated by the distance calculation unit 11. In step S3, when d _drill-wall = 0, it is determined that the tip 62 of the drill bit 61 has contacted the wall surface 9. Then, when the distance between the tip 62 of the drill bit 61 and the wall surface 9 becomes zero, the arm control unit 14 determines that the tip 62 of the drill bit 61 has contacted the wall surface 9, and stops the operation of the robot arm 5.

次に、アーム制御部１４は、初期設定による送り量目標値と、送り速度とに基づいてロボットアーム５の制御を開始すると共に、作業機制御部１５は、穴あけ工具６の稼働を開始する。これにより、穴あけ加工が開始される（ステップＳ４）。ここで、ロボットアーム５の「送り量」は、Ｘ方向において壁面９側に近づく方向にロボットアーム５を移動させる移動量であり、初期設定における送り目標値は、形成したい穴の深さによって決定される。また、ロボットアーム５の「送り速度」は、Ｘ方向において、壁面９側に近づく方向にロボットアーム５を移動させるときの移動速度であり、初期設定値は経験値に基づいて設定される。 Next, the arm control unit 14 begins controlling the robot arm 5 based on the initial setting target feed amount and feed rate, and the work machine control unit 15 begins operating the drilling tool 6. This starts the drilling process (step S4). Here, the "feed amount" of the robot arm 5 is the amount of movement of the robot arm 5 in the X direction toward the wall surface 9, and the initial setting target feed value is determined by the depth of the hole to be formed. Furthermore, the "feed rate" of the robot arm 5 is the movement speed when moving the robot arm 5 in the X direction toward the wall surface 9, and the initial setting value is set based on experience.

従来の穴あけ加工では、ステップＳ４において、所定の送り量目標値までロボットアーム５を移動させた時点で穴あけ加工を終了し、ロボットアーム５を初期設定位置に戻す構成とされていた。しかしながら、本実施形態のように、作業床１が固定されていない場合、穴あけ加工時の反力で、作業床１がＸ方向における穴あけ方向と反対方向に移動する。図３は、本実施形態において、穴あけ加工時における作業床１の変位の様子を示した概略構成図である。 In conventional drilling processes, in step S4, drilling is terminated when the robot arm 5 has been moved to a predetermined feed rate target value, and the robot arm 5 is returned to its initial setting position. However, when the work platform 1 is not fixed, as in this embodiment, the reaction force during drilling causes the work platform 1 to move in the X direction opposite the drilling direction. Figure 3 is a schematic diagram showing the displacement of the work platform 1 during drilling in this embodiment.

作業床１はＸ方向において固定されていない。このため、穴あけ加工時において、壁面９側から受ける反対力により、作業床１は穴あけ方向と反対方向に、所定の距離ｄ_platformだけ移動する。したがって、ロボットアーム５の第１アーム５２及び第２アーム５４が所定の送り量だけＸ方向において壁面９に近づく方向に移動される場合、ベース部５０は作業床１と共にＸ方向における壁面９から離れる方向に移動する。この結果、ロボットアーム５の送り量が、形成されている穴の深さと異なるため、ロボットアーム５の送り量目標値を動的に制御する必要がある。 The work platform 1 is not fixed in the X direction. Therefore, during drilling, the work platform 1 moves a predetermined distance d _platform in the direction opposite to the drilling direction due to the opposing force received from the wall surface 9. Therefore, when the first arm 52 and the second arm 54 of the robot arm 5 are moved a predetermined feed amount in the X direction toward the wall surface 9, the base unit 50 moves together with the work platform 1 in the X direction away from the wall surface 9. As a result, the feed amount of the robot arm 5 differs from the depth of the hole being formed, and therefore it is necessary to dynamically control the feed amount target value of the robot arm 5.

さらに、ロボットアーム５の送り速度も動的に制御する必要がある。図４Ａ～図４Ｃは、穴あけ作業時におけるドリルビット６１の先端６２と穴の中の様子を段階的に示した図である。穴あけ作業では、穴あけ工具６は、回転運動や打撃によってコンクリートの壁面９に穴を開けていくため、図４Ａに示すように、打撃によりコンクリートの破片４１が穴の中に溜まる。このコンクリートの破片４１は、図４Ｂに示すように、穴あけ作業が進むと穴の外に排出される。穴の中に溜まっていた破片４１が穴の外に排出されると、ドリルビット６１の先端６２と穴の底面との間に隙間ができ、ロボットアーム５への壁面９からの反力が低減する。このため、作業床１が、Ｘ方向における穴あけ方向と反対方向に移動していた場合、自重によって戻ろうとする力が発生する。 Furthermore, the feed rate of the robot arm 5 must also be dynamically controlled. Figures 4A to 4C are diagrams showing the tip 62 of the drill bit 61 and the state inside the hole during drilling operations in stages. During drilling operations, the drilling tool 6 drills a hole in the concrete wall surface 9 by rotational movement and impact, and as shown in Figure 4A, concrete fragments 41 accumulate in the hole due to the impacts. As the drilling operation progresses, these concrete fragments 41 are ejected from the hole as shown in Figure 4B. When the fragments 41 that had accumulated in the hole are ejected, a gap is created between the tip 62 of the drill bit 61 and the bottom of the hole, reducing the reaction force from the wall surface 9 on the robot arm 5. Therefore, if the work platform 1 is moving in the X direction opposite the drilling direction, a force trying to return it due to its own weight is generated.

そして、作業床１の変位量ｄ_platformが大きい状態であると、作業床１が元の位置に戻ろうと力も大きくなり、図４Ｃの矢印Ｇで示すように、ドリルビット６１の先端６２が穴の底面に衝突してしまう問題が発生する。そのため、ロボットアーム５や穴あけ工具６への負荷が発生し、ロボットアーム５や穴あけ工具６が損傷したり、穴の表面仕上げが悪くなったりする問題がある。したがって、ロボットアーム５の送り速度も、作業床１の変位量に基づいて動的に制御する必要がある。 If the displacement d _platform of the work platform 1 is large, the force acting to return the work platform 1 to its original position also increases, causing the tip 62 of the drill bit 61 to collide with the bottom of the hole, as shown by arrow G in Figure 4C. This generates a load on the robot arm 5 and the drilling tool 6, which can damage the robot arm 5 and the drilling tool 6 or result in poor surface finish of the hole. Therefore, the feed rate of the robot arm 5 also needs to be dynamically controlled based on the displacement of the work platform 1.

ステップＳ５以降のフローでは、作業床１の変位量ｄ_platformに基づいて、ロボットアーム５の送り量目標値、及び、送り速度を動的に変更する例を示している。 The flow from step S5 onwards shows an example in which the feed rate target value and feed rate of the robot arm 5 are dynamically changed based on the displacement amount d _platform of the work platform 1.

ステップＳ５以降の説明に先立ち、以下に、作業床１の変位量ｄ_platformの算出方法について説明する。 Before explaining step S5 and subsequent steps, a method for calculating the displacement amount d _platform of the work platform 1 will be explained below.

穴あけ作業中において作業床１が図２に示すように変位する場合、初期設定による送り量目標値まで行う穴あけ作業終了時の穴の深さは、目標となる穴の深さと異なり、下記の［数２］、［数３］で求める深さになる。 When the work platform 1 displaces as shown in Figure 2 during drilling operations, the hole depth at the end of drilling operations up to the initial feed rate target value will differ from the target hole depth and will be the depth calculated using the following [Equation 2] and [Equation 3].

ここで、Ｄ_finalは、穴あけ作業終了後の最終的な穴の深さである。Ｄ_targetは目標となる穴の深さである。Ｄは、穴あけ作業中に瞬間的に測定される現在の穴深さである。また、ｄ_robotは、穴あけ作業中に測定される現在のロボットアーム５の送り量である。現在の送り量ｄ_robotは、予め設定されているロボットアーム５の動作プログラムから算出される値である。εは、穴あけ作業によるロボットアーム５や穴あけ工具６の変形である。 Here, D _final is the final hole depth after the drilling operation is completed. D _target is the target hole depth. D is the current hole depth measured instantaneously during the drilling operation. Furthermore, d _robot is the current feed amount of the robot arm 5 measured during the drilling operation. The current feed amount d _robot is a value calculated from the preset operation program of the robot arm 5. ε is the deformation of the robot arm 5 and the drilling tool 6 due to the drilling operation.

一方、距離測定部７によって計測された計測値から、穴あけ作業中に瞬間的に測定される現在の穴深さＤを求めることもできる。その場合、現在の穴深さＤは、下記の[数４]で算出することができる。 On the other hand, the current hole depth D, measured instantaneously during drilling, can also be determined from the measurement value measured by the distance measurement unit 7. In this case, the current hole depth D can be calculated using the following [Equation 4].

したがって、作業床１の変位量ｄ_platformを算出する式として、［数３］と［数４］とから、下記の［数５］が得られる。なお、ロボットアーム５や穴あけ工具６の変形εは最小（ゼロ）とみなしている。 Therefore, the following [Equation 5] can be obtained from [Equation 3] and [Equation 4] as a formula for calculating the displacement amount d _platform of the work platform 1. Note that the deformation ε of the robot arm 5 and the drilling tool 6 is considered to be minimum (zero).

そして、ステップＳ５以降では、上述した観点から、ロボットアーム５における送り量の目標値と、送り速度を動的に制御する。以下に、ステップＳ５以降のフローについて説明する。 Then, from step S5 onwards, the target feed amount and feed speed of the robot arm 5 are dynamically controlled based on the above-mentioned viewpoints. The flow from step S5 onwards is explained below.

ステップＳ４において穴あけ作業を開始した後、距離演算部１１は、［数４］の式から、現在の穴の深さＤを算出する（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５では、距離測定部７で測定された測定値ｄ_sensor、及び、距離測定部７の先端とドリルビット６１の先端６２との距離Ｌ_sensor-drillから現在の穴の深さＤを算出する。 After starting the drilling operation in step S4, the distance calculation unit 11 calculates the current hole depth D from the formula [Equation 4] (step S5). That is, in step S5, the current hole depth D is calculated from the measurement value d _sensor measured by the distance measurement unit 7 and the distance L _sensor-drill between the tip of the distance measurement unit 7 and the tip 62 of the drill bit 61.

次に、アーム制御部１４は、ステップＳ５において、距離演算部１１で算出された現在の穴の深さＤに基づいて、現在の穴の深さＤが、目標となる穴の深さＤ_targetに到達しているか否かを判定する（ステップＳ６）。 Next, in step S5, the arm control unit 14 determines, based on the current hole depth D calculated by the distance calculation unit 11, whether the current hole depth D has reached the target hole depth D _target (step S6).

ステップＳ６において、「ＹＥＳ」と判定された場合、すなわち、現在の穴の深さＤが目標となる穴の深さＤ_targetに到達していると判定された場合には、アーム制御部１４は、ロボットアーム５を初期位置に戻すように制御する（ステップＳ７）。この場合、施工ロボット装置１００における制御処理は終了する。 If the determination in step S6 is "YES," that is, if it is determined that the current hole depth D has reached the target hole depth D _target , the arm control unit 14 controls the robot arm 5 to return to the initial position (step S7). In this case, the control process in the construction robot device 100 ends.

一方、ステップＳ６において、「ＮＯ」と判定された場合、すなわち、現在の穴の深さＤが目標となる穴の深さＤ_targetに到達していないと判定された場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、アーム制御部１４は、現在の穴の深さＤと、目標となる穴の深さＤ_targetに基づいて、ロボットアーム５の送り量目標値を増加させる。ロボットアーム５の送り目標値の増加量は、動作プログラムから算出される現在の送り量と、Ｄ_targetとＤとの差から求めることができる。 On the other hand, if the determination in step S6 is "NO," i.e., if it is determined that the current hole depth D has not reached the target hole depth D _target , the process proceeds to step S8. In step S8, the arm control unit 14 increases the feed amount target value of the robot arm 5 based on the current hole depth D and the target hole depth D _target . The increase in the feed amount target value of the robot arm 5 can be obtained from the difference between the current feed amount calculated from the operation program and D _target .

次に、床変位算出部１２は、［数５］の式に基づいて、作業床１の変位量ｄ_platformを算出する（ステップＳ９）。ステップＳ９において算出される作業床１の変位量ｄ_platformの情報はアーム制御部１４に送られる。 Next, the floor displacement calculation unit 12 calculates the displacement amount d _platform of the working floor 1 based on the formula [5] (step S9). Information on the displacement amount d _platform of the working floor 1 calculated in step S9 is sent to the arm control unit 14.

アーム制御部１４は、ステップＳ９で算出された作業床１の変位量ｄ_platformに基づいて、作業床１の変位量ｄ_platformが所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで、作業床１の変位量ｄ_platformの閾値は、作業床１の変位量ｄ_platformと作業床１が元の位置に戻る際に発生し得る衝撃の大きさとの関係から実験的に得られる値である。 The arm control unit 14 determines whether the displacement amount d _platform of the working platform 1 is equal to or greater than a predetermined threshold value based on the displacement amount d _platform of the working platform 1 calculated in step S9 (step S10). Here, the threshold value of the displacement amount d _platform of the working platform 1 is a value obtained experimentally from the relationship between the displacement amount d _platform of the working platform 1 and the magnitude of the impact that may occur when the working platform 1 returns to its original position.

ステップＳ１０において、「ＹＥＳ」と判定された場合、すなわち、作業床１の変位量ｄ_platformが所定の閾値以上であると判定された場合、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、アーム制御部１４は、現在のロボットアーム５の送り速度が最小値であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここでロボットアーム５の送り速度の最小値は、ロボットアーム５の移動が停止しない範囲内おける最小値とされる。 If the determination in step S10 is "YES," i.e., if it is determined that the displacement amount d _platform of the work platform 1 is equal to or greater than the predetermined threshold, the process proceeds to step S11. In step S11, the arm control unit 14 determines whether the current feed speed of the robot arm 5 is at the minimum value (step S11). Here, the minimum value of the feed speed of the robot arm 5 is set to the minimum value within a range in which the movement of the robot arm 5 does not stop.

ステップＳ１１において「ＹＥＳ」と判定された場合、ステップＳ５に戻り前述と同様の処理を行う。 If the answer in step S11 is "YES," the process returns to step S5 and the same processing as described above is performed.

一方、ステップＳ１１において「ＮＯ」と判定された場合には、アーム制御部１４は、ロボットアーム５の送り速度を低減させる（ステップＳ１２）。ここで設定されるロボットアーム５の送り速度は、例えば、最小値とすることができる。その後、ステップＳ５に戻り、以降、前述と同様の処理を行う。 On the other hand, if the determination in step S11 is "NO," the arm control unit 14 reduces the feed speed of the robot arm 5 (step S12). The feed speed of the robot arm 5 set here can be set to, for example, the minimum value. Thereafter, the process returns to step S5, and the same processing as described above is performed thereafter.

ステップＳ１０において、「ＮＯ」と判定された場合、すなわち、作業床１の変位量ｄ_platformが所定の閾値よりも小さいと判定された場合、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、アーム制御部１４は、現在のロボットアーム５の送り速度が最大値であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、ロボットアーム５の送り速度の最大値は、力またはトルクの過負荷によるロボットアーム５への損傷を回避することができる範囲内における最大値とされる。 If the determination in step S10 is "NO," i.e., if it is determined that the displacement amount d _platform of the work platform 1 is smaller than the predetermined threshold, the process proceeds to step S13. In step S13, the arm control unit 14 determines whether the current feed speed of the robot arm 5 is at its maximum value (step S13). Here, the maximum value of the feed speed of the robot arm 5 is set to the maximum value within a range that can avoid damage to the robot arm 5 due to an overload of force or torque.

ステップＳ１３において「ＹＥＳ」と判定された場合、ステップ５に戻り、以降、前述と同様の処理を行う。 If the answer in step S13 is "YES," the process returns to step 5, and the same processing as described above is performed.

ステップＳ１３において、「ＮＯ」と判定された場合、すなわち、現在のロボットアーム５の送り速度が最大値でないと判定された場合、ステップＳ１４に進む。 If the determination in step S13 is "NO," i.e., if it is determined that the current feed speed of the robot arm 5 is not the maximum value, proceed to step S14.

ステップＳ１４では、アーム制御部１４は、ロボットアーム５の送り速度を増加させる。ここで設定されるロボットアーム５の送り速度は、予め決められた値に設定され、例えば、最大値とすることができる。その後、ステップＳ５に戻り、以降、前述と同様の処理を行う。 In step S14, the arm control unit 14 increases the feed speed of the robot arm 5. The feed speed of the robot arm 5 set here is set to a predetermined value, which can be the maximum value, for example. Thereafter, the process returns to step S5, and the same processing as described above is performed thereafter.

本実施形態では、穴あけ作業中において、現在の穴の深さＤを随時監視し、ロボットアーム５の送り量目標値を動的に制御することで、所望の深さの穴を高精度に形成することができる。また、作業床１の変位量ｄ_platformに応じて、ロボットアーム５の送り速度を動的に制御することで、ロボットアーム５や穴あけ工具６への負荷を低減させると共に、穴あけ加工にかかる時間の短縮も可能となる。 In this embodiment, holes of the desired depth can be formed with high precision by constantly monitoring the current hole depth D during drilling and dynamically controlling the target feed rate of the robot arm 5. Furthermore, by dynamically controlling the feed rate of the robot arm 5 in accordance with the displacement d _platform of the work platform 1, it is possible to reduce the load on the robot arm 5 and the drilling tool 6 and shorten the time required for drilling.

ところで、本実施形態では、作業床１のＹ方向及びＺ方向への変位は小さく、穴あけ作業に影響を与えないものとして、［数５］の式を導出している。しかしながら、作業床１のＹ方向への変位や、Ｚ方向への変位が大きい場合には、Ｙ方向、及び／又は、Ｚ方向への変位を考慮する必要がある。 In this embodiment, the equation [5] is derived assuming that the displacement of the work platform 1 in the Y and Z directions is small and does not affect the drilling operation. However, if the displacement of the work platform 1 in the Y or Z direction is large, it is necessary to take the displacement in the Y and/or Z direction into consideration.

例えば、本実施形態では、Ｘ方向に穴あけを行う場合を例に説明したが、Ｙ方向に穴あけを行う場合には、作業床１はＹ方向に変位するため、Ｙ方向への作業床１の変位量ｄ_platformを考慮すればよい。この場合には、図２のステップＳ９において、Ｙ方向における変位量ｄ_platformが所定の閾値以上であるか否かにより、ロボットアーム５の送り速度を決定する。 For example, in this embodiment, the case where holes are drilled in the X direction has been described as an example, but when holes are drilled in the Y direction, the work platform 1 is displaced in the Y direction, so the displacement amount d _platform of the work platform 1 in the Y direction can be taken into consideration. In this case, in step S9 of Fig. 2, the feed speed of the robot arm 5 is determined depending on whether the displacement amount d _platform in the Y direction is equal to or greater than a predetermined threshold value.

また、作業床１を釣り上げるロープ２の長さが所定の長さ、例えば、６ｍ以上であれば、Ｚ方向への変位を無視することができる。一方、作業床１を釣り上げるロープ２の長さが所定の長さ、例えば６ｍよりも短い場合には、Ｚ方向の変位を考慮する必要がある。図５は、作業床１が矢印Ｘ２に示す方向の移動に伴うＺ方向への変位量を示した図である。図５に示すように、ロープ２の長さをＬ_rope、Ｚ方向への作業床１の変位量をｄ_platform.zとすると、Ｚ方向への作業床１の変位量ｄ_platform.zは、下記の［数６］で表すことができる。 Furthermore, if the length of the rope 2 used to hoist the working platform 1 is a predetermined length, for example, 6 m or more, displacement in the Z direction can be ignored. On the other hand, if the length of the rope 2 used to hoist the working platform 1 is shorter than a predetermined length, for example, 6 m, displacement in the Z direction must be taken into consideration. Figure 5 is a diagram showing the amount of displacement in the Z direction associated with movement of the working platform 1 in the direction indicated by arrow X2. As shown in Figure 5, if the length of the rope 2 is L _rope and the amount of displacement of the working platform 1 in the Z direction is d _platform.z , then the amount of displacement d _platform.z of the working platform 1 in the Z direction can be expressed by the following [Equation 6].

したがって、作業床１のＸ方向への変位に伴うＺ方向への変位が無視できない状況では、［数６］に示すＺ方向への作業床１の変位量も考慮し、ロボットアーム５の送り速度を動的に制御すればよい。この場合には、図２のステップＳ９において、Ｘ方向の変位量ｄ_platformに加えて、Ｚ方向の変位量ｄ_platform.zが所定の閾値以上であるか否かに基づいて、ロボットアーム５の送り速度を決定する。 Therefore, in a situation where the displacement in the Z direction accompanying the displacement of the working platform 1 in the X direction cannot be ignored, the feed speed of the robot arm 5 can be dynamically controlled taking into consideration the displacement amount of the working platform 1 in the Z direction shown in [Equation 6]. In this case, in step S9 of Fig. 2, the feed speed of the robot arm 5 is determined based on whether the displacement amount in the Z direction d _platform.z is equal to or greater than a predetermined threshold value in addition to the displacement amount in the X direction d _platform .

上述した本実施形態では、２本のロープ２で吊り下げられた作業床１の変位を考慮してロボットアーム５の送り量目標値や送り速度を変える構成とした。しかしながら、本実施形態の構成は、作業中に変位するような作業床１を用いたあらゆる施工ロボット装置に適用可能である。以下の第２の実施形態、及び第３の実施形態に、作業床１の支持方法が、本実施形態と異なる例を説明する。 In the above-described embodiment, the target feed amount and feed speed of the robot arm 5 are changed taking into account the displacement of the work platform 1 suspended by two ropes 2. However, the configuration of this embodiment can be applied to any construction robot device that uses a work platform 1 that displaces during work. The following second and third embodiments will explain examples in which the work platform 1 is supported in a way that differs from this embodiment.

２．第２の実施形態（作業床の構成が異なる例）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る施工ロボット装置７００を上面から見た概略構成図である。図６において、図１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。また、図６において、制御部の構成については図示を省略するが、第１の実施形態における制御部１０と同様の制御部を備える。 2. Second embodiment (example with different working floor configuration)
Fig. 6 is a schematic diagram of a construction robot device 700 according to a second embodiment of the present invention, seen from above. In Fig. 6, parts corresponding to those in Fig. 1 are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. In Fig. 6, the configuration of the control unit is not shown, but the same control unit as the control unit 10 in the first embodiment is provided.

図６に示すように、第２の実施形態に係る施工ロボット装置７００では、ロボットアーム５を載せる作業床１が、昇降路１０１の壁面９に固定されている。図６に示すように、作業床１のＹ方向における側面と壁面９との間に、例えばリニアアクチュエーターで構成される伸縮可能な支持部材７０２が複数個（図６では２コ）ずつ設けられ、作業床１をＹ方向における壁面９と壁面９との間に固定している。図６に示す支持部材７０２を用いる場合、昇降路１０１の出入口７０１以外の部分で支持部材７０２を作業床１と壁面９との間に介在させている。 As shown in Figure 6, in the construction robot device 700 according to the second embodiment, the work platform 1 on which the robot arm 5 is placed is fixed to the wall surface 9 of the hoistway 101. As shown in Figure 6, a plurality of extendable support members 702 (two in Figure 6), for example, composed of linear actuators, are provided between the side surfaces of the work platform 1 in the Y direction and the wall surface 9, and the work platform 1 is fixed between the wall surfaces 9 in the Y direction. When the support members 702 shown in Figure 6 are used, the support members 702 are interposed between the work platform 1 and the wall surface 9 in a portion other than the entrance/exit 701 of the hoistway 101.

第２の実施形態のように、壁面９に対して作業床１が固定されていたとしても、穴あけ加工時における大きな打撃や振動で穴あけ方向とは反対方向の力が作業床１に加わる。そうすると、図６の矢印Ｘ３に示す方向に作業床１が滑る可能性がある。この場合にも、加工される穴の深さに不正確さが生じる。 Even if the work platform 1 is fixed to the wall surface 9 as in the second embodiment, large impacts and vibrations during drilling can apply a force to the work platform 1 in the opposite direction to the drilling direction. This can cause the work platform 1 to slide in the direction indicated by arrow X3 in Figure 6. This can also result in inaccuracies in the depth of the drilled holes.

第２の実施形態においても、図２に示した施工ロボットの制御方法（ステップＳ１～Ｓ８）を用いることで、ロボットアーム５の送り量目標値を動的に制御する。これにより、図６に示す施工ロボット装置７００においても、穴あけ精度を高めることができる。 In the second embodiment, the construction robot control method (steps S1 to S8) shown in Figure 2 is also used to dynamically control the feed rate target value of the robot arm 5. This allows for improved drilling accuracy even in the construction robot device 700 shown in Figure 6.

ところで、第２の実施形態に係る施工ロボットでは、第１の実施形態における施工ロボット装置１００と異なり、作業床１が変位した後、自重で元の位置に戻ることがない。したがって、図４Ａ～図４Ｃで示した衝突の恐れはない。しかしながら、作業床１の時間当たりの変位量ｄ_platformが大きい場合には、ロボットアーム５の送り速度を低減することで時間当たり変位量ｄ_platformを少なくすることができる。したがって、作業床１の時間当たりの変位量ｄ_platformを算出し、変位量ｄ_platformに応じてロボットアーム５の送り速度を制御するフローを追加することで、ロボットアーム５への負荷を低減すると共に、作業床１の最終的な変位量ｄ_platformを低減することができる。 Unlike the construction robot device 100 of the first embodiment, the construction robot according to the second embodiment does not return to its original position under its own weight after the work platform 1 is displaced. Therefore, there is no risk of the collision shown in FIGS. 4A to 4C. However, if the displacement amount d _platform per unit time of the work platform 1 is large, the displacement amount d _platform per unit time can be reduced by reducing the feed rate of the robot arm 5. Therefore, by adding a flow that calculates the displacement amount d _platform per unit time of the work platform 1 and controls the feed rate of the robot arm 5 in accordance with the displacement amount d _platform , the load on the robot arm 5 can be reduced and the final displacement amount d _platform of the work platform 1 can be reduced.

３．第３の実施形態（作業床の構成が異なる例：その２）
図７は、本発明の本発明の第３の実施形態に係る施工ロボット装置１２０を側面から見た概略構成図である。図７において、図１に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。 3. Third embodiment (Example of different working floor configuration: Part 2)
7 is a schematic side view of a construction robot device 120 according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 7, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.

図７に示すように、第３の実施形態に係る施工ロボット装置１２０は、ロボットアーム５は、車輪１２１と車輪１２１の上部に固定された作業床１とで構成された台車１２２に載置されている。台車１２２は、例えば、昇降路のピットの床面等、作業現場の床面１２３に配置され、作業中は、車輪１２１が動かないようにロックされる。 As shown in Figure 7, in the construction robot device 120 according to the third embodiment, the robot arm 5 is mounted on a carriage 122 consisting of wheels 121 and a work platform 1 fixed to the top of the wheels 121. The carriage 122 is placed on the floor 123 of the work site, for example, the floor of an elevator shaft pit, and the wheels 121 are locked to prevent movement during work.

図７に示す施工ロボット装置１２０においても、作業中に車輪１２１にロックが掛かっていても、穴あけ加工時における打撃や振動により、作業床１が穴あけ方向と反対方向に移動する場合がある。 Even with the construction robot device 120 shown in Figure 7, even if the wheels 121 are locked during operation, the work platform 1 may move in the opposite direction to the drilling direction due to impacts and vibrations during drilling.

第３の実施形態においても、図２に示した施工ロボット装置の制御方法（ステップＳ１～ステップＳ８）と同様にして、ロボットアーム５の送り量目標値を動的に制御する。これにより、図７に示す施工ロボット装置１２０においても、穴あけ精度を高めることができる。 In the third embodiment, the target feed amount value of the robot arm 5 is dynamically controlled in the same manner as the control method (steps S1 to S8) for the construction robot device shown in Figure 2. This allows for improved drilling accuracy in the construction robot device 120 shown in Figure 7 as well.

また、第３の実施形態に係る施工ロボット装置１２０においても、第２の実施形態に係る施工ロボット装置７００と同様、作業床１が変位した後、自重で元の位置に戻ることがない。したがって、図４Ａ～図４Ｃで示した衝突の恐れはない。一方、第３の実施形態では、作業床１は台車１２２で構成されているため、穴あけ作業中に台車の位置が変位した場合には、穴あけ作業を停止し、台車１２２を初期位置に戻すことができる。したがって、第３の実施形態では、作業床１の変位量ｄ_platformが所定の閾値を超えた場合には、台車１２２の位置を初期位置に戻すようなフローを追加することで、穴あけ速度や、穴あけ精度を高めることができる。 Furthermore, in the construction robot device 120 according to the third embodiment, as in the construction robot device 700 according to the second embodiment, the working platform 1 does not return to its original position under its own weight after being displaced. Therefore, there is no risk of the collision shown in FIGS. 4A to 4C. On the other hand, in the third embodiment, the working platform 1 is configured with a carriage 122. Therefore, if the position of the carriage is displaced during drilling, the drilling can be stopped and the carriage 122 can be returned to its initial position. Therefore, in the third embodiment, by adding a flow that returns the position of the carriage 122 to its initial position when the displacement amount d _platform of the working platform 1 exceeds a predetermined threshold, the drilling speed and drilling accuracy can be improved.

ところで、第１～第３の実施形態では、穴あけ工具６のドリルビット６１の先端６２が壁面９に接触したか否かを距離測定部７から測定される測定値に基づいて算出する構成としている。しかしながら、ドリルビット６１の先端６２の接触検知はこれに限定されるものではなく、ロボットアーム５の先端に発生する力及びモーメントを検出するセンサを用いることで実施することもできる。ロボットアーム５の先端に発生する力及びモーメント等の負荷を検出する負荷検出部としては、力覚センサを用いる構成や、ロボットアーム５の各関節に流れる電流を検知する電流センサを用いる構成が挙げられる。以下では、第４の実施形態として、力覚センサでロボットアーム５の支持部５５側の先端に発生する力及びモーメントを検知する構成について説明する。なお、以下の説明においては、ロボットアーム５の支持部５５側の先端に発生する力、及びモーメントを、単に、ロボットアーム５に発生する力及びモーメントと記す。 In the first to third embodiments, whether the tip 62 of the drill bit 61 of the drilling tool 6 has contacted the wall surface 9 is calculated based on the measurement value obtained by the distance measurement unit 7. However, contact detection of the tip 62 of the drill bit 61 is not limited to this, and can also be performed using a sensor that detects the force and moment generated at the tip of the robot arm 5. Examples of a load detection unit that detects loads such as forces and moments generated at the tip of the robot arm 5 include a configuration that uses a force sensor and a configuration that uses a current sensor that detects the current flowing through each joint of the robot arm 5. Below, as a fourth embodiment, a configuration that uses a force sensor to detect the force and moment generated at the tip of the robot arm 5 on the support part 55 side will be described. Note that in the following description, the force and moment generated at the tip of the robot arm 5 on the support part 55 side will be simply referred to as the force and moment generated in the robot arm 5.

４．第４の実施形態（力覚センサを備える例）
４－１．施工ロボット装置の構成
図８は、本発明の第４の実施形態に係る施工ロボット装置８００の概略構成図である。第４の実施形態に係る施工ロボット装置８００は、力覚センサ８１を備える点で、第１の実施形態と異なる。図８において、図１に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。 4. Fourth embodiment (example including force sensor)
4-1. Configuration of the Construction Robot Device Fig. 8 is a schematic diagram of a construction robot device 800 according to a fourth embodiment of the present invention. The construction robot device 800 according to the fourth embodiment differs from the first embodiment in that it is equipped with a force sensor 81. In Fig. 8, parts corresponding to those in Fig. 1 are given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.

図８に示すように、第４の実施形態に係る施工ロボット装置８００は、ロボットアーム５の支持部５５と穴あけ工具との間に、力覚センサ８１を備える。力覚センサ８１は、ロボットアーム５の支持部５５側にかかる力、及び、ロボットアーム５の支持部５５側に発生するモーメントを検知する。力覚センサ８１で検出された検出値は、制御部８０の力・モーメント算出部に１６送信される。 As shown in FIG. 8 , the construction robot device 800 according to the fourth embodiment is equipped with a force sensor 81 between the support part 55 of the robot arm 5 and the drilling tool. The force sensor 81 detects the force acting on the support part 55 side of the robot arm 5 and the moment generated on the support part 55 side of the robot arm 5. The detection value detected by the force sensor 81 is transmitted to the force/moment calculation unit 16 of the control unit 80.

制御部８０では、力覚センサ８１で検出された検出値は、アーム制御部１４に送信される。アーム制御部１４では、作業床１の変位量ｄ_platformと、ロボットアーム５の先端に発生する力及びモーメントとに基づいてロボットアーム５の送り速度を制御する。 In the control unit 80, the detection value detected by the force sensor 81 is transmitted to the arm control unit 14. The arm control unit 14 controls the feed speed of the robot arm 5 based on the displacement d _platform of the work platform 1 and the force and moment generated at the tip of the robot arm 5.

４－２．施工ロボット装置の制御方法
図９は、第４の実施形態に係る施工ロボット装置８００の制御方法を示すフローである。図９において、図２における制御フローと同様の部分には、同一の符号を付している。第４の実施形態では、図２におけるステップＳ４がステップＳ２０、Ｓ２１に置き換えられ、さらに、ステップＳ２２、ステップＳ２３が、図２に示すフローに追加されている。以下では、ステップＳ２０、Ｓ２１、ステップＳ２２、及びステップＳ２３について説明する。 4-2. Control method of the construction robot device Figure 9 is a flow chart showing a control method of the construction robot device 800 according to the fourth embodiment. In Figure 9, parts that are the same as those in the control flow in Figure 2 are given the same reference numerals. In the fourth embodiment, step S4 in Figure 2 is replaced with steps S20 and S21, and further, steps S22 and S23 are added to the flow shown in Figure 2. Steps S20, S21, S22, and S23 will be described below.

まず、ステップＳ２０では、アーム制御部１４の制御の元、壁面９の穴あけ目標位置にドリルビット６１の先端６２が当たるようにロボットアーム５を移動させる。ここでは、例えば、ＹＺ面においてドリルビット６１の先端６２位置を穴あけ目標位置に合わせて調整した後、ドリルビット６１がＸ方向において壁面９に近づく方向に移動するようにロボットアーム５を制御する。そして、ステップＳ２０におけるロボットアーム５の制御が行われている間、力・モーメント算出部１６は、力覚センサ８１から送信されてくる検知信号に基づいて、ドリルビット６１の先端６２にかかる力及びモーメントを算出する。算出された力及びモーメントは、アーム制御部１４に送信される。 First, in step S20, under the control of the arm control unit 14, the robot arm 5 is moved so that the tip 62 of the drill bit 61 hits the target drilling position on the wall surface 9. Here, for example, the position of the tip 62 of the drill bit 61 is adjusted to match the target drilling position in the YZ plane, and then the robot arm 5 is controlled so that the drill bit 61 moves in the X direction toward the wall surface 9. Then, while the robot arm 5 is being controlled in step S20, the force/moment calculation unit 16 calculates the force and moment acting on the tip 62 of the drill bit 61 based on the detection signal sent from the force sensor 81. The calculated force and moment are sent to the arm control unit 14.

次に、ステップＳ２１では、アーム制御部１４は、力覚センサ８１によって検知された値に基づいて算出された力及びモーメントのいずれかが、所定の閾値に到達したか否かを判定する。ステップＳ２１における所定の閾値は、ドリルビット６１の先端６２が壁面９に接触したことを示す力又はモーメントの大きさに設定されている。 Next, in step S21, the arm control unit 14 determines whether either the force or moment calculated based on the value detected by the force sensor 81 has reached a predetermined threshold. The predetermined threshold in step S21 is set to the magnitude of the force or moment that indicates that the tip 62 of the drill bit 61 has come into contact with the wall surface 9.

ステップＳ２１において「ＮＯ」と判定された場合、すなわち、力及び／又はモーメントが所定の閾値に到達していないと判定された場合には、ステップＳ２０の処理に戻る。 If step S21 returns "NO," i.e., if it is determined that the force and/or moment has not reached the predetermined threshold, processing returns to step S20.

一方、ステップＳ２１において「ＹＥＳ」と判定された場合、すなわち、力及び／又はモーメントが所定の閾値に到達したと判定された場合には、ステップＳ４に進む。ステップＳ４からステップＳ８までの処理は、図２と同様であるので、ステップＳ４～ステップＳ８までの処理の説明を省略する。 On the other hand, if step S21 returns "YES," i.e., if it is determined that the force and/or moment has reached the predetermined threshold, the process proceeds to step S4. The processing from step S4 to step S8 is the same as in Figure 2, so a description of the processing from step S4 to step S8 will be omitted.

ステップＳ８の後、力・モーメント算出部１６は、力覚センサ８１から送られてくる検知信号に基づいて、ロボットアーム５の支持部５５側に発生する力及びモーメントを算出する（ステップＳ２２）。その後、図２と同様にして、作業床１の変位量ｄ_platformを算出し（ステップＳ９）、ステップＳ２３に進む。 After step S8, the force/moment calculation unit 16 calculates the force and moment generated on the support part 55 side of the robot arm 5 based on the detection signal sent from the force sensor 81 (step S22). Thereafter, in the same manner as in Fig. 2, the displacement amount d _platform of the work platform 1 is calculated (step S9), and the process proceeds to step S23.

ステップＳ２３では、アーム制御部１４は、作業床１の変位量ｄ_platform、ロボットアーム５の支持部５５側に発生する力、及び、モーメントのうち、少なくとも１つが所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ２３において判定対象となる力、及び、モーメントは、ステップＳ２２で算出された値である。また、ステップＳ２３において判定対象となる作業床１の変位量ｄ_platformは、ステップＳ９で算出された値である。また、ステップＳ２３における、作業床１の変位量ｄ_platformの閾値、ロボットアーム５の支持部５５側に発生する力の閾値、及び、ロボットアーム５の支持部５５側に発生するモーメントの閾値は、それぞれ、経験によって最適な値に定められている。これらの閾値は、穴あけ加工時において穴あけ工具６及びロボットアーム５にかかる負荷が、所定値以下に保持されるように決定される値である。 In step S23, the arm control unit 14 determines whether at least one of the displacement amount d _platform of the working platform 1, the force generated on the support part 55 side of the robot arm 5, and the moment is greater than a predetermined threshold. The force and moment to be determined in step S23 are the values calculated in step S22. The displacement amount d _platform of the working platform 1 to be determined in step S23 is the value calculated in step S9. The threshold value of the displacement amount d _platform of the working platform 1, the threshold value of the force generated on the support part 55 side of the robot arm 5, and the threshold value of the moment generated on the support part 55 side of the robot arm 5 in step S23 are each set to optimal values based on experience. These threshold values are determined so that the load on the drilling tool 6 and the robot arm 5 during drilling is kept below a predetermined value.

ステップＳ２３において「ＹＥＳ」と判定された場合、すなわち、作業床１の変位量ｄ_platform、ロボットアーム５に発生する力、又は、ロボットアーム５に発生するモーメントのうち少なくとも１つが所定の閾値よりも大きい場合には、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１及びその後段のステップＳ１２については、図２で説明した処理と同様である。 If the determination in step S23 is "YES," that is, if at least one of the displacement amount d _platform of the work platform 1, the force generated in the robot arm 5, or the moment generated in the robot arm 5 is greater than a predetermined threshold, the process proceeds to step S11. Step S11 and the subsequent step S12 are the same as the processing described in FIG.

ステップＳ２３において「ＮＯ」と判定された場合、すなわち、作業床１の変位量ｄ_platform、ロボットアーム５に発生する力、又は、ロボットアーム５に発生するモーメントのうち少なくとも１つが所定の閾値以下であった場合には、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３及びその後段のステップＳ１４については、図２で説明した処理と同様である。 If the determination in step S23 is "NO," that is, if at least one of the displacement amount d _platform of the work platform 1, the force generated in the robot arm 5, or the moment generated in the robot arm 5 is equal to or less than a predetermined threshold, the process proceeds to step S13. Step S13 and the subsequent step S14 are the same as the processing described in FIG.

第４の実施形態では、力覚センサ８１で検知される検知信号に基づいて、ロボットアーム５に発生する力及びモーメントを随時算出し、その算出結果に基づいてロボットアーム５の送り速度を制御する。これにより、ロボットアーム５及び穴あけ工具６への負荷を最低限に抑えることができる。 In the fourth embodiment, the force and moment generated in the robot arm 5 are calculated as needed based on the detection signal detected by the force sensor 81, and the feed speed of the robot arm 5 is controlled based on the calculation results. This makes it possible to minimize the load on the robot arm 5 and drilling tool 6.

ところで、上述した実施形態では、作業床１の変位量ｄ_platform、力、又はモーメントに応じた送り速度は、最大値とするか最小値とするか等、離散的な値で設定されていた。以下に、作業床１の変位量ｄ_platform、力、又は、モーメントに応じた送り速度の設定を連続的にすることができる実施形態について説明する。 In the above-described embodiment, the feed rate according to the displacement amount d _platform , force, or moment of the working platform 1 is set to a discrete value such as a maximum value or a minimum value. Below, an embodiment will be described in which the feed rate according to the displacement amount d _platform , force, or moment of the working platform 1 can be set continuously.

５．第５の実施形態
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る施工ロボット装置の制御方法を示す図である。第５の実施形態に係る施工ロボット装置の構成は第４の実施形態に係る施工ロボット装置８００と同様であり、アーム制御部１４における制御方法の一部が第４の実施形態と異なる。したがって、第５の実施形態では、施工ロボット装置の構成についての説明は省略する。 5. Fifth Embodiment Fig. 10 is a diagram showing a control method for a construction robot device according to a fifth embodiment of the present invention. The configuration of the construction robot device according to the fifth embodiment is the same as that of the construction robot device 800 according to the fourth embodiment, but part of the control method in the arm control unit 14 differs from that of the fourth embodiment. Therefore, in the fifth embodiment, a description of the configuration of the construction robot device will be omitted.

第５の実施形態では、図１０に示すように、ステップＳ１～ステップＳ８までは、図９に示す第４の実施形態と同様であり、ステップＳ３０のみが異なる。したがって、ここでは、ステップＳ３０についてのみ説明する。 In the fifth embodiment, as shown in FIG. 10, steps S1 to S8 are the same as those in the fourth embodiment shown in FIG. 9, with only step S30 being different. Therefore, only step S30 will be described here.

ステップＳ３０では、アーム制御部は、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential ）制御によりロボットアーム５の送り速度を決定する。ＰＩＤ制御を用いる場合、作業床１の変位量ｄ_platform、ロボットアーム５に発生する力、及び、ロボットアーム５に発生するモーメントのうち、少なくとも１つを入力パラメータとし、その目標値を設定する。そして、その入力パラメータが目標値に一致するような調整パラメータ（ＰＩＤパラメータ）を、Ｚｉｅｇｌｅｒ－Ｎｉｃｈｏｌｓ法等に代表されるシミュレーターで求める。そして、その調整パラメータによって、次の送り速度を決定する。 In step S30, the arm control unit determines the feed rate of the robot arm 5 using PID (Proportional-Integral-Differential) control. When using PID control, at least one of the displacement amount d _platform of the work platform 1, the force generated in the robot arm 5, and the moment generated in the robot arm 5 is used as an input parameter, and a target value is set. Then, adjustment parameters (PID parameters) that make the input parameters coincide with the target values are found using a simulator such as the Ziegler-Nichols method. The next feed rate is then determined based on the adjustment parameters.

そして、アーム制御部１４は、ステップＳ３０で決定された送り速度となるように、ロボットアーム５の速度制御を行う。第５の実施形態では、穴あけ作業中に、ステップＳ５５～ステップＳ３０を繰り返す。これにより、ロボットアーム５の送り速度を連続的に調整することができると共に、入力パラメータを一定に保つことができる。 The arm control unit 14 then controls the speed of the robot arm 5 so that the feed speed is the one determined in step S30. In the fifth embodiment, steps S55 to S30 are repeated during drilling operations. This allows the feed speed of the robot arm 5 to be continuously adjusted while maintaining constant input parameters.

第１～第４の実施形態では、送り速度の調整は、作業床１の変位量ｄ_platform、ロボットアーム５に発生する力、及び／又は、ロボットアーム５に発生するモーメントが一定の閾値以上であるか否かにおいてのみ決定される。したがって、第１～第４の実施形態では、送り速度の調整は離散的であり、細かな送り速度制御はできない。また、第１～第４の実施形態では、作業床１の変位量ｄ_platform、ロボットアーム５に発生する力、及び／又は、ロボットアーム５に発生するモーメントのそれぞれの閾値を決定する必要がある。閾値は、経験的、実験的に求められるものであり、より適した閾値を決定するのが難しいという問題がある。 In the first to fourth embodiments, the adjustment of the feed rate is determined only by whether the displacement amount d _platform of the working platform 1, the force generated in the robot arm 5, and/or the moment generated in the robot arm 5 are equal to or greater than certain thresholds. Therefore, in the first to fourth embodiments, the adjustment of the feed rate is discrete, and fine control of the feed rate is not possible. Furthermore, in the first to fourth embodiments, it is necessary to determine thresholds for the displacement amount d _platform of the working platform 1, the force generated in the robot arm 5, and/or the moment generated in the robot arm 5. The thresholds are determined empirically and experimentally, and there is a problem in that it is difficult to determine more appropriate thresholds.

第５の実施形態では、ＰＩＤ制御により、各入力パラメータ―の目標値を設定すればよく、設定がしやすい。また、各入力パラメータが一定に保たれるように調整されるため、送り速度の調整が連続的に行われ、穴あけ精度の向上や、穴あけ時間の短縮が図られる。 In the fifth embodiment, PID control allows you to easily set the target values for each input parameter. Furthermore, because each input parameter is adjusted to remain constant, the feed rate is continuously adjusted, improving drilling accuracy and shortening drilling time.

以上のように、第５の実施形態として、ＰＩＤ制御を用いてロボットアームの送り速度を調整する例を説明したが、ニュートラルネットワークを用いて送り速度を調整することもできる。ニュートラルネットワークを用いる場合には、図１０のステップＳ３０における送り速度の決定を、ニュートラルネットワークを用いた送り速度の決定に替えることで対応することができる。 As described above, in the fifth embodiment, an example of adjusting the feed rate of a robot arm using PID control has been described, but the feed rate can also be adjusted using a neural network. When using a neural network, this can be achieved by replacing the feed rate determination in step S30 of Figure 10 with a feed rate determination using a neural network.

ニュートラルネットワークを用いる場合には、予備学習（オフライン学習）により、入力データに対応する目標出力データを算出する。入力データとして、ステップＳ９で算出された作業床１の変位量ｄ_platform、ステップＳ２３で算出されたロボットアーム５に発生する力、及び／又は、ロボットアーム５に発生するモーメントを用い、目標出力データとして、ロボットアーム５の送り速度を設定する。ニュートラルネットワークを用いることにより、入力データに応じて、適切な目標出力データを得ることができる。また、ニュートラルネットワークでは、強化学習アルゴリズムを用いたオンライン学習により、実際の穴あけ作業中におけるデータから経験に基づく最適な出力データを出力することもできる。 When a neural network is used, target output data corresponding to input data is calculated through preliminary learning (offline learning). As input data, the displacement d _platform of the work platform 1 calculated in step S9 and the force and/or moment generated in the robot arm 5 calculated in step S23 are used, and the feed rate of the robot arm 5 is set as target output data. By using a neural network, appropriate target output data can be obtained according to the input data. Furthermore, the neural network can output optimal output data based on experience from data obtained during actual drilling work through online learning using a reinforcement learning algorithm.

なお、ニュートラルネットワークを用いた目標出力データの算出方法を、ロボットアーム５の送り量目標値の設定にも用いることができる。この場合には、ステップＳ８における送り量目標値の設定において、ステップＳ５で算出された穴の深さを入力データとし、オフライン学習及びオンライン学習によって得られる最適な値を、ロボットアーム５の送り量目標値を目標出力データとして出力する。 The method of calculating target output data using a neural network can also be used to set the target feed amount value for the robot arm 5. In this case, when setting the target feed amount value in step S8, the hole depth calculated in step S5 is used as input data, and the optimal value obtained through offline learning and online learning is output as the target feed amount value for the robot arm 5 as target output data.

ニュートラルネットワークを用いてロボットアーム５の送り量目標値、及び、ロボットアーム５の送り速度を設定することにより、不安定な作業床においても、高精度な作業を実施することができる。より詳しくは、形成される穴の深度精度の向上が図られ、ロボットアーム５及び穴あけ工具６への負荷の低減が図られ、かつ、作業時間の短縮化を図ることができる。 By using a neural network to set the target feed amount and feed speed of the robot arm 5, high-precision work can be performed even on an unstable work floor. More specifically, this improves the depth accuracy of the holes formed, reduces the load on the robot arm 5 and drilling tool 6, and shortens work time.

ところで、上述の第１～第５の実施形態では、非接触式の距離測定部７を用いた構成について説明した。しかしながら、距離測定部７の構成としてはこれに限られるものではなく、接触式の距離測定部を用いることもできる。以下に、第６の実施形態として、接触式の距離測定部を用いた施工ロボット装置について説明する。 In the first to fifth embodiments described above, a configuration using a non-contact distance measurement unit 7 was described. However, the configuration of the distance measurement unit 7 is not limited to this, and a contact-type distance measurement unit can also be used. Below, a construction robot device using a contact-type distance measurement unit will be described as the sixth embodiment.

６．第６の実施形態（接触式の距離測定部を用いる例）
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る施工ロボット装置９００の概略構成図である。図１１における施工ロボットは、図２における施工ロボット装置１００と、距離測定部９０１の構成が異なる例である。図１０において、図１に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。 6. Sixth embodiment (example using a contact-type distance measuring unit)
Fig. 11 is a schematic diagram of a construction robot device 900 according to a sixth embodiment of the present invention. The construction robot in Fig. 11 is an example in which the configuration of the distance measurement unit 901 is different from that of the construction robot device 100 in Fig. 2. In Fig. 10, parts corresponding to those in Fig. 1 are given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.

図１１に示すように、第６の実施形態に係る施工ロボット装置９００に設けられた距離測定部９０１は、ロボットアーム５の支持部５５に固定されている。距離測定部９０１は、リニアガイド１１０と、測定棒１１１と、エンコーダ１１２と、バネ部１１３と、ボールキャスター１１４と、ストッパー１１５とで構成されている。 As shown in Figure 11, the distance measurement unit 901 provided on the construction robot device 900 according to the sixth embodiment is fixed to the support portion 55 of the robot arm 5. The distance measurement unit 901 is composed of a linear guide 110, a measuring rod 111, an encoder 112, a spring portion 113, a ball caster 114, and a stopper 115.

リニアガイド１１０は、ロボットアーム５の支持部５５に固定される部材であり、ドリルビット６１が配置される側に延在する測定棒１１１を貫通させた状態で支持する。リニアガイド１１０は、測定棒１１１を、ドリルビット６１の軸方向と平行になるように支持する。 The linear guide 110 is a component fixed to the support part 55 of the robot arm 5, and supports the measuring rod 111 that extends through it and extends to the side where the drill bit 61 is placed. The linear guide 110 supports the measuring rod 111 so that it is parallel to the axial direction of the drill bit 61.

測定棒１１１は、ドリルビット６１と同方向に延びる棒状部材であり、リニアガイド１１０の貫通孔に貫通した状態で支持されている。測定棒１１１は、リニアガイド１１０に概してＸ方向に摺動移動可能に構成されている。 The measuring rod 111 is a rod-shaped member that extends in the same direction as the drill bit 61 and is supported while passing through a through-hole in the linear guide 110. The measuring rod 111 is configured to be able to slide along the linear guide 110 generally in the X direction.

ボールキャスター１１４は、測定棒１１１の壁面９側の先端に設けられており、測定棒１１１がＸ方向における壁面９方向に移動した際に、壁面９に接触する。また、測定棒１１１の初期位置において、ボールキャスター１１４が、ドリルビット６１の先端６２よりも壁面９側にくるように設定されている。 The ball caster 114 is provided at the tip of the measuring rod 111 on the wall surface 9 side, and comes into contact with the wall surface 9 when the measuring rod 111 moves toward the wall surface 9 in the X direction. Furthermore, in the initial position of the measuring rod 111, the ball caster 114 is set so that it is closer to the wall surface 9 than the tip 62 of the drill bit 61.

エンコーダ１１２は、測定棒１１１の移動量を測定する部材である。ボールキャスター１１４が壁面９に接触しているときの測定棒１１１の移動量を測定することにより、距離測定部９０１と壁面９との距離を測定することができる。エンコーダ１１２で取得された測定値に関する情報は、制御部１０の距離演算部１１に送信される。 The encoder 112 is a component that measures the amount of movement of the measuring rod 111. By measuring the amount of movement of the measuring rod 111 when the ball caster 114 is in contact with the wall surface 9, the distance between the distance measurement unit 901 and the wall surface 9 can be measured. Information regarding the measurement value obtained by the encoder 112 is sent to the distance calculation unit 11 of the control unit 10.

バネ部１１３は、リニアガイド１１０の壁面９に面する方向とは反対方向に突出した測定棒１１１の端部に設けられたバネ状部材である。バネ部１１３は、所定のバネ力により、測定棒１１１を初期位置に戻す。 The spring portion 113 is a spring-like member provided at the end of the measuring rod 111 that protrudes in the direction opposite to the direction facing the wall surface 9 of the linear guide 110. The spring portion 113 returns the measuring rod 111 to its initial position with a predetermined spring force.

ストッパー１１５は、リニアガイド１１０の壁面９に面する方向に延びる測定棒１１１の所定の位置に固定された部材である。ストッパー１１５は、測定棒１１１のＸ方向における壁側とは反対方向に移動する移動量を規制する部材である。バネ部１１３のバネ力により、測定棒１１１が初期位置に戻される際に、ストッパー１１５が設けられた位置で測定棒１１１の移動が止まるので、初期位置を維持することができる。 The stopper 115 is a component fixed to a predetermined position on the measuring rod 111, which extends in a direction facing the wall surface 9 of the linear guide 110. The stopper 115 is a component that restricts the amount of movement of the measuring rod 111 in the X direction opposite the wall side. When the measuring rod 111 is returned to its initial position due to the spring force of the spring portion 113, the movement of the measuring rod 111 stops at the position where the stopper 115 is provided, so the initial position can be maintained.

第６の実施形態における施工ロボット装置９００では、距離測定部９０１における測定方法が第１の実施形態と異なるのみで、その他の制御方法は同じである。したがって、図１１に示す施工ロボット装置の制御方法を適用することができる。 In the construction robot device 900 of the sixth embodiment, only the measurement method in the distance measurement unit 901 differs from that of the first embodiment; the other control methods are the same. Therefore, the control method of the construction robot device shown in Figure 11 can be applied.

第６の実施形態における距離測定部９０１では、測定棒１１１がドリルビット６１の先端６２よりも壁面９側に位置している。このため、ロボットアーム５が壁面９側に移動すると、ドリルビット６１よりも先に測定棒１１１先端のボールキャスター１１４が接触する。そして、ボールキャスター１１４と壁面９との接触をエンコーダ１１２で感知することでロボットアーム５と壁面９との距離を測定することができる。 In the distance measurement unit 901 of the sixth embodiment, the measuring rod 111 is positioned closer to the wall surface 9 than the tip 62 of the drill bit 61. Therefore, when the robot arm 5 moves toward the wall surface 9, the ball caster 114 at the tip of the measuring rod 111 comes into contact with the wall surface 9 before the drill bit 61. The encoder 112 then detects the contact between the ball caster 114 and the wall surface 9, allowing the distance between the robot arm 5 and the wall surface 9 to be measured.

また、穴あけ工具６による穴あけ作業が開始された場合には、ドリルビット６１が壁面９内に挿入されていく。この場合には、測定棒１１１は、ボールキャスター１１４が壁面９に当接した状態であるため、壁面９からの反力により、エンコーダ１１２に対して穴あけ方向とは反対方向に移動する。このときの移動量をエンコーダ１１２で測定することにより、穴深さを算出することができる。 When drilling operation using the drilling tool 6 begins, the drill bit 61 is inserted into the wall surface 9. In this case, the ball caster 114 of the measuring rod 111 is in contact with the wall surface 9, so the reaction force from the wall surface 9 causes the measuring rod 111 to move in the opposite direction to the drilling direction relative to the encoder 112. The amount of movement at this time can be measured with the encoder 112, allowing the hole depth to be calculated.

距離測定部９０１では、測定棒１１１の先端がボールキャスター１１４になっているため、作業床１がＹ方向やＺ方向に変位した場合でも、Ｘ方向におけるロボットアーム５と壁面９との距離を精度よく測定することができる。 In the distance measurement unit 901, the tip of the measuring rod 111 is a ball caster 114, so even if the work floor 1 is displaced in the Y or Z direction, the distance between the robot arm 5 and the wall surface 9 in the X direction can be measured with high accuracy.

第６の実施形態に係る施工ロボット装置９００においても、ロボットアーム５の送り量目標値及び送り速度を穴あけ作業中に動的に制御することで、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the construction robot device 900 according to the sixth embodiment, the feed rate target value and feed speed of the robot arm 5 can be dynamically controlled during drilling operations, thereby achieving the same effects as those of the above-described embodiments.

上述した実施形態では、ロボットアームに取り付ける作業機として穴あけ工具を例に説明したが、その他、アンカーボルトの打設、ボルト及びナットの締結、ブラケット配膳、位置決め作業等、種々の作業機を用いることができる。この場合にも、作業機の先端と作業対象物との距離や、作業床の変位量等から、ロボットアームの最適な送り量、及び、送り速度を決定することができる。 In the above-described embodiment, a drilling tool was used as an example of a work tool attached to the robot arm, but various other work tools can also be used, such as those for driving anchor bolts, tightening bolts and nuts, arranging brackets, and positioning. In this case, too, the optimal feed amount and feed speed of the robot arm can be determined based on the distance between the tip of the work tool and the work object, the amount of displacement of the work floor, etc.

上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成について他の構成を加えることも可能である。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The above-described embodiment has been described in detail to clearly explain the present invention, and is not necessarily limited to having all of the described configurations. For example, it is possible to replace part of the configuration of the embodiment with another configuration, or to add another configuration to the configuration of the embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of the embodiment with another configuration.

１…作業床、２…ロープ、３…巻上機、４…天井、５…ロボットアーム、６…穴あけ工具、７…距離測定部、９…壁面、１０…制御部、１１…距離演算部、１２…床変位算出部、１４…アーム制御部、１５…作業機制御部、１６…力・モーメント算出部、４１…破片、５０…ベース部、５２…第１アーム、５４…第２アーム、５５…支持部、６１…ドリルビット、６２…先端、８０…制御部、８１…力覚センサ、１００…施工ロボット装置、１０１…昇降路、１１０…リニアガイド、１１１…測定棒、１１２…エンコーダ、１１３…バネ部、１１４…ボールキャスター、１１５…ストッパー、１２０…施工ロボット装置、１２１…車輪、１２２…台車、１２３…床面、７００…施工ロボット装置、７０１…出入口、７０２…支持部材 1...Work floor, 2...Rope, 3...Hoist, 4...Ceiling, 5...Robot arm, 6...Drilling tool, 7...Distance measurement unit, 9...Wall surface, 10...Control unit, 11...Distance calculation unit, 12...Floor displacement calculation unit, 14...Arm control unit, 15...Work machine control unit, 16...Force/moment calculation unit, 41...Fragments, 50...Base unit, 52...First arm, 54...Second arm, 55...Support unit, 61...Drill bit, 62...Tip, 80...Control unit, 81...Force sensor, 100...Construction robot device, 101...Hoistway, 110...Linear guide, 111...Measuring rod, 112...Encoder 113...spring part, 114...ball caster, 115...stopper, 120...construction robot device, 121...wheel, 122...cart, 123...floor surface, 700...construction robot device, 701...entrance/exit, 702...support member

Claims

a robot arm that moves a work machine attached to the tip in a predetermined direction;
a work floor on which the robot arm is placed;
a distance measurement unit that measures the distance to the work object;
a distance calculation unit that calculates the distance from the work machine to the work object based on the measurement value measured by the distance measurement unit;
a floor displacement calculation unit that calculates the amount of displacement of the work floor that occurs during work by the work machine;
an arm control unit that controls a feed amount target value and a feed speed of the robot arm based on a distance from the work machine to the work object and a displacement amount of the work platform while the work machine is working.

the work machine is a drilling tool that forms a hole of a predetermined depth in the work object,
The construction robot device according to claim 1 , wherein the distance calculation unit calculates the current depth of the hole from the difference between the distance from the distance measurement unit to the tip of the work machine and the distance from the distance measurement unit to the work object during work.

The construction robot device according to claim 2 , wherein the floor displacement calculation unit calculates the displacement of the work floor from a difference between a current feed amount of the robot arm and the current hole depth.

The construction robot device according to claim 3 , wherein the arm control unit changes a target feed amount value of the robot arm based on the current hole depth and the current feed amount of the robot arm.

The construction robot device according to claim 4 , wherein the arm control unit controls a feed speed of the robot arm based on a displacement amount of the work platform.

Further, a load detection unit is provided to detect a load applied to a tip end of the robot arm on the working machine side,
The construction robot device according to claim 5 , wherein the arm control unit controls a feed speed of the robot arm based on a detection value detected by the load detection unit.

The construction robot device according to claim 6 , wherein the load detection unit is configured with a force sensor.

The construction robot device according to claim 5 , wherein the arm control unit controls a feed speed of the robot arm using PID control.

The construction robot device according to claim 5 , wherein the arm control unit uses a neural network to control a target feed amount and a feed speed of the robot arm.

The construction robot device according to claim 1 , wherein the work target is a wall surface in an elevator shaft.

A control method for a construction robot device including a robot arm that moves a work implement attached to the tip in a predetermined direction, a work platform on which the robot arm is placed, and a distance measurement unit that measures the distance to a work object, comprising:
Calculating the distance from the work machine to the work object from the measurement value measured by the distance measurement unit;
Calculating the displacement of the work platform that occurred during work by the work machine;
A control method for a construction robot device, comprising: controlling a target feed amount and a feed speed of the robot arm based on a distance from the work machine to the work object and a displacement amount of the work platform during work by the work machine.

the work machine is a drilling tool that forms a hole of a predetermined depth in the work object,
The current depth of the hole during work is calculated from the difference between the distance from the distance measuring unit to the tip of the work machine and the distance from the distance measuring unit to the work object,
The control method for a construction robot device according to claim 11, wherein the displacement amount of the work platform is calculated from a difference between a current feed amount of the robot arm and the current hole depth.