建築施工現場でのロボットアームの高度活用を可能にする統合技術研究

实现机械臂在建筑工地的先进应用的综合技术研究

基本信息

批准号：
20H00271
负责人：
平沢岳人
金额：
$ 13.15万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和４年度は、前年度より更に進めて必要な検討と実験を実施した。７軸の腕型ロボットは、通常の６軸タイプに比較してひとつ多い関節を有効に使うことで、同じ仕事をする場合に取りうる姿勢において冗長性を持たせられる。建築現場における既設部分や仮設資材などを障害物と見なしたときに、これらを回避する姿勢にこの冗長性が活きる。令和３年度はロボット前面に障害物がありその背面に作業対象エリアがある状況を設定し、この状況でロボット自身の腕が障害物に接しない回避姿勢を取りながらも作業対象エリアに必要な位置および姿勢でツールを進行させる問題を強化学習を用いて解決した。令和４年度では、強化学習に拠らず、手続き的なロジックの適用で同様の問題を解決した。手続き的な方法によっても十分に合理的な動作定義が可能であることが判明したので、令和５年度はこれら異なる手法の比較を行う予定である。また、腕型ロボットは双腕タイプであるため、狭いフットプリントに２台のロボットが配置されている状況とほぼ同じである。左右の腕に異なるエンドエフェクタを装着して、左右が協調して作業する状況を想定して実験した。十分に実用的な成果が得られているが、テストケースをさらに追加して、建築現場における双腕ロボットの優位性を確認したい。ロボットが作業場所まで移動するという問題において、建築現場では既設部分や仮設・資材の仮置きの状態が日々変化するため、これらの障害物をその都度短時間に検知して移動経路を決定しなければならない。令和４年度は、小型ドローンをロボットシステムに統合し、移動前にドローンにより観察した周辺状況から経路を決定し、現在地から目的地までの確実な移動経路を導くことに成功した。移動先での周辺環境とロボットの位置あわせに関しても、ロボットに装着したカメラを用いて位置合わせし、移動先での作業の正確さについても確保することができた。

2020财年，我们比上一年更进一步，进行了必要的研究和实验。通过有效地使用比常规 6 轴类型多一个关节，7 轴臂机器人在执行相同任务时可以采取的姿势具有冗余性。当施工现场的现有零件和临时材料被视为障碍时，这种冗余有助于避免它们。在2021财年，我们设置了一种情况，机器人前面有障碍物，后面有工作区域，在这种情况下，机器人手臂处于不接触障碍物的回避姿势，但它能够使用强化学习解决了通过位置和姿势推进工具的问题。 2020 财年，通过应用程序逻辑而不依赖强化学习解决了类似的问题。我们发现可以使用程序方法来定义足够理性的行为，因此我们计划在 2020 财年比较这些不同的方法。此外，由于手臂型机器人是双臂型，因此情况与放置在狭窄占地面积内的两个机器人几乎相同。我们进行了一项实验，将不同的末端执行器安装在左右臂上，模拟左右手一起工作的情况。尽管已经获得了足够的实际结果，但我们希望添加更多的测试用例来证实双臂机器人在建筑工地的优越性。当将机器人移动到工地时，施工现场现有零件和临时储存材料的情况每天都在变化，因此每次都需要在短时间内检测到这些障碍物，以确定移动路线。。 2020财年，我们将小型无人机集成到机器人系统中，根据无人机在移动前观察到的周围情况确定路线，并成功引导从当前位置到目的地的可靠旅行路线。机器人上还安装了摄像头，使机器人与目的地周围环境保持一致，确保目的地工作的准确性。