CN116547227A - 货物装卸运送路径生成方法、货物装卸运送起重机及货物装卸运送方法 - Google Patents

Abstract

提供能够利用货物装卸运送起重机(1)从任意的货物装卸初始位置向任意的货物装卸目标位置以短时间运送吊物的货物装卸运送路径生成方法、货物装卸运送起重机(1)及货物装卸运送方法。货物装卸运送路径生成方法生成用于将悬吊于起重机臂(2)的臂顶端部的吊物(7)通过起重机臂(2)的回转动作而从任意的货物装卸初始位置运送至任意的货物装卸目标位置的货物装卸运送路径，其中，基于货物装卸初始位置、货物装卸目标位置、起重机臂(2)的臂最小回转圆的范围、起重机臂(2)的上限回转角速度、起重机臂(2)的上限回转角加速度、起重机臂(2)的上限起伏速度及起重机臂(2)的上限起伏加速度，算出用于在至少一部分的货物装卸运送路径中将吊物至少从铅垂方向观察时以直线轨道运送的货物装卸运送路径及货物装卸运送速度。

Description

货物装卸运送路径生成方法、货物装卸运送起重机及货物装 卸运送方法

技术领域

本发明涉及货物装卸运送路径生成方法、货物装卸运送起重机及货物装卸运送方法。

背景技术

例如，在钢铁厂中将钢卷等产品以装船的方式出货时，使用回转式的货物装卸运送起重机来进行运送。该作业由进行挂钩作业的陆侧作业者、进行起重机操作的起重机操作员以及进行钢卷的船内对位及捆绑的船内作业者进行，是花费人手的作业。因而，若鉴于今后的劳动人口减少，则存在作业省力化的需求。

作为回转式的货物装卸运送起重机中的作业省力化的方法，例如可举出起重机操作的自动化。为了将起重机操作自动化，需要根据吊物的当前位置即货物装卸初始位置和吊物的运送目的地即货物装卸目标位置来自动地算出货物装卸运送路径。作为进行该动作的方法，以往，采用了控制塔式起重机(货物装卸运送起重机)的回转体的回转和吊臂的起伏而以成为最短距离的直线轨道运送吊物的方法(专利文献1)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-112178号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1所记载的方法中，关于吊物运送时的最大速度，没有记载。但是，该最大速度的值因中途路径的回转半径等而变化，因此难以设定为与货物装卸运送路径对应的最大速度。

另外，在专利文献1所记载的方法中，由于将吊物以直线轨道运送，所以运送距离成为最短。但是，在货物装卸运送起重机中，在设备的构造上存在最小的回转半径，因此，若将货物装卸初始位置和货物装卸目标位置以直线路径连结，则有时会生成在中途货物装卸运送起重机的回转半径变得低于设备制约的下限值(即成为最小的回转半径以下)的不能运送的路线。例如，在吊物的货物装卸初始位置和货物装卸目标位置隔着货物装卸运送起重机而处于接近正相反的位置的情况等下，会生成在运送的中途货物装卸运送起重机的回转半径变得低于设备制约的下限值的不能运送的路线。

因此，本发明是着眼于上述的课题而完成的，其目的在于提供能够利用货物装卸运送起重机从任意的货物装卸初始位置向任意的货物装卸目标位置以短时间运送吊物的货物装卸运送路径生成方法、货物装卸运送起重机及货物装卸运送方法。

用于解决课题的手段

根据本发明的一方案，提供一种货物装卸运送路径生成方法，生成用于将悬吊于起重机臂的臂顶端部的吊物通过上述起重机臂的回转动作而从任意的货物装卸初始位置运送至任意的货物装卸目标位置的货物装卸运送路径，其中，基于上述货物装卸初始位置、上述货物装卸目标位置、上述起重机臂的臂最小回转圆的范围、上述起重机臂的上限回转角速度、上述起重机臂的上限回转角加速度、上述起重机臂的上限起伏速度及上述起重机臂的上限起伏加速度，算出用于在至少一部分的货物装卸运送路径中将上述吊物至少从铅垂方向观察时以直线轨道运送的货物装卸运送路径及货物装卸运送速度。

根据本发明的一方案，提供一种货物装卸运送起重机，具备：起重机臂，能够进行回转动作，在臂顶端部悬吊吊物；臂回转机构，使上述起重机臂回转；臂起伏机构，调整上述起重机臂的起伏角；及控制装置，以在至少一部分的货物装卸运送路径中上述吊物的轨道至少从铅垂方向观察时成为直线轨道的方式控制上述臂回转机构及上述臂起伏机构，上述控制装置使用权利要求1～4中任一项所述的货物装卸运送路径生成方法来生成货物装卸运送路径及货物装卸运送速度，基于上述货物装卸运送路径来运送上述吊物。

根据本发明的一方案，提供使用上述货物装卸运送起重机来运送吊物的货物装卸运送方法。

发明效果

根据本发明的一方案，提供能够利用货物装卸运送起重机从任意的货物装卸初始位置向任意的货物装卸目标位置以短时间运送吊物的货物装卸运送路径生成方法、货物装卸运送起重机及货物装卸运送方法。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式涉及的货物装卸运送起重机的侧视图。

图2是示出本发明的一实施方式涉及的货物装卸运送起重机的俯视图。

图3是示出货物装卸运送起重机的可货物装卸范围的说明图。

图4是示出防摆控制的加速度及速度模式的曲线图，(A)示出加速度模式，(B)示出速度模式。

图5是示出本发明的一实施方式涉及的货物装卸运送路径生成方法的流程图。

图6是示出第一运送路径与臂最小回转圆的关系的说明图。

图7是示出中继点及第二运送路径的生成方法的流程图。

图8是示出第二运送路径的一例的说明图。

图9是示出最大速度的算出方法的流程图。

图10是示出防摆控制的加速度模式的变形例的曲线图。

图11是示出防摆控制的速度模式的变形例的曲线图。

图12是示出实施例1中的货物装卸运送路径的说明图。

图13是示出实施例1中的回转角速度的结果的曲线图。

图14是示出实施例1中的回转角加速度的结果的曲线图。

图15是示出实施例1中的牵引速度的结果的曲线图。

图16是示出实施例1中的牵引加速度的结果的曲线图。

图17是示出实施例2中的货物装卸运送路径的说明图。

图18是示出实施例2中的回转角速度的结果的曲线图。

图19是示出实施例2中的回转角加速度的结果的曲线图。

图20是示出实施例2中的牵引速度的结果的曲线图。

图21是示出实施例2中的牵引加速度的结果的曲线图。

具体实施方式

在以下的详细的说明中，参照附图来说明本发明的实施方式。在附图的记载中，对同一或类似的部分标注同一或类似的附图标记，省略重复的说明。各附图是示意性的，包括与现实不同的情况。另外，以下所示的实施方式例示用于将本发明的技术思想具体化的装置、方法，本发明的技术思想不将构成部件的材质、构造、配置等限定为下述的内容。本发明的技术思想能够在权利要求书所记载的权利要求所规定的技术范围内施加各种变更。

<货物装卸运送起重机>

关于本发明的一实施方式涉及的货物装卸运送起重机1进行说明。如图1及图2所示，货物装卸运送起重机1具备能够进行回转动作的起重机臂2、臂起伏机构3、臂回转机构4、臂伸缩机构5及吊索6。将起重机臂2的安装有吊索6的顶端也称作臂顶端部21。需要说明的是，在附图中，x轴、y轴及z轴是互相正交的轴，x轴及y轴是与水平方向平行的轴，z轴是与铅垂方向平行的轴。货物装卸运送起重机1将安装于吊索6的顶端的吊物7吊起，从货物装卸初始位置A₁运送至货物装卸目标位置A₂。需要说明的是，如图3所示，货物装卸初始位置A₁的坐标是(x₁，y₁)[单位m]，货物装卸目标位置A₂的坐标是(x₂，y₂)[单位m]。另外，在本实施方式中，作为一例，吊物7是作为在钢铁厂中制作的产品的钢卷。

臂起伏机构3调整起重机臂2的延伸方向相对于水平方向的角度即起伏角φ[deg]。臂回转机构4通过使起重机臂2回转来调整起重机臂2的延伸方向相对于x轴方向的角度即回转角θ[deg]。臂伸缩机构5调整从设置有臂回转机构4的起重机臂2的支承位置起的起重机臂2在延伸方向上的突出长度即臂长度L[m]。需要说明的是，货物装卸运送起重机1也可以不具备臂伸缩机构5。

另外，在货物装卸运送起重机1设置有调整吊索6的从臂顶端部21起的吊索长度的卷扬装置(未图示)。而且，在货物装卸运送起重机1设置有为了将吊物7从货物装卸初始位置A₁向货物装卸目标位置A₂运送而控制臂起伏机构3、臂回转机构4、臂伸缩机构5及卷扬装置从而调整起伏角φ、回转角θ、臂长度L及吊索长度的控制装置(未图示)。控制装置根据货物装卸初始位置、货物装卸目标位置及货物装卸运送起重机1的回转半径来生成吊物7的轨道即货物装卸运送路径。关于控制装置对货物装卸运送路径的生成方法的详情后述。之后，控制装置使用生成的货物装卸运送路径、臂顶端部21的最大速度v_max[m/s]、吊物摆动周期T[s]及上升时间T₁[s]，以使吊物7的轨道成为生成的货物装卸运送路径的方式运算起重机臂2的回转角θ、起伏角φ及臂长度L。然后，控制装置以成为所运算出的回转角θ、起伏角φ及臂长度L的方式控制臂回转机构4、臂起伏机构3及臂伸缩机构5，从而运送吊物7。关于基于控制装置的货物装卸运送起重机1的防摆方法的详情后述。

需要说明的是，如从铅垂方向的上侧观察时的图3所示，在货物装卸运送起重机1中，货物装卸运送起重机1的能够运送吊物7的可货物装卸范围D_a以回转中心C_r(点C_r)为中心，成为最小回转半径r_min[m]以上且最大回转半径r_max[m]以内的圆环状的范围。也就是说，在该可货物装卸范围D_a外的区域(距回转中心C_r的距离小于最小回转半径r_min或超过最大回转半径r_max的位置)中，无法进行货物装卸运送起重机1对吊物7的运送。在此，在本实施方式中，关于货物装卸运送起重机1的货物装卸运送路径，在如图3那样从铅垂方向观察时的俯视下进行考虑。在该平面中，将与水平面平行且互相正交的轴设为x轴及y轴，将吊物7通过的位置以x-y坐标表示。

<货物装卸运送方法>

在本实施方式涉及的货物装卸运送方法中，使用货物装卸运送起重机1，以由后述的货物装卸运送路径生成方法决定的货物装卸运送路径运送吊物7。需要说明的是，在货物装卸运送路径的生成的同时，也算出防摆运送时的臂顶端部21的最大速度，以进行与该最大速度对应的防摆控制的速度模式的货物装卸运送速度运送吊物。

作为防摆控制的速度模式，例如能够应用“大川等，桥式起重机的自动化，NKK技报，日本钢管技术服务株式会社编，1995年，No.149”所记载的速度模式。具体而言，以图4所示的速度及加速度的模式控制起重机臂的臂顶端部21的速度v[m/s]。在图4所示的模式中，在直线状的运送路径中，将运送期间分割为(a)～(g)这7个区间，设为与从运送开始起的经过时间t[s]对应的下述的(1)式～(7)式的速度。需要说明的是，v_max表示最大速度[m/s]，t_c表示吊物的运送时间[s]。图4(A)的0≤t≤(3/2)T的期间中的面积(＝T·a_max)成为v_max。另外，图4(B)的0≤t≤t_c的期间中的面积(＝(t_c―(3/2)T)v_max)成为吊物的运送距离。

数学式1

v＝V_max...(4)

<货物装卸运送路径生成方法>

参照图3、5，关于基于控制装置的本实施方式涉及的货物装卸运送路径生成方法进行说明。在本实施方式中，首先，判定货物装卸运送起重机1的回转中心C_r与货物装卸初始位置A₁之间的第一距离d₁[m]是否为货物装卸运送起重机1的最小回转半径r_min以上且最大回转半径r_max以内(S100)。需要说明的是，在步骤S100中，也可以取代上述的判定而判定货物装卸初始位置A₁是否处于可货物装卸范围D_a内。

在步骤S100中第一距离d₁为最小回转半径r_min以上且最大回转半径r_max以内的情况下，判定货物装卸运送起重机1的回转中心C_r与货物装卸目标位置A₂之间的第二距离d₂[m]是否为货物装卸运送起重机1的最小回转半径r_min以上且最大回转半径r_max以内(S102)。需要说明的是，在步骤S102中，也可以取代上述的判定而判定货物装卸目标位置A₂是否处于可货物装卸范围D_a内。

在步骤S100中第一距离d₁小于最小回转半径r_min或超过最大回转半径r_max的情况、或者第二距离d₂小于最小回转半径r_min或超过最大回转半径r_max的情况下，发出错误而货物装卸运送路径的生成处理结束(S104)。在处理步骤S104的情况下，产生了无法从货物装卸运送起重机1访问当前的货物装卸初始位置A₁及货物装卸目标位置A₂的至少一方的状态。因而，不能进行设为当前的货物装卸初始位置A₁及货物装卸目标位置A₂的货物装卸运送路径的形成。

在步骤S102中第二距离d₂为最小回转半径r_min以上且最大回转半径r_max以内的情况下，如图6所示，算出连结了货物装卸初始位置A₁和货物装卸目标位置A₂的直线状的路径(直线L₀)作为第一运送路径(S106)。在步骤S106中，第一运送路径成为由下述(11)式表示的直线轨道。需要说明的是，在(1)式中，x及y分别表示起重机臂2的臂顶端部21的x坐标及y坐标。

数学式2

在步骤S106之后，判定以回转中心C_r为中心的半径成为最小回转半径r_min的圆R₁与直线L₀的交点的数量是否为2点以上(S108)。圆R₁由下述(12)式表示。另外，将圆R₁也称作起重机臂2的臂最小回转圆。即，在步骤S108中，在向(11)式带入(12)式而得到的方程式即(13)式的判别式((14)式)取正的值的情况下，判定为交点的数量成为2点以上，在不是如此的情况下，判定为交点的数量少于2点。需要说明的是，在本实施方式中，将回转中心的点C_r的坐标设为(0，y_c)。

数学式3

在步骤S108的判定的结果是判定为交点的数量为1点以下的情况下，判定为第一运送路径处于货物装卸运送起重机1的可货物装卸范围，采用第一运送路径作为最终的货物装卸运送路径(S110)。例如，在图6的货物装卸目标位置是A_2a、A_2b的情况下，圆R₁与直线L₀(L_0a、L_0b)的交点的数量成为1点以下。

在步骤S110之后，算出从货物装卸初始位置A₁到货物装卸目标位置A₂为止的路径中的防摆运送时的臂顶端部21的最大速度即第一最大速度v_max1[m/s](S112)。关于防摆运送时的臂顶端部21的最大速度的算出方法后述。

另一方面，在步骤S108的判定的结果是判定为交点的数量为2点以上的情况下，算出中继点A₃(S114)。例如，在图6的货物装卸目标位置是A_2c的情况下，圆R₁与直线L₀(L_0c)的交点的数量成为2点。关于中继点A₃的算出方法后述。

在步骤S114之后，经由中继点A₃的运送路线即第二运送路径被决定为最终的货物装卸运送路径(S116)。而且，在步骤S116中，如后所述，算出第二运送路径中的防摆运送时的臂顶端部21的最大速度(后述的第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3)。

通过以上的工序，生成货物装卸运送路径及防摆运送时的臂顶端部21的最大速度。

(中继点及第二运送路径的生成方法)

中继点A₃作为从货物装卸初始位置到货物装卸目标位置为止的运送时间成为最短的点，如以下这样决定。

若将中继点A₃的坐标设为(x₃，y₃)，则从货物装卸初始位置A₁到货物装卸目标位置A₂为止的运送时间t_c使用点A₁～A₃的坐标、从货物装卸初始位置A₁到中继点A₃为止的路径中的防摆运送时的臂顶端部21的最大速度即第二最大速度v_max2[m/s]、从中继点A₃到货物装卸目标位置A₂为止的路径中的防摆运送时的臂顶端部21的最大速度即第三最大速度v_max3[m/s]及吊物的摆动周期T[s]而由(15)式表示。摆动周期T由下述(16)式定义。需要说明的是，在(16)式中，l是吊索6的长度[m]，G是重力加速度[m/s²]。

数学式4

为了减小由(15)式表示的运送时间t_c，使起重机臂2的臂顶端部21的第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3尽量大以及使货物装卸初始位置A₁与中继点A₃之间的距离及中继点A₃与货物装卸目标位置A₂之间的距离尽量小是重要的。但是，这2个条件不同时成立，为折衷的关系。

首先，关于第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3，因起重机臂的回转角速度、回转角加速度、起伏速度、起伏加速度等起重机的设备制约而受到影响。其中，关于回转角速度，即使是相同的上限值，若路径中途的回转半径变大，则也能够与其成比例地增大臂顶端部21处的第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3，因此有利。

另一方面，关于货物装卸初始位置A₁与中继点A₃之间的距离及中继点A₃与货物装卸目标位置A₂之间的距离，路径中途的回转半径越小则接近最短路径，因此有利。

由此，若使中继点A₃的位置变化，则运送时间t_c因中途路径的回转半径的变化而复杂地变化，难以解析性地求出。因而，作为探索问题来导出运送时间T_s成为最短的中继点A₃。

作为具体的手法，应用配置粒子群且通过重复计算来探索将目标函数最小化的解的粒子群优化法。

将基于粒子群优化法的中继点导出方法的一例在图7中示出。

在图7所示的粒子群优化法中，首先，作为相对于货物装卸初始位置A₁和货物装卸目标位置A₂的中继点的A₃候补，将具有初始位置(x_i，y_i)及初始速度(v_xi，v_yi)(i＝1～N(N是2以上的自然数))的N个粒子群向探索区散布(S200)。而且，在步骤S200中，关于散布的各粒子，根据可取的最大的第二速度v_max2及第三速度v_max3来算出运送时间t_ci，关于各粒子将其位置和运送时间的值作为个体最优值(x_pi，y_pi，t_cpi)进行记录。而且，在步骤S200中，将在全部粒子中使运送时间最小的粒子的位置及运送时间作为全局最优值(x_g，y_g，t_cg)进行记录。

在步骤S200之后，将各粒子的位置按照下述(17)式及(18)式进行更新(S202)。

数学式5

x_i(t+1)＝x_i(t)+v_xi(t)...(17)

y_i(t+1)＝y_i(t)+v_yi(t)...(18)

在步骤S202之后，关于各粒子根据可取的最大的第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3来算出运送时间t_ci，在与个体最优值t_cpi相比成为了t_ci<t_cpi的情况下，将当前的值作为个体最优值而更新(x_pi，y_pi，t_cpi)的值(S204)。

而且，若在t_cpi中存在t_cpi<t_cg的t_cpi，则将其值作为全局最优值而更新(x_g，y_g，t_cg)的值(S206)。需要说明的是，在步骤S206中，在t_cpi中不存在成为t_cpi<t_cg的t_cpi的情况下，不进行全局最优值的更新，维持所记录的全局最优值。关于第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3的导出方法，使用图8而后述。

在步骤S206之后，将各粒子的速度(v_xi、v_yi)按照使用了常数c₁、c₂、w的下述(19)式及(20)式而更新(S208)。

数学式6

v_xi(t+1)＝wv_xi(t)+c₁(x_pi(t+1)-x_i(t+1))+c₂(x_g(t+1)-x_i(t+1))...(19)

v_yi(t+1)＝wv_yi(t)+c₁(y_pi(t+1)-y_i(t+1))+c₂(yg(t+1)-y_i(t+1))...(20)

在步骤S208之后，判定步骤S202～S208的重复计算次数是否达到了上限次数(S210)。在本实施方式中，如后所述，重复进行步骤S202～S208的计算。在图7所示的例子中，上限次数不特别限定，但可以为400次左右。

在步骤S210的判定中重复计算次数未达到上限次数的情况下，判定全局最优值是否已收敛(S212)。全局最优值是否已收敛的判定例如可以通过如下方式进行：在通过重复进行的步骤S202～S208的计算而求出的全局最优值不再变化的情况下判断为已收敛。另外，全局最优值是否已收敛的判定例如也可以通过如下方式进行：在通过重复计算而求出的全局最优值的变化量成为了规定的阈值以下的情况下判断为已收敛。

在步骤S212的判定中全局最优值未收敛的情况下，再次进行步骤S202以后的工序。需要说明的是，在第2次以后的步骤S202的工序中，使用在上次的步骤S206中求出的各粒子的个体最优值作为初始位置及初始速度。

在步骤S210的判定中重复计算次数达到了上限次数的情况或者在步骤S212的判定中全局最优值已收敛的情况下，成为最终求出的全局最优值的中继点被决定为运送路径的中继点A₃(S214)。另外，在步骤S214中，决定从货物装卸初始位置A₁到货物装卸目标位置A₂为止的、经由了中继点A₃的第二运送路径。在该情况下，例如如图8所示，第二运送路径L₁由从货物装卸初始位置A₁到中继点A₃为止的运送路径L_1a和从中继点A₃到货物装卸目标位置A₂为止的运送路径L_1b构成。另外，运送路径L_1a和运送路径L_1b与第一运送路径同样地分别成为直线状的路径。

也就是说，在本实施方式的基于粒子群优化法的中继点导出方法中，关于步骤S202～S208的计算步骤，将该计算步骤进行指定的计算步数或者直到全局最优值收敛为止重复进行，从而生成中继点A₃及第二运送路径。

(最大速度的算出方法)

接着，参照图9，关于最大速度v_max、也就是第一最大速度v_max1、第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3的算出方法进行说明。

首先，对直线状的运送路径设定临时的最大运送速度v_max0(S300)。在该运送路径中，将货物装卸开始的位置称作开始位置，将货物装卸结束的位置称作结束位置。也就是说，在导出第一最大速度v_max1的情况下，货物装卸初始位置A₁成为开始位置，货物装卸目标位置A₂成为结束位置。另外，在导出第二最大速度v_max2的情况下，货物装卸初始位置A₁成为开始位置，中继点A₃成为结束位置。而且，在导出第三最大速度v_max3的情况下，中继点A₃成为开始位置，货物装卸目标位置A₂成为结束位置。

接着，求出从开始位置向结束位置运送时的起重机臂2的回转角速度ω₁、回转角加速度dω、起伏速度dr及起伏加速度d²r各自的最大值ω_max、dω_max、dr_max、d²r_max(S302)。

而且，将回转角速度ω₁、回转角加速度dω、起伏速度dr及起伏加速度d²r的最大值ω_max、dω_max、dr_max、d²r_max与上限值ω_lim、dω_lim、dr_lim、d²r_lim的各值的比α₁、α₂、α₃、α₄使用下述(21)式～(24)式分别算出(S304)。然后，在步骤S304中，将比α₁、α₂、α₃、α₄中的最大的比设为α_max。需要说明的是，上限值ω_lim、dω_lim、dr_lim、d²r_lim是根据货物装卸运送起重机1的设备规格而预先设定的值。

α₁＝ω_max/ω_lim…(21)

α₂＝dω_max/dω_lim…(22)

α₃＝dr_max/dr_lim…(23)

α₄＝d²r_max/d²r_lim…(24)

之后，对临时的最大速度v_max0除以α_max(S306)。

接着，判断α_max是否收敛于1(S308)。

在步骤S308中判断为α_max未收敛于1的情况下，重复进行步骤S302以后的处理。需要说明的是，在第2次以后的步骤S302的处理中，进行将在上次的步骤S306中对临时的最大速度v_max0除以α_max而得到的值用作临时的最大速度v_max0的计算。也就是说，在本实施方式中，步骤S302～S306的处理直到α_max收敛于1为止重复进行。

在步骤S308中判断为α_max收敛于1的情况下，将使用的临时的最大速度v_max0设定为最大速度v_max(S310)。

通过以上的工序，导出最大速度v_max。也就是说，在本实施方式中，基于货物装卸初始位置A₁、货物装卸目标位置A₂、起重机臂2的臂最小回转圆的范围、起重机臂2的上限回转角速度ω_lim、起重机臂2的上限回转角加速度dω_lim、起重机臂2的上限起伏速度dr_lim及起重机臂2的上限起伏加速度d²r_lim来算出最大速度v_max。

另外，在本实施方式中，通过进行使用了α_max的重复计算，算出起重机臂2的回转角速度ω₁、回转角加速度dω、起伏速度dr及起伏加速度d²r的最大值分别小于上限值的最大速度v_max。

如以上这样，根据本实施方式，通过以在图9中说明的处理流程算出最大速度v_max，能够将在货物装卸运送路径中货物装卸运送起重机1可取的最大的速度设为防摆运送时的最大速度v_max，能够缩短运送时间。

另外，根据本实施方式，通过设定中继点A₃，即使在将连结货物装卸初始位置A₁和货物装卸目标位置A₂的直线路径设为了货物装卸运送路径时在路径的中途货物装卸运送起重机的回转半径会变得低于设备制约的下限值的情况下，也能够将吊物7以直线状的货物装卸运送路径运送。

而且，根据本实施方式，设定运送时间成为最短的运送路径作为第二运送路径。因而，与仅设定最短路径作为第二运送路径的情况相比，能够缩短运送时间。

<变形例>

以上，参照特定的实施方式而说明了本发明，但并非意在利用这些说明来限定发明。通过参照本发明的说明，对于本领域技术人员来说，与公开的实施方式一起包括各种变形例的本发明的别的实施方式也是显而易见的。因此，应理解为：在权利要求书所记载的发明的实施方式中，也包罗将本说明书中记载的这些变形例单独包含或组合包含的实施方式。

例如，在上述实施方式中，吊物的防摆控制通过起重机顶端的速度模式控制来进行，但本发明不限定于该例子。在风等的干扰影响大的情况下，也可以对上述的速度模式控制组合反馈控制。

另外，在上述实施方式中，使用了(1)式～(7)式的速度模式，但本发明不限定于该例子。例如，也可以使用图10及图11那样的加速度模式及速度模式。在该情况下，如图10所示，首先，以作为一定时间的上升时间T₁[s]线性地使加速度a上升。上升时间T₁是使加速度a变化的规定的时间，优选在设备规格的范围内设为尽量短的时间。接着，以恒定的加速度a花费摆动周期T的n(自然数)倍的时间(nT)而进行加速。需要说明的是，运送时间优选短，因此，若在设备的输出上能够实现，则优选设为n＝1。而且，以T₁的时间使加速度a线性地降低而进行定速下的运送。通过这样做，在定速下的运送中，吊物的摆角成为0。之后，在停止时，进行与加速时相反的操作，使吊物以摆角0在目标位置停止。

在进行了这样的控制的情况下，臂顶端部21的速度v如图11所示那样变化。在图11中，t_t是吊物的运送时间[s]，以使下述(25)式所示的、图10的曲线图的由表示速度的实线和t轴包围的区域的面积S(曲线图的积分值)成为从货物装卸初始位置到货物装卸目标位置为止的距离的方式设定运送时间t_t。另外，各经过时间t下的臂顶端部21的速度v由下述(26)式～(32)式表示。需要说明的是，(26)式表示t<T₁的时间下的臂顶端部21的速度v，(27)式表示T₁≤t<nT的时间下的臂顶端部21的速度v，(28)式表示nT≤t<nT+T₁的时间下的臂顶端部21的速度v，(29)式表示nT+T₁≤t<t_t-nT-T₁的时间下的臂顶端部21的速度v，(30)式表示t_t-nT-T₁≤t<t_t-nT的时间下的臂顶端部21的速度v，(31)式表示t_t-nT≤t<t_t-T₁的时间下的臂顶端部21的速度v，(32)式表示t_t-T₁≤t≤t_t的经过时间下的臂顶端部21的速度v。

数学式7

S＝V_max(t_t-nT-r₁)...(25)

v＝v_max...(29)

而且，在上述实施方式中，通过在步骤S108的判断中判断交点的数量是否为2点以上来判断中继点A₃的设定的有无，但本发明不限定于该例子。在货物装卸运送路径中明显不需要中继点A₃的设定的情况下，也可以将第一运送路径设为货物装卸运送路径，以与第一最大速度v_max对应的速度模式运送吊物7。

另外，在上述实施方式中，货物装卸运送路径整体为直线轨道，但也可以在货物装卸运送路径的一部分包括不是直线轨道的圆弧轨道等部分。

实施例1

为了评价本发明的效果，以与上述实施方式相同的处理流程进行路径生成，使用货物装卸运送起重机1进行了以下的试验。

在实施例1中，利用如图1及图2所示的货物装卸运送起重机1进行了防摆控制。在实施例1中，将利用长度10m的吊索6悬吊的重量10t的热轧钢卷作为吊物7，进行了利用回转中心处于坐标(x，y)[单位m]的(0，0)的回转起重机从作为货物装卸初始位置A₁的坐标(20，0)运送至作为货物装卸目标位置A₂的坐标(-20，0)的情况下的路径生成。该回转起重机的最小回转半径为11m，最大回转半径为45m。另外，该回转起重机的起重机臂回转角速度、起重机臂回转角加速度、起重机臂起伏速度及起重机臂起伏加速度的上限值分别为7.5deg/s、0.65deg/s²、1.0m/s、0.3m/s²。

在实施例1中，如图12所示，导出了中继点A₃的坐标(7.9，18.4)、第二最大速度v_max1＝1.25m/s及第三最大速度v_max3＝1.43m/s。此时的运送时间为60.0秒。将起重机臂回转角速度、起重机臂回转角加速度、起重机臂起伏速度、起重机臂起伏加速度的值在图13～图16中示出。从图13～图16明显可知，成功确认了所有值都落在上限值内。

另外，如图12所示，作为比较，导出了以成为最短路线的方式采用了成为坐标(0.0，13.2)的中继点A_3a的情况下的第二最大速度v_max2、第三最大速度v_max3及运送时间(比较例1)。为了落在回转角速度等的上限内，第二最大速度v_max2及第三最大速度v_max3均变小为0.82m/s。与此相伴，运送时间也成为77.0秒，成为了与实施例1相比增大的结果。由此可知，根据上述实施方式涉及的货物装卸运送速度、货物装卸运送起重机及货物装卸运送方法，能够导出在货物装卸运送起重机的规格限制内运送时间成为最短的中继点A₃及运送速度。

实施例2

在实施例2中，利用与实施例1相同的货物装卸运送起重机1，如图17所示，关于从坐标(20，10)的货物装卸初始位置A₁到坐标(-20，20)的货物装卸目标位置A₂为止不经由中继点A₃的第一运送路径，导出了运送速度。

实施例2的结果是，导出了1.27m/s的第一最大速度v_max1。另外，此时的运送时间为41.6秒。而且，将实施例2中的起重机臂回转角速度、起重机臂回转角加速度、起重机臂起伏速度、起重机臂起伏加速度的值在图18～图22中示出。从图18～图22明显可知，所有值都落在上限值内。由此，成功确认了：根据上述实施方式涉及的货物装卸运送速度、货物装卸运送起重机及货物装卸运送方法，即使在以从货物装卸初始位置A₁到货物装卸目标位置A₂为止不经过中继点A₃的第一运送路径进行运送的情况下，也能够导出在货物装卸运送起重机1的规格限制内运送时间成为最短的运送速度。

附图标记说明

1 货物装卸运送起重机

2 起重机臂

21 臂顶端部

3 臂起伏机构

4 臂回转机构

5 臂伸缩机构

6 吊索

7 吊物。

Claims (9)

1.一种货物装卸运送路径生成方法，生成用于将悬吊于起重机臂的臂顶端部的吊物通过所述起重机臂的回转动作而从任意的货物装卸初始位置运送至任意的货物装卸目标位置的货物装卸运送路径，其中，

基于所述货物装卸初始位置、所述货物装卸目标位置、所述起重机臂的臂最小回转圆的范围、所述起重机臂的上限回转角速度、所述起重机臂的上限回转角加速度、所述起重机臂的上限起伏速度及所述起重机臂的上限起伏加速度，算出用于在至少一部分的货物装卸运送路径中将所述吊物至少从铅垂方向观察时以直线轨道运送的货物装卸运送路径及货物装卸运送速度。

2.根据权利要求1所述的货物装卸运送路径生成方法，

在所述臂最小回转圆的外侧设定中继点，生成将所述吊物从所述货物装卸初始位置经由所述中继点而运送至所述货物装卸目标位置的货物装卸运送路径。

3.根据权利要求2所述的货物装卸运送路径生成方法，

将从所述货物装卸初始位置到所述货物装卸目标位置为止的货物装卸所需的货物装卸运送时间作为目标函数，通过粒子群优化法而将所述中继点设定为所述货物装卸运送时间成为最小的位置。

4.根据权利要求3所述的货物装卸运送路径生成方法，

所述货物装卸运送时间使用满足所述起重机臂的回转角速度、所述起重机臂的回转角加速度、所述起重机臂的起伏速度及所述起重机臂的起伏加速度的最大值小于上限值的条件的所述臂顶端部的最大速度而算出。

5.一种货物装卸运送起重机，具备：

起重机臂，能够进行回转动作，在臂顶端部悬吊吊物；

臂回转机构，使所述起重机臂回转；

臂起伏机构，调整所述起重机臂的起伏角；及

控制装置，以在至少一部分的货物装卸运送路径中所述吊物的轨道至少从铅垂方向观察时成为直线轨道的方式控制所述臂回转机构及所述臂起伏机构，

所述控制装置使用权利要求1～4中任一项所述的货物装卸运送路径生成方法来生成货物装卸运送路径及货物装卸运送速度，基于所述货物装卸运送路径来运送所述吊物。

6.一种货物装卸运送方法，使用权利要求5所述的货物装卸运送起重机来运送吊物。