JP2017056527A

JP2017056527A - 移動体転倒防止装置

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Publication number: JP2017056527A
Application number: JP2015184178A
Authority: JP
Inventors: 康二細田; Koji Hosoda; 栗原　信親; Nobuchika Kurihara; 信親栗原; 研郎鵜殿; Kenro Udono
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Kito KK; Kito Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Kito KK; Kito Corp
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: JP6467321B2

Abstract

【課題】操作者の操作を容易ならしめる移動体転倒防止装置を提供することである。【解決手段】移動体転倒防止装置は、巻上機の下方に取り付けられ旋回部が旋回する旋回装置と、旋回部に設けられ移動体の巻上機構部に対する相対位置を検出するための第１検出器と、旋回部に設けられ移動体を撮影する撮像装置と、撮像装置で撮影された画像を表示する表示部と、巻上機及び旋回装置を操作する操作部と、巻上機及び旋回装置の動作を制御する制御部とを備えた操作装置とを有する。制御部は、第１検出器の検出出力から巻上機構部に対する移動体の相対位置によって巻上機を巻き上げまたは巻き下げさせる上下位置追従巻上制御を行い、かつ、移動体の向きに合わせて旋回部を旋回させる。【選択図】図１

Description

本発明は、移動体転倒防止装置に関する。

自律的に二足で歩行するヒューマノイドロボット（二足歩行型ロボット）の開発が進められている。そのため、その開発を補助する装置として、例えば、移動ロボットの移動に追従してワイヤを介して連携移動するホイストをコントローラによって移動ロボットの移動検出信号に基づき、あるいは予め設定された移動ロボットの移動設定信号に基づき該移動ロボットの移動に追従させて２軸方向に走行させるという技術（以下、「第１の従来技術」と呼ぶ。）が知られている（以下の「特許文献１」参照）。

上記した第１の従来技術については、ホイストのワイヤ（吊り索）に一定の張力を付与し、移動ロボットの上下動に追従させているため移動ロボットの動作に少なからず影響を与えてしまう。また、非接触の距離測定器（レーザ距離計）を用いて移動ロボットの動作に影響を与えることなく移動ロボットの上下動に追従させるという技術（特許文献２）が提案されている。この他に、非接触の距離測定方法として、超音波センサや、３次元画像による距離検出方法などが想定されるが、使用環境の制約、誤認識、応答性、高コスト等という点で問題がある。

また、非接触の距離測定器に替えて接触式（機械式）の距離測定器としてワイヤエンコーダを用いてホイストに対する移動ロボットと位置（距離）を測定し、測定した位置（距離）によってホイストの吊り索の上下方向の動作（昇降動作）を移動ロボットの動作に追従するという技術が考えられる。

特開２００４−９０１２６号公報特開２０１１−３１３７５号公報

しかしながら、自動化を進展させると試験内容に制約が多く、また、手動操作で対応するには上述のような注意深さを要するため、その操作が簡単ではないという問題がある。また、移動ロボットの位置を測定する方法（装置）としてワイヤエンコーダを用いた場合、移動ロボットが向きを変えた場合にホイストの吊り索とワイヤエンコーダのワイヤが絡まるおそれが生じ、操作者にとっては吊り索とワイヤエンコーダのワイヤが絡まないように注意深く監視しながら移動ロボットの動作に対応した各種操作をしなければならない。さらに、移動ロボットの動作も制約されるという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は操作者の操作を容易ならしめる移動体転倒防止装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明は、移動体の上部に配置され、該移動体を懸吊部材で連結し、該懸吊部材を巻き上げまたは巻き下げする巻上機を備えた巻上機構部を有する移動体転倒防止装置であって、該巻上機の下方に取り付けた旋回部を旋回させる旋回装置と、前記旋回部に設けられ、前記移動体の前記巻上機構部に対する相対距離を検出するための第１検出器と、前記旋回部に設けられ、前記移動体を撮影する撮像装置と、前記撮像装置で撮影された画像を表示する表示部、前記巻上機及び前記旋回装置を操作する操作部、前記巻上機及び前記旋回装置の動作を制御する制御部を備えた操作装置と、を有し、前記制御部は、前記第１検出器の検出出力から、前記巻上機構部に対する前記移動体の相対位置によって巻上機を巻き上げまたは巻き下げさせる上下位置追従巻上制御を行い、かつ、前記移動体の向きに合わせて前記旋回部を旋回させる、ことを特徴とする移動体転倒防止装置を提供する。

ここで、前記第１検出器はワイヤの繰り出し量を計測するワイヤエンコーダであり、該ワイヤエンコーダは、前記旋回部の下面に設けられ、該ワイヤを介して移動体に連結されていることが好ましい。

また、前記巻上機構部に設けられ、前記巻上機構部と前記移動体との距離を検出するための超音波式距離センサからなる第２検出器を有し、前記第１検出器と前記第２検出器の検出結果によって、前記移動体の異常を判断するようにしてもよい。

さらに、前記懸吊部材にかかる荷重を検出するための荷重検出部を備え、前記制御部は、前記荷重検出部により検出された荷重が、所定の荷重を超えた場合に前記移動体を吊り上げるように制御することも好ましい。

また、前記巻上機構部は、前記移動体の上方に配置された水平方向移動手段によって水平方向に移動可能に取り付けられ、前記制御部は、前記水平方向移動手段の移動方向の変化から、前記旋回装置の旋回の要否を判断することが好ましい。

本発明によれば、操作者の操作を容易化する移動体転倒防止装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る移動体転倒防止装置の全体構成を示した図である。図１の巻き上げ機構を示した図である。巻上機構部の構造を示した部分断面図である。カメラの取り付け位置の他の例を示した図である。ワイヤエンコーダと超音波式距離センサを用いた例を示した図である。操作装置を構成する操作部と表示部の構成を示した図である。動作設定表示部に表示された運転画面を示した図である。方位選択操作を説明するための図である。旋回開始位置θ_０、操作方向θ_１とした場合におけるターンテーブルの旋回動作の一例を示した図である。

以下、本発明の一実施形態に係る移動体転倒防止装置について図１〜図９を参照して説明する。以下の説明においては、必要に応じてＸＹＺ直交座標系を用いて説明することとする。なお、説明の便宜上、図１におる上方向及び上側を上方及び上側、下方向及び下側を下方及び下側、左方向及び左側を左方及び左側、右方向及び右側を右方及び右側、と呼ぶことがある。

移動体転倒防止装置１は、天井クレーン部３と、操作装置３０と、から構成される。

［天井クレーン部］
天井クレーン部３は、走行レール５、クレーンサドル７、クレーンガーダ９及び電動トロリ１１を含むクレーン部（水平方向移動手段）４と、電気チェーンブロック（巻上機）１３を含む巻上機構部６とを備えている。天井クレーン部３は、転倒を防止する対象の移動体の移動範囲によっては、水平移動手段を必要とせず、巻上機構部のみで構成する対応とすることができる。
＜クレーン部＞
Ｉ形鋼によって形成された一対の走行レール５，５には、Ｉ形鋼によって形成された左右方向に延びるクレーンガーダ９が架け渡され、該クレーンガーダ９の両側部分が、各走行レール５，５を走行可能な各クレーンサドル７，７によって支持されている。一対の走行レール５，５は、移動ロボット２９の頭上において所定間隔をおいて互いに平行に配置されている。クレーンガーダ９は、一対の走行レール５，５に架け渡されるとともに一対の走行レール５，５の下面をスライド移動可能に構成されている。なお、走行レール５，５の形状はＩ形に限定されることはなく例えばＨ型のもであってもよい。

クレーンサドル７は、クレーンサドル７の駆動車輪（図示せず）が、減速装置（図示せず）を介して電動モータ（図示せず）によって回転駆動されることにより、走行レール５を前後方向へ走行する構造になっている。電動トロリ１１がクレーンガーダ９の長手方向に沿って走行することにより、該電動トロリ１１に懸垂された電気チェーンブロック１３が走行する構造になっている。

＜巻上機構部＞
巻上機構部６は、一対の走行レール５，５の長手方向（便宜上「Ｘ軸方向」と呼ぶ。）とクレーンガーダ９の長手方向（便宜上「Ｙ軸方向」と呼ぶ。）をクレーン部４によって二次元的（Ｘ-Ｙ平面上）に移動可能に設置されており、巻上機構部６は、電気チェーンブロック１３と、ターンテーブル装置１６と、移動ロボット２９の位置を検出するためのワイヤエンコーダ（第１検出器）２１と、カメラ１９を有する。

巻上機構部６は、電動トロリ１１に上部吊部材５８と下部吊部材５９とロードセル５５（図３参照）を含んで構成される吊り部材を介して吊り下げられている。そして、巻上機構部６の電気チェーンブロック１３は、巻上電動機１３ａを起動させて正転回転力（巻上力）又は逆転回転力（巻下力）をロードシーブ（図示せず）に伝達させ、ロードシーブの正転又は逆転により、ロードチェーン（懸吊部材）２３を巻上又は巻下（巻き戻し）するようになっている。巻上電動機１３ａにはサーボモータを採用し、図示しないサーボドライバによって位置制御が可能な構成となっている。「懸吊部材」には、その他に巻上機の種類によって、ワイヤロープ、繊維ロープ、ベルト、ローラーチェーンなどが対応する。なお巻上機の位置制御に必要な構成は、サーボモータとサーボドライブに限定されず、位置制御が可能な制御装置であれば、例えばインバータ制御装置とエンコーダを組み合わせた制御装置でもよい。

ロードチェーン２３の下端には軽量な繊維製のスリング２７が連結され、スリング２７の先端が移動ロボット（移動体）２９の背中上部位置に接続されている。ロードチェーン２３による移動ロボット２９の動作に影響を与える負荷がかからないようにするため、スリング２７を少しだけ弛ませて（１０〜２０ｃｍ程度の余裕）、移動ロボット２９と連結することが好ましい。なおスリングの弛み部分の微小荷重は移動ロボット２９に作用するが、後述するワイヤエンコーダの巻き取り力とほぼ相殺されるため、移動ロボット２９の動作に影響を与えることはない。またスリング２７の他に、ハーネスなどの軽量で柔軟な吊り具を介して連結するようにしても良い。なお、「移動体」には、移動ロボット２９以外に動作中に転倒の危険が想定される各種移動機器や、介護やリハビリなどを必要とする人や動物も概念として含まれる。

電動トロリ１１は、図示しない走行電動機、駆動歯車機構（減速機）、制御装置、走行車輪１２等を備え、走行電動機を起動することによりその正転回転力又は逆転回転力は減速機を介して走行車輪１２に伝達され、クレーンガーダ９に沿って前進走行又は後退走行するようになっている。

前記上部吊部材５８の一端部にロードセル５５（荷重検出部：図３参照）の上端部が取り付け（連結）られており、下部吊部材５９の一端部にロードセル５５の下端部が取り付けられていて、下部吊部材５９の他端部が上部吊部材５８に連結され、下部吊部材５９を介して巻上機構部６の電気チェーンブロック１３が吊り下げられている。なお、荷重検出部の概念には、ロードセル５５以外の構成（たとえば制御装置）が含まれても良いが、含まれないものとしても良い。

ロードセル５５には、巻上機構部６の自重と共にロードチェーン２３に加わる移動ロボット２９による負荷が掛かるので、ロードセル５５の検出出力からロードチェーン２３に加わる移動ロボット２９による荷重を検出できるようになっている。

電気チェーンブロック１３は制御装置（図示せず）を有しており、該制御装置を構成する運転動作異常検出手段は、ロードセル５５で検出された荷重データ信号を受け、ロードチェーン２３に加わる荷重の大きさが所定の閾値を超えるか否かを判断し、荷重の大きさが所定の閾値を超えた場合に電気チェーンブロック１３の後述する昇降自動追従機能の解除、及び巻下げ以外の動作を停止させる。

ターンテーブル装置（旋回装置）１６は、図３に示すようにターンテーブル部１７とターンテーブル駆動部とを有して構成されている。ターンテーブル部１７は、中空の円盤状のターンテーブル（旋回部）１８と、撮像装置（以下、「カメラ」と呼ぶ。）１９と、ワイヤエンコーダ２１と、ターンテーブル１８にワイヤエンコーダ２１及びカメラ１９を取り付けるための略長方形状のカメラ取り付け用プレート５２と、プーリー２２を収容するカバー体を取り付けるための略長方形状のプレート５１とを有して構成されている。旋回装置の旋回部は、テーブル状の載置部材を必ずしも必要とせず、カメラ１９とワイヤエンコーダ２１をロードチェーン２３を中心軸として旋回可能とする旋回部を有していれば良い。

ターンテーブル１８は、中空の軸２４を中心にベアリングによって水平に旋回可能に巻上機構部６に軸支されており、中空の軸２４の中心には、さらに筒状のガイド部材２８が挿通され、筒状のガイド部材２８の中空内面で電気チェーンブロック１３のロードチェーン２３がターンテーブル１８の旋回中心を通るようにガイドしている。

プレート５１はターンテーブル１８の下側に、かつターンテーブル１８の中心から外縁に渡る範囲に取り付けられている。カメラ取り付け用プレート５２は、ターンテーブル１８の中央部近傍に、かつターンテーブル１８に対して鉛直方向に取り付けられており、カメラ１９がカメラ取り付け用プレート５２に対し首振り機構を介して取り付けられている。上記した構成により、ターンテーブル１８の旋回によってカメラ１９も旋回する。カメラ１９は首振り機構によって移動ロボット２９を真上から撮影するのに最適な向きと角度に調整できるようになっている。ロードチェーン２３は、移動ロボット２９の背面上部側で連結されているので、ロードチェーン２３に対してカメラ１９が配置されている側を移動ロボット２９の正面側に合わせるようにすることが、移動ロボット２９をモニター越しに観察するときにロードチェーン２３が邪魔にならずに好ましい。

なお、本実施の形態ではカメラ１９の取り付け位置をターンテーブル１８の下面に位置するカメラ取り付け用プレート５２に取り付けた例を挙げて説明したが、図４に示すようにターンテーブル１８の外縁部に棒状の取り付け部材４７を取り付け、この棒状の取り付け部材４７の端部にカメラ４９を取り付けるようにしてもよい。また、棒状の取り付け部材４７のカメラ取り付け側端部にカメラ４９の俯角可変機構を設けてもよい。

この図４に示す構成によれば、モニター３４に表示される映像を見て、移動ロボット２９とスリング２７の接続部分近傍の映像（真上からの映像以外の映像）を確認しながらクレーン部４と巻上機構部６の操作をすることができる。また、あたかも移動ロボット２９の背後で操作装置３０を操作して、進行方向を常に前方に捉えて操作している操作感覚で操作をすることができる。

図３に示すように、ターンテーブル１８は、ターンテーブル駆動部として機能するベルトドライブ駆動装置４８を用いて旋回駆動される。ベルトドライブ駆動装置４８は、旋回サーボモータ５０とベルト駆動部５６とを有して構成される。旋回サーボモータ５０の回転が、減速機構５３によってプーリー５７を介してベルト５４に伝達されターンテーブル１８の旋回軸（図示せず）に伝達されるようになっている。ターンテーブル１８は、図示しないサーボドライバによって位置制御が可能な構成となっている。

ワイヤエンコーダ２１は、ワイヤ２５（図１参照）の繰り出し量からワイヤ２５に連結した移動体の位置（移動体までの距離）を検出するための検出器である。ワイヤエンコーダ２１は、微小な巻き取り力が付与された巻き取りドラム（図示せず）を有し、ワイヤ２５の先端に連結した移動体の移動に追従して巻き取りドラムからワイヤ２５が繰り出される構成となっており、繰り出し量に応じたパルスを出力するタイプ（インクリメンタル形）や繰り出し長さに応じた信号を出力するタイプ（アブソリュート形）がある。繰り出し量に応じたパルスを出力するタイプでは、出力パルスをカウントすることで繰り出し長さを検出できるようになっている。ワイヤエンコーダ２１は、図３に示す通り、その取付高さを低く抑えるために、巻き取りドラムの軸を鉛直になるようにターンテーブル１８の下面に取り付けられている。ワイヤ２５の繰り出し口は水平方向を向くことになり、水平方向に繰り出されたワイヤ２５を鉛直下方に向くようにプーリー２２で転向させている。ワイヤ２５の先端には、ばね部材２６が取り付けられ、ばね部材２６を介して移動ロボット２９のスリング２７が連結された位置と同じ位置に連結される。移動ロボット２９の揺れなどにより瞬発的な速さで連結部が動くことがあるが、このばね部材２６によってその瞬発的な動きを緩和・抑制してワイヤ２５に伝達されるので、ワイヤエンコーダ２１の出力によって行われる電気チェーンブロック１３の上下位置追従巻上制御が容易になるという好ましい効果を有する。この効果は、ワイヤエンコーダ２１の出力に制御的にフィルターをかけるか、ワイヤエンコーダ２１の出力に追従する必要があるかどうかを判断する制御ロジックを追加することによっても対応できる。

後述する操作装置３０内のクレーン制御部（図示せず）は、ワイヤエンコーダ２１の出力から得られた移動ロボット２９の高さ位置（距離）と、巻上機サーボドライバの位置制御から得られたロードチェーン２３の繰り出し長さから求められるロードチェーン２３の下端高さ位置の差を、操作部３２の動作設定表示部（例えば、タッチパネル）８４に表示する。操作者は手動操作の場合には、この位置の差が所定範囲内を超えないように、電気チェーンブロック１３の巻上げ下げ動作を操作する。

また、後述する昇降自動追従モードを選択したときには、ワイヤエンコーダ２１の出力から得られた移動ロボット２９の高さ位置の変化に追従して電気チェーンブロック１３の巻上げ下げ動作を制御する。これによりスリング２７の弛みを常に一定にすることができる。詳細については後述する。

また、後述するようにターンテーブル１８に取り付けられているカメラはターンテーブル１８を旋回させることで、モニター３４に移動ロボットを同じ向きに映し出すことができるので、監視が容易になる。同様に、ターンテーブル１８を旋回させることによりワイヤエンコーダ２１を移動ロボット２９に対する水平面上の位置関係を一定範囲に維持させることができるので、従来の移動ロボットが向きを変える動作をした際にワイヤ２５がロードチェーン２３に絡まるという問題を解消することができる。詳細については後述する。

なお、巻上機構部６と移動ロボット２９との上下方向の相対位置（距離）を測定する方法として本実施の形態ではワイヤエンコーダ２１を例に挙げて説明したが、これ以外にも例えば超音波式距離センサ等の非接触式のセンサを用いてもよい。超音波式距離センサの取り付け位置は、ターンテーブル１８の下面に取り付けても良いし、図５に示すようにワイヤエンコーダ２１はターンテーブル１８に取り付け、第２検出器として超音波式距離センサ（超音波センサ４５）を巻上機４３にさらに取り付けるようにしてもよい。

［操作装置］
操作装置３０は、クレーン部４と巻上機構部６の動作を制御する操作部３２とカメラ１９で撮影される移動ロボット２９を表示するモニター３４を有する。操作部３２は、図６に示すように、電源投入スイッチ６０、非常停止ボタン６１、クレーン部のＸ−Ｙ軸（東西南北）走行の操作を行うプッシュボタン付きジョイスティック（ＰＢ付ジョイスティック）６３、方位（東西南北）表示灯６５、電気チェーンブロック１３の巻上げ下げ（移動ロボット２９の上下動への追従）の操作を行う上下操作ボタン６７，６８、巻上げ下げの低速度変更ボリューム（レンジ：ロー（Ｌ：低速）〜ハイ（Ｈ：高速））７０、巻上げ下げの高速度変更ボリューム（レンジ：ロー（Ｌ：低速）〜ハイ（Ｈ：高速））７１、クレーン部４のＸ−Ｙ軸（東西南北）走行の速度変更ボリューム（ロー（Ｌ：低速）〜ハイ（Ｈ：高速））７３、ターンテーブル１８の旋回操作を行う旋回操作ボタン（カメラポジションボタン）７５，７６、移動ロボットの上下動作にロードチェーン２３の巻き上げ下げを自動追従させる昇降自動追従ボタン８１，８２、走行、巻上げ下げ及び旋回の動作の詳細設定が可能な動作設定表示部８４、及び電気チェーンブロックの巻上げ下げ速度、クレーン部４の走行速度、ターンテーブル１８の旋回速度等の制御や後述する自動追従制御を行う図示しないクレーン制御部（制御部）等を有して構成されている。クレーン制御部は、天井クレーン部３と操作装置３０に分散して配置することが好ましい構成である

［クレーン部の操作］
以下、クレーン部４の操作について図面を参照して説明する。
＜方位選択操作＞
方位選択は，以下の手順で操作される。

電源がオンされた後、動作設定表示部８４に図７に示すような設定表示画面（以下、「運転画面」と呼ぶ。）８６が表示される。ここで、「方位選択」のボタンを押下すると、図８に示すように「運転画面」が「方位選択画面」に切り替わり、現在の選択方位を表示する領域が点灯される。図８の例では上下に北南の表示で左右に西東の表示がされた領域が点灯されている。この方位選択画面で所望の設置方位を押下すると、押下した設置方位に切り替わる。またターンテーブルは、カメラ画像の方位が選択方位と一致するように、自動で回転する。なお、クレーン部４を操作する前に実際の方位と選択方位を同じにすることが望ましい。

＜東西（Ｙ軸方向）操作＞
まず、操作部３２の方位表示灯６５で東／西を確認し、ジョイスティック６３のプッシュボタンを押しながらジョイスティック６３を東側に傾けて東方向における走行操作を行うと巻上機構部６はクレーン部４によって東方向に移動する。巻上機構部６が東側端部（東端位置）に到達する前に前記クレーン制御部はクレーン部４の走行駆動を強制的に減速させ東端位置で停止させる。ジョイスティック６３のプッシュボタンを押しながらジョイスティックを西側に傾けて西方向における走行操作を行うと巻上機構部６はクレーン部４によって西方向に移動する。巻上機構部６が西側端部（西端位置）に到達する前に前記クレーン制御部はクレーン部４の走行駆動を強制的に減速させ西端位置で停止させる。なお、操作部３２の東西南北走行の速度変更ボリューム７３を用いて速度変更ができる。

＜南北（Ｘ軸方向）操作＞
まず、操作部３２の方位表示灯６５で南／北を確認し、ジョイスティック６３のプッシュボタンを押しながらジョイスティック６３を南側に傾けて南方向における走行操作を行うと巻上機構部６はクレーン部４によって南方向に移動する。巻上機構部６が南側端部（南端位置）に到達する前に前記クレーン制御部はクレーン部４の走行駆動を強制的に減速させ南端位置で停止させる。ジョイスティック６３のプッシュボタンを押しながらジョイスティック６３を北側に傾けて北方向における走行操作を行うと巻上機構部６はクレーン部４によって北方向に移動する。巻上機構部６が北側端部（北端位置）に到達する前に前記クレーン制御部はクレーン部４の走行駆動を強制的に減速させ北端位置で停止させる。なお、操作部３２の東西南北走行の速度変更ボリューム７３を用いて速度変更ができる

［巻上機の操作］
＜巻上げ下げ（昇降）操作＞
巻上機構部６の電気チェーンブロック１３の巻上げ（移動ロボット２９の上動作）操作は、操作部３２の上下操作ボタンの「上」ボタン（2段押込式）６７によって行われる。なお、ロードチェーン２３の下端が予め定められた上限位置に到達する前に前記クレーン制御部は昇降速度を強制的に減速させ前記上限位置で停止させる。また、操作部３２の上下操作ボタンの「下」ボタン（2段押込式）６８で巻下げ操作が行われる。なお、ロードチェーン２３の下端が予め定められた下限位置に到達する前に前記クレーン制御部は昇降速度を強制的に減速させ前記下限位置で停止させる。また、昇降の低速度変更ボリューム７０で低速速度を変更でき、高速度変更ボリューム７１で高速速度を変更できる。

＜ターンテーブルの旋回操作＞
ターンテーブル１８が、ワイヤエンコーダ２１やカメラ１９等の信号ケーブルの取り回しの関係で、０度から３６０度を超えない範囲までしか旋回できないターンテーブル１８の構成の場合を例にして説明する。操作部３２のカメラポジションボタンの「←」ボタン７５を押下するとターンテーブル１８が左（反時計回り）に旋回する。「←」ボタン７５を押下し続けても旋回位置が０度となる直前に前記クレーン制御部はターンテーブル１８を強制的に減速させ、０度位置で停止する。操作部３２のカメラポジションボタンの「→」ボタン７６を押下するとターンテーブル１８が右（時計回り）に旋回する。「→」ボタン７６を押下し続けても旋回位置が３６０度の直前に前記クレーン制御部はターンテーブル１８を強制的に減速させ、旋回可能範囲の端部、例えば３５９度の位置で停止させる。左右回りに旋回範囲のそれぞれの端部に位置するときには、操作者が認識できるように「旋回左端」「旋回右端」の表示を運転画面に表示する。

このように、ターンテーブル１８を旋回させると、カメラ１９やワイヤエンコーダ２１も同時に旋回される。したがって、移動ロボット２９の向きの変化をモニター３４越しに確認しながらターンテーブル１８を操作してカメラで同じ向きから撮像できる。また、同様に、移動ロボット２９の向きと同じ向きになるようにターンテーブル１８を移動ロボット２９の向きの変更に合わせて旋回させれば、ワイヤ２５がロードチェーン２３に絡まるという上記した従来技術における問題を解消することができる。さらに、ターンテーブル１８の角度情報を基に、ジョイスティック６３の操作方向をＸＹに変換して走行を制御すれば、カメラ画像の方位と一致した操作方向とする事が可能で，カメラ画像のみを見ながらのクレーン操縦も，容易に行う事ができる。

なお、上記した旋回動作は一例であってこれに限定されるものではない。ターンテーブル１８の旋回可能範囲を０度から３６０度を超えない範囲を例示したが、適宜、５４０度や７２０度を超えない範囲などとすることができる。
或いは、ワイヤエンコーダ２１やカメラ１９の信号を無線でクレーン制御部に出力するようにして、旋回角度の制限が無いようすることも可能である。

＜昇降自動追従操作＞
以下、昇降自動追従操作について説明する。

操作部３２の昇降自動追従ボタン８１，８２はオンボタン８１とオフボタン８２を有し、オンボタン８１を押下すると後述する昇降自動追従モードになり、オフボタン８２を押下すると昇降自動追従モード（上下位置追従巻上制御）が解除される。

ここで、昇降自動追従モードとはワイヤエンコーダ２１で検出された移動ロボット２９と巻上機構部６との上下方向の相対位置（距離）に基づき電気チェーンブロック１３の巻上げ下げ動作を移動ロボット２９の上下方向の動作に追従させる動作モードをいう。
上下方向の動作とは、移動ロボット２９に転倒防止のために懸吊部材を連結する部位の巻上機構部６に対する上下方向の移動を伴う動作をいう。換言すると、懸吊部材を構成するロードチェーン２３をスリング２７を介して移動ロボット２９に連結した場合、移動ロボット２９が動作してもスリング２７が一定範囲のたるみを維持するように、移動ロボット２９の動作に合わせて電気チェーンブロック１３の巻上げ下げの制御を行うことをいう。

昇降自動追従ボタン８１，８２の中のオンボタン８１を押下して昇降自動追従モードにすると、ワイヤエンコーダ２１によって測定され検知された移動ロボット２９のワイヤエンコーダ２１の接続位置までの距離と電気チェーンブロック１３の位置制御から求められるロードチェーンの繰り出し長さの差が所定の範囲内に収まるように電気チェーンブロックの巻上げ下げを制御する。これによりスリング２７の弛みを一定内にし、移動ロボット２９に与える影響をより軽減することができる。

スリング２７の弛み量が、自動で常に一定に保たれるため、操作者が、巻上駆動部を移動ロボット２９の上方に位置させる操作に専念して行うことができるので、試験人員の人数削減を図ることができる。また、水平方向の移動を伴わない昇降のみの試験においてはクレーン操作に関してオペレータの常駐が不要で、耐久試験等の各種試験を操作者（オペレータ）抜きで実施することが可能となる。

なお、以下の（１）〜（４）場合には転倒防止を考慮して追従開始を不可、停止とするように設定（制御）することもできる。

（１）ロードセル５５で検出される荷重が予め定められた追従開始可能荷重の上限を超えたと判定した場合には追従開始を不可とする。
（２）追従開始後にロードセル５５で検出される荷重が予め定められた荷重を超えたと判定した場合には追従を停止する。さらに荷重の大きさ、荷重の増加率によって、「減速停止」、「緊急停止」、「吊り上げ」の動作を選択し実行するようにしてもよい。
（３）追従開始後に追従速度が予め定められた追従速度上限値を超えていると判定された場合には追従を停止する。なお、追従速度はワイヤエンコーダ２１、または電気チェーンブロック１３内の速度検出手段（図示せず）で検出される。
（４）追従開始後にワイヤエンコーダ２１で検出された移動ロボット２９の位置（距離）が予め定められた範囲を超えた場合には追従を停止する。
（５）ロードセル５５で検出した荷重、ワイヤエンコーダ２１の出力から求められた移動ロボット２９の位置と速度から危険転倒と判断された時には、追従を停止させるだけでなく、電気チェーンブロック１３で移動ロボット２９を吊り上げて転倒による移動ロボット２９の損傷を防止する。

＜第２距離センサ＞
超音波センサ４５は、超音波センサ４５の検出エリア内から反射する超音波を検出して検出物までの距離を測定するもので、クレーン制御部は、超音波センサ４５で検出した巻上機構部６から検出エリア内にある移動ロボット２９までの距離とロードチェーン２３の繰り出し長さを比較して、その差が所定値を超えている場合には、図７で示された超音波ガイド８９の表示部でロードチェーンを巻き上げるか巻き下げるかを△▽で表示し操作者に案内するようになっている。また、超音波センサ４５で移動ロボット２９を検出できない場合、又は、検出しても異常と判断される場合にも、運転画面によって、又は図示しないブザーによって警告するようになっている。ワイヤエンコーダ２1によって移動ロボット２９の上下方向の動作を検出し、超音波センサ４５で移動ロボット２９が巻上機構部６下方の所定の水平方向範囲内に位置するかどうかを検出することで、ワイヤエンコーダ２１だけでは判断できない異常を判断できる。巻上機構部６の下部所定の範囲内に移動ロボットが位置しない理由には、オペレータが適切にクレーン部を操作していないことが含まれ、その際にオペレータに警告することができる。このように第1検出器たるワイヤエンコーダ２１と、第２検出器たる超音波センサ４５を併用し、それらの検出信号から移動ロボット２９の動作異常を判断することで、いずれか一方のみで動作異常を判断するよりも、移動ロボット２９の複雑で多様な動作に対しても正しく正常・異常の判断ができる。

超音波センサ４５で試験エリア全域の床面までの高さを試験前に計測し、計測したデータと移動ロボットの高さデータ等から移動ロボット２９の正常動作範囲（前述の予め定められた範囲）を算出（動作範囲マップ作成）して記録するようにすることが好ましい。これによって、制御装置への床面高さデータ登録作業の省力化が図られる。

＜旋回自動追従操作＞
以下、旋回自動追従操作について説明する。

図７に示された運転画面８６においてカメラ追従ボタン８８を押下すると、旋回自動追従モードになる。旋回自動追従モードとは、上記した操作者のジョイスティック６３による東西南北（Ｘ-Ｙ軸方向）操作に同期させて、カメラ１９が移動ロボット２９の向きの変化に合わせてカメラ１９をロードチェーン２３の回りを旋回させるために、ターンテーブル１８の旋回を追従させる動作モードをいう。

方位選択画面で図８の例の通り、上下に北南となるように選択されクレーン部４の実際の方位と選択された方位は一致している。また、モニター３４の画像の向きも、前述のように自動で選択した方位と一致している。水平位置を調節したい場合には、ジョイスティック６３にてクレーン部４を操作し巻上機構部６の水平位置を調整する。

この状態から、旋回自動追従モードをＯＮさせる。移動ロボット２９の北方向への進行に合わせてジョイスティック６３を北方向に倒してクレーン部４を走行させ巻上機構部６を移動ロボット２９の進行に合わせて移動させる。この時、ターンテーブル１８の向きとジョイスティック６３を操作した向きが一致しているので、ターンテーブル１８は旋回しない。

次に、移動ロボット２９が向きを東に変えて東に進行すると、操作者はジョイスティック６３を東方向に倒してクレーン部４によって巻上機構部６を移動ロボット２９の上方に移動させる。この時、ジョイスティック６３が東に倒されたことで移動ロボット２９が先ほどの北から東に向きを変えたと判断し、ターンテーブル１８が東を向くまで右（時計まわり）にターンテーブル１８を旋回させる。

次に、移動ロボット２９が再度北を向いて北に進行すると、操作者はジョイスティック６３を北方向に倒してクレーン部４によって巻上機構部６を移動ロボット２９の上方に移動させる。この時、ジョイスティック６３が北方向に倒されたことで、移動ロボット２９が先ほどの東向きから北向きに向きを変えたと判断して、ターンテーブル１８を北に向くまで左（反時計まわり）にターンテーブル１８を旋回させる。

このようにして、ジョイスティック６３の操作に自動的に追従してターンテーブル１８を旋回駆動させるのが、旋回自動追従操作である。

ターンテーブル１８が、ワイヤエンコーダ２１やカメラ１９等の信号ケーブルの取り回しの関係で、左右それぞれ１８０度までしか旋回できない場合に、さらに９０度移動ロボット２９が転向した場合、つまり、最初の向きから左右にそれぞれ２７０度向きを変更した場合には、ターンテーブル１８を移動ロボット２９に転向方向と同じ向きに左右それぞれ１８０度旋回させるのではなく、初めの旋回開始位置から逆方向に９０度旋回させて移動ロボット２９の向きに合わせるようにすることも可能である。この制御は、自動で行われても良いし、旋回操作指示ボタン（カメラポジション）の「←」ボタン７５、「→」ボタン７６により操作者が操作しても良い。

また、ターンテーブル１８が、前述の通り、０度から３６０度（左右に１８０度）を超えない範囲のみ旋回可能となっている場合の簡易的な制御方法の一例として、図９を参照して説明する。ターンテーブル１８が旋回位置をθ₀、ジョイスティック６３で選択した操作方向をθ_１とした場合におけるターンテーブル１８の旋回動作（目標位置）の一例で、旋回位置θ₀とは、操作部の操作開始前にターンテーブル１８が向いている向きを表す角度で、基準向き（例えば北方向）から時計回りの角度をいい、操作方向θ_１とは、クレーン部４の移動方向を指示するためにジョイスティック６３を選択的に操作（倒す）する方向で、操作指示角度（０度、９０度、１８０度、２７０度）をいう。例えば、北方向を基準向きとして０度とした場合には、０度は北向き、９０度は東向き、１８０度は南向き、２７０度は西向きに対応する。クレーン部４はジョイスティック６３の操作指示角度に対応する方向に巻上機構部６を移動させる。

旋回自動追従モードが選択されている場合には、上記クレーン部４を操作するためのジョイスティック６３の操作指示に連動して、下記ターンテーブル１８の旋回駆動が自動でなされるので、以下説明する。尚、クレーン部４の動作は上記の通りなのでその動作は省略する。

ターンテーブル１８の旋回位置θ₀が０度≦θ₀＜９０度の範囲にあるときに、操作者により操作方向θ_１が０度、９０度、１８０度の操作指示がなされた場合にはターンテーブル１８はθ_１まで旋回し、操作方向θ_１が２７０度の操作指示の場合にはターンテーブル１８は０度まで反時計回りに旋回する（戻る）。ターンテーブル１８の旋回位置θ₀が９０度≦θ₀＜１８０度の範囲にあるときに、操作者により操作方向θ_１が０度、９０度、１８０度、２７０度の操作指示がなされた場合にはターンテーブル１８はθ_１まで旋回する。ターンテーブルの旋回位置θ₀が１８０度≦θ₀＜２７０度の範囲にあるときに、操作者による操作方向θ_１が０度の操作指示があった場合には、ターンテーブル１８は３５９度まで旋回し、操作方向θ_１が９０度、１８０度、２７０度の操作指示があった場合にはターンテーブル１８はθ_１まで旋回する。ターンテーブル１８の旋回位置θ₀が２７０度≦θ₀＜３６０度の範囲にあるときに、操作者による操作方向θ_１が０度、９０度の操作指示がなされた場合にはターンテーブル１８は３５９度まで移動し、操作方向θ_１が１８０度、２７０度の操作指示の場合にはターンテーブル１８はθ_１まで移動する。これによって、ターンテーブル１８の旋回範囲が０度から３６０度を超えない範囲のみ旋回可能であっても、簡単な制御でワイヤエンコーダ２１のワイヤ２５とロードチェーン２３の絡まりを防止することができる。

このように、クレーン部４をジョイスティック６３で巻上駆動部が移動ロボット２９の真上に位置するように操作するだけで、カメラ１９とワイヤエンコーダ２１のワイヤ２５とロードチェーン２３は常に同じ位置関係（互いに所定間隔がおかれた位置関係）が維持されるので、ワイヤエンコーダ２１のワイヤ２５とロードチェーン２３が絡まるということがなくなる。また、移動ロボット２９を撮影するカメラ１９と移動ロボット２９も常に同じ位置関係が維持されるので、モニター３４には移動ロボット２９の向きが常にほぼ一定（図６の通りモニター３４画面の上方向きが基本姿勢）となる画像を表示する事が可能で、クレーン操作を補助する事ができる。

運転画面８６には、「吊りフック高さ」は、ロードチェーン２３下端部２３ａの基準フロアからの高さを表示し、「エンコーダ」はワイヤエンコーダ２１のワイヤ２５の下端部２５ａの基準フロアからの高さを表示し、「エンコーダ差異」は、「吊りフック高さ」と「エンコーダ」の差の変化量を表示し、「超音波センサ」は超音波センサで検出した検出物の基準フロアからの高さを表示し、「超音波センサ差異」は、「超音波センサ」と「吊りフック高さ」の差の変化量を表示し、「旋回位置」は、ターンテーブル１８の旋回位置（方位）を角度で表示するようになっている。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されることはなく、これ以外にも種々変形可能である。

１…移動体転倒防止装置、３…天井クレーン部、４…クレーン部、５…走行レール、６…巻上機構部、７…クレーンサドル、９…クレーンガーダ、１２…走行車輪、１３…電気チェーンブロック（巻上機）、１１…電動トロリ、１６…ターンテーブル装置、１７…ターンテーブル部、１８…ターンテーブル、１９…カメラ、２１…ワイヤエンコーダ、２２…プーリー、２３…ロードチェーン、２４…軸受、２５…ワイヤロープ、２６…ばね部材、２７…スリング、２８…ガイド部、２９…移動ロボット、３０…操作装置、３２…操作部、３４…モニター、４７…取り付け部材（フック部）、４８…ベルトドライブ駆動装置、５１…プレート、５２…カメラ取り付け用プレート、５３…減速機構、５５…ロードセル、５６…ベルト駆動部、５８…上部吊部材、５９…下部吊部材

Claims

移動体の上部に配置され、該移動体を懸吊部材で連結し、該懸吊部材を巻き上げまたは巻き下げする巻上機を備えた巻上機構部を有する移動体転倒防止装置であって、
該巻上機の下方に取り付けた旋回部を旋回させる旋回装置と、
前記旋回部に設けられ、前記移動体の前記巻上機構部に対する相対距離を検出するための第１検出器と、
前記旋回部に設けられ、前記移動体を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置で撮影された画像を表示する表示部、前記巻上機及び前記旋回装置を操作する操作部、前記巻上機及び前記旋回装置の動作を制御する制御部を備えた操作装置と、を有し、
前記制御部は、前記第１検出器の検出出力から、前記巻上機構部に対する前記移動体の相対位置によって巻上機を巻き上げまたは巻き下げさせる上下位置追従巻上制御を行い、かつ、前記移動体の向きに合わせて前記旋回部を旋回させる、
ことを特徴とする移動体転倒防止装置。
前記第１検出器はワイヤの繰り出し量を計測するワイヤエンコーダであり、
該ワイヤエンコーダは、前記旋回部の下面に設けられ、該ワイヤを介して移動体に連結されている、
ことを特徴とする請求項１記載の移動体転倒防止装置。
前記巻上機構部に設けられ、前記巻上機構部と前記移動体との距離を検出するための超音波式距離センサからなる第２検出器を有し、
前記第１検出器と前記第２検出器の検出結果によって、前記移動体の異常を判断する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の移動体転倒防止装置。
前記懸吊部材にかかる荷重を検出するための荷重検出部を備え、
前記制御部は、前記荷重検出部により検出された荷重が、所定の荷重を超えた場合に前記移動体を吊り上げるように制御する、
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の移動体転倒防止装置。
前記巻上機構部は、前記移動体の上方に配置された水平方向移動手段によって水平方向に移動可能に取り付けられ、
前記制御部は、前記水平方向移動手段の移動方向の変化から、前記旋回装置の旋回の要否及び旋回角度を判断する、
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の移動体転倒防止装置。