JP2020132309A - クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンを提供する。【解決手段】荷物Ｌの運搬に供する各種のアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）と、アクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を指示するコントローラ２０と、を具備し、コントローラ２０は、走行体２及び旋回体３の動作に合わせて連動する走行体２及び旋回体３の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル４０及び荷物Ｌの移動に合わせて連動する荷物Ｌを内包するように形成された第二仮想モデル５０を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる、とした。【選択図】図６

Description

本発明は、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンに関する。

従来より、代表的な作業車両であるクレーンが知られている。クレーンは、主に走行体と旋回体で構成されている。走行体は、複数の車輪を備え、自走可能としている。旋回体は、ブームのほかにワイヤロープやフックを備え、荷物を吊り下げた状態でこれを運搬可能としている。

ところで、フックに吊り下げられた荷物は、ブームの先端部分を支点として振子運動を行うことがある（特許文献１参照）。また、フックに吊り下げられた荷物は、ブームの先端部分からフックを通る直線を中心として回転運動を行うことがある（特許文献２参照）。そのため、ブームの姿勢やワイヤロープの吊下長さ、荷物の形状などにより、荷物が走行体や旋回体に衝突してしまうおそれがあった。そこで、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンが求められていた。

特開２０１８−１０４１１０号公報 特開２０１４−３７２８５号公報

フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができるクレーンを提供する。

第一の発明は、
走行体と、
前記走行体に支持される旋回体と、を備え、
前記旋回体がブームと当該ブームの先端部分から垂下するワイヤロープと当該ワイヤロープの巻き入れ及び巻き出しによって昇降するフックを有しており、
前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を運搬するクレーンにおいて、
前記荷物の運搬に供する各種のアクチュエータと、
前記アクチュエータの稼動を指示するコントローラと、を具備し、
前記コントローラは、前記走行体及び前記旋回体の動作に合わせて連動する当該走行体及び当該旋回体の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ものである。

第二の発明は、第一の発明に係るクレーンにおいて、
前記コントローラは、前記ブームの動作に合わせて連動する当該ブームを内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ものである。

第三の発明は、第一又は第二の発明に係るクレーンにおいて、
前記ブームの先端部分から前記フックを通る直線を第一軸とした場合、
前記第二仮想モデルは、前記第一軸を中心として前記荷物が回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ものである。

第四の発明は、第三の発明に係るクレーンにおいて、
前記荷物が振子運動をしている際における当該荷物の軌跡の最下点を通る鉛直方向の直線を第二軸とした場合、
前記第二仮想モデルは、前記第二軸を中心として当該第二軸から最も離れた位置にある前記荷物が前記第一軸を中心に回転しながら大回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ものである。

第五の発明は、第四の発明に係るクレーンにおいて、
前記第二仮想モデルは、前記ワイヤロープを母線とする円錐形状を前記円柱形状の上部に付加した形状となっている、ものである。

第一の発明に係るクレーンは、荷物の運搬に供する各種のアクチュエータと、アクチュエータの稼動を指示するコントローラと、を具備している。そして、コントローラは、走行体及び旋回体の動作に合わせて連動する走行体及び旋回体の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル及び荷物の移動に合わせて連動する荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で第一仮想モデルと第二仮想モデルが近接又は干渉するとアクチュエータの稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体に衝突するのを防ぐことができる。

第二の発明に係るクレーンにおいて、コントローラは、ブームの動作に合わせて連動するブームを内包するように形成された第一仮想モデル及び荷物の移動に合わせて連動する荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で第一仮想モデルと第二仮想モデルが近接又は干渉するとアクチュエータの稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フックに吊り下げられた荷物が旋回体を構成するブームに衝突するのを防ぐことができる。

第三の発明に係るクレーンにおいて、ブームの先端部分からフックを通る直線を第一軸とした場合、第二仮想モデルは、第一軸を中心として荷物が回転したときの領域を内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物の回転による衝突可能性を考慮するので、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体（旋回体を構成するブーム）に衝突するのを確実に防ぐことができる。

第四の発明に係るクレーンにおいて、荷物が振子運動をしている際における荷物の軌跡の最下点を通る鉛直方向の直線を第二軸とした場合、第二仮想モデルは、第二軸を中心として第二軸から最も離れた位置にある荷物が第一軸を中心に回転しながら大回転したときの領域を内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物の振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フックに吊り下げられた荷物が走行体や旋回体（旋回体を構成するブーム）に衝突するのをより確実に防ぐことができる。

第五の発明に係るクレーンにおいて、第二仮想モデルは、ワイヤロープを母線とする円錐形状を円柱形状の上部に付加した形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物の上方にある構造物に対しても振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フックに吊り下げられた荷物が他のフックなどの構造物に衝突するのを防ぐことができる。

クレーンを示す図。 キャビンの内部を示す図。 操縦システムの構成を示す図。 第一仮想モデルを示す図。 第二仮想モデルを示す図。 第一仮想モデルと第二仮想モデルが近接又は干渉をしている状態を示す図。 一の実施形態に係る第二仮想モデルを示す図。 他の実施形態に係る第二仮想モデルを示す図。 他の実施形態に係る第二仮想モデルを示す図。 第一の応用事例であって第一仮想モデルと第三仮想モデルが近接又は干渉をしている状態を示す図。 第二の応用事例であって第二仮想モデルと第四仮想モデルが近接又は干渉をしている状態を示す図。

本願に開示する技術的思想は、以下に説明するクレーン１のほか、他のクレーンにも適用できる。

まず、図１及び図２を用いて、クレーン１について説明する。

クレーン１は、主に走行体２と旋回体３で構成されている。

走行体２は、左右一対の前輪４と後輪５を備えている。また、走行体２は、荷物Ｌの運搬作業を行う際に接地させて安定を図るアウトリガ６を備えている。なお、走行体２は、アクチュエータによって、その上部に支持する旋回体３を旋回自在としている。

旋回体３は、その後部から前方へ突き出すようにブーム７を備えている。そのため、ブーム７は、アクチュエータによって旋回自在となっている（矢印Ａ参照）。また、ブーム７は、アクチュエータによって伸縮自在となっている（矢印Ｂ参照）。更に、ブーム７は、アクチュエータによって起伏自在となっている（矢印Ｃ参照）。

加えて、ブーム７には、ワイヤロープ８が架け渡されている。ブーム７の先端部分から垂下するワイヤロープ８には、フック９が取り付けられている。また、ブーム７の基端側近傍には、ウインチ１０が配置されている。ウインチ１０は、アクチュエータと一体的に構成されており、ワイヤロープ８の巻き入れ及び巻き出しを可能としている。そのため、フック９は、アクチュエータによって昇降自在となっている（矢印Ｄ参照）。なお、旋回体３は、ブーム７の側方にキャビン１１を備えている。キャビン１１の内部には、旋回レバー３１や伸縮レバー３２、起伏レバー３３、巻回レバー３４が設けられている。

次に、図３を用いて、操縦システム１６について説明する。

操縦システム１６は、主にコントローラ２０と各種レバー３１〜３４と各種バルブ３５〜３８で構成されている。

コントローラ２０は、ＲＯＭによって情報記憶部２１を構成している。情報記憶部２１は、クレーン１の制御に要する様々なプログラムが記憶されている。

また、コントローラ２０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどによって情報処理部２２を構成している。情報処理部２２は、各種レバー３１〜３４の操作量を電気信号に変換し、アクチュエータを稼動させる各種バルブ３５〜３８へ送信する。こうして、コントローラ２０は、ブーム７の稼動（旋回動作・伸縮動作・起伏動作）及びウインチ１０の稼動（巻入動作・巻出動作）を実現する。

詳しく説明すると、ブーム７は、アクチュエータによって旋回自在となっている（図１における矢印Ａ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを旋回用モーター１２と定義する（図１参照）。旋回用モーター１２は、方向制御弁である旋回用バルブ３５によって適宜に稼動される。つまり、旋回用モーター１２は、旋回用バルブ３５が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、旋回用バルブ３５は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。ブーム７の旋回角度や旋回速度は、図示しないセンサによって検出される。

また、ブーム７は、アクチュエータによって伸縮自在となっている（図１における矢印Ｂ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを伸縮用シリンダ１３と定義する（図１参照）。伸縮用シリンダ１３は、方向制御弁である伸縮用バルブ３６によって適宜に稼動される。つまり、伸縮用シリンダ１３は、伸縮用バルブ３６が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、伸縮用バルブ３６は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。ブーム７の伸縮長さや伸縮速度は、図示しないセンサによって検出される。

更に、ブーム７は、アクチュエータによって起伏自在となっている（図１における矢印Ｃ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを起伏用シリンダ１４と定義する（図１参照）。起伏用シリンダ１４は、方向制御弁である起伏用バルブ３７によって適宜に稼動される。つまり、起伏用シリンダ１４は、起伏用バルブ３７が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、起伏用バルブ３７は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。ブーム７の起伏角度や起伏速度は、図示しないセンサによって検出される。

更に、フック９は、アクチュエータによって昇降自在となっている（図１における矢印Ｄ参照）。本願においては、かかるアクチュエータを巻回用モーター１５と定義する（図１参照）。巻回用モーター１５は、方向制御弁である巻回用バルブ３８によって適宜に稼動される。つまり、巻回用モーター１５は、巻回用バルブ３８が作動油の流動方向を切り替えることで適宜に稼動される。なお、巻回用バルブ３８は、コントローラ２０の指示に基づいて稼動される。フック９の吊下長さや昇降速度は、図示しないセンサによって検出される。

加えて、コントローラ２０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどによって情報送受信部２３を構成している。情報送受信部２３は、通信ネットワークを経由して遠隔地にあるサーバーコンピュータ２４から情報を取得できる。例えば、旋回体３を構成するブーム７に対して荷物Ｌが衝突する可能性についての情報を取得することができる。なお、サーバーコンピュータ２４は、クレーン１に搭載されたコントローラ２０と機能として一体をなす。従って、サーバーコンピュータ２４は、コントローラ２０に含まれるとも考えられる。以下では、サーバーコンピュータ２４を含む上位概念としてコントローラ２０を説明する。

次に、図４を用いて、第一仮想モデル４０について説明する。

第一仮想モデル４０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｂｏｘ）である。かかる有限境界ボックス４１は、「中心点の座標」と「中心点から平面までの距離」と「傾きを表す方向ベクトル」の三つの要素によって形成されている。有限境界ボックス４１は、形状を単純化した仮想空間上のブーム７として取り扱われる。

第一仮想モデル４０は、ブーム７の動作に合わせて連動する。具体的に説明すると、第一仮想モデル４０は、ブーム７の旋回動作に合わせて旋回する（図４における矢印Ａ参照）。また、ブーム７の伸縮動作に合わせて伸縮する（図４における矢印Ｂ参照）。更に、ブーム７の起伏動作に合わせて起伏する（図４における矢印Ｃ参照）。こうして、第一仮想モデル４０は、ブーム７の動作態様に関わらず、仮想空間上にて常にブーム７を囲っている。なお、一つの有限境界ボックス４１ではなく、複数の有限境界ボックス４１によってブーム７を囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス４１を組み合わせてブーム７を囲うとしてもよい。また、その他の一部（キャビン１１など）を含めて有限境界ボックス４１で囲うとしてもよいし、走行体２や旋回体３の全部を有限境界ボックス４１で囲うとしてもよい。即ち、有限境界ボックス４１で囲う範囲を限定するものではない。

次に、図５を用いて、第二仮想モデル５０について説明する。

第二仮想モデル５０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｂｏｘ）を用いて作成される。かかる有限境界ボックス５１も、「中心点の座標」と「中心点から平面までの距離」と「傾きを表す方向ベクトル」の三つの要素によって形成されている。有限境界ボックス５１は、形状を単純化した仮想空間上の荷物Ｌとして取り扱われる。

第二仮想モデル５０は、荷物Ｌの移動に合わせて連動する。具体的に説明すると、第二仮想モデル５０は、荷物Ｌの旋回移動（ブーム７の旋回動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ａ参照）。また、荷物Ｌの伸縮移動（ブーム７の伸縮動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ｂ参照）。更に、荷物Ｌの起伏移動（ブーム７の起伏動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ｃ参照）。加えて、荷物Ｌの巻回移動（ウインチ１０の巻回動作による移動）に合わせて移動する（図５における矢印Ｄ参照）。こうして、第二仮想モデル５０は、荷物Ｌの移動態様に関わらず、仮想空間上にて常に荷物Ｌを囲っている。なお、一つの有限境界ボックス５１ではなく、複数の有限境界ボックス５１によって荷物Ｌを囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス５１を組み合わせて荷物Ｌを囲うとしてもよい。また、荷物Ｌの一部のみを有限境界ボックス５１で囲うとしてもよい。即ち、有限境界ボックス５１で囲う範囲を限定するものではない。

次に、図６を用いて、第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０が近接又は干渉をしている状態について説明する。ここでは、ブーム７の起立動作により、ブーム７に荷物Ｌが近づいている状況を想定して説明する（図６における矢印Ｅ参照）。

コントローラ２０は、仮想空間上における第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０を認識している。このため、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０の動作に基づいて現実のブーム７の動作態様を把握できる。また、コントローラ２０は、第二仮想モデル５０の移動に基づいて現実の荷物Ｌの移動態様を把握できる。更に、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０の相対位置に基づいてブーム７と荷物Ｌの相対距離を把握できる。従って、コントローラ２０は、ブーム７に対して荷物Ｌが衝突する恐れがあることを判断でき、衝突する恐れがある場合は、各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）を制御してブーム７の稼動及びウインチ１０の稼動を緊急停止させるのである。

以上のように、本クレーン１は、荷物Ｌの運搬に供する各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）と、アクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を指示するコントローラ２０と、を具備している。そして、コントローラ２０は、走行体２及び旋回体３の動作に合わせて連動する走行体２及び旋回体３の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル４０及び荷物Ｌの移動に合わせて連動する荷物Ｌを内包するように形成された第二仮想モデル５０を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３に衝突するのを防ぐことができる。

詳細に説明すると、本クレーン１において、コントローラ２０は、ブーム７の動作に合わせて連動するブーム７を内包するように形成された第一仮想モデル４０及び荷物Ｌの移動に合わせて連動する荷物Ｌを内包するように形成された第二仮想モデル５０を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル４０と第二仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが旋回体３を構成するブーム７に衝突するのを防ぐことができる。

ところで、コントローラ２０は、計算負荷を減らしつつ高い計算速度を実現するため、簡素なアルゴリズムを採用することが可能である。即ち、ブーム７に長手方向に沿って延びる線分を定義し、かかる線分に第二仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）の稼動を緊急停止させるとしてもよい。或いは、荷物Ｌの中心に質点を定義し、第一仮想モデル４０にかかる質点が近接するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させるとしてもよい。或いは、ブーム７に長手方向に沿って延びる線分を定義するとともに荷物Ｌの中心に質点を定義し、かかる線分と質点が近接するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させるとしてもよい。このようにしても、同様の効果を奏することとなる。

次に、図７を用いて、一の実施形態に係る第二仮想モデル５０について詳しく説明する。図７の（Ｘ）は、第二仮想モデル５０を図中における矢印Ｖの方向から見た拡大図である。

本実施形態に係る第二仮想モデル５０は、有限境界ボックス５１の回転によって得られる円柱形状となっている。このときの回転軸は、ブーム７の先端部分からフック９を通る第一軸５２である。そのため、第二仮想モデル５０は、第一軸５２を中心として荷物Ｌが回転したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。なお、長さがｘで高さがｚである直方体形状の荷物Ｌを想定すると、第二仮想モデル５０の半径ｒと高さｈは下記（１）（２）の関係式を満たす。
ｒ≧ｘ÷２・・・（１）
ｈ≧ｚ・・・・・（２）

このように、ブーム７の先端部分からフック９を通る直線を第一軸５２とした場合、第二仮想モデル５０は、第一軸５２を中心として荷物Ｌが回転したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌの回転による衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３（旋回体３を構成するブーム７）に衝突するのを確実に防ぐことができる。

次に、図８を用いて、他の実施形態に係る第二仮想モデル５０について詳しく説明する。図８の（Ｘ）は、第二仮想モデル５０を図中における矢印Ｖの方向から見た拡大図である。

本実施形態に係る第二仮想モデル５０は、有限境界ボックス５１の振れと回転によって得られる円柱形状となっている。このときの回転軸は、荷物Ｌが振子運動をしている際における当該荷物Ｌの軌跡Ｔの最下点Ｐを通る鉛直方向の第二軸５３である。そのため、第二仮想モデル５０は、第二軸５３を中心として当該第二軸５３から最も離れた位置にある荷物Ｌが第一軸５２を中心に回転しながら大回転（第二軸５３を中心にグラインドする回転を指す）したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。なお、荷物Ｌの吊下長さをｓとし振れ角度をθとした場合において、長さがｘで高さがｚである直方体形状の荷物Ｌを想定すると、第二仮想モデル５０の半径ｒと高さｈは下記（１）（２）の関係式を満たす。
ｒ≧（ｓ＋ｚ）×ｓｉｎθ＋ｘ÷２×ｃｏｓθ・・・（１）
ｈ≧ｚ＋ｘ×ｓｉｎθ÷２＋ｓ−ｓ×ｃｏｓθ・・・（２）

このように、荷物Ｌが振子運動をしている際における当該荷物Ｌの軌跡Ｔの最下点Ｐを通る鉛直方向の直線を第二軸５３とした場合、第二仮想モデル５０は、第二軸５３を中心として当該第二軸５３から最も離れた位置にある荷物Ｌが第一軸５２を中心に回転しながら大回転したときの領域Ｒを内包する円柱形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌの振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３（旋回体３を構成するブーム７）に衝突するのをより確実に防ぐことができる。

この点、振子運動の振れ量は、荷物Ｌの吊下長さｓによって変化することから、吊下長さｓに応じて第二仮想モデル５０の大きさが調節されることとなる。ひいては、吊下長さｓに応じて衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが走行体２や旋回体３（旋回体３を構成するブーム７）に衝突するのをより確実に防ぐことができる。

次に、図９を用いて、他の実施形態に係る第二仮想モデル５０について詳しく説明する。図９の（Ｘ）は、第二仮想モデル５０を図中における矢印Ｖの方向から見た拡大図である。

本実施形態に係る第二仮想モデル５０は、有限境界ボックス５１の振れと回転によって得られる円柱形状に円錐形状を付加した形状となっている。円柱形状は、第二軸５３を中心として当該第二軸５３から最も離れた位置にある荷物Ｌが第一軸５２を中心に回転しながら大回転（第二軸５３を中心にグラインドする回転を指す）したときの領域Ｒを内包する。円錐形状は、荷物Ｌが第二軸５３から最も離れた位置にあるときのワイヤロープ８を母線Ｇとして第二軸５３を中心に回転したときの領域Ｒｃを内包する。

このように、第二仮想モデル５０は、ワイヤロープ８を母線Ｇとする円錐形状を円柱形状の上部に付加した形状となっている。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌの上方にある構造物に対しても振れと回転による衝突可能性を考慮するので、フック９に吊り下げられた荷物Ｌが他のフック１７などの構造物に衝突するのを防ぐことができる。

次に、本願に開示する技術的思想の第一の応用事例について説明する。図１０は、第一の応用事例であって第一仮想モデル４０と第三仮想モデル６０が近接又は干渉をしている状態を示している。

第一の応用事例は、ブーム７が障害物Ｆに衝突するのを防ぐものである。第一の応用事例にあっては、障害物Ｆが第三仮想モデル６０によって囲われている必要がある。

第三仮想モデル６０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｂｏｘ）を用いて作成される。有限境界ボックス６１は、形状を単純化した仮想空間上の障害物Ｆとして取り扱われる。第三仮想モデル６０は、障害物Ｆが車両などであって移動自在である場合は、障害物Ｆの動作に合わせて連動する。なお、一つの有限境界ボックス６１ではなく、複数の有限境界ボックス６１によって障害物Ｆを囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス６１を組み合わせて障害物Ｆを囲うとしてもよい。障害物Ｆの一部のみを有限境界ボックス６１で囲うとしてもよい。

コントローラ２０は、仮想空間上における第一仮想モデル４０と第三仮想モデル６０を認識している。このため、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０の動作に基づいて現実のブーム７の動作態様を把握できる。また、コントローラ２０は、第三仮想モデル６０の動作に基づいて現実の障害物Ｆの動作態様を把握できる。更に、コントローラ２０は、第一仮想モデル４０と第三仮想モデル６０の相対位置に基づいてブーム７と障害物Ｆの相対距離を把握できる。従って、コントローラ２０は、ブーム７が障害物Ｆに衝突する恐れがあることを判断でき、衝突する恐れがある場合は、各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）を制御してブーム７の稼動及びウインチ１０の稼動を緊急停止させるのである。

以上のように、コントローラ２０は、ブーム７の動作に合わせて連動する当該ブーム７を内包するように形成された第一仮想モデル４０及び障害物Ｆの移動に合わせて連動する当該障害物Ｆを内包するように形成された第三仮想モデル６０を認識し、仮想空間上で第一仮想モデル４０と第三仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、ブーム７が障害物Ｆに衝突するのを防ぐことができる。

次に、本願に開示する技術的思想の第二の応用事例について説明する。図１１は、第二の応用事例であって第二仮想モデル５０と第四仮想モデル７０が近接又は干渉をしている状態を示している。

第二の応用事例は、荷物Ｌが障害物Ｆに衝突するのを防ぐものである。第二の応用事例にあっても、障害物Ｆが第四仮想モデル７０によって囲われている必要がある。

第四仮想モデル７０は、仮想空間上に形成された直方体形状（有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｂｏｘ）を用いて作成される。有限境界ボックス７１は、形状を単純化した仮想空間上の障害物Ｆとして取り扱われる。第四仮想モデル７０は、障害物Ｆが車両などであって移動自在である場合は、障害物Ｆの動作に合わせて連動する。なお、一つの有限境界ボックス７１ではなく、複数の有限境界ボックス７１によって障害物Ｆを囲うとしてもよい。例えば、複数の有限境界ボックス７１を組み合わせて障害物Ｆを囲うとしてもよい。障害物Ｆの一部のみを有限境界ボックス７１で囲うとしてもよい。

コントローラ２０は、仮想空間上における第二仮想モデル５０と第四仮想モデル７０を認識している。このため、コントローラ２０は、第二仮想モデル５０の移動に基づいて現実の荷物Ｌの移動態様を把握できる。また、コントローラ２０は、第四仮想モデル７０の動作に基づいて現実の障害物Ｆの動作態様を把握できる。更に、コントローラ２０は、第二仮想モデル５０と第四仮想モデル７０の相対位置に基づいて荷物Ｌと障害物Ｆの相対距離を把握できる。従って、コントローラ２０は、荷物Ｌが障害物Ｆに衝突する恐れがあることを判断でき、衝突する恐れがある場合は、各種のアクチュエータ（旋回用モーター１２・伸縮用シリンダ１３・起伏用シリンダ１４・巻回用モーター１５）を制御してブーム７の稼動及びウインチ１０の稼動を緊急停止させるのである。

以上のように、コントローラ２０は、荷物Ｌの動作に合わせて連動する当該荷物Ｌを内包するように形成された第二仮想モデル５０及び障害物Ｆの移動に合わせて連動する当該障害物Ｆを内包するように形成された第四仮想モデル７０を認識し、仮想空間上で第二仮想モデル５０と第三仮想モデル５０が近接又は干渉するとアクチュエータ（１２・１３・１４・１５）の稼動を緊急停止させる。かかる技術的思想によれば、荷物Ｌが障害物Ｆに衝突するのを防ぐことができる。

最後に、本願に開示する技術的思想は、いわゆるジブを備えており、ジブによってブーム７が延長される構造に対しても適用可能である。つまり、ジブは、ブーム７の構成要素としてブーム７に含まれるものとする。また、本願に開示する技術的思想は、直方体形状として有限境界ボックス：Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｂｏｘを利用するものである。しかしながら、同じく直方体形状として軸並行境界ボックス：Ａｘｉｓ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｂｏｘを利用するとしてもよい。軸並行境界ボックスは、直方体形状の各辺がＸＹＺ軸に並行なので、有限境界ボックスよりも大きくならざるを得ず、衝突可能性を考慮するにあたって判断が粗くなる。一方で、計算負荷を減らすことができるという利点を有する。

１ クレーン
２ 走行体
３ 旋回体
７ ブーム
８ ワイヤロープ
９ フック
１０ ウインチ
１２ 旋回用モーター（アクチュエータ）
１３ 伸縮用シリンダ（アクチュエータ）
１４ 起伏用シリンダ（アクチュエータ）
１５ 巻回用モーター（アクチュエータ）
２０ コントローラ
２１ 情報記憶部
２２ 情報処理部
２３ 情報受信部
２４ サーバーコンピュータ
４０ 第一仮想モデル
４１ 有限境界ボックス
５０ 第二仮想モデル
５１ 有限境界ボックス
５２ 第一軸
５３ 第二軸
Ｇ 母線
Ｌ 荷物
Ｐ 最下点
Ｒ 領域

Claims (5)

1. 走行体と、
   前記走行体に支持される旋回体と、を備え、
   前記旋回体がブームと当該ブームの先端部分から垂下するワイヤロープと当該ワイヤロープの巻き入れ及び巻き出しによって昇降するフックを有しており、
   前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を運搬するクレーンにおいて、
   前記荷物の運搬に供する各種のアクチュエータと、
   前記アクチュエータの稼動を指示するコントローラと、を具備し、
   前記コントローラは、前記走行体及び前記旋回体の動作に合わせて連動する当該走行体及び当該旋回体の一部若しくは全部を内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ことを特徴とするクレーン。
2. 前記コントローラは、前記ブームの動作に合わせて連動する当該ブームを内包するように形成された第一仮想モデル及び前記荷物の移動に合わせて連動する当該荷物を内包するように形成された第二仮想モデルを認識し、仮想空間上で前記第一仮想モデルと前記第二仮想モデルが近接又は干渉すると前記アクチュエータの稼動を緊急停止させる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
3. 前記ブームの先端部分から前記フックを通る直線を第一軸とした場合、
   前記第二仮想モデルは、前記第一軸を中心として前記荷物が回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクレーン。
4. 前記荷物が振子運動をしている際における当該荷物の軌跡の最下点を通る鉛直方向の直線を第二軸とした場合、
   前記第二仮想モデルは、前記第二軸を中心として当該第二軸から最も離れた位置にある前記荷物が前記第一軸を中心に回転しながら大回転したときの領域を内包する円柱形状となっている、ことを特徴とする請求項３に記載のクレーン。
5. 前記第二仮想モデルは、前記ワイヤロープを母線とする円錐形状を前記円柱形状の上部に付加した形状となっている、ことを特徴とする請求項４に記載のクレーン。

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