JP2020132314A - Crane and route generation system for crane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クレーンおよびクレーンの経路生成システムに関する。 The present invention relates to a crane and a crane path generation system.
従来、クレーンによる荷物の搬送作業においては、ブームの旋回、起伏、伸縮およびワイヤロープの巻き上げ等の動きを単独または併用することによって荷物を三次元空間内で移動させる。荷物の搬送経路は、クレーンの姿勢、地物の位置や形状、荷物の形状、吊り上げ位置および吊り下し位置を考慮して決定される。 Conventionally, in the work of transporting a load by a crane, the load is moved in a three-dimensional space by using movements such as turning, undulating, expanding and contracting the boom, and hoisting a wire rope alone or in combination. The load transportation route is determined in consideration of the attitude of the crane, the position and shape of the feature, the shape of the load, the lifting position and the hanging position.
荷物の搬送経路は、クレーンの作業可能範囲内で任意に設定することができる。また、クレーンは、アクチュエータの動きの組み合わせによって荷物を移動させるため、同じ搬送経路であっても異なる組み合わせによって荷物を移動させることができる。このため、操縦者には、最適な搬送経路の決定とアクチュエータの動きの組み合わせの決定に多くの経験や高い熟練度が求められる。そこで、障害物を回避する移動経路を探索する経路探索システムが知られている。例えば特許文献1の如くである。
The transport route of the luggage can be arbitrarily set within the workable range of the crane. Further, since the crane moves the load according to the combination of the movements of the actuators, the load can be moved by different combinations even in the same transport route. For this reason, the operator is required to have a lot of experience and a high degree of skill in determining the optimum transport path and the combination of actuator movements. Therefore, a route search system that searches for a movement route that avoids obstacles is known. For example, as in
特許文献1に記載の経路探索システムは、障害物等が含まれる仮想空間上に複数のナビゲーションノードを生成する。さらに、経路探索システムは、ユーザーが所望する係数に基づいて開始点から目的地点までの経路を探索する。また、経路探索システムは、各ノード間の中間点に新しいナビゲーションノードを追加してノードの密度を高められる。このように構成することで、経路探索システムは、衝突を回避するための経路を緻密に計算することができる。しかし、クレーンは、荷物を吊り上げて搬送する性質上、周囲に障害物が存在していなくても搬送経路に制約が生じる。つまり、クレーンは、開始点に生成されたノードと目的地点に生成されたノードを含む経路が生成されても荷物を開始点から目的地点まで搬送できない場合があった。
The route search system described in
作業可能範囲の三次元空間内に、計算量を抑制しつつ、指定した空間位置を荷物が確実に通過する搬送経路を生成することができるクレーンおよびクレーンの経路生成システムを提供する。 Provided are a crane and a crane route generation system capable of generating a transport path in which a load can surely pass through a specified space position while suppressing the amount of calculation in a three-dimensional space within a workable range.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above, and next, the means for solving this problem will be described.
即ち、第1の発明は、旋回台に起伏自在かつ伸縮自在のブームが設けられるクレーンであって、搬送する荷物の重量から前記荷物を搬送可能な作業可能範囲を設定する作業可能範囲設定部と、前記作業可能範囲内において、前記荷物が通過可能な複数の節点を生成する節点生成部と、前記節点生成部で生成された節点毎に隣り合う節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、生成された前記複数の節点と前記複数の経路から、前記クレーンの複数のアクチュエータを作動させる優先順位に基づいて、所定の条件を満たす前記荷物の搬送経路を決定する搬送経路決定部と、を備え、前記節点生成部が、前記作業可能範囲内に設定された特定位置に通過節点を生成し、前記通過節点を基準として前記作業可能範囲内に複数の節点を生成し、前記搬送経路決定部が、前記通過節点を経由する搬送経路を決定するクレーンである。 That is, the first invention is a crane provided with an undulating and expandable boom on a swivel base, and a workable range setting unit that sets a workable range in which the load can be transported from the weight of the load to be transported. , Within the workable range, a node generation unit that generates a plurality of nodes through which the load can pass, and a route generation unit that generates a plurality of routes connecting adjacent nodes for each node generated by the node generation unit. A transport route determining unit that determines a transport route of the load satisfying a predetermined condition based on the priority of operating the plurality of actuators of the crane from the generated node and the plurality of paths. , The node generation unit generates a passing node at a specific position set within the workable range, and generates a plurality of nodes within the workable range with the passing node as a reference, and the transport path. The determination unit is a crane that determines the transport route via the passing node.
第2の発明は、前記節点生成部は、前記通過節点を含む特定領域を設定し、前記特定領域における前記通過節点と前記通過節点に隣り合う節点との間隔および隣り合う節点同士の間隔が所定範囲内に収まるように前記特定領域内の前記節点を生成するクレーンである。 In the second invention, the node generation unit sets a specific region including the passing node, and the distance between the passing node and the node adjacent to the passing node in the specific region and the distance between the adjacent nodes are predetermined. It is a crane that generates the node in the specific area so as to be within the range.
第3の発明は、前記特定位置が、前記荷物の搬送開始位置および前記搬送開始位置の鉛直上方である吊り上げ完了位置、または搬送終了位置および前記搬送終了位置の鉛直上方である吊り下げ開始位置であるクレーンの経路生成システムである。 In the third invention, the specific position is a hoisting completion position where the load is vertically above the transport start position and the transport start position, or a hoisting start position which is vertically above the transport end position and the transport end position. It is a route generation system for a crane.
第4の発明は、旋回台に起伏自在かつ伸縮自在のブームが設けられるクレーンの経路生成システムであって、前記クレーンの位置情報、前記クレーンの機体情報、前記荷物の重量および特定位置を取得し、前記荷物の搬送経路を伝達する情報通信部と、前記荷物の重量から前記荷物を搬送可能な作業可能範囲を設定する作業可能範囲設定部と、前記作業可能範囲内において、前記荷物が通過可能な複数の節点を生成する節点生成部と、前記節点生成部で生成された節点毎に隣り合う節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、生成された前記複数の節点と前記複数の経路から、前記クレーンの複数のアクチュエータを作動させる優先順位に基づいて、所定の条件を満たす前記荷物の搬送経路を決定する搬送経路決定部と、を備え、前記節点生成部が、前記作業可能範囲内に設定された特定位置に通過節点を生成し、前記通過節点を基準として前記作業可能範囲内に複数の節点を生成し、前記搬送経路決定部は、前記通過節点を経由する搬送経路を決定するクレーンの経路生成システムである。 A fourth invention is a path generation system for a crane in which a undulating and expandable boom is provided on a swivel, and acquires the position information of the crane, the machine body information of the crane, the weight of the luggage, and a specific position. , The information and communication unit that transmits the transport route of the luggage, the workable range setting unit that sets the workable range in which the luggage can be transported from the weight of the luggage, and the luggage can pass within the workable range. A node generation unit that generates a plurality of nodes, a route generation unit that generates a plurality of routes connecting adjacent nodes for each node generated by the node generation unit, and the generated plurality of nodes and the plurality of nodes. The node generation unit is capable of performing the work, comprising a transport route determining unit that determines a transport route of the load satisfying a predetermined condition based on the priority of operating a plurality of actuators of the crane from the path of the above. Passing nodes are generated at specific positions set within the range, and a plurality of nodes are generated within the workable range based on the passing nodes, and the transport route determining unit determines the transport path via the pass nodes. It is the path generation system of the crane to decide.
本発明は、以下に示すような効果を奏する。 The present invention has the following effects.
第1の発明においては、作業可能範囲内で荷物を通過させたい特定位置に節点を生成してから作業可能範囲全体に節点を生成するので、特定位置に節点が生成されるように節点の密度を高める必要がない。これにより、作業可能範囲の三次元空間内に、計算量を抑制しつつ、指定した空間位置を荷物が確実に通過する搬送経路を生成することができる。 In the first invention, since the node is generated at a specific position where the load is to be passed within the workable range and then the node is generated in the entire workable range, the density of the node is generated so that the node is generated at the specific position. There is no need to increase. As a result, it is possible to generate a transport path within the three-dimensional space of the workable range, in which the load reliably passes through the designated space position while suppressing the amount of calculation.
第2の発明においては、荷物を通過させたい特定位置に生成された通過節点周辺の特定領域の節点の間隔を調整しているので、搬送経路に与える節点のばらつきの影響が抑制される。これにより、作業可能範囲の三次元空間内に、計算量を抑制しつつ、指定した空間位置を荷物が確実に通過する搬送経路を生成することができる。 In the second invention, since the interval between the nodes in the specific region around the passing node generated at the specific position where the load is to be passed is adjusted, the influence of the variation of the nodes on the transport path is suppressed. As a result, it is possible to generate a transport path within the three-dimensional space of the workable range, in which the load reliably passes through the designated space position while suppressing the amount of calculation.
第3の発明においては、節点の密度を高めることなく、荷物が確実に搬送開始位置から鉛直上方に搬送され、荷物が確実に搬送終了位置の鉛直上方から吊り下される搬送経路が生成される。これにより、作業可能範囲の三次元空間内に、計算量を抑制しつつ、指定した空間位置を荷物が確実に通過する搬送経路を生成することができる。 In the third invention, a transport path is generated in which the load is reliably transported vertically above the transport start position and the load is reliably suspended vertically above the transport end position without increasing the density of the nodes. .. As a result, it is possible to generate a transport path within the three-dimensional space of the workable range, in which the load reliably passes through the designated space position while suppressing the amount of calculation.
第4の発明においては、作業可能範囲内で荷物を通過させたい特定位置に節点を生成してから作業可能範囲全体に節点を生成するので、特定位置に節点が生成されるように節点の密度を高める必要がない。これにより、作業可能範囲の三次元空間内に、計算量を抑制しつつ、指定した空間位置を荷物が確実に通過する搬送経路を生成することができる。 In the fourth invention, since the node is generated at a specific position where the load is to be passed within the workable range and then the node is generated in the entire workable range, the density of the node is generated so that the node is generated at the specific position. There is no need to increase. As a result, it is possible to generate a transport path within the three-dimensional space of the workable range, in which the load reliably passes through the designated space position while suppressing the amount of calculation.
以下に、図1と図2を用いて、クレーン1について説明する。本願では、ラフテレーンクレーンについて説明を行うが、本願に開示する技術的思想は、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーン、高所作業車等にも適用できる。
The
クレーン1は、車両2とクレーン装置6で構成されている。
The
車両2は、左右一対の前輪3と後輪4を備えている。また、車両2は、荷物Wの搬送作業を行う際に接地させて安定を図るアウトリガ5を備えている。なお、車両2は、その上部にクレーン装置6を支持している。
The
クレーン装置6は、荷物Wをワイヤロープによって吊り上げる装置である。クレーン装置6は、旋回台8、ブーム9、メインフックブロック10、サブフックブロック11、メインウインチ13、メインワイヤロープ14、サブウインチ15、サブワイヤロープ16、キャビン17等を具備している。
The
旋回台8は、クレーン装置6を旋回可能に構成する構造体である。旋回台8は、円環状の軸受を介して車両2のフレーム上に設けられる。旋回台8には、アクチュエータである旋回用油圧モータ81が設けられている。旋回台8は、旋回用油圧モータ81によって左右方向に旋回可能に構成されている。
The
旋回用油圧モータ81は、電磁比例切換バルブである旋回用バルブ22によって回転操作される。旋回用バルブ22は、旋回用油圧モータ81に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、旋回台8は、旋回用バルブ22によって回転操作される旋回用油圧モータ81を介して任意の旋回速度に制御可能に構成されている。旋回台8には、旋回台8の旋回角度と旋回速度とを検出する旋回用センサ27が設けられている。
The turning
ブーム9は、荷物Wを吊り上げ可能に構成する構造体である。ブーム9は、その基端が旋回台8の略中央に揺動可能に設けられている。ブーム9には、アクチュエータである伸縮用油圧シリンダ91と起伏用油圧シリンダ92が設けられている。ブーム9は、伸縮用油圧シリンダ91によって長手方向に伸縮可能に構成されている。また、ブーム9は、起伏用油圧シリンダ92によって上下方向に起伏可能に構成されている。さらに、ブーム9には、ブームカメラ93が設けられている。
The
伸縮用油圧シリンダ91は、電磁比例切換バルブである伸縮用バルブ23によって伸縮操作される。伸縮用バルブ23は、伸縮用油圧シリンダ91に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、ブーム9は、伸縮用バルブ23によって伸縮操作される伸縮用油圧シリンダ91を介して任意の伸縮速度に制御可能に構成されている。ブーム9には、ブーム9のブーム長さと伸縮速度とを検出する伸縮用センサ28が設けられている。
The expansion / contraction
起伏用油圧シリンダ92は、電磁比例切換バルブである起伏用バルブ24によって伸縮操作される。起伏用バルブ24は、起伏用油圧シリンダ92に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、ブーム9は、起伏用バルブ24によって伸縮操作される起伏用油圧シリンダ92を介して任意の起伏速度に制御可能に構成されている。ブーム9には、ブーム9の起伏角度と起伏速度とを検出する起伏用センサ29が設けられている。
The undulating
ブームカメラ93は、荷物Wおよび地物C(図11参照)の画像を取得する。ブームカメラ93は、ブーム9の先端部に設けられている。また、ブームカメラ93は、360°回転可能に構成され、ブーム9の先端部を中心とする全方位を撮影することができる。なお、ブームカメラ93は、後述する制御装置32に接続されている。
The
メインフックブロック10とサブフックブロック11は、荷物Wを吊り上げるための部材である。メインフックブロック10には、メインフック10aが設けられている。サブフックブロック11には、サブフック11aが設けられている。
The
メインウインチ13とメインワイヤロープ14は、メインフック10aに引っ掛けられた荷物Wを吊り上げるための機構である。また、サブウインチ15とサブワイヤロープ16は、サブフック11aに引っ掛けられた荷物Wを吊り上げるための機構である。メインウインチ13とサブウインチ15には、それぞれの回転量を検出する巻回用センサ26が設けられている。メインウインチ13は、電磁比例切換バルブであるメイン用バルブ25mによってメイン用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。同様に、サブウインチ15は、電磁比例切換バルブであるサブ用バルブ25sによってサブ用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。
The
キャビン17は、操縦席を覆う構造体である。キャビン17の内部には、車両2を操作するための操作具やクレーン装置6を操作するための操作具が設けられている。旋回操作具18は、旋回用油圧モータ81を操作することができる。起伏操作具19は、起伏用油圧シリンダ92を操作することができる。伸縮操作具20は、伸縮用油圧シリンダ91を操作することができる。メインドラム操作具21mは、メイン用油圧モータを操作することができる。サブドラム操作具21sは、サブ用油圧モータを操作することができる。
The
GNSS受信機30は、衛星から測距電波を受信し、緯度、経度、標高を算出するものである。GNSS受信機30は、キャビン17に設けられている。従って、クレーン1は、キャビン17の位置座標を取得することができる。また、車両2を基準とする方位を取得することができる。なお、GNSS受信機30は、後述する制御装置32に接続されている。
The
データ通信機31は、外部のサーバコンピュータと通信を行う装置である。データ通信機31は、キャビン17に設けられている。データ通信機31は、外部のサーバコンピュータから後述する作業領域Awの空間情報および搬送作業に関する情報等を取得するように構成されている。なお、データ通信機31は、後述する制御装置32に接続されている。
The
制御装置32は、各種切換バルブ(旋回用バルブ22、伸縮用バルブ23、起伏用バルブ24、メイン用バルブ25mおよびサブ用バルブ25s)を制御するコンピュータである。制御装置32は、各種切換バルブ(22、23、24、25m、25s)を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。また、制御装置32は、各種センサ(巻回用センサ26、旋回用センサ27、伸縮用センサ28および起伏用センサ29)に接続されている。さらに、制御装置32は、各種操作具(旋回操作具18、起伏操作具19、伸縮操作具20、メインドラム操作具21mおよびサブドラム操作具21s)に接続されている。そのため、制御装置32は、各種操作具(18、19、20、21m、21s)の操作量に対応した制御信号を生成することができる。
The
このように構成されるクレーン1は、車両2を走行させることで任意の位置にクレーン装置6を移動させることができる。また、クレーン1は、ブーム9を起立させ、かつブーム9を伸長させることでクレーン装置6の揚程や作業半径を拡大することができる。そして、クレーン1は、ブーム9の旋回、起伏、伸縮およびワイヤロープ(メインワイヤロープ14、サブワイヤロープ16)の巻き上げ等の動きを単独または併用することによって荷物Wを移動させることができる。
The
次に、図3から図7を用いて、クレーン1の作業領域Awの作業可能範囲Ar内における荷物Wの搬送経路CRの自動生成について説明する。クレーン1は、建設現場等の作業領域Awに配置されているものとする。また、クレーン1は、生成された搬送経路CRに沿って自動でサブフック11aに吊り下げられた荷物Wを搬送するものとする。以下の説明で、位置情報とは、クレーン1の位置座標データである。機体情報とは、クレーン1の性能諸元データである。制御情報とは、クレーン1の作動状態、制御信号、各種センサの検出値等である。作業に関する情報とは、荷物Wの搬送開始位置である吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pd、荷物Wの搬送終了位置である吊り下し位置Pe、荷物Wの重量Wg等に関する情報である。搬送経路情報とは、荷物Wの搬送経路CR、搬送速度等である。作業領域Awの空間情報とは、作業領域Aw内の地物C等の三次元情報である。
Next, with reference to FIGS. 3 to 7, the automatic generation of the transport path CR of the load W within the workable range Ar of the work area Aw of the
図3に示すように、クレーン1は、制御装置32において荷物Wの搬送経路CRを自動生成する。制御装置32は、作業可能範囲設定部32a、節点生成部32b、経路生成部32c、搬送経路決定部32d、搬送制御部32eを有する。
As shown in FIG. 3, the
制御装置32の作業可能範囲設定部32aは、搬送する荷物Wの重量Wgから作業可能範囲Arを仮想空間上に設定する。作業可能範囲設定部32aは、データ通信機31を介して外部のサーバコンピュータ等から作業に関する情報として吊り上げ位置Ps、吊り下し位置Pe、荷物Wの重量Wgと作業領域Aw(図4参照)の空間情報とを取得する。作業可能範囲設定部32aは、クレーン1の機体情報、荷物Wの重量Wgからクレーン1が荷物Wを搬送することができる空間である作業可能範囲Ar(図4参照)を算出する。
The workable
図4に示すように、節点生成部32bは、ブーム9の旋回中心を原点とする極座標系において、作業可能範囲Ar内にブーム9の任意のブーム長さLx(n)、任意の旋回角度θy(n)および任意の起伏角度θz(n)を所定の任意のブーム長さ刻み毎、かつ任意の旋回角度刻み毎、かつ任意の起伏角度刻み毎に、それぞれ変更させる場合の荷物Wが通過する節点P(n)を仮想空間内に生成する(nは任意の自然数)。
As shown in FIG. 4, the
節点生成部32bは、車両2の進行方向を基準として時計回り方向の任意の旋回角度θy(n)、水平方向を基準として任意の起伏角度θz(n)の位置にあるブーム9を伸縮可能なブーム長さLx(n)の全範囲において任意のブーム長さ刻み毎に伸縮させる場合の節点P(n)を生成する。次に、節点生成部32bは、任意の旋回角度刻みだけ異なる任意の旋回角度θy(n+1)、任意の起伏角度θz(n)の位置にあるブーム9を任意のブーム長さ刻み毎に伸縮させる場合の節点P(n)を、伸縮可能なブーム長さLx(n)の全範囲において生成する。このように、節点生成部32bは、旋回可能な旋回角度θy(n)の全範囲において任意の旋回角度刻み毎に、任意の起伏角度θz(n)の位置にあるブーム9を伸縮させる場合の節点P(n)を生成する。
The
同様にして、節点生成部32bは、任意の旋回角度刻みだけ異なる任意の起伏角度θz(n+1)の位置にあるブーム9を任意のブーム長さ刻み毎に伸縮させる場合の節点P(n)を、旋回可能な旋回角度θy(n)の全範囲において任意の旋回角度刻み毎に生成する。このように、節点生成部32bは、旋回可能な旋回角度θy(n)の全範囲における任意の旋回角度刻み毎、かつ起伏可能な起伏角度θz(n)の全範囲における任意の起伏角度刻み毎、かつ伸縮可能なブーム長さLx(n)の全範囲における任意のブーム長さ刻み毎に節点P(n)を生成する。この結果、作業可能範囲Ar内には、ブーム9の任意のブーム長さLx(n)、任意の旋回角度θy(n)および任意の起伏角度θz(n)における節点P(n)が任意の旋回角度刻み毎、任意の起伏角度刻み毎、任意のブーム長さ刻み毎に生成されている。
Similarly, the
次に、制御装置32の経路生成部32cは、作業可能範囲Ar内において、生成した節点P(n)のうち、隣り合う位置にある節点P(n)間を繋ぐことで節点P(n)間の経路R(n)を生成する(図5参照)。経路生成部32cは、任意の一の節点P(n)と隣り合う複数の他の節点P(n+1)、P(n+2)・・を一の節点P(n)から荷物Wを移動可能な節点として特定する。経路生成部32cは、一の節点P(n)から隣り合う複数の他の節点P(n+1)、P(n+2)・・までの経路R(n)、R(n+1)・・をそれぞれ生成する。経路生成部32cは、全ての節点P(n)間に経路R(n)を生成することで、作業可能範囲Ar内の空間をカバーする経路網を生成する。
Next, the
図5(A)に示すように、経路生成部32cは、任意の旋回角度θy(n)において、起伏角度θz(n)のブーム9を任意のブーム長さ刻み毎に縮小させる順に生成した節点P(n)、節点P(n+1)と、起伏角度θz(n+1)のブーム9を任意のブーム長さ刻み毎に縮小させて順に生成した荷物Wの節点P(n+2)、節点P(n+3)をそれぞれ繋いだ経路を生成する。節点P(n)と節点P(n+1)を繋ぐ経路R(n+1)は、ブーム9の伸縮によって荷物Wが通過する経路である。節点P(n)と節点P(n+2)を繋ぐ経路R(n+2)は、ブーム9の起伏によって荷物Wが通過する経路である。節点P(n)と節点P(n+3)を繋ぐ経路R(n+3)は、ブーム9の伸縮かつ起伏によって荷物Wが通過する経路である。
As shown in FIG. 5 (A), the
また、図5(B)に示すように、経路生成部32cは、任意のブーム長さLx(n)において、旋回角度θy(n)のブーム9を任意の起伏角度刻み毎に起立させて生成した荷物Wの節点P(n+4)、節点P(n+5)と、旋回角度θy(n+1)のブーム9を任意の起伏角度刻み毎に起立させて生成した荷物Wの節点P(n+6)、節点P(n+7)をそれぞれ繋いだ経路を生成する。節点P(n+4)と節点P(n+5)を繋ぐ経路R(n+5)は、ブーム9の起伏によって荷物Wが通過する経路である。節点P(n+4)と節点P(n+6)を繋ぐ経路R(n+6)は、ブーム9の旋回によって荷物Wが通過する経路である。節点P(n+4)と節点P(n+7)を繋ぐ経路R(n+7)は、ブーム9の旋回かつ起伏によって荷物Wが通過する経路である。
Further, as shown in FIG. 5 (B), the
また、図5(C)に示すように、経路生成部32cは、任意の起伏角度θz(n)において、ブーム長さLx(n)のブーム9を任意の旋回角度刻み毎に時計回り方向へ旋回させて生成した荷物Wの節点P(n+8)、節点P(n+9)と、ブーム長さLx(n+1)のブーム9を任意の旋回角度刻み毎に時計回り方向へ旋回させて生成した荷物Wの節点P(n+10)、節点P(n+11)とをそれぞれ繋いだ経路を生成する。節点P(n+8)と節点P(n+9)を繋ぐ経路R(n+9)は、ブーム9の旋回によって荷物Wが通過する経路である。節点P(n+8)と節点P(n+10)を繋ぐ経路R(n+10)は、ブーム9の伸縮によって荷物Wが通過する経路である。節点P(n+8)と節点P(n+11)を繋ぐ経路R(n+11)は、ブーム9の旋回かつ伸縮によって荷物Wが通過する経路である。なお、経路R(n+10)、経路R(n+11)において、ブーム9の伸縮による高さ方向の変動は、サブワイヤロープ16の巻き上げ、巻き下げによって生じないように制御されているものとする。
Further, as shown in FIG. 5C, the
このように生成される複数の経路R(n)は、ブーム9の伸縮、起伏または旋回のそれぞれ単独の動きによって搬送される荷物Wの経路と、伸縮、起伏および旋回のうち、複数の動きの併用によって搬送される荷物Wの経路とから構成されている。
The plurality of paths R (n) generated in this way are the paths of the load W carried by the independent movements of the
制御装置32の搬送経路決定部32dは、アクチュエータを作動させる優先順位および所定の条件を満たす荷物Wの搬送経路CRを決定する。アクチュエータを作動させる優先順位は、ブーム9を旋回させる旋回用油圧モータ81、ブーム9を起伏させる起伏用油圧シリンダ92、ブーム9を伸縮させる図示しない伸縮用油圧シリンダ91とする。また、本実施形態の所定の条件である第一の条件は、各アクチュエータの単独作動による荷物Wの搬送時間を最小にする経路を選択することとする。さらに、所定の条件である第二の条件は、荷物Wの搬送時の旋回半径を小さくする経路R(n)を選択することとする。なお、本実施形態において、搬送経路決定部32dによる搬送経路CRの決定は、荷物Wの高さ方向が一定である平面上の経路において実施するものとする。
The transport
図6に示すように、経路生成部32cで生成された経路は、任意の旋回半径RAの円周上に等しい間隔で生成されている節点P(A1)、節点P(A2)、・・節点P(A6)と、任意の旋回半径RBの円周上に等しい間隔で生成されている節点P(B1)、節点P(B2)、・・節点P(B6)を互いに繋いで生成されている。節点P(A1)から節点P(A6)を繋ぐ経路を経路R(n+1)、経路R(n+2)、・・経路R(n+6)とする。節点P(B1)から節点P(B6)を繋ぐ経路を経路R(n+7)、経路R(n+8)、・・経路R(n+12)とする。また、節点P(A1)と節点P(B1)とを繋ぐ経路を経路R(n+13)とする。節点P(A3)と節点P(B3)とを繋ぐ経路を経路R(n+14)とする。経路R(n+1)から経路R(n+12)は、ブーム9の旋回によって荷物Wが搬送される経路である。経路R(n+13)と経路R(n+14)は、ブーム9の起伏または伸縮によって荷物Wが搬送される経路である。
As shown in FIG. 6, the paths generated by the
搬送経路決定部32dは、第一の条件を満たす経路R(n)を選択するために搬送時間に関する重みを各経路R(n)に設定する。搬送経路決定部32dは、搬送速度が最も速いブーム9の旋回によって荷物Wが搬送される経路R(n+1)から経路R(n+12)に重み1を設定する(図6における囲み数字)。同様に、搬送経路決定部32dは、搬送速度が旋回の次に速いブーム9の起伏、または搬送速度が最も遅いブーム9の伸縮によって荷物Wが搬送される経路R(n+13)と経路R(n+14)に、起伏による搬送時の重み2と伸縮による搬送時の重み3を設定する(図6における囲み数字)。つまり、複数の経路R(n)の組み合わせから構成される搬送経路CRは、重みの合計が小さいほど搬送時間が短くなる。
The transport
図7(A)に示すように、節点P(A1)を吊り上げ位置Psとし、節点P(A3)を吊り下し位置Peとした場合、搬送経路決定部32dは、ダイクストラ法等を用いて、節点P(A1)と節点P(A3)とを繋ぐ経路の重みが最小である経路を決定する。節点P(A1)から節点P(A3)までの経路は、優先順位の高いブーム9の旋回によって荷物Wが搬送される経路R(n+1)および経路R(n+2)を繋いだ搬送経路CR1(白塗矢印)と、経路R(n+6)、経路R(n+5)、経路R(n+4)および経路R(n+3)を繋いだ搬送経路CR2(黒塗矢印)がある。搬送経路CR1の旋回半径と搬送経路CR2の旋回半径とは、同一であるのでどちらの搬送経路CRでも第二の条件を満たす。搬送経路決定部32dは、重みの合計2の搬送経路CR1と重みの合計4の搬送経路CR2とのうち、経路の重みの合計が小さい搬送経路CR1を第一の条件を満たす搬送経路CRとして選択する。
As shown in FIG. 7A, when the node P (A1) is set to the lifting position Ps and the node P (A3) is set to the hanging position Pe, the transport
図7(B)に示すように、節点P(A1)を吊り上げ位置Psとし、節点P(B3)を吊り下し位置Peとした場合、節点P(A1)から節点P(B3)までの経路は、優先順位の高いブーム9の旋回とブーム9の起伏によって荷物Wが搬送される経路R(n+1)、経路R(n+2)および経路R(n+14)を繋いだ旋回半径RAの搬送経路CR3(黒塗矢印)と、経路R(n+13)、経路R(n+7)および経路R(n+8)を繋ぐ旋回半径RBの搬送経路CR4(白塗矢印)がある。搬送経路決定部32dは、経路R(n+13)と経路R(n+14)に起伏による重み2を設定する。搬送経路CR3の重みの合計と搬送経路CR4の重みの合計とは、共に4であるのでどちらの搬送経路CRでも第一の条件を満たす。搬送経路決定部32dは、小さい旋回半径RBの搬送経路CR4を第二の条件を満たす搬送経路CRとして選択する。
As shown in FIG. 7 (B), when the node P (A1) is set as the lifting position Ps and the node P (B3) is set as the hanging position Pe, the route from the node P (A1) to the node P (B3). Is a transport path CR3 with a turning radius RA connecting the path R (n + 1), the path R (n + 2), and the path R (n + 14) to which the load W is transported by the turning of the
制御装置32の搬送制御部32eは、アクチュエータの優先順位に基づいて決定された搬送経路CRに沿って荷物Wを搬送するようにクレーン装置6の各種切換バルブに制御信号Mdを送信する。荷物Wを搬送経路CR4で搬送する場合、搬送制御部32eは、吊り上げ位置Psである節点P(A1)からブーム9を起伏させて節点P(B1)に荷物Wを搬送させる。続けて、搬送制御部32eは、荷物Wが節点P(B1)に到達すると、ブーム9を旋回させて節点P(B2)を介して吊り下し位置Peである節点P(B3)に荷物Wを搬送させる。
The
このように構成することで、クレーン1は、荷物Wの重量Wgによって定まる作業可能範囲Ar内(図4参照)のみに節点P(n)とそれらを繋ぐ経路R(n)を生成することで、経路生成のためのコストを削減することができる。また、クレーン1は、アクチュエータの荷物Wの搬送に優先順位の高いアクチュエータを用いて荷物Wが最短時間で吊り上げ位置Psから吊り下し位置Peまで搬送される搬送経路CRと、搬送経路CRで荷物Wを搬送する際に用いるアクチュエータの組み合わせが決定される。つまり、クレーン1は、その特性や作業可能範囲Arの状態等から定めたアクチュエータの優先順位に基づいて、第一の条件および第二の条件を満たすアクチュエータの組み合わせを選択する。これにより、アクチュエータの作動条件を考慮した最適な搬送経路CRで荷物Wを搬送することができる。
With this configuration, the
また、搬送経路決定部32dは、荷物Wの搬送時の旋回半径を小さくする経路R(n)の選択を第二の条件としているが、荷物Wの搬送時の高さや、進入禁止領域等の制限を満たす経路の選択を第二の条件にしてもよい。このように構成することで、クレーン1は、アクチュエータの荷物Wの搬送に優先順位の高いアクチュエータを用いて作業可能範囲Ar内の状況や作業内容を考慮した搬送経路CRが決定される。これにより、アクチュエータの作動条件を考慮した最適な搬送経路CRで荷物Wを搬送することができる。なお、節点P(n)は、メインウインチ13およびサブウインチ15の繰り入れおよび繰り出し、ジブのチルトおよび伸縮において、任意の刻み毎に生成することができる。つまり、クレーン1は、経路R(n)および搬送経路RCをメインウインチ13およびサブウインチ15の繰り入れおよび繰り出し、ジブのチルトおよび伸縮に基づいて生成することができる。
Further, the transport
次に、図8を用いて、作業可能範囲Ar内の特定位置における通過節点Pp(n)および経路R(n)の生成について説明する。作業可能範囲Ar内には、節点P(n)が生成されていないものとする。本実施形態において、特定位置は、荷物Wの吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pdおよび吊り下し位置Peとする。通過節点Pp(n)は、荷物Wを通過させる節点である。つまり、搬送経路CRは、通過節点Pp(n)が含まれるように決定される。 Next, the generation of the passing node Pp (n) and the path R (n) at a specific position in the workable range Ar will be described with reference to FIG. It is assumed that no node P (n) is generated in the workable range Ar. In the present embodiment, the specific positions are the lifting position Ps of the luggage W, the lifting completion position Pu, the hanging start position Pd, and the hanging position Pe. The passing node Pp (n) is a node through which the luggage W is passed. That is, the transport path CR is determined to include the passing node Pp (n).
図8に示すように、制御装置32の節点生成部32bは、操縦者等によって設定された吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pdおよび吊り下し位置Peの三次元座標情報を取得する(図3参照)。吊り上げ位置Psは、荷物Wの搬送開始位置である。吊り上げ完了位置Puは、荷物Wを吊り上げ位置Psから鉛直上方に吊り上げる高さを表している。吊り下し位置Peは、荷物Wの搬送終了位置である。吊り下げ開始位置Pdは、荷物Wを鉛直上方から吊り下し位置Peに吊り下す高さを表している。
As shown in FIG. 8, the
節点生成部32bは、吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pdおよび吊り下し位置Peに荷物Wを通過させる通過節点Pp(n)(本実施形態において、通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4))を生成する。さらに、節点生成部32bは、通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4)を中心として任意に定めた所定の半径RCからなる半球状の特定領域Asを仮想空間内に設定する。
The
図9(A)に示すように、節点生成部32bは、特定領域As内における通過節点Pp(n)を基準として節点P(n)を生成する。節点生成部32bは、特定領域As内における通過節点Pp(n)と通過節点Pp(n)に隣り合う節点P(n)との間隔、および特定領域As内において隣り合う節点P(n)同士の間隔(間隔のばらつきの幅)が所定の範囲内に収まるように節点P(n)の位置を調整する。
As shown in FIG. 9A, the
さらに、図9(B)に示すように、節点生成部32bは、生成した通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4)を基準として作業可能範囲Ar内に複数の節点P(n)を生成する。節点生成部32bは、特定領域As以外の作業可能範囲Ar内に隣り合う節点P(n)同士の間隔を所定の範囲内に収まるように節点P(n)の位置を調整する。つまり、通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4)を基点として作業可能範囲Ar内に節点P(n)を生成する。この際、節点生成部32bは、特定領域As内の節点密度が特定領域As以外の領域の節点密度よりも高くなるように節点P(n)を生成する。このように、節点生成部32bは、節点P(n)の位置を調整することで、隣り合う通過節点Pp(n)と節点P(n)との間隔および隣り合う節点P(n)同士の間隔を所定の範囲内に抑えながら作業可能範囲Ar内に複数の節点P(n)を生成する。
Further, as shown in FIG. 9B, the
制御装置32の経路生成部32cは、通過節点Pp(n)、特定領域Asに生成した節点P(n)を含む作業可能範囲Ar内の節点P(n)のうち、隣り合う位置にある通過節点Pp(n)と節点P(n)間をそれぞれ繋ぐことで経路R(n)を生成する(図5参照)。各特定領域Asは、周囲よりも節点密度が高くなるように節点P(n)が配置されているので、周辺よりも精緻な経路網が生成される。
The
図10に示すように、制御装置32の搬送経路決定部32dは、アクチュエータを作動させる優先順位および所定の条件を満たす荷物Wの搬送経路CRを決定する。搬送経路決定部32dは、吊り上げ位置Psに生成されている通過節点Pp(1)を始点とし、吊り下し位置Peに生成されている通過節点Pp(4)を終点として搬送経路CRを決定する。この際、搬送経路決定部32dは、吊り上げ完了位置Puに生成されている通過節点Pp(2)と吊り下げ開始位置Pdに生成されている通過節点Pp(3)とを通過地点として含んだ搬送経路CRを決定する。搬送経路決定部32dは、通過節点Pp(1)から通過節点Pp(4)を含むように経路R(n)を選択することで、荷物Wが吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pdおよび吊り下し位置Peを通過する搬送経路CRを構築することができる。制御装置32の搬送制御部32eは、決定された搬送経路CRに沿って荷物Wを搬送するようにクレーン装置6の各種切換バルブに制御信号Mdを送信する。クレーン1は、吊り上げ位置Psから吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pdおよび吊り下し位置Peを荷物Wが通過するように搬送する。
As shown in FIG. 10, the transport
なお、クレーン1は、外部のサーバコンピュータ等から取得した吊り上げ位置Ps、吊り下し位置Pe等に基づいて搬送経路CRを決定しているが、操縦者によって図示しない携帯端末等から入力された経由位置等に基づいて搬送経路CRを決定してもよい。また、節点生成部32bは、特定領域Asを設定することなく、作業可能範囲Ar全体で隣り合う複数の節点P(n)同士の間隔を所定の範囲内に収まるように調整する構成でもよい。これにより、節点生成部32bは、隣り合う複数の節点P(n)同士の間隔を調整する領域が特定領域Asよりも増大するので、通過節点Pp(n)に隣り合う節点P(n)と通過節点Pp(n)の間隔、および隣り合う節点P(n)同士の間隔の範囲(間隔のばらつきの幅)を小さくすることができる。
The
このように構成することで、クレーン1は、荷物Wの重量Wgによって定まる作業可能範囲Ar内に荷物Wを通過させたい特定位置である吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pdおよび吊り下し位置Peに通過節点Pp(n)を生成してから作業可能範囲Ar全体に節点を生成するので、特定位置または特定位置の近傍に節点が生成されるように作業可能範囲Ar全体の節点密度を高める必要がない。また、クレーン1は、特定領域As内の通過節点Pp(n)と通過節点Pp(n)に隣り合う節点P(n)との間隔、および隣り合う節点P(n)同士の間隔が所定の範囲に収まるように節点P(n)の生成位置を調整している。このため、クレーン1は、搬送経路CRに与える節点P(n)のばらつきの影響が抑制される。
With this configuration, the
また、クレーン1は、節点密度を高めることなく、吊り上げ位置Psから鉛直上方に吊り上げ完了位置Puまで搬送され、吊り下し位置Peの鉛直上方の吊り下げ開始位置Pdから吊り下される搬送経路CRが生成される。これにより、クレーン1は、作業可能範囲Arの三次元空間内に、計算量を抑制しつつ、指定した特定位置を荷物が確実に通過する搬送経路CRを生成することができる。つまり、クレーン1は、特定位置を設定することでクレーン1の特性を考慮した経路を生成することができる。
Further, the
本実施形態において、クレーン1は、外部のサーバコンピュータ等から作業領域Awの空間情報および作業に関する情報等を取得し、制御装置32において荷物Wの搬送経路CRを自動生成するが、搬送経路CRを取得する構成でもよい。
In the present embodiment, the
図11に示すように、経路生成システム33は、クレーン1による荷物Wの搬送経路CRを自動生成する。経路生成システム33は、サーバコンピュータ側通信機34を有するサーバコンピュータ35に構成されており、クレーン1の制御装置32とデータ通信機31を介して接続されている。経路生成システム33は、情報通信部33a、作業可能範囲設定部32a、節点生成部32b、経路生成部32c、搬送経路決定部32dを有する。なお、以下の経路生成システム33は、クレーン1の制御装置32に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、符号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
As shown in FIG. 11, the
情報通信部33aは、クレーン1から各種情報を取得し、各種情報をクレーン1に伝達する。情報通信部33aは、サーバコンピュータ側通信機34を用いて、クレーン1の位置情報、クレーン1の機体情報、作業に関する情報等をクレーン1の制御装置32から取得する。また、情報通信部33aは、搬送経路決定部32dで決定した搬送経路CRをクレーン1に伝達する。
The information and
作業可能範囲設定部32aは、情報通信部33aが取得した搬送する荷物Wの重量Wgから作業可能範囲Arをサーバコンピュータ35内の仮想空間上に設定する。さらに、作業可能範囲設定部32aは、情報通信部33aが取得した作業に関する情報である吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pd、吊り下し位置Pe、荷物Wの重量Wgと作業領域Aw(図4参照)の空間情報とを取得する。作業可能範囲設定部32aは、クレーン1の機体情報、荷物Wの重量Wgからクレーン1が荷物Wを搬送することができる空間である作業可能範囲Ar(図4参照)を算出する。
The workable
節点生成部32bは、吊り上げ位置Ps、吊り上げ完了位置Pu、吊り下げ開始位置Pdおよび吊り下し位置Peに荷物Wを通過させる通過節点P(n)(本実施形態において、通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4))を生成する。節点生成部32bは、通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4)を中心として設定した特定領域As内に節点P(n)を生成する。さらに、節点生成部32bは、生成した通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4)を基準として作業可能範囲Ar内に複数の節点P(n)を生成する。
The
経路生成部32cは、作業可能範囲Ar内において荷物Wが通過可能な全ての経路R(n)を生成する(図7参照)。経路R(n)は、例えばサブワイヤロープ16を最も巻き上げた状態で吊り下げられた荷物Wが通過可能な複数の節点P(n)間を繋いだものである。そして、搬送経路決定部32dは、アクチュエータを作動させる優先順位および所定の条件を満たし、通過節点Pp(1)、通過節点Pp(2)、通過節点Pp(3)および通過節点Pp(4)を含む荷物Wの搬送経路CRを決定する。
The
経路生成システム33は、サーバコンピュータ35の仮想空間内で算出した搬送経路CRを、サーバコンピュータ側通信機34を用いてクレーン1の制御装置32に送信する。制御装置32は、経路生成システム33から取得した搬送経路CRの情報に基づいて、クレーン1の各アクチュエータを制御する。このように構成することで、経路生成システム33は、クレーン1の位置情報、クレーン1の機体情報、作業に関する情報を取得し、十分な計算能力を有するサーバコンピュータ35を用いて搬送経路CRを算出する。これにより、経路生成システム33は、計算能力に制限があるクレーン1の制御装置32の計算量を抑制することができる。
The
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The above-described embodiment only shows a typical embodiment, and can be variously modified and implemented within a range that does not deviate from the gist of one embodiment. It goes without saying that it can be carried out in various forms, and the scope of the present invention is indicated by the description of the claims, and further, the equal meanings described in the claims, and all within the scope. Including changes.
1 クレーン
8 旋回台
9 ブーム
32a 作業可能範囲設定部
32b 節点生成部
32c 経路生成部
32d 搬送経路決定部
32e 搬送制御部
Ar 作業可能範囲
As 特定領域
Ps 吊り上げ位置
Pe 吊り下し位置
P(n) 節点
R(n) 経路
Pp(n) 通過節点
CR 搬送経路
W 荷物
Wg 荷物の重量
1
Claims (4)
搬送する荷物の重量から前記荷物を搬送可能な作業可能範囲を設定する作業可能範囲設定部と、
前記作業可能範囲内において、前記荷物が通過可能な複数の節点を生成する節点生成部と、
前記節点生成部で生成された節点毎に隣り合う節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、
生成された前記複数の節点と前記複数の経路から、前記クレーンの複数のアクチュエータを作動させる優先順位に基づいて、所定の条件を満たす前記荷物の搬送経路を決定する搬送経路決定部と、を備え、
前記節点生成部が、前記作業可能範囲内に設定された特定位置に通過節点を生成し、前記通過節点を基準として前記作業可能範囲内に複数の節点を生成し、
前記搬送経路決定部が、前記通過節点を経由する搬送経路を決定するクレーン。 A crane with a undulating and telescopic boom on the swivel.
A workable range setting unit that sets the workable range in which the load can be transported from the weight of the load to be transported,
A node generation unit that generates a plurality of nodes through which the luggage can pass within the workable range,
A route generation unit that generates a plurality of routes connecting adjacent nodes for each node generated by the node generation unit, and a route generation unit.
It is provided with a transport route determining unit that determines a transport route of the load satisfying a predetermined condition based on the priority of operating the plurality of actuators of the crane from the generated plurality of nodes and the plurality of paths. ,
The node generation unit generates a passing node at a specific position set within the workable range, and generates a plurality of nodes within the workable range with the passing node as a reference.
A crane in which the transport route determining unit determines a transport route via the passing node.
前記クレーンの位置情報、前記クレーンの機体情報、前記荷物の重量および特定位置を取得し、前記荷物の搬送経路を伝達する情報通信部と、
前記荷物の重量から前記荷物を搬送可能な作業可能範囲を設定する作業可能範囲設定部と、
前記作業可能範囲内において、前記荷物が通過可能な複数の節点を生成する節点生成部と、
前記節点生成部で生成された節点毎に隣り合う節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、
生成された前記複数の節点と前記複数の経路から、前記クレーンの複数のアクチュエータを作動させる優先順位に基づいて、所定の条件を満たす前記荷物の搬送経路を決定する搬送経路決定部と、を備え、
前記節点生成部が、前記作業可能範囲内に設定された特定位置に通過節点を生成し、前記通過節点を基準として前記作業可能範囲内に複数の節点を生成し、
前記搬送経路決定部は、前記通過節点を経由する搬送経路を決定するクレーンの経路生成システム。 A crane path generation system in which a undulating and telescopic boom is provided on the swivel.
An information and communication unit that acquires the position information of the crane, the aircraft body information of the crane, the weight of the load and a specific position, and transmits the transport route of the load.
A workable range setting unit that sets a workable range in which the baggage can be transported from the weight of the baggage,
A node generation unit that generates a plurality of nodes through which the luggage can pass within the workable range,
A route generation unit that generates a plurality of routes connecting adjacent nodes for each node generated by the node generation unit, and a route generation unit.
It is provided with a transport route determining unit that determines a transport route of the load satisfying a predetermined condition based on the priority of operating the plurality of actuators of the crane from the generated plurality of nodes and the plurality of paths. ,
The node generation unit generates a passing node at a specific position set within the workable range, and generates a plurality of nodes within the workable range with the passing node as a reference.
The transport route determination unit is a route generation system for a crane that determines a transport route via the passing node.
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