JP2022056091A - 情報取得システム - Google Patents

Abstract

【課題】シミュレーションと実作業の差を少なくして現実に近いシミュレーションが可能な情報取得システムを提供する。【解決手段】支持部及び支持部に支持され荷物を吊り下げるアタッチメントを有する作業機械のアタッチメント及びアタッチメントに吊り下げられている吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を取得するための情報取得システムは、アタッチメント及び吊荷の質量を第１入力として取得する第１入力取得部と、アタッチメントの姿勢に関する情報を第２入力として取得する第２入力取得部と、第１入力及び第２入力に基づき、アタッチメント及び吊荷の少なくとも１つの位置を推定する位置推定部と、位置推定部により推定されたアタッチメント及び吊荷の少なくとも１つの位置に基づき、アタッチメント及び吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を導出する情報導出部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ブーム、ジブ、ストラット、マスト等のアタッチメントと該アタッチメントを支持する支持部（旋回体等）を有するクレーン等の作業機械において、アタッチメント及び／又はアタッチメントに吊り下げられている吊荷と外部物体との干渉可能性に関する情報を取得するための情報取得システムに関する。

吊荷を吊り上げ可能なクレーンにおいて、図１０に示すように、ブーム等のアタッチメントは支持部のクレーン本体の前部に回動可能に取り付けられる。クレーン本体に備えられた巻き上げウインチによってワイヤロープが巻き上げられると、ワイヤロープに接続されアタッチメントのジブ先端から垂下されたフックによって、地上の吊荷が吊り上げられる。長尺のタッチメントは自重と吊荷によって変形する。すなわち、吊荷を吊っているときや吊ろうとロープを巻き上げたときときにアタッチメントが撓む。吊荷を吊ったり吊荷を吊った状態でロープを巻き上げた場合、アタッチメントは前方に撓むので吊り荷位置が前側に移動し、作業半径すなわち作業領域が変化することになる。なお、アタッチメントとしては通常、ブーム、ジブ、ストラット、マスト等が含まれる。

クレーンによる地切り作業おいて、吊荷を吊り下げたフック及び吊荷重によりブームが撓み、これにより、図１０に示すように、ブーム等のアタッチメントが撓んでいない状態よりもクレーンの作業半径が増大してしまう。

クレーンのシミュレーション装置として、特許文献１に示されるように、クレーンの動きをシミュレートする際に、該クレーンの動きに追従して都度変化する定格総荷重等を効率良く求めシミュレートを行う技術が提案されている。該技術における表示部に表示したクレーンが操作部によって入力操作された際に、該入力操作に応答して表示部に表示したクレーンの表示態様を更新するとともに、定格総荷重算定部が、クレーンが作業し得る定格総荷重を算定して表示部に表示し、荷重入力ウインドウから所望の定格総荷重を入力したならば、作業半径等算定部が該定格総荷重に適合する作業領域を算定し、表示部上に表示する。

特許文献２は、クレーンにおいて安全性の向上を図るクレーンの制御装置を提案している。該クレーン制御装置において、ブームのたわみ量によって変化する現在の作業半径Ｘ、揚程Ｙをフィードバック量として、目標値Ｘｒ、Ｙｒを得るためのブーム制御信号αｒ、ウインチ制御信号βｒが、駆動部３０のブーム駆動部とウインチ駆動部に同時に出力され、ブーム起伏角とロープ長が同時に制御される。

特開平11-119640号公報 特開平7-187568号公報

特許文献１に記載のように、クレーン等の建設機械による施工のための施工計画シミュレーションシステム用のソフトウェアの開発が行われているが、従来の施工計画シミュレーションシステムを用いたクレーン施工シミュレーションでは吊荷重によるブームやその他構造物の変形を表現できていないため、シミュレーションと実作業で作業半径や揚程などに大きな差異が生じるという問題が一例として挙げられる。

本発明は以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、施工計画シミュレーションシステムに吊り荷の重さによるアタッチメントの変形を演算して表示させる機能を持たせることで、シミュレーションと実作業の差を少なくし、より現実に近いシミュレーションが可能な情報取得システムを提供することである。

本発明の情報取得システムは、支持部及び前記支持部に支持され荷物を吊り下げるアタッチメントを有する作業機械の前記アタッチメント及び前記アタッチメントに吊り下げられている吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を取得するための情報取得システムであって、
前記アタッチメント及び前記吊荷の質量を第１入力として取得する第１入力取得部と、
前記アタッチメントの姿勢に関する情報を第２入力として取得する第２入力取得部と、
前記第１入力及び前記第２入力に基づき、前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部により推定された前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置に基づき、前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を導出する情報導出部と、を有することを特徴とする。

本発明の情報取得システムによれば、前記第１入力及び前記第２入力に基づき、前記アタッチメント及び／又は前記吊荷の位置を推定する位置推定部を有する故に、シミュレーションと実ブーム作業における変形を考慮することで、作業中の実際の作業機械の様子を忠実に再現し、現実に近い作業のシミュレーションを提供することができる。

第１の実施例の情報取得システムのハードウェアとして用いられるコンピュータの基本構成を示した構成図である。 第１の実施例の情報取得システムの機能構成を示したブロック図である。 第１の実施例の情報取得システムのモデル化した対象のクレーンを説明するためのクレーンの側面図である。 図３に示すクレーンの上面図である。 第１の実施例の情報取得システムのデータ部におけるクレーン情報の一例としての揚重性能データに基づくクレーンのブーム長さと吊荷運搬作業可能な旋回中心からの距離との関係を示す図表データを説明する説明図である。 第１の実施例の情報取得システムのデータ部におけるクレーン情報の一例としてクレーンのブーム長さ及び吊荷運搬作業半径と最大許容荷重との関係を示す定格総荷重表の説明図である。 第１の実施例の情報取得システムにおいて３次元モデルとしてモデル化されたクレーン及び建築現場を模式的に示した仮想空間における上面図である。 第１の実施例の情報取得システムが実行する一例としてのクレーンによるクレーンシミュレーションの概略を示すフロー図である。 第２の実施例の情報取得システムが実行する一例としてのクレーンによるクレーンシミュレーションの概略を示すフロー図である。 クレーンのブームが変形する様子を概略的に説明するためのクレーンの側面図である。

以下、本発明の実施例の情報取得システムを、図面を参照しながら説明する。以下、作業機械としてのクレーンによる作業であるクレーン作業による建築工程計画のシミュレーションシステムを一例として、本実施例の情報取得システムを説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、実施例において、実質的に同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

以下の説明において、「取得する」とは、当該構成要素が情報を受信すること、データベースやメモリから探索又は読み出すこと、受信又は検知等した基礎情報に対して指定の演算処理を実行することによって情報を算定、測定、推定、設定、決定、探索、予測等すること、受信等されたパケットをデコードして情報を顕在化させること、さらには算定等した情報をメモリに保存すること等、他の情報処理のために当該情報を準備するためのあらゆる情報処理を実行することを意味する。

図１は、第１の実施例の情報取得システムのハードウェアとして用いられるコンピュータによるシミュレーションシステム装置２１の基本構成を示した構成図である。本実施例の情報取得システムは一般的なコンピュータが作業領域シミュレーションプログラムに従う処理を行うことにより実現される。

コンピュータによるシミュレーションシステム２１は、各種データ及び作業領域シミュレーションプログラムを記憶する不揮発性フラッシュメモリやハードディスク等のメモリ装置１１と、メモリ装置１１に記憶されている当該プログラムに従い各種データの処理を行うＣＰＵ１２と、外部のコンピュータ等の外部装置（図示せず）との間でデータ通信を行う例えば有線のEthernet（登録商標）規格のデバイスや無線ＬＡＮ等のデバイスを含む通信装置１３と、操作するユーザに対し画像を表示する液晶ディスプレイ等の表示装置１４と、ユーザの操作を受付けるキーボード、マウス、タッチパネル等の操作装置１５と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイス等の周辺機器を接続する周辺機器接続装置１６とを備える。

図２は、シミュレーションシステム２１で構成される情報取得システム１０の機能構成を示したブロック図である。

図２に示す情報取得システム１０は、機能部として、各種データを受付する入力受付部２２と、モデリング部２３と、各種データを記憶するデータ部２４と、演算部２５と、シミュレーション表示部２６と、通信部２７とを備える。これらの機能部は、上記作業領域シミュレーションプログラムが、メモリ装置１１中に展開され、随時ＣＰＵ１２による演算が行われることにより実現されている。以下に、作業領域クレーンシミュレーションを実行する情報取得システム１０の機能部を順に説明する。

［入力受付部２２］
入力受付部２２は、作業シミュレーションに必要な各種データ（クレーン情報、資材情報、障害物を含む環境情報等のデータ部２４に格納されるデータ）を外部から入力を受付ける。なお、入力受付部２２は、操作装置１５（図１を参照）を介したユーザによるデータ入力を受付け、更に、周辺機器接続装置１６（図１を参照）や通信装置１３（図１を参照）を介したデータ入力を受付ける。また、情報取得システム１０は、入力受付部２２を介さずに、メモリ装置１１（図１を参照）に予め記憶されている作業シミュレーションに必要な各種データを利用してもよい。また、入力受付は最初だけでなく、入力受付部２２を介してモデリング部２３やデータ部２４へ随時可能としてもよい。

［モデリング部２３］
モデリング部２３は、入力受付部２２で受付けられた各種データ、資材情報（吊荷Ｗを含む）、障害物を含む環境情報等に対応する計算用モデルデータ、例えばポリゴンデータ／ボクセルデータ等を生成して、後述のデータ部２４に格納する処理（当該データの更新処理も含む）を行う。なお、モデリング部２３は、外部から入力受付部２２を介して取得した実物のデータがそのまま計算用に使える場合、当該取得されたデータをそのままデータ部２４に格納する。

モデリング部２３は、重心算定機能を有する。該重心算定機能は、データ部２４に記憶した資材情報、クレーン情報に基づいて、各資材やクレーン部位の重心を算定し、当該算定された重心を含む重心情報を資材の各々に関連付けてデータ部２４に格納する。

例えば、資材をクレーンで運搬する際に、該資材の重心の位置によって吊り上げた資材の姿勢が変位するため、かかるモデリング部２３の重心算定機能では、資材情報を補完するデータとして重心を算定する。このモデリング部２３の重心算定機能が算定した各資材やクレーン部位の重心情報は、演算部２５におけるたわみ量計算や、経路候補の作成に使用される。

［データ部２４］
図２に示すように、本実施例の情報取得システム１０のデータ部２４には、クレーン情報、資材情報、運搬情報及び環境情報が含まれる。以下に、これらの情報について順に説明する。

（クレーン情報）
クレーン情報は、クレーンＣＲＮの種類、大きさ、重さ（ブーム等の各部位の重量情報を含む）、最大作業半径、吊り上げ能力等の仕様データや、クレーン制御情報（クレーンの吊り上げ速度やクレーンの旋回速度等）、ブーム等の各部位の姿勢を含む姿勢に関する姿勢情報、クレーン配置位置、その他の情報なども含む。クレーン情報は、対象のクレーンを３Ｄモデル化際に用いられる。クレーン情報は、実際のクレーン仕様データとそれに基づいて３Ｄモデル化された３Ｄデータがクレーンごとの識別子に関連付けられて（識別子を付されて）格納される。クレーン情報のモデル用データはモデリング部２３で生成される。クレーンＣＲＮのモデル化のためモデリング部２３により、クレーン情報のうちのクレーン位置情報に基づいて、基準座標系が設定される。基準座標系（直交ＸＹＺ軸）のＺ軸（鉛直方向）に基づいて種々部位の位置（座標）等を示すデータがデータ部２４に姿勢情報として格納される。

図３は、モデル化した対象のクレーンを説明するためのクレーンＣＲＮの側面図である。図４は、図３に示すクレーンＣＲＮの上面図である。図に示すように、以下の説明の基準座標系においては、Ｘ：第１方向（吊荷Ｗの前方向（初期方向、すなわち吊荷Ｗの初期位置を通る半径方向））、Ｙ：第２方向（吊荷Ｗの横方向、すなわち初期位置における旋回円の接線方向）、Ｚ：第３方向（吊荷Ｗの垂直方向、すなわち鉛直方向）を基本座標とする。クレーンＣＲＮにより吊荷Ｗを移動させる操作が可能な方向は、ブーム３４の第１角度θ（旋回角度）と、第２角度φ（起伏角度：傾斜角）で規定される。例えば、図４にて、ブーム３４の第１回転姿勢角度（θ）によるＺ軸周りの所定角度（θ）の回転後の座標（Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗ）の位置の吊荷Ｗは、第２回転姿勢角度（φ）によるＹ軸周りの所定角度（φ）の回転後の座標となる。

作業機械としてのクレーンＣＲＮは、下部走行体３０と、その上の旋回装置３１を介して旋回可能に搭載された支持部としての上部旋回体３２と有している。クレーンＣＲＮには、上部旋回体３２の前部に運転室を構成するキャビンＣＡＢが設けられているとともに、その後部にはカウンタウエイトＣＷが設けられている。クレーンＣＲＮは、上部旋回体３２の上部に設けられ外側に起伏可能に延伸するアタッチメントとしてのブーム３４を備えている。ブーム３４は、その基端（下端）がブームフットピンＢＦＰ回りに起伏可能に上部旋回体３２に支持されている。ブーム３４の上部先端がワイヤロープＷＲによりガントリＧＴを介して起伏可能に支えられている。クレーンＣＲＮは、さらにブーム３４の先端部から真下へと垂れ下がるワイヤロープ３５と、ワイヤロープ３５の先端に取り付けられたフック部３６を備える。クレーンＣＲＮのフック部３６に吊荷Ｗとしての資材が玉掛ロープ３７を介して取り付けられ、運搬される。ワイヤロープ３５は、図示しないウインチにより、繰り入れ（巻き上げ）及び繰り出し（巻き下げ）される。

モデル化した対象のクレーンにおいて、ブーム３４の上部先端から真下を撮像するカメラ（図示せず）の映像から、操作者が、ブーム３４の先端部の真下付近の作業者、重機等の位置や形状、吊荷Ｗの位置を目視で確認しながら、旋回装置３１及びブーム３４等を操作して、ブーム３４の旋回、起伏及びワイヤロープ３５の繰り出し及び巻き上げの各種操作を行うことができるように、構成されている。

更に、モデル化した対象のクレーンにおいて、ブーム３４の上部先端には、加速度センサ（図示せず）又はジャイロセンサ（図示せず）が設けられているように、構成されている。シミュレーションにおいて加速度センサは例えば起伏時等に当該上部先端の１秒における速度変化（３軸方向（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸））の加速度を検出し、ジャイロセンサは例えば起伏時等に基準軸に対して１秒間に角度が何度変化している加速度を検出する。

クレーンＣＲＮのモデル化するためのクレーン情報における大きさのデータとして、Ｌｊ１（地面からブームフットピンＢＦＰまでの旋回中心（Ｚ軸）上の距離）、Ｌｊ２（旋回装置３１の旋回中心（Ｚ軸）からブーム３４の先端部の距離）、Ｌｊ３（ブーム３４の先端部からの吊荷Ｗまでの距離）が情報取得システム１０に入力される。更に、クレーンＣＲＮのモデル化するための姿勢情報として、最大及び最小の作業半径、揚程、定格速度（巻き上げ、旋回）も情報取得システム１０のデータ部２４に入力される。姿勢情報としては、吊荷Ｗの巻き上げ時の巻き上げ速度及び／又は吊荷Ｗの巻き下げ時の巻き下げ速度や、下降速度を制御しながらの巻き下げ（フリーフォール）速度を含む。ブーム３４の起伏時及び旋回時の加速度並びに巻き上げ及び下げ速度も時刻ごとにデータ部２４に格納（又は更新）される。

データ部２４に格納されるクレーン情報としては、図５に示すクレーン揚重性能データに基づくクレーンＣＲＮのブーム長さと吊荷運搬作業可能な旋回中心からの距離との関係を示す図表データと、図６に示すクレーンＣＲＮのブーム長及び吊荷運搬作業半径と最大許容荷重との関係を示す定格総荷重表データ（変形状態規定テーブル）が含まれる。変形状態規定テーブルとしての当該定格総荷重表におけるセルごとに、クレーンＣＲＮのブームの変形状態が規定されている。すなわち、定格総荷重表の条件ごとにブーム変形データを持っており、クレーン情報と吊荷情報から該当する変形データが特定できるようになされている。データ部２４は、所定の時間（複数の時刻間）に亘るブーム３４の姿勢の変化に関する姿勢変化情報も保持している。姿勢変化情報はブーム３４の起伏時及び旋回時の加速度を含む。

（資材情報）
資材情報は吊荷Ｗの資材の特徴を示す、重量（重量情報）、大きさ、形状、資材の重心の位置、その他である。対象のクレーンをモデル化する上で、施工建物（目的物）の施工のために用いられる実際の資材のデータとこれを基にモデル化したデータが資材ごとに識別子に関連付けられてデータ部２４に格納される。資材情報のモデル用データはモデリング部２３で生成される。

（運搬情報）
環境情報は、吊荷Ｗの運搬の始点及び終点や、途中に経由すべき通過点の運搬経路情報（吊荷Ｗの位置情報）を含み、さらに、各資材が運搬される時間帯等の時間情報を含む。

（環境情報）
データ部２４に格納される環境情報としては、例えば、図７に示す３次元モデルとしてモデル化されたクレーンＣＲＮ及び建築現場をシミュレーションした仮想空間のデータ（仮想空間における上面図）が含まれる。環境情報すなわち環境データは、例えば図７に示すモデルの実際のクレーンＣＲＮの周りの外部物体である障害物（建築現場ＢＬＳの資材（図示せず）やフェンスＦ、施工中の施工建物ＣＢＬ自体、資材運搬トラックＴＲＫ、現場事務所ＳＯＦ並びに既存の現場周囲の建物ＢＬ１、ＢＬ２及びＢＬ３、（複数クレーンがある場合の他のクレーン））の緯度経度の位置データを含む。

障害物の環境情報の内の不動産等に関するデータは、例えば、国土地理院による基盤地図情報（地理空間情報）や、地方公共団体、民間事業者等の様々な関係者によって作成された地理空間情報から取得する。

また、本実施例を建物情報モデルＢＩＭ（Building Information Modeling）のシミュレーションシステムに結合させた場合、該ＢＩＭシミュレーションシステム側に、環境情報があればそれを取得する。本実施例がＢＩＭシミュレーションシステムに結合されていない場合、出入力装置を介して環境情報を入力する。対象の建築現場ＢＬＳをモデル化する上で、環境データとこれを基にモデル化したモデル用データを障害物ごとに識別子に関連付けてデータ部２４に格納される。

環境情報のモデル用データはモデリング部２３で生成される。このモデル用データと共に環境情報すなわち環境データは、演算部２５におけるたわみ量計算や、経路候補の作成に使用される。その演算結果、図７に示すようにブーム３４のたわみによって半径が変化したブーム３４の作業半径ＲＳのシミュレーションが実行できる。ここで、図７に示すように、シミュレーションのブーム３４の作業半径ＲＳは、吊荷Ｗを吊り下げたフック及び吊荷重によりブーム３４がたわむので、ブーム３４がたわまない状態の作業半径ＲＲよりもが増大している。

［演算部２５］
演算部２５は、ブーム３４や上部旋回体３２の変形量を推定する算出式等の様々な演算式を保持しており、モデリング部２３により認識されデータ部２４に格納された情報に基づき、作業領域シミュレーションのための演算処理を行う。演算部２５は、対象のブーム３４を有するクレーンＣＲＮが作業することが可能な作業領域をシミュレーションするために、重量情報取得部２５ａと、姿勢情報取得部２５ｂと、クレーンＣＲＮ以外の外部物体の位置に関する情報をデータ部２４から取得する外部物体位置取得部２５ｃと、重量情報取得部２５ａ及び姿勢情報取得部２５ｂからの情報に基づきブーム３４と吊荷Ｗの位置を推定する位置推定部２５ｄと、ブーム３４及び／又は吊荷Ｗと当該外部物体との干渉可能性に関する情報を導出する情報導出部２５ｅと、を有する。

重量情報取得部２５ａは、ブーム３４の重量（質量）とクレーンＣＲＮが吊り上げる吊荷Ｗの重量（質量）とを含む重量情報をデータ部２４から取得する第１入力取得部である。

姿勢情報取得部２５ｂは、クレーンＣＲＮのブーム３４の姿勢を含む姿勢情報をデータ部２４から取得する第２入力取得部である。また、姿勢情報取得部２５ｂは、ブーム３４の所定の時間（複数の時刻間）に亘る当該姿勢の変化に関する姿勢変化情報も第２入力としてデータ部２４から取得する。

位置推定部２５ｄは、第１入力の重量情報及び第２入力の姿勢情報に基づき、ブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定する。すなわち、止まっているブーム３４の吊荷Ｗの重さと、ブーム３４の姿勢情報のみからブーム３４のたわみ量を演算できる。例えば、位置推定部２５ｄは、姿勢情報におけるブーム３４の起伏角度に基づいてブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定する。

また、位置推定部２５ｄは、ブーム３４の吊荷の巻き上げ時の巻き上げ速度及び／又は巻き下げ時の巻き下げ速度に基づいてブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。さらに、位置推定部２５ｄは、姿勢情報と吊荷Ｗの質量毎にブーム３４の変形状態を規定した変形状態規定テーブル（定格総荷重表データ）とに基づいて、ブーム３４の変形量を推定し、当該変形量に応じてブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。

情報導出部２５ｅは、位置推定部２５ｄにより推定されたブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置に基づき、ブーム３４及び／又は吊荷Ｗと外部物体との干渉可能性に関する情報を導出する。

さらに、位置推定部２５ｄは、第１入力の重量情報及び第２入力の姿勢情報に基づき、上部旋回体３２の変形量（例えば、下部走行体３０に対する上部旋回体３２の傾き）及びブーム３４の変形量を推定し、当該変形量に応じて定まるブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することもできる。例えば、位置推定部２５ｄは、第１入力の重量情報及び第２入力のブーム３４の姿勢の変化に関する姿勢情報に基づき、ブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を所定の時間に亘って推定することができる。すなわち、位置推定部２５ｄは、上部旋回体３２の変形量及びブーム３４の変形量を所定の時間に亘って推定し、当該変形量に応じて定まるブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。

姿勢変化情報がブーム３４の起伏時の加速度を含む場合、位置推定部２５ｄは起伏時の加速度に基づいてブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。

姿勢変化情報がブーム３４の旋回時の加速度を含む場合、位置推定部２５ｄは旋回時の加速度に基づいてブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。

姿勢変化情報が吊荷Ｗの巻き上げ時の巻き上げ速度及び／又は吊荷Ｗの巻き下げ時の巻き下げ速度を含む場合、位置推定部２５ｄは巻き上げ時の巻き上げ速度に基づいて位置を推定することができる。

位置推定部２５ｄは、ブーム３４の姿勢及び吊荷Ｗの質量毎にブーム３４の変形状態を規定した変形状態規定テーブルに基づいて、ブーム３４の変形量を所定の時間に亘って推定し、当該変形量に応じて定まるブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。

また、姿勢変化情報がブーム３４の巻き上げ時の巻き上げ速度及び／又は巻き下げ時の巻き下げ速度を含む場合、位置推定部２５ｄは、ブーム３４の吊荷の巻き上げ時の巻き上げ速度及び／又は巻き下げ時の巻き下げ速度に基づいてブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。さらに、位置推定部２５ｄは、姿勢情報と吊荷Ｗの質量毎にブーム３４の変形状態を規定した変形状態規定テーブル（定格総荷重表データ）とに基づいて、ブーム３４の変形量を推定し、当該変形量に応じてブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定することができる。

図８は、ＣＰＵ１２（図２）が演算部２５として実行する作業領域シミュレーションの一例としてのクレーンによるクレーンシミュレーションの概略を示すフローを示す。

ステップＳ１：ＣＰＵ１２は、ブームの重量情報を取得してメモリ装置１１（図２）に保持する。ブーム重量情報には、例えば、ブーム３４や吊荷Ｗの資材の重量、大きさ、形状等の情報が含まれる。ブーム重量情報は、クレーンの動作速度（例えば、クレーンの吊り上げ速度やクレーンの旋回速度等）の基準となるクレーン制御情報に含まれる。

ステップＳ２：ＣＰＵ１２はブーム３４の重量情報を取得してメモリ装置１１に保持する。ブームの姿勢情報には、例えば、クレーンのブーム３４の位置情報として第１回転姿勢角度（θ）や第２回転姿勢角度（φ）等を含む。

ステップＳ３：ＣＰＵ１２は、ブーム３４のブーム重量情報と姿勢情報に基づき、ブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定して、その結果をメモリ装置１１に保持する。

ステップＳ４：ＣＰＵ１２は上記推定されたブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置に基づき、ブーム３４及び／又は吊荷Ｗと外部物体との干渉可能性に関する情報を導出、すなわちメモリ装置１１においてシミュレーションする。当該シミュレーションは所定のブームの変形量算出式を用いて実行される。

ステップＳ５：ＣＰＵ１２はシミュレーション導出結果を、シミュレーション表示部２６を介して表示装置１４へ送信する。

演算部２５は、更に、モデリング部２３により認識されデータ部２４に格納された情報に基づき、吊荷Ｗが障害物に接触しない吊荷Ｗの運搬経路を算出して経路候補を生成し、各経路候補での運搬時間を予測することができる。すなわち、演算部２５は、クレーン情報と資材情報及び運搬経路情報（例えば、ユーザから入力された資材（吊荷）の始点、通過点及び終点の位置等）に基づいて、資材の運搬経路と運搬時間を演算することができる。

［シミュレーション表示部２６］
シミュレーション表示部２６は、演算部２５の演算結果の吊荷Ｗの運搬経路や、データ部２４における種々の情報の表示を表示装置１４（図２）に対し指示する。

［通信部２７］
通信部２７は、モデリング部２３による、入力受付部２２のデータ入力とシミュレーション表示部２６のデータ出力を通信装置１３（図２）に対し指示する。

第２の実施例の構成は、システムにおけるＣＰＵ１２（図２）が実行する図８に示す作業領域シミュレーションの一部が異なる以外、第１の実施例のものと同一である。

図９は、第２の実施例のＣＰＵ１２（図２）が演算部２５として実行する作業領域シミュレーションの一例としてのクレーンによるクレーンシミュレーションの概略を示すフローを示す。図９のクレーンシミュレーションフローは、ステップＳ２とステップＳ３の間にステップＳ２ａを実行する以外、第１の実施例の図８のクレーンシミュレーションフローと同一である。よって、第１の実施例と異なる第２の実施例のステップＳ２ａのみを説明する。

ステップＳ２ａでは、ＣＰＵ１２は変形状態規定テーブル（図６、参照）からブームの変形状態を取得してメモリ装置１１に保持する。そして、ステップＳ３にて、ＣＰＵ１２は、ブーム３４のブーム重量情報と姿勢情報と変形状態に基づき、ブーム３４及び／又は吊荷Ｗの位置を推定して、その結果をメモリ装置１１に保持する。

なお、いずれの実施例も、アタッチメントが、テレスコ（伸縮）ブーム、ラチスブームの場合でも上記実施例の情報取得システムを適用できる。また、アタッチメントとしてブーム以外のマスト、ストラットを用いた場合であっても、上記実施例の情報取得システムを適用できる。さらに、ホイールクレーン（ラフテレーンクレーン、トラッククレーン、オールテレーンクレーン）や、クローラクレーン等の移動式クレーンや、ジブクレーン、クライミングクレーン、タワークレーン等の固定式クレーンや、ラッフィング仕様クレーン、固定ジブ仕様クレーンにおいても、上記実施例の情報取得システムを適用することが可能である。

以上、本発明によれば、建設現場に所在する構造部等に関する環境情報と、資材情報と、該資材を運搬する際に用いる建設機械情報（例えばクレーン情報）とをデータ部に格納しておき、該データ部に格納した建設機械情報と環境情報から算出した吊荷が通れる空間と資材情報と建設機械情報とに基づいて、該資材を運搬することができる複数の経路を算出し、算出した複数の経路のいずれかを用いて、資材を運搬するシミュレーションを行う構成したので、クレーン操作者の熟練度に左右されることなく、吊荷が通れる空間内に収まる経路を迅速に決定することが可能となる、得られたシミュレーションを利用した自動クレーン操作が可能となる、さらに、施工計画に要する時間を短縮することが可能となる等の効果が得られる。

１０ 情報取得システム
２２ 入力受付部
２３ モデリング部
２４ データ部
２５ 演算部
２６ シミュレーション表示部
２７ 通信部
３０ 下部走行体
３１ 旋回装置
３２ 上部旋回体
３４ ブーム
３５ ワイヤロープ
３６ フック部
３７ 玉掛ロープ
Ｗ 吊荷
ＣＲＮ クレーン
ＣＡＢ キャビン

Claims (11)

1. 支持部及び前記支持部に支持され荷物を吊り下げるアタッチメントを有する作業機械の前記アタッチメント及び前記アタッチメントに吊り下げられている吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を取得するための情報取得システムであって、
   前記アタッチメント及び前記吊荷の質量を第１入力として取得する第１入力取得部と、
   前記アタッチメントの姿勢に関する情報を第２入力として取得する第２入力取得部と、
   前記第１入力及び前記第２入力に基づき、前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定する位置推定部と、
   前記位置推定部により推定された前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置に基づき、前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を導出する情報導出部と、
   を有することを特徴する情報取得システム。
2. 前記位置推定部は、前記第１入力及び前記第２入力に基づいて前記支持部の変形量及び前記アタッチメントの変形量を推定し、当該変形量に応じて定まる前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定することを特徴する請求項１に記載の情報取得システム。
3. 前記姿勢に関する情報は、前記アタッチメントの起伏角度を含み、前記位置推定部は前記起伏角度に基づいて前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報取得システム。
4. 前記姿勢に関する情報は、前記吊荷の巻き上げ時の巻き上げ速度及び前記吊荷の巻き下げ時の巻き下げ速度の少なくとも１つを含み、前記位置推定部は前記巻き上げ速度及び前記巻き下げ速度の少なくとも１つに基づいて前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の情報取得システム。
5. 前記位置推定部は、前記姿勢に関する情報及び前記吊荷の質量毎に前記アタッチメントの変形状態を規定した変形状態規定テーブルに基づいて前記アタッチメントの変形量を推定し、当該変形量に応じて前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報取得システム。
6. 支持部及び前記支持部に支持され荷物を吊り下げるアタッチメントを有する作業機械の前記アタッチメント及び前記アタッチメントに吊り下げられている吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を取得するための情報取得システムであって、
   前記アタッチメント及び前記吊荷の質量を第１入力として取得する第１入力取得部と、
   前記アタッチメントの所定の時間に亘る姿勢の変化に関する情報を第２入力として取得する第２入力取得部と、
   前記第１入力及び前記第２入力に基づき、前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を所定の時間に亘って推定する位置推定部と、
   前記位置推定部により推定された前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置に基づき、前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つと外部物体との干渉可能性に関する情報を導出する情報導出部と、
   を有する情報取得システム。
7. 前記位置推定部は、前記第１入力及び前記第２入力に基づいて前記支持部の変形量及び前記アタッチメントの変形量を前記所定の時間に亘って推定し、当該変形量に応じて定まる前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定することを特徴する請求項６に記載の情報取得システム。
8. 前記姿勢の変化に関する情報は、前記アタッチメントの起伏時の加速度を含み、前記位置推定部は前記起伏時の加速度に基づいて前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定することを特徴とする請求項６又は７に記載の情報取得システム。
9. （支持部に対して旋回可能）
   前記姿勢の変化に関する情報は、前記アタッチメントの旋回時の加速度を含み、前記位置推定部は前記旋回時の加速度に基づいて前記位置を推定することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の情報取得システム。
10. 前記姿勢の変化に関する情報は、前記吊荷の巻き上げ時の巻き上げ速度及び前記吊荷の巻き下げ時の巻き下げ速度の少なくとも１つを含み、前記位置推定部は前記巻き上げ時の巻き上げ速度又は前記巻き下げ時の巻き下げ速度に基づいて前記位置を推定することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の情報取得システム。
11. 前記位置推定部は、前記アタッチメントの姿勢及び吊荷の質量毎に前記アタッチメントの変形状態を規定した変形状態規定テーブルに基づいて、前記アタッチメントの変形量を前記所定の時間に亘って推定し、当該変形量に応じて定まる前記アタッチメント及び前記吊荷の少なくとも１つの位置を推定することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の情報取得システム。

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