JP7159899B2 - クレーンおよびクレーンの経路生成システム - Google Patents

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。

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。

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自動的に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。

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、クレーンにおいては、荷物をブームから吊り下げた状態で搬送するため、作業可能範囲の全体でノードの密度を高くすると、計算量が大幅に増加してしまうという問題があった。

特表２００７－５３０９６７号公報

荷物の搬送経路を生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な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。

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。

第一の発明は、
旋回台に起伏自在かつ伸縮自在のブームを設けたクレーンであって、
荷物の重量から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、
前記作業可能範囲の特定領域において前記荷物が通過可能な複数の節点を追加する節点追加部と、
前記複数の節点において隣接する節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、
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、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、
前記節点追加部は、前記節点生成部が基準の設定で節点を生成した後に前記特定領域に節点を追加する、ものである。

第２の発明は、第１の発明に係るクレーンにおいて、
前記特定領域が、荷物の吊り上げ位置を含む所定範囲の領域または／および荷物の吊り下し位置を含む所定範囲の領域である、ものである。

第３の発明は、第１の発明に係るクレーンにおいて、
前記特定領域が、障害物の周囲を含む所定範囲の領域である、ものである。

第４の発明は、
旋回台に起伏自在かつ伸縮自在のブームを設けたクレーンの経路生成システムであって、
荷物の重量から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、
前記作業可能範囲の特定領域において前記荷物が通過可能な複数の節点を追加する節点追加部と、
前記複数の節点において隣接する節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、
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、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、
前記節点追加部は、前記節点生成部が基準の設定で節点を生成した後に前記特定領域に節点を追加する、ものである。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明によれば、搬送経路の精度が求められる特定領域について節点密度を高めることができる。これにより、荷物の搬送経路を生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な搬送経路を生成することができる。

第２の発明によれば、搬送経路の精度が求められる荷物の吊り上げ位置または／および荷物の吊り下し位置を含む領域について節点密度を高めることができる。これにより、荷物の搬送経路を生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な搬送経路を生成することができる。

第３の発明によれば、搬送経路の精度が求められる障害物近傍の領域について節点密度を高めることができる。これにより、荷物の搬送経路を生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な搬送経路を生成することができる。

第４の発明によれば、搬送経路の精度が求められる特定領域について節点密度を高めることができる。これにより、荷物の搬送経路を生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な搬送経路を生成することができる。

クレーンの全体構成を示す側面図。 クレーンの制御構成を示すブロック図。 制御装置における経路生成の制御構成を示すブロック図。 節点の分布を示す図。（Ａ）はクレーンの上方からみた節点の分布を示し、（Ｂ）はクレーンの側方からみた節点の分布を示す図。 節点と経路を示す図。（Ａ）は起伏角度毎の節点と経路を示し、（Ｂ）は旋回角度毎の節点と経路を示し、（Ｃ）はブーム長さ毎の節点と経路を示す図。 経路毎の搬送速度を基準とする重みを示す図。 搬送経路の選択の態様を示す図。（Ａ）は同じ旋回半径における経路の長さによる搬送経路の違いを示し、（Ｂ）は旋回半径の違いによる搬送経路の違いを示す図。 吊り上げ位置から吊り下し位置までの搬送経路を示す図。（Ａ）はクレーンの上方からみた搬送経路を示し、（Ｂ）は図８（Ａ）におけるＸ－Ｘ断面での搬送経路を示す図。 吊り上げ位置で節点を追加したときの分布を示す図。（Ａ）は節点を追加する前の節点の分布を示し、（Ｂ）は節点を追加した後の節点の分布を示す図。 吊り上げ位置から吊り下し位置までの搬送経路を示す図。（Ａ）はクレーンの上方からみた搬送経路を示し、（Ｂ）は図１０（Ａ）におけるＸ－Ｘ断面での搬送経路を示す図。 障害物周辺に節点を追加したときの分布を示す図。（Ａ）はクレーンの上方からみた節点の分布を示し、（Ｂ）は図１１（Ａ）におけるＹ－Ｙ断面での節点の分布を示す図。 サーバコンピュータにおける経路生成の制御構成を示すブロック図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、図３から図８を用いて、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。搬送作業に関する情報とは、吊り上げ位置Ｐｓ、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。

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、衝突判定部３２ｃ、節点追加部３２ｄ、経路生成部３２ｅ、搬送経路決定部３２ｆ、搬送制御部３２ｇを有している。なお、節点追加部３２ｄについては後述する。

作業可能範囲設定部３２ａは、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から搬送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および作業領域Ａｗの空間情報を取得する。そして、作業可能範囲設定部３２ａは、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を算出する。

節点生成部３２ｂは、ブーム９の旋回中心および起伏中心を原点とする極座標系で、作業可能範囲Ａｒ内に節点Ｐ（ｎ）を生成する。節点生成部３２ｂは、ブーム９のブーム長さＬｘ（ｎ）について所定のブーム長さ毎、ブーム９の旋回角度θｙ（ｎ）について所定の角度毎、ブーム９の起伏角度θｚ（ｎ）について所定の角度毎、に変化させた場合の節点Ｐ（ｎ）を生成する。このようにして、節点生成部３２ｂは、ブーム９が旋回、起伏、伸縮する作業領域Ａｗ内に一様に分布する複数の節点Ｐ（ｎ）を生成するのである。換言すると、半球状の空間である作業領域Ａｗ内に一様に分布する複数の節点Ｐ（ｎ）を生成するのである（ｎは任意の自然数）。

衝突判定部３２ｃは、作業領域Ａｗの空間情報に照らし合わせて全ての節点Ｐ（ｎ）について地物Ｃに重なるか否かを判定する。つまり、衝突判定部３２ｃは、作業領域Ａｗ内の地物Ｃの位置や形状を認識した上で、全ての節点Ｐ（ｎ）について地物Ｃに重なるか否かを判定する。そして、地物Ｃに重なると判定された節点Ｐ（ｎ）については、削除するようにプログラムされている。なお、衝突判定部３２ｃは、地物Ｃに近接していると判定された節点Ｐ（ｎ）についても、削除するようにプログラムされている。このようにしたのは、荷物Ｗがあまりにも地物Ｃに近づくのは安全性の観点から好ましくないためである。また、荷物Ｗの形状によっては、荷物Ｗが地物Ｃに衝突するおそれがあるからである。さらに、荷物Ｗの振れや回転によっても、荷物Ｗが地物Ｃに衝突するおそれがあるからである。

経路生成部３２ｅは、削除されることなく残った複数の節点Ｐ（ｎ）において隣接する節点Ｐ（ｎ）間を結ぶ複数の経路Ｒ（ｎ）を生成する。経路生成部３２ｅ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）・・を生成する。経路生成部３２ｅ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内で縦横無尽につながった経路網を生成する。

具体的に説明すると、図５（Ａ）に示すように、経路生成部３２ｅは、ブーム９が任意の起伏角度θｚ（ｎ）である場合で、ブーム９のブーム長さを短くしたときの順となる節点Ｐ（ｎ）、節点Ｐ（ｎ＋１）と、ブーム９が任意の起伏角度θｚ（ｎ＋１）である場合で、ブーム９のブーム長さを短くしたときの順となる節点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。

また、図５（Ｂ）に示すように、経路生成部３２ｅは、ブーム９が任意の旋回角度θｙ（ｎ）である場合で、ブーム９の起伏角度を大きくしたときの順となる節点Ｐ（ｎ＋４）、節点Ｐ（ｎ＋５）と、ブーム９が任意の旋回角度θｙ（ｎ＋１）である場合で、ブーム９の起伏角度を大きくしたときの順となる節点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。

また、図５（Ｃ）に示すように、経路生成部３２ｅは、ブーム９が任意のブーム長さＬｘ（ｎ）である場合で、ブーム９の旋回角度を大きくしたときの順となる節点Ｐ（ｎ＋８）、節点Ｐ（ｎ＋９）と、ブーム９が任意のブーム長さＬｘ（ｎ＋１）である場合で、ブーム９の旋回角度を大きくしたときの順となる節点Ｐ（ｎ＋１０）、節点Ｐ（ｎ＋１１）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。

搬送経路決定部３２ｆ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を伸縮させる伸縮用油圧シリンダ９１とする。また、所定の条件である第一の条件は、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、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。

図６に示すように、経路生成部３２ｅ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Ｒ（ｎ＋１３）とする。節点Ｐ（Ａ３）と節点Ｐ（Ｂ３）とを繋ぐ経路を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。

搬送経路決定部３２ｆ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３２ｆ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３２ｆ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。

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３２ｆ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３２ｆ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として選択する。

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、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３２ｆ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でも第一の条件を満たす。搬送経路決定部３２ｆ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として選択する。

搬送制御部３２ｇ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３２ｇ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３２ｇ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。

このように、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内に節点Ｐ（ｎ）とそれらを繋ぐ経路Ｒ（ｎ）を生成し、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、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、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を決定できる。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。

次に、図９および図１０を用いて、特定領域Ａｓ内に節点Ｐ（ｎ）を追加する点について説明する。作業可能範囲Ａｒ内には、既に節点密度Ｄ０で節点Ｐ（ｎ）が生成されているものとする。本実施形態において、特定領域Ａｓは、荷物Ｗの吊り上げ位置Ｐｓを中心とする半球状の空間と吊り下し位置Ｐｅを中心とする半球状の空間とする。

本クレーン１は、節点密度Ｄ０であるときに、衝突判定を行うものとしている（前述した衝突判定部３２ｃが節点密度Ｄ０で分布している全ての節点Ｐ（ｎ）について地物Ｃに重なるか否かを判定している）。従って、制御装置３２は、荷物Ｗが搬送されている間、新たな節点Ｐａ（ｎ）を追加するために必要な計算能力を保持している。

図９（Ａ）に示すように、節点追加部３２ｄは、荷物Ｗの搬送が開始されると、吊り上げ位置Ｐｓと吊り下し位置Ｐｅをそれぞれ中心とした所定の半径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（薄墨部分）。そして、図９（Ｂ）に示すように、節点追加部３２ｄは、特定領域Ａｓ内に節点密度Ｄ０よりも高い節点密度Ｄ１となるように節点Ｐａ（ｎ）（白塗小円参照）を追加する。この際、節点追加部３２ｄは、節点Ｐ（ｎ）（黒塗小円参照）に重複しない位置に節点Ｐａ（ｎ）を追加する。なお、節点追加部３２ｄは、節点Ｐ（ｎ）を生成してから所定時間を経過したこと、吊り上げ位置Ｐｓまたは吊り下し位置Ｐｅの再取得等の所定の操作が行われたこと、操縦者から節点を追加する旨の指示があったこと、またはこれらの組み合わせを条件として節点Ｐａ（ｎ）を追加する構成でもよい。

その後、経路生成部３２ｅは、特定領域Ａｓに追加された節点Ｐａ（ｎ）を含む全ての節点Ｐ（ｎ）・Ｐａ（ｎ）において隣接する節点Ｐ（ｎ）・Ｐａ（ｎ）間を結ぶ複数の経路Ｒ（ｎ）を生成する。特定領域Ａｓには、周辺の領域よりも高い節点密度Ｄ１で節点Ｐ（ｎ）・Ｐａ（ｎ）が配置されているので、精緻な経路網が生成される。そして、搬送経路決定部３２ｆ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を新たに決定する。このため、特定領域Ａｓ内においては、高精度な搬送経路ＣＲを生成することができるのである。

具体的に説明すると、図１０に示すように、吊り上げ位置Ｐｓの周囲に高精度な搬送経路ＣＲを生成することができる。さらに、吊り下し位置Ｐｅの周囲に高精度な搬送経路ＣＲを生成することができる。なお、クレーン１は、外部のサーバコンピュータから取得した吊り上げ位置Ｐｓ、吊り下し位置Ｐｅに基づいて特定領域Ａｓを設定しているが、操縦者が入力した位置に特定領域Ａｓが設定されるとしてもよい。また、図示しない遠隔操作端末等を介して入力した位置に特定領域Ａｓが設定されるとしてもよい。

このように、クレーン１は、搬送経路ＣＲの精度が求められる荷物Ｗの吊り上げ位置Ｐｓまたは荷物Ｗの吊り下し位置Ｐｅを含む領域（特定領域Ａｓ）について節点密度を高めることができる。これにより、荷物Ｗの搬送経路ＣＲを生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な搬送経路ＣＲを生成することができる。

加えて、クレーン１は、地物Ｃの位置や形状に基づいて特定領域Ａｓを仮想空間内に設定することもできる。

具体的に説明すると、図１１に示すように、地物Ｃの周囲に高精度な搬送経路ＣＲを生成することができる。なお、クレーン１は、外部のサーバコンピュータから取得した地物Ｃの位置や形状に基づいて特定領域Ａｓを設定しているが、操縦者が入力した位置や形状に基づいて特定領域Ａｓが設定されるとしてもよい。また、図示しない遠隔操作端末等を介して入力した位置や形状に基づいて特定領域Ａｓが設定されるとしてもよい。

このように、クレーン１は、搬送経路ＣＲの精度が求められる障害物（地物Ｃ）近傍の領域（特定領域Ａｓ）について節点密度を高めることができる。これにより、荷物Ｗの搬送経路ＣＲを生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な搬送経路ＣＲを生成することができる。

最後に、クレーン１は、外部のサーバコンピュータ３５に構成されている経路生成システム３３によって荷物Ｗの搬送経路ＣＲを決定してもよい（図１２参照）。この場合、経路生成システム３３は、サーバコンピュータ側通信機３４とクレーン１のデータ通信機３１を介して制御装置３２に接続される。経路生成システム３３は、作業可能範囲設定部３２ａ、節点生成部３２ｂ、衝突判定部３２ｃ、節点追加部３２ｄ、経路生成部３２ｅ、搬送経路決定部３２ｆを有している。これらは、既に説明した機能を発揮する。

このようにしても、クレーン１は、搬送経路ＣＲの精度が求められる特定領域Ａｓについて節点密度を高めることができる。これにより、荷物Ｗの搬送経路ＣＲを生成する際の計算量を抑制しつつ、高精度な搬送経路ＣＲを生成することができる。

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。

１ クレーン
８ 旋回台
９ ブーム
３２ａ 作業可能範囲設定部
３２ｂ 経路生成部
３２ｃ 衝突判定部
３２ｄ 節点追加部
３２ｅ 経路生成部
３２ｆ 搬送経路決定部
３２ｇ 搬送制御部
Ａｒ 作業可能範囲
Ａｓ 特定領域
Ｃ 地物（障害物）
Ｐ（ｎ） 節点
Ｐａ（ｎ） 節点
Ｐｓ 吊り上げ位置
Ｐｅ 吊り下し位置
Ｒ（ｎ） 経路
ＣＲ 搬送経路
Ｗ 荷物
Ｗｇ 荷物の重量

Claims (4)

1. 旋回台に起伏自在かつ伸縮自在のブームを設けたクレーンであって、
   荷物の重量から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、
   前記作業可能範囲の特定領域において前記荷物が通過可能な複数の節点を追加する節点追加部と、
   前記複数の節点において隣接する節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、
   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、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、
   前記節点追加部は、前記節点生成部が基準の設定で節点を生成した後に前記特定領域に節点を追加する、ことを特徴としたクレーン。
2. 前記特定領域が、荷物の吊り上げ位置を含む所定範囲の領域または／および荷物の吊り下し位置を含む所定範囲の領域である、ことを特徴とした請求項１に記載のクレーン。
3. 前記特定領域が、障害物の周囲を含む所定範囲の領域である、ことを特徴とした請求項１に記載のクレーン。
4. 旋回台に起伏自在かつ伸縮自在のブームを設けたクレーンの経路生成システムであって、
   荷物の重量から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、
   前記作業可能範囲の特定領域において前記荷物が通過可能な複数の節点を追加する節点追加部と、
   前記複数の節点において隣接する節点間を結ぶ複数の経路を生成する経路生成部と、
   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、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、
   前記節点追加部は、前記節点生成部が基準の設定で節点を生成した後に前記特定領域に節点を追加する、ことを特徴としたクレーンの経路生成システム。

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