JP7173176B2 - クレーン及び経路生成システム - Google Patents

Description

本発明は、クレーン及び経路生成システムに関する。詳しくは、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できるクレーン及び経路生成システムに関する。

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、主に車両とクレーン装置で構成されている。車両は、複数の車輪を備え、自走可能としている。クレーン装置は、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搬送可能としている。

ところで、障害物を回避可能な搬送経路を生成するクレーンが存在している（特許文献１参照）。かかるクレーンは、ポテンシャル法を適用するとともに、折れ線近似法を適用して搬送経路を決定する。そして、搬送経路を５次Ｂスプライン曲線で表現する。しかし、ポテンシャル法を適用すると、グリッド毎に荷物の搬送方向が判定される。そのため、荷物の吊り降ろし地点と障害物の位置によっては、荷物の吊り降ろし地点から離れる搬送方向が判定されて、荷物の吊り降ろし地点までの搬送経路が生成されないことがある。また、かかるクレーンは、移動しない障害物を対象に搬送経路を生成するものであり、人や車両等の移動する障害物を対象に搬送経路を生成するものではない。また、移動する障害物を適宜に回避するためには、障害物の周辺で搬送経路の選択の自由度を高めることが有効である。そこで、障害物の周辺における搬送経路の選択の自由度を高めることによって、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できるクレーン及び経路生成システムが求められていた。

特開２００８－１５２３８０号公報

障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できるクレーン及び経路生成システムを提供する。

本発明のクレーンにおいては、ブームと、前記ブームからワイヤロープによって吊り下げられるフックと、を備え、前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を搬送するクレーンであって、障害物の位置を検出するセンサと、前記荷物の吊り上げ地点及び吊り降ろし地点を含む領域に複数の節点を配置して当該節点を結んで搬送経路を生成する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、前記センサが障害物の移動を検出すると、前記障害物の周囲に配置される節点の数を増加させてから新たな搬送経路を生成する、ものである。

本発明のクレーンにおいては、前記制御装置は、前記障害物を含む略半球状の特定領域の内側で前記節点の数を増加させる、ものである。

本発明のクレーンにおいては、前記制御装置は、前記障害物に近づくにつれて前記節点の密度を増加させる、ものである。

本発明のクレーンにおいては、前記制御装置は、前記障害物の移動方向側に近づくにつれて前記節点の密度を増加させる、ものである。

本発明のクレーンにおいては、前記制御装置は、前記特定領域の内側に前記障害物を含む略半球状の安全領域を設定し、前記安全領域の内側には前記節点を配置しない、ものである。

本発明の経路生成システムにおいては、センサと、前記センサが検出した障害物の位置情報を通信する通信機と、を備えるクレーンにより搬送される荷物の搬送経路を生成する経路生成システムであって、前記通信機と通信を行うシステム側通信部と、前記荷物の吊り上げ地点及び吊り降ろし地点を含む領域に複数の節点を配置して当該節点を結んで搬送経路を生成するシステム側制御装置と、を具備し、前記システム側制御装置は、前記センサが障害物の移動を検出すると、前記障害物の周囲に配置される節点の数を増加させてから新たな搬送経路を生成する、ものである。

本発明のクレーンによれば、障害物の位置を検出するセンサと、荷物の吊り上げ地点及び吊り降ろし地点を含む領域に複数の節点を配置して当該節点を結んで搬送経路を生成する制御装置と、を具備している。そして、制御装置は、センサが障害物の移動を検出すると、障害物の周囲に配置される節点の数を増加させてから新たな搬送経路を生成する。かかるクレーンによれば、障害物の周囲で搬送経路の選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路が選択可能となる。これにより、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できる。

本発明のクレーンによれば、制御装置は、障害物を含む略半球状の特定領域の内側で節点の数を増加させる。かかるクレーンによれば、障害物の周囲で搬送経路の選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路が選択可能となる。これにより、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できる。

本発明のクレーンによれば、制御装置は、障害物に近づくにつれて節点の密度を増加させる。かかるクレーンによれば、荷物と障害物の衝突が生じやすくなるにつれて搬送経路の選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路が選択可能となる。これにより、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できる。

本発明のクレーンによれば、制御装置は、障害物の移動方向側に近づくにつれて節点の密度を増加させる。かかるクレーンによれば、荷物と障害物の衝突が生じやすくなるにつれて搬送経路の選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路が選択可能となる。これにより、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できる。

本発明のクレーンによれば、制御装置は、特定領域の内側に障害物を含む略半球状の安全領域を設定し、安全領域の内側には節点を配置しない。かかるクレーンによれば、荷物から障害物までの距離が一定の距離以上となる搬送経路が選択される。これにより、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できる。

本発明の経路生成システムによれば、通信機と通信を行うシステム側通信部と、荷物の吊り上げ地点及び吊り降ろし地点を含む領域に複数の節点を配置して当該節点を結んで搬送経路を生成するシステム側制御装置と、を具備する。そして、システム側制御装置は、センサが障害物の移動を検出すると、障害物の周囲に配置される節点の数を増加させてから新たな搬送経路を生成する。かかる経路生成システムによれば、障害物の周囲で搬送経路の選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路が選択可能となる。これにより、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できる。

クレーンを示す図。 クレーンの制御構成を示す図。 節点の配置を示す図、図３Ａはクレーンの上方からみた節点の配置を示す図、図３Ｂはクレーンの側方からみた節点の配置を示す図。 任意の旋回角度における節点と経路を示す図。 特定領域を示す図、図５Ａはクレーンの上方からみた特定領域を示す図、図５Ｂはクレーンの側方からみた特定領域を示す図。 節点の配置を示す図、図６Ａは作業者の上方からみた節点の配置を示す図、図６Ｂは作業者の側方からみた節点の配置を示す図。 選択可能な搬送経路を示す図、図７Ａは作業者の上方からみた選択可能な搬送経路を示す図、図７Ｂは作業者の斜め上方からみた選択可能な搬送経路を示す図。 選択可能な搬送経路を示す図、図８Ａは作業者の上方からみた選択可能な搬送経路を示す図、図８Ｂは作業者の斜め上方からみた選択可能な搬送経路を示す図。 節点の配置を示す図、図９Ａは作業者の上方からみた節点の配置を示す図、図９Ｂは作業者の側方からみた節点の配置を示す図。 選択可能な搬送経路を示す図、図１０Ａは作業者の上方からみた選択可能な搬送経路を示す図、図１０Ｂは作業者の斜め上方からみた選択可能な搬送経路を示す図。 節点の配置を示す図、図１１Ａは作業者の上方からみた節点の配置を示す図、図１１Ｂは作業者の側方からみた節点の配置を示す図。 選択可能な搬送経路を示す図、図１２Ａは作業者の上方からみた選択可能な搬送経路を示す図、図１２Ｂは作業者の斜め上方からみた選択可能な搬送経路を示す図。 安全領域を示す図、図１３Ａは作業者の上方からみた安全領域を示す図、図１３Ｂは作業者の側方からみた安全領域を示す図。 選択可能な搬送経路を示す図、図１４Ａは作業者の上方からみた選択可能な搬送経路を示す図、図１４Ｂは作業者の斜め上方からみた選択可能な搬送経路を示す図。 経路生成システムを示す図。

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を用いて、第一実施形態に係るクレーン１について説明する。

クレーン１は、主に車両２とクレーン装置３で構成されている。

車両２は、左右一対の前輪４と後輪５を備えている。また、車両２は、荷物Ｗの運搬作業を行な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、車両２は、アクチュエータによって、その上部に支持するクレーン装置３を旋回自在としている。

クレーン装置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の基端側には、ワイヤロープ８を巻き付けたウインチ９が配置され、ブーム７の先端側には、ワイヤロープ８によってフック１０が吊り下げられている。ウインチ９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の繰り入れ及び繰り出しを可能としている。そのため、フック１０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、クレーン装置３は、ブーム７の側方にキャビン１１を備えている。

次に、図２を用いて、クレーン１の制御構成について説明する。

クレーン１は、制御装置２０を備える。制御装置２０には、各種操作具２１～２４が接続されている。また、制御装置２０には、各種バルブ３１～３４が接続されている。更に、制御装置２０には、各種センサ５１～５４が接続されている。

上述したように、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油圧モータ４１（図１参照）と定義する。旋回用油圧モータ４１は、方向制御弁である旋回用バルブ３１によって適宜に稼動される。つまり、旋回用油圧モータ４１は、旋回用バルブ３１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３１は、オペレータによる旋回操作具２１の操作に基づいて稼動される。また、ブーム７の旋回角度は、旋回用センサ５１によって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の旋回角度を認識することができる。

また、上述したように、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油圧シリンダ４２（図１参照）と定義する。伸縮用油圧シリンダ４２は、方向制御弁である伸縮用バルブ３２によって適宜に稼動される。つまり、伸縮用油圧シリンダ４２は、伸縮用バルブ３２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３２は、オペレータによる伸縮操作具２２の操作に基づいて稼動される。また、ブーム７の伸縮長さは、伸縮用センサ５２によって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の伸縮長さを認識することができる。

更に、上述したように、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油圧シリンダ４３（図１参照）と定義する。起伏用油圧シリンダ４３は、方向制御弁である起伏用バルブ３３によって適宜に稼動される。つまり、起伏用油圧シリンダ４３は、起伏用バルブ３３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３３は、オペレータによる起伏操作具２３の操作に基づいて稼動される。また、ブーム７の起伏角度は、起伏用センサ５３によって検出される。そのため、制御装置２０は、ブーム７の起伏角度を認識することができる。

加えて、上述したように、フック１０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油圧モータ４４（図１参照）と定義する。巻回用油圧モータ４４は、方向制御弁である巻回用バルブ３４によって適宜に稼動される。つまり、巻回用油圧モータ４４は、巻回用バルブ３４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３４は、オペレータによる巻回操作具２４の操作に基づいて稼動される。また、フック１０の吊下長さは、巻回用センサ５４によって検出される。そのため、制御装置２０は、フック１０の吊下長さを認識することができる。

加えて、制御装置２０には、カメラ５５、ＧＮＳＳ受信機５６、通信機６１が接続されている。

カメラ５５は、映像を撮影する装置である。カメラ５５は、ブーム７の先端部分に取り付けられている。カメラ５５は、荷物Ｗの鉛直上方から荷物Ｗ及び荷物Ｗの周囲の地物や地形を撮影する。なお、カメラ５５は、制御装置２０に接続されている。そのため、制御装置２０は、カメラ５５が撮影した映像を取得することができる。

ＧＮＳＳ受信機５６は、全球測位衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を構成する受信機であって、衛星から測距電波を受信し、受信機の位置座標である緯度、経度、標高を算出する装置である。ＧＮＳＳ受信機５６は、ブーム７の先端部分とキャビン１１に設けられている。ＧＮＳＳ受信機５６は、ブーム７の先端部分とキャビン１１の位置座標を算出する。なお、ＧＮＳＳ受信機５６は、制御装置２０に接続されている。そのため、制御装置２０は、ＧＮＳＳ受信機５６が算出した位置座標を取得することができる。また、制御装置２０は、ブーム７の先端部分の位置座標と吊下長さに基づいて、荷物Ｗの位置座標を認識することができる。更に、制御装置２０は、ブーム７の先端部分の位置座標とキャビン１１の位置座標から、車両２を基準とするブーム７の方位を認識することができる。

通信機６１は、外部のサーバ等と通信を行う装置である。通信機６１は、キャビン１１に設けられている。通信機６１は、外部のサーバ等から後述する作業領域Ａｗの空間情報及び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、通信機６１は、制御装置２０に接続されている。そのため、制御装置２０は、通信機６１を介して情報を取得することができる。

次に、図３と図４を用いて、荷物Ｗの搬送経路ＣＲの生成について説明する。本願の経路生成の概念を分かりやすくするため、ブーム７の旋回、伸縮、起伏によって生成される搬送経路ＣＲについて説明する。以下の説明で、機体情報とは、クレーン１の性能諸元データである。作業に関する情報とは、荷物Ｗの吊り上げ地点Ｐｓ、荷物Ｗの吊り降ろし地点Ｐｅ、荷物Ｗの重量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、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内の地物等の三次元情報である。

制御装置２０は、搬送する荷物Ｗの重量から作業可能範囲Ａｒを設定する。具体的には、制御装置２０は、通信機６１を介して外部のサーバ等から作業に関する情報である荷物Ｗの重量と機体情報であるクレーン１の性能諸元データを取得する。更に、制御装置２０は、荷物Ｗの重量とクレーン１の性能諸元データからクレーン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。

図３と図４に示すように、制御装置２０は、作業可能範囲Ａｒ内において搬送経路ＣＲを構成する候補となる全ての経路Ｒ（ｎ）を生成する（ｎは任意の自然数）。経路Ｒ（ｎ）は、複数の節点Ｐ（ｎ）を結んだものである。なお、節点Ｐ（ｎ）は、作業領域Ａｗの空間情報に基づいて認識される地物の領域には配置されない。

制御装置２０は、任意の旋回角度θｘ（ｎ）、任意の起伏角度θｚ（ｎ）の位置にあるブーム７を伸縮可能なブーム長さＬｙ（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）を配置する。次に、制御装置２０は、任意の旋回角度刻みだけ異なる任意の旋回角度θｘ（ｎ＋１）、任意の起伏角度θｚ（ｎ）の位置にあるブーム７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Ｌｙ（ｎ）の全範囲において配置する。このように、制御装置２０は、旋回可能な旋回角度θｘ（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７を伸縮させる場合の節点Ｐ（ｎ）を配置する。

同様にして、制御装置２０は、任意の起伏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７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θｘ（ｎ）の全範囲において任意の旋回角度刻み毎に配置する。このように、制御装置２０は、旋回可能な旋回角度θｘ（ｎ）の全範囲における任意の旋回角度刻み毎、かつ伸縮可能なブーム長さＬｙ（ｎ）の全範囲における任意のブーム長さ刻み毎、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に節点Ｐ（ｎ）を配置する。この結果、作業可能範囲Ａｒ内には、ブーム７の任意の旋回角度θｘ（ｎ）、任意のブーム長さＬｙ（ｎ）、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、任意のブーム長さ刻み毎、任意の起伏角度刻み毎に配置されている。

図４に示すように、制御装置２０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、荷物Ｗが通る候補の点として特定する。制御装置２０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。制御装置２０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。任意の旋回角度θｘ（ｎ）、任意の伸縮長さＬｙ（ｎ）、任意の起伏角度θｚ（ｎ）で経路Ｒ（ｎ）が生成される。ここでは、任意の旋回角度θｘ（ｎ）における経路Ｒ（ｎ）について詳しく説明する。

制御装置２０は、任意の旋回角度θｘ（ｎ）において、起伏角度θｚ（ｎ）のブーム７を任意のブーム長さ刻み毎に縮小させる順に配置した節点Ｐ（ｎ）、節点Ｐ（ｎ＋１）と、起伏角度θｚ（ｎ＋１）のブーム７を任意のブーム長さ刻み毎に縮小させて順に配置した節点Ｐ（ｎ＋２）、節点Ｐ（ｎ＋３）をそれぞれ結んだ経路を生成する。節点Ｐ（ｎ）と節点Ｐ（ｎ＋１）を結ぶ経路Ｒ（ｎ＋１）は、ブーム７の伸縮によって荷物Ｗが通る経路である。節点Ｐ（ｎ）と節点Ｐ（ｎ＋２）を結ぶ経路Ｒ（ｎ＋２）は、ブーム７の起伏によって荷物Ｗが通る経路である。節点Ｐ（ｎ）と節点Ｐ（ｎ＋３）を結ぶ経路Ｒ（ｎ＋３）は、ブーム７の伸縮かつ起伏によって荷物Ｗが通る経路である。

任意の伸縮長さＬｙ（ｎ）でブーム７の旋回、起伏によって荷物Ｗが通る経路、任意の起伏角度θｚ（ｎ）でブーム７の旋回、伸縮によって荷物Ｗが通る経路も同様に隣り合う節点Ｐ（ｎ）を結んで生成される。このように生成される複数の経路Ｒ（ｎ）は、ブーム７の旋回、伸縮、起伏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、旋回、伸縮、起伏のうち、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。

制御装置２０は、優先順位に基づいて作動させるアクチュエータ（旋回用油圧モータ４１、伸縮用油圧シリンダ４２、起伏用油圧シリンダ４３）を選択する。そして、制御装置２０は、所定の条件を満たすとともに、選択したアクチュエータの作動によって荷物Ｗが通る搬送経路ＣＲを生成する。搬送経路ＣＲは、複数の経路Ｒ（ｎ）によって構成される。つまり、搬送経路ＣＲは、節点Ｐ（ｎ）を結んで生成される。優先順位は、旋回、起伏、伸縮のうち、優先して選択される動作を選択するためのものである。所定の条件は、荷物Ｗの搬送時間を最小にする、荷物Ｗの搬送時の旋回半径を小さくする、アクチュエータのコスト（燃費）を最小にする、荷物Ｗの搬送時の高さ、進入禁止領域の制限を設ける等である。制御装置２０は、所定の条件を満たすとともに、選択したアクチュエータの作動によって荷物Ｗが通る経路Ｒ（ｎ）を選択することによって、搬送経路ＣＲを生成する。制御装置２０は、荷物Ｗが搬送経路ＣＲを通るようにアクチュエータを制御して、吊り上げ地点Ｐｓから吊り下し地点Ｐｅまで荷物Ｗを搬送する。

なお、制御装置２０は、ウインチ９の繰り入れ及び繰り出し、ブーム７の先端部分に取り付けられるジブのチルト及び伸縮において、任意の刻み毎に節点Ｐ（ｎ）を生成することができる。つまり、クレーン１は、経路Ｒ（ｎ）及び搬送経路ＣＲをワイヤロープ８の繰り入れ及び繰り出し、ジブのチルト及び伸縮に基づいて生成することができる。

次に、図５から図８を用いて、障害物が移動したときの搬送経路ＣＲの生成について説明する。制御装置２０は、荷物Ｗの搬送経路ＣＲを既に生成しているものとする。作業者Ｘは、作業可能範囲Ａｒ内において搬送経路ＣＲに近づくように移動するものとする。作業者Ｘは、移動する障害物の一例であり、これに限定するものではない。

制御装置２０は、カメラ５５が撮影した映像をフレーム毎に解析し、作業者Ｘの移動を検出する。制御装置２０は、例えば背景差分、オプティカルフローを用いることによって、作業者Ｘの位置座標、移動方向、移動速度を検出することができる。また、カメラ５５は、障害物の移動を検出するセンサの一例であり、これに限定するものではない。なお、障害物が移動したことを条件として搬送経路ＣＲを生成するのではなく、障害物が搬送経路ＣＲに近づいたことや、搬送経路ＣＲから所定の距離以内の領域で障害物が移動したこと条件として搬送経路ＣＲを生成もよい。

図５に示すように、制御装置２０は、作業者Ｘの位置座標から特定領域Ａｓを設定する。特定領域Ａｓは、作業者Ｘを中心とする略半球状の領域である。特定領域Ａｓの大きさ（半球の半径）は、予め設定されており、任意に変更することができる。なお、カメラ５５が撮影した映像から移動する障害物の大きさを画像認識により検出して、障害物が大きくなるにつれて特定領域Ａｓの大きさを大きくしてもよい。また、特定領域Ａｓの形状は、障害物を中心とする略半球状に限定されず、障害物を含む任意の形状に設定してもよい。

図６に示すように、制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側に配置される節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる。制御装置２０は、任意の旋回角度刻み、任意のブーム長さ刻み、任意の起伏角度刻みの値を所定の割合で小さくした任意の旋回角度刻み、任意のブーム長さ刻み、任意の起伏角度刻みを算出する。任意の旋回角度刻み、任意のブーム長さ刻み、任意の起伏角度刻みの値を小さくするにつれて特定領域Ａｓの内側に配置される節点Ｐ（ｎ）の数が増加する。制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側において、所定の割合で値を小さくした任意の旋回角度刻み毎、任意のブーム長さ刻み毎、任意の起伏角度刻み毎に節点Ｐ（ｎ）を配置する。そして、制御装置２０は、全ての節点Ｐ（ｎ）間に経路Ｒ（ｎ）（図４参照）を生成する。特定領域Ａｓの内側では、節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる前よりも単位体積当たりの経路Ｒ（ｎ）の密度が高くなるとともに、経路Ｒ（ｎ）の長さが短くなる。

図７と図８に示すように、制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側の節点Ｐ（ｎ）を通る搬送経路ＣＲを選択可能である。特定領域Ａｓの内側では、搬送経路ＣＲを構成する経路Ｒ（ｎ）の組み合わせの数が増加するため、選択可能な搬送経路ＣＲの数が増加する。制御装置２０は、これらの搬送経路ＣＲの中から適宜な搬送経路ＣＲを選択可能である。また、搬送経路ＣＲは、節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる前よりも短い経路Ｒ（ｎ）から構成される。そのため、制御装置２０は、節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる前よりも作業者Ｘの回避に適した搬送経路ＣＲを選択可能である。つまり、制御装置２０は、作業者Ｘの移動方向側（移動方向Ｅ参照）で作業者Ｘを回避する搬送経路ＣＲを選択可能である（図７参照）。また、制御装置２０は、作業者Ｘの移動方向Ｅの反対側に回りこんで作業者Ｘを回避する搬送経路ＣＲを選択可能である（図８参照）。制御装置２０は、作業者Ｘを回避する搬送経路ＣＲを生成し、荷物Ｗが搬送経路ＣＲを通るようにアクチュエータ（旋回用油圧モータ４１、伸縮用油圧シリンダ４２、起伏用油圧シリンダ４３、巻回用油圧モータ４４）を制御して、吊り上げ地点Ｐｓから吊り降ろし地点Ｐｅまで荷物Ｗを搬送する。

このように、本クレーン１は、障害物（作業者Ｘ）の位置を検出するセンサ（カメラ５５）と、荷物Ｗの吊り上げ地点Ｐｓ及び吊り降ろし地点Ｐｅを含む領域に複数の節点Ｐ（ｎ）を配置して当該節点Ｐ（ｎ）を結んで搬送経路ＣＲを生成する制御装置２０と、を具備している。そして、制御装置２０は、センサ（５５）が障害物（Ｘ）の移動を検出すると、障害物（Ｘ）の周囲に配置される節点Ｐ（ｎ）の数を増加させてから新たな搬送経路ＣＲを生成する。かかるクレーン１によれば、障害物（Ｘ）の周囲で搬送経路ＣＲの選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路ＣＲが選択可能となる。これにより、障害物（Ｘ）が移動しても回避可能な搬送経路ＣＲを生成できる。

具体的に説明すると、本クレーン１において、制御装置２０は、障害物（作業者Ｘ）を含む略半球状の特定領域Ａｓの内側で節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる。かかるクレーン１によれば、障害物（Ｘ）の周囲で搬送経路ＣＲの選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路ＣＲが選択可能となる。これにより、障害物（Ｘ）が移動しても回避可能な搬送経路ＣＲを生成できる。

次に、図９と図１０を用いて、第二実施形態に係るクレーン１について説明する。以下においては、第一実施形態に係るクレーン１の説明で用いた名称と符号を用いることで、同じものを指すこととする。ここでは、第一実施形態に係るクレーン１に対して相違する部分を中心に説明する。作業者Ｘは、作業可能範囲Ａｒ内において搬送経路ＣＲの直下まで移動するものとする。

図９に示すように、制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側に配置される節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる。制御装置２０は、作業者Ｘに近づくにつれて上述の所定の割合を小さくすることによって、作業者Ｘに近づくにつれて任意の旋回角度刻み、任意のブーム長さ刻み、任意の起伏角度刻みの値が小さくなるようにする。制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側において、作業者Ｘに近づくにつれて値を小さくした任意の旋回角度刻み毎、任意のブーム長さ刻み毎、任意の起伏角度刻み毎に節点Ｐ（ｎ）を配置する。つまり、制御装置２０は、作業者Ｘに近づくにつれて単位体積当たりの節点Ｐ（ｎ）の密度を増加させて、節点Ｐ（ｎ）を配置している。

図１０に示すように、制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側の節点Ｐ（ｎ）を通る搬送経路ＣＲを選択可能である。作業者Ｘに近づくにつれて（荷物Ｗと作業者Ｘの衝突が生じやすくなるにつれて）搬送経路ＣＲを構成する経路Ｒ（ｎ）の組み合わせの数が増加するため、選択可能な搬送経路ＣＲの数が増加する。制御装置２０は、これらの搬送経路ＣＲの中から適宜な搬送経路ＣＲを選択可能である。また、搬送経路ＣＲは、作業者Ｘに近づくほど短い経路Ｒ（ｎ）から構成される。そのため、制御装置２０は、節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる前よりも作業者Ｘの回避に適した搬送経路ＣＲを選択可能である。

このように、本クレーン１において、制御装置２０は、障害物（作業者Ｘ）に近づくにつれて節点Ｐ（ｎ）の密度を増加させる。かかるクレーン１によれば、荷物Ｗと障害物（Ｘ）の衝突が生じやすくなるにつれて搬送経路ＣＲの選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路ＣＲが選択可能となる。これにより、障害物（Ｘ）が移動しても回避可能な搬送経路ＣＲを生成できる。

次に、図１１と図１２を用いて、第三実施形態に係るクレーン１について説明する。ここでも、第一実施形態に係るクレーン１に対して相違する部分を中心に説明する。

図１１に示すように、制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側に配置される節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる。制御装置２０は、作業者Ｘの移動方向側（移動方向Ｅ参照）に近づくにつれて上述の所定の割合を小さくすることによって、作業者Ｘの移動方向側に近づくにつれて任意の旋回角度刻み、任意のブーム長さ刻み、任意の起伏角度刻みの値が小さくなるようにする。制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側において、作業者Ｘの移動方向側に近づくにつれて値を小さくした任意の旋回角度刻み毎、任意のブーム長さ刻み毎、任意の起伏角度刻み毎に節点Ｐ（ｎ）を配置する。つまり、制御装置２０は、作業者Ｘの移動方向側に近づくにつれて単位体積当たりの節点Ｐ（ｎ）の密度を増加させて、節点Ｐ（ｎ）を配置している。

図１２に示すように、制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側の節点Ｐ（ｎ）を通る搬送経路ＣＲを選択可能である。作業者Ｘの移動方向側（移動方向Ｅ参照）に近づくにつれて（荷物Ｗと作業者Ｘの衝突が生じやすくなるにつれて）搬送経路ＣＲを構成する経路Ｒ（ｎ）の組み合わせの数が増加するため、選択可能な搬送経路ＣＲの数が増加する。そのため、制御装置２０はこれらの搬送経路ＣＲの中から適宜な搬送経路ＣＲを選択可能である。また、搬送経路ＣＲは、作業者Ｘの移動方向側に近づくほど短い経路Ｒ（ｎ）から構成される。そのため、制御装置２０は、節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる前よりも作業者Ｘの回避に適した搬送経路ＣＲを選択可能である。

このように、本クレーン１において、制御装置２０は、障害物（作業者Ｘ）の移動方向側に近づくにつれて節点Ｐ（ｎ）の密度を増加させる。かかるクレーン１によれば、荷物Ｗと障害物（Ｘ）の衝突が生じやすくなるにつれて搬送経路ＣＲの選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路ＣＲが選択可能となる。これにより、障害物（Ｘ）が移動しても回避可能な搬送経路ＣＲを生成できる。

次に、図１３と図１４を用いて、第四実施形態に係るクレーン１について説明する。ここでも、第一実施形態に係るクレーン１に対して相違する部分を中心に説明する。

図１３に示すように、制御装置２０は、作業者Ｘの位置座標から安全領域Ａｃを設定する。安全領域Ａｃは、作業者Ｘを中心とする略半球状の領域であり、特定領域Ａｓの内側に設定される。安全領域Ａｃの大きさ（半球の半径）は、予め設定されており、任意に変更することができる。なお、カメラ５５が撮影した映像から移動する障害物の大きさを画像認識により検出して、障害物が大きくなるにつれて安全領域Ａｃの大きさを大きくしてもよい。また、安全領域Ａｃの形状は、障害物を中心とする略半球状に限定されず、障害物を含む任意の形状に設定してもよい。

制御装置２０は、安全領域Ａｃの外側かつ特定領域Ａｓの内側に配置される節点Ｐ（ｎ）の数を増加させる。制御装置２０は、安全領域Ａｃの内側に節点Ｐ（ｎ）を配置しない。

図１４に示すように、制御装置２０は、安全領域Ａｃの外側かつ特定領域Ａｓの内側の節点Ｐ（ｎ）を通る搬送経路ＣＲを選択可能である。安全領域Ａｃの内側に節点Ｐ（ｎ）が配置されないため、安全領域Ａｃの内側を通る搬送経路ＣＲが選択可能な搬送経路ＣＲから除外される。制御装置２０は、安全領域Ａｃの外側かつ特定領域Ａｓの内側の選択可能な搬送経路ＣＲの中から、荷物Ｗから作業者Ｘまでの距離が一定以上となる搬送経路ＣＲを選択する。

このように、本クレーン１において、制御装置２０は、特定領域Ａｓの内側に障害物（作業者Ｘ）を含む略半球状の安全領域Ａｃを設定し、安全領域Ａｃの内側には節点Ｐ（ｎ）を配置しない。かかるクレーン１によれば、荷物Ｗから障害物（Ｘ）までの距離が一定の距離以上となる搬送経路ＣＲが選択される。これにより、障害物（Ｘ）が移動しても回避可能な搬送経路ＣＲを生成できる。

次に、図１５を用いて、経路生成システム７０について説明する。経路生成システム７０は、データセンタ等の外部施設に設けられている。

経路生成システム７０が情報の通信を行うクレーンは、クレーン１２である。クレーン１２は、搬送経路ＣＲの生成を行わない点がクレーン１と相違する。

経路生成システム７０は、システム側制御装置７１を備える。システム側制御装置７１には、システム側通信部７２が接続されている。

システム側通信部７２は、クレーン１２の通信機６１や外部のサーバ等と通信を行う装置である。システム側通信部７２は、通信機６１からカメラ５５の映像（障害物の位置情報）を取得するとともに、情報を通信機６１へ伝達するように構成されている。システム側通信部７２は、外部のサーバ等から作業領域Ａｗの空間情報及び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、システム側通信部７２は、システム側制御装置７１に接続されている。そのため、システム側制御装置７１は、システム側通信部７２を介して情報や映像を取得することができる。また、システム側制御装置７１は、システム側通信部７２を介して通信機６１へ情報を伝達することができる。

システム側制御装置７１は、クレーン１の制御装置２０と同様に障害物が移動したときの搬送経路ＣＲを生成する。生成した搬送経路ＣＲは、システム側通信部７２を介してクレーン１２に伝達される。クレーン１２は、伝達された搬送経路ＣＲを通るようにアクチュエータ（旋回用油圧モータ４１、伸縮用油圧シリンダ４２、起伏用油圧シリンダ４３、巻回用油圧モータ４４）を制御して、吊り上げ地点Ｐｓから吊り下し地点Ｐｅまで荷物Ｗを搬送する。

このように、通信機６１を介してクレーン１２の制御装置２０に接続し、クレーン１２から必要な情報や映像を取得することによって、上述の各実施形態と同様の搬送経路ＣＲを生成し、生成した搬送経路ＣＲをクレーン１２に伝達するシステムを構成することができる。

以上のように、経路生成システム７０は、通信機６１と通信を行うシステム側通信部７２と、荷物Ｗの吊り上げ地点Ｐｓ及び吊り降ろし地点Ｐｅを含む領域に複数の節点Ｐ（ｎ）を配置して当該節点Ｐ（ｎ）を結んで搬送経路ＣＲを生成するシステム側制御装置７１と、を具備する。そして、システム側制御装置７１は、センサ（カメラ５５）が障害物（作業者Ｘ）の移動を検出すると、障害物（Ｘ）の周囲に配置される節点Ｐ（ｎ）の数を増加させてから新たな搬送経路ＣＲを生成する。かかる経路生成システム７０によれば、障害物（Ｘ）の周囲で搬送経路ＣＲの選択の自由度が高くなり適宜な搬送経路ＣＲが選択可能となる。これにより、障害物（Ｘ）が移動しても回避可能な搬送経路ＣＲを生成できる。

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。更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、更に特許請求の範囲に記載の均等の意味、及び範囲内のすべての変更を含む。

本発明は、クレーン及び経路生成システムに関する。詳しくは、障害物が移動しても回避可能な搬送経路を生成できるクレーン及び経路生成システムに利用可能である。

１ クレーン
２ 車両
３ クレーン装置
７ ブーム
８ ワイヤロープ
１０ フック
１２ クレーン
２０ 制御装置
５５ カメラ（センサ）
６１ 通信機
７０ 経路生成システム
７１ システム側制御装置
７２ システム側通信部
Ａｃ 安全領域
Ａｓ 特定領域
ＣＲ 搬送経路
Ｅ 移動方向
Ｐｅ 吊り降ろし地点
Ｐｓ 吊り上げ地点
Ｐ（ｎ） 節点
Ｘ 作業者（障害物）
Ｗ 荷物

Claims (6)

1. ブームと、
   前記ブームからワイヤロープによって吊り下げられるフックと、を備え、
   前記フックに荷物を吊り下げた状態で当該荷物を搬送するクレーンであって、
   障害物の位置を検出するセンサと、
   前記荷物の吊り上げ地点及び吊り降ろし地点を含む領域に複数の節点を配置して当該節点を結んで搬送経路を生成する制御装置と、を具備し、
   前記制御装置は、前記センサが障害物の移動を検出すると、前記障害物の周囲に配置される節点の数を増加させてから新たな搬送経路を生成する、ことを特徴とするクレーン。
2. 前記制御装置は、前記障害物を含む略半球状の特定領域の内側で前記節点の数を増加させる、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
3. 前記制御装置は、前記障害物に近づくにつれて前記節点の密度を増加させる、ことを特徴とする請求項２に記載のクレーン。
4. 前記制御装置は、前記障害物の移動方向側に近づくにつれて前記節点の密度を増加させる、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクレーン。
5. 前記制御装置は、前記特定領域の内側に前記障害物を含む略半球状の安全領域を設定し、前記安全領域の内側には前記節点を配置しない、ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のクレーン。
6. センサと、
   前記センサが検出した障害物の位置情報を通信する通信機と、を備えるクレーンにより搬送される荷物の搬送経路を生成する経路生成システムであって、
   前記通信機と通信を行うシステム側通信部と、
   前記荷物の吊り上げ地点及び吊り降ろし地点を含む領域に複数の節点を配置して当該節点を結んで搬送経路を生成するシステム側制御装置と、を具備し、
   前記システム側制御装置は、前記センサが障害物の移動を検出すると、前記障害物の周囲に配置される節点の数を増加させてから新たな搬送経路を生成する、ことを特徴とする経路生成システム。

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