JPS62121193A - クレ−ンの自動運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、クレーンの自動運転方法に係り、特にコンテ
ナクレーン、アンローダ等に適用するに好適なりレーン
の自動運転方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来においても、運転パタンを決定し、このパタンに従
ってクレーンを自動運転することはなされている。この
種技術は、例えば、特開昭５８−１３０８８１号公報に
開示されている。

しかし、従来の技術では、安全性を重視するあまり、船
側の実際の積荷の状態に合わせた最適ルート、すなわち
吊荷の最短時間運搬に適した移動軌跡となるように運転
ルートを決定することに関する配慮がなされていない。

すなわち、第２図に示すコンテナクレーンを用いて従来
の方法を説明すると、荷役するコンテナ４をトロリー１
が移動したときに船上の全てのコンテナに対し衝突しな
い高さまでロープ１４を巻上げ、その後トロリー１を移
動させ荷役を行っている。これでは、荷役効率が悪（、
自動運転によるメリットを減少させることになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、効率的に荷役を行うことのできるクレ
ーンの自動運転方法を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、゛船上の積荷の積付状態を、トロリーの移動
方向と上下方向とで表わされる２次元座標の数値とした
積付情報として記憶し、該積付情報により該トロリーか
ら吊下げられた吊荷の移動軌跡に対する障害点を量子化
して求め、該量子化された障害点を記憶し、吊荷と障害
点との間の距離の大小に応じて定められた安全度指標値
を記憶しておき、実際のクレーンの運転に際しては、前
記トロリーの位置および前記トロリーからＷ記吊荷まで
のロープ長を検出し、前記出荷の荷役・すべき目的地と
該検出値とを用いて荷役時間を最短とする吊荷の移動軌
跡を求め、該移動軌跡と記憶している前記障害点との間
の距離のうち最小値を求め、該最小値を前記安全度指標
値により評価し、該評価結果が設定した安全度指標値に
達しているとき求めた前記移動軌跡になるように運転指
令をクレーンの駆動制御部に出力し、該評価結果が設定
した安全度指標値に達していないときにはＨ記吊荷な一
定量または一定時間上方に移動させるべくロープの巻上
装置を駆動し、該駆動後再度前記移動軌跡の演算を行う
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を具体的な実施例に基づき詳細に説明する
。

まず、第２図を用いて、本発明の一実施例を適用するコ
ンテナクレーンの概要を説明する。コンテナクレーンは
、コンテナ船（以下、単に船という。）１００上に積載
されたコンテナ４を陸揚げする荷役や、逆にコンテナ４
を船１００に積載する荷役に供される。コンテナクレー
ンの上部には、ガーダ２とブーム３とが設けられており
、このガーダ２およびブーム３上をトロリー１が走行可
能になっている。すなわち、トロリー１が走行すること
によって、図の水平方向（Ｘ方向）にコンテナを移動さ
せることができる。また、トロリー１上の巻上装置（図
示せず）からはロープ１４により、吊具５が吊下げられ
ている。コンテナ４を吊具５で把み、ロープ１４を巻上
装置で巻上げることによって、因の上下方向（Ｙ方向）
にコンテナを移動させることができる。つまり、トロリ
ー１とトロリー上の巻上装置によって出荷（吊具とコン
テナ）をＸＹの２次元空間で移動可能となる。船１００
の長手方向の移動は、レール上に載置されたコンテナク
レーン全体を走行させることで実現できる。

第２図において、６は機械室でｈす、ここにはモータ等
の駆動部およびそれらを制御する駆動制御部などが収納
されている。

次に、第１因を用いて、本発明の一実施例におけるシス
テム構成の概略を説明する。第１図において、１は１２
図に示したと同じトロリーである。

このトロリー１上には、トロリー駆動（横行）用のモー
タ１１と、ロープ１４の巻上袋ｆｔ（ドラム１２および
ドラム駆動用のモータ１３）とが搭載されている。モー
タ１１を制御するトロリー駆動モータ制御部５１と、モ
ータ１３を制御する巻上モータ制御部５２とは、第２図
の機械室６内に収納されているものとする。トロリーか
ら吊荷までのロープ１４の長さを検出するロープ長検出
器４１は、例えばドラム球の回転量を検出するもので実
現できる。トロリー１の位置を検出するトロリー位置検
出器社は、例えばトロリー１の走行輪の回転に応じてパ
ルスを発生するパルスエンコーダで実現できる。外部か
ら入力すべきデータは、フロッピーディスク３１をデー
タ入力部間にセットすることによって、計算８！（９）
に入力することができる。データ入力郷関は、吊荷の目
的位置などを入力可能なツール、例えばキーボード等も
備えている。計算機美は、通常のマイクロコンピュータ
であり、入出力制御部（Ｉｌｏ　）　２１．中央処理部
２２．プログラムや各種データを記憶するメモリｎの機
能・こ大別できる。

本発明の一実施例におけるクレーンの自動運転に必要な
処理は、計算ｆｉ２０で行なわれる。この詳細な処理手
順（二ついては、後述する。

次に、上述したシステム構成を用いた本発明の一実施例
における動作を説明する。＠３図は、計算機園内の処理
手順を示す動作フロー図である。

以下の説明は、この第３図を用いて詳細に説明する。船
１０Ｇが荷役作業のために入港すると、この作業を行う
コンテナクレーン（第２図に示す。）を荷役作業が行な
える位置まで走行させる。この走行は、自動でも運転員
による手動でも良い。船１００上の積荷（この場合、コ
ンテナ）の横付状態を、トロリーの移動方向（Ｘ方向）
と上下方向（Ｙ方向）とで表わされる２次元座標の数値
にした横付情報として、計算機ｍ内のメモリコに記憶す
る。この横付情報は、フロッピーディスク阻やキー操作
によって、データ入力部Ｉを介して行なう。

また、同様に、出荷と障害点との間の距離の大小に応じ
て定められた安全度指標値をメモリηに記憶する。続い
て、記憶した横付情報を用いて、計算機（９）は、障害
点の量子化演算を行ない、この量子化された障害点をメ
モリＺに記憶する。ここまでの処理が、＠３図における
ステップＦ２００とＦ２Ｏ３である。なお、障害点を求
めるに際し、これを量子化している（つまり′ａ敗的に
求めている）のは、実際の運転においてすべてのＸ座標
についての障害点と吊荷の移動軌跡とを比較して、それ
らの間の距離を演算するというぼう大な演算量を軽減す
るためである。これによって、計算機Ｉの処理時間を大
幅に短縮することが可能となり、またこのことにより自
動運転における荷役効率の向上に太き（寄与する。

さて、上述の横付情報の記憶例を第４Ａ図、第４Ｂ図を
用いて説明する。Ｎ４Ａ図に示す如き、船上の各コンテ
ナに対しナンバリングを行ない、この各コンテナのＸ座
標位置、Ｘ座標位置を第４Ｂ図に示す如くメモリに記憶
する。この実施例においては、コンテナ４１を基準コン
テナとしている。積付コンテナの有無は、対応するコン
テナに対し、コンテナ有のときは＠１”を、コンテナ無
のときは＠０″を記憶させている。実際の荷役作業中に
おいては、コンテナを陸揚げする毎に、対応するコンテ
ナ肩のコンテナ有無のデータを１１”から１０１に変更
する。また、この実施例においては、ＸＹＸ座標原点（
０，０）は、第２図に示したように、地上でガーダ２の
左端の位置としている。

積付情報を用いて障害点を求めるに際し量子化の手法を
′＠５図により説明する。

自動運転を開始する前に、現在の積付情報から一定間隔
△Ｘごとに、障害点となるｙ座標値を求める。

本実施例では、一つのコンテナに対し、少なくとも２個
の障害点が設定されるように△Ｘを決定している。

障害点座標は、次のようにして求められる。

今、最上段に積付けられているコンテナのクレーン原点
に対する座標を（Ｘｉ　＊　Ｙ、）　　とする。

２）　　ｉ→　整数化（障害点切り捨て）Ｘ＝△Ｘ嗜ｉ
、　ｙ＝ｙ＋＋Ｈ に障害点を設定 ここで、Ｗはコンテナ巾 Ｈはコンテナ高さ 同様に、 Ｘｉ−△ｘ　−（ｉ−ｊ　）＜７Ｗ　　ならばＸ＝ΔＸ
・（ｉ−ｊ）、　ｙ＝ｙ４＋Ｈに障害点の設定をする。

（ｊ＝１．２．・・・・・・） Ｉ　ｘｉ−ΔｘＸ（１−１−ｊ　）Ｉ　＜−！−ｗ　　
ならばＸ＝△Ｘ　Ｘ　（１＋　Ｊ　）　＊　Ｙ　＝　Ｙ
　ｉ　＋　Ｈに障害点の設定をする。

（ｊ＝１．２．・・・・・・） 以下、同様に障害点を求める。

自動運転装置は、このようにして求めた障害点をもとに
、最短ルートを決定する。

この場合、量子化した障害点についてのみ衝突の有無を
求めれば良いので、演算速度が向上する。

この障害点を用いた演算が有効に働くことは以下の自動
運転ルートの決定の説明で明らかにする。

第３図Ｇこおいて、ステップＦ２００．Ｆ２Ｏ３は、実
際のクレーンの運転に先立って行なわれる処理である。

この処理の後、コンテナクレーンの運転開始指令が計算
後回に入力されると、ステップ２１０でＹＥＳとなり、
次のステップＦ２１５に進む。ここでは、コンテナを荷
役する目的位置（ＸＤＩＹＤ）が入力される。この入力
により、計算後回は自動運転の処理に入る。まず、ロー
プ長検出器４１とトロリー位置検出器稔の検出値を入力
（ステップＦ２２０）Ｌ／、この検出値と目的位置とか
ら吊荷の移動軌跡を演算する。この場合、吊荷の移動軌
跡は、最短時間での荷役作業ができるものを選ぶ。この
時点においては、障害点に対する考慮はしない。

吊荷の移動軌跡は、次のように求められる。

ｙ＝ｖｈ−ｔ ｘ＝ｖＴＲＴｔ ここで、ｙは時刻ｔにおけるＹ座標値 Ｘは時刻ｔｌこおけるＸ座標値 ｖｈ＝巻上速度 ”ＴＲはトロリーの移動速度 加速時間を考慮すると、例えばトロリーの移動によるＸ
は１次のよう番こ得られるが、ここでは簡単のため、ｘ
　＝　ＶＴＲ−１Ｔ考える。

Ｘ　＝２αＴＲ”ｔ　　・・・・・・・・・・・値加速
中）Ｘ＝−αＴＲ”　Ｔａ十ｖＴＲ・（ｔ−Ｔａ）−・
・（加速後）ここで、αＴＲは加速度、Ｔａは加速時間
このようにして求められた、ある時刻ｔにおけるＸ位置
とそのＸ位置近傍の障害点とを比較する。

これは、障害点を求めた方法と同様の方法で求められる
。すなわち ｘ＝ｖｔＦＬ−ｔ　　から、 １（＝− △Ｘ このときの障害点ｙｋと、吊荷の高さｙとを比較する。

この比較値、すなわち、移動軌跡と障害点との間の距離
を求めた後、更にこのうちの最小値１ｍ１ｏ　を求める
。この最小値は、演算した移動軌跡に沿って出荷を移動
させた際に、吊荷と障害点とが最も近接（あるいは衝突
）するときの距離である。ここまでの処理が第３図のス
テップＦ２３０の処理である。続いて、この最小値にみ
あう安全度指標値Ｓを求める。この処理がステップＦ２
３５である。安全度指標値は、＠６図に例示される。す
なわち、吊荷と障害点との間の距１ｍｌ！を横軸にとる
と、ある距離以上は安全度指数を１とし、ある距離以下
ではそれよりも小さい値とし、距離ｌ＝０において安全
度指数な０とする如く定められている。この距離ｌの大
小に対する安全度指数値は、ステップＦ　２００におい
て事回舒こメそりに入力されている。したがって、ステ
ップＦ２３５では、最小値’ｍｉｎに対する安全度指数
値Ｓをメモリから読出すことで良い。ステップＦ２４０
では、このＳと設定している安全度指数値Ｓｎ　とを評
価し、ＳがＳｎよりも大とときにはステップＦ２４５に
進み、そうでないときにはステップＦ２５５に進む。い
ま、ステップＦ２４０でＳ≧Ｓｎのときを考えると、ス
テップＦ２４５に進む。これは、ステップＦ２２５で演
算した吊荷の移動軌跡が予定した安全度を満足している
ことを意味する。

したがつて、ステップＦ２４５では、演算した移動軌跡
にて吊荷を移動させるような運転指令を演算し、この演
算結果（運転指令）を駆動制御部（トロリー駆動モータ
制御部５１と巻上モータ制御部５２）に出力する。そし
て、この時点で、荷役作業が終了かどうかを判断（ステ
ップＦ２５０）Ｌ、また作業が継続される場合１こはス
テップＦ２１５に戻る。一方、ステップＰ２４０で、ｓ
くｓｎの場合、また安全度が不十分であることを意味し
、この場合にはステップＦ２５５に進む。ここでは、安
全度を向上させる作業、つまり吊荷な上方に移動する作
業を一定時間、あるいは一定量行なう。

この後、ステップＦ２２０に戻り、ステップＦ２２Ｏ−
Ｆ２４’０の処理を再度実行する。

このような実施例によれば、安全度を満足し、しかもで
きるだけ荷役作業を短時間で実施できる軌跡にて荷役作
業を行なわせることができる。したがって、荷役作業効
率を格段に向上させることができる。

なお、上述した実施例において、設定安全度指標値Ｓｎ
　を潮の干満に対して可変、つまり時間ｔの関数で可変
すれば、安全度の確保、並びに荷役効率の向上に更に寄
与する。例えば、潮位が低下傾向にあるときには、Ｓｎ
を時間の経過と共に小さくする傾向とすれば、適切な安
全度を維持しつつ、しかも吊荷の移動軌跡を最短時間で
の荷役作業を実現するものに近づけることができる。ま
た、Ｓｎを荷役作業する積荷の種類によって可変として
も効果がある。例えば、こわれ易いものの荷役に際して
は、安全度を太き（とり、そうでないものについては安
全度を適正な値まで下げることによって、荷役効率を向
上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、効率的に荷役を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるシステム構成図、第
２図は本発明の一実施例が適用されるコンテナクレーン
の概略図、第３図は本発明の一実施例における動作フロ
ー図、第４Ａ図と第４Ｂ図は積付情報を説明するための
図、′ＩＥ５図は量子化を説明するための図、第６因は
安全度指標値を示す叩である。 １・・・・・・　トロリー、２・・−・・ガーダ、３・
・・・・・ブーム、４・・・・・・コンテナ、５・・・
・・・吊具、６・・・・・・機械室、１１・・・・・・
そ−タ、認・・・・・・ドラム、１３・・・・・・モー
タ、１４・・・ロープ、（９）・・−・・計算機、（９
）・・・・・・データ入力部、４１・・・・・・ロープ
長検出器、４２・・・・・・　トロリー位置検出器、５
１・・−・・　トロリー駆動モータ制御部、５２・・四
巻上モオ　　ノ　　図 第３図 Ｆ２４０ 才４Ｂ母

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、船上の積荷の積付状態を、トロリーの移動方向と上
   下方向とで表わされる２次元座標の数値とした積付情報
   として記憶し、該積付情報により該トロリーから吊下げ
   られた吊荷の移動軌跡に対する障害点を量子化して求め
   、該量子化された障害点を記憶し、吊荷と障害点との間
   の距離の大小に応じて定められた安全度指標値を記憶し
   ておき、実際のクレーンの運転に際しては、前記トロリ
   ーの位置および前記トロリーから前記吊荷までのロープ
   長を検出し、前記吊荷の荷役すべき目的地と該検出値と
   を用いて荷役時間を最短とする吊荷の移動軌跡を求め、
   該移動軌跡と記憶している前記障害点との間の距離のう
   ち最小値を求め、該最小値を前記安全度指標値により評
   価し、該評価結果が設定した安全度指標値に達している
   とき求めた前記移動軌跡になるように運転指令をクレー
   ンの駆動制御部に出力し、該評価結果が設定した安全度
   指標値に達していないときには前記吊荷を一定量または
   一定時間上方に移動させるべくロープの巻上装置を駆動
   し、該駆動の後再度前記移動軌跡の演算を行うことを特
   徴とするクレーンの自動運転方法。