KR20230030071A

KR20230030071A - 타워크레인의 운전자 보조시스템 및 이를 이용한 타워크레인 제어 방법

Info

Publication number: KR20230030071A
Application number: KR1020210110889A
Authority: KR
Inventors: 신대영
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-03-06
Also published as: KR102595161B1

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 타워 크레인의 작업 환경을 데이터 분석하여 보조적으로 작업에 이용함으로써, 작업 능률이 향상되도록 하는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 타워크레인의 운전자 보조시스템은, 선택적으로 소정의 인양물과 결합하여 인양물을 지지하고 인양물을 이동시키는 인양부, 인양부와 결합하여 인양부를 이동시키는 이동부, 이동부와 결합하고 이동부의 이동을 가이드하는 메인지브, 및 메인지브와 결합하고 이동부에 제어신호를 전달하는 스마트조종부를 구비하는 타워크레인; 타워크레인의 주위에 형성되고, 스마트조종부로 인양물의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달하는 정보제공부; 및 타워크레인으로부터 원격 위치에 형성되고, 정보제공부로부터 인양물의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달받고, 스마트조종부로 제어 신호를 전달하는 원격조종부를 포함한다.

Description

타워크레인의 운전자 보조시스템 및 이를 이용한 타워크레인 제어 방법 {A SYSTEM FOR ASSISTING THE OPERATOR OF A TOWER CRANE AND A METHOD FOR CONTROLLING A TOWER CRANE USING THE SAME}

본 발명은 타워크레인의 운전자 보조시스템 및 이를 이용한 타워크레인 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 타워 크레인의 작업 환경을 데이터 분석하여 보조적으로 작업에 이용함으로써, 작업 능률이 향상되도록 하는 기술에 관한 것이다.

최근에 건설 또는 건축시공 기술은 정밀시공과 자동화를 통한 생산성 향상을 요구하고 있으며, 비숙련자 또는 교통약자가 건설기계를 조작하여 작업을 수행하고자 하는 필요성도 증가하고 있다. ICT기술의 발전에 따라 상기와 같은 필요성과 요구에 대응하기 위하여 국내외 건설기계 제조기업을 중심으로 자율화 기술을 개발하고 있으며, 현재는 ISO26262기준으로 Level3단계기술을 개발하고 있다.

건설기계 중 타워크레인에서는, 운전실과 인양물의 위치 또는 하역 위치 간 거리가 상당하여 운전실에서 조작을 수행하는 운전자의 시야에 의존하여 작업하는데 한계가 있고, 인양물의 위치 또는 하역 위치 주위에 위치하는 타 작업자와 운전자의 통신 교환에 의한 작업에서도 오차가 발생되는 경우가 다수여서 자주 작업 오차 보정을 위한 조작이 수반되며, 이에 따라 작업 시간 증가 등으로 작업 효율이 저하되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1937085호(발명의 명칭: 타워 크레인 사고예방 안전관리 통합감시 시스템)에서는, 전원을 공급하는 전원공급부; 타워 크레인 작업현장의 기상정보인 풍속, 풍향 및 온습도를 각각 측정하는 풍속센서, 풍향센서 및 온습도센서; 상기 타워 크레인의 위치를 측정하는 GPS센서; 상기 타워 크레인의 고도를 측정하는 고도센서; 상기 타워 크레인의 기울기를 측정하는 기울기센서; 상기 타워 크레인 운전자의 움직임을 감지하는 모션센서; 상기 타워 크레인의 위험상황을 운전자에게 알리는 디스플레이부; 상기 풍속, 풍향, 온습도, 위치, 고도, 기울기, 움직임 정보들을 서버로 전송하는 통신부; 상기 정보들을 수집 및 분석하여 일련의 동작을 수행하는 제어부; 상기 센서들에서 측정된 정보, 서버에서 수신된 위험경보, 및 제어부의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장하는 저장부; 및 상기 센서들에서 측정된 정보 저장, 관리 및 분석하고, 작업현장의 기상상태, 타워 크레인의 위치, 고도 및 기울기 상태, 운전자의 작업 상태를 모니터링 하는 서버;를 포함하는 타워 크레인 사고예방 안전관리 통합감시 시스템이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 제10-1937085호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 타워 크레인의 작업 환경을 데이터 분석하여 보조적으로 작업에 이용함으로써, 작업 능률이 향상되도록 하는 것이다.

그리고, 본 발명의 목적은, 시스템의 구성에 포함된 카메라, 센서 등을 이용하여 인양물의 이동 경로와 작업 환경에 대한 이미지 등을 획득하여 분석함으로써, 작업 경로를 설계하고 제어하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 선택적으로 소정의 인양물과 결합하여 상기 인양물을 지지하고 상기 인양물을 이동시키는 인양부, 상기 인양부와 결합하여 상기 인양부를 이동시키는 이동부, 상기 이동부와 결합하고 상기 이동부의 이동을 가이드하는 메인지브, 및 상기 메인지브와 결합하고 상기 이동부에 제어신호를 전달하는 스마트조종부를 구비하는 타워크레인; 상기 타워크레인의 주위에 형성되고, 상기 스마트조종부로 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달하는 정보제공부; 및 상기 타워크레인으로부터 원격 위치에 형성되고, 상기 정보제공부로부터 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달받고, 상기 스마트조종부로 제어 신호를 전달하는 원격조종부를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 정보제공부는, 상기 인양물의 위치 또는 상기 하역 위치의 주위에 위치하는 작업자가 소지하며, 상기 인양물의 위치 또는 상기 하역 위치의 정보인 작업위치정보를 측정하는 작업위치지시기를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 정보제공부는, 상기 작업위치지시기로부터 상기 작업위치정보를 전달받아 상기 스마트조종부 또는 상기 원격조종부로 전달하는 작업송신기를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 스마트조종부는, 상기 스마트조종부의 주위 지형 및 구조물을 촬상하는 조종부촬상기; 및 상기 스마트조종부의 위치 정보를 측정하는 스마트조종위치측정기를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인양부는, 상기 이동부와 결합하고 길이가 가변하는 호이스팅로프; 상기 호이스팅로프와 결합하고 상기 호이스팅로프의 길이 변화에 따라 수직 방향 위치가 가변되는 호이스팅블록; 및 상기 호이스팅블록과 결합하여 상기 인양물을 지지하는 갈고리를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 스마트조종부는, 상기 갈고리의 위치를 측정하는 갈고리위치측정기를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 원격조종부는, 상기 스마트조종부로부터 정보를 전달받고, 상기 스마트조종부로 전달되는 제어 신호를 생성하는 원격조종제어기; 및 상기 스마트조종부로부터 전달받은 영상 정보를 표시하는 원격조종모니터를 구비할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 작업자가 상기 작업위치지시기를 이용하여 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치의 정보를 측정하는 제1단계; 상기 작업송신기가 상기 작업위치지시기로부터 상기 작업위치정보를 전달받아 상기 스마트조종부로 전달하는 제2단계; 상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 갈고리 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부로 전달되고, 상기 인양물의 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지는 제3단계; 상기 스마트조종부에 탑승한 운전자가 상기 스마트조종부의 스마트조종제어기를 조작함으로써 상기 갈고리가 상기 인양물의 위치로 이동하는 제4단계; 상기 갈고리와 상기 인양물이 결합되고, 상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 상기 인양물의 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부로 전달되고, 상기 하역 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지는 제5단계; 및 상기 스마트조종부에 탑승한 운전자가 상기 스마트조종부의 스마트조종제어기를 조작함으로써 상기 인양물이 하역 위치로 이동하는 제6단계를 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 작업자가 상기 작업위치지시기를 이용하여 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치의 정보를 측정하는 제1단계; 상기 작업송신기가 상기 작업위치지시기로부터 상기 작업위치정보를 전달받아 상기 원격조종부로 전달하는 제2단계; 상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 갈고리 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부를 거쳐 상기 원격조종부로 전달되고, 상기 인양물의 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지는 제3단계; 상기 원격조종부의 운전자가 상기 원격조종부의 원격조종제어기를 조작하고 상기 원격조종제어기의 제어신호가 상기 스마트조종부로 전달됨으로써 상기 갈고리가 상기 인양물의 위치로 이동하는 제4단계; 상기 갈고리와 상기 인양물이 결합되고, 상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 상기 인양물의 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부를 거쳐 상기 원격조종부로 전달되고, 상기 하역 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지며, 상기 갈고리의 이동 경로 정보가 상기 원격조종부로 전달되는 제5단계; 및 상기 원격조종부에 탑승한 운전자가 상기 원격조종부의 원격조종제어기를 조작함으로써 상기 인양물이 하역 위치로 이동하는 제6단계를 포함한다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 타워크레인에 대해 원격 조종이 가능하므로, 직접 타워크레인에 탑승하지 않고도 타워크레인을 조종할 수 있어, 운전자의 안전을 확보할 수 있다는 것이다.

인양물 주위 또는 하역 위치 주위의 작업자가 인양물의 위치 또는 하역 위치에 대한 정확한 정보를 이용하여 타워크레인을 조종함으로써, 타워크레인의 작업 정확도 및 효율을 증대시킬 수 있다는 것이다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보조시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격조종부의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트조종부와 이동부의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격조종모니터에 표시되는 영상에 대한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격조종모니터에 표시된 표식에 대한 이미지이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타워크레인의 작동에 대한 개략도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보조시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격조종부(300)의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트조종부(110)와 이동부(120)의 개략도이다. 여기서, 도 3의 (a)는 스마트조종부(110)에 대한 개략도이고, 도 3의 (b)는 이동부(120)에 대한 개략도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격조종모니터(320)에 표시되는 영상에 대한 이미지이다.

이하, 소정의 방향을 이용한 설명에 있어서, 수평 방향은 타워크레인(100)이 설치되는 지면에 수평한 방향을 의미하고, 수직 방향은 타워크레인(100) 설치되는 지면에 수직한 방향을 의미할 수 있다.

도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 보조시스템은, 선택적으로 소정의 인양물(10)과 결합하여 인양물(10)을 지지하고 인양물(10)을 이동시키는 인양부, 인양부와 결합하여 인양부를 이동시키는 이동부(120), 이동부(120)와 결합하고 이동부(120)의 이동을 가이드하는 메인지브(141), 및 메인지브(141)와 결합하고 이동부(120)에 제어신호를 전달하는 스마트조종부(110)를 구비하는 타워크레인(100); 타워크레인(100)의 주위에 형성되고, 스마트조종부(110)로 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달하는 정보제공부; 및 타워크레인(100)으로부터 원격 위치에 형성되고, 정보제공부로부터 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달받고, 스마트조종부(110)로 제어 신호를 전달하는 원격조종부(300)를 포함한다.

여기서, 메인지브(141)는 수평 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 그리고, 타워크레인(100)은, 지면으로부터 수직 방향으로 연장되어 형성되고 메인지브(141)의 일부와 결합하여 메인지브(141)를 지지하는 마스트(151); 메인지브(141)와 결합하고 메인지브(141)와 대응되는 위치에 수평 방향으로 연장되어 형성되는 카운트지브(142); 마스트(151)와 결합하고 메인지브(141)를 선회시키는 구동부; 및 지면 상 설치되고 마스트(151)의 하부와 결합하여 마스트(151)를 지지하는 기초블럭(152);을 더 구비할 수 있다.

또한, 타워크레인(100)은, 카운트지브(142)와 결합하는 평형추(143); 및 메인지브(141)와 카운트지브(142)에 결합되어 메인지브(141)와 카운트지브(142)를 지지하는 캣헤드(cat head)(144) 등 종래기술의 타워크레인(100)을 구성하는 모든 구성을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 상기와 같은 구성으로 형성된 T형의 타워크레인(100)에 적용되는 본 발명의 보조시스템에 대해 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, L형의 타워크레인(100)에도 동일한 원리로 본 발명의 보조시스템이 적용될 수 있다.

도 1에서 보는 바와 같이, 스마트조종부(110)는 메인지브(141)의 일 부위에 형성될 수 있으며, 구동부는 스마트조종부(110)의 외측에서 스마트조종부(110)에 근접하게 형성되거나 스마트조종부(110)의 내부에 형성될 수 있다.

인양부는, 길이가 가변하는 호이스팅로프(133); 호이스팅로프(133)와 결합하고 호이스팅로프(133)의 길이 변화에 따라 수직 방향 위치가 가변되는 호이스팅블록(132); 및 호이스팅블록(132)과 결합하여 인양물(10)을 지지하는 갈고리(131)를 구비할 수 있다.

호이스팅로프(133)는 상기된 구동부와 연결되어 있으며, 구동부는 호이스팅로프(133)를 권취하거나 귄취해제함으로써 호이스팅로프(133)의 길이를 가변시킬 수 있다. 그리고, 호이스팅로프(133)의 길이 변화에 따라 호이스팅블록(132)과 지면 간 거리가 가변하게 되고, 이에 따라, 갈고리(131)와 지면 간 거리도 가변될 수 있다.

이동부(120)는, 메인지브(141)에 형성된 레일을 따라 이동하는 휠을 구비할 수 있다. 로프인 이동로프의 일 부위는 이동부(120)와 결합하며 이동로프의 타 부위는 구동부와 결합하고, 구동부는 이동로프를 권취하거나 권취해제함으로써 이동로프의 길이를 가변시킬 수 있다. 그리고, 이동로프의 길이 변화에 따라 이동부(120)와 스마트조종부(110) 간 거리가 가변하게 되고, 이에 따라, 이동부(120)가 수평 방향으로 운동을 수행할 수 있다.

정보제공부는, 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치의 주위에 위치하는 작업자가 소지하며, 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치의 정보인 작업위치정보를 측정하는 작업위치지시기(210)를 구비할 수 있다. 여기서, 작업자가 작업위치지시기(210)를 신체에 부착하거나 휴대하여 이용할 수 있다.

그리고, 정보제공부는, 작업자의 신체에 착용되는 착용체(230)를 더 구비할 수 있으며, 작업위치지시기(210)가 착용체(230)와 결합할 수도 있다. 착용체(230)는 작업자의 머리에 착용하는 안전모, 작업자의 몸통에 착용하는 안전밸트 등일 수 있다.

정보제공부는, 작업위치지시기(210)로부터 작업위치정보를 전달받아 스마트조종부(110) 또는 원격조종부(300)로 전달하는 작업송신기(220)를 더 구비할 수 있다. 작업송신기(220)는 스마트폰, 태블릿PC 등과 같이 화면을 구비하는 전자기기일 수 있다. 여기서, 작업송신기(220)에는 LDM(Local Dynamic Map) 프로그램이 저장되어 있으며, LDM에 의한 정보가 작업송신기(220)의 화면에 표시될 수 있다.

그리고, 작업위치지시기(210)에는 GNSS(Global Navigation Satellite System)수신기와 가속도센서와 자이로센서와 같은 좌표 생성 기기가 구비될 수 있으며, 이에 따라 작업위치지시기(210)의 위치 좌표와 자세가 실시간으로 생성될 수 있다.

구체적으로, 작업위치지시기(210)는 현재 작업자의 위치를 측정하기 위한 GNSS, 작업위치지시기(210)의 자세를 확인하기 위한 IMU(가속도센서와 자이로센서를 포함하는 일체형 센서), 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치 등에 대한 거리 측정에 이용되는 레이저거리측정모듈(LDM), 통신모듈(Bluetooth 또는 Wifi), 디스플레이모듈 또는 연산처리모듈 등을 내장할 수 있으며, 작업자가 작업위치지시기(210)를 이용하여 인양 또는 하역 위치에 레이저를 조사하면 작업위치지시기(21)는 레이저 조사지점의 절대좌표계의 위치정보(자세 등을 포함)를 생성할 수 있다.

상기와 같은 작업위치정보 및 작업위치지시기(210)의 좌표에 대한 정보가 작업송신기(220)로 전달될 수 있으며, 작업송신기(220)의 화면에는 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치가 표시될 수 있다.

또한, 작업송신기(220)는, 실시간으로 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 스마트조종부(110)의 스마트조종수신기와 원격조종부(300)의 원격조종수신기로 전달할 수 있다.

스마트조종부(110)는, 스마트조종부(110)의 주위 지형 및 구조물을 촬상하는 조종부촬상기(111); 및 스마트조종부(110)의 위치 정보를 측정하는 스마트조종위치측정기(112)를 구비할 수 있다.

또한, 스마트조종부(110)는, 작업송신기(220)로부터 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달받는 스마트조종수신기; 스마트조종부(110)에 탑승한 운전자인 직접운전자가 조작함으로써 구동부로 제어신호를 전달하는 스마트조종제어기; 및 조종부촬상기(111)로부터 전달받은 영상 정보를 표시하는 스마트조종모니터를 더 구비할 수 있다.

스마트조종부(110)는, 내부 공간을 구비하는 캐빈(cabin)(113)을 포함하고, 이와 같은 캐빈(113)의 내부에 스마트조종제어기와 스마트조종모니터 및 스마트조종수신기가 형성되며, 캐빈(113)의 외부에 조종부촬상기(111), 스마트조종위치측정기(112) 등이 형성될 수 있다.

조종부촬상기(111)는 어라운드 카메라(Around Camera) 또는 라이다(Light detection and ranging, LiDAR)를 구비할 수 있으며, 이에 따라, 조종부촬상기(111)는 조종부촬상기(111)의 설치 면을 제외한 다른 모든 방향을 향해 촬상을 수행할 수 있다.

스마트조종위치측정기(112)는, GNSS(Global Navigation Satellite System)수신기를 구비하고, GNSS신호를 수신하여 스마트조종위치측정기(112)의 3차원 GNSS좌표를 획득할 수 있으며, 이에 대한 정보를 스마트조종부(110)의 스마트조종제어기로 전달할 수 있다.

여기서, 스마트조종위치측정기(112)는 복수 개 형성될 수 있으며, 스마트조종위치측정기(112)의 GNSS좌표 변화에 의하여 지브의 선회 각도 또는 선회 속도 등을 측정할 수 있으며, 이와 같은 지브의 작동에 대한 측정 및 분석은 스마트조종부(110)의 스마트조종제어기에서 수행될 수 있다.

작업위치지시기(210)에 의해 생성된 GNSS좌표, 즉, 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치의 GNSS좌표가 스마트조종수신기로 전달되고, 스마트조종수신기는 해당 GNSS좌표에 대한 정보를 스마트조종제어기로 전달된 후 스마트조종제어기와 연결된 스마트조종모니터에 표시될 수 있다.

스마트조종모니터에는 조종부촬상기(111)로부터 촬상된 타워크레인(100) 주위의 지형 및 구조물이 표시될 수 있고, 동시에, 인양물(10)의 위치, 하역 위치 및 갈고리(131)의 위치가 증강현실을 이용하여 스마트조종모니터의 화면 상에 표시될 수 있다. 이에 따라, 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

직접운전자가 스마트조종모니터를 보고 스마트조종제어기를 조작하여 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치를 지정하면, 메인지브(141)가 선회함과 동시에 이동부(120) 및 갈고리(131)가 이동하여, 갈고리(131)가 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치로 이동할 수 있다.

상기와 같은 구동부는, 이동로프의 타 부위와 결합하고 이동로프를 권취하거나 권취해제하여 이동부(120)를 이동시킴으로써 이동부(120)를 이동시키는 이동부구동용 유압모터인 이동부용모터; 및 호이스팅로프(133)와 결합하여 호이스팅로프(133)를 권취하거나 귄취해제함으로써 호이스팅로프(133)의 길이를 가변시켜 호이스팅블록(132) 및 갈고리(131)를 수직 방향으로 이동시키는 갈고리용모터를 구비할 수 있다.

이동부용모터의 회전 수와 회전 방향에 대한 정보는 스마트조종제어기로 전달될 수 있고, 스마트조종제어기 또는 원격조종제어기(310)에서는 이동부용모터의 회전 수 및 회전 방향 등을 분석하여 이동부(120)의 수평 방향 이동 거리, 이동 속도 등을 도출할 수 있다.

그리고, 갈고리용모터의 회전 수와 회전 방향에 대한 정보는 스마트조종제어기로 전달될 수 있고, 스마트조종제어기는 갈고리용모터의 회전 수 및 회전 방향 등을 분석하여 갈고리(131)의 수직 방향 이동 거리 및 이동 방향을 도출할 수 있다.

상기와 같이 구동부를 이용하여, 갈고리(131)의 수평 방향 이동과 수직 방향 이동에 대한 사항을 모두 분석할 수 있으며, 갈고리(131)의 실시간 위치를 측정할 수 있다.

스마트조종부(120)는, 갈고리(131)의 위치를 측정하는 갈고리위치측정기(114)를 구비할 수 있다. 여기서, 갈고리위치측정기(114)는 스마트조종부(120)의 일측에 형성될 수 있다.

갈고리위치측정기(114)는, 갈고리(131) 위치 및 갈고리(131) 주위의 지형 및 구조물을 측정할 수 있으며, 이를 위해, 갈고리위치측정기(114)는 라이다(LADAR) 또는 스테레오 카메라(Stereo Camera)를 구비할 수 있다.

그리고, 갈고리위치측정기(114)가 라이다(LADAR)를 구비하는 경우, 라이다로부터 발사된 광이 갈고리(131) 및 갈고리(131)에 결합된 인양물(10)을 향해 조사될 수 있으며, 이에 따라, 라이다로부터 점데이터(Point Cloud)가 추출될 수 있다.

이와 같은 점데이터는 스마트조종제어기로 전달되고 분석되어, 점데이터를 이용하여 갈고리(131)의 중심점 위치(x, y, z) 및 갈고리(131)의 외측 형상를 도출할 수 있다. 그리고, 갈고리(131)에 의해 인양물(10)이 인양 또는 하역 중인 경우에는 인양물(10)에 대한 점데이터도 추출될 수 있으며, 이와 같은 점데이터가 스마트조종제어기에서 분석되어 인양물의 정보가 도출될 수 있다.

여기서, 인양물(10)의 정보는 인양물(10)의 높이(H1, 지면에 수직한 z축 방향의 가장 긴 길이), 인양물(10)의 길이(L, x축 방향의 가장 긴 길이), 인양물(10)의 폭(W, y축 방향의 가장 긴 길이), 인양물(10)의 지상고(H2, z축에 대한 인양물의 하단과 지면 사이의 거리) 또는 인양물(10)의 외측 형상일 수 있다.

여기서, 라이다를 이용한 점데이터 추출은 종래기술로써, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 상기와 같은 갈고리(131) 또는 인양물(10)의 각각에 대한 정보를 이용하여 갈고리(131) 또는 인양물(10)의 이동 시 충돌 방지를 위한 경로 설계를 용이하게 수행할 수 있다.

상기와 같이, 갈고리(131)의 위치를 측정하는 방식으로는, 구동부를 이용하는 방식과 갈고리위치측정기(141)를 이용하는 방식이 있으며, 스마트조종제어기는 양 방식 중 실시간 오차가 적은 방식을 이용함으로써, 갈고리(131)의 위치 분석에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.

원격조종부(300)는, 스마트조종부(110)로부터 정보를 전달받고, 스마트조종부(110)로 전달되는 제어 신호를 생성하는 원격조정제어기; 및 스마트조종부(110)로부터 전달받은 영상 정보를 표시하는 원격조종모니터(320)를 구비할 수 있다. 그리고, 원격조종부(300)는 작업송신기(220)로부터 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달받는 원격조종수신기를 더 구비할 수 있다.

스마트조종부(110)의 스마트조종제어기로 수집된 모든 정보 및 각각의 수집 정보에 대한 분석 정보, 즉, 지브의 작동에 대한 측정 및 분석 정보, 갈고리(131)의 수직 방향 이동거리와 이동 속도의 정보, 조종부촬상기(111)에서 촬상된 영상 정보 등 스마트조종부(110)에서 수집된 모든 정보는 원격조종부(300)의 원격조종제어기(310)로 전달될 수 있다.

다만, 상기와 같이, 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보는 원격조종수신기로 전달될 수 있으며, 스마트조종부(110)가 on의 상태이고 원격조종부(300)가 off인 상태에서는 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보가 스마트조종부(110)로 전달되고, 스마트조종부(110)가 on의 상태이고 원격조종부(300)도 on인 상태에서는 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보가 원격조종부(300)로 전달될 수 있다.

이에 따라, 조종의 주체가 되는 조종부에 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보가 즉시 전달되어, 정보 전달에 있어서의 지연 등을 방지할 수 있으며, 작업 효율을 증대시킬 수 있다.

원격조종모니터(320)에는, 조종부촬상기(111)로부터 촬상된 타워크레인(100) 주위의 지형 및 구조물이 표시될 수 있고, 동시에, 인양물(10)의 위치, 하역 위치 및 갈고리(131)의 위치가 증강현실을 이용하여 원격조종모니터(320)의 화면 상에 표시될 수 있다. 이에 따라, 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

원격운전자가 원격조종모니터(320)를 보고 원격조종제어기(310)를 조작하여 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치를 지정하면, 이에 대한 제어신호가 스마트조종제어기로 전달되고, 지브가 선회함과 동시에 이동부(120) 및 갈고리(131)가 이동하여, 갈고리(131)가 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치로 이동할 수 있다.

상기와 같이, 타워크레인(100)의 운전자는 스마트조종부(110) 또는 원격조종부(300) 중 어느 하나의 조종부를 선택적으로 이용하여 타워크레인(100)을 조종할 수 있으므로, 직접 타워크레인(100)에 탑승하지 않고도 원격으로 타워크레인(100)을 조종할 수 있어, 운전자의 안전을 확보할 수 있다.

또한, 인양물(10) 주위 또는 하역 위치 주위의 작업자가 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치에 대한 정확한 정보를 스마트조종부(110) 또는 원격조종부(300)로 전달하고, 이를 이용하여 타워크레인(100)을 조종함으로써, 타워크레인(100)의 작업 정확도 및 효율을 증대시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격조종모니터(320)에 표시된 표식에 대한 이미지이다. 여기서, 도 5의 (a)는 메인지브(141)의 회전이 정지되고 이동부(120)가 정지된 상태를 나타내는 표식이고, 도 5의 (b)는 메인지브(141)가 시계방향으로 회전하고 이동부(120)가 스마트조종부(110)로 근접하도록 이동 중인 상태를 나타내는 표식이다. 그리고, 도 5의 (c)는 갈고리(131)의 이동이 정지된 상태를 나타내는 표식이고, 도 5의 (d)는 갈고리(131)가 하향으로 이동하는 상태를 나타내는 표식이다. 각각의 표식에서 상대적으로 짙은 색의 화살표가 이동 방향을 나타낼 수 있다.

도 4와 도 5에서 보는 바와 같이, 원격조종모니터(320)의 화면 또는 스마트조종모니터의 화면 상에 복수 개의 화살표를 배치하여 메인지브(141), 이동부(120), 갈고리(131) 등의 이동 방향을 표시할 수 있으며, 소정의 도형 표식을 이용하여 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치 등을 표시할 수 있다.

구체적으로, 도 4에서, 원 내 X표시가 있는 도형은 갈고리(131)의 위치를 나타내고, 원 내 더 작은 원이 있는 도형은 하역 위치를 하역 위치를 나타내며, 원 내 사각형이 있는 도형은 인양물(10)의 위치를 나타낼 수 있다.

그리고, 도 5에서 보는 바와 같이, 원격조종모니터(320)의 화면에는 조종부촬상기(111)에 의해 촬상된 화면이 표시될 수 있다. 이와 같이, 각각의 화면이 표시됨으로써, 타워트레인의 주위 지형 및 구조물에 대한 복합적인 판단이 가능할 수 있다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타워크레인(100)의 작동에 대한 개략도이다. 구체적으로, 도 6은 최초 상태의 타워크레인(100)을 나타내고, 도 7은 타워크레인(100)의 작동으로 갈고리(131)가 인양물(10)과 결합하는 상태를 나타내고, 도 8은 하역 위치에 대한 정보가 스마트조종부(110) 또는 원격조종부(300)로 전달되는 사항을 나타낼 수 있다. 그리고, 도 9는 타워크레인(100)의 작동으로 인양물(10)이 하역 위치로 안착되는 사항을 나타낼 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 보조시스템을 이용한 타워크레인(100) 제어 방법에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 스마트조종부(110)를 이용하는 타워크레인(100) 제어 방법에 대해서 설명하기로 한다.

제1단계에서, 작업자가 작업위치지시기(210)를 이용하여 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치의 정보를 측정할 수 있다. 또한, 제2단계에서, 작업송신기(220)가 작업위치지시기(210)로부터 작업위치정보를 전달받아 스마트조종부(110)로 전달할 수 있다. 그리고, 제3단계에서, 타워크레인(100) 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 갈고리(131) 위치에 대한 정보가 스마트조종부(110)로 전달되고, 인양물(10)의 위치까지의 갈고리(131)의 이동 경로가 정해질 수 있다.

다음으로, 제4단계에서, 스마트조종부(110)에 탑승한 운전자가 스마트조종부(110)의 스마트조종제어기를 조작함으로써 갈고리(131)가 인양물(10)의 위치로 이동할 수 있다. 그리고, 제5단계에서, 갈고리(131)와 인양물(10)이 결합되고, 타워크레인(100) 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 인양물(10)의 위치에 대한 정보가 스마트조종부(110)로 전달되고, 하역 위치까지의 갈고리(131)의 이동 경로가 정해질 수 있다.

그 후, 제6단계에서, 스마트조종부(110)에 탑승한 운전자가 스마트조종부(110)의 스마트조종제어기를 조작함으로써 인양물(10)이 하역 위치로 이동할 수 있다.

상기된 제3단계와 제5단계에서, 갈고리(131)의 이동 경로에 대한 연산은 스마트조종부(110)에서 수행되는 것이며, 인양물(10)의 위치로부터 하역 위치까지의 지형과 구조물을 반영하여, 갈고리(131)와 인양물(10)이 장애가 되는 지형 또는 구조물을 회피하는 경로로 설정될 수 있다.

그리고, 제4단계와 제6단계에서, 스마트조종제어기에 의한 조작은 스마트조종부(110)에 탑승한 운전자인 직접운전자가 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치를 지정하는 단순한 조작일 수 있으며, 이와 같이 단순한 조작으로 타워크레인(100)을 제어할 수 있어, 숙련도가 낮은 운전자도 용이하게 타워크레인(100)을 조작할 수 있다.

이하, 원격조종부(300)를 이용하는 타워크레인(100) 제어 방법에 대해서 설명하기로 한다.

제1단계에서, 작업자가 작업위치지시기(210)를 이용하여 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치의 정보를 측정할 수 있다. 또한, 제2단계에서, 작업송신기(220)가 작업위치지시기(210)로부터 작업위치정보에 대한 정보를 전달받아 원격조종부(300)로 전달할 수 있다. 그리고, 제3단계에서, 타워크레인(100) 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 갈고리(131) 위치에 대한 정보가 스마트조종부(110)를 거쳐 원격조종부(300)로 전달되고, 인양물(10)의 위치까지의 갈고리(131)의 이동 경로가 정해질 수 있다.

다음으로, 제4단계에서, 원격조종부(300)의 운전자가 원격조종부(300)의 원격조종제어기(310)를 조작하고 원격조종제어기(310)의 제어신호가 스마트조종부(110)로 전달됨으로써 갈고리(131)가 인양물(10)의 위치로 이동할 수 있다. 그리고, 제5단계에서, 갈고리(131)와 인양물(10)이 결합되고, 타워크레인(100) 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 인양물(10)의 위치에 대한 정보가 스마트조종부(110)를 거쳐 원격조종부(300)로 전달되고, 하역 위치까지의 갈고리(131)의 이동 경로가 정해지며, 갈고리(131)의 이동 경로 정보가 원격조종부(300)로 전달될 수 있다.

그 후, 제6단계에서, 원격조종부(300)에 탑승한 운전자가 원격조종부(300)의 원격조종제어기(310)를 조작함으로써 인양물(10)이 하역 위치로 이동할 수 있다.

상기된 제3단계와 제5단계에서, 갈고리(131)의 이동 경로에 대한 연산은 원격조종부(300)에서 수행되는 것이며, 인양물(10)의 위치로부터 하역 위치까지의 지형과 구조물을 반영하여, 갈고리(131)와 인양물(10)이 장애가 되는 지형 또는 구조물을 회피하는 경로로 설정될 수 있다.

그리고, 제4단계와 제6단계에서, 원격조종제어기(310)에 의한 조작은 원격조종부(300)의 운전자인 원격운전자가 인양물(10)의 위치 또는 하역 위치를 지정하는 단순한 조작일 수 있으며, 이와 같이 단순한 조작으로 타워크레인(100)을 제어할 수 있어, 숙련도가 낮은 운전자도 용이하게 타워크레인(100)을 조작할 수 있다. 또한, 타워크레인(100)으로부터 원격인 위치에서 타워크레인(100)을 조종할 수 있어 운전자의 안전이 확보될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 인양물 100 : 타워크레인
110 : 스마트조종부 111 : 조종부촬상기
112 : 스마트조종위치측정기 113 : 캐빈
114 : 갈고리위치측정기 120 : 이동부
131 : 갈고리 132 : 호이스팅블록
133 : 호이스팅로프 141 : 메인지브
142 : 카운트지브 143 : 평형추
144 : 캣헤드 151 : 마스트
152 : 기초블럭 210 : 작업위치지시기
220 : 작업송신기 230 : 착용체
300 : 원격조종부 310 : 원격조종제어기
320 : 원격조종모니터

Claims

선택적으로 소정의 인양물과 결합하여 상기 인양물을 지지하고 상기 인양물을 이동시키는 인양부, 상기 인양부와 결합하여 상기 인양부를 이동시키는 이동부, 상기 이동부와 결합하고 상기 이동부의 이동을 가이드하는 메인지브, 및 상기 메인지브와 결합하고 상기 이동부에 제어신호를 전달하는 스마트조종부를 구비하는 타워크레인;
상기 타워크레인의 주위에 형성되고, 상기 스마트조종부로 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달하는 정보제공부; 및
상기 타워크레인으로부터 원격 위치에 형성되고, 상기 정보제공부로부터 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치에 대한 정보를 전달받고, 상기 스마트조종부로 제어 신호를 전달하는 원격조종부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 운전자 보조시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 정보제공부는, 상기 인양물의 위치 또는 상기 하역 위치의 주위에 위치하는 작업자가 소지하며, 상기 인양물의 위치 또는 상기 하역 위치의 정보인 작업위치정보를 측정하는 작업위치지시기를 구비하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 운전자 보조시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 정보제공부는, 상기 작업위치지시기로부터 상기 작업위치정보를 전달받아 상기 스마트조종부 또는 상기 원격조종부로 전달하는 작업송신기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 운전자 보조시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 스마트조종부는,
상기 스마트조종부의 주위 지형 및 구조물을 촬상하는 조종부촬상기; 및
상기 스마트조종부의 위치 정보를 측정하는 스마트조종위치측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 운전자 보조시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 인양부는,
상기 이동부와 결합하고 길이가 가변하는 호이스팅로프;
상기 호이스팅로프와 결합하고 상기 호이스팅로프의 길이 변화에 따라 수직 방향 위치가 가변되는 호이스팅블록; 및
상기 호이스팅블록과 결합하여 상기 인양물을 지지하는 갈고리를 구비하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 운전자 보조시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 스마트조종부는, 상기 갈고리의 위치를 측정하는 갈고리위치측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 운전자 보조시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 원격조종부는,
상기 스마트조종부로부터 정보를 전달받고, 상기 스마트조종부로 전달되는 제어 신호를 생성하는 원격조종제어기; 및
상기 스마트조종부로부터 전달받은 영상 정보를 표시하는 원격조종모니터를 구비하는 것을 특징으로 하는 타워크레인의 운전자 보조시스템.
청구항 3의 타워크레인의 운전자 보조시스템을 이용한 타워크레인 제어 방법에 있어서,
작업자가 상기 작업위치지시기를 이용하여 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치의 정보를 측정하는 제1단계;
상기 작업송신기가 상기 작업위치지시기로부터 상기 작업위치정보를 전달받아 상기 스마트조종부로 전달하는 제2단계;
상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 갈고리 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부로 전달되고, 상기 인양물의 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지는 제3단계;
상기 스마트조종부에 탑승한 운전자가 상기 스마트조종부의 스마트조종제어기를 조작함으로써 상기 갈고리가 상기 인양물의 위치로 이동하는 제4단계;
상기 갈고리와 상기 인양물이 결합되고, 상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 상기 인양물의 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부로 전달되고, 상기 하역 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지는 제5단계; 및
상기 스마트조종부에 탑승한 운전자가 상기 스마트조종부의 스마트조종제어기를 조작함으로써 상기 인양물이 하역 위치로 이동하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타워크레인 제어 방법.
청구항 3의 타워크레인의 운전자 보조시스템을 이용한 타워크레인 제어 방법에 있어서,
작업자가 상기 작업위치지시기를 이용하여 상기 인양물의 위치 또는 하역 위치의 정보를 측정하는 제1단계;
상기 작업송신기가 상기 작업위치지시기로부터 상기 작업위치정보를 전달받아 상기 원격조종부로 전달하는 제2단계;
상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 갈고리 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부를 거쳐 상기 원격조종부로 전달되고, 상기 인양물의 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지는 제3단계;
상기 원격조종부의 운전자가 상기 원격조종부의 원격조종제어기를 조작하고 상기 원격조종제어기의 제어신호가 상기 스마트조종부로 전달됨으로써 상기 갈고리가 상기 인양물의 위치로 이동하는 제4단계;
상기 갈고리와 상기 인양물이 결합되고, 상기 타워크레인 주위의 지형과 구조물에 대한 정보 및 상기 인양물의 위치에 대한 정보가 상기 스마트조종부를 거쳐 상기 원격조종부로 전달되고, 상기 하역 위치까지의 상기 갈고리의 이동 경로가 정해지며, 상기 갈고리의 이동 경로 정보가 상기 원격조종부로 전달되는 제5단계; 및
상기 원격조종부에 탑승한 운전자가 상기 원격조종부의 원격조종제어기를 조작함으로써 상기 인양물이 하역 위치로 이동하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타워크레인 제어 방법.