KR970003505B1 - Process and auto-steering device for railless crane - Google Patents

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Abstract

The automatic steering apparatus of a trackless crane is embodied by using in combination a gyro for detecting a running state and a CCD camera, to thereby maintain the running of the crane in a stable manner. The automatic steering apparatus of the trackless crane comprises: a sensing unit having the gyro for detecting a deviation angle of the crane and the CCD camera for detecting the deviation angle and an absolute position; a control unit having a controller for performing operation for a data value required for the running with the sensed signal from the sensing unit and a crane controller for receiving the data value from the controller to apply a speed control signal to a driving unit; and the driving unit having left and right motor drivers driven in accordance with the control signal of the control unit.

Description

무궤도 크레인의 자동조향장치 및 방법Automatic steering device and method of trolley cranes

제1도는 무궤도 크레인의 전체적인 사시도.1 is an overall perspective view of a trolley crane.

제2(가)도는 본 발명에 따른 자동조향장치중 CCD 카메라가 부착된 차륜부분의 정면도.2 (a) is a front view of a wheel portion with a CCD camera of the automatic steering apparatus according to the present invention.

제2(나)도는 제2(가)도의 측면도.Second (b) is a side view of the second (a).

제3도는 CCD 카메라로 감지된 주행중심선과 크레인의 실제 주행선과의 편차를 설명하기 위한 작용 설명도.3 is an operation explanatory diagram for explaining the deviation between the driving center line detected by the CCD camera and the actual driving line of the crane.

제4도는 본 발명에 따른 무궤도 크레인의 자동조향장치를 나타낸 구성도.Figure 4 is a block diagram showing an automatic steering device of the trolley crane according to the present invention.

제5도는 본 장치의 작동방법을 설명하기 위한 흐름도.5 is a flowchart for explaining a method of operating the apparatus.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : CCD 카메라11a,11b : 차륜10: CCD camera 11a, 11b: wheel

12 : 중심선13 : 주행선12: center line 13: driving line

20 : 자이로30 : 감지수단20: gyro 30: detection means

40 : 컨트롤러50 : 크레인컨트롤러40 controller 50 crane controller

60 : 제어부70 : 좌측모터드라이브60: control unit 70: left motor drive

71 : 좌측모터80 : 우측모터드라이브71: left motor 80: right motor drive

81 : 우측모터90 : 구동장치81: right motor 90: drive device

본 발명은 무궤도 크레인의 자동조향시스템에 관한 것으로, 특히 주행상태를 검출하는 자이로와 CCD 카메라를 병용 사용함으로써 크레인의 주행을 안정되게 유지할 수 있는 무궤도 크레인의 자동조향장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic steering system for a trolley crane, and more particularly, to an automatic steering apparatus and method for a trolley crane which can stably maintain the running of a crane by using a gyro and a CCD camera for detecting a traveling state.

무궤도 크레인은 컨테이너 적재장을 자유자재로 이동할 수 있도록 타이어등의 차륜을 이용하여 일정한 궤도를 갖지 않고 주행하는 크레인이다. 이러한 무궤도 크레인은 일정한 궤도없이 주행함으로써 적재장에 적재된 컨테이너와 접촉사고를 일으킬 우려가 있다. 이와같은 접촉사고를 방지하기 위해서 무궤도 크레인에는 직진주행을 유도하는 장치가 필요하다. 현재 직진주행을 유도하는 장치로는 유도선에 의한 방식과 자이로에 의한 방식, 및 CCD 카메라에 의한 방식등이 사용되고 있다. 유도선 방식은 최초로 개발되었으며, 컨테이너 적재장에 유도선을 매설하여 이 매설된 유도선을 따라 크레인이 주행하는 방식이다. 이러한 유도선 방식은 유도선 매설에 따른 토목공사비와, 공사기간이 많이 소모되는 문제점이 있었다. 또, 주행노면의 침하에 따른 유도선의 절단등의 문제점도 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 자이로 방식이 개발되었다. 이 자이로 방식은 설치가 용이한 잇점을 갖는등 유도선의 단점을 어느 정도 극복했다. 그러나, 크레인의 절대위치를 검출할 수 없고, 크레인의 진동으로 인해 자이로의 출력데이타가 불확실한 단점을 가지고 있다. 따라서, 최근에 상술한 두 방법의 문제점을 극복하기 위해 개발된 것이 CCD 카메라를 이용한 방식이다. 그러나, 이 방식도 CCD 카메라가 일기변화에 민감하므로 일기변화가 심한 야외에서 사용하는데 많은 제약을 받으며, 처리속도가 느린 단점을 갖고 있다.The trolley crane is a crane that travels without a constant track using wheels such as tires so as to move the container loading site freely. Such trolley cranes may run without a constant track, causing contact accidents with containers loaded on a storage site. In order to prevent such a contact accident, the trolley crane needs a device for driving straight driving. At present, a device using a guide line, a gyro, a CCD camera, and the like are used as a device for inducing straight driving. The guideline method was developed for the first time, and the crane is driven along the embedded guideline by embedding the guideline in the container loading site. Such a guideline method has a problem in that civil construction costs and construction period are consumed according to the guideline embedding. In addition, there is a problem such as cutting of the guide line due to the settlement of the running road surface. To solve this problem, a gyro method was developed. This gyro method overcomes some of the drawbacks of the guideline, including its easy installation. However, the absolute position of the crane cannot be detected, and the output data of the gyro is uncertain due to the vibration of the crane. Therefore, recently developed to overcome the problems of the two methods described above is a method using a CCD camera. However, this method also has a disadvantage in that the CCD camera is sensitive to weather changes, and therefore is restricted to use outdoors, and the processing speed is slow.

따라서, 본 발명의 목적은 자이로와 CCD카메라를 병행사용하여 무궤도 크레인의 주행상태를 검출하여 제어부에서 제어함으로써 크레인의 주행성을 안정시킨 무궤도 크레인의 자동조향장치를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an automatic steering device for a trolley crane which stabilizes the running property of a crane by detecting a traveling state of the trolley crane using a gyro and a CCD camera in parallel and controlling it from the controller.

본 발명의 다른 목적은 본 장치를 제어하는 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for controlling the apparatus.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무궤도 크레인의 자동조향장치는 상기 편차각을 감지하는 자이로와, 편차각 및 절대위치를 검출하는 CCD 카메라를 구비한 감지수단을 구비하고 있다. 상기 감지수단으로부터 감지한 신호를 받아 조향에 필요한 데이타값으로 연산하는 컨트롤러, 및 상기 컨트롤러로부터 데이타들을 받아 구동부를 구동시키는 속도제어신호를 발생시키는 크레인컨트롤러를 구비한 제어부를 구비하고 있다. 상기 제어부의 제어신호에 따라 모터를 구동하는 좌·우측모터드라이브를 구비한 구동부를 구비하고 있다.Automatic steering apparatus of the trolley crane according to the present invention for achieving the above object is provided with a gyro for detecting the deviation angle, and a sensing means having a CCD camera for detecting the deviation angle and the absolute position. And a controller for receiving a signal sensed by the sensing means and calculating a data value for steering, and a crane controller for receiving data from the controller and generating a speed control signal for driving the driving unit. And a driving unit including left and right motor drives for driving the motor in accordance with the control signal of the control unit.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무궤도 크레인의 자동조향방법은 상기 자이로를 통해 제 1 편차각을 검출하는 단계와, 상기 COD 카메라를 통해 절대위치와 제2편차각을 검출하는 단계를 구비한 검출단계를 구비하고 있다. 상기 제 1 편차각과 제 2 편차각을 연산하여 자이로의 드리프트각을 구하고, 이 값을 이용해서 제 1 편차각을 보정하여, 보정된 제 1편차각과 절대위치를 이용하여 주행편차와 조향방향을 산출하는 단계와, 상기 조향방향과 주행편차를 연산하여 속도지령을 내리는 단계를 구비한 처리단계를 구비하고 있다. 상기 속도지령에 따라 크레인의 좌·우측차륜중 일측의 속도를 가감하여 조향하는 단계를 구비하고 있다. 상기 조향후 크레인의 주행여부를 판단하는 단계를 구비하고 있다.The automatic steering method of the trolley crane according to the present invention for achieving the above object includes detecting a first deviation angle through the gyro, and detecting an absolute position and a second deviation angle through the COD camera. One detection step is provided. The drift angle of the gyro is calculated by calculating the first deviation angle and the second deviation angle, and the first deviation angle is corrected using this value, and the driving deviation and steering direction are calculated using the corrected first deviation angle and the absolute position. And a step of calculating the steering direction and the driving deviation to give a speed command. According to the speed command, the step of adjusting the steering speed of one side of the left and right wheels of the crane is provided. And determining whether the crane is running after the steering.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 1도는 무궤도 크레인의 전체적인 사시도이다. 여기에 도시된 도면부호 X는 캔트리방향을, Y는 트롤리방향을, 그리고 Z는 호이스트의 이동방향을 나타낸다. 무궤도 크래인이 캔트리방향으로 주행시 크레인의 양쪽무게가 동일하지 않거나 노면의 상태등 주위환경으로 인해 직선으로 주행하지 못하고 어느 한 방향으로 기울어져 주행하게 된다. 이로 인하여 크레인은 적재장에 적재된 컨테이너와 접촉사고가 발생한 우려가 있다.1 is an overall perspective view of a trolley crane. Here, reference numeral X denotes the cantri direction, Y denotes the trolley direction, and Z denotes the movement direction of the hoist. When trolleybus drives in the cantri direction, the crane cannot run in a straight line due to the surrounding environment such as the weight of the crane is not the same or the condition of the road surface. As a result, the crane may be in contact with the container loaded on the loading dock.

제 2도는 크레인에 CCD 카메라를 부착한 상태를 나타낸 것으로서, 제 2(가)도는 정면도를 나타낸 것이고, 제 2(나)도는 제 2(가)도의 측면도를 나타낸 것이다.2 is a view showing a state in which a CCD camera is attached to a crane. FIG. 2 (a) shows a front view, and FIG. 2 (b) shows a side view of the second (a) view.

도시된 바와같이, CCD 카메라(10)는 차륜(11a)과 차륜(11b)사이에 설치되어 차륜(11a, 11b)이 90°로 선회할 경우에도 간섭되지 않도록 되어 있다. 특히, 크레인이 주행할 때에는 차륜(11a, 11b)이 노면에 그려진 주행중심선(12)을 따라 주행하게 된다.As shown, the CCD camera 10 is provided between the wheel 11a and the wheel 11b so as not to interfere even when the wheels 11a and 11b turn by 90 degrees. In particular, when the crane travels, the wheels 11a and 11b travel along the travel center line 12 drawn on the road surface.

제 3도는 CCD 카메라를 통해 인식한 주행중심선 및 크레인의 실제주행선을 도시한 것이다. 본 도면은 설명의 편의상 CCD 카메라로 감지된 감지범위중 최하단 가로선을 X축으로 하고 노면에 그려진 중심선을 Y축으로 설정했다. CCD 카메라는 노면의 중심선(12)을 기준으로 크레인의 주행선의 두 점 P1과 P2를 얻을 수 있다. 이때, P1의 좌표값(X1, Y1)과 P2의 좌표값 (X2, Y2)으로부터 편차각(θc)을 구하면3 shows the driving center line and the actual driving line of the crane recognized by the CCD camera. In the drawing, for convenience of explanation, the horizontal line at the bottom of the detection range detected by the CCD camera is set as the X axis, and the center line drawn on the road surface is set as the Y axis. The CCD camera can obtain two points P 1 and P 2 of the traveling line of the crane based on the center line 12 of the road surface. At this time, ask the deviation angle (θ c) from the coordinates (X 1, Y 1) and the coordinate values of P 2 (X 2, Y 2 ) of the P 1

Ly=│Y1-Y2│로 CCD 카메라의 설치 높이와 렌즈에 의해 결정된다.L y = │Y 1 -Y 2 │ determined by the installation height and lens of the CCD camera.

제 4도는 본 발명에 따른 자동조향장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도시된 바와같이, 본 장치는 편차각과 절대위치를 검출하기 위한 감지수단(30)과, 감지수단(30)에서 감지된 데이타를 연산하여 조향에 필요한 데이타로 연산하는 제어부(60), 및 제어부(60)에 따라 크레인의 방향을 조향하는 구동장치(90)로 구성되어 있다.4 is a block diagram showing the configuration of the automatic steering apparatus according to the present invention. As shown in the drawing, the apparatus includes a sensing means 30 for detecting a deviation angle and an absolute position, a controller 60 for calculating data sensed by the sensing means 30 to be data necessary for steering, and a controller ( 60, the drive device 90 which steers the direction of a crane is comprised.

감지수단(30)은 자이로(20)와 CCD카메라(10)로 구성되어 있으며, CCD 카메라(10)는 크레인의 절대위치 및 편차각을 검출하고 자이로(20)는 크레인의 편차각을 연속적으로 검출한다.The sensing means 30 is composed of a gyro 20 and a CCD camera 10, the CCD camera 10 detects the absolute position and the deviation angle of the crane and the gyro 20 continuously detects the deviation angle of the crane do.

제어부(60)는 컨트롤러(40)와 크레인 컨트롤러(50)로 구성되어 있다. 감지수단(30)에서 검출된 데이타를 먼저 컨트롤러(40)로 전송되어 연산되며, 이때 얻어진 편차값과 조향방향은 크레인 컨트롤러(50)로 보내진다. 크레인 컨트롤러(50)는 컨트롤러(40)에서 보내진 데이타를 연산하여 구동장치(90)를 구동하는 속도지령을 내린다.The control unit 60 is composed of a controller 40 and a crane controller 50. The data detected by the sensing means 30 is first transmitted to the controller 40 to be calculated, and the deviation value and steering direction obtained at this time are sent to the crane controller 50. The crane controller 50 calculates the data sent from the controller 40 and gives a speed command to drive the drive device 90.

구동장치(90)는 좌·우측 차륜에 고정된 좌·우측모터(71, 81)와, 이 모터를 구동하는 좌·우측모터드라이브(70, 80)로 구성되어 있다. 특히, 크레인 컨트롤러(50)에 보내진 속도지령에 따라 좌·우측모터드라이브(70, 80)의 속도를 다르게 구동함으로써 차륜을 조향하게 된다.The drive unit 90 is composed of left and right motors 71 and 81 fixed to left and right wheels, and left and right motor drives 70 and 80 for driving this motor. In particular, the wheels are steered by differently driving the speeds of the left and right motor drives 70 and 80 according to the speed command sent to the crane controller 50.

제 5도는 본 장치의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이제, 제 4도와 제 5도를 병행하여 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.5 is a flowchart for explaining a method of driving the apparatus. The operation of the present invention will now be described in detail with reference to FIG. 4 and FIG.

크레인이 이송되면 CCD 카메라(10)는 절대위치를 검출하고, 자이로(20)는 제 1편차각을 검출한다(단계 100, 101, 102). 이때, CCD카메라(10)를 통해 얻은 절대위치를 연산하여 제 2편차각을 산출한다(단계 103). 컨트롤러(40)는 이 제 1편차각과 제 2 편차각을 연산하여 자이로의 드리프트각을 구하며, 이 값을 이용하여 제 1편차각을 보정한다(단계 104). 이때 구한 트리프트각은 저장된다(단계 105). 아울러, 보정된 제 1편차각과 절대위치를 이용하여 주행편차값(δ)과 조향방향(θ)을 산출한다. 이 산출된 주행편차값과 조향방향은 크레인 컨트롤러(50)로 전송되며, 크레인 컨트롤러(50)는 이 전송된 데이타를 이용하여 구동장치(90)에 속도지령을 내린다(단계 106). 이 속도지령을 받은 구동장치(90)는 좌·우측모터(71, 81)를 구동하는 좌·우측모터드라이브(70, 80)중 어느 한쪽의 속도를 가감함으로써 조향하게 된다. 조향후 크레인 컨트롤러(50)는 크레인의 주행여부를 판단하여 크레인이 정지하지 않고 계속해서 이동시에는 다시 CCD 카메라를 통해 절대위치를 검출한다(단계 107, 108). 또한, 자이로(20)를 통해서도 크레인의 현재위치에 따른 제 1편차각을 검출한다(단계 109). 이때, 검출된 제 1편차각은 위에서 저장된 드리프트값을 이용하여 보정한다(단계 110). 보정된 제 1편차각과 절대위치는 컨트롤러(40)로 보내져 주행편차값과 조향방향을 연산하다. 연산한 데이타는 상술한 바와같이 크레인 컨트롤러(50)로 전송되어 크레인을 조향하는 속도지령을 발생시킨다(단계 106). 이와같은 과정은 크레인이 정지할 때까지 피드백되어 실행된다.When the crane is moved, the CCD camera 10 detects the absolute position, and the gyro 20 detects the first deviation angle (steps 100, 101, and 102). At this time, the second deviation angle is calculated by calculating the absolute position obtained by the CCD camera 10 (step 103). The controller 40 calculates the drift angle of the gyro by calculating the first deviation angle and the second deviation angle, and corrects the first deviation angle using the value (step 104). The obtained loft angle is stored (step 105). In addition, the driving deviation value δ and the steering direction θ are calculated using the corrected first deviation angle and the absolute position. The calculated traveling deviation value and the steering direction are transmitted to the crane controller 50, and the crane controller 50 issues a speed command to the drive device 90 using the transmitted data (step 106). The drive device 90 which receives this speed command steers by decelerating the speed of either of the left and right motor drives 70 and 80 which drive the left and right motors 71 and 81. After steering, the crane controller 50 determines whether the crane is running and detects the absolute position again through the CCD camera when the crane does not stop and continues to move (steps 107 and 108). In addition, the first deviation angle according to the current position of the crane is also detected through the gyro 20 (step 109). In this case, the detected first deviation angle is corrected using the drift value stored above (step 110). The corrected first deviation angle and absolute position are sent to the controller 40 to calculate the travel deviation value and the steering direction. The calculated data is transmitted to the crane controller 50 as described above to generate a speed command for steering the crane (step 106). This process is fed back and executed until the crane stops.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 무궤도 크레인의 자동조항장치 및 방법은 유도선을 매설하지 않으므로 이에 따른 토목공사가 불필요하고, 자이로와 CCD 카메라를 병용함으로써 일기변화의 영향으로 인한 크레인의 오행을 방지할 수 있는 효과를 가지고 있다.As described above, the automatic steering device and method of the trolley crane according to the present invention does not embed a guide line, so there is no need for civil engineering work. It has the effect of preventing.

Claims (5)

무궤도 크레인의 조향장치에 있어서,In the steering device of a trolley crane, 상기 크레인의 편차각을 감지하는 자이로와, 편차각 및 절대위치를 검출하는 CCD 카메라를 구비한 감지수단;Sensing means having a gyro for detecting a deviation angle of the crane and a CCD camera for detecting a deviation angle and an absolute position; 상기 감지수단으로부터 감지한 신호를 주행에 필요한 데이타값으로 연산하는 컨트롤러 및 상기 컨트롤러로부터 데이타들을 받아 속도제어신호를 구동부에 인가하는 크레인 컨트롤러를 구비한 제어부; 및A controller including a controller for calculating a signal sensed by the sensing unit as a data value for driving and a crane controller receiving data from the controller and applying a speed control signal to a driving unit; And 상기 제어부의 제어신호에 따라 모터를 구동하는 좌·우측모터드라이브를 구비한 구동부를 포함하는 무궤도 크레인의 자동조향장치.Autopilot of the trolley crane including a drive unit having a left and right motor drive for driving the motor in accordance with the control signal of the control unit. CCD 카메라와 자이로를 이용하여 크레인을 조향하는 방법에 있어서,In the method of steering a crane using a CCD camera and a gyro, 상기 자이로를 통해 제 1편차각을 검출하는 단계와 상기 CCD 카메라를 통해 절대위치와 제 2편차각을 검출하는 단계를 구비한 검출단계;Detecting a first deviation angle through the gyro and detecting an absolute position and a second deviation angle through the CCD camera; 상기 제 1편차각과 제 2편차각을 연산하여 자이로의 드리프트각을 구하고, 이 값을 이용해서 제 1편차각을 보정하여, 보정된 제 1편차각과 절대위치를 이용하여 주행편차와 조향방향을 산출하는 단계와 상기 조향방향과 주행편차를 연산하여 속도지령을 내리는 단계를 구비한 처리단계;The drift angle of the gyro is calculated by calculating the first deviation angle and the second deviation angle, and the first deviation angle is corrected using this value, and the driving deviation and the steering direction are calculated using the corrected first deviation angle and the absolute position. And a step of giving a speed command by calculating the steering direction and the driving deviation; 상기 속도지령에 따라 크레인의 좌·우측차륜중 일축의 속도를 가감하여 조향하는 단계; 및Steering by adjusting the speed of one axis of the left and right wheels of the crane according to the speed command; And 상기 조향후 크레인의 주행여부를 판단하는 단계를 포함하는 무궤도 크레인의 자동조향방법.Automatic steering method of a trolley crane comprising the step of determining whether the crane running after the steering. 제 2항에 있어서, 상기 드리프트각 연산후 상기 연산된 드리프트각도를 기억시키는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 무궤도 크레인의 자동조향방법.The method of claim 2, further comprising the step of storing the calculated drift angle after the drift angle calculation. 제 2항에 있어서, 상기 판단단계에서 크레인의 주행판단시 크레인이 현재위치한 절대위치를 검출하는 단계와, 현재의 제 1편차각을 검출하는 단계를 구비한 제 2검출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무궤도 크레인의 자동조향방법.The method of claim 2, further comprising: detecting an absolute position at which the crane is currently positioned at the determination of the crane in the determining step, and detecting a current first deviation angle; Automatic steering method of trolley cranes. 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 제 2검출단계 후 상기 기억된 드리프트각과 상기 제 1편차각을 이용하여 조향에 필요한 조향방향을 산출하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무궤도 크레인의 자동조향방법.5. The trolley crane according to claim 2 or 4, further comprising calculating a steering direction necessary for steering by using the stored drift angle and the first deviation angle after the second detection step. Auto Steering Method. 제 1항은 무궤도 크레인의 자동조향방법이라고하나 제1항의 작용을 구체화하며 나열한 것에 불과함.The first paragraph is called the automatic steering method of trolley cranes, but it is only listed by embodying the action of the first paragraph.
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