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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024166562
(43)【公開日】2024-11-29
(54)【発明の名称】姿勢制御装置、姿勢制御方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
B66C 13/08 20060101AFI20241122BHJP
【ＦＩ】
B66C13/08 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023082741
(22)【出願日】2023-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】森崎 雄貴
(72)【発明者】
【氏名】長谷 卓
(72)【発明者】
【氏名】山下 知志
(72)【発明者】
【氏名】今井 俊爾
(72)【発明者】
【氏名】仲谷 雄一
(72)【発明者】
【氏名】小田 裕樹
(57)【要約】
【課題】クレーンに装置自身の重量が付加されることを抑制しつつ、吊荷の振れや回転を制御することができる姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】クレーンの吊荷の姿勢制御装置は、前記吊荷を保持する吊荷保持部と、前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、を有する。
【選択図】図６
【解決手段】クレーンの吊荷の姿勢制御装置は、前記吊荷を保持する吊荷保持部と、前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、を有する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
クレーンの吊荷の姿勢制御装置であって、
前記吊荷を保持する吊荷保持部と、
前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、
前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、
前記転向部の向きを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、
前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、
を有する姿勢制御装置。
前記吊荷を保持する吊荷保持部と、
前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、
前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、
前記転向部の向きを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、
前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、
を有する姿勢制御装置。
【請求項2】
前記制御部は、ジャイロセンサと、磁気センサまたはカメラである第１補助センサとをさらに有し、
前記回転検出部は、前記ジャイロセンサの計測値に基づいて前記吊荷の目標姿勢に対する方位偏差を算出するとともに、前記第１補助センサの計測値に基づいて前記方位偏差を補正する、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
前記回転検出部は、前記ジャイロセンサの計測値に基づいて前記吊荷の目標姿勢に対する方位偏差を算出するとともに、前記第１補助センサの計測値に基づいて前記方位偏差を補正する、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、加速度センサと、測位センサ、測距センサ、またはカメラである第２補助センサとをさらに有し、
前記横揺れ検出部は、前記加速度センサの計測値に基づいて前記吊荷の目標姿勢に対する位置誤差を算出するとともに、前記第２補助センサの計測値に基づいて前記位置誤差を補正する、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
前記横揺れ検出部は、前記加速度センサの計測値に基づいて前記吊荷の目標姿勢に対する位置誤差を算出するとともに、前記第２補助センサの計測値に基づいて前記位置誤差を補正する、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項4】
前記推進器の鉛直方向の下端に接続され、前記推進器を前記吊荷保持部の上部に支持するマニホールドをさらに備え、
前記吊荷保持部は、前記吊荷を吊り下げて保持する矩形の部材であって、四方の各辺に少なくとも１つずつ鉛直方向に貫通する孔が形成されており、
前記マニホールドは、前記推進器が発生させた前記気流を異なる複数の方向に分流させて、前記孔それぞれに導入し、
前記転向部は、前記吊荷保持部の前記孔の出口に設けられる、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
前記吊荷保持部は、前記吊荷を吊り下げて保持する矩形の部材であって、四方の各辺に少なくとも１つずつ鉛直方向に貫通する孔が形成されており、
前記マニホールドは、前記推進器が発生させた前記気流を異なる複数の方向に分流させて、前記孔それぞれに導入し、
前記転向部は、前記吊荷保持部の前記孔の出口に設けられる、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項5】
前記吊荷保持部は、前記吊荷を吊り下げて保持する矩形の部材、または前記吊荷を内部に収容して保持する直方体形状のコンテナであり、
前記推進器は、前記吊荷保持部の四方の外側面それぞれに少なくとも１つずつ取り付けられ、
前記転向部は、前記推進器の鉛直方向の下方に１つずつ設けられる、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
前記推進器は、前記吊荷保持部の四方の外側面それぞれに少なくとも１つずつ取り付けられ、
前記転向部は、前記推進器の鉛直方向の下方に１つずつ設けられる、
請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項6】
前記転向部は、水平方向に延びる回転軸回りに回動可能であり、鉛直方向の下方に向かって広がる板状に形成された板状部を有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の姿勢制御装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の姿勢制御装置。
【請求項7】
前記転向部は、前記気流が噴出する向きを変更可能なノズルを有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の姿勢制御装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の姿勢制御装置。
【請求項8】
クレーンの吊荷の姿勢制御装置であって、
鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、
前記吊荷に前記推進器を着脱可能に固定する固定治具と、
前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、
前記転向部の向きを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、
前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、
を有する姿勢制御装置。
鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、
前記吊荷に前記推進器を着脱可能に固定する固定治具と、
前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、
前記転向部の向きを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、
前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、
を有する姿勢制御装置。
【請求項9】
クレーンの吊荷を保持する吊荷保持部と、前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備える姿勢制御装置を用いた前記吊荷の姿勢制御方法であって、
前記姿勢制御装置が前記吊荷の回転の有無を検出するステップと、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記姿勢制御装置が前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
前記姿勢制御装置が前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記姿勢制御装置が前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
を有する姿勢制御方法。
前記姿勢制御装置が前記吊荷の回転の有無を検出するステップと、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記姿勢制御装置が前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
前記姿勢制御装置が前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記姿勢制御装置が前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
を有する姿勢制御方法。
【請求項10】
クレーンの吊荷を保持する吊荷保持部と、前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備える姿勢制御装置に、
前記吊荷の回転の有無を検出するステップと、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
を実行させるプログラム。
前記吊荷の回転の有無を検出するステップと、
前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、
前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、姿勢制御装置、姿勢制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
クレーンで吊り下げた吊荷を旋回させるときや、風が発生したときには吊荷の振れが発生する。作業員は、吊荷に取り付けた介錯ロープを引っ張って吊荷の振れを抑制する必要がある。しかしながら、吊荷の振れが始まると、作業員の人力により吊荷を静止させて適切な位置に移動させる手法は時間や手間がかかる。また、突風などにより吊荷が大きく振れた場合は、吊荷が作業員に接触する可能性がある。
【0003】
そこで、吊荷の振れを自動的に抑制する手法が考えられている。たとえば特許文献１には、クレーンから姿勢制御装置を介して吊荷を吊り下げ、姿勢制御装置がスラスタで水平方向に推力を発生させることによって吊荷の振れを抑制する技術が記載されている。また、特許文献２には、ジャイロ効果により吊荷の回転を抑制する姿勢制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－９４９８３号公報
【特許文献2】特開２０１９－１５１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の姿勢制御装置では、装置自体の重量がクレーンに付加されるため、その分クレーンが吊り下げ可能な吊荷の重量が制約される。また、ジャイロ効果を利用した姿勢制御装置は、フライホイール等を搭載することで装置自体の重量が重くなり、また、吊荷の回転に対する制動力が小さい。
【0006】
本開示の目的は、クレーンに装置自身の重量が付加されることを抑制しつつ、吊荷の振れや回転を制御することができる姿勢制御装置、姿勢制御方法、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様によれば、姿勢制御装置は、クレーンの吊荷の姿勢制御装置であって、前記吊荷を保持する吊荷保持部と、前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、を有する。
【0008】
本開示の一態様によれば、姿勢制御装置は、クレーンの吊荷の姿勢制御装置であって、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記吊荷に前記推進器を着脱可能に固定する固定治具と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吊荷の回転の有無を検出する回転検出部と、前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する回転制御部と、前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部と、前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更する横揺れ制御部と、を有する。
【0009】
本開示の一態様によれば、姿勢制御方法は、クレーンの吊荷を保持する吊荷保持部と、前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備える姿勢制御装置を用いた前記吊荷の姿勢制御方法であって、前記姿勢制御装置が前記吊荷の回転の有無を検出するステップと、前記吊荷の回転が検出された場合に、前記姿勢制御装置が前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、前記姿勢制御装置が前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記姿勢制御装置が前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、を有する。
【0010】
本開示の一態様によれば、プログラムは、クレーンの吊荷を保持する吊荷保持部と、前記吊荷保持部に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸回りに羽根を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器と、前記推進器が発生させた前記気流を転向させる転向部と、前記転向部の向きを制御する制御部と、を備える姿勢制御装置に、前記吊荷の回転の有無を検出するステップと、前記吊荷の回転が検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の回転方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、前記吊荷の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、前記吊荷の揺れが検出された場合に、前記気流の流れ方向が前記吊荷の揺れ方向の前方側に傾くように前記転向部の向きを変更するステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【0011】
上記態様によれば、クレーンに装置自身の重量が付加されることを抑制しつつ、吊荷の振れや回転を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１の実施形態に係る姿勢制御装置の全体構成を示す概略図である。
【図2】第１の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す平面図である。
【図4】第１の実施形態の姿勢制御装置の第１の変形例を示す平面図である。
【図5】第１の実施形態の姿勢制御装置の第２の変形例を示す平面図である。
【図6】第１の実施形態に係る制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図7】第１の実施形態に係る姿勢制御装置による姿勢制御方法の流れを説明するためのフローチャートである。
【図8】第１の実施形態に係る回転制御を説明するための図である。
【図9】第１の実施形態に係る横揺れ制御を説明するための図である。
【図10】第２の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す平面図である。
【図11】第２の実施形態の姿勢制御装置の変形例を示す平面図である。
【図12】第３の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す側面図である。
【図13】第３の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す平面図である。
【図14】第３の実施形態の姿勢制御装置の変形例を示す平面図である。
【図15】第４の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す側面図である。
【図16】少なくとも１つの実施形態に係る転向部の変形例を示す模式図である。
【図17】少なくとも１つの実施形態に係る姿勢制御装置の制御部のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
＜第１の実施形態＞
以下、図１～図９を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る姿勢制御装置の全体構成を示す概略図である。
姿勢制御装置１は、クレーンの吊荷９の回転および横振れを抑制して、吊荷９が目標の姿勢（位置および向き）を取るように制御するための装置である。姿勢制御装置１は、クレーンの先端のフックＨにワイヤＷ１で吊り下げられる。また、吊荷９は、姿勢制御装置１からワイヤＷ２で吊り下げられる。
以下、図１～図９を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る姿勢制御装置の全体構成を示す概略図である。
姿勢制御装置１は、クレーンの吊荷９の回転および横振れを抑制して、吊荷９が目標の姿勢（位置および向き）を取るように制御するための装置である。姿勢制御装置１は、クレーンの先端のフックＨにワイヤＷ１で吊り下げられる。また、吊荷９は、姿勢制御装置１からワイヤＷ２で吊り下げられる。
【0014】
（姿勢制御装置の構成）
図２は、第１の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す平面図である。図３は、図２のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図２および図３に示すように、姿勢制御装置１は、吊り治具１０（吊荷保持部）と、推進器２０と、転向部２４と、マニホールド２５と、制御部３０とを備える。
図２は、第１の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す平面図である。図３は、図２のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
図２および図３に示すように、姿勢制御装置１は、吊り治具１０（吊荷保持部）と、推進器２０と、転向部２４と、マニホールド２５と、制御部３０とを備える。
【0015】
吊り治具１０は、図２に示すように平面視で矩形状をなしている。吊り治具１０は、バッテリ（不図示）などを内蔵する。また、吊り治具１０には、クレーンの先端のフックＨに姿勢制御装置１を吊り下げるワイヤＷ１（図１）が接続されるとともに、吊荷９を吊り下げるワイヤＷ２（図１）が接続される。吊り治具１０は、吊荷９を吊り下げて保持する吊荷保持部として機能する。
【0016】
また、吊り治具１０には、鉛直方向に貫通する複数の孔１１が形成される。図２に示すように、孔１１は、吊り治具１０の各辺に少なくとも１つずつ形成される。孔１１は、平面視で各辺に直交する方向を長辺とする矩形状（スリット状）に形成され、図２の例のように吊り治具１０の重心位置Ｇを中心として放射状に（十字状に）配列される。
【0017】
図４は、第１の実施形態の姿勢制御装置の第１の変形例を示す平面図である。
吊り治具１０は、図４に示すように、各辺に２つずつ孔１１が形成されていてもよい。また、孔１１の数は４の倍数であればよく、各辺に３つ以上の孔１１が形成されてもよい。
吊り治具１０は、図４に示すように、各辺に２つずつ孔１１が形成されていてもよい。また、孔１１の数は４の倍数であればよく、各辺に３つ以上の孔１１が形成されてもよい。
【0018】
推進器２０は、吊り治具１０の重心位置Ｇを含む領域に設けられる。推進器２０は、図３に示すようにダクテッドファンであり、電動機２１と、羽根２２と、ダクト２３とを有している。
【0019】
電動機２１および羽根２２は、軸線Ｘに沿って鉛直方向に延びる回転軸２１ａの下端側および上端側にそれぞれ設けられる。電動機２１は、吊り治具１０に内蔵されたバッテリから電力が供給されると、回転軸２１ａを介して羽根２２を回転駆動する。なお、他の実施形態では、電動機２１は吊り治具１０に内蔵されたバッテリからではなく、外部の電源装置から、たとえばワイヤＷ２に沿わせて配置された電源ケーブルを介して電力供給されてもよい。
【0020】
羽根２２は、回転軸２１ａ回りに回転することにより、鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる。推進器２０は、この下方に向かう気流に対する反作用により、姿勢制御装置１を鉛直方向に上昇させる推力（浮力）を得る。気流の流れ方向において、気流が流れ去る側を「下流側」、その反対側を「上流側」とも記載する。なお、図２には推進器２０が２枚の羽根２２を有している例が示されているが、これに限られることはない。他の実施形態では、推進器２０は３枚以上の羽根２２を有していてもよい。
【0021】
ダクト２３は、鉛直方向に延びる円筒状に形成され、電動機２１および羽根２２を外周側から覆うように配置される。ダクト２３の内部は、羽根２２の回転により発生した気流の流路となる。
【0022】
なお、本実施形態では、推進器２０がダクテッドファンである例について説明するが、これに限ら得ることはない。他の実施形態では、推進器２０はプロペラや、高圧ガスを噴出するスラスタなどであってもよい。
【0023】
図５は、第１の実施形態の姿勢制御装置の第２の変形例を示す平面図である。
図５に示すように、姿勢制御装置１は複数（たとえば４つ）の推進器２０を備えていてもよい。図５の例では、各推進器２０は、吊り治具１０の重心位置Ｇの周囲に均等に配置される。各推進器２０が発生させた気流は、マニホールド２５を通じて吊り治具１０の四方に形成された各孔１１に導入される。
図５に示すように、姿勢制御装置１は複数（たとえば４つ）の推進器２０を備えていてもよい。図５の例では、各推進器２０は、吊り治具１０の重心位置Ｇの周囲に均等に配置される。各推進器２０が発生させた気流は、マニホールド２５を通じて吊り治具１０の四方に形成された各孔１１に導入される。
【0024】
マニホールド２５は、図３に示すように、推進器２０（ダクト２３）の鉛直方向の下端に接続される。マニホールド２５は、推進器２０を吊り治具１０の上部に支持する支柱である。また、マニホールド２５は、内部が中空となっており、ダクト２３を通過した気流を複数の異なる方向に分流させて、吊り治具１０の複数の孔１１それぞれに導入する。図２の例のように、吊り治具１０に４つの孔１１が形成されている場合、マニホールド２５は４つに分岐して各孔１１に接続される。推進器２０が発生させた気流は、マニホールド２５および複数の孔１１を通過して、吊り治具１０の鉛直方向の下方に分散して噴出される。
【0025】
なお、図４の例のように、孔１１が８つ（各辺に２つずつ）形成されている場合、マニホールド２５は各孔１１に対応して８つに分岐する。
【0026】
転向部２４は、複数の孔１１の出口（鉛直方向の下端）それぞれに設けられ、孔１１から噴出される気流を転向させて推力方向を変化させる。
【0027】
転向部２４は、板状部２４ａおよびアクチュエータ２４ｃを有する。板状部２４ａは、水平方向（Ｘ軸に直交する方向）に延びる回転軸Ｙ回りに回動可能であり、回転軸Ｙから鉛直方向の下方に向かって広がる平板状のルーバーまたはフラップである。板状部２４ａは、吊り治具１０の各孔１１に対し１つずつ設けられる。アクチュエータ２４ｃは、後述の制御部３０の制御にしたがい、板状部２４ａを回転軸Ｙ回りに回動させる。転向部２４は、板状部２４ａを回動させて傾けることにより、孔１１から噴出される気流の向きを板状部２４ａに沿って転向させることができる。なお、板状部２４ａは、それぞれ異なる方向に異なる角度で回動可能である。
【0028】
制御部３０は、図３に示すように吊り治具１０の上面に固定される。制御部３０は、吊荷９の回転や揺れを検出し、推進器２０が発生させる推力の方向を制御することにより、検出した回転や振れを抑制する。
【0029】
（制御部の機能構成）
図６は、第１の実施形態に係る制御部の機能構成を示すブロック図である。
図６に示すように、制御部３０は、ジャイロセンサ３０１と、加速度センサ３０２と、第１補助センサ３０３と、第２補助センサ３０４と、通信処理部３０５と、回転検出部３０６と、回転制御部３０７と、横揺れ検出部３０８と、横揺れ制御部３０９とを備える。
図６は、第１の実施形態に係る制御部の機能構成を示すブロック図である。
図６に示すように、制御部３０は、ジャイロセンサ３０１と、加速度センサ３０２と、第１補助センサ３０３と、第２補助センサ３０４と、通信処理部３０５と、回転検出部３０６と、回転制御部３０７と、横揺れ検出部３０８と、横揺れ制御部３０９とを備える。
【0030】
ジャイロセンサ３０１は、吊り治具１０の姿勢を検出可能な傾斜角や、回転を検出可能な角加速度を計測する。
【0031】
加速度センサ３０２は、吊り治具１０の横揺れを検出可能な加速度を計測する。
【0032】
第１補助センサ３０３は、本実施形態では磁気センサである。第１補助センサ３０３（磁気センサ）は、地磁気の方向を計測することにより、吊り治具１０の向く方位を検出する。
【0033】
第２補助センサ３０４は、本実施形態ではＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用した測位センサである。第２補助センサ３０４（測位センサ）は、受信した衛星信号に基づき吊り治具１０の絶対位置（移動、経度）を計測する。
【0034】
通信処理部３０５は、外部機器との間で吊荷９の姿勢制御に用いられる情報や信号などの送受信を行う。外部機器は、たとえばクレーンの制御装置、クレーンの操作者が姿勢制御装置１を遠隔操作するための端末などである。本実施形態では、通信処理部３０５は、クレーンの動作（吊荷９の移動、旋回）が停止したことを示すクレーン停止信号を外部機器から取得する。制御部３０は、クレーン停止信号の受信をトリガとして、吊荷９の姿勢制御を開始する。
【0035】
回転検出部３０６は、ジャイロセンサ３０１の計測値に基づいて、吊り治具１０の回転、および吊り治具１０に吊り下げられた吊荷９の回転の有無を検出する。
【0036】
回転制御部３０７は、吊荷９の回転が検出された場合に、気流の流れ方向が姿勢制御装置１の回転方向の前方側に傾くように、転向部２４（板状部２４ａ）の向きを変更する。
【0037】
横揺れ検出部３０８は、加速度センサ３０２の計測値に基づいて、吊り治具１０の横揺れ、および吊り治具１０に吊り下げられた吊荷９の横揺れの有無を検出する。
【0038】
横揺れ制御部３０９は、吊荷９の横揺れが検出された場合に、気流の流れ方向が姿勢制御装置１の揺れ方向の前方側に傾くように転向部２４（板状部２４ａ）の向きを変更する。
【0039】
（姿勢制御装置による姿勢制御方法）
図７は、第１の実施形態に係る姿勢制御装置による姿勢制御方法の流れを説明するためのフローチャートである。
クレーンの操作者は、クレーンのフックＨに姿勢制御装置１を吊り下げ、姿勢制御装置１の吊り治具１０に吊荷９を吊り下げた状態で、クレーンによる吊荷９の吊り上げを行う。また、吊荷９の吊り上げが完了すると、操作者はクレーンを停止する操作を行う。クレーンの制御装置は、クレーンの動作を停止すると、姿勢制御装置１の制御部３０にクレーン停止信号を送信する。また、操作者が端末装置を通じて姿勢制御装置１の制御部３０にクレーン停止信号を送信する操作を行ってもよい。制御部３０の通信処理部３０５がこのクレーン停止信号を受信すると（ステップＳ０１）、制御部３０は吊荷９の姿勢制御を開始する。
図７は、第１の実施形態に係る姿勢制御装置による姿勢制御方法の流れを説明するためのフローチャートである。
クレーンの操作者は、クレーンのフックＨに姿勢制御装置１を吊り下げ、姿勢制御装置１の吊り治具１０に吊荷９を吊り下げた状態で、クレーンによる吊荷９の吊り上げを行う。また、吊荷９の吊り上げが完了すると、操作者はクレーンを停止する操作を行う。クレーンの制御装置は、クレーンの動作を停止すると、姿勢制御装置１の制御部３０にクレーン停止信号を送信する。また、操作者が端末装置を通じて姿勢制御装置１の制御部３０にクレーン停止信号を送信する操作を行ってもよい。制御部３０の通信処理部３０５がこのクレーン停止信号を受信すると（ステップＳ０１）、制御部３０は吊荷９の姿勢制御を開始する。
【0040】
まず、回転検出部３０６は、吊荷９のヨー回転の有無を検出する（ステップＳ０２）。
【0041】
たとえば、回転検出部３０６は、ジャイロセンサ３０１の計測値に基づいて、目標姿勢（目標向き）に対する吊荷９の方位偏差（ヨー角度）を算出する。回転検出部３０６は、算出した方位偏差が所定の角度閾値以上である場合、吊荷９が回転していると判断する。目標姿勢は、たとえば姿勢制御開始時（クレーン停止信号受信時）における吊荷９の初期姿勢である。また、回転検出部３０６は、算出した方位偏差を、第１補助センサ３０３（磁気センサ）が検出した吊荷９の向きに基づいて補正してもよい。
【0042】
なお、他の実施形態では、回転検出部３０６は、通信処理部３０５を介して外部機器から吊荷９の目標姿勢を取得し、ジャイロセンサ３０１の計測値および第１補助センサ３０３が検出した吊荷９の向きに基づいて、目標姿勢に対する吊荷９の方位偏差を求めてもよい。
【0043】
回転検出部３０６が吊荷９のヨー回転を検出した場合（ステップＳ０２；ＹＥＳ）、回転制御部３０７は吊荷９の回転制御を実行する（ステップＳ０３）。
【0044】
図８は、第１の実施形態に係る回転制御を説明するための図である。
たとえば、図８に示すように、吊り治具１０および吊荷９が破線矢印で示す回転方向Ｄｒに回転していたとする。この場合、回転制御部３０７は、全ての転向部２４の板状部２４ａを回転方向Ｄｒの前方側に向かって同角度だけ回動するように制御する。このとき、回転制御部３０７は、方位偏差の大きさに応じて板状部２４ａを回動させる角度を調整する。そうすると、推進器２０が発生させる気流の流れ方向Ｄｆｌが回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向され、気流の流れに対する反作用で回転方向Ｄｒとは反対方向（実線矢印で示す推力方向Ｄｔｈ）の推力が発生する。この推力により、吊荷９の回転が抑制される。
たとえば、図８に示すように、吊り治具１０および吊荷９が破線矢印で示す回転方向Ｄｒに回転していたとする。この場合、回転制御部３０７は、全ての転向部２４の板状部２４ａを回転方向Ｄｒの前方側に向かって同角度だけ回動するように制御する。このとき、回転制御部３０７は、方位偏差の大きさに応じて板状部２４ａを回動させる角度を調整する。そうすると、推進器２０が発生させる気流の流れ方向Ｄｆｌが回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向され、気流の流れに対する反作用で回転方向Ｄｒとは反対方向（実線矢印で示す推力方向Ｄｔｈ）の推力が発生する。この推力により、吊荷９の回転が抑制される。
【0045】
また、制御部３０は、ステップＳ０３の回転制御を実行すると、再度ステップＳ０２に戻り、吊荷９のヨー回転が収まったか確認する。ヨー回転が収まっていない場合（ステップＳ０２；ＹＥＳ）は、再度、回転制御を実行する（ステップＳ０３）。つまり、制御部３０は、回転検出部３０６がヨー回転を検出しなくなる（方位偏差が所定の角度閾値未満となる）まで、ステップＳ０２～Ｓ０３を繰り返し実行する。
【0046】
次に、回転検出部３０６がヨー回転を検出しない場合（ステップＳ０２；ＮＯ）、横揺れ検出部３０８は、吊荷９の横揺れの有無を検出する（ステップＳ０４）。
【0047】
たとえば、横揺れ検出部３０８は、加速度センサ３０２の計測値に基づいて、目標姿勢（目標位置）に対する吊荷９の水平方向における位置誤差を算出する。横揺れ検出部３０８は、算出した位置誤差が所定の誤差閾値以上である場合、吊荷９が横揺れしていると判断する。目標姿勢は、たとえば姿勢制御開始時（クレーン停止信号受信時）における吊荷９の初期姿勢である。また、横揺れ検出部３０８は、算出した位置誤差を、ジャイロセンサ３０１の計測値（傾斜角）や第２補助センサ３０４（測位センサ）が検出した吊荷９の絶対位置に基づいて補正してもよい。
【0048】
なお、他の実施形態では、横揺れ検出部３０８は、通信処理部３０５を介して外部機器から吊荷９の目標姿勢を取得し、加速度センサ３０２の計測値、および第２補助センサ３０４が検出した吊荷９の絶対位置に基づいて、目標姿勢に対する現在の吊荷９の揺れ方向および位置誤差を算出してもよい。
【0049】
横揺れ検出部３０８が吊荷９の横揺れを検出した場合（ステップＳ０４；ＹＥＳ）、横揺れ制御部３０９は吊荷９の位置制御を実行する（ステップＳ０５）。
【0050】
図９は、第１の実施形態に係る横揺れ制御を説明するための図である。
たとえば、図９に示すように、吊り治具１０および吊荷９が破線矢印で示す揺れ方向Ｄｓに向かって揺れていたとする。この場合、横揺れ制御部３０９は、揺れ方向Ｄｓに回動可能な転向部２４の板状部２４ａを、揺れ方向Ｄｓの前方側に向かって回動するように制御する。図９の例では、紙面の上下に配置された板状部２４ａを揺れ方向Ｄｓの前方（紙面の右側）に傾くように回動させる。このとき、横揺れ制御部３０９は、揺れの方向や位置誤差の大きさに応じて各板状部２４ａを回動させる角度を調整する。そうすると、推進器２０が発生させる気流の流れ方向Ｄｆｌが揺れ方向Ｄｓの前方側に傾くように転向され、気流の流れに対する反作用で揺れ方向Ｄｓとは反対方向（実線矢印で示す推力方向Ｄｔｈ）の推力が発生する。この推力により、吊荷９の横揺れが抑制される。
たとえば、図９に示すように、吊り治具１０および吊荷９が破線矢印で示す揺れ方向Ｄｓに向かって揺れていたとする。この場合、横揺れ制御部３０９は、揺れ方向Ｄｓに回動可能な転向部２４の板状部２４ａを、揺れ方向Ｄｓの前方側に向かって回動するように制御する。図９の例では、紙面の上下に配置された板状部２４ａを揺れ方向Ｄｓの前方（紙面の右側）に傾くように回動させる。このとき、横揺れ制御部３０９は、揺れの方向や位置誤差の大きさに応じて各板状部２４ａを回動させる角度を調整する。そうすると、推進器２０が発生させる気流の流れ方向Ｄｆｌが揺れ方向Ｄｓの前方側に傾くように転向され、気流の流れに対する反作用で揺れ方向Ｄｓとは反対方向（実線矢印で示す推力方向Ｄｔｈ）の推力が発生する。この推力により、吊荷９の横揺れが抑制される。
【0051】
また、制御部３０は、ステップＳ０５の位置制御を実行すると、再度ステップＳ０４に戻り、吊荷９の横揺れが収まったか確認する。横揺れが収まっていない場合（ステップＳ０４；ＹＥＳ）は、再度、位置制御を実行する（ステップＳ０５）。つまり、制御部３０は、横揺れ検出部３０８が横揺れを検出しなくなる（位置誤差が所定の誤差閾値未満となる）まで、ステップＳ０４～Ｓ０５を繰り返し実行する。
【0052】
次に、横揺れ検出部３０８が横揺れを検出しない場合（ステップＳ０６；ＮＯ）、制御部３０は、転向部２４の板状部２４ａの向きを固定する（ステップＳ０６）。
【0053】
なお、吊荷９の姿勢が安定した後、再びクレーンを動作させる場合がある。クレーンの制御装置は、たとえば操作者によりクレーンの操作を受け付けると、姿勢制御装置１の制御部３０に姿勢制御の終了信号を送信する。また、操作者が端末装置を通じて姿勢制御装置１の制御部３０に終了信号を送信する操作を行ってもよい。制御部３０の通信処理部３０５がこの終了信号を受信すると（ステップＳ０７；ＹＥＳ）、制御部３０は吊荷９の姿勢制御を終了する。また、制御部３０は、終了信号を受信しない場合（ステップＳ０７；ＮＯ）、ステップＳ０２に戻り、吊荷９の姿勢制御の一連の処理を引き続き実行する。
【0054】
姿勢制御装置１の制御部３０は、クレーン停止信号を受信する度に、図７の一連の処理を実行する。
【0055】
（作用、効果）
以上のように、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、吊荷９を保持する吊り治具１０と、吊り治具１０に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸２１ａ回りに羽根２２を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器２０と、推進器２０が発生させた気流を転向させる転向部２４と、転向部２４の向きを制御する制御部３０と、を備える。制御部３０は、吊荷９の回転の有無を検出する回転検出部３０６と、吊荷９の回転が検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷９の回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する回転制御部３０７と、吊荷９の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部３０８と、吊荷９の揺れが検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷９の揺れ方向の前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する横揺れ制御部３０９と、を有する。
以上のように、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、吊荷９を保持する吊り治具１０と、吊り治具１０に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸２１ａ回りに羽根２２を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器２０と、推進器２０が発生させた気流を転向させる転向部２４と、転向部２４の向きを制御する制御部３０と、を備える。制御部３０は、吊荷９の回転の有無を検出する回転検出部３０６と、吊荷９の回転が検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷９の回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する回転制御部３０７と、吊荷９の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部３０８と、吊荷９の揺れが検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷９の揺れ方向の前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する横揺れ制御部３０９と、を有する。
【0056】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、推進器２０により鉛直方向の上方へ向かう推力、すなわち、浮力を得ることができるので、姿勢制御装置１の自重によりクレーンが吊り下げ可能な吊荷９の重量が制限されることを抑制することができる。また、姿勢制御装置１は、推力方向を転向させて吊荷９の回転および横揺れを抑制することができる。したがって、作業員は安全かつ効率的にクレーン作業を実施することが可能となる。
【0057】
また、姿勢制御装置１は、推進器２０の鉛直方向の下端に接続され、推進器２０を吊り治具１０の上部に支持するマニホールド２５をさらに備える。吊り治具１０は、吊荷９を吊り下げて保持する矩形の部材であって、四方の周縁部に少なくとも１つずつ鉛直方向に貫通する複数の孔１１が形成されており、マニホールド２５は、推進器２０が発生させた気流を異なる複数の方向に分流させて、孔１１それぞれに導入し、転向部２４は、吊り治具１０の孔１１の出口に設けられる。
【0058】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、たとえば推進器２０を１つのみ有する簡易な構成であっても、推進器２０が発生させた気流を分配して、吊荷９の回転および横揺れを抑制することが可能となる。
【0059】
また、制御部３０は、ジャイロセンサ３０１と、磁気センサである第１補助センサ３０３とを備える。回転検出部３０６は、ジャイロセンサ３０１の計測値に基づいて吊荷９の目標姿勢に対する方位偏差を算出するとともに、第１補助センサ３０３の計測値に基づいて方位偏差を補正する。
【0060】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、ジャイロセンサ３０１による方位偏差（ヨー角）の累積的な誤差を、第１補助センサ３０３（磁気センサ）が検出した吊荷９の向く方位により補正することができるので、より精度よく吊荷９の回転を抑制することができる。
【0061】
また、制御部３０は、加速度センサ３０２と、測位センサである第２補助センサ３０４とを備える。横揺れ検出部３０８は、加速度センサ３０２の計測値に基づいて吊荷９の目標姿勢に対する位置誤差を算出するとともに、第２補助センサ３０４の計測値に基づいて位置誤差を補正する。
【0062】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、加速度センサ３０２による位置誤差の累積的な誤差を、第２補助センサ３０４（測位センサ）が検出した吊荷９の絶対位置により補正することができるので、より精度よく吊荷９の横揺れを抑制することができる。
【0063】
＜第１の実施形態の変形例１＞
上述の第１の実施形態において、第１補助センサ３０３が磁気センサである例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、第１補助センサ３０３は、カメラであってもよい。この場合、回転検出部３０６は、カメラが撮影した画像に既知の画像処理を施すことにより、吊荷９が回転しているか否か、および、吊荷９が向く方位を検出する。回転検出部３０６は、検出した吊荷９の向く方位から、方位偏差の推定、またはジャイロセンサ３０１の計測値に基づく方位偏差の補正を行う。
上述の第１の実施形態において、第１補助センサ３０３が磁気センサである例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、第１補助センサ３０３は、カメラであってもよい。この場合、回転検出部３０６は、カメラが撮影した画像に既知の画像処理を施すことにより、吊荷９が回転しているか否か、および、吊荷９が向く方位を検出する。回転検出部３０６は、検出した吊荷９の向く方位から、方位偏差の推定、またはジャイロセンサ３０１の計測値に基づく方位偏差の補正を行う。
【0064】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、吊荷９の方位偏差を精密に検出することができるので、より精度よく吊荷９の回転を抑制することができる。
【0065】
＜第１の実施形態の変形例２＞
上述の第１の実施形態において、第２補助センサ３０４が測位センサである例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、第２補助センサ３０４は、吊り治具１０（吊荷９）と周囲の物体（クレーンや建築物など）との間の距離を計測する測距センサ（レーザセンサ、超音波センサなど）、または、カメラであってもよい。
上述の第１の実施形態において、第２補助センサ３０４が測位センサである例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、第２補助センサ３０４は、吊り治具１０（吊荷９）と周囲の物体（クレーンや建築物など）との間の距離を計測する測距センサ（レーザセンサ、超音波センサなど）、または、カメラであってもよい。
【0066】
第２補助センサ３０４が測距センサである場合、横揺れ検出部３０８は、吊荷９と周囲の物体との間の距離の変化から、吊荷９が横揺れしているか否か、および吊荷９の位置を推定する。
【0067】
また、第２補助センサ３０４がカメラである場合、横揺れ検出部３０８は、カメラが撮影した画像に既知の画像処理を施すことにより、吊荷９が横揺れしているか否か、および、吊荷９の位置を推定する。
【0068】
横揺れ検出部３０８は、第２補助センサ３０４の計測値から推定した吊荷９の位置に基づいて、位置誤差の推定、または加速度センサ３０２の計測値に基づく位置誤差の補正を行う。
【0069】
【0070】
図１０は、第２の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す平面図である。
図１０に示すように、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、マニホールド２５をなくし、吊り治具１０の四方の外側面に少なくとも１つずつ推進器２０が取り付けられている。また、本実施形態では、吊り治具１０は孔１１を有していない。
図１０に示すように、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、マニホールド２５をなくし、吊り治具１０の四方の外側面に少なくとも１つずつ推進器２０が取り付けられている。また、本実施形態では、吊り治具１０は孔１１を有していない。
【0071】
図１１は、第２の実施形態の姿勢制御装置の変形例を示す平面図である。
なお、図１１に示すように、姿勢制御装置１は、吊り治具１０の１つの外側面に対し、複数（たとえば２つずつ）の推進器２０を取り付けられたものであってもよい。
なお、図１１に示すように、姿勢制御装置１は、吊り治具１０の１つの外側面に対し、複数（たとえば２つずつ）の推進器２０を取り付けられたものであってもよい。
【0072】
転向部２４は、１つの推進器２０に対して、１つずつ設けられる。
【0073】
本実施形態に係る姿勢制御装置１は、マニホールド２５をなくし、吊り治具１０の外側面に推進器２０を取り付けることにより、軽量かつコンパクトな構成とすることができる。また、このような構成であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0074】
【0075】
図１２は、第３の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す側面図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、吊り治具１０に代えてコンテナ１２を備えている。コンテナ１２は、直方体形状を有しており、内部に吊荷９を収容して保持する吊荷保持部として機能する。
図１２に示すように、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、吊り治具１０に代えてコンテナ１２を備えている。コンテナ１２は、直方体形状を有しており、内部に吊荷９を収容して保持する吊荷保持部として機能する。
【0076】
【0077】
図１４は、第３の実施形態の姿勢制御装置の変形例を示す平面図である。
なお、図１４に示すように、姿勢制御装置１は、コンテナ１２の１つの外側面に対し、複数（たとえば２つずつ）の推進器２０を取り付けられたものであってもよい。
なお、図１４に示すように、姿勢制御装置１は、コンテナ１２の１つの外側面に対し、複数（たとえば２つずつ）の推進器２０を取り付けられたものであってもよい。
【0078】
転向部２４は、１つの推進器２０に対して、１つずつ設けられる。
【0079】
また、制御部３０は、図１２の例のように、コンテナ１２と推進器２０と接続する接続部１３のうちいずれか一つに設けられる。制御部３０の機能構成は第１の実施形態と同様である。
【0080】
上述の実施形態では、姿勢制御装置１はワイヤＷ２により吊荷９を吊り下げていた。このため、ワイヤＷ２の揺動を考慮する必要があった。これに対し、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、内部に吊荷９を収容可能なコンテナ１２を備え、コンテナ１２の外側面に推進器２０を取り付けた構成を有している。これにより、姿勢制御装置１は、ワイヤＷ２の揺動に影響されることなく、吊荷９の回転および横揺れを直接的に抑制可能である。このため、姿勢制御装置１は、より効果的に吊荷９を安定させることができる。さらに、推進器２０から噴出する気流が吊荷９に衝突することがないので、吊荷９をより安定させることができる。
【0081】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について図１５を参照しながら説明する。上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
次に、第４の実施形態について図１５を参照しながら説明する。上述の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
【0082】
図１５は、第４の実施形態に係る姿勢制御装置の構成を示す側面図である。
上述の第３の実施形態に係る姿勢制御装置１は、コンテナ１２を備え、コンテナ１２の外側面に推進器２０を取り付ける構成であった。これに対し、本実施形態では、姿勢制御装置１は、コンテナ１２をなくし、吊荷９の外側面に推進器２０を着脱可能に固定する固定治具を備えている。推進器２０は、固定治具１４により、吊荷の四方の外側面それぞれに少なくとも１つずつ取り付けられる。推進器２０の数については、第３の実施形態と同様である。
上述の第３の実施形態に係る姿勢制御装置１は、コンテナ１２を備え、コンテナ１２の外側面に推進器２０を取り付ける構成であった。これに対し、本実施形態では、姿勢制御装置１は、コンテナ１２をなくし、吊荷９の外側面に推進器２０を着脱可能に固定する固定治具を備えている。推進器２０は、固定治具１４により、吊荷の四方の外側面それぞれに少なくとも１つずつ取り付けられる。推進器２０の数については、第３の実施形態と同様である。
【0083】
転向部２４は、１つの推進器２０に対して、１つずつ設けられる。
【0084】
また、制御部３０は、吊荷９と推進器２０と接続する固定治具１４のうちいずれか一つに設けられる。制御部３０の機能構成は第１の実施形態と同様である。
【0085】
以上のように、本実施形態に係る姿勢制御装置１は、吊荷９の外側面に固定治具１４により推進器２０を直接取り付けている。このようにすることで、姿勢制御装置１は、ワイヤＷ２の揺動に影響されることなく、吊荷９の回転および横揺れを直接的に抑制可能である。このため、姿勢制御装置１は、より効果的に吊荷９を安定させることができる。さらに、推進器２０から噴出する気流が吊荷９に衝突することがないので、吊荷９をより安定させることができる。
【0086】
また、姿勢制御装置１は、吊荷９の外側面に推進器２０を直接取り付けることにより、異なるサイズや形状を有する様々な吊荷９に柔軟に適用することが可能である。
【0087】
＜その他の実施形態＞
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。すなわち、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。すなわち、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。
【0088】
また、上述の各実施形態において、転向部２４が板状部２４ａを有する構成について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態に係る転向部２４は、たとえば図１６に示すように、板状部２４ａに代えてノズル２４ｂを有する構成であってもよい。ノズル２４ｂは、管状をなしており、内部に気流が流通可能な流路が形成されている。ノズル２４ｂは、アクチュエータ２４ｃにより回動されて、気流が噴出する向きを変更可能である。また、ノズル２４ｂは、弾性変形可能な材料で形成されたものであってもよい。
【0089】
＜姿勢制御装置の制御部のハードウェア構成＞
図１７は、少なくとも１つの実施形態に係る姿勢制御装置の制御部のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
図１７は、少なくとも１つの実施形態に係る姿勢制御装置の制御部のハードウェア構成を示す概略ブロック図である。
【0090】
コンピュータ９００は、プロセッサ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、および、インタフェース９０４を備える。
【0091】
上述の制御部３０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。プロセッサ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９０１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。
【0092】
プログラムは、コンピュータ９００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ９００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。この場合、プロセッサ９０１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
【0093】
補助記憶装置９０３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９０３は、コンピュータ９００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９０４または通信回線を介してコンピュータ９００に接続される外部記憶装置９１０であってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【0094】
また、プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【0095】
＜付記＞
上述の実施形態に記載の姿勢制御装置、姿勢制御方法、およびプログラムは、例えば以下のように把握される。
上述の実施形態に記載の姿勢制御装置、姿勢制御方法、およびプログラムは、例えば以下のように把握される。
【0096】
（１）第１の態様によれば、クレーンの吊荷９の姿勢制御装置１は、吊荷９を保持する吊荷保持部１０，１２と、吊荷保持部１０，１２に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸２１ａ回りに羽根２２を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器２０と、推進器２０が発生させた気流を転向させる転向部２４と、転向部２４の向きを制御する制御部３０と、を備える。制御部３０は、吊荷９の回転の有無を検出する回転検出部３０６と、吊荷９の回転が検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷の回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する回転制御部３０７と、吊荷９の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部３０８と、吊荷９の揺れが検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷９の揺れ方向Ｄｓの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する横揺れ制御部３０９と、を有する。
【0097】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、推進器２０により鉛直方向の上方へ向かう推力、すなわち、浮力を得ることができるので、姿勢制御装置１の自重によりクレーンが吊り下げ可能な吊荷９の重量が制限されることを抑制することができる。また、姿勢制御装置１は、推力方向を転向させて吊荷９の回転および横揺れを抑制することができる。したがって、作業員は安全かつ効率的にクレーン作業を実施することが可能となる。
【0098】
（２）第２の態様によれば、第１の態様に係る姿勢制御装置１において、制御部３０は、ジャイロセンサ３０１と、磁気センサまたはカメラである第１補助センサ３０３とをさらに有する。回転検出部３０６は、ジャイロセンサ３０１の計測値に基づいて吊荷９の目標姿勢に対する方位偏差を算出するとともに、第１補助センサ３０３の計測値に基づいて方位偏差を補正する。
【0099】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、ジャイロセンサ３０１による方位偏差（ヨー角）の累積的な誤差を、第１補助センサ３０３が検出した吊荷９の向く方位により補正することができるので、より精度よく吊荷９の回転を抑制することができる。
【0100】
（３）第３の態様によれば、第１または第２の態様に係る姿勢制御装置１において、制御部３０は、加速度センサ３０２と、測位センサ、測距センサ、またはカメラである第２補助センサ３０４とをさらに有する。横揺れ検出部３０８は、加速度センサ３０２の計測値に基づいて吊荷９の目標姿勢に対する位置誤差を算出するとともに、第２補助センサ３０４の計測値に基づいて位置誤差を補正する。
【0101】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、加速度センサ３０２による位置誤差の累積的な誤差を、第２補助センサ３０４が検出した吊荷９の絶対位置により補正することができるので、より精度よく吊荷９の横揺れを抑制することができる。
【0102】
（４）第４の態様によれば、第１から第３のいずれか一の態様に係る姿勢制御装置１は、推進器２０の鉛直方向の下端に接続され、推進器２０を吊荷保持部１０の上部に支持するマニホールド２５をさらに備える。吊荷保持部１０は、吊荷９を吊り下げて保持する矩形の部材であって、四方の各辺に少なくとも１つずつ鉛直方向に貫通する孔１１が形成されており、マニホールド２５は、推進器２０が発生させた気流を異なる複数の方向に分流させて、孔１１それぞれに導入し、転向部２４は、吊荷保持部１０の孔１１の出口に設けられる。
【0103】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、たとえば推進器２０を１つのみ有する簡易な構成であっても、推進器２０が発生させた気流を分配して、吊荷９の回転および横揺れを抑制することが可能となる。
【0104】
（５）第５の態様によれば、第１から第３のいずれか一の態様に係る姿勢制御装置１において、吊荷保持部１０，１２は、吊荷９を吊り下げて保持する矩形の部材（吊り治具１０）、または吊荷９を内部に収容して保持する直方体形状のコンテナ１２であり、推進器２０は、吊荷保持部１０，１２の四方の外側面それぞれに少なくとも１つずつ取り付けられ、転向部２４は、推進器２０の鉛直方向の下方に１つずつ設けられる。
【0105】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、姿勢制御装置１と吊荷９をワイヤＷ２で接続した場合と異なり、ワイヤＷ２の揺動に影響されることなく、吊荷９の回転および横揺れを直接的に抑制可能である。このため、姿勢制御装置１は、より効果的に吊荷９を安定させることができる。さらに、推進器２０から噴出する気流が吊荷９に衝突することがないので、吊荷９をより安定させることができる。
【0106】
（６）第６の態様によれば、第１から第５のいずれか一の態様に係る姿勢制御装置１において、転向部２４は、水平方向に延びる回転軸回りに回動可能であり、鉛直方向の下方に向かって広がる板状に形成された板状部２４ａを有する。
【0107】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、板状部２４ａの回動角度を変えるのみで推進器２０が発生させた気流の向きを変えることが可能となる。これにより、簡素な構成のもとで、吊荷９の回転や横揺れを抑制することができる。
【0108】
（７）第７の態様によれば、第１から第５のいずれか一の態様に係る姿勢制御装置１において、転向部２４は、気流が噴出する向きを変更可能なノズル２４ｂを有する。
【0109】
このようにすることで、姿勢制御装置１は、ノズル２４ｂの回動角度を変えるのみで推進器２０が発生させた気流の向きを変えることが可能となる。これにより、簡素な構成のもとで、吊荷９の回転や横揺れを抑制することができる。
【0110】
（８）第８の態様によれば、クレーンの吊荷９の姿勢制御装置１は、鉛直方向に延びる回転軸２１ａ回りに羽根２２を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器２０と、吊荷９に推進器２０を着脱可能に固定する固定治具１４と、推進器２０が発生させた気流を転向させる転向部２４と、転向部２４の向きを制御する制御部３０と、を備える。制御部３０は、吊荷９の回転の有無を検出する回転検出部３０６と、吊荷９の回転が検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷の回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する回転制御部３０７と、吊荷９の水平方向への揺れの有無を検出する横揺れ検出部３０８と、吊荷９の揺れが検出された場合に、気流の流れ方向が吊荷９の揺れ方向Ｄｓの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更する横揺れ制御部３０９と、を有する。
【0111】
（９）第９の態様によれば、姿勢制御方法は、クレーンの吊荷９を保持する吊荷保持部１０，１２と、吊荷保持部１０，１２に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸２１ａ回りに羽根２２を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器２０と、推進器２０が発生させた気流を転向させる転向部２４と、転向部２４の向きを制御する制御部３０と、を備える姿勢制御装置を用いた吊荷９の姿勢制御方法であって、姿勢制御装置１が吊荷９の回転の有無を検出するステップと、吊荷９の回転が検出された場合に、姿勢制御装置１が気流の流れ方向が吊荷９の回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更するステップと、姿勢制御装置１が吊荷９の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、吊荷９の揺れが検出された場合に、姿勢制御装置１が気流の流れ方向が吊荷９の揺れ方向Ｄｓの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更するステップと、を有する。
【0112】
（１０）第１０の態様によれば、プログラムは、クレーンの吊荷９を保持する吊荷保持部１０，１２と、吊荷保持部１０，１２に取り付けられ、鉛直方向に延びる回転軸２１ａ回りに羽根２２を回転させて鉛直方向の下方に向かう気流を発生させる推進器２０と、推進器２０が発生させた気流を転向させる転向部２４と、転向部２４の向きを制御する制御部３０と、を備える姿勢制御装置に、姿勢制御装置１が吊荷９の回転の有無を検出するステップと、吊荷９の回転が検出された場合に、姿勢制御装置１が気流の流れ方向が吊荷９の回転方向Ｄｒの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更するステップと、姿勢制御装置１が吊荷９の水平方向への揺れの有無を検出するステップと、吊荷９の揺れが検出された場合に、姿勢制御装置１が気流の流れ方向が吊荷９の揺れ方向Ｄｓの前方側に傾くように転向部２４の向きを変更するステップと、を実行させる。
【符号の説明】
【0113】
１ 姿勢制御装置
９ 吊荷
１０ 吊り治具（吊荷保持部）
１１ 孔
１２ コンテナ（吊荷保持部）
１３ 接続部
１４ 固定治具
２０ 推進器
２１ 電動機
２１ａ 回転軸
２２ 羽根
２３ ダクト
２４ 転向部
２４ａ 板状部
２４ｂ ノズル
２４ｃ アクチュエータ
２５ マニホールド
３０ 制御部
３０１ ジャイロセンサ
３０２ 加速度センサ
３０３ 第１補助センサ
３０４ 第２補助センサ
３０５ 通信処理部
３０６ 回転検出部
３０７ 回転制御部
３０８ 検出部
３０９ 制御部
９ 吊荷
１０ 吊り治具（吊荷保持部）
１１ 孔
１２ コンテナ（吊荷保持部）
１３ 接続部
１４ 固定治具
２０ 推進器
２１ 電動機
２１ａ 回転軸
２２ 羽根
２３ ダクト
２４ 転向部
２４ａ 板状部
２４ｂ ノズル
２４ｃ アクチュエータ
２５ マニホールド
３０ 制御部
３０１ ジャイロセンサ
３０２ 加速度センサ
３０３ 第１補助センサ
３０４ 第２補助センサ
３０５ 通信処理部
３０６ 回転検出部
３０７ 回転制御部
３０８ 検出部
３０９ 制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】