特許 7293795 クレーンの制御方法およびクレーン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-12

(45)【発行日】2023-06-20

(54)【発明の名称】クレーンの制御方法およびクレーン

(51)【国際特許分類】

   B66C 23/00 20060101AFI20230613BHJP

   B66C 13/22 20060101ALI20230613BHJP

   B66C 13/48 20060101ALI20230613BHJP

【ＦＩ】

B66C23/00 C

B66C13/22 M

B66C13/48 J

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019061192

(22)【出願日】2019-03-27

(65)【公開番号】P2020158278

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-03-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000148759

【氏名又は名称】株式会社タダノ

(74)【代理人】

【識別番号】110002217

【氏名又は名称】弁理士法人矢野内外国特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南 佳成

【審査官】寺川 ゆりか

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６９０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３２４９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０３０７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０９５０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０２９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１０５７４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００９／０１７３１１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ ２３／００

Ｂ６６Ｃ １３／２２

Ｂ６６Ｃ １３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御装置によって動作が制御されるクレーンによって、荷物の通過点の座標と各通過点の通過順序とを少なくとも含む点群データとして与えられる搬送経路に沿って前記荷物を自動搬送するクレーンの制御方法であって、
前記クレーンによって、
通過順序が隣接する二つの通過点で規定された区間における前記荷物の目標搬送時間を算出し、
前記二つの通過点間の距離と算出した前記目標搬送時間より前記区間における前記荷物の目標速度を算出し、
前記目標速度に基づいて目標速度信号を生成し、
前記区間の前記目標速度信号と、該区間に隣接する他の区間の前記目標速度信号とを繋ぐステップ状の目標速度信号を、目標値フィルタによって、曲線状の線形を有する目標速度信号に変換し、前記曲線状の線形を有する目標速度信号に基づいて前記クレーンを制御する、
こと特徴とするクレーンの制御方法。

【請求項2】

前記制御装置によって、
前記区間を、
加速区間と、定速区間と、減速区間と、からなる制御区間に細分化し、
前記加速区間と前記減速区間において、前記曲線状の線形を有する目標速度信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの制御方法。

【請求項3】

前記制御装置によって、
前記制御区間に対して、該制御区間の目標搬送時間と、該制御区間に適した前記目標値フィルタに係る情報とを少なくとも含むデータセットを作成する、
ことを特徴とする請求項２に記載のクレーンの制御方法。

【請求項4】

前記制御装置によって、
前記荷物を自動搬送する制御を開始する前に、前記データセットを作成する、
ことを特徴とする請求項３に記載のクレーンの制御方法。

【請求項5】

前記目標値フィルタは、
逆動力学モデルに基づいた高次ローパスフィルタである、
ことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか一項に記載のクレーンの制御方法。

【請求項6】

請求項１から請求項５の何れか一項に記載のクレーンの制御方法を実行可能な制御装置を備えている、クレーン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーンの制御方法およびその制御方法により制御可能なクレーンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、クレーンにおいて、吊り上げた荷物を所望の設置位置まで設定した経路に沿って自動運転で搬送する技術が知られている。例えば、特許文献１の如くである。

【0003】

特許文献１に記載のクレーンを用いて、自動運転により荷物を搬送する場合には、荷振れを抑制しつつ荷物を搬送することが求められる。しかしながら、従来のクレーンでは、荷振れが生じたときに、その荷振れを検知して制御する（いわゆるフィードバック制御（以下、ＦＢ制御と記載する））方法がとられているため、荷振れを生じないように制御することは困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０３０６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、クレーンを用いて、設定した搬送経路に沿って荷物を自動搬送する際に、荷物の荷振れを抑制することが可能なクレーンの制御方法およびその制御方法により制御可能なクレーンを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0007】

即ち、本発明に係るクレーンの制御方法は、制御装置によって動作が制御されるクレーンによって、荷物の通過点の座標と各通過点の通過順序とを少なくとも含む点群データとして与えられる搬送経路に沿って前記荷物を自動搬送するクレーンの制御方法であって、前記クレーンによって、通過順序が隣接する二つの通過点で規定された区間における前記荷物の目標搬送時間を算出し、前記二つの通過点間の距離と算出した前記目標搬送時間より前記区間における前記荷物の目標速度を算出し、前記目標速度に基づいて目標速度信号を生成し、前記区間の前記目標速度信号と、該区間に隣接する他の区間の前記目標速度信号とを繋ぐステップ状の目標速度信号を、目標値フィルタによって、曲線状の線形を有する目標速度信号に変換し、前記曲線状の線形を有する目標速度信号に基づいて前記クレーンを制御する、こと特徴とする。

【0008】

また、本発明に係るクレーンの制御方法は、前記制御装置によって、前記区間を、加速区間と、定速区間と、減速区間と、からなる制御区間に細分化し、前記加速区間と前記減速区間において、前記曲線状の線形を有する目標速度信号を生成することを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係るクレーンの制御方法は、前記制御装置によって、前記制御区間に対して、該制御区間の搬送目標時間と、該制御区間に適した前記目標値フィルタに係る情報とを少なくとも含むデータセットを作成することを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係るクレーンの制御方法は、前記制御装置によって、前記荷物を自動搬送する制御を開始する前に、前記データセットを作成することを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係るクレーンの制御方法において、前記目標値フィルタは、逆動力学モデルに基づいた高次ローパスフィルタであることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係るクレーンは、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のクレーンの制御方法を実行可能な制御装置を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

【0014】

本発明に係るクレーンの制御方法およびクレーンによれば、設定した搬送経路に沿って荷物を自動搬送する際に、荷物の荷振れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】クレーンの全体構成を示す側面図である。

【図2】クレーン全体の制御構成を示すブロック図である。

【図3】制御装置の構成を示すブロック図である。

【図4】経路情報として与えられる点群データを示す模式図である。

【図5】本発明に係る制御方法を使用した場合の搬送経路の各区間に対する目標搬送時間の設定状況および目標速度信号の変化と最大速度との関係を示す図である。

【図6】本発明に係る制御方法を使用しない場合の搬送経路の各区間に対する目標搬送時間の設定状況および目標速度信号の変化と最大速度との関係を示す図である。

【図7】目標値フィルタによる目標制御信号の処理を示す模式図である。

【図8】クレーンの制御工程を示すフローチャートであり、（Ａ）は第１の実施形態、（Ｂ）は第２の実施形態である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［クレーンの全体構成］
以下に、図１と図２とを用いて、本発明の一実施形態に係るクレーン（ラフテレーンクレーン）であるクレーン１について説明する。なお、本実施形態においてはラフテレーンクレーンを例示して説明を行うが、本発明の一実施形態に係るクレーンは、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーン等のその他の形態の移動式クレーンや天井クレーン等の据え付け式のクレーンであってもよい。

【0017】

クレーン１は、車両２とクレーン装置６で構成されている。

【0018】

車両２は、左右一対の前輪３と後輪４を備えている。また、車両２は、荷物Ｗの搬送作業を行う際に接地させて安定を図るアウトリガ５を備えている。なお、車両２は、その上部にクレーン装置６を支持している。

【0019】

クレーン装置６は、荷物Ｗをワイヤロープによって吊り上げる装置である。クレーン装置６は、旋回台８、ブーム９、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、メインウインチ１３、メインワイヤロープ１４、サブウインチ１５、サブワイヤロープ１６、キャビン１７等を具備している。

【0020】

旋回台８は、クレーン装置６を旋回可能に構成する構造体である。旋回台８は、円環状の軸受を介して車両２のフレーム上に設けられる。旋回台８には、アクチュエータである旋回用油圧モータ８１が設けられている。旋回台８は、旋回用油圧モータ８１によって左右方向に旋回可能に構成されている。

【0021】

旋回用油圧モータ８１は、電磁比例切換バルブである旋回用バルブ２２によって回転操作される。旋回用バルブ２２は、旋回用油圧モータ８１に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、旋回台８は、旋回用バルブ２２によって回転操作される旋回用油圧モータ８１を介して任意の旋回速度に制御可能に構成されている。旋回台８には、旋回台８の旋回角度と旋回速度とを検出する旋回用センサ２７が設けられている。

【0022】

ブーム９は、荷物Ｗを吊り上げ可能に構成する構造体である。ブーム９は、その基端が旋回台８の略中央に揺動可能に設けられている。ブーム９には、アクチュエータである伸縮用油圧シリンダ９１と起伏用油圧シリンダ９２が設けられている。ブーム９は、伸縮用油圧シリンダ９１によって長手方向に伸縮可能に構成されている。また、ブーム９は、起伏用油圧シリンダ９２によって上下方向に起伏可能に構成されている。さらに、ブーム９には、ブームカメラ９３が設けられている。

【0023】

伸縮用油圧シリンダ９１は、電磁比例切換バルブである伸縮用バルブ２３によって伸縮操作される。伸縮用バルブ２３は、伸縮用油圧シリンダ９１に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、ブーム９は、伸縮用バルブ２３によって伸縮操作される伸縮用油圧シリンダ９１を介して任意の伸縮速度に制御可能に構成されている。ブーム９には、ブーム９のブーム長さと伸縮速度とを検出する伸縮用センサ２８が設けられている。

【0024】

起伏用油圧シリンダ９２は、電磁比例切換バルブである起伏用バルブ２４によって伸縮操作される。起伏用バルブ２４は、起伏用油圧シリンダ９２に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、ブーム９は、起伏用バルブ２４によって伸縮操作される起伏用油圧シリンダ９２を介して任意の起伏速度に制御可能に構成されている。ブーム９には、ブーム９の起伏角度と起伏速度とを検出する起伏用センサ２９が設けられている。

【0025】

ブームカメラ９３は、荷物Ｗや地物等の画像を取得する。ブームカメラ９３は、ブーム９の先端部に設けられている。また、ブームカメラ９３は、３６０°回転可能に構成され、ブーム９の先端部を中心とする全方位を撮影することができる。なお、ブームカメラ９３は、後述する制御装置３２に接続されている。

【0026】

メインフックブロック１０とサブフックブロック１１は、荷物Ｗを吊り上げるための部材である。メインフックブロック１０には、メインフック１０ａが設けられている。サブフックブロック１１には、サブフック１１ａが設けられている。

【0027】

メインウインチ１３とメインワイヤロープ１４は、メインフック１０ａに引っ掛けられた荷物Ｗを吊り上げるための機構である。また、サブウインチ１５とサブワイヤロープ１６は、サブフック１１ａに引っ掛けられた荷物Ｗを吊り上げるための機構である。メインウインチ１３とサブウインチ１５には、それぞれの回転量を検出する巻回用センサ２６が設けられている。メインウインチ１３は、電磁比例切換バルブであるメイン用バルブ２５ｍによってメイン用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。同様に、サブウインチ１５は、電磁比例切換バルブであるサブ用バルブ２５ｓによってサブ用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。

【0028】

なお、以下の説明では、図１に示すように、サブフック１１ａに引っ掛けられた荷物Ｗをサブウインチ１５とサブワイヤロープ１６で吊り上げる場合を例示して説明をするが、本発明に係るクレーンの制御方法は、メインフック１０ａに引っ掛けられた荷物Ｗをメインウインチ１３とメインワイヤロープ１４で吊り上げる場合にも同様に適用できるものであるため、メインフック１０ａを用いた場合の説明については適宜省略する。

【0029】

キャビン１７は、操縦席を覆う構造体である。キャビン１７の内部には、車両２を操作するための操作具やクレーン装置６を操作するための操作具が設けられている。旋回操作具１８は、旋回用油圧モータ８１を操作することができる。起伏操作具１９は、起伏用油圧シリンダ９２を操作することができる。伸縮操作具２０は、伸縮用油圧シリンダ９１を操作することができる。メインドラム操作具２１ｍは、メイン用油圧モータを操作することができる。サブドラム操作具２１ｓは、サブ用油圧モータを操作することができる。

【0030】

ＧＮＳＳ受信機３０は、衛星から測距電波を受信し、緯度、経度、標高を算出するものである。ＧＮＳＳ受信機３０は、キャビン１７に設けられている。従って、クレーン１は、キャビン１７の位置座標を取得することができる。また、車両２を基準とする方位を取得することができる。なお、ＧＮＳＳ受信機３０は、後述する制御装置３２に接続されている。

【0031】

通信機３１は、外部のサーバコンピュータと通信を行う装置である。通信機３１は、キャビン１７に設けられている。通信機３１は、外部のサーバコンピュータから後述する経路情報等を取得するように構成されている。なお、通信機３１は、後述する制御装置３２に接続されている。なお、本実施形態では、外部のサーバコンピュータから経路情報を取得する構成を例示しているが、クレーン１に備え付けた記憶装置に経路情報を記憶させておき、制御装置３２が通信機３１を介さずに経路情報を取得できるように構成してもよい。

【0032】

制御装置３２は、各操作弁を介してクレーン１の各アクチュエータを制御する。制御装置３２は、キャビン１７内に設けられている。制御装置３５は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

【0033】

制御装置３２は、各種切換バルブ（旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍおよびサブ用バルブ２５ｓ）を制御するコンピュータである。制御装置３２は、各種切換バルブ（２２、２３、２４、２５ｍ、２５ｓ）を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。また、制御装置３２は、各種センサ（巻回用センサ２６、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８および起伏用センサ２９）に接続されている。さらに、制御装置３２は、各種操作具（旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓ）に接続されている。そのため、制御装置３２は、各種操作具（１８、１９、２０、２１ｍ、２１ｓ）の操作量に対応した制御信号を生成することができる。

【0034】

また、制御装置３２は、クレーン１による自動搬送を行う場合には、与えられた経路情報に基づいて、各種切換バルブ（旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍおよびサブ用バルブ２５ｓ）を制御する制御信号を生成することができる。

【0035】

このように構成されるクレーン１は、車両２を走行させることで任意の位置にクレーン装置６を移動させることができる。また、クレーン１は、ブーム９を起立させ、かつブーム９を伸長させることでクレーン装置６の揚程や作業半径を拡大することができる。そして、クレーン１は、ブーム９の旋回、起伏、伸縮およびサブワイヤロープ１６の巻き上げ等の動きを単独または併用することによって荷物Ｗを移動させることができる。

【0036】

［制御装置の詳細な構成］
制御装置３２は、目標搬送時間設定部３２ａ、目標搬送速度算出部３２ｂ、目標速度信号生成部３２ｃを有している。

【0037】

目標搬送時間設定部３２ａは、制御装置３２の一部であり、各区間に対して目標搬送時間Ｔｉを設定する。

【0038】

目標搬送速度算出部３２ｂは、制御装置３２の一部であり、算出した各区間の目標搬送時間Ｔｉと、各区間における荷物Ｗの移動距離に基づいて、目標搬送速度Ｖｉを算出する。

【0039】

目標速度信号生成部３２ｃは、制御装置３２の一部であり、算出した各区間の目標搬送速度Ｖｉに基づいて、各区間において荷物Ｗを搬送する際のブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵと、旋回方向の目標速度信号ＶＲと、サブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号ＶＷを生成する。

【0040】

また、目標速度信号生成部３２ｃは、算出対象の区間が後述する加速区間あるいは減速区間である場合には、生成した目標速度信号にさらにフィルタ（後述する目標値フィルタＦ）を適用して、目標速度信号を修正する。

【0041】

なお、制御装置３２は、ブームカメラ９３で撮影した画像を画像処理することで、荷物Ｗの現在位置を検出したり、あるいは、ＧＮＳＳ受信機３０で受信した位置情報に基づいて、荷物Ｗの現在位置を検出したりすることも可能である。

【0042】

［目標速度信号の生成手順］
次に、クレーン１の制御方法における目標速度信号の生成手順について説明する。

【0043】

クレーン１に与えられる荷物Ｗの経路情報は、別途準備した経路情報生成手段によって、図４に示すような点群データＰ（ｎ）として生成される（ｎは自然数である）。本実施形態では、外部サーバを経路情報生成手段としており、外部サーバと通信する通信機３１を介して、クレーン１の制御装置３２に経路情報たる点群データＰ（ｎ）が取り込まれる（図２参照）。

【0044】

図４に示すように、点群データＰ（ｎ）は、ｎ個のノード（点）からなる情報であり、各ノードは、荷物Ｗの通過点の座標の情報を含んでいる。ノードに添えた数字は、各ノードの通過順序を表している。即ち、ノードＰ１は荷物Ｗの１番目の通過点の座標データであり、ノードＰｎは荷物Ｗのｎ番目（最後）の通過点の座標データである。荷物Ｗの位置としては、例えば、荷物Ｗの重心位置の座標を用いる。

【0045】

制御装置３２は、点群データＰ（ｎ）が与えられると、まず、各ノード間の目標搬送時間Ｔｉを設定する。なお、以下の説明では、ノードとノードの間を区間と呼ぶ。制御装置３２は、例えば、ユーザーが希望する搬送所要時間（始点から終点までの搬送に要する時間）を、各区間における搬送距離等を考慮して割り振って、目標搬送時間Ｔｉを設定する。目標搬送時間の添え字ｉは、何番目の区間であるかを表している（ｉは自然数である）。

【0046】

制御装置３２は、各区間の目標搬送時間Ｔｉを設定すると、次に、その目標搬送時間Ｔｉに基づいて各区間の目標搬送速度Ｖｉを算出する。ここで算出する目標搬送速度Ｖｉは、各区間の距離を目標搬送時間Ｔｉで割った値である。即ち、目標搬送速度Ｖｉは、区間内における荷物Ｗの平均搬送速度に相当し、区間内では一定の速度となる。

【0047】

制御装置３２は、各区間の目標搬送速度Ｖｉを算出すると、その目標搬送速度Ｖｉとクレーンモデルに基づいて、ブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵと、旋回方向の目標速度信号ＶＲと、サブウインチ１５におけるサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号ＶＷを算出する。ここで言う「目標速度信号」とは、ブーム９を起伏方向および旋回方向に変位させる目標速度、およびサブワイヤロープ１６を繰り入れおよび繰り出し方向に変位させる目標速度を各アクチュエータに指示するための信号であり、各目標速度に係る情報を含んでいる。

【0048】

［区間の細分化］
算出された目標搬送速度Ｖｉをそのまま目標速度信号に変換すると、目標速度信号の変化は、図６に示すような線形となる。即ち、隣接する区間の間で目標搬送速度Ｖｉに差がある場合、目標速度信号は、区間の遷移時にステップ状に変化することとなる。そして、このような目標速度信号のステップ状の変化は、荷物Ｗを揺らす要因となる。クレーン１では、目標速度信号のステップ状の変化を解消することによって、自動搬送時における荷物Ｗの揺れを低減している。

【0049】

具体的には、クレーン１では、制御装置３２によって、設定した区間を加速区間と定速区間と減速区間とに適宜さらに細分化する。

【0050】

図５に示す例では、第１区間では、速度０の状態で始点Ｐ１から自動搬送が開始されるため、立ち上がり時の加速のために加速区間を設定し、この加速区間の目標搬送時間Ｔ１ａを設定する。また、第１区間では、加速区間の次に定速区間を設定し、この定速区間の目標搬送時間Ｔ１ｂを設定する。さらに、第２区間の目標搬送速度Ｖ２が第１区間の目標搬送速度Ｖ１に比べて小さいため、減速区間を設定し、この減速区間の目標搬送時間Ｔ１ｃを設定する。

【0051】

また、第４区間では、第４区間の目標搬送速度Ｖ４が第３区間の目標搬送速度Ｖ３に比べて小さいため、減速区間を設定し、この減速区間の目標搬送時間Ｔ４ａを設定する。また、第４区間では、減速区間の次に定速区間を設定し、この定速区間の目標搬送時間Ｔ４ｂを設定する。さらに、ここでは図示していない第５区間の目標搬送速度Ｖ５が第４区間の目標搬送速度Ｖ１に比べて大きいため、加速区間を設定し、この加速区間の目標搬送時間Ｔ４ｃを設定する。

【0052】

なお、第４区間における減速区間に相当する減速区間を、第３区間に設定することも可能である。このため、制御装置３２は、第３区間と第４区間と目標搬送時間を比較し、目標搬送時間の大きい第３区間においてより長く定速区間を設定する方が、全体の搬送時間を短縮させる上で有利であるため、第４区間に減速区間を設けるようにしている。

【0053】

［目標値フィルタ］
制御装置３２は、上記のように設定した各加速区間および各減速区間において、ステップ状に変化する目標速度信号に対して、目標値フィルタＦを適用する。目標値フィルタＦは、高次のローパスフィルタである。図７に示すように、ステップ状に変化する目標速度信号は、目標値フィルタＦを適用することによって、曲線状の線形を有する（即ち、非ステップ状に変化する）信号に変換される。

【0054】

目標値フィルタＦは、各加速区間および各減速区間の特性に応じたフィルタが選択される。また、目標速度信号に対して目標値フィルタＦを適用する際には、荷物Ｗの振れが生じないようにするよう考慮した、各加速区間および各減速区間における目標搬送速度が設定される。

【0055】

クレーン１で適用する目標値フィルタＦとしては、逆動力学モデルに基づく４次ローパスフィルタを採用することが好ましいが、クレーン１の構成に応じて、３次や２次のローパスフィルタを採用してもよい。また、変換後の目標速度信号から逆算することで、各加速区間および各減速区間において、荷物Ｗを揺らさずに搬送するために必要な時間（目標搬送時間）を算出することができる。荷物Ｗを揺らさずに搬送するために加速区間および減速区間で要する時間をまず算出して、その残りを定速区間の目標搬送時間として割り当てることができる。なお、最初に設定した目標搬送時間を超える場合には、目標搬送時間を延長してもよい。

【0056】

目標値フィルタＦを適用した場合には応答遅れが生じるため、適用しない場合に比べて搬送時間が長くなる傾向がある。クレーン１では、加減速時間と定速時間の合計時間が各区間の搬送時間となるが、制御装置３２によって、この合計時間が目標搬送時間を超えないように定速区間における目標搬送速度を調整している。なお、各アクチュエータの能力に余裕がある場合には、例えば、定速区間における目標搬送速度をさらに増大させて、目標搬送時間を短縮するように制御してもよい。

【0057】

また、目標値フィルタＦを適用すると、応答遅れの影響によって、目標値フィルタＦを適用しない場合に比べて、最終位置までの所要時間が遅くなることが考えられる。しかしながら、目標値フィルタＦを適用すると、荷振れを起こさないため、最終位置に到達した荷物Ｗをすぐに所定位置に設置することができる。一方、目標値フィルタＦを適用しない場合、最終位置に到達した荷物Ｗは荷振れを起こすため、その荷振れが収まるまで待つ必要がある。つまり、目標値フィルタＦを適用することで、荷振れの収束を待つ時間が必要無くなるため、総合的には作業時間を短縮することができる。

【0058】

そして、区間の遷移時におけるステップ状の線形を有する信号を、目標値フィルタＦで滑らかに変換した線形を有する信号に差し替えると、目標速度信号の変化は図５に示すように表される。目標速度信号は、全体として滑らかに変化する線形を有する信号となる。

【0059】

［第１の実施形態に係る制御フロー］
次に、より具体的な制御フローに沿って、クレーン１の制御方法について説明する。クレーン１は、図８（Ａ）に示すような第１の実施形態に係る制御フローに従って、荷物Ｗを自動搬送することができる。

【0060】

図８（Ａ）に示すように、クレーン１の制御方法では、制御装置３２は、経路情報（点群データＰ（ｎ））が与えられる（図４参照）と、区間を細分化して目標搬送時間Ｔｉを設定し、さらに、細分化した区間ごとに目標搬送速度Ｖｉを算出する（ＳＴＥＰ－１０１）。このとき、制御装置３２は、各区間を、定速区間、加速区間、減速区間に細分化する。以下では、細分化された各区間を制御区間とも呼ぶ。

【0061】

制御装置３２は、制御区間ごとに異なった制御を行う。具体的には、制御装置３２は、制御区間ごとに目標搬送時間を設定し、目標搬送時間から目標搬送速度を算出する。さらに制御装置３２は、目標搬送速度に逆動力学モデルに基づく目標値フィルタＦを適用し、その制御区間における目標速度信号を生成する（ＳＴＥＰ－１０２）。クレーン１は、逆動力学モデルに基づく目標値フィルタＦを適用することによって、荷物Ｗを揺らさずに搬送することができる目標速度信号を生成することができる。

【0062】

このとき、制御装置３２は、ブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵと、旋回方向の目標速度信号ＶＲと、サブウインチ１５におけるサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号ＶＷとをそれぞれ算出し、それぞれの目標速度信号に対して、目標値フィルタＦによる処理を実行する。目標値フィルタＦは、目標速度信号ごとに、その目標速度信号の特性に適したものを選定する。なお、ここでの目標速度信号ＶＷは、サブウインチ１５におけるサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号としているが、メインウインチ１３におけるメインワイヤロープ１４およびメインフック１０ａで荷物Ｗを吊り上げる場合には、メインウインチ１３におけるメインワイヤロープ１４の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号とする。

【0063】

そして、制御装置３２は、制御区間ごとに生成した目標速度信号に基づいてクレーン１をフィードフォワード制御する（ＳＴＥＰ－１０３）。

【0064】

クレーン１は、このような制御方法を実現する制御装置３２を備える構成によって、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて設定した経路に沿って荷物Ｗを自動搬送する際に、荷物Ｗを揺らさずに自動搬送することができる。

【0065】

［第２の実施形態に係る制御フロー］
また、クレーン１は、図８（Ｂ）に示すような第２の実施形態に係る制御フローに従って、荷物Ｗを自動搬送することができる。

【0066】

第２の実施形態に係るクレーン１の制御方法では、前述したような変換後の目標速度信号を予め準備しておくことによって、よりスムーズな制御を実現している。

【0067】

図８（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係るクレーン１の制御方法では、制御装置３２によって、プレ処理（ＳＴＥＰ－２０１）を行う。プレ処理は、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に対して、予めデータセットＤＳを作成しておく処理であり、クレーン１によって実際に荷物Ｗの自動搬送を行う前に行う。

【0068】

プレ処理（ＳＴＥＰ－２０１）において、制御装置３２には、経路情報（点群データＰ（ｎ））が与えられる（ＳＴＥＰ－２０１－１）。制御装置３２は、与えられた経路情報に基づいて、データセットＤＳを作成する（ＳＴＥＰ－２０１－２）。

【0069】

制御装置３２は、定速区間、加速区間、減速区間に細分化された制御区間を一単位として、制御区間ごとにデータセットＤＳを作成する。一つのデータセットＤＳには、少なくとも、その制御区間における目標搬送時間に係る情報と目標搬送速度に係る情報、およびその制御区間に適した目標値フィルタＦに係る情報が少なくとも含まれている。データセットＤＳに含まれる目標搬送時間は、同じデータセットＤＳに含まれる目標値フィルタＦの特性が考慮されている。

【0070】

例えば、図５に示すような経路情報（点群データＰ１～ｐ５）が与えられた場合には、制御装置３２は、経路を９つの制御区間に細分化し、予めＤＳ１～ＤＳ９の計９個のデータセットＤＳを演算し、そして記憶する。

【0071】

クレーン１は、プレ処理（ＳＴＥＰ－２０１）を完了した後に、制御装置３２による荷物Ｗの自動搬送に係る制御を開始する。制御装置３２は、荷物Ｗの自動搬送制御を開始すると、クレーン１の姿勢情報から荷物Ｗの現在位置を検出するとともに、荷物Ｗの現在位置がどの制御区間に位置しているかを特定する。そして、制御装置３２は、特定した制御区間に対応したデータセットＤＳを選択する（ＳＴＥＰ－２０２）。例えば、図５に示す例において、荷物Ｗが現在位置している制御区間が第１ａ区間であると判断したときには、制御装置３２は、第１ａ区間に対応するデータセットＤＳ１を選択する。

【0072】

次に、制御装置３２は、選択したデータセットＤＳ１に基づいて、目標速度信号を生成する（ＳＴＥＰ－２０３）。このとき、制御装置３２は、目標値フィルタＦとして、逆動力学モデルに基づく目標値フィルタを用いて、逆動力学モデルに基づく目標速度信号を生成する。制御区間が加速区間あるいは減速区間であった場合には、経時的に曲線状に変化する線形を有する目標速度信号が生成される。あるいは、制御区間が定速区間であった場合には、定速の目標速度信号が生成される。

【0073】

次に、制御装置３２は、第１ａ区間において、生成した目標速度信号に基づいてフィードフォワード制御によりクレーン１の動作を制御する（ＳＴＥＰ－２０４）。

【0074】

次に、制御装置３２は、クレーン１の動作結果（実際の動作速度）と目標速度信号との差異を算出し、その差異に係る情報を生成した目標速度信号にフィードバックする（ＳＴＥＰ－２０５）。

【0075】

また、制御装置３２は、上記動作後のクレーン１の姿勢情報より、動作後の荷物Ｗの位置を検出し、動作後に荷物Ｗが位置している制御区間を判断する（ＳＴＥＰ－２０６）。また、クレーン１が荷物Ｗの位置情報を検出するためのその他の手段（例えば、ブームカメラ９６やＧＮＳＳ受信機３０等）を備えている場合には、当該手段の検出結果に基づいて、荷物Ｗの位置情報を検出してもよい。

【0076】

そして、制御装置３２は、（ＳＴＥＰ－２０６）における制御区間の判断結果を用いて、次のデータセットＤＳを選択する（ＳＴＥＰ－２０２）。

【0077】

そして、制御装置３２は、荷物Ｗの位置が最終ノードＰｎに一致したことを検出するまで（ＳＴＥＰ－２０２）～（ＳＴＥＰ－２０６）の処理を繰り返し実行する。制御装置１は、このような構成によって、クレーン１の動作を制御し、設定した搬送経路に沿って、ノードＰ１からノードＰｎに至るまで、荷物Ｗの自動搬送を行う。

【0078】

クレーン１では、このような制御方法を実行する制御装置３２を備えることにより、クレーン１を用いて、経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて設定した経路に沿って荷物Ｗを自動搬送する際に、荷物Ｗを揺らさずに自動搬送するとともに、確実に荷物Ｗを経路情報（点群データＰ（ｎ））に係る経路に沿わせることができる。

【0079】

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

【符号の説明】

【0080】

１ クレーン
９ ブーム
３２ 制御装置
Ｔｉ 目標搬送時間
Ｖｉ 目標搬送速度
ＶＵ （ブームの起伏方向の）目標速度信号
ＶＷ （ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出し方向の）目標速度信号
ＶＲ （ブームの旋回方向の）目標速度信号
Ｗ 荷物
Ｐ（ｎ）点群データ
Ｆ 目標値フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】