特許 7639352 揚重支援システム、揚重支援方法及び揚重支援プログラム

(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】2025-02-25

(45)【発行日】2025-03-05

(54)【発明の名称】揚重支援システム、揚重支援方法及び揚重支援プログラム

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/46 20060101AFI20250226BHJP

   B66C 23/88 20060101ALI20250226BHJP

   B66C 13/00 20060101ALI20250226BHJP

【ＦＩ】

B66C13/46 F

B66C23/88 D

B66C13/00 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021005849

(22)【出願日】2021-01-18

(65)【公開番号】P2022110436

(43)【公開日】2022-07-29

【審査請求日】2023-12-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】笹原 大介

(72)【発明者】

【氏名】西脇 也寸男

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 圭吾

(72)【発明者】

【氏名】沼崎 孝義

【審査官】須山 直紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６７２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４７６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９５３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５６７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３０７９６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １３／４６

Ｂ６６Ｃ ２３／８８

Ｂ６６Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吊荷を揚重する揚重装置及び３次元計測器と通信を行なう制御部を備えた揚重支援システムであって、
前記３次元計測器は、前記揚重装置のジブ先端から下方を臨む第１計測器と、前記揚重装置の旋回フレームから側方を臨む第２計測器と、を備え、
前記制御部が、
前記揚重装置から、前記吊荷の吊下げ位置情報を取得し、
前記第１計測器及び前記第２計測器から、前記吊荷の形状を含む３次元計測情報を取得し、
前記取得した３次元計測情報を統合して、前記吊下げ位置情報に応じた位置の前記吊荷のサイズについて、前記第１計測器による水平方向の大きさと、前記第２計測器で鉛直方向の大きさとを特定することを特徴とする揚重支援システム。

【請求項2】

吊荷を揚重する揚重装置及び３次元計測器と通信を行なう制御部を備えた揚重支援システムを用いて、揚重支援を行なう方法であって、
前記３次元計測器は、前記揚重装置のジブ先端から下方を臨む第１計測器と、前記揚重装置の旋回フレームから側方を臨む第２計測器と、を備え、
前記制御部が、
前記揚重装置から、前記吊荷の吊下げ位置情報を取得し、
前記第１計測器及び前記第２計測器から、前記吊荷の形状を含む３次元計測情報を取得し、
前記取得した３次元計測情報を統合して、前記吊下げ位置情報に応じた位置の前記吊荷のサイズについて、前記第１計測器による水平方向の大きさと、前記第２計測器で鉛直方向の大きさとを特定することを特徴とする揚重支援方法。

【請求項3】

吊荷を揚重する揚重装置及び３次元計測器と通信を行なう制御部を備えた揚重支援システムを用いて、揚重支援を行なうためのプログラムであって、
前記３次元計測器は、前記揚重装置のジブ先端から下方を臨む第１計測器と、前記揚重装置の旋回フレームから側方を臨む第２計測器と、を備え、
前記制御部を、
前記揚重装置から、前記吊荷の吊下げ位置情報を取得し、
前記第１計測器及び前記第２計測器から、前記吊荷の形状を含む３次元計測情報を取得し、
前記取得した３次元計測情報を統合して、前記吊下げ位置情報に応じた位置の前記吊荷のサイズについて、前記第１計測器による水平方向の大きさと、前記第２計測器で鉛直方向の大きさとを特定する手段として機能させることを特徴とする揚重支援プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、揚重作業を支援する揚重支援システム、揚重支援方法及び揚重支援プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

資機材を運搬する場合に、タワークレーン等の揚重装置を用いることがある。このような揚重装置を用いた作業の安全性を考慮した技術も検討されている（例えば、特許文献１参照。）。この文献に開示された技術においては、クライミングクレーンで作業を行う現場に３次元計測センサを設置して現場の３次元計測を行ない、３次元計測センサが計測した３次元計測データを情報処理装置に送信する。そして、情報処理装置に設けた吊荷判別手段によって、吊荷の位置及び大きさを３次元計測データから自動的に判別するとともに、吊荷の位置及び大きさに基づいてクライミングクレーンの制御を行なう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１６７２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、３次元計測センサでは、的確に吊物を判定できない場合がある。例えば、吊荷の先に背景物が存在する場合、吊荷と背景物とを識別することができないことがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための揚重支援システムは、吊荷を揚重する揚重装置及び３次元計測器と通信を行なう制御部を備える。そして、前記制御部が、前記揚重装置から、前記吊荷の吊下げ位置情報を取得し、前記３次元計測器から、前記吊荷の形状を含む３次元計測情報を取得し、前記３次元計測情報において、前記吊下げ位置情報に応じた位置の前記吊荷のサイズを特定する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、揚重作業において、効率的かつ的確な搬送を支援することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態のシステムの説明図。

【図2】実施形態のハードウェア構成の説明図。

【図3】実施形態の処理手順の説明図。

【図4】実施形態の処理手順の説明図。

【図5】実施形態の揚重装置及び周囲の説明図。

【図6】実施形態の表示画面の説明図。

【図7】実施形態の撮影画像の説明図。

【図8】実施形態の３次元計測の説明図。

【図9】実施形態の３次元点群の説明図。

【図10】実施形態の監視範囲の説明図。

【図11】実施形態の表示画面の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図１１に従って、揚重支援システム、揚重支援方法及び揚重支援プログラムの一実施形態を説明する。本実施形態では、建築現場において、揚重装置（タワークレーン）を利用する場合に用いる揚重支援システムとして説明する。

【0009】

図１に示すように、本実施形態では、制御ユニット１０、支援サーバ２０、管理端末３０を用いる。制御ユニット１０は、揚重装置としてのタワークレーンＣ１に設けられる。ここでは、建築現場において、複数のタワークレーンＣ１（移動構造物）を用いる場合を想定する。

【0010】

図５に示すように、仮想空間５００には複数の構造物５０２の３次元モデルが配置される。そして、構造物５０２の一つであるタワークレーンＣ１のマストＣ１０の上には、旋回フレームＣ１１（旋回部）が載置されており、旋回フレームＣ１１に運転席Ｃ１２が設けられている。オペレータの操作によって揚重作業を行なう場合には、タワークレーンＣ１の運転席Ｃ１２で、旋回フレームＣ１１の旋回操作やジブＣ１３（ブーム）の起伏（傾斜角）操作、フックＣ１４の上下操作を行なう。そして、フックＣ１４に吊り下げられた吊荷Ｃ１５を搬送する。なお、遠隔操作や自動運転操作と、オペレータの操作とを組み合わせることも可能である。

【0011】

（ハードウェア構成の説明）
図２を用いて、制御ユニット１０、支援サーバ２０、管理端末３０を構成する情報処理装置Ｈ１０のハードウェア構成を説明する。情報処理装置Ｈ１０は、通信装置Ｈ１１、入力装置Ｈ１２、表示装置Ｈ１３、記憶部Ｈ１４、プロセッサＨ１５を備える。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアにより実現することも可能である。

【0012】

通信装置Ｈ１１は、他の装置との間で通信ルートを確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースや無線インタフェース等である。

【0013】

入力装置Ｈ１２は、各種情報の入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード等である。表示装置Ｈ１３は、各種情報を表示するディスプレイ等である。
記憶部Ｈ１４は、制御ユニット１０、支援サーバ２０、管理端末３０の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶装置である。記憶部Ｈ１４の一例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等がある。

【0014】

プロセッサＨ１５は、記憶部Ｈ１４に記憶されるプログラムやデータを用いて、制御ユニット１０、支援サーバ２０、管理端末３０における各処理を制御する。プロセッサＨ１５の一例としては、例えばＣＰＵやＭＰＵ等がある。このプロセッサＨ１５は、ＲＯＭ等に記憶されるプログラムをＲＡＭに展開して、各処理のための各種プロセスを実行する。

【0015】

プロセッサＨ１５は、自身が実行するすべての処理についてソフトウェア処理を行なうものに限られない。例えば、プロセッサＨ１５は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行なう専用のハードウェア回路（例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。すなわち、プロセッサＨ１５は、〔１〕コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、〔２〕各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは〔３〕それらの組み合わせ、を含む回路（circuitry）として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリ（コンピュータ可読媒体）を含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリは、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

【0016】

（システム構成）
次に、図１を用いて、揚重支援システムの各機能を説明する。
タワークレーンＣ１に設けられる制御ユニット１０は、３次元計測器１２、撮像装置１３及び駆動制御部１４を備える。

【0017】

図５に示すように、２つの３次元計測器１２ａ，１２ｂを用いる。３次元計測器１２ａは、タワークレーンＣ１のジブＣ１３の先端に設けられて、下方向の周囲の３次元計測情報を取得する。３次元計測器１２ｂは、旋回フレームＣ１１において、ジブＣ１３側に設けられて、水平方向の周囲の３次元計測情報を取得する。３次元計測器１２ａ，１２ｂは、例えば、レーザ光を用いて、周囲に存在する物体（障害物）を検知する。この３次元計測器１２ａ，１２ｂには、例えば、３次元計測情報としての３次元点群情報を取得するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）技術を用いることができる。このＬｉＤＡＲは、例えば、レーザ光を１次元で振って形成されたスキャン面を、法線方向に３６０度で旋回させることができる。或いは、ＬｉＤＡＲは、前方の限られた範囲でレーザ光を左右上下に振り動かすことにより、周囲の障害物について３次元点群情報を取得することができる。

【0018】

撮像装置１３は、タワークレーンＣ１のジブＣ１３の先端に設けられて、下方のフックＣ１４及び吊荷Ｃ１５を含む動画を撮影する。
駆動制御部１４は、旋回フレームＣ１１の旋回操作、ジブＣ１３の起伏操作、フックＣ１４の上下操作に応じた駆動制御を行なう。
そして、図１の制御ユニット１０は、３次元計測器１２ａ，１２ｂによる３次元点群情報、撮像装置１３による動画、駆動制御部１４の駆動情報を支援サーバ２０に送信する。

【0019】

支援サーバ２０は、制御ユニット１０から取得した情報を用いて、揚重作業を支援するコンピュータシステムである。この支援サーバ２０は、制御部２１、設計情報記憶部２２、評価情報記憶部２３、揚重情報記憶部２４を備える。

【0020】

制御部２１は、後述する処理（情報取得段階、経路作成段階、領域設定段階、搬送管理段階等を含む処理）を行なう。このための各処理のためのプログラムを実行することにより、制御部２１は、情報取得部２１１、経路作成部２１２、領域設定部２１３、搬送管理部２１４等として機能する。

【0021】

情報取得部２１１は、制御ユニット１０から各種情報を取得する。本実施形態では、制御ユニット１０から３次元計測情報、ジブＣ１３先端の下方の動画を取得する。この３次元計測情報により、周囲の障害物を検知することができる。また、動画により、吊荷Ｃ１５を確認することができる。更に、情報取得部２１１は、制御ユニット１０から、ジブＣ１３の起伏操作情報、旋回フレームＣ１１の旋回操作情報、フックＣ１４の上下操作等の稼働情報を取得する。このフックＣ１４の上下操作における吊下げワイヤの巻上げ長さにより、ジブＣ１３の先端から吊荷Ｃ１５までの距離を算出できる。

【0022】

経路作成部２１２は、設計情報記憶部２２に記録された建築現場の３次元モデル、３次元計測器１２で計測した３次元点群情報を用いて、搬送経路を作成する。この経路作成部２１２は、荷幅に応じてオフセットが設定されたオフセットテーブルを備える。オフセットは、障害物に対して、接触しないように余裕を持たせる距離である。そして、経路作成部２１２は、障害物からオフセットだけ離れた領域に、搬送経路を設定可能な搬送領域マップを設ける。この搬送領域マップにおいては、マップを構成する分割領域（ポリゴン）毎に評価値がマッピングされる。この評価値は、障害物から分割領域までの距離に応じて、接触時のリスクを評価した個別値を合計した値である。このため、経路作成部２１２は、距離に応じて個別値を算出するための個別値算出情報を保持している。そして、経路作成部２１２は、搬送領域マップ内において、評価値が低く、効率的な搬送経路を作成する。

【0023】

搬送管理部２１４は、作成した搬送ルートにより、タワークレーンＣ１を動作させる。この搬送管理部２１４は、吊荷のサイズ（寸法や重量）に応じて、搬送速度（通常速度）を決定するための速度決定テーブルを備える。この速度決定テーブルにおいては、サイズが大きい程、遅い搬送速度が設定されている。更に、搬送管理部２１４は、搬送速度に対して監視範囲を決定するための範囲決定テーブルを備える。この範囲決定テーブルにおいては、搬送速度が速い程、大きな監視範囲が設定されている。本実施形態では、搬送速度を減速する第１監視範囲と、搬送を停止する第２監視範囲を決定する。第１監視範囲は第２監視範囲の外側に配置される。

【0024】

設計情報記憶部２２には、ＢＩＭ（Building Information Modeling）等を用いて作成した３次元設計データが記録される。この３次元設計データは、３次元ＣＡＤを用いて、建築現場の設計を行なった場合に記録される。３次元モデル情報としての３次元設計データは、プロジェクト情報、要素モデル、属性情報、配置情報を含んで構成される。

【0025】

プロジェクト情報は、建築現場の名称、経度・緯度、建築現場の方位等に関する情報を含む。
要素モデルは、建築現場に用いる各建築要素（構成部材）の３次元モデル（ＢＩＭオブジェクト）に関する情報である。

【0026】

属性情報は、この要素モデルの属性情報である。この属性情報には、仕様（要素ＩＤ、要素種別、規格、寸法、面積、体積、素材等）に関する情報が含まれる。
配置情報は、各要素モデルを配置する座標に関する情報を含む。更に、配置情報においては、この座標に対して、各要素モデルが配置される配置予定年月日が関連付けられている。

【0027】

評価情報記憶部２３には、評価管理データが記録される。この評価管理データは、評価情報が登録された場合に記録される。評価管理データは、要素種別情報、スコア情報を含んで構成される。

【0028】

要素種別情報は、設計データに含まれる可能性がある各建築要素を特定するための識別子に関する情報である。なお、要素種別には、３次元点群情報により特定した障害物も含まれる。
スコア情報は、各建築要素の重要度に関する情報である。吊荷との接触を避ける建築要素や、３次元点群には高いスコアを設定しておく。

【0029】

揚重情報記憶部２４には、制御ユニット１０の吊荷に関する揚重管理データが記録される。この揚重管理データは、管理端末３０から、各種情報を取得した場合に記録される。揚重管理データは、作業ＩＤ、クレーンＩＤ、吊上げ位置、吊下し位置、搬送物、予定経路、実績経路に関する情報を含んで構成される。

【0030】

作業ＩＤは、各揚重作業を特定するための識別子に関する情報である。
クレーンＩＤは、この各揚重作業において用いるタワークレーンＣ１を特定するための識別子に関する情報である。

【0031】

吊上げ位置情報、吊下し位置情報は、管理者によって指定された吊上げ位置（搬送開始位置）、吊下し位置（搬送目標位置）に関する情報である。
搬送物情報は、揚重対象の資機材を特定するための識別子に関する情報である。

【0032】

予定経路情報は、経路生成を行なった場合に記録される。予定経路情報は、搬送領域マップを用いて作成した搬送経路に関する情報である。
実績経路情報は、旋回フレームＣ１１の旋回操作やジブＣ１３の起伏操作、フックＣ１４の上下操作に基づいて、吊荷Ｃ１５が通過した実績ルートに関する情報である。

【0033】

管理端末３０は、建築現場の管理者が用いるコンピュータ端末である。管理者は、運転席Ｃ１２のオペレータによる操作の代わりに、管理端末３０を用いて、建築現場におけるタワークレーンＣ１を遠隔操作して揚重作業を指示する。

【0034】

（揚重支援処理）
次に、図３～図１１を用いて、支援サーバ２０において、揚重作業時に行なわれる揚重支援方法の処理手順を説明する。

【0035】

まず、図３に示すように、支援サーバ２０の制御部２１は、設計情報取得処理を実行する（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部２１の情報取得部２１１は、現在年月日をシステムタイマから取得し、設計情報記憶部２２を用いて、配置予定年月日が現在年月日以前の要素モデルを特定する。そして、情報取得部２１１は、仮想空間内に、特定した要素モデルを配置する。更に、情報取得部２１１は、周囲に配置された他のタワークレーンＣ１の制御ユニット１０から稼働情報を取得する。次に、稼働情報に応じて、他のタワークレーンＣ１のマストＣ１０やジブＣ１３等の移動構造物の要素モデルを配置する。そして、搬送管理部２１４は、仮想空間を表示した管理画面を、管理端末３０の表示装置Ｈ１３に出力する。

【0036】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、属性情報によるスコアリング処理を実行する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部２１の情報取得部２１１は、設計情報記憶部２２の属性情報から、仮想空間内に配置された各要素モデルの要素種別を取得する。そして、情報取得部２１１は、評価情報記憶部２３から、要素種別に対応したスコアを取得する。

【0037】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、マッピング処理を実行する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御部２１の経路作成部２１２は、タワークレーンＣ１の制御ユニット１０から、３次元計測器１２で計測したタワークレーンＣ１周囲の３次元点群情報を取得する。そして、経路作成部２１２は、管理画面に表示された仮想空間に配置された要素モデルに加えて、点群データを配置して表示する。

【0038】

図６には、管理画面５１０において、タワークレーンＣ１の周囲の点群データ５１１が表示されている。この点群データ５１１は、例えば、地表に置かれた資機材等を検知したものである。また、管理画面には、撮像装置１３によって撮影された吊荷Ｃ１５の動画画面５１２が含まれる。

【0039】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、高さ設定処理を実行する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部２１の経路作成部２１２は、３次元点群情報を用いて、仮想空間に配置された構造物（固定構造物）の要素モデルの存在を確認する。そして、経路作成部２１２は、存在が確認された固定構造物において、最高位置を特定する。そして、経路作成部２１２は、固定構造物の最高位置に、余裕高さ（例えば５ｍ）を加算した揚重高さを算出する。この場合、経路作成部２１２は、ジブＣ１３によりフックＣ１４を巻上げ可能な高さ以下で、搬送を行なう揚重高さを決定する。

【0040】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、搬送情報の設定処理を実行する（ステップＳ１０５）。具体的には、制御部２１の経路作成部２１２は、管理端末３０に搬送入力画面を出力する。この場合、管理者は、管理端末３０を用いて、搬送物に関する情報を入力する。例えば、搬送物の名称を入力する。更に、管理画面を用いて、搬送開始位置及び搬送目標位置を入力する。ここでは、表示装置Ｈ１３に表示された管理画面の仮想空間において、搬送開始位置及び搬送目標位置を指定する。この場合、経路作成部２１２は、指定された搬送開始位置及び搬送目標位置の座標を特定する。そして、経路作成部２１２は、作業ＩＤを付与し、管理画面から取得した搬送物情報を含めた揚重管理データを揚重情報記憶部２４に記録する。

【0041】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、吊荷の点群情報の取得処理を実行する（ステップＳ１０６）。具体的には、制御部２１の領域設定部２１３は、駆動制御部１４に対して、フックＣ１４の上下操作を指示して、吊荷Ｃ１５を、所定の高さまで吊り上げる。この場合、地上物との距離を確保できるまでの高さを用いる。そして、領域設定部２１３は、駆動制御部１４から、吊下げ位置情報として、フックＣ１４の上下操作情報及びジブＣ１３の起伏操作情報を取得する。そして、領域設定部２１３は、フックＣ１４の上下操作による吊下げワイヤの巻上げ長さから、ジブＣ１３の先端からフックＣ１４までの吊下げ長さ（後述する距離Ｌ１）を算出する。更に、領域設定部２１３は、上下操作情報、起伏操作情報（起伏角度）を用いて、旋回フレームＣ１１からフックＣ１４までの距離（後述する距離Ｌ２）を算出する。そして、領域設定部２１３は、タワークレーンＣ１の制御ユニット１０から、３次元計測器１２ａ，１２ｂで計測したタワークレーンＣ１周囲の３次元点群情報を取得する。この３次元点群情報には、吊荷の他に背景物が含まれる。

【0042】

図７は、撮像装置１３から取得した撮影画像５２０である。この撮影画像５２０には、フックＣ１４、吊荷Ｃ１５の画像の他に、周囲の構造物（背景物）の画像も含まれる。
図８の全景５３０に示すように、３次元計測器１２ａ，１２ｂからレーザ光５３１，５３２を照射して、３次元点群情報を取得する。この場合、３次元計測器１２ａは、タワークレーンＣ１のジブＣ１３の先端から、下方向の３次元計測情報を取得する。また、３次元計測器１２ｂは、旋回フレームＣ１１から、水平方向の周囲の３次元計測情報を取得する。これにより、距離Ｌ１、Ｌ２で吊り下げられた吊荷Ｃ１５について、３次元計測器１２ａは、水平方向の大きさに関する３次元計測情報を取得し、３次元計測器１２ｂは、鉛直方向の大きさに関する３次元計測情報を取得する。

【0043】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、クラスタリング処理を実行する（ステップＳ１０７）。具体的には、制御部２１の領域設定部２１３は、３次元計測器１２ａ，１２ｂから取得した各３次元点群情報において、公知のクラスタリング処理により、点群のまとまり（クラスタ）を特定する。そして、領域設定部２１３は、３次元計測器１２ａから取得した３次元点群情報の中で、各クラスタまでの距離と、ジブＣ１３の先端からフックＣ１４までの距離Ｌ１とを用いて、フックＣ１４の下方の吊荷Ｃ１５に対応するクラスタを特定する。また、領域設定部２１３は、３次元計測器１２ｂから取得した３次元点群情報の中で、各クラスタまでの距離と、旋回フレームＣ１１からの距離Ｌ２とを用いて、フックＣ１４、吊荷Ｃ１５に対応するクラスタを特定する。

【0044】

図９は、３次元計測器１２から取得した３次元点群情報５４０である。ここで、３次元点群情報５４０のクラスタリング処理により、点群のクラスタを特定する。そして、３次元点群情報５４０の中で、吊下げ長さに応じた距離に存在するフックＣ１４、吊荷Ｃ１５のクラスタ５４１，５４２を特定することができる。なお、クラスタ５４３は、他のタワークレーンＣ１のジブＣ１３の点群である。また、クラスタ５４４，５４５は、周囲の構造物の点群である。

【0045】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、吊荷のサイズの特定処理を実行する（ステップＳ１０８）。具体的には、制御部２１の領域設定部２１３は、各クラスタまでの距離を用いて、３次元点群情報の縮尺を決定する。そして、領域設定部２１３は、３次元計測器１２ａ，１２ｂから取得した各３次元点群情報に含まれる吊荷Ｃ１５のクラスタの長さを算出し、縮尺を用いて吊荷のサイズを特定する。ここでは、３次元計測器１２ａから取得した３次元点群情報により水平方向のサイズ（荷幅）、３次元計測器１２ｂから取得した３次元点群情報により鉛直方向のサイズ（高さ）を算出する。

【0046】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、荷幅に応じたオフセットの設定処理を実行する（ステップＳ１０９）。具体的には、制御部２１の経路作成部２１２は、オフセットテーブルを用いて、搬送物のサイズに基づいてオフセットを算出する。この場合、搬送物が何れの方向を向いても、収まる範囲でオフセットを設定する。

【0047】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、揚重経路の作成処理を実行する（ステップＳ１１０）。具体的には、制御部２１の経路作成部２１２は、揚重高さで搬送可能領域において、搬送領域マップを作成する。この搬送領域マップは、複数の分割領域により構成される。経路作成部２１２は、各分割領域の代表位置（例えば重心）毎に、各障害物からの距離に基づいて、個別値算出情報を用いて個別値を算出する。そして、経路作成部２１２は、算出した個別値を合計して、各分割領域における評価値を算出する。この場合、障害物からの距離が近い場合や、スコアが高い場合、高い評価値が設定される。

【0048】

次に、経路作成部２１２は、搬送領域マップを用いて、経路上の各分割領域の評価値の合計が低く、最短距離のパスにより、フック位置（移動開始位置）→吊荷移動元位置（搬送開始位置）→吊荷移動先位置（搬送目標位置）の３次元の搬送経路を生成する。この場合、水平移動平面では、ノード（例えば、分割領域Ｐ１の重心）とリンクからなるグラフに対して、経路探索アルゴリズムを適用する。経路探索アルゴリズムとしては、例えば、「Ａ＊（A-star）探索アルゴリズム」を用いることができる。このＡ＊探索アルゴリズムは、移動開始位置→搬送開始位置→搬送目標位置までのパスを見つけるグラフ探索問題において、探索の道標となるコスト関数を用いる。コスト関数では、スタートからｎ地点までのコストと、ｎ地点からゴールまでの予想されるコスト（評価値）の合計が低い搬送経路を特定する。そして、経路作成部２１２は、生成した搬送経路を、予定経路情報として、揚重管理データに関連付けて揚重情報記憶部２４に記録する。

【0049】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、監視範囲の設定処理を実行する（ステップＳ１１１）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、速度決定テーブルを用いて、吊荷のサイズに応じた搬送速度を決定する。更に、搬送管理部２１４は、範囲決定テーブルを用いて、搬送速度から監視範囲を決定する。

【0050】

図１０の全景５５０に示すように、吊荷の吊下げ領域Ｗ０に応じて、その周囲には、監視範囲（Ｗ１，Ｗ２）が設定される。この吊下げ領域Ｗ０は、３次元計測器１２ａ，１２ｂから取得した３次元点群情報を用いて算出したサイズ（荷幅、高さ）により生成する。第１監視範囲Ｗ１は搬送速度を減速させるための減速領域であり、第２監視範囲Ｗ２は搬送を一旦停止させるための停止領域である。本実施形態では、ジブＣ１３が延在する水平方向に平行な辺を有する直方体形状の第１監視範囲Ｗ１及び第２監視範囲Ｗ２を設定する。この直方体形状の上端は、ジブＣ１３の高さ位置とする。また、直方体形状の下端は、吊下げ領域Ｗ０から所定長さだけ低い位置とする。そして、第１監視範囲Ｗ１は、第２監視範囲Ｗ２から所定距離を離して、第２監視範囲Ｗ２を内包する大きさ及び位置に設定される。第２監視範囲Ｗ２は、吊下げ領域Ｗ０から所定距離を離して、吊下げ領域Ｗ０を内包する大きさ及び位置に設定される。

【0051】

次に、図４に示すように、支援サーバ２０の制御部２１は、搬送開始処理を実行する（ステップＳ２０１）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、管理端末３０の表示装置Ｈ１３に、開始確認画面を出力する。開始確認画面には、開始要否（「はい」又は「いいえ」）の選択ボタンが含まれる。そして、搬送管理部２１４は、開始確認画面において「はい」ボタンの押下を検知した場合、タワークレーンＣ１の制御ユニット１０の駆動制御部１４に対して、搬送開始を指示する。
この場合、支援サーバ２０の制御部２１は、周囲状況の監視処理を実行する（ステップＳ２０２）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、タワークレーンＣ１の制御ユニット１０から、３次元計測器１２ａ，１２ｂで計測したタワークレーンＣ１周囲の３次元点群情報を取得する。

【0052】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、障害検知かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ２０３）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、３次元点群情報において、監視範囲に含まれる障害物の有無を確認する。監視範囲に含まれる３次元点群（障害物）が存在する場合には、障害検知と判定する。一方、監視範囲に含まれる３次元点群が存在しない場合には、障害検知なしと判定する。

【0053】

障害検知なしと判定した場合（ステップＳ２０３において「ＮＯ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、通常搬送処理を実行する（ステップＳ２０４）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、駆動制御部１４に対して、速度決定テーブルを用いて決定した通常速度での搬送を指示する。ここで、マストＣ１０から搬送目標位置までの水平距離（第１距離）が、マストＣ１０から搬送開始位置までの水平距離（第２距離）と異なる場合には、マストＣ１０から吊荷Ｃ１５までの水平距離が第２距離になるように、ジブＣ１３の起伏操作を、旋回フレームＣ１１の旋回操作と同時に行なう。

【0054】

一方、障害検知と判定した場合（ステップＳ２０３において「ＹＥＳ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、減速領域かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ２０５）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、検知した障害物の配置と監視範囲との位置関係を特定する。障害物が第１監視範囲Ｗ１に含まれる場合には、減速領域と判定する。

【0055】

減速領域と判定した場合（ステップＳ２０５において「ＹＥＳ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、減速搬送処理を実行する（ステップＳ２０６）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、通常速度に対して減速速度での搬送を指示する。この減速速度は、例えば、通常速度に対して、１以下の所定割合を乗算することにより算出することができる。搬送管理部２１４は、駆動制御部１４に対して、減速速度での搬送を指示する。

【0056】

一方、障害物が第２監視範囲Ｗ２に含まれており、停止領域と判定した場合（ステップＳ２０５において「ＮＯ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、停止処理を実行する（ステップＳ２０７）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、駆動制御部１４に対して、旋回フレームＣ１１の旋回操作やジブＣ１３の起伏操作の停止を指示する。
この場合、図１１に示すように、搬送管理部２１４は、管理画面５６０に、停止を示すメッセージ５６１を出力する。

【0057】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、障害消失かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ２０８）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、タワークレーンＣ１の３次元計測器１２ａ，１２ｂで計測した３次元点群情報において、第２監視範囲Ｗ２に含まれる障害物が消失したかどうかを確認する。例えば、障害と特定したクレーンが第２監視範囲Ｗ２から外れた場合には、障害消失と判定する。

【0058】

障害が消失していないと判定した場合（ステップＳ２０８において「ＮＯ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、停止処理（ステップＳ２０７）を継続する。
一方、障害消失と判定した場合（ステップＳ２０８において「ＹＥＳ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、搬送経路の作成処理（ステップＳ１１０）から処理をやり直す。この場合、タワークレーンＣ１の制御ユニット１０から、３次元計測器１２ａ，１２ｂで計測したタワークレーンＣ１周囲の３次元点群情報を取得する。そして、現在のフック位置を搬送開始位置として、搬送目標位置までの搬送経路を作成する。これにより、障害物の現状に基づいて、搬送経路を作成し直す。

【0059】

通常搬送処理（ステップＳ２０４）、減速搬送処理（ステップＳ２０６）の実行時には、支援サーバ２０の制御部２１は、旋回終了かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ２０９）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、タワークレーンＣ１のフックＣ１４が、搬送目標位置の上方に到達した場合には、旋回終了と判定する。

【0060】

旋回終了でないと判定した場合（ステップＳ２０９において「ＮＯ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、周囲状況の監視処理（ステップＳ２０２）以降の処理を繰り返して実行する。

【0061】

一方、旋回終了と判定した場合（ステップＳ２０９において「ＹＥＳ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、荷下ろし処理を実行する（ステップＳ２１０）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、駆動制御部１４に対して、搬送目標位置に達するまでフックＣ１４の降下を指示する。

【0062】

次に、支援サーバ２０の制御部２１は、実績経路の記録処理を実行する（ステップＳ２１１）。具体的には、制御部２１の搬送管理部２１４は、旋回フレームＣ１１の旋回操作、ジブＣ１３の起伏操作、フックＣ１４の上下操作に応じて、実際に吊荷Ｃ１５が通過した経路に関する実績経路情報を生成し、揚重情報記憶部２４に記録する。更に、この実績経路情報には、旋回フレームＣ１１の旋回操作、ジブＣ１３の起伏操作、フックＣ１４の上下操作の操作情報を含める。

【0063】

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、支援サーバ２０の制御部２１は、設計情報取得処理（ステップＳ１０１）、属性情報によるスコアリング処理（ステップＳ１０２）を実行する。これにより、３次元モデル情報に基づいて、障害物を特定することができる。また、制御部２１は、周囲に配置された他のタワークレーンＣ１の制御ユニット１０から稼働情報を取得して、他のタワークレーンＣ１のマストＣ１０やジブＣ１３の要素モデルを配置する。これにより、移動により配置位置が変化する障害物を特定することができる。更に、属性情報を用いたスコアリングにより、仮想空間内に配置された資機材のスコアを用いて、各要素の重み付けを行なうことができる。

【0064】

（２）本実施形態では、支援サーバ２０の制御部２１は、マッピング処理（ステップＳ１０３）、高さ設定処理（ステップＳ１０４）を実行する。これにより、タワークレーンＣ１の周囲に、実際に存在する障害物を検知することができる。

【0065】

（３）本実施形態では、支援サーバ２０の制御部２１は、吊荷の点群情報の取得処理（ステップＳ１０６）、クラスタリング処理（ステップＳ１０７）、吊荷のサイズの特定処理（ステップＳ１０８）を実行する。これにより、吊り下げられている吊荷の大きさを特定することができる。例えば、吊り下げ状態によって、大きさが異なる場合にも、実際の状況に応じた吊下げ領域を特定することができる。そして、荷幅に応じて、的確なオフセットや監視範囲を設定することができる。

【0066】

（４）本実施形態では、支援サーバ２０の制御部２１は、搬送情報の設定処理（ステップＳ１０５）、搬送経路の作成処理（ステップＳ１１０）を実行する。これにより、搬送開始位置から搬送目標位置までの効率的な搬送経路を作成することができる。

【0067】

（５）本実施形態では、支援サーバ２０の制御部２１は、搬送開始処理（ステップＳ２０１）、周囲状況の監視処理（ステップＳ２０２）を実行する。これにより、突発的に発生した障害物を検知することができる。そして、障害検知なしと判定した場合（ステップＳ２０３において「ＮＯ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、通常搬送処理を実行する（ステップＳ２０４）。これにより、効率的に搬送を行なうことができる。

【0068】

（６）本実施形態では、減速領域と判定した場合（ステップＳ２０５において「ＹＥＳ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、減速搬送処理を実行する（ステップＳ２０６）。これにより、障害物との接触の可能性がある場合に、容易に回避することができる。

【0069】

（７）本実施形態では、停止領域と判定した場合（ステップＳ２０５において「ＮＯ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、停止処理を実行する（ステップＳ２０７）。これにより、障害物との接触の可能性が高い場合に、回避することができる。

【0070】

（８）本実施形態では、障害消失と判定した場合（ステップＳ２０８において「ＹＥＳ」の場合）、支援サーバ２０の制御部２１は、搬送経路の作成処理（ステップＳ１１０）以降の処理を実行する。これにより、現在の状況を考慮して、効率的な搬送経路を作成することができる。例えば、タワークレーンＣ１周囲の３次元点群情報を参照して、効率的かつ的確な搬送経路を作り直すことができる。

【0071】

（９）本実施形態では、３次元計測器１２ａを、タワークレーンＣ１のジブＣ１３の先端に設ける。これにより、上方から、吊荷Ｃ１５の水平方向の幅を特定することができる。また、３次元計測器１２ｂは、旋回フレームＣ１１において、ジブＣ１３側に設ける。これにより、水平方向から、吊荷Ｃ１５の鉛直方向の高さを特定することができる。そして、幅及び高さにより、吊物全体の大きさを特定することができる。

【0072】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、揚重装置としてタワークレーンを想定したが、揚重により搬送する装置であれば、タワークレーンに限定されるものではない。

【0073】

・上記実施形態では、３次元計測器１２ａ，１２ｂには、例えば、障害物の３次元点群情報を取得するＬｉＤＡＲ技術を用いる。障害物の所在地を特定できる技術であれば、ＬｉＤＡＲ技術を用いる場合に限定されるものではない。例えば、２つの撮像素子の視野角を用いて、障害物の位置を特定する３次元カメラを用いることも可能である。この場合、情報取得部２１１は、撮影画像における画像認識により、要素種別を特定するようにしてもよい。この場合には、評価情報記憶部２３を用いて、要素種別に応じたスコア情報を取得することができる。

【0074】

・上記実施形態では、３次元計測器１２ａ，１２ｂを、それぞれタワークレーンＣ１のジブＣ１３の先端、旋回フレームＣ１１に設ける。３次元計測器１２の設置場所は、これらに限定されるものではない。例えば、ジブＣ１３の先端や旋回フレームＣ１１に加えて或は代えて、ジブＣ１３の旋回と連動する部分（旋回部）であるマストＣ１０、運転席Ｃ１２に設けて３次元点群情報を取得するようにしてもよい。これにより、多様な方向から、吊荷Ｃ１５のサイズを特定することができる。
また、ジブＣ１３の先端、旋回フレームＣ１１に設けた３次元計測器１２ａのみを用いて、荷幅のみを特定してもよい。この場合には、荷幅及びフックＣ１４から吊荷Ｃ１５までの高さにより、吊下げ領域Ｗ０を生成する。

【0075】

・上記実施形態では、フックＣ１４には、吊荷Ｃ１５が吊り下げられている。ここで、吊荷Ｃ１５を、吊物旋回装置を介して吊り下げるようにしてもよい。この吊物旋回装置としてはスカイジャスター（登録商標）を用いることができる。この吊物旋回装置は、フライホイールを回転可能に支持するジンバル枠に、フライホイールを傾動可能に支持する。そして、吊物旋回装置は、回転するフライホイールを傾動させることにより生じるジャイロ効果を利用して、吊荷Ｃ１５の方向を制御する。そして、吊荷の点群情報の取得処理（ステップＳ１０６）において、吊荷Ｃ１５の方向を変更した複数の３次元点群情報を取得する。この場合、吊荷Ｃ１５の位置において、方向を変化させた点群クラスタの中で、最も大きい点群クラスタを特定し、この点群クラスタにより、吊荷Ｃ１５のサイズを特定する。これにより、異なる方向に配置された点群クラスタを用いて、吊荷Ｃ１５の的確なサイズを特定することができる。

【0076】

・上記実施形態では、支援サーバ２０の制御部２１は、搬送情報の設定処理を実行する（ステップＳ１０５）。ここでは、表示装置Ｈ１３の管理画面の仮想空間において、搬送開始位置及び搬送目標位置を指定する。指定方法は、管理画面の仮想空間を用いた選択に限定されるものではない。例えば、設計情報記憶部２２に記録された要素モデルを選択することにより指定してもよい。この場合には、ＢＩＭデータに記録された属性情報に基づいて重心位置を算出し、この重心位置において吊り下げるようにする。この場合、経路作成部２１２は、要素モデルを用いて、この重心位置での吊り下げによる荷幅を算出する。

【0077】

また、位置情報取得装置を用いて、指定するようにしてもよい。位置情報取得装置としては、例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を用いることができる。この場合には、建築現場における作業員が所持するデバイスや、搬送対象物の資機材に貼付されたデバイスを用いて、搬送対象物の位置を特定する。

【0078】

また、搬送予定テーブルに、予め搬送開始位置及び搬送目標位置を設定しておいてもよい。この場合、管理端末３０において、搬送予定テーブルにおける指定に基づいて、搬送情報を設定する。また、搬送予定テーブルに、搬送予定時刻を登録しておき、予定時刻になった場合に、管理端末３０に搬送指示の確認を促すメッセージを出力してもよい。

【0079】

・上記実施形態では、フックＣ１４の周囲に、監視範囲（Ｗ１，Ｗ２）を設定する。吊荷の吊下げ領域に近いほど、移動を制限する範囲であれば、監視範囲は２つに限定されるものではない。
・上記実施形態では、支援サーバ２０の制御部２１は、吊荷の点群情報の取得処理を実行する（ステップＳ１０６）。吊荷の点群情報を取得するタイミングは、この段階に限定されるものではない。例えば、吊荷Ｃ１５を所定の高さまで吊り上げた状態で、マッピング処理（ステップＳ１０３）を行なう。この場合には、タワークレーンＣ１周囲の３次元点群情報とともに、吊荷Ｃ１５の３次元点群情報を取得する。
そして、支援サーバ２０の制御部２１は、クラスタリング処理（ステップＳ１０７）、吊荷のサイズの特定処理（ステップＳ１０８）の後、吊荷のサイズに応じて、支援サーバ２０の制御部２１が、高さ設定処理（ステップＳ１０４）を実行するようにしてもよい。

【0080】

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（ａ）前記制御部が、
前記特定した吊荷のサイズに応じて、障害物を回避可能な搬送可能領域を特定し、
前記搬送可能領域において、前記障害物との距離に基づいて算出される評価値が基準値以下の搬送経路を設定することを特徴とする請求項１に記載の揚重支援システム。

【0081】

（ｂ）前記制御部が、
前記特定した吊荷のサイズに応じて、吊荷位置に対して注意喚起範囲を設定し、
揚重中に取得した３次元計測情報において、前記注意喚起範囲に障害物を検知した場合には、障害対応処理を実行することを特徴とする請求項１又は（ａ）に記載の揚重支援システム。

【0082】

（ｃ）前記３次元計測器は、前記揚重装置のジブの先端から、吊荷に向けて下方向の３次元計測情報を取得することを特徴とする請求項１、（ａ）又は（ｂ）に記載の揚重支援システム。
（ｄ）前記３次元計測器は、前記揚重装置の旋回部から、吊荷に向けて水平方向の３次元計測情報を取得する下方に向けて配置されていることを特徴とする請求項１、（ａ）～（ｃ）のいずれか一つに記載の揚重支援システム。

【0083】

（ｅ）前記吊荷には吊物旋回装置に接続されており、
前記吊物旋回装置により、前記吊荷を旋回させ、前記旋回された状態で複数の３次元計測情報を取得し、
前記制御部が、前記複数の３次元計測情報において、最も大きい形状を前記吊荷のサイズとして特定することを特徴とする請求項１、（ａ）～（ｄ）のいずれか一つに記載の揚重支援システム。

【符号の説明】

【0084】

Ｃ１…タワークレーン、Ｃ１０…マスト、Ｃ１１…旋回フレーム、Ｃ１２…運転席、Ｃ１３…ジブ、Ｃ１４…フック、Ｃ１５…吊荷、１０…制御ユニット、１２，１２ａ，１２ｂ…３次元計測器、１３…撮像装置、１４…駆動制御部、２０…支援サーバ、２１…制御部、２１１…情報取得部、２１２…経路作成部、２１３…領域設定部、２１４…搬送管理部、２２…設計情報記憶部、２３…評価情報記憶部、２４…揚重情報記憶部、３０…管理端末。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】