JP2020164319A - ウインチ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤで吊り下げられた物体を移動させるための複数のウインチの相対位置を簡便に決定することが可能なウインチ制御システムを提供する。【解決手段】ウインチ制御システムは、第１ウインチ１０Ａに第１ワイヤ２０Ａを介して吊り下げられるとともに第２ウインチ１０Ｂに第２ワイヤ２０Ｂを介して吊り下げられている物体Ｍを前記第１ウインチから前記第２ウインチまで移動させるときの前記第２ワイヤの巻取長又は前記第１ワイヤの操出長に基づいて前記第１ウインチと前記第２ウインチとの間のウインチ間距離を測定する距離計測部と、前記ウインチ間距離に基づいて前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置を決定する相対位置決定部と、を備える。第１ウインチからの第１ワイヤの繰り出し長及び前記第２ウインチからの第２ワイヤの繰り出し長は、第１ウインチに対する第２ウインチの相対位置及び物体の目標位置に基づいて算出される。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤの巻き取り及び繰り出しを行うウインチの動作を制御するウインチ制御システムに関する。

高い位置に設置された複数のウインチからワイヤによって吊り下げられたカメラを用いて被写体を撮影する撮影装置が知られている。このような撮影装置は、例えば、スポーツ競技施設、美術館、コンサート会場などに設置される。撮影のためのカメラの移動は、ウインチ制御システムによってウインチを動作させることで制御される。例えば、一部のウインチにワイヤを巻き取らせ、他のウインチにワイヤを繰り出させる制御を行うことでカメラを操作者が指定した位置へ移動させることができる。このようなウインチ制御システムを備える従来の撮影装置は、例えば、特開平１−２５５３８３号公報及び特開２０００−３２３２５号公報に記載されている。

特開平１−２５５３８３号公報 特開２０００−３２３２５号公報

従来のウインチ制御システムにおいて、ワイヤに吊り下げられた物体の移動可能範囲を設定したり当該物体を目標位置まで移動させるために複数のウインチの各々に取り付けられたワイヤの操出量・巻取長を決定するには、当該複数のウインチ同士の相対位置を示す情報が必要となる。例えば、複数のウインチを施設の柱や梁に設置する場合には、当該複数のウインチの相対位置を当該構造物の設計データから把握するか、又は、各ウインチの位置を測位することが必要となる。しかしながら、施設の利用者は、通常、設計データへはアクセスできない。また、ウインチの測位を行うためには、光波距離計やＧＰＳ測位機といったウインチの本来の機能とは無関係な測位装置が必要となる。

このように、ウインチの制御によりワイヤで吊り下げられた物体を移動させるウインチ制御システムでは、設置対象の施設の設計データを利用せずに各ウインチの位置を示す情報を利用可能とすることが求められる。また、ウインチ制御システムでは、各ウインチの位置情報を得るために、ウインチの動作とは無関係な測位装置の利用を最小限に抑えることが望まれる。

本発明の目的の一つは、ワイヤで吊り下げられた物体を移動させるための複数のウインチの相対位置を簡便に決定することが可能なウインチ制御システムを提供することである。本発明の上記以外の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかとなる。

本発明の一実施形態によるウインチ制御システムは、物体を吊り下げるための第１ワイヤを巻き取るための第１ウインチと、前記第１ウインチから離間して配置されており、前記物体を吊り下げるための第２ワイヤを巻き取るための第２ウインチと、前記物体を前記第１ウインチから前記第２ウインチまで移動させるときの前記第２ワイヤの巻取長又は前記第１ワイヤの操出長に基づいて前記第１ウインチと前記第２ウインチとの間のウインチ間距離を測定する距離計測部と、前記ウインチ間距離に基づいて前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置を決定する相対位置決定部と、前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置及び前記物体が移動するべき目標位置に基づいて、前記第１ウインチからの前記第１ワイヤの繰り出し長を示す第１ワイヤ操出長及び前記第２ウインチからの前記第２ワイヤの繰り出し長を示す第２ワイヤ操出長を算出する操出長算出部と、前記第１ワイヤ操出長に基づいて前記第１ウインチを制御し、前記第２ワイヤ操出長に基づいて前記第２ウインチを制御するウインチ制御部と、を備える。

本発明の一実施形態によるウインチ制御システムは、前記第１ウインチの高度である第１高度を測定する第１高度計と、前記第２ウインチの高度である第２高度を測定する第２高度計と、を備える。当該実施形態において、前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置は、前記ウインチ間距離と、前記第１高度と、前記第２高度と、に基づいて計測される。

本発明の一実施形態によるウインチ制御システムは、前記第１ウインチ及び前記第２ウインチの各々から離間して配置されており、前記物体を吊り下げるための第３ワイヤを巻き取るための第３ウインチを備える。当該実施形態において、前記相対位置決定部は、前記第１ウインチに対する前記第３ウインチの相対位置を決定し、前記操出長算出部は、前記第２ウインチの相対位置、前記第３ウインチの相対位置、及び前記物体が移動するべき目標位置に基づいて、前記第１ワイヤ操出長、前記第２ワイヤ操出長、及び前記第３ウインチからの前記第３ワイヤの繰り出し長を示す第３ワイヤ操出長を算出し、前記ウインチ制御部は、前記第３ワイヤ操出長に基づいて前記第３ウインチを制御する。

本発明の実施形態によって、ワイヤで吊り下げられた物体を移動させるための複数のウインチの相対位置を簡便に決定することができる。

本発明の一実施形態によるウインチ制御システムを模式的に示す斜視図である。 図１のウインチ制御システムの機能を説明するためのブロック図である。 ウインチ間距離の測定方法を説明するための模式図である。 ウインチ間距離の測定方法を説明するための模式図である。図３Ｂにおいては、物体Ｍがウインチ１０Ａに接するまでワイヤ２０Ａがウインチ１０Ａに巻き取られている。 ウインチ間距離の測定方法を説明するための模式図である。図３Ｃにおいては、ワイヤ２０Ｂウインチ１０Ｂによって巻き取られることにより物体Ｍがウインチ１０Ａからウインチ１０Ｂに向かって移動している。 ウインチ間距離の測定方法を説明するための模式図である。図３Ｄにおいては、物体Ｍがウインチ１０Ｂに接するまでワイヤ２０Ｂがウインチ１０Ｂに巻き取られている。 本発明の別の実施形態によるウインチ制御システムを模式的に示す斜視図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、各図面において共通する構成要素に対しては同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態によるウインチ制御システム１について説明する。図１は、本発明の一実施形態によるウインチ制御システム１を模式的に示す斜視図であり、図２は、ウインチ制御システム１の機能を説明するためのブロック図である。

図示のように、本発明の一実施形態に係るウインチ制御システム１は、ウインチ１０Ａと、ウインチ１０Ａに巻き取られるワイヤ２０Ａと、ウインチ１０Ｂと、ウインチ１０Ｂに巻き取られるワイヤ２０Ｂと、を備える。ウインチ制御システム１は、３つ以上のウインチを備えてもよい。

ウインチ制御システム１は、ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂにより物体Ｍを吊り下げている。ウインチ制御システム１から吊り下げられる物体Ｍは、ウインチ制御システム１が吊り下げ可能な任意の物体である。物体Ｍは、例えば、カメラ、照明装置、スピーカー、マイク、センサ、消火装置、貨物、及びこれら以外の物体である。ウインチ制御システム１は、ウインチ１０Ａによりワイヤ２０Ａの巻き取り及び繰り出しを行い、ウインチ１０Ｂによりワイヤ２０Ｂの巻き取り及び繰り出しを行うことにより、物体Ｍを操作者が指定する目標位置まで移動させることができる。

ワイヤ２０Ａは、その一端がウインチ１０Ａに取り付けられ、その他端が物体Ｍに取り付けられる。同様に、ワイヤ２０Ｂは、その一端がウインチ１０Ｂに取り付けられ、その他端が物体Ｍに取り付けられる。このように、物体Ｍは、ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂにより吊り下げられている。ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂは、物体Ｍに直接取り付けられてもよいし、物体Ｍとは別の物体支持具を介して取り付けられてもよい。

ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂは、金属材料、合成樹脂材料、又はこれら以外の材料から成る単線又は撚線であってもよい。ワイヤ２０は、吊り下げる物体Ｍの重量、使用環境、又はこれら以外の要素に応じて適したものが選択される。ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂは、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂに巻き取れる程度の可撓性を有していることが望ましい。

図示の実施形態において、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂは、建屋の天井Ｃの互いから離間した位置に取り付けられている。この建屋は、例えば、ライブスタジオ、美術館、体育館、及びこれら以外の任意の建屋である。ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂは、天井以外に、建屋の柱、梁、及びこれら以外の構造物に取り付けられてもよい。ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂは、建屋以外に、スポーツ競技場、橋梁、及びこれら以外の各種構造物に取り付けられてもよい。ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂは、同じ高度に配置されてもよいし、互いに異なる高度に配置されてもよい。

ウインチ１０Ａは、一対の板状のフランジと、この一対のフランジの間に設けられたスプール１２Ａと、を有する。ワイヤ２０Ａは、ウインチ１０Ａのスプール１２Ａの外周面上に巻かれる。スプール１２Ａは、回転軸の周りで回転可能に一対のフランジに支持される。ウインチ１０Ａが駆動されると、スプール１２Ａが回転軸の周りに正転又は逆転する。スプール１２Ａが正転方向に回転するとワイヤがスプール１２Ａに巻き取られる。これとは逆に、スプール１２Ａが逆転方向に回転するとワイヤがスプール１２Ａから繰り出される。ウインチ１０Ａの繰り出し及び巻き取りは、所定のアルゴリズムに従って行われてもよく、遠隔にいる操縦者からの指令に基づいて行われてもよい。ウインチ１０Ｂは、一対の板状のフランジと、この一対のフランジの間に設けられたスプール１２Ｂと、を有する。ウインチ１０Ａの構成及び動作に関する説明は、基本的にウインチ１０Ｂにも当てはまる。

次に、図２を参照して、ウインチ制御システム１の機能についてより詳細に説明する。図示のとおり、ウインチ制御システム１は、ウインチ１０Ａと、ウインチ１０Ｂと、操作パネル３０と、コントローラ５０と、を備えている。ウインチ１０Ａは、スプール１２Ａに加えて、図１では図示が省略されているモータ１１Ａ、高度計１３Ａ、及びエンコーダ１４Ａを備えてもよい。ウインチ１０Ｂは、スプール１２Ｂに加えて、図１では図示が省略されているモータ１１Ｂ、高度計１３Ｂ、及びエンコーダ１４Ｂを備えてもよい。モータ１１Ａは、スプール１２Ａに回転駆動力を出力し、モータ１１Ｂは、スプール１２Ｂに回転駆動力を出力する。高度計１３Ａは、ウインチ１０Ａの高度を検出し、高度計１３Ｂは、ウインチ１０Ｂの高度を検出する。高度計１３Ａ、１３Ｂは、例えば、電波高度計や気圧高度計である。ウインチ１０Ａの設置位置とウインチ１０Ｂの設置位置とが同じ高度である場合、高度計は不要となる。エンコーダ１４Ａは、スプール１２Ａから繰り出されたワイヤ２０Ａの長さを検出し、エンコーダ１４Ｂは、スプール１２Ｂから繰り出されたワイヤ２０Ｂの長さを検出する。エンコーダ１４Ａ、１４Ｂは、例えば、ロータリーエンコーダである。

操作パネル３０は、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂを駆動するための各種操作子を備える。この操作子は、スティック、ボタン、摘まみ、タッチパネル、又はこれら以外の任意の形態を取り得る。操作パネル３０は、例えば操作者の操作に応じて傾くウインチ駆動用スティックを備える。ウインチ駆動用スティックが操作者の操作により傾けられると、操作パネル３０は、その傾きの方向及び角度を示す操作信号をコントローラ５０に送信する。操作パネル３０は、物体Ｍの動作を指示する信号をコントローラ５０又は物体Ｍに直接送信してもよい。例えば、物体Ｍが雲台を介してワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂに取り付けられたカメラの場合には、操作パネル３０は、雲台を操作するための雲台操作用スティックを備えてもよい。この雲台操作用スティックが操作者によって傾けられると、操作パネル３０は、雲台の動作を指示する信号をコントローラ５０又は物体Ｍに直接送信してもよい。これにより、雲台操作用スティックを操作することにより、ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂに取り付けられているカメラのパン操作及びチルト操作を行うことができる。上記に加えて、操作パネル３０は、ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂに取り付けられている物体Ｍを遠隔操作するための操作子を備えてもよい。例えば、物体Ｍがカメラである場合には、操作パネル３０は、当該カメラの画角を変更するためのズーム用つまみや、撮影の開始/終了を制御するための録画ボタンを備えてもよい。

操作パネル３０は、物体Ｍを所望の目標位置に移動させるために、この目標位置の入力を操作者から受け付けるように構成されてもよい。操作パネル３０は、タッチパネルを備え、このタッチパネルへの接触入力によって目標位置の入力を受け付けてもよい。当該タッチパネルには、例えば、ウインチ１０Ａ、ウインチ１０Ｂ、及び物体Ｍの配置を示す画像を表示し、操作者は当該画像において物体を移動させたい位置に触れることにより、その位置を目標位置として設定することができる。操作パネル３０は、操作者から目標位置の座標の値を受け付けてもよい。

コントローラ５０は、コンピュータプロセッサ５１と、メモリ５２と、ストレージ５３と、を有する。コントローラ５０は、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂから離間して建屋内に配置される筐体に収容されていてもよいし、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂの少なくとも一方に内蔵されていてもよい。コンピュータプロセッサ５１は、ストレージ５３又はそれ以外のストレージから各種プログラムをメモリ５２にロードし、ロードしたプログラムに含まれる命令を実行する演算装置である。コンピュータプロセッサ５１は、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＧＰＵ又はこれら以外の各種演算装置である。プロセッサ５１は、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＧＡ、ＭＣＵ等の集積回路により実現されてもよい。図２においては、コンピュータプロセッサ５１が単一の構成要素として図示されているが、コンピュータプロセッサ５１は複数の物理的に別体のコンピュータプロセッサの集合であってもよい。本明細書において、コンピュータプロセッサ５１によって実行されるとして説明されるプログラム又は当該プログラムに含まれる命令は、単一のコンピュータプロセッサで実行されてもよいし、複数のコンピュータプロセッサにより分散して実行されてもよい。

次に、コンピュータプロセッサ５１により実現される機能についてより具体的に説明する。コンピュータプロセッサ５１は、コンピュータ読み取り可能な命令を実行することにより、ウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間のウインチ間距離を測定する距離計測部５１ａ、距離計測部５１ａにより測定されたウインチ間距離に基づいてウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｂの相対位置を決定する相対位置決定部５１ｂ、指定された目標位置に物体Ｍを移動させるためのワイヤ２０Ａの繰り出し長及びワイヤ２０Ｂの繰り出し長を決定する操出長算出部５１ｃ、及びウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂを駆動するウインチ制御部５１ｄとして機能する。ウインチ制御部５１ｄは、ＰＷＭ信号をモータ１１Ａ及びモータ１１Ｂに出力することによりモータ１１Ａ及びモータ１１Ｂの回転数を制御することでウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂを駆動してもよい。

ウインチ間距離の測定方法の例について、図３Ａ〜図３Ｄを参照して説明する。ウインチ間距離は、ウインチ１０Ｂによるワイヤ２０Ｂの巻取長に基づいて測定される。図３Ａ〜図３Ｄは、ウインチ間距離の測定方法を説明するための模式図である。これらの図では、水平方向のうち水平面に投影されたウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂを通る方向をＸ軸方向とし、鉛直方向をＹ軸方向として、ウインチ１０Ａ、ウインチ１０Ｂ、及び物体Ｍの位置を記述する。また、ウインチ１０ＡをこのＸＹ座標空間の原点に配置する。物体Ｍは、Ｘ軸及びＹ軸に垂直な方向にも移動し得るが、物体Ｍは、ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂからの張力によりＸＹ平面に向かう力を受けるため時間の経過とともにＸＹ平面上に位置することになる。したがって、物体Ｍが移動できる範囲は、図３Ａに示されているように、ＸＹ平面において、ウインチ１０Ａおよびウインチ１０Ｂの各々からＹ軸方向に沿って鉛直方向下方に下ろした垂線と、ウインチ１０Ａとウインチ１０ＡＢとを結ぶ直線と、地表面（又は建屋の床面）とに囲まれた領域となる。

ウインチ間距離を測定するために、図３Ａに示されているように、まず物体Ｍをワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂに取り付ける。次に、ウインチ１０Ａがワイヤ２０Ａを巻き取り、ウインチ１０Ｂがウインチ１０Ａによる巻取長に対応する繰出長だけワイヤ２０Ｂを繰り出す。図３Ｂに示されているように、ウインチ１０Ａは、物体Ｍがウインチ１０Ａに近接する第１近接位置に到達するまでワイヤ２０を巻き取る。この第１近接位置は、物体Ｍがウインチ１０Ａに接触する位置であってもよいし、物体Ｍとウインチ１０Ａとの距離が至近距離となる位置（例えば、両者の距離が１０ｃｍ以下となる位置）であってもよい。物体Ｍとウインチ１０Ａとの接触は、例えばウインチ１０Ａに設けられた接触センサにより検知することができる。物体Ｍとウインチ１０Ａとの距離が至近距離となったことは、非接触式の近接センサにより検知することができる。このように、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂは、物体Ｍがウインチ１０Ａに近接する第１近接位置に移動するように駆動される。

物体Ｍが第１近接位置に移動したことが検知されると、続いて、ウインチ１０Ｂがワイヤ２０Ｂを巻き取る。このとき、ウインチ１０Ａは、ウインチ１０Ｂによる巻取長に対応する繰出長だけワイヤ２０Ａを繰り出す。これにより、図３Ｃに示すように、物体Ｍは、ウインチ１０Ａからウインチ１０Ｂに向かって移動する。ウインチ１０Ａは、ワイヤ２０Ｂの巻取長に対応する繰出長だけワイヤ２０Ａを繰り出すので、物体Ｍは、ウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとを結ぶ直線上の軌道に沿ってウインチ１０Ａからウインチ１０Ｂまで移動する。ウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間における物体Ｍの軌道は、物体Ｍに作用する重力のため、ウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとを結ぶ直線から僅かに鉛直方向下方にずれた軌道であってもよい。

ウインチ１０Ｂは、図３Ｄに示されているように、物体Ｍがウインチ１０Ｂに近接する第２近接位置に到達するまでワイヤ２０Ｂを巻き取る。この第２近接位置は、物体Ｍがウインチ１０Ｂに接触する位置であってもよいし、物体Ｍとウインチ１０Ｂとの距離が至近距離となる位置（例えば、両者の距離が１０ｃｍ以下となる位置）であってもよい。物体Ｍが第２近接位置にあることは、接触センサ又は非接触センサにより検知される。

図３Ａに示されている位置から図３Ｄに示されている位置まで物体Ｍを移動させるためのウインチ１０Ａによるワイヤ２０Ａの巻き取り及びウインチ１０Ｂによるワイヤ２０Ｂの繰り出しは、例えば、ウインチ制御部５１ｄがモータ１１Ａ及びモータ１１Ｂの回転を制御することによって行われる。

距離計測部５１ａは、物体Ｍを第１近接位置から第２近接位置まで巻き取るためのウインチ１０Ｂによるワイヤ２０Ｂの巻取長をウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間のウインチ間距離とすることができる。このウインチ１０Ｂによるワイヤ２０Ｂの巻取長は、ウインチ１０Ａによるワイヤ２０Ａの操出長に等しいので、距離計測部５１ａは、物体Ｍを第１近接位置から第２近接位置まで巻き取るためのウインチ１０Ａによるワイヤ２０Ａの操出長をウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間のウインチ間距離としてもよい。ワイヤ２０Ａの操出長は、エンコーダ１４Ａにより検出でき、ワイヤ２０Ｂの巻取長は、エンコーダ１４Ｂによって検出できる。

相対位置決定部５１ｂは、距離計測部５１ａによって測定されたウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間のウインチ間距離に基づいて、ウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｂの相対位置を決定する。ウインチ１０Ａは、ＸＹ座標空間の原点に配置されているので、ウインチ１０Ｂの相対位置は、ＸＹ座標空間における座標により表すことができる。図示の実施形態のように、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂが建屋の天井に設置されている場合には、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂの鉛直方向における位置（すなわち、高度）は等しくなるため、ウインチ１０ＢのＹ座標の値Ｙ_Bは０となる。また、距離計測部５１ａによって測定されたウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間のウインチ間距離をＬ_ABとすると、ウインチ１０ＢのＸ座標の値Ｘ_BはＬ_ABとなる。よって、ウインチ１０Ｂの位置（Ｘ_B，Ｙ_B）は、（Ｌ_AB，０）となる。このときの移動可能領域Ｒは、それぞれのウインチから下ろした垂線と、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂと地表面とを結ぶ線分で囲まれた長方形の内部の領域となる。

ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂの設置位置によっては、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０ＢのＹ座標における位置が異なることがある。この場合、ウインチ１０ＢのＸＹ座標空間における位置を知るためには、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂの高度を知る必要がある。この場合、相対位置決定部５１ｂは、高度計１３Ａにより検出されたウインチ１０Ａの高度と高度計１３Ｂにより検出されたウインチ１０Ｂの高度との差を算出し、この高度差をウインチ１０ＢのＹ座標の値とすることができる。ウインチ１０ＢのＹ座標は、ウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間で弛みなく張られたワイヤ２０Ｂの鉛直方向に対する角度を検出し、この角度に基づいて算出することができる。具体的には、ワイヤ２０Ｂと鉛直方向とが為す角度がθのときに、Ｙ_B＝Ｌ_AB・ｃｏｓθとなる。ワイヤ２０Ｂの鉛直方向に対する角度は、傾斜センサ、加速度センサ、又はこれら以外のセンサによって検出され得る。このように、ウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｂの方向を検出し、この方向に基づいてワイヤ２０ＢのＹ座標の値（つまり、ウインチ１０Ａに対する相対的な高度）を求めることができる。

以上のように、相対位置決定部５１ｂは、ウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとが同じ高度に配置されている場合には、距離計測部５１ａによって測定されたウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの間のウインチ間距離に基づいてＸＹ座標空間におけるウインチ１０Ｂの座標を決定し、ウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとが互いに異なる高度に配置されている場合には、ウインチ間距離及びウインチ１０Ａとウインチ１０Ｂとの高度の差に基づいてＸＹ座標空間におけるウインチ１０Ｂの座標を決定する。

操出長算出部５１ｃは、操作パネル３０により指定された目標位置に物体Ｍを移動させるために、ウインチ１０Ａからのワイヤ２０Ａの操出長及びウインチ１０Ｂからのワイヤ２０Ｂの操出長を算出する。ウインチ１０Ａからのワイヤ２０Ａの操出長は、ウインチ１０Ａからワイヤ２０Ａが繰り出されている長さを示す。ワイヤ２０Ａの操出長がゼロの場合には、ワイヤ２０Ａはウインチ１０Ａに最大限巻き取られているため、物体Ｍはウインチ１０Ａに接している。したがって、ワイヤ２０Ａの操出長は、ウインチ１０Ａと物体Ｍとの間のワイヤ２０Ａに沿った距離を表す。同様に、ワイヤ２０Ｂのウインチ１０Ｂからの操出長は、ウインチ１０Ｂと物体Ｍとの間のワイヤ２０Ｂに沿った距離を表す。操出長算出部５１ｃは、ウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｂの相対位置（すなわち、ウインチ１０ＢのＸＹ空間における座標）及び物体Ｍが移動するべき目標位置の座標に基づいて、ウインチ１０Ａからのワイヤ２０Ａの繰出長Ｌ_AM及びウインチ１０Ｂからのワイヤ２０Ｂの繰出長Ｌ_BMを算出する。物体Ｍの目標位置が操作パネル３０の操作に基づいて（Ｘ_M，Ｙ_M）に設定されたと想定し、相対位置決定部５１ｂにより決定されたウインチ１０Ｂの座標を（Ｘ_B，Ｙ_B）とすると、Ｌ_AM、Ｌ_BM、Ｘ_M、Ｙ_M、Ｘ_B，Ｙ_Bには以下の関係が成り立つ。


繰出長Ｌ_AM及び繰出長Ｌ_BMは、式（１）及び式（２）から以下のように求められる。


このように、式（３）によりワイヤ２０Ａの繰出長Ｌ_AMを算出することができ、式（４）によりワイヤ２０Ｂの繰出長Ｌ_BMを算出することができる。

ウインチ制御部５１ｄは、ワイヤ２０Ａの操出長が操出長算出部５１ｃにより算出された繰出長Ｌ_AMとなるようにウインチ１０Ａを駆動し、ワイヤ２０Ｂの操出長が操出長算出部５１ｃにより算出された繰出長Ｌ_ABとなるようにウインチ１０Ｂを駆動する。これにより、物体Ｍを目標位置（Ｘ_M，Ｙ_M）へ移動させることができる。

図３Ａに示されている移動可能領域Ｒの外へ物体Ｍが移動すると、ワイヤ２０Ａ及びワイヤ２０Ｂの一方に弛みが発生するため、物体Ｍの姿勢及び位置を安定的に制御することができない。そこで、移動可能領域Ｒの外へ物体Ｍを移動させる指示がなされた場合（例えば、操作パネル３０により移動可能領域Ｒ外にある目標位置が設定された場合）には、コントローラ５０は、かかる指示に基づいたウインチの駆動は行わないように構成されてもよい。他の実施形態においては、移動可能領域Ｒの外へ物体Ｍを移動させる指示がなされた場合に、操作パネル３０又は他の報知器により、警告表示又は警告音の報知が行われる。これにより、物体Ｍの目標位置として不正な位置が指定されたことを警告することができる。他の実施形態においては、移動可能領域Ｒの外へ物体Ｍを移動させる指示がなされた場合に、当該目標位置まで物体Ｍを移動させるのではなく、移動可能領域Ｒの境界まで物体Ｍを移動させ、その境界で物体Ｍの移動を停止してもよい。これらの制御により。移動可能領域Ｒの外へ物体Ｍを移動させる指示がなされた場合であっても、物体Ｍの姿勢及び位置を安定させることができる。

続いて、図４を参照して、本発明の他の実施形態によるウインチ制御システム１について説明する。図４に示されているウインチ制御システム１は、３つのウインチを備える点で２つのウインチを備える図１の実施形態と異なっている。図４に示されているウインチ制御システム１は、ウインチ１０Ａ、ウインチ１０Ｂ、及びウインチ１０Ｃを備える。ウインチ１０Ｃは、ウインチ制御部５１ｄの制御に従ってワイヤ２０Ｃの巻き取り及び繰り出しを行うことができる。ワイヤ２０Ｃは、その一端が物体Ｍに取り付けられている。ウインチ１０Ｃは、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂから離間した位置に取り付けられる。ウインチ１０Ａの構成及び動作に関する説明は、基本的にウインチ１０Ｃにも当てはまる。

図４に示されているウインチ制御システム１において、相対位置決定部５１ｂは、ウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｂ及びウインチ１０Ｃの相対位置（つまり、ＸＹ座標）を決定する。ウインチ１０Ｂの相対位置は、記述の方法により決定される。ウインチ１０Ｃのウインチ１０Ａに対する相対位置は、ウインチ１０Ｂの相対位置の決定方法と同様に、物体Ｍをウインチ１０Ａからウインチ１０Ｃまで移動させるときのウインチ１０Ｃにより巻き取られるワイヤ２０Ｃの巻取長（又はウインチ１０Ａにより繰り出されるワイヤ２０Ａの操出長）に基づいて決定される。ウインチ１０Ｃは、ウインチ１０Ｃの高度を検出する高度計を備えてもよい。ウインチ１０Ｃの設置位置の高度がウインチ１０Ａの設置位置の高度と異なる場合には、相対位置決定部５１ｂは、ウインチ１０Ｃの高度とウインチ１０Ａの高度との差をウインチ１０ＣのＹ座標の値とすることができる。

本発明の一実施形態においては、ウインチ１０Ｃの位置をＧＰＳ測位機等の測位装置を使用して測定してもよい。相対位置決定部５１ｂは、この測位装置により測定されたウインチ１０Ｃの位置に基づいてウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｃの相対位置を決定することができる。必要に応じて、ウインチ１０Ａの位置もＧＰＳ等の測位装置により測定されてもよく、相対位置決定部５１ｂは、この測位装置により算出されたウインチ１０Ａの位置も考慮して、ウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｃの相対位置を決定することができる。

図４に示されているウインチ制御システム１において、操出長算出部５１ｃは、操作パネル３０により指定された目標位置に物体Ｍを移動させるために、ウインチ１０Ａからのワイヤ２０Ａの操出長、ウインチ１０Ｂからのワイヤ２０Ｂの操出長、及びウインチ１０Ｃからのワイヤ２０Ｃの操出長を算出する。ウインチ１０Ｃからのワイヤ２０Ｃの操出長は、上述したウインチ１０Ｂからのワイヤ２０Ｂの操出長の算出方法と同様の計算で算出される。ウインチ制御部５１ｄは、ワイヤ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々の操出長が操出長算出部５１ｃにより算出された繰出長となるようにウインチ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを駆動する。これにより、物体Ｍを目標位置へ移動させることができる。

続いて、上記実施形態が奏する作用効果について説明する。上記の一実施形態においては、物体Ｍをウインチ１０Ａからウインチ１０Ｂまで移動させるときのウインチ１０Ｂによるワイヤ２０Ｂの巻取長（又はウインチ１０Ａによるワイヤ２０Ａの操出長）に基づいて、原点に配置されたウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｂの相対位置を決定し、このウインチ１０Ｂの相対位置に基づいて物体Ｍを目標位置まで移動させるようにウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂを駆動することができる。よって、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂの設置場所の設計データへアクセスすることなく、また、ウインチ１０Ａ及びウインチ１０Ｂを測位するための測位装置を用いることなく、ウインチ１０Ａに対するウインチ１０Ｂの相対位置を決定し、このようにして決定した相対位置に基づいて物体Ｍを目標位置まで移動させることができる。

本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

上記の各実施形態は、適宜組み合わされてもよい。複数の実施形態を組み合わせることで実現される態様も、本発明の一実施形態となり得る。

１ ウインチ制御システム
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ ウインチ
１１Ａ、１１Ｂ モータ
１２Ａ、１２Ｂ スプール
１３Ａ、１３Ｂ 高度計
１４Ａ、１４Ｂ エンコーダ
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ ワイヤ
３０ 操作パネル
５０ コントローラ
５１ プロセッサ
５１ａ 距離計測部
５１ｂ 相対位置決定部
５１ｃ 操出長算出部
５１ｄ ウインチ制御部
Ｃ 天井
Ｍ 物体

Claims (4)

1. 物体を吊り下げるための第１ワイヤを巻き取るための第１ウインチと、
   前記第１ウインチから離間して配置されており、前記物体を吊り下げるための第２ワイヤを巻き取るための第２ウインチと、
   前記物体を前記第１ウインチから前記第２ウインチまで移動させるときの前記第２ワイヤの巻取長又は前記第１ワイヤの操出長に基づいて前記第１ウインチと前記第２ウインチとの間のウインチ間距離を測定する距離計測部と、
   前記ウインチ間距離に基づいて前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置を決定する相対位置決定部と、
   前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置及び前記物体が移動するべき目標位置に基づいて、前記第１ウインチからの前記第１ワイヤの繰り出し長を示す第１ワイヤ操出長及び前記第２ウインチからの前記第２ワイヤの繰り出し長を示す第２ワイヤ操出長を算出する操出長算出部と、
   前記第１ワイヤ操出長に基づいて前記第１ウインチを制御し、前記第２ワイヤ操出長に基づいて前記第２ウインチを制御するウインチ制御部と、
   を備えるウインチ制御システム。
2. 前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの方向を計測する方向計測手段を備え、
   前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置は、前記ウインチ間距離と、前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの方向と、に基づいて計測される、
   あ請求項１に記載のウインチ制御システム。
3. 前記第１ウインチの高度である第１高度を測定する第１高度計と、
   前記第２ウインチの高度である第２高度を測定する第２高度計と、
   を備え、
   前記第１ウインチに対する前記第２ウインチの相対位置は、前記ウインチ間距離と、前記第１高度と、前記第２高度と、に基づいて計測される、
   請求項１に記載のウインチ制御システム。
4. 前記第１ウインチ及び前記第２ウインチの各々から離間して配置されており、前記物体を吊り下げるための第３ワイヤを巻き取るための第３ウインチを備え、
   前記相対位置決定部は、前記第１ウインチに対する前記第３ウインチの相対位置を決定し、
   前記操出長算出部は、前記第２ウインチの相対位置、前記第３ウインチの相対位置、及び前記物体が移動するべき目標位置に基づいて、前記第１ワイヤ操出長、前記第２ワイヤ操出長、及び前記第３ウインチからの前記第３ワイヤの繰り出し長を示す第３ワイヤ操出長を算出し、
   前記ウインチ制御部は、前記第３ワイヤ操出長に基づいて前記第３ウインチを制御する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のウインチ制御システム。