JP2523212B2

JP2523212B2 - クレ―ン自動運転方法

Info

Publication number: JP2523212B2
Application number: JP2169995A
Authority: JP
Inventors: 亮水谷; 俊和宮嶋; 俊文佐藤
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPH0459598A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、建設作業全般及びその他の分野において、
クレーンそれに類する機器を用いた荷役、揚重等の作業
におけるクレーン自動運転方法に関する。

［従来の技術］かかる作業を行う場合、従来はオペレータが押しボタ
ンやレバー等のスイッチにより走行や旋回等の操作を手
動で行っていた。しかし、これらの作業を行うには、最
適に障害物を回避し、荷振れを抑止し、目標位置に荷を
停止するという操作が必要で、熟練したオペーレタが必
要になる。

クレーン自動運転方法に関しては、種々提案されてい
る（例えば特開昭58−69695号公報、特開昭60−218290
号公報、特開昭60−23287号公報、特開昭62−41189号公
報等）。これらの方法は、（イ）走行型クレーンにおいて、障害物上部を越えて
運搬する方法、（ロ）平面的に最適ルートを設定し、そのルート通り
にパターン的に運搬する方法、に大別される。

［発明が解決しようとする課題］前記（イ）、（ロ）の方法とも、３次元的に障害物を
回避することができず、また、（ロ）の方法は、パター
ン運転のため、荷振れが生じた場合に、荷振れを抑える
ことができない。

本発明は、３次元的に安全迅速なルートを設定し、荷
振れなく安定して荷を移動し目標位置に停止させる安全
性、時短性、汎用性に優れたクレーン自動運転方法を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、入力された現在位置、目標位置及び
障害物位置等の情報に基づいて目標位置まで３次元的に
安全迅速に荷を移動させるルートを設定し、該ルート上
を移動しながらセンサからの現在位置、荷の振れ等の情
報に基づいて前記ルート上を正しく荷振れのない状態で
荷を移動させるための短期的目標に向って選択された振
れ止め発進、振れ止め停止、位置決め停止等の操作指令
を自動的にトロリー等の装置に出力するようになってい
る。

［作用］上記のように構成されたクレーン自動運転方法におい
て、ルート設定回路は、あらかじめ入力された目標位
置、障害物の位置、センサからのトロリーの現在位置の
３次元座標から最適となるルートを設定する。

操作選択回路は、設定されたルートと、トロリーの現
在位置、荷の振角などの情報に基づき、振れ止めや位置
決めを考慮したトロリーの第１軸、第２軸および第３軸
の操作態様を選択する。

各軸制御回路は、センサからの振角度等の情報に基づ
き、ファジィ推論により状態に応じ、第１の制御回路で
振れ止めを行って走行し続ける操作を制御し、第２の制
御回路で振れ止めを行って停止する操作を制御し、第３
の制御回路で、安定した走行状態を継続する操作を制御
する。

このような操作の自動制御により、荷は発進位置から
停止位置に至る３次元的なルート上を荷振れなく迅速に
移動される。

［実施例］以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明によるクレーン自動運転方法は、ルート設定、
操作選択、操作の方法については内容を問わず、クレー
ンの種類もロープを介して荷を取扱うものであれば、走
行や旋回等の機構の差を問わない。一例として、ファジ
ィ制御を応用した方法を走行型クレーンについて説明す
る。

本発明による実施の態様は、第1a図ないし第1d図に示
している。自動運転に当っては、発進位置Ｓから目標位
置Ｅに至るに当って、第1b図に示すように、障害物Ａ、
Ｂの情報により、そのルートの設定において荷Ｗを移動
させるための短期的目標P1、P2・・・P4を設定し、これ
ら短期的目標に順次制御しながら移動させる。例えば発
進位置Ｓから荷Ｗを振れＶを抑えるようにトロリーＴを
発進させ、荷Ｗを位置P1、P2と障害物Ａを越えて移動
し、更に、位置P3、P4と障害物Ｂを迂回して移動し、目
標位置Ｅへと３次元的な最適ルートＲ上を移動する。

第２図には、本発明を実施する装置が示されている。

ルート設定回路１には、操作選択回路２が接続され、
該回路２には、トロリーＴの第１軸を制御する第１軸制
御回路３、第２軸を制御する第２軸制御回路４及び第３
軸を制御する第３軸制御回路５が並列に接続されてい
る。これらの３回路３〜５は、トロリーＴに接続されて
いる。CCDカメラ9a及び9b、9cはそれぞれ各回路１〜５
に接続されている。前記CCDカメラ9aは第６図に示すよ
うに、ガータのレール10上を走行するトロリーＴのホス
ト11に隣接し、下方に向けて測定範囲用D1を測定するよ
うに設けられている。そして、荷Ｗの振巾Ａと吊りワイ
ヤ12の長さｌとから、振角θを θ＝sin^-1（A/l）から求め、更に、振角θと時間とから振れの角速度Δθ
を求めるようになっている。

また、CCDカメラ9b、9cは第７図に示すように、例え
ば障害物Ｂの正面及び側方に測定範囲D2、D3を測定する
ように設けられ、トロリーＴ、荷Ｗ及び障害物Ａ、Ｂの
位置や荷Ｗの振角θを求めるようになっている。

なお、これらの図面において、C1〜C3は、それぞれカ
メラ9a〜9cの捕捉画面である。

前記ルート設定回路１は、あらかじめ入力された目標
位置Ｅ、障害物Ａ、Ｂの位置及びカメラ9a〜9cから入力
されたトロリーＴの現在位置すなわち発進位置Ｓの３次
元座標に基づき、走行距離や操作切換えの回数などの指
標について最適となる３次元的なルートＲを設定する。

前記操作選択回路２は、ルート設定回路１の設定した
ルートＲと、カメラ9a〜9cからのトロリーＴの現在位
置、荷Ｗの振角等の信号に基づき、振れ止めや位置決め
を考慮したトロリーＴの第１軸ないし第３軸の制御態様
を選択する。

前記第１軸ないし第３軸制御回路３〜５は、第１軸制
御回路３を例に説明すると、該回路３には、第１の制御
回路６、第２の制御回路７及び第３の制御回路８が設け
られている。

その第１の制御回路６は、振れ止めを行い、走行し続
ける操作を制御し、第3a図ないし第3d図に示すように、
発進位置Ｓから荷Ｗの振れＶを抑止して発進するとき、
又は、走行状態で荷Ｗに振れＶが生じたとき、若しく
は、走行中に移動速度を変更するときに行うものであ
る。

前記第２の制御回路７は、振れ止めを行い、停止する
操作を制御し、第4a図ないし第4d図に示すように、走行
している状態から荷Ｗの振れＶを抑止して目標位置Ｅに
停止するとき、又は、停止している状態で、荷Ｗに振れ
Ｖが生じたときに行うものである。

前記第３の制御回路５は、安定した走行状態を、その
まま継続するときに行うものである。

前記第２軸制御回路４、第３軸制御回路５にも第１軸
制御回路３と同様に、第１の制御回路6a、6b、第２の制
御回路7a、7b及び第３の制御回路8a、8bがそれぞれ設け
られている。

前記第１ないし第３の制御回路は、それぞれトロリー
ＴのON・OFFと移動方向の指令とをファジィ推論により
行うようになっている。このうち第２の制御回路７を例
に説明すると、そのファジィ推論のアルゴリズムには、
第１表に示す制御則と、第5a図に示す振角に関するファジイ集合のメンバシッ
プ関数と、第5b図に示す角速度のファジィ集合のメンバ
シップ関数とを用いる。ただし、ファジィ推論によって
求まったトロリーＴの移動方向が、目標位置Ｅから離れ
る方向にONとなった場合は、その操作を行わず、また、
振れＶに追いつく前に大きく目標位置Ｅから離れるよう
になった場合は、トロリーＴを停止する。なお、上記の
制御則、メンバシップ関数は一例であり、トロリーの仕
様などによって調整を行うものである。

［発明の効果］本発明は、以上説明したように構成されているので、
下記の効果を奏する。

（Ａ）荷を移動したい目標位置を入力することによ
り、最適なルートで荷振れを生じさせることなく安定し
て荷を移動して目標位置に停止させることができる。

（Ｂ）オペレータの省力化及び専門知識を持たないオ
ペレータによる操作を可能にすることができ、荷役作業
の自動化を可能とする。

（Ｃ）クレーン本体を大巾に改造することなく制御回
路やセンサを付加するだけで容易に実施することができ
る。

（Ｄ）荷の移動中、全行程において、荷振れを生じな
いようにしているから作業員にとっても、又荷にとって
も安全である。

【図面の簡単な説明】

第1a図ないし第1d図は本発明による操作態様の概略を説
明する図面で第1a図は側面図、第1b図は平面図、第1c図
及び第1d図はそれぞれ第1b図のＸ矢視及びＹ矢視図、第
２図は制御ブロック図、第3a図ないし第3d図は振れ止め
をして走行する場合の操作態様を説明する側面図、第4a
図ないし第4d図は振れ止めをして目標位置に停止する場
合の操作態様を説明する側面図、第5a図及び第5b図はそ
れぞれ第２の制御回路の振角及び角速度に関するファジ
ィ集合のメンバシップ関数を説明する図面、第６図及び
第７図はCCDカメラを説明する側面図及び平面図であ
る。Ｅ……目標位置、Ｔ……トロリー、Ｖ……荷の振れ、Ｗ
……荷、１……ルート設定回路、２……操作選択回路、
３……第１軸制御回路、４……第２軸制御回路、５……
第３軸制御回路、６、6a、6b……第１の制御回路、７、
7a、7b……第２の制御回路、８、8a、8b……第３の制御
回路、9a、9b、9c……CCDカメラ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された現在位置、目標位置及び障害物
位置等の情報に基づいて目標位置まで３次元的に安全迅
速に荷を移動させるルートを設定し、該ルート上を移動
しながらセンサからの現在位置、荷の振れ等の情報に基
づいて前記ルート上を正しく荷振れのない状態で荷を移
動させるための短期的目標に向って選択された振れ止め
発進、振れ止め停止、位置決め停止等の操作指令を自動
的にトロリー等の装置に出力するに当り、上記操作指令
は、ルート設定回路と、操作選択回路と、トロリーの第
１軸、第２軸、第３軸の各軸制御回路で行い、各軸制御
回路には、ファジィ推論により振れ止め走行操作を制御
する第１の制御回路と、振れ止め停止操作を制御する第
２の制御回路と、安全走行を制御する第３の制御回路と
を設けると共に、前記第１ないし第３の制御回路は、そ
れぞれ荷の振角及び角速度に関する制御則とファジィ集
合により、入力値がファジィ集合のいずれかに当てはま
っている度合に応じて制御則の重みを求め、一番重みの
ある制御則に基づく値をトロリーへの出力値とすること
を特徴とするクレーン自動運転方法。