JP6772803B2

JP6772803B2 - クレーン

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Publication number: JP6772803B2
Application number: JP2016239911A
Authority: JP
Inventors: 真輔神田
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2020-10-21
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Also published as: WO2018105740A1; JP2018095369A

Description

本発明は、荷物の搬送経路を算出するクレーンに関する。

一般的に、クレーンによって荷物を搬送する作業に対して、工期短縮やコスト削減を実現することが望まれている。クレーンの動作の変更やそれによる荷物の吊り姿勢の変更を少なくすることによって、オペレータに掛かる負担を抑えて、時間短縮やコスト低減に寄与でき、工期短縮やコスト削減に繋げることができる。そのため、オペレータに掛かる負担を抑えることができる効率的な搬送経路を、コンピュータを用いて自動的に算出するシステムが従来から提供されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の搬送経路算出システムは、工期短縮やコスト削減を実現することを目的とし、荷物と周囲の建物との干渉を回避できるように、計算装置が非干渉且つ好適な吊り姿勢や円弧軌道を含む搬送経路を生成している。

しかし、作業現場でクレーンを使用する場合には、オペレータの技量及び当該作業現場の環境等、作業の状況ごとに異なった優先事項が要求される。従って、搬送経路が自動的に算出される場合でも、個々の優先事項が考慮されていることが望ましい。

特許文献１に記載の搬送経路算出システムにおいて、演算のパラメータには作業の状況に対応した個々の優先事項が適用されておらず、算出される搬送経路は、作業の状況に対応した適切な優先事項が考慮されたものではなかった。このように、作業の状況に対応した適切な優先事項が考慮されずに搬送経路が算出されていると、この搬送経路が、作業の状況には相応せず、適切な搬送経路にはなり得ない場合があった。

特開２０１５−６８０１９号公報

本発明は、作業の状況に対応した適切な搬送経路をオペレータが選択できるクレーンを提供することを目的とする。

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。

請求項１に係る発明は、起伏自在且つ伸縮自在のブームを備えるクレーンであって、作業現場の三次元情報と、前記作業現場における当該クレーンの位置情報と、当該クレーンの三次元情報と、荷物の重量及び形状の情報と、前記荷物の搬送開始位置及び目標位置の情報とを取得し、前記荷物の重量から定まる当該クレーンの作業可能範囲を算出し、前記位置情報が示す位置に配置された当該クレーンについて、前記搬送開始位置にある前記荷物を吊り上げるための前記ブームの先端部の位置と前記目標位置にある前記荷物を吊り下げるための前記ブームの先端部の位置とが前記作業可能範囲内か否かを判定し、前記作業可能範囲の情報と前記荷物の形状の情報と前記クレーンの三次元情報と前記作業現場の三次元情報とを用いて、構造物への前記荷物及び前記ブームの接触を回避できる搬送可能範囲を算出し、更に、前記搬送開始位置から前記目標位置までの前記荷物の搬送経路に関するパラメータ及び搬送作業に関する当該クレーンのパラメータのうち任意のパラメータを最適化する条件を満たす搬送経路を前記搬送可能範囲の中から算出し、前記作業現場の三次元情報を示す前記作業現場の画像を表示するとともに、選択された前記条件ごとに異なる前記搬送経路を前記画像上に表示し、表示された前記搬送経路のうち選択された前記搬送経路に沿って前記荷物を搬送する当該クレーンの操作に関する情報を表示する、としたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載したクレーンにおいて、前記荷物の搬送経路に関するパラメータ及び前記クレーンのパラメータのうち任意の一のパラメータ最適化する条件を満たす経路候補範囲を、前記搬送可能範囲の中から算出し、前記経路候補範囲から前記荷物の搬送経路に関するパラメータ及び前記クレーンのパラメータのうち任意の他のパラメータを最適化する条件を満たす前記搬送経路を算出する、としたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載したクレーンにおいて、表示された前記搬送経路のうち選択された前記搬送経路に沿って前記荷物を搬送する当該クレーンの動作を表示する、としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、荷物の搬送経路に関するパラメータ及び搬送作業に関する当該クレーンのパラメータのうち任意のパラメータを最適化する条件を満たす搬送経路、即ち、パラメータごとに異なる搬送経路を算出できる。これにより、オペレータに条件の異なる複数の搬送経路が提示されるとともに、オペレータに対して、クレーンの操作に関する情報が表示される。従って、作業の状況に対応した適切な搬送経路をオペレータが選択できるクレーンを提供することができる。

本発明によれば、一のパラメータと他のパラメータとが考慮された搬送経路を算出できる。これにより、オペレータに細かい条件に基づいた搬送経路が提示される。従って、作業の状況に対応した適切な搬送経路をオペレータが選択できるクレーンを提供することができる。

本発明によれば、オペレータに対して、選択された搬送経路に沿って荷物を搬送する当該クレーンの動作が表示される。従って、作業の状況に対応した適切な搬送経路をオペレータが選択できるクレーンを提供することができる。

吊上作業時におけるクレーンを示す図。クレーンの制御システムを示す図。（Ａ）は作業現場に配置されたクレーンの作業可能範囲と搬送可能範囲とを示す平面図、（Ｂ）はその側面図。搬送経路の算出と搬送経路の表示とに関する制御態様を示す図。搬送経路の算出に関する制御態様を示す図。経路候補範囲の算出と搬送経路の算出とに関する制御態様を示す図。（Ａ）は作業現場に配置されたクレーンによって搬送される荷物の搬送経路とブームの先端部の軌跡とを示す作業現場の平面図、（Ｂ）は搬送経路とブームの先端部の軌跡とを示す作業現場の側面図。作業現場の画像と搬送経路との表示を示す図。作業現場の画像と搬送経路とクレーンの操作に関する情報との表示を示す図。

以下に、本発明の一実施形態としてクレーン１を説明する。

図１に示すように、クレーン１は、不特定の場所に移動可能な移動式クレーンである。クレーン１は、車両２、クレーン装置６を有する。

車両２は、クレーン装置６を搬送するものである。車両２は、複数の車輪３を有し、エンジン４を動力源として走行する。車両２には、アウトリガ５が設けられている。アウトリガ５は、車両２の幅方向両側に油圧によって延伸可能な張り出しビームと地面に垂直な方向に延伸可能な油圧式のジャッキシリンダとから構成されている。車両２は、アウトリガ５を車両２の幅方向に延伸させるとともにジャッキシリンダを接地させることにより、クレーン１の作業可能範囲Ｒ（図３参照）を広げることができる。

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ものである。クレーン装置６は、旋回台７、伸縮ブーム８、ジブ９、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、伸縮シリンダ１２、起伏シリンダ１３、メインウインチ１４、メインワイヤロープ１５、サブウインチ１６、サブワイヤロープ１７、カメラ１８、キャビン１９等を具備する。

旋回台７は、クレーン装置６を旋回可能に構成するものである。旋回台７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。円環状の軸受は、その回転中心が車両２の設置面に対して垂直になるように配置されている。旋回台７は、円環状の軸受の中心を回転中心として一方向と他方向とに回転自在に構成されている。

伸縮ブーム８は、車両２のフレーム上で水平回転可能且つ揺動自在に構成されている。伸縮ブーム８は、複数のブーム部材であるベースブーム部材８ａ、セカンドブーム部材８ｂ、サードブーム部材８ｃ、フォースブーム部材８ｄ、フィフスブーム部材８ｅ、トップブーム部材８ｆから構成されている。伸縮ブーム８は、各ブーム部材を伸縮シリンダ１２で移動させることで軸方向に伸縮自在に構成されている。伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端には、カメラ１８が設けられている。

ジブ９は、クレーン装置６の揚程や作業半径を拡大するものである。ジブ９は、伸縮ブーム８のベースブーム部材８ａに設けられたジブ支持部８ｇによってベースブーム部材８ａに沿った姿勢で保持されている。ジブ９の基端は、トップブーム部材８ｆのジブ支持部８ｇに連結可能に構成されている。ジブ９は、ジブ支持部８ｇに図示しないピンを打ち込むことによりトップブーム部材８ｆの先端に連結可能に構成されている。

メインフックブロック１０は、荷物Ｗを吊るものである。メインフックブロック１０には、メインワイヤロープ１５が巻き掛けられる複数のフックシーブと、荷物Ｗを吊るメインフック１０ａとが設けられている。サブフックブロック１１は、荷物Ｗを吊るものである。サブフックブロック１１には、荷物Ｗを吊るサブフック１１ａが設けられている。

起伏シリンダ１３は、伸縮ブーム８を起立及び倒伏させ、伸縮ブーム８の姿勢を保持するものである。起伏シリンダ１３はシリンダ部とロッド部とからなる油圧シリンダから構成されている。

油圧ウインチであるメインウインチ１４は、メインワイヤロープ１５の繰り入れ（巻き上げ）及び繰り出し（巻き下げ）を行うものである。油圧ウインチであるサブウインチ１６は、サブワイヤロープ１７の繰り入れ及び繰り出しを行うものである。

キャビン１９は、操縦席を覆うものである。キャビン１９は、旋回台７における伸縮ブーム８の側方に設けられている。キャビン１９の内部には、操縦席が設けられている。操縦席には、タッチパネルである表示部２０（図２参照）が設けられている。

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、起伏シリンダ１３で伸縮ブーム８を任意の起伏角度に起立させて、伸縮ブーム８を任意の伸縮ブーム長さに延伸させたりジブ９を連結させたりす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。

次に、図２を用いて、クレーン１の制御システムについて説明する。

クレーン１は、表示部２０の他、優先条件選択部２１、データ格納部２２、経路算出部２３、３Ｄデータ生成部２４、及び、クレーン情報算出部２５を有している。

優先条件選択部２１は、搬送経路Ｒｔの算出に適用される各優先条件として、後述する複数のパラメータを最小にする条件の何れかをオペレータの操作に応じて選択する。オペレータは、優先条件選択部２１を操作することによって、荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータ及び搬送作業に関するクレーン１のパラメータのうち一以上の任意のパラメータを選択できる。

優先条件選択部２１は、一つの搬送経路Ｒｔが算出されるように、複数のパラメータのうちの一つを選択することができる。優先条件選択部２１は、一つの搬送経路Ｒｔに対して一つのパラメータが適用された各搬送経路Ｒｔが同時に算出されるように、複数のパラメータを選択することもできる。また、優先条件選択部２１は、一つの搬送経路Ｒｔに対して複数のパラメータが適用された複数の搬送経路Ｒｔが同時に算出されるように、複数のパラメータを選択することもできる。表示部２０に表示される各条件のアイコンをオペレータがタッチ操作することによって、優先条件選択部２１は、各パラメータを選択することができる。

データ格納部２２には、クレーン１の三次元情報、複数のパラメータの情報、３Ｄデータ、クレーン１の姿勢の情報、及び、荷物Ｗの情報が格納されている。また、データ格納部２２には、伸縮ブーム８の最大長さ、最小長さ、最大傾倒角度及び最小傾倒角度によって定まるクレーン１の作業範囲の情報と、作業範囲において伸縮ブーム８の傾倒角度及び長さごとに設定された定格総荷重の情報とが、クレーン１に関する情報として格納されている。

経路算出部２３は、データ格納部２２に格納された情報を用いて、搬送経路Ｒｔを算出する。

３Ｄデータ生成部２４は、カメラ１８が撮影して得られた作業現場の画像データに基づいて３Ｄデータ（作業現場の三次元情報）を作成する。なお、３Ｄデータ生成部２４は、作業現場に持ち込まれた他のカメラが撮影して得られた画像データに基づいて３Ｄデータを作成していてもよい。また、３Ｄデータは、レーザースキャナによって作業現場の地表面及び地上構造物Ｓを計測し、得られた点群データに基づいて作成されるものであってもよい。

クレーン情報算出部２５は、クレーン１に取り付けられた各種センサの出力値からクレーン１の姿勢と荷物Ｗの情報とを算出する。クレーン１は、旋回台７の旋回角度又は旋回モータ（図示せず）の回転角度を検出するセンサ３１、伸縮ブーム８の伸縮長さを検出するセンサ３２、伸縮ブーム８の傾倒角度を検出するセンサ３３、及び、荷物Ｗの重量を検出するセンサ３４を備えている。これらのセンサ３１・３２・３３・３４の出力値を用いて、クレーン１は、クレーン装置６の姿勢と荷物Ｗの重量及び姿勢を算出し、クレーン装置６の姿勢の情報と荷物Ｗの重量及び姿勢の情報とをデータ格納部２２に格納し、荷物Ｗの重量及び姿勢に対応するクレーン装置６の姿勢の情報を都度更新している。

クレーン情報算出部２５は、一つの荷物Ｗごとに荷物Ｗの重量を算出する。また、クレーン情報算出部２５は、荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂが変更される度に、荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂの情報を更新する。

表示部２０は、３Ｄデータを示す作業現場の画像を表示するとともに、この画像上に搬送経路Ｒｔを表示する。

また、クレーン１は、位置特定部２６を有している。位置特定部２６は、ＧＮＳＳアンテナが受信した電波に基づいてクレーン１の現在位置を特定するものである。

更に、クレーン１は、情報受信部２７を有している。情報受信部２７は、図示しないアンテナが電波を受信することにより、様々な情報を取得できる。例えば、クレーン１の三次元情報は、データ格納部２２に格納される代わりに、クレーン１の機種ごとに異なる情報として遠隔サーバに格納されていてもよい。また、３Ｄデータは、作業現場ごとに異なる情報として、荷物Ｗの情報は、荷物Ｗごとに異なる情報として、それぞれ遠隔サーバに格納されていてもよい。情報受信部２７は、通信ネットワークを介して遠隔サーバに格納されている様々な情報を取得できる。データ格納部２２は、遠隔サーバから取得した情報を格納する。

ここで、搬送経路Ｒｔの算出に適用される複数のパラメータについて説明する。

クレーン１は、各パラメータとして、時間、揚程、燃費、騒音、接地圧及び負荷率を搬送経路Ｒｔの算出に適用する。時間と揚程とは、荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータに該当する。燃費、騒音、接地圧及び負荷率は、搬送作業に関するクレーン１のパラメータに該当する。クレーン１は、これらのパラメータのうち任意のパラメータを最小にする条件を満たす搬送経路Ｒｔを算出する。

任意のパラメータとして時間が適用された搬送経路Ｒｔは、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでの荷物Ｗの搬送に掛かる時間を最小にする経路となる。揚程が適用された搬送経路Ｒｔは、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまで荷物Ｗを搬送する間に吊下げられる荷物Ｗの最大揚程を最小にする経路となる。燃費が適用された搬送経路Ｒｔは、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまで荷物Ｗを搬送する間にクレーン１が消費するエネルギーを最小にする経路となる。騒音が適用された搬送経路Ｒｔは、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまで荷物Ｗを搬送する間にクレーン１から発生する騒音の最大値を最小にする経路となる。接地圧が適用された搬送経路Ｒｔは、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまで荷物Ｗを搬送する場合のクレーン１の接地面圧の最大値を最小にする経路となる。また、負荷率が適用された搬送経路Ｒｔは、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまで荷物Ｗを搬送する場合のクレーン１の安定度の最大値を最小にする経路となる。

或いは、風等の外乱が大きく現れる状況下において、荷物Ｗの振れを防止して安全に作業を実施することを目的として、任意のパラメータとして時間が適用された搬送経路Ｒｔは、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでの荷物Ｗの搬送に掛かる時間を最大にする経路となる。このように、クレーン１は、任意のパラメータを最小にする条件の他に、任意のパラメータを最大にする条件を満たす搬送経路Ｒｔを算出することができる。つまり、クレーン１は、任意のパラメータを最適化する条件を満たす搬送経路Ｒｔを算出することができる。

クレーン１は、オペレータの操作に応じて、選択された任意のパラメータを一以上の搬送経路Ｒｔの算出に適用することができる。例えば、クレーン１は、一つのパラメータごとに一つの搬送経路Ｒｔを算出することができる。また、クレーン１は、一つの搬送経路Ｒｔに対して複数のパラメータが適用された一以上の搬送経路Ｒｔを算出することもできる。

次に、クレーン１の三次元情報について説明する。

クレーン１の三次元情報とは、立体形状を有するクレーン１の各寸法の情報のことである。車両２及びクレーン装置６のそれぞれの全高、全長、全幅等の寸法の情報の他、伸縮ブーム８の最小長さ、最大長さ、最小傾倒角度及び最大傾倒角度の情報がクレーン１の三次元情報に該当する。地上構造物Ｓ（図４参照）との接触を回避するために予め制限された高さ等に基づいて設定された、伸縮ブーム８の最小長さ、最大長さ、最小傾倒角度及び最大傾倒角度の情報もクレーン１の三次元情報に該当する。また、伸縮ブーム８の長さ及び傾倒角度ごとに定まる伸縮ブーム８の先端部の車両２に対する位置の情報がクレーン１の三次元情報に該当する。伸縮ブーム８の先端部は、伸縮ブーム８のうちサブフックブロック１１の直上方の部分とする。

次に、図３（Ａ）（Ｂ）を用いて、作業現場の三次元情報、荷物Ｗの情報、作業可能範囲Ｒ及び搬送可能範囲Ｒａについて説明する。

作業現場の三次元情報は、作業現場にある建物等の地上構造物Ｓの立体形状、及び、建物内の設備の立体形状が表された３Ｄメッシュ、デジタルオルソ画像、数値地表モデル（ＤＳＭ）等であって、作業現場の状況を三次元で表す３Ｄデータである。ここでいう地上構造物Ｓには、作業現場にある凸形状を有する物体であって、図示しない丘陵等が含まれていてもよい。なお、クレーン１は、作業現場を特定することにより、３Ｄデータを遠隔サーバから取得していてもよい。

荷物Ｗの情報には、荷物Ｗの重量及び形状、荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂ等の情報が該当する。荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａは、予め設定された作業現場における吊上及び搬送の始点となる荷物Ｗの位置である。荷物Ｗの目標位置Ｐｂは、予め設定された作業現場における吊上及び搬送の終点となる荷物Ｗの位置である。荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂの情報は、３Ｄデータに同期されている。従って、荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂは、作業現場上の所定位置に設定されている。荷物Ｗの情報には、荷物Ｗの重量及び形状の情報とともに重心位置の情報が含まれていてもよい。荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂは、荷物Ｗの重心位置が搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂに対応するように設定されているとしてもよい。また、クレーン１によって吊り上げられた際の荷物Ｗの姿勢、搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂにおける荷物Ｗの各姿勢も、荷物Ｗの情報に含まれていてもよい。

経路算出部２３は、作業範囲内において、荷物Ｗの重量から定まる作業可能範囲Ｒを算出する。作業可能範囲Ｒは、クレーン１が転倒しない作業範囲である。本実施形態の説明に用いられる荷物Ｗの重量に対しては、図示する作業可能範囲Ｒが算出される。本実施形態において、作業可能範囲Ｒは、アウトリガ５を最大張出位置まで張り出した状態における吊上能力を示す。

また、経路算出部２３は、算出した作業可能範囲Ｒの情報と荷物Ｗの形状の情報とクレーン１の三次元情報と３Ｄデータとを用いて、地上構造物Ｓへの荷物Ｗ及び伸縮ブーム８の接触を回避できる搬送可能範囲Ｒａを作業可能範囲Ｒの中から算出する。そして、経路算出部２３は、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでの荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータ及び搬送作業に関するクレーン１のパラメータのうち任意のパラメータを最小にする条件を満たす搬送経路Ｒｔを搬送可能範囲Ｒａの中から算出する。

次に、図４、図５及び図６を用いて、搬送経路Ｒｔの算出の制御態様について説明する。

ステップＳ１１において、クレーン１は、オペレータが選択したパラメータの情報を認識する。

ステップＳ１２において、クレーン１は、３Ｄデータ生成部２４が生成する３Ｄデータを取得する。若しくは、クレーン１は、遠隔サーバから３Ｄデータを取得する。その後、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、クレーン１は、位置特定部２６が特定する作業現場におけるクレーン１の位置情報を取得する。位置情報には、経度や緯度に加えて標高が含まれる。更に、クレーン１の方角も含まれる。また、クレーン１は、オペレータの操作によって入力された仮想上の位置情報を取得することもできる。その後、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、クレーン１は、荷物Ｗの情報を取得する。クレーン１は、データ格納部２２に格納された荷物Ｗの重量及び形状の情報と、荷物Ｗの搬送開始位置Ｐａ及び目標位置Ｐｂの情報とを選択して読み出すことによって認識する。その後、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５において、クレーン１は、クレーン１の三次元情報を取得する。クレーン１は、データ格納部２２に格納されたクレーン１の三次元情報を選択して読み出すことによって認識する。その後、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、クレーン１は、荷物Ｗの重量の情報を用いて、クレーン１の作業可能範囲Ｒを算出する。その後、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７において、クレーン１は、作業可能範囲Ｒの情報と荷物Ｗの情報とクレーン１の三次元情報と位置情報と３Ｄデータとを用いて、位置情報が示す位置に配置されたクレーン１について、搬送開始位置Ｐａにある荷物Ｗを吊り上げるための伸縮ブーム８の先端部の位置と目標位置Ｐｂにある荷物Ｗを吊り下げるための伸縮ブーム８の先端部の位置とが作業可能範囲Ｒ内か否かを判定する。

その結果、図３（Ａ）に示すように、搬送開始位置Ｐａにある荷物Ｗを吊り上げるための伸縮ブーム８の先端部の位置と目標位置Ｐｂにある荷物Ｗを吊り下げるための伸縮ブーム８の先端部の位置とが作業可能範囲Ｒ内にあると判定された場合、ステップＳ１８に移行する。一方、作業可能範囲Ｒ内でないと判定された場合、ステップＳ１ｅに移行する。

ステップＳ１８において、クレーン１は、搬送可能範囲Ｒａを算出する。その後、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９において、クレーン１は、搬送経路Ｒｔの算出Ａの制御を開始し、ステップをステップＳ２１に移行させる（図５参照）。そして、搬送経路Ｒｔの算出Ａが終了するとステップをステップＳ１ａに移行させる。

図５に示すように、ステップＳ２１において、クレーン１は、オペレータが選択したパラメータ（図４のステップＳ１１参照）が一つであるか否かを判定する。その結果、選択されたパラメータが一つであると判定された場合、ステップＳ２２に移行する。一方、選択されたパラメータが二以上であると判定された場合、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２２において、クレーン１は、選択された一のパラメータを最小にする条件を満たす搬送経路Ｒｔを搬送可能範囲Ｒａの中から算出する。その後、搬送経路Ｒｔの算出Ａの制御を終了して、ステップＳ１ａに移行する（図４参照）。

ステップＳ２３において、クレーン１は、二以上のパラメータについて、オペレータが搬送経路Ｒｔごとに一のパラメータを選択したか否かを判定する。その結果、搬送経路Ｒｔごとに一のパラメータが選択されたと判定された場合、ステップＳ２４に移行する。一方、搬送経路Ｒｔごとに一のパラメータが選択されていない、即ち、搬送経路Ｒｔごとに二以上のパラメータが選択されていると判定された場合、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２４において、クレーン１は、選択された各パラメータを最小にする条件を満たす搬送経路Ｒｔをそれぞれ搬送可能範囲Ｒａの中から算出する。その後、搬送経路Ｒｔの算出Ａの制御を終了して、ステップＳ１ａに移行する（図４参照）。

ステップＳ２５において、クレーン１は、搬送経路Ｒｔの算出Ｂの制御を開始し、ステップをステップＳ３１に移行させる（図６参照）。そして、搬送経路Ｒｔの算出Ｂが終了するとステップをステップＳ１ａに移行させる（図４参照）。

ここでは、搬送経路Ｒｔの算出Ｂの制御として、一つの搬送経路Ｒｔに対して二つのパラメータが選択且つ適用される場合について説明する。なお、クレーン１は、一のパラメータと他のパラメータとが考慮された搬送経路Ｒｔを二以上算出するものであってもよい。

図６に示すように、ステップＳ３１において、クレーン１は、搬送作業に関するクレーン１のパラメータのうち任意の一のパラメータを最小にする条件を満たす経路候補範囲Ｒｂを搬送可能範囲Ｒａの中から算出する。その後、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２において、クレーン１は、経路候補範囲Ｒｂから、荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータ及びクレーン１のパラメータのうち任意の他のパラメータを最小にする条件を満たす搬送経路Ｒｔを算出する。その後、搬送経路Ｒｔの算出Ｂの制御を終了して、ステップＳ１ａに移行する（図４及び図５参照）。

なお、オペレータの操作によって入力された仮想上の位置情報を取得する場合、クレーン１は、仮想上の位置情報が示すクレーン１の位置について、搬送可能範囲Ｒａと経路候補範囲Ｒｂと搬送経路Ｒｔとを算出することができる。

図４に示すように、ステップＳ１ａにおいて、クレーン１は、３Ｄデータを示す作業現場の画像を表示部２０に表示するとともに、選択された上述の条件ごとに異なる一以上の搬送経路Ｒｔを画像上に表示する。

ステップＳ１ｂにおいて、クレーン１は、表示部２０に表示された搬送経路Ｒｔのうちオペレータが選択した搬送経路Ｒｔを認識する。オペレータは、表示部２０をタッチ操作することによって、表示された一以上の搬送経路Ｒｔの一つを選択できる。その後、ステップＳ１ｃに移行する。

ステップＳ１ｃにおいて、クレーン１は、表示された搬送経路Ｒｔのうち選択された搬送経路Ｒｔに沿って荷物Ｗを搬送するクレーン１の動作を表示部２０に表示する。その後、ステップＳ１ｄに移行する。

ステップＳ１ｄにおいて、クレーン１は、表示された搬送経路Ｒｔのうち選択された搬送経路Ｒｔに沿って荷物Ｗを搬送するクレーン１の操作に関する情報を表示部２０に表示する。

ステップＳ１ｅにおいて、クレーン１は、位置情報が示すクレーン１の位置について、搬送開始位置Ｐａにある荷物Ｗを吊り上げるための伸縮ブーム８の先端部の位置と目標位置Ｐｂにある荷物Ｗを吊り下げるための伸縮ブーム８の先端部の位置とが作業可能範囲Ｒ内でない旨を表示部２０に表示する。

次に、図７（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、二つ搬送経路Ｒｔ（Ｒｔ１・Ｒｔ２）について説明する。なお、本実施形態の説明において、荷物Ｗは、サブフック１１ａ（図１参照）に掛けられているとするが、代わりにメインフック１０ａ（図１参照）に掛けられていてもよい。

搬送経路Ｒｔ１は、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでの荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータのうち時間を最小にする条件を満たす経路である。

図７（Ａ）に示すように、搬送経路Ｒｔ１は、作業現場の平面視において、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでを直線で結んだ経路となる。図７（Ｂ）に示すように、作業現場の側面視において、搬送経路Ｒｔ１は、搬送開始位置Ｐａに置かれた荷物Ｗを吊り上げて、図中右側にある地上構造物Ｓの上方を越えてから目標位置Ｐｂまで搬送する経路となる。搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまで荷物Ｗを搬送する間に、伸縮ブーム８の先端部の軌跡Ｌ１は、搬送経路Ｒｔ１の上方に描かれる。このように、時間を最小にする条件を満たす搬送経路Ｒｔ１は、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでの荷物Ｗの搬送に関するパラメータのうち搬送距離を最小にする条件を満たす経路となる。

搬送経路Ｒｔ２は、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでの荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータのうち揚程を最小にする条件を満たす経路候補範囲Ｒｂから算出される経路であって、荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータ及びクレーン１のパラメータのうち時間を最小にする条件を満たす経路である。つまり、搬送経路Ｒｔ２は、荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータ及び搬送作業に関するクレーン１のパラメータのうち二つのパラメータが適用された経路であって、一のパラメータは揚程であって、他のパラメータは時間である。

クレーン１は、揚程を最小にする条件を満たす経路候補範囲Ｒｂを搬送可能範囲Ｒａの中から算出し、更に、搬送距離を最小にする条件を満たす搬送経路Ｒｔを経路候補範囲Ｒｂから算出する。搬送経路Ｒｔ２は、搬送開始位置Ｐａに置かれた荷物Ｗを吊り上げて、図中左側にある地上構造物Ｓを側方から通過した後に、荷物Ｗをクレーン１の後方まで直線状に搬送し、更に、目標位置Ｐｂまで直線状に搬送する経路となる。また、図中には、伸縮ブーム８の軌跡Ｌ２を示す。

任意のパラメータとして時間を最大にする条件を満たす搬送経路を算出することもできる。揚程を最小にする条件を満たす経路候補範囲Ｒｂを搬送可能範囲Ｒａの中から算出し、更に、時間を最大にする条件を満たす搬送経路を経路候補範囲Ｒｂから算出することでもよい。この場合には、風等の外乱が大きく現れる状況下においても、揚程を最小にして可能な限り長い時間を掛けて安全に荷物Ｗを搬送することをオペレータに提示できる。

このように、クレーン１によれば、三次元情報によって作業現場の状況が反映された複数の搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２をパラメータごとに算出できる。また、クレーン１は、荷物Ｗの搬送経路に関するパラメータ及び搬送作業に関するクレーン１のパラメータのうち任意のパラメータを最適化する条件を満たす搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２、即ち、パラメータごとに異なる搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２を算出できる。これにより、オペレータに条件の異なる複数の搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２が提示される。従って、作業の状況に対応した適切な搬送経路Ｒｔをオペレータが選択できるクレーン１を提供することができる。

クレーン１によれば、一のパラメータと他のパラメータとが考慮された搬送経路Ｒｔ２を算出できる。これにより、オペレータに細かい条件に基づいた搬送経路Ｒｔ２が提示される。従って、作業の状況に対応した適切な搬送経路Ｒｔをオペレータが選択できるクレーン１を提供することができる。

なお、搬送作業に関するクレーン１のパラメータのうち任意のパラメータには、クレーン１の接地面圧（言い換えるとアウトリガ反力）の最大値、負荷率（言い換えるとクレーン１の安定度）の最大値、騒音の最大値、燃料消費量が更に含まれている。オペレータによる選択に応じて、クレーン１は、これらのパラメータを最小にする条件を満たす各搬送経路Ｒｔを算出する。

クレーン１の接地面圧の最大値と負荷率の最大値とは、クレーン装置６の作業半径に置き換えることができる。つまり、クレーン１は、搬送作業に関するクレーン１のパラメータとしての作業半径を最小にする条件を搬送経路Ｒｔの算出に適用していてもよい。

データ格納部２２（図２参照）は、クレーン１に関する情報として、エンジン４の出力ごとに定量化されたエンジン音の情報を格納している。また、データ格納部２２は、それぞれロープ速度ごとに定量化された、メインウインチ１４の繰出時と繰入時との各作動音の情報、及び、サブウインチ１６の繰出時と繰入時との各作動音の情報を格納している。データ格納部２２は、伸縮ブーム８の俯仰時の作動音、伸長時の作動音及び収縮時の作動音の情報と、旋回速度ごとに定量化された旋回台７の旋回時の作動音の情報とを格納している。クレーン情報算出部２５は、これらの情報を用いて、荷物Ｗの重量による定荷重に対してのメインウインチ１４、サブウインチ１６、伸縮ブーム８、旋回台７の各作動速度から各作動音の大きさとエンジン音の大きさとを算出する。

データ格納部２２は、クレーン１に関する情報として、エンジン４の出力ごとに定量化された燃料消費量の情報を格納している。より詳細には、データ格納部２２は、それぞれロープ速度ごとに定量化された、メインウインチ１４の繰出時と繰入時との各エンジン出力の情報及びサブウインチ１６の繰出時と繰入時との各エンジン出力の情報を格納している。データ格納部２２は、伸縮ブーム８の俯仰時のエンジン出力、伸長時のエンジン出力及び収縮時のエンジン出力の情報と、旋回速度ごとに定量化された旋回台７の旋回時のエンジン出力の情報とを格納している。クレーン情報算出部２５は、これらの情報を用いて、荷物Ｗの重量による定荷重に対してのメインウインチ１４、サブウインチ１６、伸縮ブーム８、旋回台７の各作動速度に対応したエンジン出力を算出する。更に、算出したエンジン出力に基づいて、燃料消費量を算出する。

次に、作業現場の画像と搬送経路Ｒｔとの表示について説明する。

図８に示すように、表示部２０は、平面図と側面図との二つの画面で、３Ｄデータを示す作業現場の画像を表示する。また、パラメータごとに算出された一以上の搬送経路Ｒｔが画像上に表示される。また、上述の条件ごとに異なる伸縮ブーム８の先端部の軌跡も画像上に表示する。表示の形態は、平面図と側面図との他に、オペレータによる表示部２０のタッチ操作に応じて、別の側面図又は斜視図等、視線の方向を適宜変更可能なものであってもよく、表示部２０の画面上のタッチ操作に応じて表示サイズが変更可能なものであってもよい。

画面上には、各条件を示すアイコンが、作業現場の画像とは別に表示されている。オペレータは、例えば表示部２０の画面上のタッチ操作によって、『時間最短』、『揚程最小』、『燃費最小』、『騒音最小』、『接地圧最小』、『負荷率最小』及び『揚程最小＋時間最短』の何れかの条件、即ち、これら何れかの条件を満たす搬送経路Ｒｔを選択できる。

ここでは、表示部２０は、『時間最短』と『揚程最小＋時間最短』との条件を満たす搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２を表示している（図中の一点鎖線を参照）。また、表示部２０は、『時間最短』の条件を満たす軌跡Ｌ１と『揚程最小＋距離最小』の条件を満たす軌跡Ｌ２とを表示している（図中の破線を参照）。また、搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２ごとに、経路の情報として、搬送開始位置Ｐａから目標位置Ｐｂまでの荷物Ｗの搬送に掛かる時間、最大揚程、最大騒音、最大接地圧及び最大負荷率の各値が表示される。

表示部２０の画面を通してオペレータによって表示された搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２のうちの何れかが選択されると、表示部２０は、表示された搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２のうちの何れかに沿って荷物Ｗを搬送するクレーン１の操作に関する情報を表示する。図示していないが、オペレータが、選択候補として、画面上の搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２の何れか又はアイコンをタッチ操作する場合に、候補とされた搬送経路Ｒｔが反転して表示される等、選択候補の搬送経路Ｒｔが他の搬送経路Ｒｔとは異なる形態で表示されていてもよい。

図９に示すように、表示部２０は、選択された搬送経路Ｒｔ１に沿って荷物Ｗを搬送するクレーン１の操作に関する情報を表示する。表示部２０は、３Ｄデータと搬送経路Ｒｔとを表示する画面から別の画面に切り替えてクレーン１の操作に関する情報を表示する。

クレーン１は、搬送経路Ｒｔ１の算出時に、搬送経路Ｒｔ１に沿って荷物Ｗを搬送するためにクレーン１の操作が区分けされた区間Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４を予め設定している。クレーン１は、更に、各区間Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４において必要な操作を設定し、且つ、その操作量を算出している。

画面上には、各区間Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４を示すアイコンが、作業現場の画像とは別に表示されている。ここでは、オペレータによる操作によって、区間Ｐ２のアイコンが選択され、区間Ｐ２のクレーン１の操作に関する情報が表示されている。区間Ｐ２のクレーン装置６の旋回角度（右回り）の変化量、伸縮ブーム８の長さの変化量及び傾倒角度（上方起立）の変化量が表示されている。

オペレータが実際にクレーン１を操縦して荷物Ｗを搬送する場合には、各区間Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３を伸縮ブーム８の先端部が通過した時点から表示が切り替わる。例えば、区間Ｐ３を伸縮ブーム８の先端部が通過したときには、区間Ｐ４が画面上で選択された場合と同様に、区間Ｐ４のクレーン装置６の旋回角度（右回り）の変化量、伸縮ブーム８の長さの変化量及び傾倒角度（下方倒伏）の変化量が表示される。

このように、クレーン１によれば、オペレータに対して、クレーン１の操作に関する情報が表示される。従って、作業の状況に対応した適切な搬送経路Ｒｔをオペレータが選択できるクレーン１を提供することができる。

なお、クレーン１は、自動操縦の機能を有していてもよい。上述のように、何れかの搬送経路Ｒｔが選択される場合には、区間が設定され、各区間において必要な操作が設定され、且つ、その操作量が算出される。クレーン１は、各区間において必要な操作及びその操作量に応じて自動的に作動することによって、自動的に荷物Ｗを搬送できる。

表示部２０には、表示された搬送経路Ｒｔ１・Ｒｔ２のうち、選択された搬送経路Ｒｔに沿って荷物Ｗを搬送するクレーン１の動作が表示されてもよい。アイコン即ち搬送経路Ｒｔの選択が切り替えられると、選択された搬送経路Ｒｔに対応する軌跡を伸縮ブーム８の先端部が辿るようにクレーン装置６が旋回して伸縮ブーム８が伸縮する様子が、アニメーションで表示部２０に表示される。この場合に、表示部２０は、図８に示す平面図と側面図とではなく、斜視図等、視点を変えて作業現場の画像とともにクレーン１の動作を表示していてもよい。

このように、クレーン１によれば、オペレータに対して、選択された搬送経路Ｒｔに沿って荷物Ｗを搬送するクレーン１の動作が表示される。従って、作業の状況に対応した適切な搬送経路Ｒｔをオペレータが選択できるクレーン１を提供することができる。

１クレーン
８伸縮ブーム（ブーム）
２０表示部
Ｐａ搬送開始位置
Ｐｂ目標位置
Ｒ作業可能範囲
Ｒａ搬送可能範囲
Ｒｂ経路候補範囲
Ｒｔ搬送経路

Claims

起伏自在且つ伸縮自在のブームを備えるクレーンであって、
作業現場の三次元情報と、前記作業現場における当該クレーンの位置情報と、当該クレーンの三次元情報と、荷物の重量及び形状の情報と、前記荷物の搬送開始位置及び目標位置の情報とを取得し、
前記荷物の重量から定まる当該クレーンの作業可能範囲を算出し、
前記位置情報が示す位置に配置された当該クレーンについて、前記搬送開始位置にある前記荷物を吊り上げるための前記ブームの先端部の位置と前記目標位置にある前記荷物を吊り下げるための前記ブームの先端部の位置とが前記作業可能範囲内か否かを判定し、
前記作業可能範囲の情報と前記荷物の形状の情報と前記クレーンの三次元情報と前記作業現場の三次元情報とを用いて、構造物への前記荷物及び前記ブームの接触を回避できる搬送可能範囲を算出し、更に、
前記搬送開始位置から前記目標位置までの前記荷物の搬送経路に関するパラメータ及び搬送作業に関する当該クレーンのパラメータのうち任意のパラメータを最適化する条件を満たす搬送経路を前記搬送可能範囲の中から算出し、
前記作業現場の三次元情報を示す前記作業現場の画像を表示するとともに、選択された前記条件ごとに異なる前記搬送経路を前記画像上に表示し、表示された前記搬送経路のうち選択された前記搬送経路に沿って前記荷物を搬送する当該クレーンの操作に関する情報を表示する、ことを特徴とするクレーン。
前記荷物の搬送経路に関するパラメータ及び前記クレーンのパラメータのうち任意の一のパラメータを最適化する条件を満たす経路候補範囲を、前記搬送可能範囲の中から算出し、
前記経路候補範囲から前記荷物の搬送経路に関するパラメータ及び前記クレーンのパラメータのうち任意の他のパラメータを最適化する条件を満たす前記搬送経路を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
表示された前記搬送経路のうち選択された前記搬送経路に沿って前記荷物を搬送する当該クレーンの動作を表示する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクレーン。