JP6776861B2 - 移動式クレーンの共吊り制御システム - Google Patents

Description

本発明は、移動式クレーンの共吊り制御システムに関する。特に、複数の移動式クレーンを用いて一個の吊荷を吊り上げる作業である共吊り作業を制御する共吊り制御システムに関する。

従来、吊荷が大型かつ大重量であるため一台の移動式クレーンではその吊荷を吊上げる作業ができない場合に、二台の移動式クレーンを近接して配置し、吊荷を二台の移動式クレーンで同時に吊り上げる共吊り作業が行われる。共吊り作業においては、複数の移動式クレーンを同期させて作業する必要がある。

特許文献１に記載の移動式クレーンには、ブームの先端またはフックにＧＰＳ装置及びレーザ測距装置が設けられている。特許文献１に記載の移動式クレーンにおいては、共吊り作業において、ブーム先端に配置したＧＰＳ装置によって各移動式クレーンのブーム先端の対地三次元位置を検出するとともに、レーザ測距装置によってブーム先端からフックまでの距離を検出する。これにより、共吊り作業に必要とされるフック離間距離を一定に保つ制御を行うことができる。

しかし、各移動式クレーンのブーム先端またはフックにＧＰＳ装置及びレーザ測距装置が設けられているため、各移動式クレーンのブーム先端またはフックの位置しか検出することができない。また、作業現場における障害物の有無やその位置についても考慮されていない。つまり、移動式クレーンの車両やアウトリガの位置については検出されておらず、制御装置の算出した経路で作業を行う場合、各移動式クレーンの車両やアウトリガが、他の移動式クレーンまたは障害物に衝突する可能性があった。

特開２００６−２１９２５３号公報

そこで、本発明の目的は、複数の移動式クレーンを用いた共吊り作業において、各移動式クレーンが他の移動式クレーンまたは周囲の障害物と衝突を回避しつつ作業を行う移動式クレーンの共吊り制御システムを提供することを目的とする。

本発明においては、車両と、アウトリガと、ブームと、を備える移動式クレーンを複数用いて共吊り作業を行うとき、前記複数の移動式クレーンの制御を行う移動式クレーンの共吊り制御システムであって、吊荷の始点位置情報と、前記吊荷の終点位置情報と、前記吊荷のサイズ及び重量情報と、を入力する入力手段と、各移動式クレーンが作業を行う作業現場の三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、前記三次元情報取得手段の取得した作業現場の三次元情報に基づいて作業現場の三次元マップを算出する三次元マップ算出手段と、各移動式クレーンの位置情報を算出する位置情報算出手段と、各移動式クレーンの姿勢情報を算出する姿勢情報算出手段と、を備え、前記共吊り制御システムは、各移動式クレーンが作業を行う作業現場の三次元情報を合成して作業現場の三次元マップを算出し、前記各クレーンの姿勢情報と、前記吊荷の重量及びサイズ情報とに基づいて各クレーンの作業範囲を算出し、前記各クレーンの位置情報と、前記各クレーンの作業範囲と、前記吊荷の重量及びサイズ情報とに基づいて共吊り作業範囲を算出し、前記作業現場の三次元マップと、前記各クレーンの位置情報と、前記共吊り作業範囲と、前記吊荷の始点位置情報と、前記吊荷の終点位置情報とに基づいて共吊り作業経路を算出するものである。

また、本発明においては、前記作業経路算出手段は、所定時間ごとの前記作業現場の三次元情報に基づいて、共吊り作業経路を更新するものである。

また、本発明においては、前記共吊り制御システムは、前記共吊り作業経路を表示する表示手段を備えることを特徴とするものである。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

本発明においては、複数の移動式クレーンを用いて共吊り作業を行うとき、各移動式クレーンが他の移動式クレーンまたは周囲の障害物と衝突することを回避しつつ作業を行うための共吊り作業経路を算出することができる。

本発明においては、複数の移動式クレーンを用いて共吊り作業を行うとき、時間によって変化する周囲の障害物の三次元情報を更新することで、各移動式クレーンが他の移動式クレーンまたは周囲の障害物と衝突することを回避しつつ作業を行うための作業経路を更新することができる。

本発明においては、表示手段に共吊り作業経路を表示することで、操縦者は移動式クレーン及び他の移動式クレーンを用いて安全に共吊り作業を行うための共吊り作業経路を容易に確認することができる。そのため、他のクレーンとの間合いを容易にとることができ、安全な作業を実現できる。

本発明の一実施形態に係るクレーンの全体構成を示す側面図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの制御の構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの表示手段に表示される三次元情報を示す斜視図。 （Ａ）本発明の一実施形態に係るクレーンの表示手段に表示される吊荷が始点位置に配置された状態を示す平面模式図、（Ｂ）本発明の一実施形態に係るクレーンの表示手段に表示される吊荷が終点位置に配置された状態を示す平面模式図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの共吊り時の作業経路算出制御の態様を示すフロートチャート図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの共吊り作業範囲算出制御の態様を示すフロートチャート図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの共吊り作業経路算出制御の態様を示すフロートチャート図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの表示手段に表示されるエネルギー効率が最小となる共吊り作業経路及び三次元情報を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの表示手段に表示される修正した共吊り作業経路及び三次元情報を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係るクレーンの表示手段に表示される所定時間経過後の修正した共吊り作業経路及び三次元情報を示す斜視図。

以下に、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る共吊り作業に用いられるクレーンの全体構成について説明する。なお、ここでは、共吊り作業に用いられるクレーンの中の一台についてクレーン１として説明する。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（図示しない）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の作業可能範囲を広げることができる。アウトリガ５には、張出幅を検出するアウトリガ張出幅検出器５ａ（図２参照）が設けられる。車両２には、ＧＮＳＳ装置２０（図２参照）及び方位計２１（図２参照）が設けられている。ＧＮＳＳ装置２０及び方位計２１は、位置情報算出手段を構成する。

クレーン装置６は、吊荷Ｗをフックにかけて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、起伏シリンダ１２、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、ステレオカメラ１７、通信部１８、キャビン１９、制御装置３９（図２参照）等を具備する。制御装置３９は、各クレーン１の操縦者の操作により各種のアクチュエータを作動させるとともに、共吊り制御システム５０を構成する。

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。また、旋回台７は、油圧式の旋回モータによって回転されるように構成されている。旋回台７には、その旋回位置を検出する旋回位置検出センサ４０（図２参照）が設けられている。旋回位置検出センサ４０は、姿勢情報算出手段を構成する。

伸縮ブーム８は、吊荷Ｗを吊り上げ可能な状態にワイヤロープを支持するものである。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。各ブーム部材は、断面積の大きさの順に入れ子式に挿入されている。伸縮ブーム８は、各ブーム部材を図示しない伸縮シリンダ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は、ベースブーム部材８ａの基端が旋回台７上に揺動可能に設けられている。これにより、伸縮ブーム８は、車両２のフレーム上で水平回転可能かつ揺動自在に構成されている。伸縮ブーム８には、そのブーム長さを検出する伸縮ブーム長さ検出センサ４１（図２参照）と起伏角度を検出する起伏角度検出センサ４２（図２参照）とが設けられている。伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２は、姿勢情報算出手段を構成する。

図１に示すように、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、吊荷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１４が巻き掛けられる複数のフックシーブと、吊荷Ｗを吊るメインフックと、が設けられている。サブフックブロック１１は、吊荷Ｗを吊るものである。サブフックブロック１１には、吊荷Ｗを吊るサブフックが設けられている。

起伏シリンダ１２は、伸縮ブーム８を起立および倒伏させ、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１２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。起伏シリンダ１２は、シリンダ部の端部が旋回台７に揺動自在に連結され、ロッド部の端部が伸縮ブーム８のベースブーム部材８ａに揺動自在に連結されている。起伏シリンダ１２は、ロッド部がシリンダ部から押し出されるように作動油が供給されることでベースブーム部材８ａを起立させ、ロッド部がシリンダ部に押し戻されるように作動油が供給されることでベースブーム部材８ａを倒伏させるように構成されている。

油圧ウインチであるメインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４の繰り入れ（巻き上げ）および繰り出し（巻き下げ）を行うものである。メインワイヤロープ１４に、張力の値を検出する張力検出器１４ａ（図２参照）が設けられる。油圧ウインチであるサブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出しを行うものである。サブワイヤロープ１６に、張力の値を検出する張力検出器１６ａ（図２参照）が設けられる。

ステレオカメラ１７は、三次元情報取得手段として設けられ、作業現場の画像（映像）を取得するものである。ステレオカメラ１７は、伸縮ブーム８のトップブーム部材８ｆの先端または、ジブ９の先端に設けられている。ステレオカメラ１７は、その姿勢を変更するためのアクチュエータを介してトップブーム部材８ｆに配置されている。ステレオカメラ１７は、伸縮ブーム８の揺動軸と平行な軸を揺動中心として揺動可能に構成されている。これにより、ステレオカメラ１７は、伸縮ブーム８の倒伏角度またはジブ９の倒伏角度に関わらず設置位置から鉛直下向きの画像を撮影可能に構成されている。ステレオカメラ１７は、少なくとも二つ以上のカメラから構成される。具体的には、ステレオカメラ１７は、一の基準カメラと、一又は複数の比較カメラ（本実施形態では一つ）と、から構成される。ステレオカメラ１７は、制御装置３９と接続され、撮影した画像を制御装置３９に送信可能にしている。

本実施形態において、クレーン１は、三次元情報取得手段としてステレオカメラ１７を用いているが、これに限定されることはなく、例えば、レーザスキャナであってもよい。レーザスキャナを用いる場合、測定対象物に反射して帰ってくるまでの時間から計測距離を算出してもよいし、複数のレーザ波長の位相差から計測距離を算出してもよい。

通信部１８は、各クレーン１の制御装置３９と、各クレーン１と離間した位置にある共吊り制御装置５１との間で、各種のデータを送受信可能に構成される。通信部１８は、制御装置３９に設けられている。通信部１８は、クレーン１の作業現場の三次元情報及び三次元情報を取得した時間情報及びクレーン１の位置座標及びクレーン１の現在の姿勢における三次元モデル情報を取得可能に構成され、共吊り制御装置５１に上述のデータを送信する。また、通信部１８は、共吊り制御装置５１が算出する作業現場の三次元マップと、共吊り作業経路Ｒの情報とを受信可能に構成される。通信部１８の通信手法として無線によって通信される。なお、通信部１８の通信手法は無線に限定するものではなく、有線であってもよい。

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、メインウインチ１３を操作するためのメイン用操作弁、サブウインチ１５を操作するためのサブ用操作具、伸縮ブーム８を操作するための起伏用操作具、クレーン１を移動させるためのハンドル、モニタ２２（図２参照）等が設けられている。

ＧＮＳＳ装置２０は、衛星測位システムとして設けられ、測位衛星が放送する測位信号を受信して、クレーン１の位置座標を計測（算出）するものである。ＧＮＳＳ装置２０は、車両２の車体フレームに設けられる。測位衛星とは、ＧＰＳ衛星を含むＧＮＳＳ衛星を示す。ＧＮＳＳ装置２０は、複数の衛星からの信号を受信することで、クレーン１の現在位置を緯度、経度及び高度から構成される座標データとして出力する。ＧＮＳＳ装置２０は、制御装置３９に接続され、クレーン１の位置座標を送信可能にしている。

方位計２１は、車両２の長手方向の方角を計測（算出）するものである。方位計２１は、車両２の車体フレームに設けられる。方位計２１は、例えば電子コンパスで構成され、電子コンパスの検出した情報に基づいて、車両２の長手方向の方角を出力する。方位計２１は、制御装置３９に接続され、車両２の長手方向の方角を送信可能にしている。

クレーン１は、既に作成された三次元マップを構成する三次元情報を共吊り制御装置５１に常時送信する。クレーン１から送信される三次元情報を共吊り制御装置５１が受信し、共吊り制御装置５１の三次元マップ生成部２３が、三次元情報を合成することで三次元マップを生成する。三次元マップ生成部２３によって生成された三次元マップは、各クレーン１の制御装置３９に送信され、モニタ２２に表示可能となる。

表示部であるモニタ２２は、各種情報や画像を表示するものである。モニタ２２は、キャビン１９内の操縦席近傍に設けられている。モニタ２２は、タッチパネル等から構成され、入力手段である操作装置４３を兼ねている。モニタ２２は、制御装置３９に接続されている。モニタ２２は、共吊り制御装置５１から送信される三次元マップを表示可能に構成されている。また、モニタ２２は、ステレオカメラ１７が撮影した画像をリアルタイムに表示したり、ステレオカメラ１７が撮影した画像に基づいて作成される三次元マップを任意の視点から表示したりすることができる。

画像表示処理部２４は、現在のクレーン１の姿勢情報からクレーン１の三次元モデルを生成し、三次元マップ生成部２３において作成される三次元マップ上に投影するものである。画像表示処理部２４は、制御装置３９に設けられている。クレーン１の三次元モデルは、方位計２１、旋回位置検出センサ４０及び伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２において検出される各値から算出される現在のクレーン１の姿勢情報に基づいて生成される。また、クレーン１の三次元モデルは、ＧＮＳＳ装置２０を用いて検出されるクレーン１の現在位置に基づいて三次元マップ上に投影される。画像表示処理部２４は、三次元マップ生成部２３において作成される三次元マップのデータ及びクレーン１の各種の検出センサから得られる値を取得可能に構成される。画像表示処理部２４において取得される各種のデータは、三次元マップ生成部２３に送信可能に構成される。

制御装置３９は、各クレーン１の操縦者の操作により各種のアクチュエータを作動させるクレーン作業用のものである。制御装置３９は、通信部１８と、画像表示処理部２４とを含む。制御装置３９は、通信部１８を介して、共吊り制御装置５１と接続される。

制御装置３９は、アウトリガ張出幅検出器５ａに接続され、アウトリガ５の張出幅を検出することができる。制御装置３９は、張力検出器１４ａに接続され、張力検出器１４ａが検出したメインワイヤロープ１４の張力からメインワイヤロープ１４を介して吊り上げられる吊荷Ｗの重量（フック等の重量を含む）を算出可能に構成される。また、制御装置３９は、張力検出器１６ａが検出したサブワイヤロープ１６の張力からサブワイヤロープ１６を介して吊り上げられる吊荷Ｗの重量（フック等の重量を含む）を算出可能に構成される。

制御装置３９は、旋回台７の旋回位置検出センサ４０に接続され、旋回位置検出センサ４０が検出した旋回台７の旋回方向および旋回角度を検出することができる。

制御装置３９は、伸縮ブーム８の伸縮ブーム長さ検出センサ４１と起伏角度検出センサ４２とに接続され、伸縮ブーム長さ検出センサ４１が検出した伸縮ブーム８のブーム長さおよび起伏角度検出センサ４２が検出した伸縮ブーム８の起伏角度を検出することができる。

制御装置３９は、入力手段である操作装置４３と接続される。操作装置４３は、モニタ２２に表示された複数の情報から一の情報を選択するための装置であるが、タッチパネルから構成されるモニタ２２が兼ねてもよい。

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１２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。

図２に示すように、共吊り制御システム５０は、共吊り作業時を行うとき、複数のクレーン１の制御を行う装置である。共吊り制御システム５０は、共吊り作業を行う各クレーン１（以下の説明の第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂ）におけるそれぞれのアウトリガ張出幅検出器５ａ、張力検出器１４ａ、張力検出器１６ａ、三次元情報取得手段であるステレオカメラ１７、通信部１８、位置情報算出手段であるＧＮＳＳ装置２０、方位計２１、表示手段であるモニタ２２、三次元マップ算出手段である三次元マップ生成部２３、制御装置３９、姿勢情報算出手段である旋回位置検出センサ４０、伸縮ブーム長さ検出センサ４１、起伏角度検出センサ４２、入力手段である操作装置４３及び共吊り制御装置５１を備える。なお、本実施形態では、共吊り制御装置５１は、制御装置３９から独立した別の制御装置から構成されているがこれに限定するものではなく、例えば、第一のクレーン１Ａの制御装置３９を共吊りの際に用いる共吊り制御装置に設定することも可能である。なお、共吊り制御装置５１が、通信部１８、画像表示処理部２４を備える構成としても良く、制御装置３９が、三次元マップ生成部２３を備える構成としても良い。

三次元マップ生成部２３は、三次元マップ算出手段であり、クレーン１の作業現場においてステレオカメラ１７が撮影する画像に基づいて点群データを取得して三次元マップを生成する。三次元マップ生成部２３は、共吊り制御装置５１に設けられている。三次元マップ生成部２３は、まず、ステレオカメラ１７を構成する基準カメラ及び比較カメラによって同時に撮影される各画像を比較して、基準カメラの各画素の距離を推定することで対象物の三次元情報（カメラ座標系で表される三次元情報）を取得する。三次元マップ生成部２３は、次に、カメラ座標系で表される三次元情報を所定の基準座標系（例えば、グローバル座標系）で表される三次元情報に変換する。ここでの三次元情報とは、ステレオカメラ１７によって撮影される対象物の三次元座標値で表される点群データを指す。点群データは、色情報を含んで構成される。なお、三次元マップ生成部２３は、クレーン１以外に設けられたステレオカメラ１７が撮影する画像に基づいて三次元マップを生成する構成としてもよい。

また、三次元マップは、ステレオカメラ１７が撮影する画像に基づいて所定時間ごとに更新される。具体的には、三次元マップ生成部２３は、前回の三次元マップ作成又は更新後から所定時間に至るまでにステレオカメラ１７を用いて取得される三次元情報を用いて三次元マップを更新するとともに、更新後の三次元情報を第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂに送信するように構成される。

次に、複数台のクレーン１として第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂを用いた共吊り作業について図３及び図４を用いて説明する。
図３の左側のクレーンを第一のクレーン１Ａとし、右側のクレーンを第二のクレーン１Ｂとする。第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの近くに置かれた大型・大重量の吊荷Ｗに対して、まず、第一のクレーン１Ａのサブフックブロック１１の玉掛け作業を行い、次に第二のクレーン１Ｂのサブフックブロック１１の玉掛け作業を行う。第一のクレーン１Ａと第二のクレーン１Ｂとは、吊荷Ｗが平行移動するように動作する。このとき、第一のクレーン１Ａのサブフックブロック１１と第二のクレーン１Ｂのサブフックブロック１１との離間距離が一定に保持するように動作することで共吊り作業が行われる。

図４に示すように、共吊り作業においては、第一のクレーン１Ａが位置Ｐ１に設置され、第二のクレーン１Ｂが位置Ｐ２に設置された状態で、吊荷Ｗが、始点位置ＰＳから終点位置ＰＥまで搬送される。図４に示されるＤは障害物であり、例えば作業現場内の資材や構造物などである。

また、図３において、第一のクレーン１Ａの作業範囲ＭＡ１と、第二のクレーン１Ｂの作業範囲ＭＡ２とが示されている。作業範囲ＭＡ１は、任意の位置に第一のクレーン１Ａを設置した時に、その重量の吊荷Ｗを搬送することができる限界範囲であり、作業範囲ＭＡ２は、任意の位置に第二のクレーン１Ｂを設置した時に、その重量の吊荷Ｗを搬送することができる限界範囲である。

また、図３において、共吊り作業範囲Ｍが示されている。共吊り作業範囲Ｍは、任意の位置に複数のクレーン１を設置した時に、吊荷Ｗを共吊り搬送することができる限界である。

次に、図５から図７を用いて、共吊り制御システム５０による第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂを用いた共吊り時の作業経路算出制御について説明する。

まず、図５に示すように、共吊り時の作業経路算出制御が開始されると、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂのステレオカメラ１７によって取得された三次元情報に基づいて三次元マップ生成部２３を用いて作成された作業現場の三次元マップを読み込む（ステップＳ１００）。ステレオカメラ１７は、吊荷Ｗを吊っていない状態の伸縮ブーム８を伸ばして３６０度旋回することで三次元情報を取得する。第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂのステレオカメラ１７によって取得された三次元情報を合成することにより、三次元マップ生成部２３は作業現場の三次元マップを生成する。

次に、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの位置座標及び方角からなる位置情報を算出する（ステップＳ１１０）。具体的には、位置情報は、ＧＮＳＳ装置２０によって検出される位置座標及び方位計２１によって検出される方角を含む情報であり、本実施形態においては、第一のクレーン１Ａの位置Ｐ１及び第二のクレーン１Ｂの位置Ｐ２における位置座標及び方角に関する情報である。

次に、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの姿勢情報を算出する（ステップＳ１２０）。第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの姿勢情報は、方位計２１、旋回位置検出センサ４０、伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２において検出される各値から算出される。次に、操作装置４３を用いて吊荷Ｗの重量及びサイズ情報を入力する（ステップＳ１３０）。

次に、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの共吊り作業範囲Ｍを算出する（ステップＳ１４０）。共吊り作業範囲算出制御の詳細について図６を用いて説明する。共吊り作業範囲Ｍは、具体的には、第一のクレーン１Ａの作業範囲ＭＡ１及び第二のクレーン１Ｂの作業範囲ＭＡ２に基づいて算出される。

まず、制御装置３９に予め記憶された第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂのアウトリガ５の張出幅、伸縮ブーム８の最大伸長時の高さなどを含む第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの姿勢情報と、吊荷Ｗの重量及びサイズ情報とに基づいて第一のクレーン１Ａの作業範囲ＭＡ１及び第二のクレーン１Ｂの作業範囲ＭＡ２を算出する（ステップＳ１４１）。

次に、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの位置情報、第一のクレーン１Ａの作業範囲ＭＡ１及び第二のクレーン１Ｂの作業範囲ＭＡ２、吊荷Ｗの重量及びサイズ情報に基づいて、共吊り作業範囲Ｍを算出する（ステップＳ１４２）。例えば、図３に示すように、第一のクレーン１Ａの作業範囲ＭＡ１及び第二のクレーン１Ｂの作業範囲ＭＡ２が円筒状で形成される場合、共吊り作業範囲Ｍは、図３及び図４の影付き部分で表される領域となる。ステップＳ１４２において算出される共吊り作業範囲Ｍを返すことにより、共吊り作業範囲算出制御Ｓ１４０は終了する。

次に、図５に示すように、操作装置４３を用いて、始点位置ＰＳに関する座標である始点位置情報、終点位置ＰＥに関する座標である終点位置情報を入力する（ステップＳ１５０）。

次に、現在の第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの姿勢情報からクレーン１の三次元モデルを算出する（ステップＳ１５５）。

次に、作業現場の三次元マップ、各クレーン１の位置情報、ステップＳ１４０において算出された共吊り作業範囲Ｍ、ステップＳ１５０において入力された始点位置情報及び終点位置情報に基づいて、始点位置ＰＳから終点位置ＰＥまでの共吊り作業経路Ｒを算出する（ステップＳ１６０）。以下に共吊り作業経路算出制御のステップＳ１６０の詳細について図７を用いて説明する。

まず、各クレーン１の位置情報、ステップＳ１４０において算出された共吊り作業範囲Ｍ、ステップＳ１５０において入力された始点位置情報及び終点位置情報に基づいてエネルギー効率が最小となる最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎ（図８参照）を算出する（ステップＳ１６１）。最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎとは、搬送作業に必要なアクチュエータ（起伏シリンダ１２、メインウインチ１３、サブウインチ１５）の動作に分解され、燃費の低い順に優先順位が決定される。また、優先順位の高いアクチュエータに関する最適な動作だけではなく、複数のアクチュエータに関する最適な動作が優先される。なお、最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎは、エネルギー効率が最小となる経路に限定するものではなく、例えば搬送距離が最短となる経路であっても良い。

ステップＳ１６１で算出された最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎと、作業現場の三次元マップとに基づいて最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎに障害物Ｄ１が有るか否かを判断する（ステップＳ１６２）。ステップＳ１６２において、最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎに障害物Ｄ１が無いと判断した場合は、ステップＳ１６１において算出した最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎを共吊り作業経路Ｒとして設定し、共吊り作業経路算出制御のステップＳ１６０を終了する。

ステップＳ１６２において、最適共吊り作業経路Ｒｍｉｎに障害物Ｄ１が有ると判断した場合は、作業現場の三次元マップ、各クレーン１の位置情報、ステップＳ１４０において算出された共吊り作業範囲Ｍ、ステップＳ１５０において入力された始点位置情報及び終点位置情報に基づいて、始点位置ＰＳから終点位置ＰＥまでの修正した共吊り作業経路Ｒ１を算出する（ステップＳ１６３）。図９に示すように、修正した共吊り作業経路Ｒ１は作業現場の障害物Ｄ１を回避する経路である。そしてステップＳ１６３において算出した修正した共吊り作業経路Ｒ１を共吊り作業経路Ｒとして設定し、共吊り作業経路算出制御のステップＳ１６０を終了する。

次に、図８から図１０に示すように、ステップＳ１６０において、共吊り作業経路Ｒが算出されると、共吊り作業経路Ｒが表示部であるモニタ２２に、共吊り作業経路Ｒを三次元マップに重ねた状態で表示する（ステップＳ１７０）。
すなわち、ステップＳ１００において作成された三次元マップに関する三次元情報にステップＳ１６０において算出される共吊り作業経路Ｒに関する三次元情報を投影して表示することにより、現在の作業現場の状況と、共吊り作業経路Ｒとを同時に表示する。

また、図８から図１０に示すように、ステップＳ１７０において、現在の各クレーン１の位置情報及び姿勢情報に基づいてクレーン１の三次元モデルを表示しても良い。クレーン１の三次元モデルが表示された場合、クレーン１の三次元モデルを用いて共吊り作業経路Ｒに基づいてクレーン１の操作量及び進行方向を表示する（ステップＳ１７５）。

また、共吊り時の作業経路算出制御を所定時間Ｔごとに行うことで、所定時間ごとの三次元情報に基づいて、共吊り作業経路Ｒを更新することができる。例えば、一度共吊り時の作業経路算出制御を行うことで共吊り作業経路Ｒを算出し、所定時間Ｔが経過したあとで再度共吊り時の作業経路算出制御を行って共吊り作業経路Ｒを算出する。
図９及び図１０に示すように、所定時間Ｔが経過する間に、障害物Ｄ１が障害物Ｄ２となった場合、ステップＳ１６３において修正した共吊り作業経路Ｒ２が算出される。

このように共吊り時の作業経路算出制御を所定時間Ｔごとに行うことで、障害物Ｄの経時的な変化に対応して共吊り作業経路Ｒが更新される。

＜特徴１＞
クレーン１の共吊り制御システム５０（制御装置３９・共吊り制御装置５１）は、車両２と、アウトリガ５と、伸縮ブーム８と、を備えるクレーン１を複数用いて共吊り作業を行うとき、複数のクレーン１の制御を行うクレーン１の共吊り制御システム５０であって、吊荷Ｗの始点位置情報と、吊荷Ｗの終点位置情報と、吊荷Ｗのサイズ及び重量情報と、を入力する入力手段である操作装置４３と、各クレーン１の作業現場の三次元情報を取得する三次元情報取得手段（ステレオカメラ１７）と、前記三次元情報取得手段の取得した作業現場の三次元情報に基づいて作業現場の三次元マップを算出する三次元マップ算出手段（三次元マップ生成部２３）と、各クレーン１の位置情報を算出する位置情報算出手段（方位計２１、ＧＮＳＳ装置２０）と、各クレーン１の姿勢情報を算出する姿勢情報算出手段（旋回位置検出センサ４０、伸縮ブーム長さ検出センサ４１及び起伏角度検出センサ４２）と、を備え、共吊り制御システム５０は、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂが作業を行う作業現場の三次元情報を合成して作業現場の三次元マップを算出し、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの姿勢情報と、吊荷Ｗの重量及びサイズ情報とに基づいて第一のクレーン１Ａの作業範囲ＭＡ１及び第二のクレーン１Ｂの作業範囲ＭＡ２を算出し、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの位置情報と、第一のクレーン１Ａの作業範囲ＭＡ１及び第二のクレーン１Ｂの作業範囲ＭＡ２と、吊荷Ｗの重量及びサイズ情報とに基づいて共吊り作業範囲Ｍを算出し、前記作業現場の三次元マップと、第一のクレーン１Ａ及び第二のクレーン１Ｂの位置情報と、共吊り作業範囲Ｍと、吊荷Ｗの始点位置情報と、吊荷Ｗの終点位置情報とに基づいて共吊り作業経路Ｒを算出するものである。
このように構成することにより複数のクレーン１を用いて共吊り作業を行うとき、各クレーン１が他のクレーン１または周囲の障害物Ｄと衝突することを回避しつつ作業を行うための共吊り作業経路Ｒを算出することができる。

＜特徴２＞
また、作業経路算出手段は、所定時間ごとの作業現場の三次元情報に基づいて、共吊り作業経路Ｒを更新するものである。
このように構成することにより、複数のクレーン１を用いて共吊り作業を行うとき、時間によって変化する周囲の障害物Ｄの三次元情報を更新することで、各クレーン１が他のクレーン１または現在の障害物Ｄと衝突することを回避しつつ作業を行うための共吊り作業経路Ｒを更新することができる。

＜特徴３＞
また、共吊り制御システム５０は、共吊り作業経路Ｒを表示するモニタ２２を備えるものである。
このように構成することにより、モニタに共吊り作業経路Ｒを表示することで、操縦者はクレーン１及び他のクレーン１を用いて安全に共吊り作業を行うための共吊り作業経路Ｒを容易に確認することができる。そのため、他のクレーン１との間合いを容易にとることができ、安全な作業を実現できる。

１ クレーン（移動式クレーン）
２ 車両
５ アウトリガ
８ 伸縮ブーム（ブーム）
１７ ステレオカメラ（三次元情報取得手段）
１８ 通信部
２０ ＧＮＳＳ装置（位置情報算出手段）
２１ 方位計（位置情報算出手段）
２２ モニタ（表示手段）
２３ 三次元マップ生成部
３９ 制御装置
４０ 旋回位置検出センサ
４１ 伸縮ブーム長さ検出センサ
４２ 起伏角度検出センサ
５０ 共吊り制御システム
５１ 共吊り制御装置
Ｄ 障害物
Ｒ 共吊り作業経路
Ｗ 吊荷

Claims (3)

1. 車両と、アウトリガと、ブームと、を備える移動式クレーンを複数用いて共吊り作業を行うとき、前記複数の移動式クレーンの制御を行う移動式クレーンの共吊り制御システムであって、
   吊荷の始点位置情報と、前記吊荷の終点位置情報と、前記吊荷のサイズ及び重量情報と、を入力する入力手段と、
   各移動式クレーンが作業を行う作業現場の三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、 前記三次元情報取得手段の取得した作業現場の三次元情報に基づいて作業現場の三次元マップを算出する三次元マップ算出手段と、
   各移動式クレーンの位置情報を算出する位置情報算出手段と、
   各移動式クレーンの姿勢情報を算出する姿勢情報算出手段と、
   を備え、
   前記共吊り制御システムは、
   各移動式クレーンが作業を行う作業現場の三次元情報を合成して作業現場の三次元マップを算出し、
   前記各クレーンの姿勢情報と、前記吊荷の重量及びサイズ情報とに基づいて各クレーンの作業範囲を算出し、
   前記各クレーンの位置情報と、前記各クレーンの作業範囲と、前記吊荷の重量及びサイズ情報とに基づいて共吊り作業範囲を算出し、
   前記作業現場の三次元マップと、前記各クレーンの位置情報と、前記共吊り作業範囲と、前記吊荷の始点位置情報と、前記吊荷の終点位置情報とに基づいて共吊り作業経路を算出することを特徴とする移動式クレーンの共吊り制御システム。
2. 前記作業経路算出手段は、所定時間ごとの前記作業現場の三次元情報に基づいて、共吊り作業経路を更新することを特徴とする請求項１に記載の移動式クレーンの共吊り制御システム。
3. 前記共吊り制御システムは、前記共吊り作業経路を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動式クレーンの共吊り制御システム。

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