(57)【要約】【課題】複数台のクレーンの接触を立体的な視点で監視し、クレーンの接触を未然に防ぐ技術を提供する。【解決手段】作業エリア内の複数台のクレーンが接触する可能性の有無を監視するクレーンの接触監視システムであって、前記作業エリアの空間情報を取得し、各クレーンの位置情報を取得し、各クレーンの機体情報と、前記取得した位置情報及び作業エリアの空間情報とに基づいて、前記作業エリア内での各クレーンの三次元位置関係を取得し、各クレーンの作業内容に関する情報に基づいて決定される各クレーンの作業可能範囲を取得し、前記各クレーンの三次元位置関係と作業可能範囲を合成し、クレーンの作業可能範囲が重なり合う場合は、当該重なり合う領域での接触の可能性があることを報知する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業エリア内の複数台のクレーンが接触する可能性の有無を監視するクレーンの接触監視システムであって、
前記作業エリアの空間情報を取得し、
各クレーンの位置情報を取得し、
各クレーンの機体情報と、前記取得した位置情報及び作業エリアの空間情報とに基づいて、前記作業エリア内での各クレーンの三次元位置関係を取得し、
各クレーンの作業内容に関する情報に基づいて決定される各クレーンの作業可能範囲を取得し、
前記各クレーンの三次元位置関係と作業可能範囲を合成し、クレーンの作業可能範囲が重なり合う場合は、当該重なり合う領域での接触の可能性があることを報知することを特徴とするクレーンの接触監視システム。
【請求項２】
前記複数台のクレーンは、それぞれ接触監視システムを備え、互いに接触の可能性の有無を監視する請求項１に記載のクレーンの接触監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業エリア内の複数台のクレーンの接触を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業エリア内で複数台の作業機を稼働させるときに、作業機の接触を防止するための技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、ＧＰＳによって取得される絶対位置に基づいた二機の機体間距離と、各機体の機体半径及び作業半径とを比較して近接度合いを算出し、近接度合いに基づいて警報レベルを変えて報知することで、二台の油圧ショベルの接触を防止する技術が開示されている。
【０００３】
また、作業機と、作業エリア内にある一般車両や構造物等の障害物との接触を防止するための技術が特許文献２に開示されている。特許文献２に記載の技術は、障害物検出器によって検出される障害物位置情報と周囲地図とを比較することで、障害物が静止障害物か移動障害物かの判定を行い、移動障害物が障害物検出器における警報範囲内にある場合に警報音を発生させることで、移動障害物との接触を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０３６４８号公報
【特許文献２】特開２００８−１６３７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クレーンは、機体に高さがある点、吊り荷を吊り上げた状態でブームの伸縮、起伏、旋回を組み合わせて所望位置に搬送する吊り上げ作業を行う点等で他の作業機と比べて特殊である。つまり、クレーン作業には特有の課題が存在している。
【０００６】
例えば、吊り荷を吊り上げて搬送する吊り上げ作業では、クレーン周囲の監視だけでなく、搬送経路における立体的な接触監視も必要となる。また、複数台のクレーンで同じ吊り荷を揚げる共吊り作業では、それぞれの機体を近づけた状態で協調作業を行うが、作業中の接触監視は他のクレーンの動きをオペレータが目視で確認することで行っており、オペレータの操作によっては接触の可能性があった。
【０００７】
本発明は、複数台のクレーンの接触を立体的な視点で監視し、クレーンの接触を未然に防ぐ技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
作業エリア内の複数台のクレーンが接触する可能性の有無を監視するクレーンの接触監視システムであって、前記作業エリアの空間情報を取得し、各クレーンの位置情報を取得し、各クレーンの機体情報と、前記取得した位置情報及び作業エリアの空間情報とに基づいて、前記作業エリア内での各クレーンの三次元位置関係を取得し、各クレーンの作業内容に関する情報に基づいて決定される各クレーンの作業可能範囲を取得し、前記各クレーンの三次元位置関係と作業可能範囲を合成し、クレーンの作業可能範囲が重なり合う場合は、当該重なり合う領域での接触の可能性があることを報知する。
【０００９】
前記複数台のクレーンは、それぞれ接触監視システムを備え、互いに接触の可能性の有無を監視する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、作業中のクレーンが動き得る範囲である作業可能範囲が他のクレーンの作業可能範囲と重なり合うこと、つまり、接触する可能性があることを人の感覚に頼ることなく報知することで、クレーンの接触を効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】クレーンの側面図
【図２】クレーンの側面図
【図３】クレーンの制御構成を示すブロック図
【図４】作業エリアの空間情報を示す図
【図５】クレーンの作業可能範囲を示す図
【図６】作業エリア内で二台のクレーンで協調作業を行う実施形態を示す図
【図７】接触監視システムのブロック図
【図８】接触監視システムによって生成される三次元イメージ
【図９】接触監視システムのフロー
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１から図３を参照して、接触監視対象となるクレーン１の全体構成について説明する。クレーン１は、移動式クレーンであり、車両２とクレーン装置３を備える。
【００１３】
車両２は、車体四隅に配置されるアウトリガ４を備える。アウトリガ４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４を車両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を安定的に支持し、作業可能範囲を広げることができる。
【００１４】
クレーン装置３は、旋回台５、ブーム６、起伏シリンダ７、ジブ８、メインフック９、サブフック１０、キャビン１１等を備える。
【００１５】
旋回台５は、クレーン装置３を旋回可能に構成するものであり、円環状の軸受けを介して車両２のフレーム上に設けられる。旋回台５上にブーム６及びキャビン１１が配置される。ブーム６は、入れ子状に配置される複数のブーム部材から構成され、油圧式の伸縮シリンダによって各ブーム部材を移動させることで、伸縮可能に構成される。起伏シリンダ１０は、油圧式のシリンダであり、伸縮することによって、ブーム６を起伏させるとともにその姿勢を保持する。
【００１６】
ジブ８は、ブーム６の先端に連結されることで、クレーン装置３の作業領域を拡大するものである。クレーン装置３は、メインフック９又はサブフック１０に吊り荷Ｗを係止可能であり、係止した状態でワイヤロープを巻き上げ／巻き下げることで、吊り荷Ｗを上下動させることができる。
【００１７】
キャビン１１の内部には、操作レバー、操作ボタン及び作業内容を入力するタッチパネル１２等の操作入力部や、作業エリアの空間情報及びクレーン１の周囲の空間情報等の映像情報や任意のメッセージを表示可能な表示モニタ１３、並びに、報知手段としての警報ブザー１４が設けられている。なお、タッチパネル１２と表示モニタ１３を別の部材として説明するが、これらの機能を一体的に有するタッチパネル式の表示装置としても良い。
【００１８】
オペレータは、上記操作入力部を介して、車両２による走行、ブーム６の伸縮や起伏、旋回台５の旋回等の操作を入力可能である。また、タッチパネル１２を介して、メインフック９によるメインフック作業、サブフック１０によるサブフック作業又はジブ８を装着してサブフック１０を使用するジブ作業のうち何れか一つを選択する。メインフック作業を選択する場合は、さらにワイヤロープの巻き掛け数を選択する。
【００１９】
次に、図３から図５を参照して、クレーン１の制御構成について説明する。クレーン１は、車両２やクレーン装置３を制御するためのコントローラ２０を備える。コントローラ２０は、ＣＰＵ等のマイクロコンピュータからなる演算部２１、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶部２２を有する。
【００２０】
記憶部２２には、クレーン１の機体寸法（前後長、幅、高さ）や、最大ブーム長さ、ジブ長さ、揚程、ブーム起伏角度範囲、最大作業半径等の各諸元に関する機体情報が記憶されている。つまり、記憶部２２には、所定の作業を行う際のクレーン１のブーム長さや姿勢、ブームの挙動制限等に関するクレーン１自体の三次元情報が記憶されている。
【００２１】
コントローラ２０には、操作入力部による操作に係る信号、クレーン１の稼働状態に係る信号、エンジンの稼動状態に係る信号が入力される。例えば、操作レバーの操作位置を検出するレバー位置センサ３１、ブーム長さを検出するブーム長さ検出センサ３２、ブーム起伏角度を検出する起伏角度検出センサ３３、旋回台５の旋回角度を検出する旋回角度検出センサ３４、ブーム先端に掛かる荷重を検出する荷重センサ３５等の各種センサからの検出信号がコントローラ２０に送信される。
【００２２】
また、コントローラ２０には、ブーム６の先端に搭載されるステレオカメラ４０によって取得される三次元映像が送信される。ステレオカメラ４０は、ブーム６の先端から下方に向けた撮影範囲を有する立体映像取得手段である。さらに、クレーン１に搭載されるＧＰＳ装置４１によって取得される位置情報がコントローラ２０に送信される。なお、本実施形態では、ブーム６の先端からの空間情報を取得する際にステレオカメラ４０を用いる手法を採用しているが、三次元的な情報を取得可能であれば良く、レーザスキャナ等を用いることも可能である。
【００２３】
コントローラ２０は、警報ブザー１４、タッチパネル１２及び表示モニタ１３と電気的に接続されている。警報ブザー１４は、コントローラ２０からの信号を受信して警報を発する。タッチパネル１２には、クレーン１の作業内容に関する情報として、入力されたブーム６及びジブ８の使用態様やワイヤロープの巻き掛け数、並びに、各種センサによって検出されたブーム６の長さ、起伏角度、旋回位置等の情報や吊り荷Ｗの重量に関する情報を表示することができる。表示モニタ１３には、ステレオカメラ４０によって撮影されたクレーン１の周囲の三次元映像及び作業エリアの空間情報や、任意のメッセージ等を表示することができる。
【００２４】
ここで、図４に例示するような「作業エリアの空間情報」は、作業開始前に取得されるものであり、例えばクレーン１が走行して取得した過去の三次元映像を利用して生成したり、ドローン等を用いた高所からの撮影により取得したりすることが可能である。作業開始前に取得された作業エリアの空間情報に対して、作業開始後にステレオカメラ４０から得られる空間情報を更新用の空間情報として活用することで、作業エリアの空間情報を作業中に随時更新することも可能である。
【００２５】
また、作業開始前に取得した作業エリアの空間情報に、作業中に取得する空間情報を比較することで、既設の構造物（固定物）と他の作業機や人物等（移動体）とを識別することもできる。つまり、作業前の空間情報から変化した箇所を移動体として認識することで、移動体に対する注意をうながすことが可能である。
【００２６】
図５に示すように、吊り荷Ｗの荷重、及び、設定された作業内容（メインフック作業、サブフック作業、ジブ作業）に基づいて、クレーン１の作業可能範囲が決定される。作業可能範囲は、主に吊り荷Ｗの重量に応じて決定される三次元領域であり、その吊り荷Ｗを吊り上げた状態でブーム６・ジブ８を伸縮・起伏・旋回させて搬送することが可能な最大作業範囲である。なお、吊り荷Ｗの重量と作業内容に基づいて決定されるクレーン１の作業可能範囲は、作業毎に算出しても良いし、予めコントローラ２０の記憶部２２に記憶させておいても良い。
【００２７】
コントローラ２０は、通信装置５０と接続される。コントローラ２０は、通信装置５０を介した外部との無線通信により、情報の送受信を行うことができる。具体的には、通信装置５０によって、作業エリアの空間情報（作業中に更新されるものを含む）、クレーン１の位置情報、クレーン１の機体情報、クレーン１の位置情報と機体情報によって生成されるクレーン１の作業エリア内での三次元的な位置情報、及び、クレーン１の作業可能範囲を外部に送信することが可能である。また、外部から同様の情報を受信して処理することが可能である。
【００２８】
次に、図６から図９を参照して、作業エリア内で複数台のクレーンが協調作業を行う場合のクレーン間の接触監視システムについて説明する。
【００２９】
図６に示すように、二台のクレーン１が吊り荷Ｗの共吊り作業を実施する。本実施形態では、同一の構成を有するクレーン１を二台使用した協調作業を行うものとするが、同等の吊り上げ能力を有し、同様の制御構成を有するものであれば、異なるクレーンを使用しても良い。
【００３０】
図７に示すように、各クレーン１のコントローラ２０には、上述のように、各種センサによって取得される機体情報、タッチパネル１２によって入力される作業内容、並びに、作業中、ステレオカメラ４０によって取得される更新用の空間情報、ＧＰＳ装置４１によって取得される位置情報がそれぞれ入力される。また、通信装置５０を通じて、他側のクレーン１の位置情報及び機体情報、作業可能範囲が入力される。
【００３１】
コントローラ２０は、各クレーン１の機体情報及び位置情報と、作業エリアの空間情報に基づいて、互いのクレーン１の三次元位置関係を算出する。そして、コントローラ２０は、三次元位置関係と、各クレーン１の作業可能範囲を重ねることで、作業可能範囲に重なり合う領域が存在するか否かを判定する。
【００３２】
コントローラ２０内では、図８に示すような三次元イメージが生成される。表示モニタ１３上にこの三次元イメージを表示させることも可能である。
【００３３】
そして、各クレーン１の作業可能範囲にラップ領域が存在する場合、コントローラ２０は、警報ブザー１４に信号を送信して警報を発することでオペレータに他作業機との接触の可能性がある旨を報知する。
【００３４】
ラップ領域が存在しない場合は、例えばコントローラ２０から表示モニタ１３に信号を送信して、表示モニタ１３に「他作業機との接触の可能性なし」等のメッセージを表示することができる。
【００３５】
次に、以上のように構成される接触監視システムにおけるフローについて図９を用いて説明する。本実施形態では、以下に示すフローは、各クレーン１のコントローラ２０でそれぞれ実行される。
【００３６】
まず、作業エリアの空間情報を取得する（Ｓ０１）。そして、各クレーン１の位置情報を取得し（Ｓ０２）、作業エリアの空間情報及び各クレーン１の機体情報を合成することで、作業エリア内の三次元位置関係を算出する（Ｓ０３）。次に、作業内容及び吊り荷Ｗの重量に基づいた各クレーン１の作業可能範囲を取得する（Ｓ０４）。
【００３７】
各クレーン１の三次元位置関係及び作業可能範囲を合成し、互いのクレーン１の作業可能範囲が重なり合う領域があるか否かを判定する（Ｓ０５）。作業可能範囲が重なり合う領域があれば（Ｓ０５：ＹＥＳ）、各クレーン１の警報ブザー１４を鳴らしてその領域での接触の可能性がある旨を各オペレータに報知する（Ｓ０６）。この際、合成した三次元位置関係及び作業可能範囲の三次元イメージと、三次元イメージ内で作業可能範囲が重なり合う領域を表示モニタ１３に表示することも可能であり、これにより、オペレータに当該ラップ領域での接触を積極的に防ぐように操作することを促すことができる。
【００３８】
他方、作業可能範囲が重なり合わなければ（Ｓ０５：ＮＯ）、接触の可能性がない旨のメッセージを表示モニタ１３に表示して各オペレータに通知する（Ｓ０７）。
【００３９】
以上のように、作業エリアの空間情報、各クレーン１の三次元的な位置関係、及び、三次元領域である各クレーン１の作業可能範囲に基づいて、クレーンの接触の可能性の有無を機械的に監視している。これにより、人の感覚に頼ることなく正確な位置関係を把握することができ、作業時の接触を効果的に防ぐことが可能となる。
【００４０】
また、接触監視対象となる二台のクレーン１に同じ機能を持たせて、互いのクレーン１で接触監視を行うことで、ダブルチェック効果が期待できる。
【００４１】
以上の実施形態では、二台のクレーン１が協調作業を行う場合について説明したが、例えば同じ作業エリア内で二台のクレーン１が異なる作業を行う場合にも同様に適用可能である。また、作業エリア内の三次元情報を取得することで、他の作業機だけでなく、既設構造物や停車車両等の固定障害物、人物や走行中の車両等の移動障害物との接触も監視することが可能であり、作業可能範囲内に移動障害物が含まれる場合に、オペレータだけでなく移動障害物に対して報知することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：クレーン、１２：タッチパネル、１３：表示モニタ、１４：警報ブザー、２０：コントローラ、４０：ステレオカメラ、４１：ＧＰＳ装置、５０：通信装置  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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