(57)【要約】【課題】荷物を基準としてアクチュエータを制御する際に荷物の揺れを抑制することができるクレーンおよびクレーンの制御方法を提供する。【解決手段】基準位置に対する荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を検出する旋回台カメラ７ｂと、を備え、目標速度信号Ｖｄを基準位置に対する荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）に変換し、旋回角度θｚ（ｎ）、起伏角度θｘ（ｎ）および伸縮長さｌｂ（ｎ）から、基準位置に対するブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）を算出し、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）とブーム９の現在位置座標（ｎ）とから、前記ワイヤロープの繰出し量ｌと前記ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）を算出し、前記ワイヤロープの繰出し量ｌと方向ベクトルｅ（ｎ）とから、荷物Ｗの目標位置座標（ｎ＋１）におけるブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出し、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）に基づいてアクチュエータの作動信号Ｍｄを生成する。【選択図】図８
2019156609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームからワイヤロープで吊り下げられている荷物の移動方向と速さに関する目標速度信号に基づいて前記ブームのアクチュエータを制御するクレーンであって、
前記ブームの旋回角度検出手段と、
前記ブームの起伏角度検出手段と、
前記ブームの伸縮長さ検出手段と、
基準位置に対する荷物の現在位置を検出する荷物位置検出手段と、を備え、
前記目標速度信号を前記基準位置に対する荷物の目標位置に変換し、
前記旋回角度検出手段が検出した旋回角度、前記起伏角度検出手段が検出した起伏角度および前記伸縮長さ検出手段が検出した伸縮長さから、前記基準位置に対するブーム先端の現在位置を算出し、
前記荷物位置検出手段が検出した前記荷物の現在位置と前記ブーム先端の現在位置とから、前記ワイヤロープの繰出し量を算出し、
前記荷物の現在位置と前記荷物の目標位置とから、前記ワイヤロープの方向ベクトルを算出し、
前記ワイヤロープの繰出し量と前記ワイヤロープの前記方向ベクトルとから、前記荷物の目標位置におけるブーム先端の目標位置を算出し、
前記ブーム先端の目標位置に基づいて前記アクチュエータの作動信号を生成するクレーン。
【請求項２】
前記荷物の目標位置が、前記目標速度信号を積分し、所定の周波数範囲の周波数成分を減衰させて変換される請求項１に記載のクレーン。
【請求項３】
前記ブーム先端の目標位置と前記荷物の目標位置との関係が、前記荷物の目標位置と前記荷物の重量と前記ワイヤロープのばね定数とから式（１）によって表され、
前記ブーム先端の目標位置が、前記荷物の時間の関数である式（２）によって算出される請求項１または請求項２に記載のクレーン。
【数１】
2019156609.tif 000014
【数２】
2019156609.tif 000015
ｆ：ワイヤロープの張力、ｋｆ：ばね定数、ｍ：荷物の質量、ｑ：ブームの先端の現在位置または目標位置、ｐ：荷物の現在位置または目標位置、ｌ：ワイヤロープの繰出し量、α：旋回角度、ｇ：重力加速度
【請求項４】
ブームからワイヤロープで吊り下げられている荷物の移動方向と速さに関する目標速度信号に基づいて前記ブームのアクチュエータを制御するクレーンの制御方法であって、
前記目標速度信号を荷物の目標位置に変換する目標軌道算出工程と、
基準位置に対する荷物の現在位置およびブーム先端の現在位置とから、前記ワイヤロープの繰出し量を算出し、前記荷物の現在位置と前記荷物の目標位置とから前記ワイヤロープの方向ベクトルを算出し、前記ワイヤロープの繰出し量と前記方向ベクトルとから、前記荷物の目標位置におけるブーム先端の目標位置を算出するブーム位置算出工程と、
前記ブーム先端の目標位置に基づいて前記アクチュエータの作動信号を生成する動作信号生成工程と、からなるクレーンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンおよびクレーンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動式クレーン等において、各アクチュエータが遠隔操作されるクレーンが提案されている。このようなクレーンにおいて、クレーンと遠隔操作端末との相対的な位置関係は、作業状況に応じて変化する。このため、作業者は、クレーンとの相対的な位置関係を常に考慮しながら遠隔操作端末の操作具を操作する必要があった。そこで、クレーンと遠隔操作端末との相対的な位置関係に関わらず、遠隔操作端末の操作具の操作方向とクレーンの作動方向とを一致させて、クレーンの操作を容易かつ簡単に行うことができる遠隔操作端末およびクレーンが知られている。例えば、特許文献１の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の遠隔操作装置（遠隔操作端末）は、基準信号として直進性の高いレーザ光等を基準信号としてクレーンに発信する。クレーン側の制御装置３１は、遠隔操作装置からの基準信号を受信することで遠隔操作装置の方向を特定し、クレーンの座標系を遠隔操作装置の座標系に一致させる。これにより、クレーンは、遠隔操作装置からの荷物を基準とした操作指令信号によって操作される。つまり、クレーンは、荷物の移動方向と移動速度に関する指令に基づいて各アクチュエータが制御されるので、各アクチュエータの作動速度、作動量、作動タイミング等を意識することなく直観的に操作することができる。
【０００４】
遠隔操作装置は、操作部の操作指令信号に基づいて操作速度に関する速度信号と操作方向に関する方向信号とをクレーンに送信する。このため、クレーンは、遠隔操作装置からの速度信号が工程関数の態様で入力される移動開始時や停止時に不連続な加速度が生じて荷物に揺れが発生する場合があった。また、クレーンは、ブームの先端が常に荷物の鉛直上方にあるものとして遠隔操作装置からの速度信号と方向信号とをブームの先端の速度信号と方向信号として制御するため、ワイヤロープの影響によって生じる荷物の位置ずれや揺れの発生を抑制することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２８９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、荷物を基準としてアクチュエータを制御する際に、荷物の揺れを抑制しつつ目標軌道に沿って移動させることができるクレーンおよびクレーンの制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、第１の発明は、ブームからワイヤロープで吊り下げられている荷物の移動方向と速さに関する目標速度信号に基づいて前記ブームのアクチュエータを制御するクレーンであって、前記ブームの旋回角度検出手段と、前記ブームの起伏角度検出手段と、前記ブームの伸縮長さ検出手段と、基準位置に対する荷物の現在位置を検出する荷物位置検出手段と、を備え、前記目標速度信号を前記基準位置に対する荷物の目標位置に変換し、前記旋回角度検出手段が検出した旋回角度、前記起伏角度検出手段が検出した起伏角度および前記伸縮長さ検出手段が検出した伸縮長さから、前記基準位置に対するブーム先端の現在位置を算出し、前記荷物位置検出手段が検出した前記荷物の現在位置と前記ブーム先端の現在位置とから、前記ワイヤロープの繰出し量を算出し、前記荷物の現在位置と前記荷物の目標位置とから、前記ワイヤロープの方向ベクトルを算出し、前記ワイヤロープの繰出し量と前記方向ベクトルとから、前記荷物の目標位置におけるブーム先端の目標位置を算出し、前記ブーム先端の目標位置に基づいて前記アクチュエータの作動信号を生成するものである。
【０００９】
第２の発明は、前記荷物の目標位置が、前記目標速度信号を積分し、所定の周波数範囲の周波数成分を減衰させて変換されるものである。
【００１０】
第３の発明は、前記ブーム先端の目標位置と前記荷物の目標位置との関係が、前記荷物の目標位置と前記荷物の重量と前記ワイヤロープのばね定数とから式（１）によって表され、前記ブーム先端の目標位置が、前記荷物の時間の関数である式（２）によって算出されるものである。
【数１】
2019156609.tif 000003
【数２】
2019156609.tif 000004
ｆ：ワイヤロープの張力、ｋｆ：ばね定数、ｍ：荷物の質量、ｑ：ブームの先端の現在位置または目標位置、ｐ：荷物の現在位置または目標位置、ｌ：ワイヤロープの繰出し量、ｇ：重力加速度
【００１１】
第４の発明は、ブームからワイヤロープで吊り下げられている荷物の移動方向と速さに関する目標速度信号に基づいて前記ブームのアクチュエータを制御するクレーンの制御方法であって、前記目標速度信号を前記荷物の目標位置に変換する目標軌道算出工程と、基準位置に対する荷物の現在位置およびブーム先端の現在位置とから、前記ワイヤロープの繰出し量を算出し、前記荷物の現在位置と前記荷物の目標位置とから前記ワイヤロープの方向ベクトルを算出し、前記ワイヤロープの繰出し量と前記方向ベクトルとから、前記荷物の目標位置におけるブーム先端の目標位置を算出するブーム位置算出工程と、前記ブーム先端の目標位置に基づいて前記アクチュエータの作動信号を生成する動作信号生成工程と、からなる制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
第１の発明および第４の発明においては、荷物の現在位置および目標位置とブーム先端の現在位置からワイヤロープの方向ベクトルを算出し、ワイヤロープの繰り出し長さと方向ベクトルからブーム先端の目標位置を算出するので、荷物を基準としてクレーンを操作しつつ、荷物が目標軌道に沿って移動するようにブームが制御される。これにより、荷物を基準としてアクチュエータを制御する際に、荷物の揺れを抑制しつつ目標軌道に沿って移動させることができる。
【００１４】
第２の発明においては、ブームの目標位置を算出する際の微分操作によって生じる特異点を含む周波数成分が減衰されるので、ブームの制御が安定する。これにより、荷物を基準としてアクチュエータを制御する際に、荷物の揺れを抑制しつつ目標軌道に沿って移動させることができる。
【００１５】
第３の発明においては、荷物を基準とする逆動力学モデルを構築し、荷物の現在位置とブーム先端の現在位置からワイヤロープの方向ベクトルを算出し、ワイヤロープの繰り出し長さと方向ベクトルとから、荷物の目標位置におけるブームの目標位置が算出されるので加減速等による過渡状態の誤差が生じない。これにより、荷物を基準としてアクチュエータを制御する際に、荷物の揺れを抑制しつつ目標軌道に沿って移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】クレーンの全体構成を示す側面図。
【図２】クレーンの制御構成を示すブロック図。
【図３】遠隔操作端末の概略構成を示す平面図。
【図４】遠隔操作端末の制御構成を示すブロック図。
【図５】（ａ）遠隔操作端末の向きが変更された場合の操作方向の方位を示す図、（ｂ）同じく吊り荷移動操作具が操作された場合の荷物の搬送される方位を示す図。
【図６】吊り荷移動操作具が操作されている遠隔操作端末とその操作によるクレーンの作動状態を示す模式図。
【図７】クレーンの制御装置の制御構成を示すブロック図。
【図８】クレーンの逆動力学モデルを示す図。
【図９】クレーンの制御方法の制御工程を示すフローチャートを表す図。
【図１０】目標軌道算出工程を示すフローチャートを表す図。
【図１１】第一実施形態におけるブーム位置算出工程を示すフローチャートを表す図。
【図１２】作動信号生成工程を示すフローチャートを表す図。
【図１３】第二実施形態におけるブーム位置算出工程を示すフローチャートを表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図１と図２とを用いて、本発明の一実施形態に係る作業車両として移動式クレーン（ラフテレーンクレーン）であるクレーン１について説明する。なお、本実施形態においては、作業車両としてクレーン（ラフテレーンクレーン）ついて説明を行うが、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーン、高所作業車等でもよい。
【００１８】
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、作業装置であるクレーン装置６およびクレーン装置６を遠隔操作可能な遠隔操作端末３２（図２参照）を有する。
【００１９】
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の作業可能範囲を広げることができる。
【００２０】
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、ブーム９、ジブ９ａ、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、起伏用油圧シリンダ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およびキャビン１７等を具備する。
【００２１】
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。旋回台７は、円環状の軸受の中心を回転中心として回転自在に構成されている。旋回台７には、アクチュエータである油圧式の旋回用油圧モータ８が設けられている。旋回台７は、旋回用油圧モータ８によって一方向と他方向とに旋回可能に構成されている。
【００２２】
監視装置である旋回台カメラ７ｂは、旋回台７の周辺の障害物や人物等を撮影するものである。旋回台カメラ７ｂは、旋回台７の前方の左右両側および旋回台７の後方の左右両側に設けられている。各旋回台カメラ７ｂは、それぞれの設置個所の周辺を撮影することで、旋回台７の全周囲を監視範囲としてカバーしている。また、旋回台７の前方の左右両側にそれぞれ配置されている旋回台カメラ７ｂは、一組のステレオカメラとして使用可能に構成されている。つまり、旋回台７の前方の旋回台カメラ７ｂは、一組のステレオカメラとして使用することで吊り下げられている荷物Ｗの位置情報を検出する荷物位置検出手段として構成することができる。なお、荷物位置検出手段は、後述するブームカメラ９ｂでも構成してもよい。また、荷物位置検出手段は、ミリ波レーダー、ＧＮＳＳ装置等の荷物Ｗの位置情報を検出できるものであればよい。
【００２３】
アクチュエータである旋回用油圧モータ８は、電磁比例切換弁である旋回用バルブ２３（図２参照）によって回転操作される。旋回用バルブ２３は、旋回用油圧モータ８に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、旋回台７は、旋回用バルブ２３によって回転操作される旋回用油圧モータ８を介して任意の旋回速度に制御可能に構成されている。旋回台７には、旋回台７の旋回角度θｚ（角度）と旋回速度とを検出する旋回用センサ２７（図２参照）が設けられている。
【００２４】
ブームであるブーム９は、荷物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。ブーム９は、複数のブーム部材から構成されている。ブーム９は、ベースブーム部材の基端が旋回台７の略中央に揺動可能に設けられている。ブーム９は、各ブーム部材をアクチュエータである図示しない伸縮用油圧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。また、ブーム９には、ジブ９ａが設けられている。
【００２５】
アクチュエータである図示しない伸縮用油圧シリンダは、電磁比例切換弁である伸縮用バルブ２４（図２参照）によって伸縮操作される。伸縮用バルブ２４は、伸縮用油圧シリンダに供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。ブーム９には、ブーム９の長さを検出する伸縮用センサ２８と、ブーム９の先端を中心とする方位を検出する車両側方位センサ２９とが設けられている。
【００２６】
検知装置であるブームカメラ９ｂ（図２参照）は、荷物Ｗおよび荷物Ｗ周辺の地物を撮影するものである。ブームカメラ９ｂは、ブーム９の先端部に設けられている。ブームカメラ９ｂは、荷物Ｗの鉛直上方から荷物Ｗおよびクレーン１周辺の地物や地形を撮影可能に構成されている。
【００２７】
メインフックブロック１０とサブフックブロック１１とは、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１４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には、荷物Ｗを吊るサブフック１１ａが設けられている。
【００２８】
アクチュエータである起伏用油圧シリンダ１２は、ブーム９を起立および倒伏させ、ブーム９の姿勢を保持するものである。起伏用油圧シリンダ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、ロッド部の端部がブーム９のベースブーム部材に揺動自在に連結されている。起伏用油圧シリンダ１２は、電磁比例切換弁である起伏用バルブ２５（図２参照）によって伸縮操作される。起伏用バルブ２５は、起伏用油圧シリンダ１２に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。ブーム９には、起伏角度θｘを検出する起伏用センサ３０（図２参照）が設けられている。
【００２９】
メインウインチ１３とサブウインチ１５とは、メインワイヤロープ１４とサブワイヤロープ１６との繰り入れ（巻き上げ）および繰り出し（巻き下げ）を行うものである。メインウインチ１３は、メインワイヤロープ１４が巻きつけられるメインドラムがアクチュエータである図示しないメイン用油圧モータによって回転され、サブウインチ１５は、サブワイヤロープ１６が巻きつけられるサブドラムがアクチュエータである図示しないサブ用油圧モータによって回転されるように構成されている。
【００３０】
メイン用油圧モータは、電磁比例切換弁であるメイン用バルブ２６ｍ（図２参照）によって回転操作される。メインウインチ１３は、メイン用バルブ２６ｍによってメイン用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。同様に、サブウインチ１５は、電磁比例切換弁であるサブ用バルブ２６ｓ（図２参照）によってサブ用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。メインウインチ１３とサブウインチ１５とには、メインワイヤロープ１４とサブワイヤロープ１６の繰り出し量ｌをそれぞれ検出する巻回用センサ４３（図２参照）が設けられている。
【００３１】
キャビン１７は、操縦席を覆うものである。キャビン１７は、旋回台７に搭載されている。図示しない操縦席が設けられている。操縦席には、車両２を走行操作するための操作具やクレーン装置６を操作するための旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍ、サブドラム操作具２１ｓ等が設けられている（図２参照）。旋回操作具１８は、旋回用油圧モータ８を操作することができる。起伏操作具１９は、起伏用油圧シリンダ１２を操作することができる。伸縮操作具２０は、伸縮用油圧シリンダを操作することができる。メインドラム操作具２１ｍは、メイン用油圧モータを操作することができる。サブドラム操作具２１ｓは、サブ用油圧モータを操作することができる。
【００３２】
通信機２２（図２参照）は、遠隔操作端末３２からの制御信号を受信し、クレーン装置６からの制御情報等を送信するものである。通信機２２は、キャビン１７に設けられている。通信機２２は、遠隔操作端末３２からの制御信号等を受信すると図示しない通信線を介して制御装置３１に転送するように構成されている。また、通信機２２は、制御装置３１からの制御情報や旋回台カメラ７ｂからの映像ｉ１、ブームカメラ９ｂからの映像ｉ２を図示しない通信線を介して遠隔操作端末３２に転送するように構成されている。ここで、制御信号とは、クレーン１を制御するための操作信号、目標速度信号Ｖｄ、目標軌道信号Ｔｄおよび作動信号Ｍｄ等のうち少なくとも一つを含む信号とする。
【００３３】
方位検出手段である車両側方位センサ２９は、クレーン装置６のブーム９の先端を中心とする方位を検出するものである。車両側方位センサ２９は、３軸タイプの方位センサから構成されている。車両側方位センサ２９は、地磁気を検出して絶対方位を算出する。車両側方位センサ２９は、ブーム９の先端部分に設けられている。
【００３４】
図２に示すように、制御装置３１は、各操作弁を介してクレーン１のアクチュエータを制御するものである。制御装置３１は、キャビン１７内に設けられている。制御装置３１は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置３１は、各アクチュエータや切換え弁、センサ等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。
【００３５】
制御装置３１は、旋回台カメラ７ｂ、ブームカメラ９ｂ、旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓに接続され、旋回台カメラ７ｂからの映像ｉ１、ブームカメラ９ｂからの映像ｉ２、を取得し、旋回操作具１８、起伏操作具１９、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓのそれぞれの操作量を取得することができる。
【００３６】
制御装置３１は、通信機２２に接続され、遠隔操作端末３２からの制御信号を取得し、クレーン装置６からの制御情報、旋回台カメラ７ｂからの映像ｉ１、ブームカメラ９ｂからの映像ｉ２等を送信することができる。
【００３７】
制御装置３１は、旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓに接続され、旋回用バルブ２３、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓに作動信号Ｍｄを伝達することができる。
【００３８】
制御装置３１は、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８、車両側方位センサ２９および起伏用センサ３０に接続され、旋回台７の旋回角度θｚ、伸縮長さＬｂ、起伏角度θｘおよびブーム９の先端を中心とする方位を取得することができる。
【００３９】
制御装置３１は、旋回操作具１８、起伏操作具１９、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓの操作量に基づいて各操作具に対応した作動信号Ｍｄを生成する。
【００４０】
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、起伏操作具１９の操作によって起伏用油圧シリンダ１２でブーム９を任意の起伏角度θｘに起立させて、伸縮操作具２０の操作によってブーム９を任意のブーム９長さに延伸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。また、クレーン１は、サブドラム操作具２１ｓ等によって荷物Ｗを吊り上げて、旋回操作具１８の操作によって旋回台７を旋回させることで荷物Ｗを搬送することができる。
【００４１】
次に、図３から図５を用いて遠隔操作端末３２について説明する。
図３に示すように、遠隔操作端末３２は、クレーン１を遠隔操作する際に使用するものである。遠隔操作端末３２は、筐体３３、端末側方位センサ３４（図４参照）、筐体３３の操作面に設けられる吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、端末側表示装置４０、端末側通信機４１および端末側制御装置４２（図２、図４参照）等を具備する。遠隔操作端末３２は、吊り荷移動操作具３５または各種操作具の操作により生成される荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄをクレーン装置６に送信する。
【００４２】
筐体３３は、遠隔操作端末３２の主たる構成部材である。筐体３３は、操縦者が手で保持可能な大きさの筐体に構成されている。筐体３３には、操作面に吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、端末側表示装置４０および端末側通信機４１（図２、図４参照）が設けられている。
【００４３】
方位検出手段である端末側方位センサ３４は、遠隔操作端末３２の操作面に向かって上方向（以下、単に「上方向」と記す）を基準とする方位を検出するものである。端末側方位センサ３４は、３軸タイプの方位センサから構成されている。端末側方位センサ３４は、地磁気を検出して絶対方位を算出する。端末側方位センサ３４は、筐体３３の内部に設けられている。
【００４４】
吊り荷移動操作具３５は、任意の水平面において任意の方向に任意の速度で荷物Ｗを移動させる指示が入力されるものである。吊り荷移動操作具３５は、筐体３３の操作面から略垂直に起立した操作スティックおよび操作スティックの傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。吊り荷移動操作具３５は、操作スティックが任意の方向に傾倒操作可能に構成されている。吊り荷移動操作具３５は、図示しないセンサで検出した操作スティックの傾倒方向とその傾倒量についての操作信号を端末側制御装置４２に伝達するように構成されている。
【００４５】
端末側旋回操作具３６は、クレーン装置６を任意の移動方向に任意の移動速度で旋回させる指示が入力されるものである。端末側旋回操作具３６は、筐体３３の操作面から略垂直に起立した操作スティックおよび操作スティックの傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側旋回操作具３６は、左旋回を指示する方向および右旋回を指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。
【００４６】
端末側伸縮操作具３７は、ブーム９を任意の速度で伸縮させる指示が入力されるものである。端末側伸縮操作具３７は、筐体３３の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側伸縮操作具３７は、延伸を指示する方向および収縮を指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。
【００４７】
端末側メインドラム操作具３８ｍは、メインウインチ１３を任意の速度で任意の方向に回転させる指示が入力されるものである。端末側メインドラム操作具３８ｍは、筐体３３の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側メインドラム操作具３８ｍは、メインワイヤロープ１４の巻き上げを指示する方向および巻き下げを指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。端末側サブドラム操作具３８ｓについても同様に構成されている。
【００４８】
端末側起伏操作具３９は、ブーム９を任意の速度で起伏させる指示が入力されるものである。端末側起伏操作具３９は、筐体３３の操作面から起立した操作スティックおよびその傾倒方向および傾倒量を検出する図示しないセンサから構成されている。端末側起伏操作具３９は、起立を指示する方向および倒伏を指示する方向にそれぞれ傾倒可能に構成されている。
【００４９】
端末側表示装置４０は、クレーン１の姿勢情報や荷物Ｗの情報等の様々な情報を表示するものである。端末側表示装置４０は、液晶画面等の画像表示装置から構成されている。端末側表示装置４０は筐体３３の操作面に設けられている。端末側表示装置４０には、遠隔操作端末３２の上方向を基準とする方位が表示されている。方位の表示は、遠隔操作端末３２の回転に連動して回転表示される。
【００５０】
図４に示すように、端末側通信機４１は、クレーン装置６の制御情報等を受信し、遠隔操作端末３２からの制御情報等を送信するものである。端末側通信機４１は、筐体３３の内部に設けられている。端末側通信機４１は、クレーン装置６からの映像ｉ１、映像ｉ２および制御信号等を受信すると端末側制御装置４２に伝達するように構成されている。また、端末側通信機４１は、端末側制御装置４２からの制御情報、映像ｉ１および映像ｉ２をクレーン１の制御装置３１に送信するように構成されている。
【００５１】
制御部である端末側制御装置４２は、遠隔操作端末３２を制御するものである。端末側制御装置４２は、遠隔操作端末３２の筐体３３内に設けられている。端末側制御装置４２は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。端末側制御装置４２は、吊り荷移動操作具３５、端末側方位センサ３４、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓ、端末側起伏操作具３９、端末側表示装置４０、端末側通信機４１等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。
【００５２】
端末側制御装置４２は、端末側方位センサ３４に接続され、端末側方位センサ３４が検出する方位を取得することができる。
【００５３】
端末側制御装置４２は、吊り荷移動操作具３５、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓおよび端末側起伏操作具３９に接続され、各操作具の操作スティックの傾倒方向および傾倒量からなる操作信号を取得することができる。
【００５４】
端末側制御装置４２は、端末側旋回操作具３６、端末側伸縮操作具３７、端末側メインドラム操作具３８ｍ、端末側サブドラム操作具３８ｓおよび端末側起伏操作具３９の各センサから取得した各操作スティックの操作信号から、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを生成することができる。
【００５５】
端末側制御装置４２は、端末側表示装置４０に接続され、端末側表示装置４０にクレーン装置６からの映像ｉ１、映像ｉ２、および各種情報を表示させることができる。また、端末側制御装置４２は、端末側方位センサ３４から取得した方位に連動して方位の表示を回転表示させることができる。端末側制御装置４２は、端末側通信機４１に接続され、端末側通信機４１を介してクレーン装置６の通信機２２との間で各種情報を送受信することができる。
【００５６】
図５（ａ）に示すように、端末側制御装置４２（図４参照）は、端末側方位センサ３４（図４参照）から取得した方位に基づいて遠隔操作端末３２の上方向を基準とする方位を設定する。例えば、遠隔操作端末３２の上方向が北方向に向いている状態から左方向にθ１＝４５°の方向に回転された場合、遠隔操作端末３２の上方向は、北西に向いている。端末側制御装置４２は、遠隔操作端末３２の上方向を北西に設定する。つまり、遠隔操作端末３２は、吊り荷移動操作具３５が傾倒操作された方位に向かって荷物Ｗが移動する目標速度信号Ｖｄを生成するように構成されている。この際、端末側制御装置４２は、端末側表示装置４０に上方向を基準とする方位の表示を、北西を示す「ＮＷ」に変更する。
【００５７】
図５（ｂ）に示すように、端末側制御装置４２（図４参照）は、吊り荷移動操作具３５から取得した、傾倒方向および傾倒量についての操作信号に基づいて、荷物Ｗの移動方向および移動速度から構成されている目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎に算出する。例えば、遠隔操作端末３２の上方向が北方向に設定されている状態において、吊り荷移動操作具３５が上方向に対して左側に傾倒角度θ２として４５°だけ傾倒操作された場合、端末側制御装置４２は、荷物Ｗを北から西側にθ２＝４５°の方向である北西へ傾倒量に応じた移動速度で移動させる目標速度信号Ｖｄを算出する。ここで、単位時間ｔは、任意に設定されている計算周期である。端末側制御装置４２は、吊り荷移動操作具３５が傾倒操作されると単位時間ｔ毎に目標速度信号Ｖｄを算出する。本実施形態において、吊り荷移動操作具３５が傾倒操作されてからｎ回目の計算周期に当たる単位時間ｔを単位時間ｔ（ｎ）とし、ｎ回目から１周期後の単位時間ｔを単位時間ｔ（ｎ＋１）とする。つまり、以下の説明において時間ｔの関数を計算周期ｎの関数として表示するものとする。
【００５８】
次に、図６を用いて、遠隔操作端末３２によるクレーン装置６の制御について説明する。
【００５９】
図６に示すように、遠隔操作端末３２の上方向が北を向いている状態から左方向にθ１＝４５°の方向に回転されている場合（図５（ａ）参照）、遠隔操作端末３２は、上方向が北西に設定されている。遠隔操作端末３２の吊り荷移動操作具３５が上方向から左方向に傾倒角度θ２＝４５°の方向に任意の傾倒量だけ傾倒操作された場合、端末側制御装置４２は、上方向である北西から傾倒角度θ２＝４５°の方向である西への傾倒方向と傾倒量についての操作信号を吊り荷移動操作具３５の図示しないセンサから取得する。さらに、端末側制御装置４２は、取得した操作信号から、西に向かって傾倒量に応じた移動速度で荷物Ｗを移動させる目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎に算出する。遠隔操作端末３２は、算出した目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎にクレーン１の制御装置３１に送信する。
【００６０】
クレーン１は、制御装置３１は、遠隔操作端末３２から目標速度信号Ｖｄを単位時間ｔ毎に受信すると、車両側方位センサ２９が取得したブーム９の先端の方位に基づいて、荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄを算出する。さらに、制御装置３１は、目標軌道信号Ｐｄから荷物の目標位置である荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）を算出する。制御装置３１は、目標位置座標ｐ（ｎ＋１）に荷物Ｗを移動させる旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍおよびサブ用バルブ２６ｓの作動信号Ｍｄを生成する。クレーン１は、吊り荷移動操作具３５の傾倒方向である西に向けて傾倒量に応じた速度で荷物Ｗを移動させる。この際、クレーン１は、旋回用油圧モータ８、縮用油圧シリンダ、起伏用油圧シリンダ１２およびメイン用油圧モータ等を作動信号Ｍｄによって制御する。
【００６１】
このように構成することで、クレーン１は、遠隔操作端末３２から方位に基づいた目標速度信号Ｖｄをを単位時間ｔ毎に取得し、方位に基づいて荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）を決定するので、操縦者が吊り荷移動操作具３５の操作方向に対するクレーン装置６の作動方向の認識を喪失することがない。つまり、吊り荷移動操作具３５の操作方向と荷物Ｗの移動方向とが共通の基準である方位に基づいて算出されている。これにより、クレーン装置６の遠隔操作時における誤操作を防止し、作業装置の遠隔操作を容易かつ簡単に行うことができる。
【００６２】
次に、図７から図１１を用いて、クレーン１の制御装置３１における作動信号Ｍｄを生成するための荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄの算出およびブーム９の先端の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）の算出の制御工程の第一実施形態について説明する。制御装置３１は、目標軌道算出部３１ａ、ブーム位置算出部３１ｂ、作動信号生成部３１ｃを有している。
【００６３】
図７に示すように、目標軌道算出部３１ａは、制御装置３１の一部であり、荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄに変換するものである。目標軌道算出部３１ａは、荷物Ｗの移動方向および移動速度から構成されている荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを遠隔操作端末３２から通信機２２を介して単位時間ｔ毎に取得することができる。また、目標軌道算出部３１ａは、取得した目標速度信号ＶｄにローパスフィルタＬｐを適用して単位時間ｔ毎に荷物Ｗの位置情報である目標軌道信号Ｐｄに変換するように構成されている。
【００６４】
ローパスフィルタＬｐは、所定の周波数以上の周波数を減衰させるものである。目標軌道算出部３１ａは、目標軌道信号ＰｄにローパスフィルタＬｐを適用することにより微分操作による特異点（急激な位置変動）の発生を防止している。本実施形態において、ローパスフィルタＬｐは、ばね定数ｋｆの算出時における四階微分に対応するため四次のローパスフィルタＬｐを用いているが、所望する特性に合わせた次数のローパスフィルタＬｐを適用することができる。式（３）におけるａ、ｂは係数である。
【００６５】
【数３】
2019156609.tif 000005
【００６６】
図８に示すように、クレーン１の逆動力学モデルを定める。逆動力学モデルは、ＸＹＺ座標系に定義され、原点Ｏをクレーン１の旋回中心とする。ｑは、例えば現在位置座標ｑ（ｎ）を示し、ｐは、例えば荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を示す。ｌｂは、例えばブーム９の伸縮長さｌｂ（ｎ）示し、θｘは、例えば起伏角度θｘ（ｎ）を示し、θｚは、例えば旋回角度θｚ（ｎ）を示す。ｌは、例えばワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）を示し、ｆはワイヤロープの張力ｆを示し、ｅは、例えばワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）を示す。
【００６７】
図７と図８に示すように、ブーム位置算出部３１ｂは、制御装置３１の一部であり、ブーム９の姿勢情報と荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄからブームの先端の位置座標を算出するものである。ブーム位置算出部３１ｂは、目標軌道算出部３１ａから目標軌道信号Ｐｄを取得することができる。ブーム位置算出部３１ｂは、旋回用センサ２７から旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ）を取得し、伸縮用センサ２８から伸縮長さｌｂ（ｎ）を取得し、起伏用センサ３０から起伏角度θｘ（ｎ）を取得し、巻回用センサ４３からメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６（以下、単に「ワイヤロープ」と記す）の繰り出し量ｌ（ｎ）を取得し、旋回台カメラ７ｂから荷物Ｗの現在位置情報を取得することができる（図２参照）。
【００６８】
ブーム位置算出部３１ｂは、取得した荷物Ｗの現在位置情報から荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を算出し、取得した旋回角度θｚ（ｎ）、伸縮長さｌｂ（ｎ）、起伏角度θｘ（ｎ）からブーム先端の現在位置であるブーム９の先端（ワイヤロープの繰り出し位置）の現在位置座標ｑ（ｎ）（以下、単に「ブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）」と記す）を算出することができる。また、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）とブーム９の現在位置座標Ｑとからワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）を算出することができる。さらに、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）と単位時間ｔ経過後の荷物Ｗの目標位置である荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とから荷物Ｗが吊り下げられているワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）を算出することができる。ブーム位置算出部３１ｂは、逆動力学を用いて荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）と、ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）とから単位時間ｔ経過後のブーム先端の目標位置であるブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出するように構成されている。
【００６９】
ワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）は、以下の式（４）から算出される。
ワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）は、ブーム９の先端位置であるブーム９の現在位置座標Ｑと荷物Ｗの位置である荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）の距離で定義される。
【００７０】
【数４】
2019156609.tif 000006
【００７１】
ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）は、以下の式（５）から算出される。
ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）は、ワイヤロープの張力ｆ（式（１）参照）の単位長さのベクトルである。ワイヤロープの張力ｆは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）と単位時間ｔ経過後の荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）から算出される荷物Ｗの加速度から重力加速度を減算したものである。
【００７２】
【数５】
2019156609.tif 000007
【００７３】
単位時間ｔ経過後のブーム先端の目標位置であるブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）は、以下の式（１）をｎの関数で表した式（６）から算出される。ここで、αは、ブーム９の旋回角度θｚ（ｎ）を示している。
ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）は、逆動力学を用いてワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）と荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）と方向ベクトルｅ（ｎ＋１）とから算出される。
【００７４】
【数６】
2019156609.tif 000008
【００７５】
作動信号生成部３１ｃは、制御装置３１の一部であり、単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）から各アクチュエータの作動信号Ｍｄを生成するものである。作動信号生成部３１ｃは、ブーム位置算出部３１ｂから単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を取得することができる。作動信号生成部３１ｃは、旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍまたはサブ用バルブ２６ｓの作動信号Ｍｄを生成するように構成されている。
【００７６】
図９に示すように、ステップＳ１００において、制御装置３１は、クレーン１の制御方法における目標軌道算出工程Ａを開始し、ステップをステップＳ１１０に移行させる（図１０参照）。そして、目標軌道算出工程Ａが終了するとステップをステップＳ２００に移行させる（図９参照）。
【００７７】
ステップ２００において、制御装置３１は、クレーン１の制御方法におけるブーム位置算出工程Ｂを開始し、ステップをステップＳ２１０に移行させる（図１１参照）。そして、ブーム位置算出工程Ｂが終了するとステップをステップＳ３００に移行させる（図９参照）。
【００７８】
ステップ３００において、制御装置３１は、クレーン１の制御方法における作動信号生成工程Ｃを開始し、ステップをステップＳ３１０に移行させる（図１２参照）。そして、作動信号生成工程Ｃが終了するとステップをステップＳ１００に移行させる（図９参照）。
【００７９】
図１０に示すように、ステップＳ１１０において、制御装置３１の目標軌道算出部３１ａは、遠隔操作端末３２から工程関数の態様で入力される荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。
【００８０】
ステップＳ１２０において、目標軌道算出部３１ａは、取得した荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄを積分して荷物Ｗの位置情報を算出し、、ステップをステップＳ１３０に移行させる。
【００８１】
ステップＳ１３０において、目標軌道算出部３１ａは、算出した荷物Ｗの位置情報に式（３）の伝達関数Ｇ（ｓ）で示されるローパスフィルタＬｐを適用して目標軌道信号Ｐｄを単位時間ｔ毎に算出し、目標軌道算出工程Ａを終了してステップをステップＳ２００に移行させる（図８参照）。
【００８２】
図１１に示すように、ステップＳ２１０において、制御装置３１のブーム位置算出部３１ｂは、任意に定めた基準位置Ｏ（例えば、ブーム９の旋回中心）を原点として、取得した荷物Ｗの現在位置情報から荷物の現在位置である荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ２２０に移行させる。
【００８３】
ステップＳ２２０において、ブーム位置算出部３１ｂは、取得した旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ）、伸縮長さｌｂ（ｎ）およびブーム９の起伏角度θｘ（ｎ）からブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ２３０に移行させる。
【００８４】
ステップＳ２３０において、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）とブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）から上述の式（４）を用いてワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ２４０に移行させる。
【００８５】
ステップＳ２４０において、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を基準として目標軌道信号Ｐｄから、単位時間ｔ経過後の荷物の目標位置である荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）を算出し、ステップをステップＳ２５０に移行させる。
【００８６】
ステップＳ２５０において、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）と荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とから荷物Ｗの加速度を算出し、重力加速度を用いて上述の式（５）を用いてワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）を算出し、ステップをステップＳ２６０に移行させる。
【００８７】
ステップＳ２６０において、ブーム位置算出部３１ｂは、算出したワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）とワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋１）とから上述の式（６）を用いてブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出し、ブーム位置算出工程Ｂを終了してステップをステップＳ３００に移行させる（図９参照）。
【００８８】
図１２に示すように、ステップＳ３１０において、制御装置３１の作動信号生成部３１ｃは、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）から単位時間ｔ経過後の旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ＋１）、伸縮長さＬｂ（ｎ＋１）、起伏角度θｘ（ｎ＋１）およびワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ＋１）を算出し、ステップをステップＳ３２０に移行させる。
【００８９】
ステップＳ３２０において、作動信号生成部３１ｃは、算出した旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ＋１）、伸縮長さＬｂ（ｎ＋１）、起伏角度θｘ（ｎ＋１）、ワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ＋１）から旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍまたはサブ用バルブ２６ｓの作動信号Ｍｄをそれぞれ生成し、作動信号生成工程Ｃを終了してステップをステップＳ１００に移行させる（図９参照）。
【００９０】
制御装置３１は、目標軌道算出工程Ａとブーム位置算出工程Ｂと作動信号生成工程Ｃとを繰り返すことで、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出し、単位時間ｔ経過後に、ワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ＋１）と荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ＋１）と荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋２）からワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋２）を算出し、ワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ＋１）とワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ＋２）とから、更に単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋２）を算出する。つまり、制御装置３１は、ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）を算出し、逆動力学を用いて荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ＋１）と荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）とから単位時間ｔ後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を順次算出する。制御装置３１は、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）に基づいて作動信号Ｍｄを生成するフィードフォワード制御によって各アクチュエータを制御している。
【００９１】
このように構成することで、クレーン１は、遠隔操作端末３２から任意に入力される荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄに基づいて目標軌道信号Ｐｄを算出しているので、規定の速度パターンに限定されない。また、クレーン１は、荷物Ｗを基準としてブーム９の制御信号を生成するとともに、操縦者の意図する目標軌道に基づいてブーム９の制御信号が生成されるフィードフォワード制御が適用されている。このため、クレーン１は、操作信号に対する応答遅れが小さく、応答遅れによる荷物Ｗの揺れを抑制している。また、逆動力学モデルを構築し、ワイヤロープの方向ベクトルｅ（ｎ）と荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ＋１）と荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とからブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）が算出されるので加減速等による過渡状態の誤差が生じない。更に、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出する際の微分操作によって生じる特異点を含む周波数成分が減衰されるので、ブーム９の制御が安定する。これにより、荷物Ｗを基準としてアクチュエータを制御する際に、荷物Ｗの揺れを抑制しつつ目標軌道に沿って移動させることができる。
【００９２】
次に、図７と図８と図９とを用いて、クレーン１の制御装置３１における作動信号Ｍｄを生成するための荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄの算出およびブーム９の先端の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）の算出の制御工程の第二実施形態について説明する。第二実施形態において、制御装置３１は、ワイヤロープのばね定数ｋｆを用いてブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出するものである。なお、以下の実施形態に係る制御工程は、図１から図８に示す制御工程において、不使用フックの制振制御に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、符号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
【００９３】
図７に示すように、制御装置３１は、目標軌道算出部３１ａ、ブーム位置算出部３１ｂ、作動信号生成部３１ｃを有している。
【００９４】
図７と図８に示すように、ブーム位置算出部３１ｂは、制御装置３１の一部であり、ブーム９の姿勢情報と荷物Ｗの目標軌道信号Ｐｄからブームの先端の位置座標を算出するものである。ブーム位置算出部３１ｂは、目標軌道算出部３１ａから目標軌道信号Ｐｄを取得することができる。ブーム位置算出部３１ｂは、旋回用センサ２７から旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ）を取得し、伸縮用センサ２８から伸縮長さｌｂ（ｎ）を取得し、起伏用センサ３０から起伏角度θｘ（ｎ）を取得し、巻回用センサ４３からメインワイヤロープ１４またはサブワイヤロープ１６（以下、単に「ワイヤロープ」と記す）の繰り出し量ｌ（ｎ）を取得し、旋回台カメラ７ｂから荷物Ｗの現在位置情報を取得することができる（図２参照）。ブーム位置算出部３１ｂは、逆動力学を用いて目標軌道信号Ｐｄに基づく単位時間ｔ経過後の荷物の目標位置である荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）と、荷物Ｗが吊り下げられているワイヤロープのばね定数ｋｆと、から単位時間ｔ経過後のブーム先端の目標位置であるブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出するように構成されている。
【００９５】
ワイヤロープのばね定数ｋｆは、以下の式（１）から算出され、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）は以下の式（２）から算出される。
移動中の荷物Ｗは、重力加速度による力とクレーン１からの力が加わっている。ワイヤロープの特性をばね定数ｋｆで表すと、荷物Ｗについて次の式（７）で示される運動方程式が成り立つ。
【００９６】
【数７】
2019156609.tif 000009
【００９７】
ワイヤロープの繰り出し量ｌは、次の式（８）で表すことができる。このワイヤロープの繰り出し量ｌを二階微分すると次の式（９）を得る。式（８）、式（９）におけるｐは荷物Ｗの位置座標、ｑはブーム９の位置座標、ｌはワイヤロープの繰り出し量である。
【００９８】
【数８】
2019156609.tif 000010
【００９９】
【数９】
2019156609.tif 000011
【０１００】
荷物Ｗの運動方程式を表す式（７）に（ｑ−ｐ）Ｔを乗ずると次の式（１０）を得る。式（１０）からばね定数ｋｆを表す次の式（１１）を得る。式（１０）におけるｇは重力加速度、ｍは荷物Ｗの質量、ｋｆはワイヤロープのばね定数である。
【０１０１】
【数１０】
2019156609.tif 000012
【０１０２】
【数１１】
2019156609.tif 000013
【０１０３】
作動信号生成部３１ｃは、制御装置３１の一部であり、単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）から各アクチュエータの作動信号Ｍｄを生成するものである。作動信号生成部３１ｃは、ブーム位置算出部３１ｂから単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を取得することができる。作動信号生成部３１ｃは、旋回用バルブ２３、伸縮用バルブ２４、起伏用バルブ２５、メイン用バルブ２６ｍまたはサブ用バルブ２６ｓの作動信号Ｍｄを生成するように構成されている。
【０１０４】
図９に示すように、ステップＳ１００において、制御装置３１は、クレーン１の制御方法における目標軌道算出工程Ａを開始し、ステップをステップＳ１１０に移行させる（図１０参照）。そして、目標軌道算出工程Ａが終了するとステップをステップＳ２００に移行させる（図９参照）。
【０１０５】
ステップ２００において、制御装置３１は、クレーン１の制御方法におけるブーム位置算出工程Ｂを開始し、ステップをステップＳ２１０に移行させる（図１３参照）。そして、ブーム位置算出工程Ｂが終了するとステップをステップＳ３００に移行させる（図９参照）。
【０１０６】
ステップ３００において、制御装置３１は、クレーン１の制御方法における作動信号生成工程Ｃを開始し、ステップをステップＳ３１０に移行させる（図１２参照）。そして、作動信号生成工程Ｃが終了するとステップをステップＳ１００に移行させる（図９参照）。
【０１０７】
図１３に示すように、ステップＳ２１１において、制御装置３１のブーム位置算出部３１ｂは、任意に定めた基準位置Ｏを原点として、取得した荷物Ｗの現在位置情報から荷物の現在位置である荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ２２１に移行させる。
【０１０８】
ステップＳ２２１において、ブーム位置算出部３１ｂは、取得した旋回台７の旋回角度θｚ（ｎ）、伸縮長さｌｂ（ｎ）、ブーム９の起伏角度θｘ（ｎ）およびワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）からブーム先端の現在位置であるブーム９の先端（ワイヤロープの繰り出し位置）の現在位置座標ｑ（ｎ）（以下、単に「ブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）」と記す）を算出し、ステップをステップＳ２３１に移行させる。
【０１０９】
ステップＳ２３１において、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）、ブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）、ワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ）および荷物Ｗの質量ｍから上述の式（１１）を用いてワイヤロープのばね定数ｋｆを算出し、ステップをステップＳ２４１に移行させる。
【０１１０】
ステップＳ２４１において、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ）を基準として目標軌道信号Ｐｄから、単位時間ｔ経過後の荷物の目標位置である荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）を算出し、ステップをステップＳ２５１に移行させる。
【０１１１】
ステップＳ２５１において、ブーム位置算出部３１ｂは、荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）およびばね定数ｋｆから式（７）を用いて単位時間ｔ経過後のブーム先端の目標位置であるブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出し、ブーム位置算出工程Ｂを終了してステップをステップＳ３００に移行させる（図９参照）。
【０１１２】
制御装置３１は、目標軌道算出工程Ａとブーム位置算出工程Ｂと作動信号生成工程Ｃとを繰り返すことで、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出し、単位時間ｔ経過後に、ワイヤロープの繰り出し量ｌ（ｎ＋１）と荷物Ｗの現在位置座標ｐ（ｎ＋１）とブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ＋１）とからばね定数ｋｆを算出し、ばね定数ｋｆと、更に単位時間ｔ経過後の荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋２）とから、更に単位時間ｔ経過後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋２）を算出する。つまり、制御装置３１は、ワイヤロープの特性をばね定数ｋｆとして表現し、逆動力学を用いて荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とブーム９の現在位置座標ｑ（ｎ）とから単位時間ｔ後のブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を順次算出する。制御装置３１は、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）に基づいて作動信号Ｍｄを生成するフィードフォワード制御によって各アクチュエータを制御している。
【０１１３】
このように構成することで、クレーン１は、遠隔操作端末３２から任意に入力される荷物Ｗの目標速度信号Ｖｄに基づいて目標軌道信号Ｐｄを算出しているので、規定の速度パターンに限定されない。また、クレーン１は、荷物Ｗを基準としてブーム９の制御信号を生成するとともに、操縦者の意図する目標軌道に基づいてブーム９の制御信号が生成されるフィードフォワード制御が適用されている。このため、クレーン１は、操作信号に対する応答遅れが小さく、応答遅れによる荷物Ｗの揺れを抑制している。また、ワイヤロープの特性を考慮した逆動力学モデルを構築し、ワイヤロープのばね定数ｋｆと荷物Ｗの目標位置座標ｐ（ｎ＋１）とからブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）が算出されるので加減速等による過渡状態の誤差が生じない。更に、ブーム９の目標位置座標ｑ（ｎ＋１）を算出する際の微分操作によって生じる特異点を含む周波数成分が減衰されるので、ブーム９の制御が安定する。これにより、荷物Ｗを基準としてアクチュエータを制御する際に、荷物Ｗの揺れを抑制しつつ目標軌道に沿って移動させることができる。
【０１１４】
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【０１１５】
１      クレーン
６      クレーン装置
７ｂ    旋回台カメラ
９      ブーム
２７      旋回用センサ
２８      伸縮用センサ
３０      起伏用センサ
４３      巻回用センサ
Ｏ      基準位置
Ｖｄ    目標速度信号
Ｐ（ｎ）      荷物の現在位置座標
Ｐ（ｎ＋１）  荷物の目標位置座標
Ｑ（ｎ）      ブームの現在位置座標
Ｑ（ｎ＋１）  ブームの目標位置座標
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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