JP2010086031A - 誘導システム及び誘導方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の誘導に要する設備負担を抑え、且つ、動的な障害物が発生した場合であっても信頼度を低下させることなく、移動体を安定して誘導できる誘導システム及び誘導方法を提供することを目的とする。
【解決手段】走行ルートＲに沿った形状情報と、搬送車両３Ａの位置姿勢情報とを対応付ける３次元マップを参照し、レーザースキャナ１３で取得された観測形状データに基づいて搬送車両３Ａの位置姿勢情報を割り出して絶対誘導による走行制御を行う。一方で、上述の位置姿勢情報の信頼度が所定の基準未満の場合には、走行ルートに沿った相対誘導の基準となる誘導部位を捕捉し、相対誘導による搬送車両３Ａの走行制御に切り替える。その結果、対向車などの動的な障害物による突発的な動的障害にも柔軟に対応でき、信頼度を低下させることなく、移動体を安定して誘導できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、トンネルなどの構築時に坑内を走行する無人搬送車などの移動体の誘導システム及び誘導方法に関する。

ＧＰＳ測位方式を利用して無人の搬送車両などを誘導するシステムや方法などが知られている。しかしながら、ＧＰＳ測位方式による誘導システムの場合には、ＧＰＳ衛星を捕捉可能な環境でなければ精度の高い測位は実現できず、例えば、トンネル内や特定の大型施設内などの外界された遮蔽された空間での誘導には不向きであった。一方で、例えば、ガイド式と呼ばれる誘導方式が知られている（特許文献１参照）。ガイド式の場合、例えば、適宜間隔で磁石を埋設し、搬送車両は、その磁石からの磁場を検知して走行ルートの検知を行っていた。また、走行ルートに沿って所定の誘導線などを敷設しておき、光学方式、磁気方式または電磁方式などのセンサで誘導線を検知しながら搬送車両を誘導する方法などもある。
特開平９−２６８２６号公報

しかしながら、ガイド式の誘導システムや誘導方法では、走行ルートに沿って磁石や誘導線を設置する必要があり、走行ルートが長くなる程、誘導のために設置すべき設備負担も大きくなる。さらに、対向車とすれ違う場合などの動的な障害物が発生した場合には、走行ルートの検知が不安定になって誘導の信頼度が低下してしまう虞があり、このような信頼度の低下を抑えようとすれば、走行ルートの周囲に満遍なく目標物を設置して対応を取る必要があり、誘導のために設置すべき設備負担は更に大きくなってしまう。

本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、移動体の誘導に要する設備負担を抑え、且つ、動的な障害物が発生した場合であっても信頼度を低下させることなく、移動体を安定して誘導できる誘導システム及び誘導方法を提供することを目的とする。

本発明は、移動体を所定の走行ルートに沿って誘導する誘導システムにおいて、移動体に搭載され、移動体の周囲環境に関する形状情報を取得する走査手段と、走行ルートに沿った形状情報を含む３次元マップを記憶するマップ記憶手段と、マップ記憶手段に記憶された３次元マップと、走査手段で取得された形状情報とに基づいて移動体の位置姿勢情報を割り出す演算手段と、演算手段で割り出された位置姿勢情報に基づく絶対誘導によって移動体を走行制御する絶対誘導制御手段と、走行ルートに沿った相対誘導の基準となる誘導部位を特定するための誘導部位情報を記憶する誘導部位記憶手段と、走査手段によって取得された形状情報と誘導部位記憶手段に記憶された誘導部位情報とに基づいて誘導部位を捕捉する誘導部位捕捉手段と、誘導部位捕捉手段によって捕捉された誘導部位に基づく相対誘導によって移動体を走行制御する相対誘導制御手段と、演算手段で割り出された位置姿勢情報の信頼度に基づいて、前記絶対誘導制御手段による走行制御と前記相対誘導制御手段による走行制御との間で走行制御を切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。

３次元マップ及び誘導部位情報は、既に存在している設備や物体などの配置を利用している。従って、誘導のための新たなガイド設備を設置しなくても移動体の誘導が可能である。また、３次元マップを利用した絶対誘導制御手段による走行制御では、進行方向前方における周囲環境を想定した制御が可能であり、例えば、走行中、カーブや徐行区間が近づいていることなどを事前に判断しながら制御でき、対誘導制御手段による走行制御に比べて高速での安定した走行制御が可能になる。本発明では、絶対誘導制御手段による走行制御を主として行い、位置姿勢情報の信頼度が低い場合には補助的に相対誘導制御を行うことが可能である。そして、対向車などの動的な障害物による位置姿勢情報の信頼度低下は短時間で解消されるものであり、本発明では、このような突発的な動的障害にも柔軟に対応できる。その結果として、移動体の誘導に要する設備負担を抑え、且つ、動的な障害物が発生した場合であっても信頼度を低下させることなく、移動体を安定して誘導できる。

さらに、演算手段は、マップ記憶手段に記憶された３次元マップと、走査手段で取得された形状情報とに基づいて、走行ルート上における移動体の存在確率を求め、存在確率が最も高い場所及び姿勢から移動体の位置姿勢情報を割り出すと好適である。この構成によれば、走行ルートに沿った空間自体を基準としているので、より確からしい位置姿勢情報を割り出すことができ、精度が高くなる。

さらに、切替手段は、演算手段で割り出された位置姿勢情報の存在確率が信頼度判定のための所定の閾値未満の場合には、位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値未満と判定して絶対誘導制御手段による走行制御から相対誘導制御手段による走行制御に切り替えると好適である。演算手段で割り出された位置姿勢情報の存在確率から位置姿勢情報の信頼度を判定できるので、信頼度の低下を精度良く確実に判定できる。

さらに、誘導部位捕捉手段は、誘導部位記憶手段に記憶された誘導部位情報と走査手段で取得された形状情報との一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上の誘導部位情報に基づいて誘導部位を捕捉すると好適である。例えば、誘導部位が障害物によって遮蔽されていると、誘導部位による相対誘導も精度が低くなってしまう。上記構成によれば、遮蔽されていないと判断される誘導部位に基づいて相対誘導されるため、より安定した相対誘導が可能になる。

さらに、誘導部位記憶手段には、複数の誘導部位情報が優先順位を付けて記憶されており、誘導部位捕捉手段は、誘導部位記憶手段に記憶された複数の誘導部位情報のうち、一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上と判定される一または複数の誘導部位情報のうち、優先順位が最も高い誘導部位情報に基づいて誘導部位を捕捉すると好適である。誘導部位記憶手段には、複数の誘導部位情報が優先順位を付けて記憶されているため、動的な障害物によって一部の誘導部位が遮蔽された場合であっても、優先順位の高い他の誘導部位に沿った相対誘導が可能になるため、移動体を安定して相対誘導できる。

さらに、誘導部位記憶手段は、走行ルート上の所定の区間を特定するための区間情報と、区間内での誘導部位を特定するための誘導部位情報とを対応付けて記憶し、誘導部位捕捉手段は、誘導部位記憶手段を参照し、移動体が存在する区間情報に対応する誘導部位情報に基づいて誘導部位を捕捉すると好適である。区間に対応して誘導部位情報が記憶されているため、移動体が存在する区間での誘導部位の捕捉を、効率的且つ精度良く実施できる。

さらに、所定の区間を特定するための区間情報と、区間内での誘導部位の候補となる誘導部位候補を特定するための誘導部位候補情報と、所定の区間内での誘導部位候補情報の信頼度の高低と、を対応付けて記憶する誘導部位候補記憶手段と、所定の区間内で、誘導部位候補記憶手段を参照して誘導部位候補情報を取得し、取得した誘導部位候補情報に基づいて移動体の位置姿勢情報を割り出す誘導部位管理手段と、を更に備え、演算手段は、所定の区間内で位置姿勢情報を割り出し、誘導部位管理手段は、誘導部位候補情報に基づいて割り出した移動体の位置姿勢情報を、演算手段によって割り出された位置姿勢情報を基準にして評価値を求め、その評価値が相対誘導判定のための所定の閾値以上の場合には、誘導部位候補情報の信頼度が高いことを示すデータを誘導部位記憶手段に記憶させ、所定の閾値未満の場合には、誘導部位候補情報の信頼度が低いことを示すデータを前記誘導部位記憶手段に記憶させ、相対誘導制御手段は、所定の区間内で、誘導部位候補記憶手段を参照し、所定の区間の区間情報に対応する誘導部位のうち、信頼度が高い誘導部位に基づく相対誘導によって移動体を走行制御すると好適である。信頼度の高い誘導部位を予め設定しておくことが可能になり、その信頼度の評価も自動的に生成、更新が可能になるため、信頼度の高い相対誘導を継続的に安定して実現することができる。

また、本発明は、移動体を所定の走行ルートに沿って誘導する誘導方法において、移動体の周囲環境に関する形状情報を取得する走査ステップと、３次元マップに含まれる走行ルートに沿った形状情報と、走査ステップで取得された形状情報とに基づいて移動体の位置姿勢情報を割り出す演算ステップと、演算ステップで割り出された位置姿勢情報に基づく絶対誘導によって移動体を走行制御する絶対誘導ステップと、走査ステップで取得された形状情報と走行ルートに沿った相対誘導の基準となる誘導部位を特定するための誘導部位情報とに基づいて誘導部位を捕捉する誘導部位捕捉ステップと、演算ステップで割り出された位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値以上と判定する場合には、位置姿勢情報に基づいた絶対誘導によって移動体を走行制御する絶対誘導ステップと、誘導部位捕捉ステップで捕捉された誘導部位に沿った相対誘導によって移動体を走行制御する相対誘導ステップと、演算ステップで割り出された位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値未満と判定する場合には、絶対誘導ステップによる走行制御かから相対誘導ステップによる走行制御に切り替える切替ステップと、を備えることを特徴とする。この誘導方法では、移動体の誘導に要する設備負担を抑え、且つ、動的な障害物が発生した場合であっても信頼度を低下させることなく、移動体を安定して誘導できる。

本発明によれば、移動体の誘導に要する設備負担を抑え、且つ、動的な障害物が発生した場合であっても信頼度を低下させることなく、移動体を安定して誘導できる。

以下、図面を参照して本発明に係る誘導システムの好適な実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、トンネルなどの坑道を走行する搬送車両を模式的に示す図である。また、図２は搬送車両の斜視図である。図１または図２に示されるように、トンネル工事に伴うセグメントＳｅなどの搬送や検査、その他の作業を迅速に行うために、坑道Ｔに規定された所定の走行ルートＲに沿って搬送車両３Ａを自動運転させる必要がある。本実施形態に係る誘導システム１Ａは、坑道Ｔ内の走行ルートＲに沿った絶対誘導によって搬送車両３Ａを誘導し、搬送車両３Ａの自律運転を実現するシステムである。搬送車両３Ａは、移動体に相当する。

図３または図４に示されるように、搬送車両３Ａは、転動する車輪５ａが設けられた車体部５と、車体部５の上部に設けられた荷台７と、車体部５の前部に設けられた障害物センサ・バンパースイッチ９と、操向側の車輪５ａの舵取り、車輪５ａの駆動及び停止を行う駆動装置１１（図４参照）と、バッテリ（図示せず）とを備えている。荷台７には、セグメントＳｅなどの積荷が積載され、駆動装置１１によって車輪５ａの回転や操舵角の変更が実行される。

また、搬送車両３Ａには、進行方向Ｄｍの前部に取り付けられたレーザースキャナ（走査手段）１３と、車輪５ａの回転数から移動距離を検出する内界センサ１４と、レーザースキャナ１３から入力されたデータに基づいて搬送車両３Ａの走行を制御する制御装置１５Ａとが搭載されている。なお、本実施形態に係る誘導システム１Ａは、レーザースキャナ１３，内界センサ１４及び制御装置１５Ａを備えて構成される。

レーザースキャナ１３は、搬送車両３Ａの進行方向Ｄｍの前方側に向けて円軌道を描くようにレーザービームを照射し、坑道Ｔの内壁Ｔａに反射して戻ってきたレーザービーム（以下、「反射光」という）を受信するセンサ部を有する。レーザースキャナ１３は、レーザービームを照射してから反射光を受信するまでの往復時間から測位対象物までの距離を計測し、さらに、その距離とレーザービームの照射方向とから測位対象物の座標データを取得して制御装置１５Ａに入力する。この座標データは、坑道Ｔを横断する断面形状としてのデータであり、搬送車両３Ａの周囲環境に関する形状情報に相当する。以下、この断面形状としてのデータを観測形状データという。

制御装置１５Ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどが実装された制御基板、入出力装置及び外部記憶装置などを備えている。制御装置１５Ａは、ＣＰＵやＲＡＭなどのハードウェア上に所定のソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵの制御のもとで入出力装置などが動作して、所定の機能が実現される。制御装置１５Ａで実行される機能について説明する。

図４に示されるように、制御装置１５Ａは、マップ記憶部（マップ記憶手段）１５ａ、演算部（演算手段）１５ｂ、絶対誘導制御部（絶対誘導制御手段）１５ｃ、誘導部位捕捉部（誘導部位捕捉手段）１５ｄ、相対誘導制御部（相対誘導制御手段）１５ｅ、切替部（切替手段）１５ｆ及び誘導部位記憶部（誘導部位記憶手段）１５ｇとして機能する。

マップ記憶部１５ａは、走行ルートＲに沿った形状データ（形状情報）を含む３次元マップを記憶している。走行ルートＲに沿った形状データとは、搬送車両３Ａの周囲環境に関する形状データであり、より詳しくは、坑道Ｔを横断する断面形状としてのデータである。なお、マップ記憶部１５ａには、後述の手法フラグやエラーフラグなども記憶されている。

演算部１５ｂは、マップ記憶部１５ａに記憶された３次元マップを読み出し、この３次元マップとレーザースキャナ１３で取得された観測形状データとに基づいて搬送車両３Ａの位置姿勢情報を割り出す。本実施形態では、マルコフ位置推定手法を利用して搬送車両３Ａの位置姿勢情報を割り出す。以下、マルコフ位置推定手法について簡単に説明する。

図５は、マルコフ位置推定手法の流れを説明するために、坑道Ｔ内に設置された３つの構造物と搬送車両との位置関係及び存在確率を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は、時系列に並んでいる。図５（ａ）は、初期状態を示している。走行ルートＲには、搬送車両３Ａの進行方向に沿って左から順番に３つの構造物Ａｒが設置されており、各構造物Ａｒは同一の形状である。初期状態の搬送車両３Ａは、未だ構造物Ａｒを捕捉していない。図５（ｂ）は、搬送車両３Ａが最初の構造物Ａｒを捕捉した初期センシング時を示す図であり、（ｃ）は、搬送車両３Ａが最初の構造物Ａｒを通過した後の移動状態を示し、未だ次の構造物Ａｒを捕捉していない状態を示す図である。また、図５（ｄ）は、搬送車両３Ａが次の構造物Ａｒを捕捉して位置が特定された状態を示す図である。

図５（ａ）に示されるように、初期状態では、存在確率は走行ルートＲの全範囲に亘って一様である。搬送車両３Ａが移動を開始し、レーザースキャナ１３がいずれか一つの構造物Ａｒを捕捉したとする（図５（ｂ）参照）。走行ルートＲ上に並ぶ３つの構造物Ａｒは形状が同一であるため、３次元マップを参照しても搬送車両３Ａの位置情報を特定することはできない。そこで、演算部１５ｂは、レーザースキャナ１３で取得された観測形状データから推定される存在確率を各構造物Ａｒの近傍に割り振る。例えば、各構造物Ａｒの近傍での「存在予測値」をそれぞれ“１／３”に設定し、近傍以外での「存在予測値」を、１／３よりも低くなるように設定する。各地点での存在確率は、その地点の存在予測値を存在予測値の総和で割った値として与えられる。

搬送車両３Ａは、最初の構造物Ａｒを通過して移動を続ける（図５（ｃ）参照）。演算部１５ｂは、内界センサ１４の誤差を考慮した過去から現在までの第１の存在確率とレーザースキャナ１３から推定される第２の存在確率とを割り出し、さらに、第１の存在確率と第２の存在確率とを合成した第３の存在確率を割り出す。

図５（ｄ）に示されるように、搬送車両３Ａが次の構造物Ａｒを捕捉すると、演算部１５ｂは、新たに取得された観測形状データに基づいて第２の存在確率を割り出す。そして、演算部１５ｂは、第１の存在確率と第２の存在確率とを合成して第３の存在確率を割り出す。ここで、最初の構造物Ａｒの観測形状データのみでは、第３の存在確率において突出した部分（位置）を特定できなかったが、次の構造物Ａｒの観測形状データを捕捉できれば、第３の存在確率において突出した部分（位置）が生じる。演算部１５ｂは、第３の存在確率の最も高い位置を搬送車両３Ａの位置情報として特定する。同様にして、演算部１５ｂは、搬送車両３Ａの姿勢角情報も特定する。

図４に示されるように、絶対誘導制御部１５ｃは、演算部１５ｂで割り出された位置姿勢情報に基づく絶対誘導によって搬送車両３Ａを走行制御する。すなわち、絶対誘導制御部１５ｃは、位置姿勢情報に基づいて搬送車両３Ａを目的地まで誘導し、また、姿勢角がトンネル軸に平行になるように搬送車両３Ａの姿勢を変更したりして搬送車両３Ａを走行制御する。

絶対誘導は相対誘導に対比される概念である。相対誘導は、坑道Ｔの内壁Ｔａや後述の誘導部位との相対的な位置関係から割り出された位置姿勢情報（相対位置や姿勢角）に基づいて誘導することを意図し、例えば、誘導部位から一定の距離を開けて進行するように搬送車両３Ａを誘導する。対して、絶対誘導は、坑道Ｔ内の絶対的な情報として割り出された位置情報や姿勢角情報に基づいて搬送車両３Ａを誘導することを意図する。

続いて、坑道Ｔ内の環境について説明した後に、誘導部位捕捉部１５ｄ、相対誘導制御部１５ｅ及び切替部１５ｆについて説明する。トンネル工事の現場では、例えば、対向車両Ｖ（図７参照）が存在したり、一時的に設置または仮置きされた設備などが存在したりする場合がある。対向車両Ｖ（図７参照）などの動的な要素は予め３次元マップに形状データとして反映させておくのは困難であり、一時的に仮置きされたような設備の場合、その都度、３次元マップを更新するのでは更新に伴う処理負担が大きくなる場合もある。一方で、坑道Ｔでは、相対誘導の基準となる壁面や設備などが少なからず存在する。そこで、相対誘導の基準となる誘導部位に関する情報を予め取得しておき、動的、あるいは一時的な障害物によって絶対誘導を阻害される場合には、絶対誘導による搬送車両３Ａの走行制御ではなく、相対誘導による搬送車両３Ａの走行制御を実現する。誘導部位記憶部１５ｇ、誘導部位捕捉部１５ｄ、相対誘導制御部１５ｅ及び切替部１５ｆは、相対誘導による搬送車両３Ａの走行制御を行うために機能する。

図６は、坑道内で誘導部位及び各誘導部位候補が存在する区間を模式的に示す図であり、図７は、搬送車両が対向車両とすれ違う状態を模式的に示す斜視図である。また、図８は、誘導部位記憶部に記憶されたテーブルの一例を示す図である。

図８に示されるように、誘導部位記憶部１５ｇには、坑道Ｔの区間情報、誘導部位を特定するための誘導部位情報及び各区間における誘導部位の優先順位を対応付ける誘導部位・順位テーブルＴａ１が記憶されている。図６及び図８に示されるように、誘導部位・順位テーブルＴａ１には、例えば、第１の区間情報に対応付けて単一の誘導部位Ｇ１ａが記憶されている。また、第２の区間情報に対応付けて優先順位の高い方から順番に誘導部位Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃが記憶されている。また、第３の区間情報に対応付けて優先順位の高い方から順番に誘導部位Ｇ３ａ，Ｇ３ｂが記憶されている。各誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂを特定するための誘導部位特定情報は、例えば、各誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂのレイアウトや高さ、形状などに関するデータである。

誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位記憶部１５ｇに記憶されている誘導部位・順位テーブルＴａ１を読み出し、搬送車両３Ａが存在する区間情報に対応する誘導部位情報とレーザースキャナ１３によって取得された観測形状データとに基づいて誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂを捕捉する。誘導部位捕捉部１５ｄは、観測形状データを３次元マップに照らすと共に、誘導部位記憶部１５ｇに記憶されている誘導部位特定情報から搬送車両３Ａが走行している区間に対応する誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂを捕捉する。

また、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位情報と観測形状データとの一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上か否かの判定も行い、所定の閾値以上と判定される誘導部位情報に基づいて誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂを捕捉する。さらに、第２の区間の様に、複数の誘導部位Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃが存在する場合には、優先順位が最も高い誘導部位情報を優先して選択して誘導部位Ｇ２ａを捕捉する。特に、誘導部位捕捉部１５ｄは、複数の誘導部位情報と観測形状データとの一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上の場合には、優先順位が、他よりも上位の誘導部位情報に基づいて誘導部位Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃを捕捉する。

切替部１５ｆは、演算部１５ｂで割り出された位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値未満と判定する場合には、絶対誘導から相対誘導にモードを切り替える。マップ記憶部１５ａには手法フラグが記憶されており、切替部１５ｆは、演算部１５ｂで割り出された位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値以上と判定すると、絶対誘導のモードを示すデータを手法フラグにセットし、基準値未満と判定する場合には、絶対誘導から相対誘導に切り替えるために、相対誘導のモードを示すデータを手法フラグにセットする。

相対誘導制御部１５ｅは、切替部１５ｆによって相対誘導のモードに切り替えられると、複数の誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂのうち、いずれか一つの誘導部位（例えば、誘導部位Ｇ２ｂ）に基づく相対誘導によって搬送車両３Ａを走行制御する。相対誘導制御部１５ｅは、例えば、レーザースキャナ１３から照射されたレーザー光が誘導部位Ｇ２ｂで反射して戻ってくるまでの時間を割り出し、割り出した時間から誘導部位Ｇ２ｂまでの距離を取得し、その距離が一定になるように搬送車両３Ａを誘導する。なお、誘導部位Ｇ２ｂからの距離は、必ずしも相対誘導する区間内で一定でなくてもよく、相対誘導モードに切り替わった場所によって適宜変化するようにしてもよい。相対誘導制御部１５ｅは、誘導部位Ｇ２ｂからの距離が所定の距離になるように搬送車両３Ａを走行制御するので、搬送車両３Ａは、走行ルートＲに沿って安定して走行する。

なお、上記の相対誘導では誘導部位Ｇ２ｂからの距離が所定の距離となるようにして走行制御するが、坑道Ｔを横断する基準断面形状を予め規定しておき、演算部１５ｂがレーザースキャナ１３で取得された観測形状データから割り出される観測断面形状と基準断面形状との幾何学的関係から、走行ルートＲに直交する断面上での搬送車両３Ａの姿勢角（姿勢）及び相対位置（位置）を推定値として求め、相対誘導制御部１５ｅが、その推定値に基づいて搬送車両３Ａの相対誘導を実現するようにしてもよい。

次に、上記の誘導システム１Ａを利用した誘導方法について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る誘導方法のメイン処理の動作手順を示すフローチャートであり、図１０は、誘導制御処理の動作手順を示すフローチャートである。

図９に示されるように、搬送車両３Ａの誘導を開始すると、制御装置１５Ａの演算部１５ｂは、搬送車両３Ａの位置がスタート位置にあることを示す初期設定を行い、駆動装置１１は搬送車両３Ａの移動を開始する（ステップＳ１）。次に、制御装置１５Ａは、絶対誘導または相対誘導による誘導制御処理（ステップＳ２）を行いながら搬送車両３Ａの自律運転を続け、停止位置まで到達すると、誘導制御処理を終了し、搬送車両３Ａの移動を停止（ステップＳ３）させて搬送車両３Ａの誘導を終了する。

上述の誘導制御処理（ステップＳ２）の動作手順について、図１０を参照して詳しく説明する。誘導システム１Ａでは、坑道Ｔ内での絶対誘導を基本として搬送車両３Ａの走行制御を実行している。しかしながら、絶対誘導のために取得された搬送車両３Ａの位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値未満になり、且つ誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂが存在する区間では、誘導部位Ｇ１ａ，Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂを利用した相対誘導によって搬送車両３Ａの走行制御を実行する。以下、詳細に説明する。

誘導制御処理を開始すると、レーザースキャナ１３は走査処理を行って観測形状データを取得する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１は、走査ステップに相当する。次に、演算部１５ｂは、マルコフ位置推定手法による位置・姿勢推定計算を実行し、搬送車両３Ａの位置姿勢情報を割り出す（ステップＳ１２）。ステップＳ１２は、演算ステップに相当する。次に、切替部１５ｆは、位置・姿勢推定計算によって割り出された位置姿勢情報（位置情報及び姿勢角情報）の存在確率が所定の下限値（閾値、基準値）以上か否かを判定し（ステップＳ1３）、下限値以上と判定する場合には、手法フラグに絶対誘導のモードを示すデータをセットし、下限値未満と判定する場合には手法フラグに相対誘導のモードを示すデータをセットする。ステップＳ１３は切替ステップに相当する。

絶対誘導のモードを示すデータがセットされている場合には、絶対誘導制御部１５ｃは、３次元形状地図（３次元マップ）に基づく絶対誘導によって搬送車両３Ａの走行制御を行う（ステップＳ２２）。ここで、搬送車両３Ａが走行ルートＲからずれていると、絶対誘導制御部１５ｃによる軌道修正が行われる。ステップＳ２２は、絶対誘導ステップに相当する。

また、相対誘導のモードを示すデータがセットされている場合には、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位選択処理（ステップＳ１４）を実行する。ステップＳ１４は誘導部位捕捉ステップに相当する。誘導部位選択処理について、図１１を参照して説明する。図１１は、誘導部位選択処理の動作手順を示すフローチャートである。

誘導部位選択処理を開始すると、誘導部位捕捉部１５ｄは、現在、搬送車両３Ａが存在する区間情報を取得する（ステップＳ３１）。誘導部位捕捉部１５ｄは、例えば、信頼度が所定の下限値（基準値）以上の直近の位置姿勢情報から特定される位置や内界センサ１４での計測データに基づいて搬送車両３Ａが現在存在する区間情報を割り出す。

次に、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位記憶部１５ｇに記憶されている誘導部位・順位テーブルＴａ１を参照し、搬送車両３Ａが現在存在する区間の区間情報に対応する一または複数の誘導部位情報を取得する（ステップＳ３２）。例えば、図６及び図８に示されるように、第２の区間内には、三つの誘導部位Ｇ２ａ〜Ｇ２ｃが存在する。誘導部位捕捉部１５ｄは、搬送車両３Ａが存在する区間として第２の区間情報を取得した場合には、選択候補誘導部位として三つの誘導部位Ｇ２ａ〜Ｇ２ｃの誘導部位情報及び各誘導部位Ｇ２ａ〜Ｇ２ｃの優先順位を取得する。なお、このステップで参照される誘導部位・順位テーブルＴａ１は、オフラインにおいて作業者などの入力によって設定、更新処理が適宜に行われる。

次に、誘導部位捕捉部１５ｄは、ステップＳ３２で取得した誘導部位情報のうち、優先順位の最も高い誘導部位情報（最上位部位の誘導部位情報）に対応する誘導部位を当該部位として設定する。例えば、第２の区間の場合には、三つの誘導部位Ｇ２ａ〜Ｇ２ｃのち、優先順位が第１位の誘導部位Ｇ２ａが当該部位として設定される。なお、当該部位の設定については、例えば、誘導部位それぞれに対応するフラグをメモリに規定しておき、当該部位として選択された誘導部位に対応するフラグに、当該部位であることを示すデータをセットする。

次に、誘導部位捕捉部１５ｄは、当該部位周辺の遮蔽物の有無を判定する（ステップＳ３４）。例えば、誘導部位捕捉部１５ｄは、当該部位の誘導部位情報とレーザースキャナ１３で取得された観測形状データとの一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上であるか否かを判定する。例えば、オフラインにおいて所定の閾値を予め５０％と入力しておき、一致度が５０％以上の場合には遮蔽物は無いと判定し、５０％未満の場合には遮蔽物有りと判定する。

ステップＳ３４において当該部位周辺の遮蔽物が無いと判定された場合には、当該部位を誘導部位として決定（捕捉）し（ステップＳ３５）、誘導部位選択処理を終了する。一方で、当該部位周辺に遮蔽物が有ると判定された場合には、未確認の部位の有無を判定し（ステップＳ３７）、未確認の部位がある場合には、当該部位を棄却し、優先順位が一つ下の次候補を当該部位に設定して（ステップＳ３９）、遮蔽物の有無を判定する（ステップＳ３４）。また、未確認の部位が無い場合には、有効な部位は無いと判定し、例えば、エラーフラグにエラーを示すデータをセットして誘導部位選択処理を終了する。

ステップ３４〜ステップＳ３９の処理について図７を参照して具体的に説明する。図７に示されるように、搬送車両３Ａは、第２の区間において対向車両Ｖとすれ違おうとしており、絶対誘導のために割り出された位置姿勢情報の信頼度は所定の基準値未満になっている。最初に、誘導部位捕捉部１５ｄは、三つの誘導部位Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃのうち、優先順位の最も高い誘導部位Ｇ２ａを当該部位として設定する。この場合、搬送車両３Ａと誘導部位Ｇ２ａとの間には、対向車両Ｖが存在するため、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位Ｇ２ａの周辺に遮蔽物が有ると判定し（ステップＳ３４）、当該部位として誘導部位Ｇ２ａを棄却し、優先順位が二番目の誘導部位Ｇ２ｂを当該部位として設定する。誘導部位Ｇ２ｂの周辺には、遮蔽物は存在しないため、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位Ｇ２ｂを誘導部位に決定（捕捉）する（ステップＳ３５）。

図１０に戻り、誘導部位選択処理が終了すると、誘導部位捕捉部１５ｄは、選択可能な部位があるか否かを判定する（ステップＳ１５）。誘導部位選択処理において、有効な誘導部位は無い（ステップＳ３８）と判定されてエラーフラグのエラーを示すデータがセットされている場合には、選択可能な部位は無いと判定され、非常停止が行われる（ステップＳ２０）。

ステップＳ１５において、選択可能な部位があると判定された場合には、演算部１５ｂは、相対誘導のために、選択部位による位置・姿勢計算を実行する（ステップＳ１６）。次に、相対誘導制御部１５ｅは、選択部位による位置・姿勢計算によって割り出された位置姿勢情報の変動量が基準値以下か否かを判定する（ステップＳ１７）。変動量とは、例えば、直前に正規に取得された位置姿勢情報との差分を示し、変動量が基準値以下の場合には適正と判定して選択部位に対する相対誘導を行う（ステップＳ１８）。ここで、搬送車両３Ａが選択部位に対する所定の距離から外れていると、相対誘導制御部１５ｅによる軌道修正が行われる。ステップＳ１８は、相対誘導ステップに相当する。

また、ステップＳ１７において、変動量が基準値よりも高いと判定された場合には、誘導部位捕捉部１５ｄは、他に選択可能な部位があるか否かについて判定する（ステップＳ１９）。ここで、誘導部位捕捉部１５ｄは、搬送車両３Ａの現在の区間に対応する複数の誘導部位を取得している場合には、優先順位が一つ低い誘導部位周辺の遮蔽物の有無を判定し、遮蔽物が無い場合には、その誘導部位を選択部位に決定（捕捉）する。すると、演算部１５ｂは、決定された選択部位による位置・姿勢計算を実行し（ステップＳ１６）、その計算結果の変動量が基準値以下であれば（ステップＳ１７）、相対誘導制御部１５ｅは、選択部位に対する相対誘導を実行する。なお、ステップＳ１９において、誘導部位捕捉部１５ｄが他の選択可能な部位が無いと判定する場合には、非常停止が行われる（ステップＳ２０）。

ステップＳ１１〜ステップＳ２０の処理は、停止位置（ステップＳ２１）に到達するまで適宜に実行され、停止位置に達すると誘導制御処理は終了する。

上述の３次元マップ及び誘導部位情報は、既に存在している設備や物体などの配置を利用している。従って、誘導のための新たなガイド設備を設置しなくても移動体の誘導が可能である。また、３次元マップを利用した絶対誘導制御部１５ｃによる走行制御では、進行方向前方における周囲環境を想定した制御が可能であり、例えば、走行中、カーブや徐行区間が近づいていることなどを事前に判断しながら制御でき、相対誘導制御部１５ｅによる走行制御に比べて高速での安定した走行制御が可能になる。

誘導システム１Ａでは、絶対誘導制御部１５ｃによる走行制御を主として行い、絶対誘導のために割り出された位置姿勢情報の信頼度が低い場合には補助的に相対誘導制御を行っている。そして、対向車Ｖなどの動的な障害物による位置姿勢情報の信頼度低下は短時間で解消されるものであり、誘導システム１Ａでは、このような突発的な動的障害にも柔軟に対応できる。その結果として、搬送車両３Ａの誘導に要する設備負担を抑え、且つ、動的な障害物が発生した場合であっても信頼度を低下させることなく、搬送車両３Ａを安定して誘導できる。

さらに、制御装置１５Ａの演算部１５ｂは、マップ記憶部１５ａに記憶された３次元マップと、レーザースキャナ１３で取得された形状情報とに基づいて、走行ルートＲ上における搬送車両３Ａの存在確率を求め、存在確率が最も高い場所及び姿勢から搬送車両３Ａの位置姿勢情報を割り出している。この構成によれば、走行ルートＲに沿った空間自体を基準としているので、より確からしい位置姿勢情報を割り出すことができ、精度が高くなる。

さらに、誘導システム１Ａでは、演算部１５ｂで割り出された位置姿勢情報の存在確率から位置姿勢情報の信頼度を判定できるので、信頼度の低下を精度良く確実に判定できる。

さらに、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位記憶部１５ｇに記憶された誘導部位情報とレーザースキャナ１３で取得された観測形状データとの一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上の誘導部位情報に基づいて誘導部位を捕捉する。従って、遮蔽されていないと判断される誘導部位に基づいて相対誘導されるため、相対誘導での、より安定した誘導が可能になる。

さらに、誘導部位記憶部１５ｇに記憶されている誘導部位・順位テーブルＴａ１には、複数の誘導部位情報が優先順位を付けて記憶されている。誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位記憶部１５ｇに記憶された複数の誘導部位情報のうち、一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上と判定される一または複数の誘導部位情報のうち、優先順位が最も高い誘導部位情報に基づいて誘導部位を捕捉する。従って、動的な障害物によって一の誘導部位が遮蔽された場合であっても、優先順位の高い他の誘導部位に沿った相対誘導が可能になるため、搬送車両３Ａを安定して相対誘導できる。

さらに、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位・順位テーブルＴａ１を参照し、搬送車両３Ａが存在する区間情報に対応する誘導部位情報に基づいて誘導部位を捕捉する。誘導部位は、坑道Ｔ内の区間に応じて設定されているため、搬送車両３Ａが存在する区間での誘導部位の捕捉を、効率的且つ精度良く実施できる。
（第２実施形態）
次に、図１２を参照して本発明の第２実施形態に係る誘導システムを説明する。図１２は、本実施形態に係る誘導システムのブロック図である。なお、本実施形態に係る誘導システム１Ｂについて、第１実施形態に係る誘導システム１Ａと同様の要素については、第１実施形態と同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図１２に示されるように、誘導システム１Ｂは、坑道Ｔでの搬送車両３Ｂの自律運転のために搬送車両３Ｂを走行ルートＲに沿って誘導するシステムである。誘導システム１Ｂは、搬送車両３Ｂに搭載されたレーザースキャナ１（走査手段）３、内界センサ１４及び制御装置１５Ｂを備えている。制御装置１５Ｂは、第１実施形態に係る制御装置１５Ａと同様に、マップ記憶部（マップ記憶手段）１５ａ、演算部（演算手段）１５ｂ、絶対誘導制御部（絶対誘導制御手段）１５ｃ、誘導部位捕捉部（捕捉判定手段）１５ｄ、相対誘導制御部（相対誘導制御手段）１５ｅ、切替部（切替手段）１５ｆ、誘導部位記憶部（誘導部位記憶手段）１５ｇを備え、さらに、誘導部位候補記憶部（誘導部位候補記憶手段）１５ｈ及び誘導部位管理部（誘導部位管理手段）１５ｉを備えている。

誘導システム１Ｂは、誘導部位・順位テーブルＴａ１に記憶された誘導部位についての信頼度マップＴａ２，Ｔａ３を生成、更新し、相対誘導を行う際には、信頼度マップＴａ２，Ｔａ３から信頼度が高いと判定される誘導部位に対して搬送車両３Ｂの相対誘導を実行するシステムである。

誘導部位候補記憶部（誘導部位候補記憶手段）１５ｈは、信頼度マップＴａ２，Ｔａ３を記憶している。図１８は信頼度マップを例示する図であり、（ａ）は新たに生成した信頼度マップＴａ２の一例を示し、（ｂ）は更新後の信頼度マップＴａ３の一例を示す。図１８に示されるように、信頼度マップＴａ２，Ｔａ３は、坑道Ｔ内の所定の区間を特定するための区間情報、その区間内での誘導部位の候補となる誘導部位候補を特定するための誘導部位候補情報、各区間での誘導部位候補情報の優先順位及び信頼度を示す“１”または“０”のデータを対応付けて記憶する。信頼度が“１”の場合には、誘導部位候補を誘導部位として利用して支障が無いことを示し、信頼度が“０”の場合には、何らかの問題を含んでいるため誘導部位候補を誘導部位として利用できないことを示している。

誘導部位管理部（誘導部位管理手段）１５ｉは、信頼度マップＴａ２，Ｔａ３を生成、更新するための処理を実行する。具体的には、搬送車両３Ａが坑道Ｔ内の所定の区間を走行している最中に、その所定の区間内で、誘導部位候補記憶部１５ｈを参照して誘導部位候補情報を取得し、取得した誘導部位候補情報とレーザースキャナ１３で取得された観測形状データとの一致度が相対誘導判定のための所定の閾値以上の場合には、その誘導部位候補情報を所定の区間の区間情報に対応付けるように信頼度“１”を設定し、所定の閾値未満の場合には、信頼度“０”を設定する。

次に、図１３及び図１４を参照して信頼度マップ生成処理の動作手順について説明する。図１３は、信頼度マップ生成処理におけるメイン処理の動作手順を示すフローチャートであり、図１４は、区間内信頼度更新処理の動作手順を示すフローチャートである。

信頼度マップ生成処理を開始する場合には、オフラインにおける人為的な入力作業によって、初期設定が行われる。ここで、誘導部位候補記憶部１５ｈには、全区間の全部位の信頼度には“０”が設定される（ステップＳ５１）。次に、制御装置１５Ｂは、駆動装置１１に指示して搬送車両３Ｂの移動を開始させる（ステップＳ５２）。

次に、制御装置１５Ｂの誘導部位管理部１５ｉは、最初の区間に入ると区間内信頼度更新処理を行い（ステップＳ５３）、区間内信頼度更新処理が終了すると次の区間に移動する（ステップ５４）。誘導部位管理部１５ｉは、搬送車両３Ｂが停止位置に到達するまで区間内信頼度更新処理を繰り返し実行し、停止位置（ステップＳ５５）に達すると信頼度マップ生成処理を終了する。

図１４を参照して区間内信頼度更新処理について説明する。区間内信頼度更新処理では、誘導部位管理部１５ｉは、例えば、信頼度が所定の下限値（基準値）以上の直近の位置姿勢情報から特定される位置や内界センサ１４での計測データに基づいて搬送車両３Ａが現在存在する区間情報を割り出す。さらに、誘導部位管理部１５ｉは、信頼度マップＴａ２，Ｔａ３を参照し、搬送車両３Ｂが現在存在する区間に、相対誘導のための候補となる誘導部位があるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。なお、この区間に相対誘導のための候補となる誘導部位が無い場合には、後続の処理を実行することなく、区間内信頼度更新処理を終了する。誘導部位管理部１５ｉは、この区間に誘導部位があると判定する場合には、この区間の全ての信頼度設定フラグに“１”を設定して初期化する（ステップＳ２０２）。

次に、上述の誘導制御処理（図９参照）と同様に、レーザースキャナ１３による観測形状データの取得を行う（ステップＳ２０３）。次に、演算部（演算手段）１５ｂは、マルコフ位置推定手法による絶対誘導計算を行って位置姿勢情報を割り出す（ステップＳ２０４）。絶対誘導計算とは、上述の誘導制御処理において実行したマルコフ位置推定手法による位置・姿勢推定計算と同様の計算処理である。

次に、誘導部位管理部１５ｉは、この位置、すなわち演算部（演算手段）１５ｂで割り出された位置姿勢情報に基づいて特定される搬送車両３Ｂの現在位置で捕捉される誘導部位があるか否かを判定し（ステップＳ２０５）、誘導部位が無いと判定する場合には上述のステップＳ２０３に戻る。誘導部位管理部１５ｉは、搬送車両３Ｂの現在位置で捕捉される誘導部位があると判定する場合には、ステップＳ２０４で割り出された位置姿勢情報が設定値以上、例えば、上述の誘導制御処理において位置姿勢情報の信頼度判定で用いた所定の下限値以上であるか否かを判定する。誘導部位管理部１５ｉは、位置姿勢情報が設定値以上と判定する場合には、後続の処理を実行するが、設定値未満の場合には、その位置にあるすべての部位、すなわち、ステップＳ２０５で取得された全ての誘導部位の信頼度設定フラグに“０”を設定して後述の信頼度更新処理（ステップＳ２１６）を実行する。なお、ステップＳ２０４で基準となる設定値は、上述の下限値よりも高い値、または低い値であってもよい。

誘導部位管理部１５ｉは、絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報が、設定値以上と判定する場合には、最初に、１番目の誘導部位を当該部位として設定する（ステップＳ２０８）。誘導部位の選択順序は、例えば、予め規定されている番号の順番によって決まる。

次に、誘導部位管理部１５ｉは、当該部位の信頼度フラグに“１”が設定されているか否かを判定し、“１”が設定されていると判定すると、誘導部位管理部１５ｉは、その誘導部位（当該部位）による相対誘導計算を行って位置姿勢情報を割り出す（ステップＳ２１０）。誘導部位（当該部位）による相対誘導計算とは、上述の誘導制御処理において実行した誘導部位による位置・姿勢推定計算と同様の計算処理である。

誘導部位管理部１５ｉは、絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報を基準にして相対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報の信頼度（評価値）を求める。ここで、誘導部位管理部１５ｉは、相対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報と絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報とを対比し、双方の一致度から信頼度を導出する。さらに、誘導部位管理部１５ｉは、導出された信頼度が設定値（相対誘導判定のための所定の閾値）よりも高い場合には、当該部位の信頼度は高いと判定し（ステップＳ２１１）、信頼度マップＴａ２における、この区間の当該部位の信頼度を“１”に維持し、信頼度が設定値（相対誘導判定のための所定の閾値）よりも低い場合には、当該部位の信頼度設定フラグに“０”を設定する（ステップＳ２１２）。ここで、相対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報と絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報との一致度から導出される信頼度とは、例えば、双方の位置姿勢情報の誤差から導かれ、誤差が小さい場合に信頼度は高くなり、誤差が大きな場合には信頼度は低くなるようなパラメータである。

当該部位の信頼度設定フラグが“１”または“０”に設定された場合（ステップＳ２１１，Ｓ２１２）、またはステップＳ２０９において当該部位の信頼度として“１”が設定されていないと判定された場合、誘導部位管理部１５ｉは、この位置にまだ誘導部位があるか否かの判定を行い（ステップＳ２１３）、誘導部位がある場合には最初の誘導部位を当該部位から解除し、次の誘導部位を当該部位に設定する（ステップＳ２１４）。

誘導部位管理部１５ｉは、ステップＳ２１３において、この位置に誘導部位が無いと判定すると、区間終了か否かを判定し、区間終了では無いと判定する場合には、上述のステップＳ２０３の処理に戻り、区間終了と判定する場合には後続の信頼度更新処理を実行する（ステップＳ２１６）。なお、区間終了か否かの判定は、例えば、区間を座標データとして管理しておき、演算部１５ｂによって割り出された位置姿勢情報を、その区間の座標データと対比し、区間から外れたと判定される場合には、区間終了と判定することができる。

ステップＳ２０３〜ステップＳ２１５までの処理が、一つの区間内で繰り返し実行される。この間、一つの誘導部位に対して複数回の信頼度判定が行われることになり、１回でも信頼度（評価値）が設定値よりも低いと判定されてしまうと、その誘導部位の信頼度設定フラグには“０”が設定される。後続の信頼度更新処理（ステップＳ２１６）では、区間内の全ての誘導部位のうち、信頼度設定フラグに“０”が設定されることなく“１”が設定されているものを抽出し、信頼度マップＴａ２に信頼度“１”を設定し、区間内信頼度更新処理を終了する。なお、区間走行中に一度でも絶対誘導計算の信頼度が低下した場合には（ステップＳ２０７）、その区間の「信頼度更新処理」は行われず、信頼度設定フラグには“０”が設定されたままである。

次に、図１５及び図１６を参照して信頼度マップ更新処理の動作手順について説明する。図１５は、信頼度マップ更新処理におけるメイン処理の動作手順を示すフローチャートであり、図１６は、区間内信頼度更新処理の動作手順を示すフローチャートである。

信頼度マップ更新処理を開始する場合には、オフラインにおける人為的な入力作業による初期設定が行われてもよいし、前回までの信頼度データを利用してもよい。ここで、誘導部位候補記憶部１５ｈには、前回までの信頼度データ、すなわち、上述の信頼度マップ生成処理で登録された信頼度マップＴａ２が設定される（ステップＳ７１）。次に、制御装置１５Ｂは、駆動装置１１に指示して搬送車両３Ｂの移動を開始させる（ステップＳ７２）。

次に、制御装置１５Ｂの誘導部位管理部１５ｉは、最初の区間に入ると区間内信頼度更新処理を行い（ステップＳ７３）、区間内信頼度更新処理が終了すると次の区間に移動する（ステップ７４）。誘導部位管理部１５ｉは、搬送車両３Ｂが停止位置に到達するまで区間内信頼度更新処理を繰り返し実行し、停止位置（ステップＳ７５）に達すると信頼度マップ更新処理を終了する。

図１６を参照して区間内信頼度更新処理について説明する。区間内信頼度更新処理では、誘導部位管理部１５ｉは、誘導部位候補記憶部１５ｈに記憶されている信頼度マップＴａ２を参照し、搬送車両３Ｂが現在存在する区間に、相対誘導のための候補となる誘導部位があるか否かを判定する（ステップＳ２２１）。なお、この区間に相対誘導のための候補となる誘導部位が無い場合には、後続の処理を実行することなく、区間内信頼度更新処理を終了する。誘導部位管理部１５ｉは、この区間に誘導部位があると判定する場合には、この区間の全ての信頼度設定フラグに“１”を設定して初期化する（ステップＳ２２２）。次に、上述の誘導制御処理（図９参照）と同様に、レーザースキャナ１３による観測形状データの取得を行う（ステップＳ２２３）。次に、演算部（演算手段）１５ｂは、マルコフ位置推定手法による絶対誘導計算を行って位置姿勢情報を割り出す（ステップＳ２２４）。絶対誘導計算とは、上述の誘導制御処理において実行したマルコフ位置推定手法による位置・姿勢推定計算と同様の計算処理である。

次に、誘導部位管理部１５ｉは、この位置、すなわち演算部（演算手段）１５ｂで割り出された位置姿勢情報に基づいて特定される搬送車両３Ｂの現在位置で捕捉される誘導部位があるか否かを判定し（ステップＳ２２５）、誘導部位が無いと判定する場合には上述のステップＳ２２３に戻る。誘導部位管理部１５ｉは、搬送車両３Ｂの現在位置で捕捉される誘導部位があると判定する場合には、ステップＳ２２４で割り出された位置姿勢情報が設定値以上、例えば、上述の誘導制御処理において位置姿勢情報の信頼度判定で用いた所定の下限値以上であるか否かを判定する。誘導部位管理部１５ｉは、位置姿勢情報が設定値以上と判定する場合には、後続の処理を実行するが、設定値未満の場合には、その位置にあるすべての部位、すなわち、ステップＳ２２５で取得された全ての誘導部位の信頼度設定フラグに“０”を設定して後述の信頼度更新処理（ステップＳ２３６）を実行する。なお、ステップＳ２２４で基準となる設定値は、上述の下限値よりも高い値、または低い値であってもよい。

誘導部位管理部１５ｉは、絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報が、設定値以上と判定する場合には、最初に、１番目の誘導部位を当該部位として設定する（ステップＳ２２８）。誘導部位の選択順序は、例えば、予め規定されている番号の順番によって決まる。

次に、誘導部位管理部１５ｉは、当該部位の信頼度フラグに“１”が設定されているか否かを判定し、“１”が設定されていると判定すると、誘導部位管理部１５ｉは、その誘導部位（当該部位）による相対誘導計算を行って位置姿勢情報を割り出す（ステップＳ２３０）。誘導部位（当該部位）による相対誘導計算とは、上述の誘導制御処理において実行した誘導部位による位置・姿勢推定計算と同様の計算処理である。

誘導部位管理部１５ｉは、絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報を基準にして相対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報の信頼度（評価値）を求める。ここで、誘導部位管理部１５ｉは、相対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報と絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報とを対比し、双方の一致度から信頼度を導出する。さらに、誘導部位管理部１５ｉは、導出された信頼度が設定値（相対誘導判定のための所定の閾値）よりも高い場合には、当該部位の信頼度は高いと判定し（ステップＳ２３１）、信頼度マップＴａ２における、この区間の当該部位の信頼度を“１”に維持し、信頼度が設定値（相対誘導判定のための所定の閾値）よりも低い場合には、当該部位の信頼度設定フラグに“０”を設定する（ステップＳ２３２）。ここで、相対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報と絶対誘導計算によって割り出された位置姿勢情報との一致度から導出される信頼度とは、例えば、双方の位置姿勢情報の誤差から導かれ、誤差が小さい場合に信頼度は高くなり、誤差が大きな場合には信頼度は低くなるようなパラメータである。

当該部位の信頼度設定フラグが“１”に維持された場合または“０”に設定された場合（ステップＳ２３２）、またはステップＳ２２９において当該部位の信頼度として“１”が設定されていないと判定された場合、誘導部位管理部１５ｉは、この位置にまだ誘導部位があるか否かの判定を行い（ステップＳ２３３）、誘導部位がある場合には最初の誘導部位を当該部位から解除し、次の誘導部位を当該部位に設定する（ステップＳ２３４）。

誘導部位管理部１５ｉは、ステップＳ２３３において、この位置に誘導部位が無いと判定すると、区間終了か否かを判定し（ステップＳ２３５）、区間終了では無いと判定する場合には、上述のステップＳ２２３の処理に戻り、区間終了と判定する場合には後続の信頼度更新処理を実行する（ステップＳ２３６）。なお、区間終了か否かの判定は、例えば、区間を座標データとして管理しておき、演算部１５ｂによって割り出された位置姿勢情報を、その区間の座標データと対比し、区間から外れたと判定される場合には、区間終了と判定することができる。

ステップＳ２２３〜ステップＳ２３５までの処理が、一つの区間内で繰り返し実行される。この間、一つの誘導部位に対して複数回の信頼度判定が行われることになり、１回でも信頼度（評価値）が設定値よりも低いと判定されてしまうと、その誘導部位の信頼度設定フラグには“０”が設定される。後続の信頼度更新処理（ステップＳ２３６）では、区間内の全ての誘導部位のうち、信頼度設定フラグに“０”が設定されているものについては信頼度マップＴａ２に信頼度“０”を設定し、信頼度設定フラグに“０”が設定されることなく“１”が設定されているものについては、信頼度マップＴａ２に信頼度“１”を設定し、区間内信頼度更新処理を終了する。なお、図１８（ｂ）に示す信頼度マップＴａ３は、区間内信頼度更新処理が終了した後、すなわち更新後の信頼度マップである。

次に、誘導システム１Ｂを利用した誘導方法について、図１７を参照して説明する。図１７は、誘導制御処理の動作手順を示すフローチャートである。なお、誘導システム１Ｂを利用した誘導方法は、誘導制御処理を除いて誘導システム１Ａを利用した誘導方法と同様の処理が実行される。そこで、誘導制御処理を中心に説明する。

誘導制御処理を開始すると、レーザースキャナ１３は走査処理を行って観測形状データを取得する（ステップＳ９１）。ステップＳ９１は、走査ステップに相当する。次に、演算部１５ｂは、マルコフ位置推定手法による位置・姿勢推定計算を実行して位置姿勢情報を割り出す（ステップＳ９２）。ステップＳ９２は、演算ステップに相当する。次に、切替部１５ｆは、位置・姿勢推定計算によって割り出された位置姿勢情報（位置情報及び姿勢角情報）の存在確率が所定の下限値（閾値、基準値）以上か否かを判定し（ステップＳ９３）、下限値以上と判定する場合には、手法フラグに絶対誘導のモードを示すデータをセットし、下限値未満と判定する場合には手法フラグに相対誘導のモードを示すデータをセットする。ステップＳ９３は切替ステップに相当する。

絶対誘導のモードを示すデータがセットされている場合には、絶対誘導制御部１５ｃは、３次元形状地図（３次元マップ）に基づく絶対誘導によって搬送車両３Ａの走行制御を行う（ステップＳ１００）。ここで、搬送車両３Ａが走行ルートＲからずれていると、絶対誘導制御部１５ｃによる軌道修正が行われる。ステップＳ１００は、絶対誘導ステップに相当する。

また、相対誘導のモードを示すデータがセットされている場合には、誘導部位捕捉部１５ｄは、現在、搬送車両３Ａが存在する区間情報を取得する。次に、誘導部位捕捉部１５ｄは、誘導部位候補記憶部１５ｈの信頼度マップＴａ２，Ｔａ３を読み出し、当該区間で信頼度が“１”の誘導部位があるか否かを判定する（ステップＳ９４）。誘導部位捕捉部１５ｄは、当該区間で信頼度が“１”の誘導部位がある場合には、信頼度が“１”の誘導部位を選択部位として捕捉する。選択部位が誘導部位捕捉部１５ｄによって捕捉された場合には、後続の処理が実行されるが、捕捉されなかった場合には後続の処理が実行されることなく非常停止される。ステップＳ９４は、誘導部位捕捉ステップに相当する。

選択部位が誘導部位捕捉部１５ｄによって捕捉された場合には、演算部１５ｂは、選択部位による位置・姿勢計算を実行して搬送車両３Ｂに位置姿勢情報を割り出す（ステップＳ９５）。次に、相対誘導制御部１５ｅは、選択部位による位置・姿勢計算によって割り出された位置姿勢情報の変動量が基準値以下か否かを判定する（ステップＳ９６）。変動量が基準値以下の場合には適正と判定して選択部位に対する相対誘導を行う（ステップＳ９７）。ここで、搬送車両３Ａが選択部位に対する所定の距離から外れていると、相対誘導制御部１５ｅによる軌道修正が行われる。ステップＳ９７は、相対誘導ステップに相当する。

また、ステップＳ９６において、変動量が基準値よりも高いと判定された場合には、誘導部位捕捉部１５ｄは、当該区間で、他にも信頼度が“１”の誘導部位があるか否かについて判定する（ステップＳ９８）。他にも信頼度が“１”の誘導部位がある場合、他の誘導部位を選択部位として捕捉し、演算部１５ｂは、選択部位による位置・姿勢計算を実行し（ステップＳ９５）、その計算結果の変動量が基準値以下であれば（ステップＳ９６）、相対誘導制御部１５ｅは、選択部位に対する相対誘導を実行する。なお、ステップＳ９８において、誘導部位捕捉部１５ｄが、信頼度が“１”の他の誘導部位は無いと判定する場合には、非常停止が行われる（ステップＳ９９）。

ステップＳ９１〜ステップＳ１００の処理が停止位置（ステップＳ１０１）に到達するまで適宜に実行され、停止位置に達すると誘導制御処理は終了する。

上述の誘導システム１Ｂ及び誘導方法によれば、上述の誘導システム１Ａ及び誘導方法と同様に、搬送車両３Ｂの誘導に要する設備負担を抑え、且つ、動的な障害物が発生した場合であっても信頼度を低下させることなく、搬送車両３Ｂを安定して誘導できる。

さらに、誘導システム１Ｂでは、相対誘導の候補となる誘導部位を区間に対応付け、さらに、各誘導部位の信頼度の高低を記憶する信頼度マップＴａ２，Ｔａ３が誘導部位候補情報記憶部１５ｈに記憶されており、誘導部位管理部１５ｉは信頼度マップＴａ２，Ｔａ３を適宜に生成または更新する。相対誘導制御部１５ｅは、所定の区間内で、誘導部位候補記憶部１５ｈを参照し、所定の区間の区間情報に対応する誘導部位のうち、信頼度が高い誘導部位に沿った相対誘導によって移動体を走行制御する。従って、信頼度の高い誘導部位を予め設定しておくことが可能になり、その信頼度の評価も自動的に生成、更新が可能になるため、信頼度の高い相対誘導を継続的に安定して実現することができる。

以上、本発明を各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されない。例えば、上記の各実施形態を適宜に組み合わせた態様であってもよい。また、走査手段としてのレーザースキャナを複数台設置するようにしてもよい。

坑道を走行する搬送車両を模式的に示す図である。 本実施形態に係る搬送車両の斜視図である。 本実施形態に係る搬送車両の側面図である。 本実施形態に係る誘導システムのブロック図である。 マルコフ位置推定手法の流れを説明するために、坑道内に設置された３つの構造物と搬送車両との位置関係及び存在確率を示す図である。 本実施形態に係る搬送車両が走行する坑道及び複数の誘導部位を模式的に示す図である。 坑道内で搬送車両同士がすれ違う状態を模式的に示す斜視図である。 誘導部位・順位テーブルの一例を示す図である。 本実施形態に係る誘導システムを利用して実行される誘導方法の動作手順を示すフローチャートである。 誘導制御処理の動作手順を示すフローチャートである。 誘導部位選択処理の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る搬送車両のブロック図である。 信頼度マップ生成処理の動作手順を示すフローチャートである。 区間内信頼度更新処理の動作手順を示すフローチャートである。 信頼度マップ更新処理の動作手順を示すフローチャートである。 区間内信頼度更新処理の動作手順を示すフローチャートである。 誘導制御処理の動作手順を示すフローチャートである。 信頼度マップを示し、（ａ）は新たに生成された信頼度マップの一例を示す図、（ｂ）は更新された信頼度マップの一例を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…誘導システム、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…搬送車両（移動体）、１３，２４…レーザースキャナ（走査手段）、１５ａ…マップ記憶部（マップ記憶手段）、１５ｂ…演算部（演算手段）、１５ｃ…絶対誘導制御部（絶対誘導制御手段）、１５ｄ…誘導部位捕捉部（捕捉判定手段）、１５ｅ…相対誘導制御部（相対誘導制御手段）、１５ｆ…切替部（切替手段）、１５ｇ…誘導部位記憶部（誘導部位記憶手段）、１５ｈ…誘導部位候補記憶部（誘導部位候補記憶手段）、１５ｉ…誘導部位管理部（誘導部位管理手段）、Ｔ…坑道、Ｒ…走行ルート、Ｇ１ａ、Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂ…誘導部位。

Claims (8)

1. 移動体を所定の走行ルートに沿って誘導する誘導システムにおいて、
   前記移動体に搭載され、前記移動体の周囲環境に関する形状情報を取得する走査手段と、
   前記走行ルートに沿った形状情報を含む３次元マップを記憶するマップ記憶手段と、
   前記マップ記憶手段に記憶された前記３次元マップと、前記走査手段で取得された形状情報とに基づいて前記移動体の位置姿勢情報を割り出す演算手段と、
   前記演算手段で割り出された位置姿勢情報に基づく絶対誘導によって前記移動体を走行制御する絶対誘導制御手段と、
   前記走行ルートに沿った相対誘導の基準となる誘導部位を特定するための誘導部位情報を記憶する誘導部位記憶手段と、
   前記走査手段によって取得された形状情報と前記誘導部位記憶手段に記憶された誘導部位情報とに基づいて誘導部位を捕捉する誘導部位捕捉手段と、
   前記誘導部位捕捉手段によって捕捉された前記誘導部位に基づく相対誘導によって前記移動体を走行制御する相対誘導制御手段と、
   前記演算手段で割り出された位置姿勢情報の信頼度に基づいて、前記絶対誘導制御手段による走行制御と前記相対誘導制御手段による走行制御との間で走行制御を切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする誘導システム。
2. 前記演算手段は、前記マップ記憶手段に記憶された前記３次元マップと、前記走査手段で取得された前記形状情報とに基づいて、前記走行ルート上における前記移動体の存在確率を求め、前記存在確率が最も高い場所及び姿勢から前記移動体の位置姿勢情報を割り出すことを特徴とする請求項１記載の誘導システム。
3. 前記切替手段は、前記演算手段で割り出された前記位置姿勢情報の存在確率が信頼度判定のための所定の閾値未満の場合には、前記位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値未満と判定して前記絶対誘導制御手段による走行制御から前記相対誘導制御手段による走行制御に切り替えることを特徴とする請求項２記載の誘導システム。
4. 前記誘導部位捕捉手段は、前記誘導部位記憶手段に記憶された前記誘導部位情報と前記走査手段で取得された前記形状情報との一致度が遮蔽判定のための所定の閾値以上の前記誘導部位情報に基づいて前記誘導部位を捕捉することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の誘導システム。
5. 前記誘導部位記憶手段には、複数の誘導部位情報が優先順位を付けて記憶されており、
   前記誘導部位捕捉手段は、前記誘導部位記憶手段に記憶された複数の誘導部位情報のうち、前記一致度が前記遮蔽判定のための所定の閾値以上と判定される一または複数の前記誘導部位情報のうち、前記優先順位が最も高い誘導部位情報に基づいて前記誘導部位を捕捉することを特徴とする請求項４記載の誘導システム。
6. 前記誘導部位記憶手段は、前記走行ルート上の所定の区間を特定するための区間情報と、前記区間内での誘導部位を特定するための前記誘導部位情報とを対応付けて記憶し、
   前記誘導部位捕捉手段は、前記誘導部位記憶手段を参照し、前記移動体が存在する区間情報に対応する前記誘導部位情報に基づいて前記誘導部位を捕捉することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の誘導システム。
7. 前記所定の区間を特定するための区間情報と、前記区間内での前記誘導部位の候補となる誘導部位候補を特定するための誘導部位候補情報と、前記所定の区間内での前記誘導部位候補情報の信頼度の高低と、を対応付けて記憶する誘導部位候補記憶手段と、
   前記所定の区間内で、前記誘導部位候補記憶手段を参照して前記誘導部位候補情報を取得し、取得した前記誘導部位候補情報に基づいて前記移動体の位置姿勢情報を割り出す誘導部位管理手段と、を更に備え、
   前記演算手段は、前記所定の区間内で位置姿勢情報を割り出し、
   前記誘導部位管理手段は、前記誘導部位候補情報に基づいて割り出した前記移動体の位置姿勢情報を、前記演算手段によって割り出された位置姿勢情報を基準にして評価値を求め、その評価値が相対誘導判定のための所定の閾値以上の場合には、前記誘導部位候補情報の信頼度が高いことを示すデータを前記誘導部位記憶手段に記憶させ、所定の閾値未満の場合には、前記誘導部位候補情報の信頼度が低いことを示すデータを前記誘導部位記憶手段に記憶させ、
   前記相対誘導制御手段は、前記所定の区間内で、前記誘導部位候補記憶手段を参照し、前記所定の区間の区間情報に対応する前記誘導部位のうち、信頼度が高い誘導部位に基づく相対誘導によって前記移動体を走行制御することを特徴とする請求項１記載の誘導システム。
8. 移動体を所定の走行ルートに沿って誘導する誘導方法において、
   前記移動体の周囲環境に関する形状情報を取得する走査ステップと、
   ３次元マップに含まれる走行ルートに沿った形状情報と、前記走査ステップで取得された形状情報とに基づいて前記移動体の位置姿勢情報を割り出す演算ステップと、
   前記演算ステップで割り出された位置姿勢情報に基づく絶対誘導によって前記移動体を走行制御する絶対誘導ステップと、
   前記走査ステップで取得された形状情報と走行ルートに沿った相対誘導の基準となる誘導部位を特定するための誘導部位情報とに基づいて誘導部位を捕捉する誘導部位捕捉ステップと、
   前記演算ステップで割り出された位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値以上と判定する場合には、前記位置姿勢情報に基づいた絶対誘導によって前記移動体を走行制御する絶対誘導ステップと、
   前記誘導部位捕捉ステップで捕捉された前記誘導部位に沿った相対誘導によって前記移動体を走行制御する相対誘導ステップと、
   演算ステップで割り出された位置姿勢情報の信頼度が所定の基準値未満と判定する場合には、前記絶対誘導ステップによる走行制御から相対誘導ステップによる走行制御に切り替える切替ステップと、を備えることを特徴とする誘導方法。

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