JP7282656B2 - 移動過程提示装置、移動過程提示方法、移動過程提示プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、設置位置とは異なる場所にある構造物を設置位置まで移動させる移動過程を提示する移動過程提示装置に関する。

従来、橋梁等の架設工事において、架設位置付近に地組ヤードを確保することが難しい場合、他の場所に確保した地組ヤードで大規模なブロックを組み立てた上で架設場所に移動させて架設するという一括架設工法が採られる。

一般に、一括架設工法による架設工事では、ブロックを多軸台車のような搬送車によって予め定めておいた経路にしたがって移動させる。多軸台車は、重量物を載置することから、変換点（曲線）では、少しずつ向きの設定を変えながら車軸を動かすので、速く移動することが難しい。しかしながら、工事の時間が限られている場合、できるだけ搬送車を速く移動させることが要求される。

また、移動経路を定める際には、図面上（２次元）での代表的な位置をいくつか決めておき、その位置に基づいて進路を定める。特に、大型の重量物を移動させる場合、代表的な位置を決める際に、その位置の周辺に存在する障害物を十分考慮しておかないと、実際の移動時に障害物に接触する問題が生じる虞がある。

このような問題に対し、例えば、特許文献１には、クレーンベント工法による施工においてクレーンの干渉問題を検討できるとともに、より現場条件にあった架設計画を可能にする橋梁架設シミュレーションシステムが開示されている。また、特許文献１には、多軸台車のような車両にベントモデルを載せられるようなモデルを作成することにより、橋梁架設シミュレーションシステムを移動式のベントを用いた橋梁の架設計画にも応用可能であることが記載されている。

特開２０１７－１６４８９号公報

しかしながら、特許文献１には、上述した移動経路を定める際に、代表的な位置以外の位置を障害物の位置を考慮して決めることが開示されていない。このため、特許文献１に開示されたシステムによっても、移動時の干渉を容易に検証することができないという問題がある。

本発明の一態様は、移動体の移動時の干渉を容易に検証することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る移動過程提示装置は、設置位置とは異なる場所にある構造物と、当該構造物を設置位置まで搬送する少なくとも１台の搬送車とを含む移動体の移動経路を作成する移動経路作成部と、作成された前記移動経路における、前記移動体の想定される移動の状態を前記移動体が三次元モデルで表された移動体モデルによって提示する移動状態提示部と、を備え、前記移動経路作成部が、前記移動経路を決定するために指定された、始点および終点と少なくとも１つの中継点とを含む複数の地点における前記移動体モデルの位置および向きに基づいて、隣り合う２つの前記地点の間の経路を補間する。

上記の課題を解決するために、本発明の他の態様に係る移動過程提示方法は、設置位置とは異なる場所にある構造物と、当該構造物を設置位置まで搬送する少なくとも１台の搬送車とを含む移動体の移動経路を作成する移動経路作成工程と、作成された前記移動経路における、前記移動体の想定される移動の状態を前記移動体が三次元モデルで表された移動体モデルによって提示する移動状態提示工程と、を含み、前記移動経路作成工程において、前記移動経路を決定するために指定された、始点および終点と少なくとも１つの中継点とを含む複数の地点における前記移動体モデルの位置および向きに基づいて、隣り合う２つの前記地点の間の経路を補間する。

本発明の一態様によれば、移動体の移動時の干渉を容易に検証することができる。

本発明の一実施形態に係る移動過程提示装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 上記移動過程提示装置のシステム構成を示すブロック図である。 上記移動過程提示装置のディスプレイに表示される移動経路管理ウインドウを示す図である。 上記移動経路作成部がＣＡＤ部に作成させる移動体モデルの移動経路を表した経路画面を示す図である。 上記移動体が前進する場合の移動経路の例を示す図である。 上記移動体が後進する場合の移動経路の例を示す図である。 上記移動体が斜行する場合の移動経路の例を示す図である。 上記移動体が斜行する場合の移動経路の他の例を示す図である。 上記移動体が斜行する場合の経路補間方法を説明する図である。 上記ＣＡＤ部によって提供される架設現場の平面図を表す架設現場画面を示す図である。 上記ＣＡＤ部によって表示される３Ｄシミュレーション画面を示す図である。 シミュレーションの初期状態で作成される移動経路を示す図である。 図１２に示す移動経路に対して移動経路を決定する各要素を変更する処理を施した結果の移動経路を示す図である。 上記移動経路作成部によって補間される地点の補間数を説明するための図である。 上記移動過程提示装置におけるＧＰＳ情報変換部によって測位データに基づいて上記移動体モデルの位置および向きを算出する方法を説明するための図である。 上記移動過程提示装置における位置比較部によって移動体の測位位置と上記移動経路において対応する移動体の移動位置とを比較する方法を説明するための図である。 上記移動過程提示装置における位置予測部によって移動体の未来の位置を予測する合同法について説明するための図である。 上記移動過程提示装置における位置予測部によって移動体の未来の位置を予測する成分加算法について説明するための図である。 上記移動過程提示装置における位置予測部によって移動体の未来の位置を予測する差分法について説明するための図である。

〔実施形態〕
本発明の一実施形態について図１～図１９に基づいて説明すると、以下の通りである。

〈移動過程提示装置の概要〉
移動過程提示装置１０の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る移動過程提示装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。

大規模な桁ブロック（大ブロック）などの構造物は、架設位置（設置位置）と異なる場所（地組ヤード）で組み立てられて、搬送車によって架設位置まで搬送される。図１に示す移動過程提示装置１０は、搬送車と搬送車に載置された構造物とを含む移動体の移動経路を作成する機能を有する。移動過程提示装置１０は、移動体が作成した移動経路上を移動する状態を３Ｄで模擬的に提示する移動状態提示機能（移動シミュレーション機能）を有する。

搬送車は、１台のトレーラーであったり、複数台の多軸台車であったりする。多軸台車は、各車軸の向きを３６０°変更することができる。このため、多軸台車の向きと進行方向とは必ずしも一致しない。

また、移動過程提示装置１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）から取得した実際の移動体の測位位置と、作成した移動経路において対応する移動体の移動位置とを比較する位置比較機能を有する。

また、移動過程提示装置１０は、移動体の現在の測位位置に基づく移動体の現在位置を用いて、当該現在位置から所定時間後の移動体の未来の位置（未来位置）をとして予測し、当該未来位置を移動経路上の移動体の位置と比較する位置予測機能を有する。

なお、本実施形態において、便宜上、移動体の位置は、単に移動経路上の点を示す位置だけではなく、大型の移動体の各部（特に移動体の外形を特定する部位）の位置により定まる向きも含むものとする。ただし、以降の説明では、位置および向きを明記する場合もある。

〈移動過程提示装置の詳細〉
移動過程提示装置１０は、コンピュータによって構成されている。コンピュータは、例えば、汎用のＯＳ（Operating System）を実装しており、アプリケーションプログラムを実行する機能を備えたものであればよい。

図１に示すように、移動過程提示装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１と、メインメモリ２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３と、補助記憶装置４と、入力デバイス５と、ディスプレイ６と、ＣＡＤ（Computer Aided Design）部７とを備えている。

ＣＰＵ１は、後述するモデル作成部１１、移動経路作成部１２、移動状態提示部１３および連携表示処理部１４（図２参照）が行う処理を実現するための処理装置である。ＣＰＵ１は、当該処理の実行に際して、メインメモリ２、補助記憶装置４、入力デバイス５などからデータを受け取り、当該データに対して演算または加工を施した上で、補助記憶装置４、ディスプレイ６等に出力する。

メインメモリ２は、コンピュータにおける主記憶装置を構成するメモリであり、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）によって構成される。

ＲＯＭ３は、コンピュータの起動時やリセット時に実行されるＢＩＯＳ（Basic Input Output System）などの、コンピュータの動作に不可欠なプログラムを記憶している。

補助記憶装置４は、ＯＳ、各種のプログラム、各種のデータなどを記憶する大容量の記憶装置であり、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などで構成される。

入力デバイス５は、ユーザによる入力操作を行う機器であり、マウス、キーボードなどの各種の入力機器が装備される。入力デバイス５は、後述するモデル作成部１１、移動経路作成部１２、移動状態提示部１３および連携表示処理部１４（図２参照）に対する入力操作を受け付ける。

ディスプレイ６は、ＯＳおよびプログラムの実行に伴ってコンピュータの内部で生成される画像の出力に用いられる機器である。

ＣＡＤ部７は、ＣＰＵ１がメインメモリ２に保存されたＣＡＤのアプリケーションプログラムを実行することによって実現される機能部分である。ＣＡＤ部７は、施工現場の図、移動体の移動シミュレーションを行う図などに必要に応じて加工を加えたり、これらの図の表示状態を変更したりといった処理を行う。ＣＡＤ部７によって処理される図は、ディスプレイ６に表示される。

入力デバイス５およびディスプレイ６は、コンピュータの本体に搭載される機器であってもよいが、外部機器としてコンピュータに有線または無線によって通信可能に接続される機器であってもよい。このような外部機器は、コンピュータと接続されることにより、コンピュータと一体に稼働する。

続いて、移動過程提示装置１０の詳細について説明する。図２は、移動過程提示装置１０のシステム構成を示すブロック図である。

図２に示すように、移動過程提示装置１０は、モデル作成部１１と、移動経路作成部１２と、移動状態提示部１３と、連携表示処理部１４とを備えている。

モデル作成部１１は、後述する移動状態提示部１３による移動状態提示工程に必要な３Ｄモデル（三次元モデル）を作成する。モデル作成部１１は、モデルを作成するために、図示しないウインドウをディスプレイ６に表示させる。このウインドウは、搬送車を含む移動ベントのモデルを作成することができるように構成されている。具体的には、モデル作成部１１は、登録されているパーツを利用してマクロ機能により移動ベントの詳細構造を構築する。また、モデル作成部１１は、移動の対象となる大ブロックを移動ベントに載置して構成される移動体のモデルも作成する。モデル作成部１１は、作成したモデルについてのモデル情報を補助記憶装置４に保存する。

移動ベントは、搬送車の連結により荷台の大きさや搭載荷重を変えることができる全方向に移動可能な多軸台車をベースに、基礎梁部および中間架台部を備えることで構成される。基礎梁部は、桁を支える上部梁部と多軸台車とに荷重を分配する。中間架台部は、必要に応じて大ブロックを所定の高さに上下移動させることが可能なリフターを有している。移動ベントの大きさは、架設場所の桁下空間長や受け点の支持状態および移動時の安定状態等を考慮して決定される。

移動経路作成部１２は、大ブロックが組み立てられた地組ヤードから架設位置まで移動体を移動させる経路を作成する。移動経路作成部１２は、ユーザによって予め指定された複数の地点（指定地点）における移動体の位置および向きに基づいて、２つの指定地点間の移動経路を補間する。指定地点として、移動経路の始点および終点と、少なくとも１つの中継点とが指定される。

移動経路作成部１２は、移動経路の補間において、隣り合う２つの指定地点の間に少なくとも１つの地点（補間地点）を中間地点として定め、この地点における移動体の位置および向きを特定する。移動経路作成部１２は、作成した移動経路についての経路情報をＣＡＤ部７および移動状態提示部１３に提供する。ＣＡＤ部７は、経路情報に基づいて、移動経路を３Ｄで表した画像をディスプレイ６に表示させる。

移動状態提示部１３は、移動経路作成部１２によって作成された経路情報に基づいて、移動経路における移動体の想定される移動の状態を、モデル情報による３Ｄモデルによって模擬的に提示する。移動状態提示部１３は、移動体の移動状態の提示において、補助記憶装置４に保存されているモデル情報および経路情報に基づいて、移動経路上の移動体の位置および向きの始点から終点までの推移を示す画像をＣＡＤ部７に作成させ、ディスプレイ６に表示させる。

連携表示処理部１４は、ＧＰＳ情報受信部１５と、ＧＰＳ情報変換部１６と、位置比較部１７と、位置予測部１８とを有している。

ＧＰＳ情報受信部１５は、移動体に搭載された複数のＧＰＳセンサ８のそれぞれから送信される測位データを受信する。ＧＰＳ情報受信部１５は、移動過程提示装置１０が備えるシリアルポートのうち、予め設定されたシリアルポートを介してＮＭＥＡ信号として測位データを受信する。ＧＰＳセンサ８は、移動体の向きを検出できるように、移動体を表す外形の各頂部に相当する位置に配置されることが好ましい。

ＧＰＳ情報変換部１６は、次の３段階を経てＧＰＳ情報を変換する。ＧＰＳ情報変換部１６は、第１段階において、測位データを緯度経度座標から大座標（測量系）に変換し、第２段階において、測位データを大座標から小座標（数学系）に変換し、第３段階において、測位データを小座標から移動体の位置および向きに変換する。

ＧＰＳ情報変換部１６は、第１段階において、予めユーザによって入力された工事ごとの直交座標系番号によって選択された直交座標系について、国土地理院から提供される関数に基づいて測位データを緯度経度座標から大座標に変換する。ＧＰＳ情報変換部１６は、第２段階において、工事ごとに登録された大座標と小座標とを対応付けたマッピングデータから算出されたマトリックスによって測位データを大座標から小座標に変換する。ＧＰＳ情報変換部１６は、第３段階において、ＧＰＳセンサ８ごとの第１および第２段階の変換の結果と、複数のＧＰＳセンサ８の位置の重心（図心）との誤差が最も少なくなるように選択した角度成分を測位位置として最小二乗法利用して算出する。

位置比較部１７は、移動体が実際に移動しているときに、ＧＰＳ情報変換部１６からの移動体の測位位置を表す位置および向きを取得する。位置比較部１７は、取得した測位位置と、補助記憶装置４に保存されている経路情報に基づいた、移動経路において測位位置に対応する移動体モデルが移動していく各地点の位置（移動位置）とを比較する。位置比較部１７は、測位位置と移動位置との比較結果を、測位位置における移動体モデルと、移動経路上の移動体モデルとが併存する画像をＣＡＤ部７に作成させ、ディスプレイ６に表示させる。

位置予測部１８は、現在の測位データに基づく移動体の測位位置（現在位置）を少なくとも用いて、当該現在位置から所定時間後の前記移動体の未来位置として予測する。位置予測部１８は、予測した未来位置を移動経路上の移動体モデルの位置と比較する位置予測部１８は、後述する合同法、成分加算法および差分法のいずれか１つを用いて未来位置を予測する。

〈移動過程提示装置の動作〉
（移動経路作成工程）
移動経路作成部１２によって行われる移動経路作成工程について説明する。図３は、ディスプレイ６に表示される移動経路管理ウインドウ１００を示す図である。図４は、移動経路作成部１２がＣＡＤ部７に作成させる移動体の移動経路Ｒを表した経路画面２００を示す図である。

移動経路作成部１２は、移動経路の作成のために、図３に示す移動経路管理ウインドウ１００をディスプレイ６に表示させる。移動経路管理ウインドウ１００は、操作領域１０１と、設定領域１０２とを有している。

操作領域１０１は、工程バー１０１ａと、スライダ１０１ｂと、開始時刻表示ボックス１０１ｃと、現在時刻表示ボックス１０１ｄと、終了時刻表示ボックス１０１ｅと、再生ボタン１０１ｆと、一時停止ボタン１０１ｇと、停止ボタン１０１ｈとを有している。

工程バー１０１ａは、各工程の経路の範囲（長さ）を直線状に表している。工程バー１０１ａにおいて、各工程に応じて異なる色が付されることにより区分されている。スライダ１０１ｂは、後述する経路画面２００（図４参照）において移動経路Ｒ上を移動する移動体モデルＭ（移動体のモデル）の各工程の位置を変更するために、ユーザの操作によって工程バー１０１ａに沿って移動可能となるように設けられている。

開始時刻表示ボックス１０１ｃは、移動体が移動を開始する時刻を表示するために設けられている。現在時刻表示ボックス１０１ｄは、移動体が現在移動している時刻を表示するために設けられている。終了時刻表示ボックス１０１ｅは、移動体が移動を終了した時刻を表示するために設けられている。

再生ボタン１０１ｆは、経路画面２００において、移動体モデルＭを移動経路Ｒ上で移動させる表示動作をＣＡＤ部７に行わせるための操作ボタンである。一時停止ボタン１０１ｇは、移動動作を一時的に停止させるための操作ボタンである。停止ボタン１０１ｈは、移動動作を停止させるための操作ボタンである。

設定領域１０２は、複数の設定画面が表示される領域であり、経路情報設定画面、ＧＰＳ設定画面等が表示される。各設定画面は、タブのクリック操作によって選択される。経路情報設定画面は、移動経路を作成するための各種情報の表示と各種情報の変更の受け付けのために設けられている。ＧＰＳ設定画面は、移動体に搭載されるＧＰＳセンサ８の位置を登録するために設けられている。

経路情報設定画面において設定される各種情報としては、工程番号、前位置、後位置、経路種、経路長、経路時間、停止時間、直線長等が行ごとに設けられている。また、経路情報設定画面は、移動経路作成部１２によって経路が補間されるときに計算された経路長および経路時間が表示される。経路長は、各工程で補間された経路の長さである。経路時間は、各工程について、移動体が予め設定された移動速度で補間された経路を移動するときの移動時間であって、上記の経路長に基づいて計算された移動体の移動時間である。

工程番号は、移動の各工程に付された番号である。前位置は各工程の経路の開始位置であり、後位置は各工程の経路の終了位置である。経路種は、経路の種類であり、後述するように前進経路、後進経路および斜行経路から選択される。停止時間は、各工程の終了位置で移動体が停止する時間である。直線長は、各工程の経路の開始位置と終点位置との直線距離である。経路長は、選択された経路種にしたがった各工程の経路の長さである。経路時間は、各工程の経路を移動体が移動する時間である。

上記の各種情報は、設定領域１０２に直接入力されることで設定されもよいし、移動過程提示装置１０が備える工程作成部（図示せず）によって設定された工程情報から複写されることで設定されてもよい。工程作成部は、地組ヤードにおける大ブロックの組立工程、大ブロックの移動工程、大ブロックの架設工程等の各工程についての情報を設定する。

工程作成部は、ＣＡＤ部７が後述する架設現場画面３００（図１０参照）をディスプレイ６に表示させた状態で、架設現場画面３００上でのユーザの入力デバイス５（例えばマウス）による操作で入力された各地点の位置および向きを設定する。例えば、位置の入力はマウスのマウスアップ操作によって行われる。また、向きは、位置の入力点に対して、マウスダウンの状態でマウスを移動させてマウスアップ操作された位置、すなわちマウスの移動方向で規定される。

また、各種情報が表示される各工程に対応した各行は、工程バー１０１ａに示された工程の色と同じ色が付されている。これにより、工程バー１０１ａの各工程と、設定領域１０２における各工程とが明確に対応付けられている。

移動経路作成部１２は、設定領域１０２において設定された各種情報に基づいて、工程ごとに区分された経路データを作成し、当該経路データをスライダ１０１ｂの位置情報とともにＣＡＤ部７に出力する。

ＣＡＤ部７は、経路データに基づいて、例えば図４に示すような経路画面２００を作成する。ＣＡＤ部７は、経路画面２００において移動経路Ｒを各工程に応じて色分けする。図４では、便宜上、移動経路Ｒにおいて工程ごとに異なる色をそれぞれ実線、破線、一点鎖線および二点鎖線によって表している。また、ＣＡＤ部７は、移動経路Ｒ上のスライダ１０１ｂの位置情報に応じた位置に移動体モデルＭを合成することにより、経路画面データを作成する。ＣＡＤ部７は、経路画面データをディスプレイ６に与えることで、経路画面２００をディスプレイ６に表示させる。

なお、図４では、経路画面２００が移動経路Ｒを示すことを目的としている便宜上、簡易的に移動体モデルＭを搬送車で示している。

続いて、上述した経路種について説明する。

図５は、移動体が前進する場合の移動経路の例を示す図である。図６は、移動体が後進する場合の移動体の移動経路の例を示す図である。図７は、移動体が斜行する場合の移動経路の例を示す図である。図８は、移動体が斜行する場合の移動経路の他の例を示す図である。

前進経路は、図５に示すように、移動体モデルＭが搬送車の前方の向きに進んでいく経路である。後進経路は、図６に示すように、移動体モデルＭが搬送車の前方の向きに進んでいく経路である。図５および図６において、破線の矢印は移動体モデルＭの移動経路Ｒを示し、実線の矢印は移動体モデルＭの前方方向を示している。これは、後述する図７および図８についても同じである。

前進経路および後進経路は、直線に近い動きをするときや、Ｓ字曲線のように曲率の小さいカーブに沿った動きをするときに向いている。前進経路および後進経路で移動する搬送車としては、トレーラーが想定される。前進経路および後進経路は、図５および図６に示すように、移動体モデルＭの向きで表される搬送車の荷台の向きが移動経路Ｒに応じて大きく変化することが多く、荷台の動きが複雑になりやすい。

移動経路作成部１２は、前進経路および後進経路をベジエ曲線によって規定し、制御点を始点および終点における向きと、始点および終点からの距離とに基づいて決定する。移動経路作成部１２は、距離さを、始点および終点の間の距離に対する比率によって決める。移動経路作成部１２は、前進経路の場合、向きを、始点では進行方向とし、終点ではその逆とする一方、後進経路の場合、前進経路の場合と逆向きにする。移動経路作成部１２は、搬送車の向きを、ベジエ曲線の傾きと、前進経路および後進経路のいずれかであるかによって決定する。

斜行経路は、図７および図８に示すように、移動体モデルＭが搬送車の向きの斜め方向に進んでいく経路である。斜行経路は、搬送車が多軸台車であるときに向いている。斜行経路は、図７および図８に示すように、一般に円に近い軌道を描くことにより、移動体モデルＭの向きで表される搬送車の荷台の向きが移動経路Ｒに対する変化は小さく、荷台の動きが単純化される。

移動経路作成部１２は、斜行経路をベジエ曲線によって規定し、隣り合う２つの地点のそれぞれから、位置および向きを有する２つの制御点を決定し、２つの地点および２つの制御点に基づいて、ベジエ曲線上の中間地点を補間する。これにより、２つの地点間の円軌道がベジエ曲線で近似される。したがって、滑らかな移動経路を作成することができる。

次に、移動経路作成部１２による斜行経路の補間について説明する。図９は、斜行経路の場合の経路補間方法を説明する図である。

図９に示すように、始点Ｐ０と終点Ｐ１との距離をＤとし、始点Ｐ０における移動体の向き（始点Ｐ０および終点Ｐ１を通る直線に対する角度）をθ０とし、終点Ｐ１おける移動体の向きをθ１とする。向きθ０，θ１の角度差ｄθは、ｄθ＝│θ１－θ０│によって表される。

まず、移動経路作成部１２は、角度差ｄθを上記の直線を中心に２等分した角度ｄθ／２から、始点Ｐ０に対する制御点Ｐ０’の角度θ０’と、終点Ｐ１に対する制御点Ｐ１’の角度θ１’を得る。次に、移動経路作成部１２は、制御点を得るための角度θについての上述した比率ｐを次式に基づいて算出する。

ｐ(θ)＝５．６×１０^－８θ^３－１．９×１０^－６θ^２＋３．８×１０^－４θ＋０．３
移動経路作成部１２は、上記の角度θ０’，θ１’のそれぞれについて算出した比率ｐ０，ｐ１と距離Ｄとを乗算することによって、始点Ｐ０に対する制御点Ｐ０’の離れ距離ｐ０・Ｄおよび終点Ｐ１に対する制御点Ｐ１’の離れ距離ｐ１・Ｄを得る。このようにして制御点の位置が特定される。

なお、前進経路および後進経路の場合、移動経路作成部１２は、上記の比率ｐを固定値（例えば０．４）として離れ距離ｐ・Ｄを算出する。

移動経路作成部１２は、始点Ｐ０、終点Ｐ１および制御点Ｐ０’，Ｐ１’の４点に基づいてベジエ曲線上の補間点の座標Ｐ(ｔ,Ｐ０,Ｐ０’,Ｐ１’,Ｐ１)を次式に基づいて算出する。

Ｐ(ｔ,Ｐ０,Ｐ０’,Ｐ１’,Ｐ１)
＝(１－ｔ)^３Ｐ０＋３(１－ｔ)^２ｔＰ０’＋３(１－ｔ)ｔ^２Ｐ１’＋ｔ^３Ｐ１
上式において、ｔは０～１までの値をとる媒介変数である。

また、移動経路作成部１２は、移動体の向きθ（ｔ）を次式に基づいて比較的単純に補間する。

θ(t) = (１－ｔ)θ０＋ｔθ１
移動経路作成部１２は、移動経路管理ウインドウ１００において予め設定された始点と、終点と、少なくとも１つの中継点とを含む複数の地点に基づき、上記のような手法を用いて、隣り合う２つの地点間に新たな地点についての位置および向きを生成して経路を補間する。

以上のように、移動経路作成部１２は、移動経路を決定するために指定された、始点および終点と少なくとも１つの中継点とを含む複数の地点における移動体モデルの位置および向きに基づいて、隣り合う２つの前記地点の間の経路を補間する。

これにより、予め複数の地点における移動体の位置および向きを指定することで、補間によって移動経路が作成される。したがって、中間地点の移動体の位置および向きを指定する必要がない。

（移動状態提示工程）
移動状態提示部１３によって行われる移動状態提示工程について説明する。図１０は、ＣＡＤ部７によって提供される架設現場の平面図を表す架設現場画面３００を示す図である。図１１は、ＣＡＤ部７によって表示される３Ｄシミュレーション画面４００を示す図である。図１２は、シミュレーションの初期状態で作成される移動経路を示す図である。図１３は、図１２に示す移動経路に対して移動経路を決定する各要素を変更する処理を施した結果の移動経路を示す図である。図１４は、移動経路作成部１２によって補間される地点の補間数を説明するための図である。

ここでは、移動経路の各工程を斜行経路にてシミュレーションする例について説明する。

まず、移動状態提示部１３は、移動経路作成部１２によって各種情報に基づいて作成された経路情報を取得し、ＣＡＤ部７に、図１０に示すような架設現場画面３００と、図１１に示すような３Ｄシミュレーション画面４００とを作成させる。

ＣＡＤ部７は、架設現場の図面データに基づいて架設現場画面３００を作成し、経路情報から取得した移動経路のデータに基づいて、架設現場画面３００上に移動経路を合成する。ＣＡＤ部７は、このように作成した架設現場画面３００のデータをディスプレイ６に与えて、ディスプレイ６に架設現場画面３００を表示させる。図１０に示すように、架設現場画面３００には、移動経路Ｒが示される。

また、ＣＡＤ部７は、架設現場の立体図のデータに基づいて３Ｄシミュレーション画面４００を作成し、経路情報から取得した移動経路のデータに基づいて、３Ｄシミュレーション画面４００に表されている背景画像上に移動経路を合成する。また、ＣＡＤ部７は、補助記憶装置４のモデル情報から取得した移動体モデルＭのデータと、経路情報から取得した各種情報とに基づいて、３Ｄシミュレーション画面４００に表されている画像上に移動経路Ｒに沿って移動する移動体モデルＭを合成する。

ＣＡＤ部７は、このように作成した３Ｄシミュレーション画面４００のデータをディスプレイ６に与えて、ディスプレイ６に３Ｄシミュレーション画面４００を表示させる。図１１に示すように、３Ｄシミュレーション画面４００には、移動経路Ｒが示される。

図１２に示すように、予め設定された地点Ｐ０１～Ｐ０５に対して経路が補間されることにより移動経路Ｒが作成されて、架設現場画面３００および３Ｄシミュレーション画面４００に示される。この初期状態では、開始時刻、経路種、移動体の移動速度、停止時間等の値がデフォルト値である。

これらの値を変更する場合、ユーザは、移動経路管理ウインドウ１００において、変更が必要な値を変更する操作を行って、各種情報を編集する。移動状態提示部１３は、移動経路作成部１２は、変更された値を設定して新たな経路情報を作成して移動状態提示部１３に受け渡す。移動状態提示部１３は、受けた経路情報に基づく新たな移動経路Ｒに基づいて架設現場画面３００および３Ｄシミュレーション画面４００を用いたシミュレーション動作を行う。

図１３に示す新たな移動経路Ｒは、開始時刻、経路種、移動速度、停止時間が変更されている。経路種については、地点Ｐ０２から地点Ｐ０３までの工程で斜行経路から前進経路に変更されている。これにより、該当の工程では、移動経路作成部１２によって、前進経路にしたがった経路の補間が行われる。また、終了時刻については、移動経路作成部１２によって、開始時刻、移動速度および停止時間の変更に応じた時刻が自動計算されて示される。

移動経路作成部１２は、このように更新された各種情報に基づいて作成した経路情報を補助記憶装置４に保存する。なお、移動経路作成部１２は、移動経路の作成において補間する補間地点の数を図１４に示すように決定する。

具体的には、移動経路作成部１２は、図１４に示すように、予め設定された２つの設定地点Ｐｎ，Ｐｎ＋１の間に補間地点Ｐｎ１～Ｐｎ１０を補間する。図１４において、丸は設定地点Ｐｎ，Ｐｎ＋１および補間地点Ｐｎ１～Ｐｎ１０の位置を表し、丸の中の矢印は向きを表している。移動経路作成部１２は、補間地点Ｐｎ１～Ｐｎ１０の点数を次式に基づいて算出する。

ＭＡＸ（１，Ｃ１＊Ｄ／Ｖ＋Ｃ２＊φ／ω）
上式において、Ｄは２つの設定地点Ｐｎ，Ｐｎ＋１の間の距離（ｍ）を表し、Ｖは搬送車の速度（ｍ／ｓ）を表し、φは設定地点Ｐｎ，Ｐｎ＋１の間の角度差の絶対値（ｒａｄ）を表し、ωは搬送車の平均回転角速度（ｒａｄ／ｓ）を表している。また、上式について、ＭＡＸ（ａ，ｂ）は、ａおよびｂのうち、大きい方を取得することを表す。Ｃ１およびＣ２は、定数であり、デフォルト値をそれぞれＣ１＝２．０、Ｃ２＝１．０とする。

上式において、Ｃ２＊φ／ωの項を設けているのは、１つの地点で移動体が回転する場合があるため、角度差が大きい場合には補間地点の補間が必要となることによる。

上式におけるＣ１＊Ｄ／Ｖの項は、ほぼ均等時間間隔（Ｃ１＝２の場合は０．５秒）で補間地点を補間することを目的として設けられている。これにより、ＧＰＳセンサ８による位置取得が均等時間間隔で行われる。それゆえ、測位位置と移動位置とを比較するときに移動経路によって補間される補間地点の密度差が生じないようにすることができる。上式におけるＣ２＊φ／ωの項は、移動経路の曲率が大きい場合、ベクトル変化が大きいので、より密に補間地点を補間することができるように補正することを目的として設けられている。

以上のように、移動状態提示部１３は、作成された前記移動経路における、前記移動体の想定される移動の状態を前記移動体が三次元モデルで表された移動体モデルによって提示する。これにより、移動体の位置および向きを移動体モデルによって容易に確認することができる。したがって、構造物、特に大ブロックのような大型の構造物の搬送時の干渉の検証を容易にすることができる。

（位置比較工程）
位置比較部１７によって行われる位置比較工程について説明する。図１５は、ＧＰＳ情報変換部１６によって測位データに基づいて移動体モデルＭの位置および向きを算出する方法を説明するための図である。図１６は、位置比較部１７によって移動体の測位位置と上記移動経路において対応する移動体の移動位置とを比較する方法を説明するための図である。

ＧＰＳ情報変換部１６は、図１５に示す手順に従って、移動体モデルＭの現在の測位位置を算出する。

まず、図１５の（Ａ）に示すように、移動体の各部に搭載される複数のＧＰＳセンサ８の位置が予め登録されている。ＧＰＳセンサ８の位置の登録は、例えば、移動経路管理ウインドウ１００における設定領域１０２に表示される上述したＧＰＳ設定画面において行われる。図１５の（Ａ）に示す例では、移動体モデルＭの頂部（角の部分）に４つのＧＰＳセンサ８が搭載された搭載位置Ｇ１～Ｇ４が表されている。

ＧＰＳ情報受信部１５は、図１５の（Ｂ）に示すように、４つのＧＰＳセンサ８からの測位データの受信を待ち受けている。ここで、ＧＰＳ情報受信部１５は、搭載位置Ｇ４に搭載されたＧＰＳセンサ８が故障するなどの理由により、ＧＰＳセンサ８からの測位データ（個別測位位置Ｓ４）を受信できなかったとする。このため、ＧＰＳ情報受信部１５は、４つのＧＰＳセンサ８のうちの搭載位置Ｇ１～Ｇ３に搭載された３つのＧＰＳセンサ８からの測位データ（個別測位位置Ｓ１～Ｓ３）を受信する。この場合、図１５の（Ｃ）に示すように、ＧＰＳ情報変換部１６は、受信できた測位データに基づく個別測位位置Ｓ１～Ｓ３と、搭載位置Ｇ１～Ｇ３とをそれぞれペアリングする。

次いで、図１５の（Ｄ）に示すように、ＧＰＳ情報変換部１６は、搭載位置Ｇ１～Ｇ３の平均と個別測位位置Ｓ１～Ｓ３の平均とが一致するために必要な移動体モデルＭの移動距離Ｔ（ｄｘ，Ｄｙ）を生成する。移動距離Ｔは、方向の成分も含んでいる。ＧＰＳ情報変換部１６は、移動体モデルＭを移動距離Ｔ移動させる。

さらに、図１５の（Ｅ）に示すように、ＧＰＳ情報変換部１６は、移動体モデルＭの一端（ここでは搭載位置Ｇ１側の一端）を個別測位位置Ｓ１～Ｓ３の平均の位置を中心に１°刻みで回転させる。これにより、ＧＰＳ情報変換部１６は、個別測位位置Ｓ１～Ｓ３のそれぞれの誤差が最小になる回転角Φを算出する。そして、図１５の（Ｆ）に示すように、ＧＰＳ情報変換部１６は、移動距離Ｔおよび回転角Φに基づいて測位位置Ｓ０を取得する。

位置比較部１７は、移動体モデルＭが移動していく各地点の移動位置から、ＧＰＳ情報変換部１６から提供された測位位置Ｓ０に対応する移動位置を選択する。位置比較部１７は、測位位置Ｓ０および選択された移動位置を比較するために、ＣＡＤ部７に与えて、測位位置Ｓ０にある移動体モデルＭと算出した移動位置にある移動体モデルＭとを併せて表示する比較画面をＣＡＤ部７に作成させる。ＣＡＤ部７は、比較画面を生成して、ディスプレイ６に表示させる。

これにより、測位データに基づく移動体の実際の位置が、移動経路で示される予定していた進路上の位置と一致しているか否かを確認できる。また、移動体の実際の位置が予定していた進路上の位置と一致していない場合、移動体の実際の移動軌跡が移動経路に対してどの程度ずれているかを確認することができる。

位置比較部１７は、移動体モデルＭが移動経路上で移動を開始する時刻（第１時刻）と、実際の移動体が移動を開始したときに測位データが取得された時刻（第２時刻）とを同期させてもよい。

これにより、測位データに基づく移動体の位置が、移動経路上の対応する移動体の位置から遅れているか否かがわかる。したがって、大ブロックの搬送作業が移動経路によって定まる計画時間通りに進んでいるか否かをいち早く確認することができる。

あるいは、位置比較部１７は、測位位置に近い移動位置を測位位置に対応する移動位置として選択してもよい。このため、位置比較部１７は、移動位置を図１６に示すようにして算出する。

例えば、位置比較部１７は、始点Ｐ０と終点Ｐ１との間における補間地点のうち、測位位置Ｓ０にある移動体モデルＭｒと最も近い（両者の位置差Ｌが最小となる）補間地点Ｐｔ１を移動位置として選択する。あるいは、位置比較部１７は、始点Ｐ０と終点Ｐ１との間における補間地点のうち、測位位置Ｓ０にある実際の移動体（移動体モデルＭｒ）の向きに対して各補間地点の移動体モデルＭの向きのなす角度が最も小さくなる（両者の角度差Θが最小となる）補間地点Ｐｔ２を移動位置と決定する。

なお、位置比較部１７は、上記の距離に基づく移動位置の選択方法と、上記の向きに基づく移動位置の選択方法とを適宜組み合わせて移動位置を選択してもよい。

位置比較部１７は、距離Ｌおよび角度Θのいずれに基づいて移動位置を決定するかを次の評価式によって得た評価値Ｅを用いて評価することにより選択する。

Ｅ＝（０．１＋Θ）×√（０．１＋（Ｌ／Ｌｍａｘ））
上式において、Ｌｍａｘは、移動経路Ｒの全体についての距離差Ｌの最大値である。上式により得られた評価値Ｅが小さいほど、該当する移動位置が測位位置によく対応していると評価することができる。上式では、距離差Ｌが小さくなるよりも角度差Θが小さくなる方が評価値Ｅは小さくなる。

距離差Ｌに基づいて移動位置を選択することにより、図１６に示すように、測位位置にある移動体モデルＭｒと測位位置に最も近い移動位置にある移動体モデルＭ１とを比較する。これにより、移動体が計画した進路を移動しているか否かを容易に確認することができる。

角度差Θに基づいて移動位置を選択することにより、図１６に示すように、測位位置にある移動体モデルＭｒと移動体モデルＭｒの向きが最も近い移動位置にある移動体モデルＭ２とを比較する。これにより、距離差Ｌに基づいて移動位置を選択よりも適切な移動位置を選択することが可能になる。例えば、移動経路のカーブの曲率が小さい地点で測位位置と移動位置とを比較する場合、その地点で測位位置と移動位置との距離差Ｌが少し大きくても、角度差Θが小さければ、当該移動位置が測位位置によく対応していると考えられる。

位置比較部１７は、上述した第１時刻および第２時刻を同期させて、測位位置Ｓ０と移動位置（第１移動位置）との比較を比較画面に表示させる。あるいは、位置比較部１７は、測位位置Ｓ０にある移動体モデルＭｒと各補間地点とを距離で比較した結果として選択された移動位置（第２移動位置）を比較画面に表示させる。あるいは、位置比較部１７は、測位位置Ｓ０にある移動体モデルＭｒと各補間地点とを向きで比較した結果として選択された移動位置（第３移動位置）を比較画面に表示させる。

位置比較部１７は、第１～第３移動位置を測位位置Ｓ０とともにそれぞれ個別の比較画面に表示させ、これらの比較画面のうち複数の比較画面を同時に表示させてもよい。また、位置比較部１７は、上記の個別の比較画面から選択した１つの画面のみを表示させるようにしてもよい。

なお、位置比較部１７は、評価値Ｅを用いて距離Ｌおよび角度Θのいずれかに基づいて移動位置を選択するが、これに限らず、移動経路における工程毎に距離Ｌおよび角度Θのいずれに基づいて移動位置を選択するかを設定するようにしてもよい。工程ごとに移動位置の選択方法を適宜設定することにより、移動経路の形状などに応じて、測位位置との誤差がより少ない移動位置を選択することができる。

（位置予測工程）
位置予測部１８によって行われる位置予測工程について説明する。図１７は、位置予測部１８によって移動体の未来の位置を予測する合同法について説明するための図である。図１８は、位置予測部１８によって移動体の未来の位置を予測する成分加算法について説明するための図である。図１９は、位置予測部１８によって移動体の未来の位置を予測する差分法について説明するための図である。

位置予測部１８は、以下の合同法、成分加算法および差分法のいずれか１つの方法に基づいて移動体の未来の位置（未来位置）を予測する。なお、図１７～図１９においては、便宜上、同じ移動体モデルであっても、時間の推移を表現するために、異なる符号を付記している。

位置予測部１８は、合同法により、図１７に示すように、現在の測位位置（現在位置）にある移動体モデルＭｒ２と、現在から所定時間遡った過去の測位位置（過去位置）にある移動体モデルＭｒ１との位置関係に基づいて未来位置を予測する。具体的には、位置予測部１８は、移動体モデルＭｒ１（図１７に二点鎖線にて示す）を移動体モデルＭｒ２に重ねたときの移動体モデルＭｒ２（図１７に二点鎖線にて示す）の位置を、現在から所定時間後の移動体モデルＭｒ３の位置として予測する。

上記の合同法によれば、タイヤなど摩擦抵抗の大きな物体の挙動予測に有効である。

位置予測部１８は、成分加算法により、図１８に示すように、現在位置と過去位置とについて、過去位置の移動体モデルＭｒ１に対する現在位置の移動体モデルＭｒ２の並進成分および角度成分の変化に基づいて未来位置を予測する。具体的には、位置予測部１８は、上記の並進成分および角度成分を算出し、現在位置での並進成分および角度成分にそれぞれ並進成分および角度成分の変化を加算することにより、未来位置を予測する。

上記の成分加算法によれば、慣性力が高く摩擦抵抗が小さな物体の挙動予測に対して有効である。

位置予測部１８は、差分法により、図１９に示すように、移動体モデルＭｒ２がある現在位置に対応する移動経路上の移動体モデルＭ２の位置との差分に基づいて未来位置を予測する。具体的には、位置予測部１８は、移動体モデルＭｒ２の現在位置と、移動体モデルＭ２の位置との差分を算出し、現在から所定時間後の移動経路上の移動体モデルＭ３の位置に対して差分を有する位置を未来位置として予測する。

上記の差分法によれば、現在位置と移動経路上で現在位置に対応する位置との差分が所定時間後に維持されると想定して、未来位置が予測される。これにより、動きの遅い移動体の比較的短時間（例えは１０秒）の先の移動体の位置を予測することができる。

以上のように、位置予測部１８は、未来位置を予測するために、現在位置を少なくとも用いている。また、位置予測部１８は、未来位置を移動経路上で未来位置と対応する移動位置と比較するために、これらの未来位置および移動位置の情報と画像をＣＡＤ部７に与える。これにより、ＣＡＤ部７は、未来位置にある移動体モデルと、未来位置に対応する移動位置にある移動体モデルとを示す画像を作成して、ディスプレイ６に表示させる。

これにより、現在位置と他の位置との関係から未来の移動体の位置を簡易的に予測することができる。移動体の未来の位置から、移動経路からの移動体のわずかなずれによって、移動体が障害物に接触することが予測される場合には、ずれを修正することにより、接触を回避することができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
移動過程提示装置１０の制御ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。当該制御ブロックは、特に、モデル作成部１１、移動経路作成部１２、移動状態提示部１３、ＧＰＳ情報変換部１６、位置比較部１７および位置予測部１８が該当する。

後者の場合、移動過程提示装置１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラム（移動過程提示プログラム）の命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ１を用いることができる。

上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ３等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、ＲＡＭ（Random Access Memory）によって構成されるメインメモリ２に上記プログラムを展開してもよい。

また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。

なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ 移動過程提示装置
１２ 移動経路作成部
１３ 移動状態提示部
１７ 位置比較部
１８ 位置予測部
Ｍ 移動体モデル
Ｒ 移動経路
Ｐｎ１～Ｐｎ１０ 補間地点（中間地点）

Claims (10)

1. 設置位置とは異なる場所にある構造物と、当該構造物を設置位置まで搬送する少なくとも１台の搬送車とを含む移動体の移動経路を作成する移動経路作成部と、
   作成された前記移動経路における、前記移動体の想定される移動の状態を前記移動体が三次元モデルで表された移動体モデルによって提示する移動状態提示部と、を備え、
   前記移動経路作成部は、前記移動経路を決定するために指定された、始点および終点と少なくとも１つの中継点とを含む複数の地点における前記移動体モデルの位置および向きに基づいて、隣り合う２つの前記地点の間の経路を補間することを特徴とする移動過程提示装置。
2. 前記移動経路作成部は、隣り合う２つの前記地点のそれぞれから、両地点における前記移動体の向きを表す角度に対応する対応角度に基づく比率と、両地点間の距離とに基づいて算出した距離だけ両地点から前記対応角度の方向に離れた位置に、両地点にそれぞれ対応する２つの制御点を決定し、２つの前記地点および２つの前記制御点に基づいて、ベジエ曲線上の中間地点を補間することを特徴とする請求項１に記載の移動過程提示装置。
3. 前記移動体が前記移動経路上を実際に移動しているときに取得した前記移動体の測位データによって得られる前記移動体の測位位置と、前記移動経路において当該測位位置に対応する前記移動体モデルが移動していく各地点の移動位置とを比較する位置比較部をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の移動過程提示装置。
4. 前記位置比較部は、前記移動体モデルが前記移動経路上で移動を開始する時刻と、前記移動体が移動を開始したときに前記測位データが取得された時刻とを同期させることを特徴とする請求項３に記載の移動過程提示装置。
5. 前記位置比較部は、前記移動経路において前記測位位置に最も近い前記移動位置を前記測位位置に対応する前記移動位置として選択する請求項３または４に記載の移動過程提示装置。
6. 前記位置比較部は、前記測位位置にある前記移動体の向きに対して前記移動経路における前記移動体モデルの向きのなす角度が最も小さくなる前記移動位置を前記測位位置に対応する前記移動位置として選択することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の移動過程提示装置。
7. 現在の前記測位データに基づく前記移動体の現在位置を少なくとも用いて、当該現在位置から所定時間後の前記移動体の未来位置を予測し、当該未来位置を前記移動経路上の前記移動体モデルの位置と比較する位置予測部をさらに備えていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の移動過程提示装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の移動過程提示装置としてコンピュータを機能させるための移動過程提示プログラムであって、各部としてコンピュータを機能させるための移動過程提示プログラム。
9. 請求項８に記載の移動過程提示プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
10. コンピュータが実行する移動過程提示方法であって、
    設置位置とは異なる場所にある構造物と、当該構造物を設置位置まで搬送する少なくとも１台の搬送車とを含む移動体の移動経路を作成する移動経路作成工程と、
    作成された前記移動経路における、前記移動体の想定される移動の状態を前記移動体が三次元モデルで表された移動体モデルによって提示する移動状態提示工程と、を含み、
    前記移動経路作成工程において、前記移動経路を決定するために指定された、始点および終点と少なくとも１つの中継点とを含む複数の地点における前記移動体モデルの位置および向きに基づいて、隣り合う２つの前記地点の間の経路を補間することを特徴とする移動過程提示方法。

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