特開 2023-131543 貨物室検出装置、貨物室検出方法、貨物室検出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131543

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】貨物室検出装置、貨物室検出方法、貨物室検出プログラム

(51)【国際特許分類】

   B65G 67/60 20060101AFI20230914BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

B65G67/60 B

G05B23/02 302Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036368

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】503002732

【氏名又は名称】住友重機械搬送システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】原 孝介

【テーマコード（参考）】

3C223

3F077

【Ｆターム（参考）】

3C223AA15

3C223BA01

3C223CC01

3C223EB02

3C223FF22

3C223GG01

3F077AA04

3F077BA02

3F077BB01

3F077DA02

3F077EA04

3F077EA20

(57)【要約】

【課題】貨物室を検知するセンサの異常を効果的に診断できる貨物室検出装置等を提供する。
【解決手段】船庫検出装置３００は、複数の測距センサおよび／または画像センサ１８、１９によって船庫２０１を検知する貨物室検知部３０７と、複数のセンサ１８、１９の異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサ１８、１９の検知結果から船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）を推定する貨物室推定部３０６と、貨物室推定部３０６による各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較部３１２と、推定結果比較部３１２による比較結果に基づいて、少なくとも一つのセンサ１８、１９の異常を診断する異常診断部３１３と、を備える。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知部と、
前記複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から前記貨物室の位置および／または姿勢を推定する貨物室推定部と、
前記貨物室推定部による前記各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較部と、
前記推定結果比較部による比較結果に基づいて、少なくとも一つの前記センサの異常を診断する異常診断部と、
を備える貨物室検出装置。

【請求項2】

前記各組合せは一または複数の前記センサを含む、請求項１に記載の貨物室検出装置。

【請求項3】

前記組合せは三つ以上である、請求項１または２に記載の貨物室検出装置。

【請求項4】

前記推定結果比較部は、前記貨物室推定部による前記三つ以上の組合せの推定結果について多数決を実施し、
前記異常診断部は、前記多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せに含まれるセンサであって、前記多数決によって採用された推定結果を生成した組合せに含まれないセンサを異常と診断する、
請求項３に記載の貨物室検出装置。

【請求項5】

前記多数決によって採用された推定結果に係る前記貨物室の位置および／または姿勢に応じて、当該貨物室内の積荷を搬出装置によって貨物室外に搬出させる搬出装置制御部を更に備える、請求項４に記載の貨物室検出装置。

【請求項6】

前記異常診断部が、前記多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せに含まれるセンサを異常と診断した場合、前記搬出装置制御部は、前記多数決によって採用された推定結果に係る前記貨物室の位置および／または姿勢に応じて、前記搬出装置を当該貨物室外に退避させる、請求項５に記載の貨物室検出装置。

【請求項7】

少なくとも一つの前記センサは、前記貨物室内の積荷を貨物室外に搬出させる搬出装置に設けられる、請求項１から６のいずれかに記載の貨物室検出装置。

【請求項8】

前記搬出装置の前記貨物室に対する位置および／または姿勢によって、前記センサの組合せの少なくとも一つが前記貨物室の位置および／または姿勢の推定結果を生成できない場合、その旨を前記搬出装置の操作者に報知する報知部を更に備える、請求項７に記載の貨物室検出装置。

【請求項9】

前記センサの組合せの全てが前記貨物室の位置および／または姿勢の推定結果を生成できるように、前記搬出装置の前記貨物室に対する推奨軌道を生成する推奨軌道生成部を更に備える、請求項７または８に記載の貨物室検出装置。

【請求項10】

複数の前記センサは、前記搬出装置の異なる部位に設けられる、請求項７から９のいずれかに記載の貨物室検出装置。

【請求項11】

少なくとも一つの前記センサは、測定対象物との距離を測定する測距センサである、請求項１から１０のいずれかに記載の貨物室検出装置。

【請求項12】

少なくとも一つの前記センサは、測定対象物を撮影する画像センサである、請求項１から１１のいずれかに記載の貨物室検出装置。

【請求項13】

複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知ステップと、
前記複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から前記貨物室の位置および／または姿勢を推定する貨物室推定ステップと、
前記貨物室推定ステップによる前記各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較ステップと、
前記推定結果比較ステップによる比較結果に基づいて、少なくとも一つの前記センサの異常を診断する異常診断ステップと、
を備える貨物室検出方法。

【請求項14】

複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知ステップと、
前記複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から前記貨物室の位置および／または姿勢を推定する貨物室推定ステップと、
前記貨物室推定ステップによる前記各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較ステップと、
前記推定結果比較ステップによる比較結果に基づいて、少なくとも一つの前記センサの異常を診断する異常診断ステップと、
をコンピュータに実行させる貨物室検出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は船の積荷を荷下ろしする荷下ろし装置等に利用可能な貨物室検出装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

船の積荷を荷下ろしする荷下ろし装置として、船に積まれた船荷を陸に荷揚げする荷揚げ装置が知られている。このような荷揚げ装置のうち、石炭や鉄鉱石等のばら積み貨物またはばら荷を荷役するものはアンローダ（Unloader）とも呼ばれる。また、船に積まれたばら荷を連続的に荷役するという意味で、連続アンローダまたは船舶用連続アンローダ（Continuous Ship Unloader）と呼ばれることもある。本明細書ではその略語であるＣＳＵの表記を用いることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１３１３９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、測距センサ（レーザセンサ）による船庫（貨物室）の上部のエッジ検出結果に基づいて、アンローダ装置と船舶の相対位置を導出する技術が開示されている。測距センサは、石炭等のばら荷を掻き取るために船庫内に挿入される掻き取り部やバケットエレベータに設けられるため、石炭等によって汚損する可能性がある。汚損した測距センサでは正常なエッジ検出を行えず、アンローダ装置と船舶の相対位置の導出精度が著しく悪化してしまう。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、貨物室を検知するセンサの異常を効果的に診断できる貨物室検出装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の貨物室検出装置は、複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知部と、複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から貨物室の位置および／または姿勢を推定する貨物室推定部と、貨物室推定部による各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較部と、推定結果比較部による比較結果に基づいて、少なくとも一つのセンサの異常を診断する異常診断部と、を備える。

【0007】

この態様によれば、複数のセンサの異なる組合せによる貨物室の位置および／または姿勢の推定結果を比較し、例えば一部の推定結果に異常が見られた場合には当該推定結果を生成した組合せに含まれる少なくとも一つのセンサに異常があることを検知できる。

【0008】

本発明の別の態様は、貨物室検出方法である。この方法は、複数のセンサによって船の貨物室を検知する貨物室検知ステップと、複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの検知結果から貨物室の位置および／または姿勢を推定する貨物室推定ステップと、貨物室推定ステップによる各組合せについての推定結果を比較する推定結果比較ステップと、推定結果比較ステップによる比較結果に基づいて、少なくとも一つのセンサの異常を診断する異常診断ステップと、を備える。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、貨物室を検知するセンサの異常を効果的に診断できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】荷揚げ装置の全体的な構成を示す正面図である。

【図2】荷揚げ装置の全体的な構成を示す斜視図である。

【図3】荷揚げ部の詳細な構成を示す図である。

【図4】測距センサの外観を示す図である。

【図5】測距センサの配置例を示す上面図である。

【図6】船庫検出装置の第１実施形態を示す機能ブロック図である。

【図7】位置推定部で推定される船庫のモデルを模式的に示す図である。

【図8】荷揚げ装置に関して設定される各座標系を模式的に示す図である。

【図9】船庫検出装置による船庫検出処理例を示すフローチャートである。

【図10】船庫検出装置の第２実施形態を示す機能ブロック図である。

【図11】荷揚げ部に設けられる四つの測距センサによって貨物室検知部が構成される例を示す。

【図12】測距センサの冗長性が失われている状態を示す。

【図13】船庫検出装置による船庫検出処理の具体例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施形態に記述される全ての特徴やそれらの組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係る荷下ろし装置としての荷揚げ装置１の全体的な構成を示す。荷揚げ装置１は船２００に積まれた積荷または船荷としてのばら荷Ｍを陸に荷揚げする連続アンローダまたは船舶用連続アンローダである。以下、荷揚げ装置１をＣＳＵ１とも表記する。ＣＳＵ１は港湾等の埠頭１０２の岸壁１０１に接岸された船２００の貨物室としての船庫２０１内に格納されたばら荷Ｍを連続的に陸上へ搬出する。ばら荷Ｍとしては、石炭、コークス、鉱石等が例示される。ＣＳＵ１は、その本体部に設けられる主操作室１６内の操作者によって操作される。ＣＳＵ１を操作する操作室は、ＣＳＵ１の他の場所に設けてもよいし、ＣＳＵ１外の陸地上の任意の場所に設けてもよい。

【0014】

船２００が接岸する埠頭１０２は、ばら荷Ｍが荷揚げされる陸地を構成し、鉄筋コンクリート等の高強度の材料で構成される。図２の斜視図にも示されるように、埠頭１０２には、岸壁１０１に接岸して停泊中の船２００の長手方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿った線路としての一対の平行なレール３が設けられる。レール３はＣＳＵ１の移動部としての走行部２が移動可能または走行可能な軌道を構成する。このレール３によってＣＳＵ１は停泊中の船２００に対して移動可能である。図２に示されるようにレール３の設置方向は停泊中の船２００または岸壁１０１の長手方向と一致させるのが好ましいが、その他の任意の方向としてもよい。また、レール３は曲線部や屈曲部を含んでもよい。船２００からの荷揚げの際は、ＣＳＵ１がレール３上を移動して荷揚げ対象の船庫２０１の開口部２１に接近した位置まで移動する。その後、走行部２、旋回フレーム５（旋回部）、荷揚げ部９（搬出部または搬出装置）を駆動して、船庫２０１からばら荷Ｍを荷揚げする。

【0015】

埠頭１０２には、荷揚げされたばら荷Ｍを一定方向に運搬するコンベアとしてのベルトコンベア４５が一対のレール３の間に設けられる。図２に示されるようにベルトコンベア４５の設置方向すなわち運搬方向はレール３の設置方向と一致させるのが好ましいが、その他の任意の方向としてもよい。また、ベルトコンベア４５は曲線部や屈曲部を含んでもよい。ベルトコンベア４５は、ＣＳＵ１から荷揚げされたばら荷Ｍを受け取る場所では一対のレール３の間に設けられる必要があるが、それ以外の場所では一対のレール３の外側に設けられてもよい。

【0016】

ＣＳＵ１は、船２００に対して移動可能な移動部としての走行部２と、走行部２に対して旋回可能な旋回部を構成する旋回フレーム５と、旋回フレーム５の先端側に設けられ、ばら荷Ｍを搬出する搬出部または搬出装置としての荷揚げ部９を備える。旋回フレーム５は走行部２上に鉛直方向（図１の上下方向）の旋回軸の周りに旋回可能に支持される。旋回フレーム５には旋回軸に交差する横方向に延びるブーム７が設けられ、その先端部に荷揚げ部９の主要部を構成するバケットエレベータが支持される。

【0017】

荷揚げ部９は、旋回フレーム５、ブーム７、平行リンク８との間で構成される平行リンク機構によって、ブーム７の起伏角度（図１の紙面に垂直な起伏軸の周りの回転角度）によらず鉛直姿勢を保つ。また、旋回フレーム５におけるブーム７の先端部とは反対側の後端部にはカウンタウエイト１３が設けられる。カウンタウエイト１３はバランシングレバー１２を介してブーム７の先端部と接続される。このカウンタウエイト１３の作用によって荷揚げ部９は実質的に無負荷の状態となり、安定した荷重バランスが実現される。なお、旋回フレーム５、ブーム７、バランシングレバー１２、カウンタウエイト１３等、旋回部を構成する主要な構成を以下では本体部と総称することがある。

【0018】

ブーム７の起伏角度を調整するためにシリンダ１５が設けられる。シリンダ１５が基準長の時は起伏角度が０°、すなわちブーム７は地面に平行または水平（図１の左右方向）である。シリンダ１５を基準長より伸ばすとブーム７の先端部が上昇し、正の起伏角度が生じる。シリンダ１５を基準長より縮めるとブーム７の先端部が下降し、負の起伏角度が生じる。ブーム７の先端部に支持された荷揚げ部９は、ブーム７の起伏角度が大きくなると鉛直姿勢を保ったまま上昇し、ブーム７の起伏角度が小さくなると鉛直姿勢を保ったまま下降する。

【0019】

ＣＳＵ１を操作する主操作室１６は本体部に設けられる。具体的には、旋回フレーム５の荷揚げ部９側に主操作室１６が設けられる。主操作室１６内の操作者は荷揚げ部９を視認しながら安全にＣＳＵ１を操作できる。主操作室１６の操作に応じて、走行部２の位置、旋回フレーム５の旋回角度、ブーム７の起伏角度等のＣＳＵ１の位置や姿勢に関するパラメータが制御される。また、荷揚げ部９によるばら荷Ｍの搬出動作も主操作室１６によって操作可能である。

【0020】

荷揚げ部９は、ばら荷Ｍを掻き取る掻き取り部１１と、掻き取られたばら荷Ｍを上方に運搬するエレベータ部としてのバケットエレベータを備える。掻き取り部１１は荷揚げ部９の下部に設けられ、その外周に沿って移動可能に設けられた多数のバケット２７（図３参照）によって船庫２０１内のばら荷Ｍを連続的に掘削して掻き取る。掻き取られたばら荷Ｍは、バケットエレベータによってバケット２７と共に上方に運搬される。

【0021】

図３は、荷揚げ部９の詳細な構成を示す。バケットエレベータは、鉛直方向に延伸する筒状のエレベータ本体１４と、エレベータ本体１４に対して周回運動するチェーンバケット２９を備える。チェーンバケット２９は、それぞれが無端チェーンで構成される一対のローラチェーン２５と、当該一対のローラチェーン２５によって両側が支持される複数のバケット２７を備える。具体的には、一対のローラチェーン２５は図３（Ｂ）の紙面に垂直な方向に並設され、各バケット２７は一対のローラチェーン２５の間に吊り下げられるように取り付けられる。

【0022】

バケットエレベータは、架け渡されたローラチェーン２５をガイドする駆動ローラ３１ａと、従動ローラ３１ｂ、３１ｃと、転向ローラ３３を備える。駆動ローラ３１ａは、バケットエレベータの最上部９ａに設けられ、図示しないモータ等によって回転駆動されることでチェーンバケット２９を周回運動させる。従動ローラ３１ｂは掻き取り部１１の前方（図３（Ｂ）の左方）に設けられ、従動ローラ３１ｃは掻き取り部１１の後方（図３（Ｂ）の右方）に設けられ、それぞれ周回運動するチェーンバケット２９をガイドする。転向ローラ３３は駆動ローラ３１ａの下方に設けられる従動ローラであり、周回運動するチェーンバケット２９をガイドすると共に、その運動方向を転換する。従動ローラ３１ｂと従動ローラ３１ｃの間には伸縮可能なシリンダ３５が設けられる。このシリンダ３５が伸縮すると、両従動ローラ３１ｂ、３１ｃの軸間距離が変わり、チェーンバケット２９の周回運動の軌道が変わる。シリンダ３５の伸縮制御は、主操作室１６の操作で行ってもよいし、ＣＳＵ１に組み込まれたコンピュータがプログラムに従って自動的に行ってもよい。なお、ローラチェーン２５が２本設けられることに対応して、駆動ローラ３１ａ、従動ローラ３１ｂ、３１ｃ、転向ローラ３３も、それぞれ２個設けられ、図３（Ｂ）の紙面に垂直な方向に並設される。

【0023】

駆動ローラ３１ａの回転駆動によって、チェーンバケット２９はエレベータ本体１４に対して周回運動する。例えば、チェーンバケット２９は図３（Ｂ）に示される矢印Ｗに沿って反時計回りに周回運動する。この時、チェーンバケット２９は、バケットエレベータの最下部に設けられる掻き取り部１１と、バケットエレベータの最上部９ａに設けられる駆動ローラ３１ａの間で往復する。

【0024】

チェーンバケット２９の各バケット２７は、その開口部を上方に向けた姿勢を保ってエレベータ本体１４内を上昇する。バケットエレベータの最上部９ａにおいて各バケット２７が駆動ローラ３１ａを通過する際、その運動方向が上向きから下向きに変化するのに伴って、各バケット２７の開口部も上向きから下向きに転回する。このように下向きに転回した各バケット２７の開口部の下方には図示しない排出シュートが設けられ、各バケット２７が掻き取ったばら荷Ｍが排出される。排出シュートは、荷揚げ部９の上部の外周に設けられる回転フィーダ３７（図１）上にばら荷Ｍを排出する。

【0025】

回転フィーダ３７は、エレベータ本体１４の延伸方向すなわち鉛直方向の回転軸の周りに回転し、排出シュートから排出されたばら荷Ｍをブーム７のブームコンベア３９に移送する。ブームコンベア３９はブーム７内でばら荷Ｍを旋回フレーム５の旋回軸の近傍まで搬送し、そこに設けられる図示しないホッパに供給する。ホッパの吐き出し口の下方の走行部２内にはばら荷Ｍを受ける機内コンベア４３が設けられる。機内コンベア４３は、陸地としての埠頭１０２に設けられる前述のベルトコンベア４５にばら荷Ｍを移送する。

【0026】

続いて、以上の構成を備えるＣＳＵ１の基本的な荷揚げ動作を説明する。この荷揚げ動作において、荷揚げ部９および／またはＣＳＵ１は、船２００の貨物室としての船庫２０１内のばら荷Ｍ（積荷）を船庫２０１外に搬出させる搬出装置として機能する。

【0027】

ＣＳＵ１の操作者は主操作室１６でＣＳＵ１を操作する。初めにレール３上で走行部２を走行させ、荷揚げ対象の船庫２０１の開口部２１に接近した位置まで移動させる。続いて、上面視（図１の上方から見た場合）で走行部２と重なる位置に設けられる鉛直方向の旋回軸を中心に旋回フレーム５を旋回させ、ブーム７の先端部に設けられる荷揚げ部９を荷揚げ対象の船庫２０１の開口部２１の上方に移動させる。ここで、荷揚げ部９が埠頭１０２や船２００に衝突しないように、ブーム７を正方向（図１の時計回り方向）に起伏させ、荷揚げ部９が上昇した状態で走行動作および旋回動作を行うのが好ましい。続いて、ブーム７を負方向（図１の反時計回り方向）に起伏させ、荷揚げ部９の先端に設けられる掻き取り部１１を開口部２１から船庫２０１内に挿入する。なお、走行部２の移動、旋回フレーム５の旋回、ブーム７の起伏は同時に行ってもよい。

【0028】

掻き取り部１１が船庫２０１内に挿入された後、ローラチェーン２５を矢印Ｗに沿って周回運動させる。ローラチェーン２５に取り付けられた複数のバケット２７は、ローラチェーン２５と一体的に周回運動をする際に、船庫２０１内に格納されたばら荷Ｍを掘削して掻き取る。各バケット２７で掻き取られたばら荷Ｍは、ローラチェーン２５の周回運動に伴ってエレベータ本体１４内で上方に運搬される。

【0029】

掻き取り部１１は、船庫２０１内の各所のばら荷Ｍを効率的に掻き取るために船庫２０１内の三次元位置を適宜変更する。例えば、荷揚げ作業の進捗に応じてばら荷Ｍの表面位置が低くなった場合、ブーム７を負方向に起伏させて掻き取り部１１を下降させる。また、船庫２０１の壁付近のばら荷Ｍを掻き取るために、走行部２および／または旋回フレーム５を操作して、掻き取り部１１の水平面内の位置を変更してもよい。掻き取り部１１は三次元位置だけでなく姿勢や形状も変更できる。例えば、掻き取り部１１はエレベータ本体１４の延伸方向すなわち鉛直方向の回転軸の周りに回転可能であり、その向きを任意に変更可能である。また、図３（Ｂ）に一点鎖線で示されるように、掻き取り部１１は垂直方向に収縮し水平方向に伸長した傾斜形状または横長形状を取ることができる。これにより、開口部２１から壁までの水平距離が大きい船庫２０１であっても、掻き取り部１１を壁に近づけて効率的にばら荷Ｍを掻き取れる。

【0030】

以上のようなＣＳＵ１の荷揚げ動作に関する船庫２０１内での掻き取り部１１（荷揚げ部９）の位置、姿勢、形状の変更は、後述する測距センサやカメラを利用してＣＳＵ１が自律的に行ってもよいし（すなわち、荷揚げ部９および／またはＣＳＵ１が自動運転されてもよいし）、船庫２０１内にいる作業員と連絡を取りながら主操作室１６にいる操作者がマニュアルで行ってもよい。

【0031】

船庫２０１内のばら荷Ｍを掻き取ったバケット２７はエレベータ本体１４内を上昇し、その最上部９ａで駆動ローラ３１ａを通過する際に上向きから下向きに転回する。バケット２７の転回によって落下したばら荷Ｍは排出シュートに入り、回転フィーダ３７上に排出される。以降、ばら荷Ｍは、ブームコンベア３９および機内コンベア４３を経て、陸地としての埠頭１０２に設けられるベルトコンベア４５に移送される。以上のような搬出動作が複数のバケット２７によって繰り返し行われることで、船庫２０１内のばら荷Ｍが連続的に陸揚げされる。

【0032】

続いて、荷揚げの安全性と効率性を向上させるためにＣＳＵ１に設けられる測距センサについて説明する。測距センサは、船庫２０１の一部、例えば、開口部２１の縁、当該縁に面した上面／側面、船庫２０１の天井／壁／底、船庫２０１内の構造物等の位置等を検知する貨物室検知部または位置測定部を構成する。

【0033】

図１に示されるように、荷揚げ部９の上部には下方および側方にある測定対象物との距離を測定する複数の測距センサ１９が設けられる。図示の荷揚げ時では、開口部２１の縁、船庫２０１の天井／壁／底、ばら荷Ｍその他の物、船庫２０１内の人／構造物、底さらい用のブルドーザ、掻き取り部１１、船２００、ブーム７／旋回フレーム５／走行部２／主操作室１６等のＣＳＵ１の他の部分、岸壁１０１、埠頭１０２、レール３、ベルトコンベア４５等が測距センサ１９の測定対象物となる。複数の測距センサ１９は、例えば、筒状のエレベータ本体１４の上部に、当該エレベータ本体１４の外周を囲むように配置されてもよい。あるいは、複数の測距センサ１９は、エレベータ本体１４の上部を旋回可能に支持するフランジ部９１に、エレベータ本体１４の外周を囲むように設けてもよい。複数の測距センサ１９の下方および側方の測定範囲にブーム７が入らないように、複数の測距センサ１９は荷揚げ部９とブーム７の接続部分より下方に設けられるのが好ましい。一方、複数の測距センサ１９が荷揚げ部９とブーム７の接続部分より上方に設けられる場合、上面視（図１の上方から見た場合）で各測距センサ１９をブーム７と重ならない位置に設ければよい。複数の測距センサ１９の上面視での配置例については後述する。なお、測距センサ１９の数は任意である。例えば、荷揚げ部９の下方を中心に測距する測距センサ１９と、荷揚げ部９の側方を中心に測距する測距センサ１９を、それぞれ任意の数設けてもよい。

【0034】

荷揚げ部９の下部の掻き取り部１１には上方、側方、下方にある測定対象物との距離を測定する複数の測距センサ１８が設けられる。図示の荷揚げ時では、開口部２１の縁、船庫２０１の天井／壁／底、ばら荷Ｍその他の物、船庫２０１内の人／構造物、底さらい用のブルドーザ、ブーム７等のＣＳＵ１の他の部分等が測距センサ１８の測定対象物となる。測距センサ１８は、掻き取り部１１の前部（図１の左側部分）と後部（図１の右側部分）にそれぞれ設けられる。掻き取り部１１のバケット２７が掻き取ったばら荷Ｍの粉塵等による測定精度の悪化を避けるため、複数の測距センサ１８はバケット２７がばら荷Ｍを掘削する箇所（掻き取り部１１の下部）から離れた位置（掻き取り部１１の上部）に設けられるのが好ましい。なお、測距センサ１８の数は任意である。例えば、掻き取り部１１の側方を中心に測距する測距センサ１８と、掻き取り部１１の下方を中心に測距する測距センサ１８を、それぞれ任意の数設けてもよい。

【0035】

図４は、測距センサ１８、１９の外観を示す。測距センサ１８、１９は測距可能なレーザセンサであり、船庫２０１を含む測定対象物にレーザ光を送る送波部としてのレーザ発光部（図示せず）と、当該測定対象物で反射したレーザ光を受ける受波部としてのレーザ受光部（図示せず）を備え、測定対象物との距離を測定する測距部を構成する。測距センサ１８、１９の円柱状の筐体１７の側面の全周に亘ってレーザ光が透過可能な透光部１７１が無端帯状に形成される。

【0036】

筐体１７内の透光部１７１に対向する位置に複数のレーザ発光部が設けられ、透光部１７１を介して筐体１７外に直線状のレーザ光を発射する。各レーザ発光部は筐体１７の軸Ａの方向（図４の上下方向）に沿って所定間隔を置いて配置されるが、図４では簡易的に一点からレーザ光が発射されるように示す。また、模式的に図示されるように、各レーザ発光部の発射角度には互いに０．１°～３°程度の差異が設けられる。このような構成によって、測距センサ１８、１９は、筐体１７の軸Ａに垂直な面を基準面Ｓとして、基準面Ｓの上下の所定角度範囲内（図ではθ－～θ＋の範囲内）にレーザ光を照射できる。θ－およびθ＋は任意に設計可能だが、以下では－θ－＝θ＋＝１５°とする。この時、測距センサ１８、１９は基準面Ｓを中心とする±１５°の範囲内にレーザ光を照射する。また、これらの複数のレーザ発光部は筐体１７の軸Ａの周りに３６０°回転可能に一体的に設けられる。このような構成によって、測距センサ１８、１９は、筐体１７の周囲（側方）にある全ての測定対象物にレーザ光を照射できる。なお、ＣＳＵ１や船２００の内部や周囲にいる人を妨害しないように、近赤外線等の非可視波長のレーザ光を用いるのが好ましい。

【0037】

測距センサ１８、１９は、複数のレーザ発光部を一体的に回転させながら、所定の回転角度毎にパルス状のレーザ光を発射させる。各レーザ発光部が発射したパルス状のレーザ光は、測定対象物で反射または散乱して測距センサ１８、１９に戻り、筐体１７内に各レーザ発光部と共に設けられるレーザ受光部で受けられる。測距センサ１８、１９の演算部（図示せず）は、レーザ発光部がレーザ光のパルスを発射してからレーザ受光部が反射したレーザ光のパルスを受けるまでの時間に基づき、測定対象物との距離を演算する。この技術はLIDAR（Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging）とも呼ばれる。

【0038】

以上では測距センサ１８、１９の例としてレーザセンサを挙げたが、測距センサ１８、１９はその他の電磁波を用いるセンサでもよい。例えば、波長が１ｍｍ～１０ｍｍ程度のいわゆるミリ波を用いたミリ波センサを測距センサ１８、１９として用いてもよい。ミリ波は、周波数が３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ程度と高いため、直進性が高くレーザと同様に扱える。ミリ波センサは図４のレーザセンサと同様に構成でき、レーザ発光部の代わりに測定対象物にミリ波を送るミリ波送信部を、レーザ受光部の代わりに測定対象物で反射したミリ波を受けるミリ波受信部を設ければよい。また、Time of Flight（ToF）方式のイメージセンサのように、レーザ光に限らない光を用いた光学センサを測距センサ１８、１９として用いてもよい。また、測距センサ１８、１９は、測定対象物に電磁波を送る送波部を備えないものでもよい。例えば、測定対象物を異なる方向から同時に撮影することで測距可能なステレオカメラ等を測距センサ１８、１９として用いてもよい。

【0039】

また、測距センサ１８、１９に代えて／加えて、測定対象物を撮影する画像センサまたは撮影部としての一個または複数個のカメラを荷揚げ部９の任意の位置に任意の姿勢で設けてもよい。撮影した画像に基づいて船庫２０１を含む測定対象物の位置等を検知できるカメラは測距センサ１８、１９と同様に貨物室検知部または位置測定部を構成し、荷揚げ中の荷揚げ部９が他の物と衝突するのを防止でき、ばら荷Ｍを効率的に荷揚げできる。

【0040】

図４の測距センサ１８、１９は測定目的に応じた任意の姿勢で図１のＣＳＵ１に取り付けられる。例えば、掻き取り部１１の測距センサ１８は、図４の軸Ａが鉛直方向で基準面Ｓが水平面となるように取り付けられる。この時、測距センサ１８は掻き取り部１１の側方を中心に船庫２０１内を測距できる。また、測距センサ１８は、図４の軸Ａが水平方向で基準面Ｓが鉛直面となるように取り付けられてもよい。この時、測距センサ１８は掻き取り部１１の上方の開口部２１や掻き取り部１１の下方のばら荷Ｍを測距できる。なお、測距センサ１８の軸Ａの向きは鉛直方向または水平方向に限らず任意の向きでよい。

【0041】

荷揚げ部９の上部の測距センサ１９は、図４の軸Ａが水平方向で基準面Ｓが鉛直面となるように取り付けられる。この時、測距センサ１９は下方にある船庫２０１の開口部２１の縁や船庫２０１内のばら荷Ｍ等を測距できる。なお、この測距センサ１９は上方にもレーザ光を発射できるが、上方には測定対象物が存在しないため、測距センサ１９の上側を遮光性のカバーで覆う等によって上方の測距が無効化される。また、測距センサ１９は、図４の軸Ａが鉛直方向で基準面Ｓが水平面と平行になるように取り付けられてもよい。この時、測距センサ１９は側方にある船庫２０１外の測定対象物を効率的に測距できる。測距センサ１９の軸Ａの向きは水平方向または鉛直方向に限らず任意の向きでよいが、以下では水平方向の場合を詳細に説明する。

【0042】

以上のような測距センサ１８、１９を荷揚げ部９に設けることで、開口部２１の縁、船庫２０１の天井／壁／底、ばら荷Ｍその他の物、船庫２０１内の人／構造物、底さらい用のブルドーザ、掻き取り部１１等の各種の測定対象物の位置を正確に把握できる。従って、荷揚げ中の荷揚げ部９が他の物と衝突するのを防止でき、ばら荷Ｍを効率的に荷揚げできる。

【0043】

図５は、測距センサ１９の配置例を上面視で示す。測距センサ１９として三つの測距センサ１９１、１９２、１９３が、フランジ部９１またはエレベータ本体１４の外周を囲むように配置される。測距センサ１９１は、図４の軸Ａが図５の左右方向で、図４の基準面Ｓに対応する基準面Ｓ１が図５の上下方向になるように配置される。測距センサ１９１は基準面Ｓ１を中心とする±１５°の範囲内にレーザ光を照射して測距する。測距センサ１９２、１９３は、図４の軸Ａが図５の上下方向で、図４の基準面Ｓに対応する基準面Ｓ２、Ｓ３が図５の左右方向になるように配置される。測距センサ１９２、１９３は基準面Ｓ２、Ｓ３を中心とする±１５°の範囲内にレーザ光を照射して測距する。測距センサ１９２、１９３の基準面Ｓ２、Ｓ３は互いに平行な異なる平面であり、測距センサ１９１の基準面Ｓ１と直交する。

【0044】

ＣＳＵ１は図５に示される姿勢を荷揚げ時の基本姿勢として船庫２０１からばら荷Ｍを搬出する。この基本姿勢において、走行部２は船庫２０１の正面位置からずれた位置にあり、旋回フレーム５およびブーム７は走行部２の軌道を構成するレール３に対して鋭角をなす旋回位置にある。この時、荷揚げ部９は船２００の船庫２０１の上方にあり、その下部の掻き取り部１１が開口部２１から船庫２０１内に挿入される。

【0045】

船庫２０１の開口部２１は、船２００の進行方向（図５の左右方向）に長尺の矩形状であることが多い。この場合、開口部２１の短辺（図５の上下方向の辺）に平行にレーザ光を照射する測距センサ１９１によって、開口部２１の上辺の縁Ｅ１１および下辺の縁Ｅ１２を検出できる。なお、縁Ｅ１１、Ｅ１２の中心に示す点は測距センサ１９１の基準面Ｓ１上のレーザ光が開口部２１の縁に当たる位置を表し、それを囲む矩形は基準面Ｓ１を中心とする±１５°の範囲内に照射されたレーザ光が開口部２１の縁に当たる範囲を模式的に表す。以下、測距センサ１９２、１９３についても同様の表記を用いる。

【0046】

同様に、開口部２１の長辺（図５の左右方向の辺）に平行にレーザ光を照射する測距センサ１９２、１９３によれば、開口部２１の左辺の縁Ｅ２１、Ｅ３１および右辺の縁Ｅ２２、Ｅ３２を検出できる。二つの測距センサ１９２、１９３を用いることで、短尺方向に比べて測距難易度が高い長尺方向でも高精度に測距できる。このように図５の測距センサ１９１、１９２、１９３の配置は、長方形などの一方向に長尺な形状の開口部２１の縁の検出に好適である。

【0047】

なお、ＣＳＵ１が図５に示される基本姿勢にない場合でも、荷揚げ部９が上面視で開口部２１内にあれば、三つの測距センサ１９１、１９２、１９３によって、Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ３１、Ｅ３２に相当する開口部２１の縁上の六つの測距点群を取得でき、開口部２１の位置を正確に把握できる。

【0048】

また、ＣＳＵ１の荷揚げ時の基本姿勢は図５に示すものに限らず、例えば、走行部２が船庫２０１の正面にあり、旋回フレーム５およびブーム７がレール３に対して直角をなす姿勢を基本姿勢としてもよい。この場合、ブーム７の延伸方向が開口部２１の短辺方向に一致するため、測距センサ１９１の基準面Ｓ１はブーム７の延伸方向と平行になり、測距センサ１９２、１９３の基準面Ｓ２、Ｓ３はブーム７の延伸方向と垂直になる。ここで、測距センサ１９１、１９２、１９３を筒状のエレベータ本体１４の軸の周りに一体的に回転可能とすれば、ＣＳＵ１の荷揚げ時の基本姿勢の変更に応じて、上記の長尺形状の開口部２１に好適な測距センサ１９１、１９２、１９３の配置を容易に実現できる。

【0049】

上記の測距センサ１９の数および配置は一例に過ぎず、任意の数および配置を採用できる。測距センサ１９の数は、上面視で荷揚げ部９を囲む船庫２０１の位置および形状を効率的に測定するために、少なくとも２個とするのが好ましい。より好ましくは３個以上とする。複数の測距センサ１９は、フランジ部９１またはエレベータ本体１４の外周に沿って等間隔で配置してもよい。この場合の各測距センサ１９の設置姿勢は任意であるが、例えば、各測距センサ１９の基準面Ｓがフランジ部９１またはエレベータ本体１４の外周と接するように設置する。このように対称的な配置とすれば、ＣＳＵ１の荷揚げ時の姿勢によらず安定的に船庫２０１の位置および形状を測定できる。

【0050】

以上のような測距センサ１８、１９で測定された船庫２０１自体または船庫２０１内外の測定対象物との距離に応じて、ＣＳＵ１の各可動部、すなわち、移動可能な走行部２、旋回可能な旋回フレーム５、起伏可能なブーム７、回転および変形可能な掻き取り部１１等を制御することで、荷揚げ中の荷揚げ部９が船庫２０１自体または船庫２０１内外の他の物と衝突するのを防止でき、ばら荷Ｍを効率的に荷揚げできる。なお、測距センサ１８、１９に加えてまたは代えて、測定対象物を撮影する画像センサやカメラによって船庫２０１自体または船庫２０１内外の物を検知してもよい。

【0051】

図６は、船庫２０１の位置および／または姿勢を検出する貨物室検出装置としての船庫検出装置３００の第１実施形態を示す機能ブロック図である。船庫検出装置３００は、ユーザ操作受付部３０１と、運動モデル登録部３０２と、運動モデル保持部３０３と、参考情報取得部３０４と、運動モデル選択部３０５と、位置推定部３０６と、位置測定部３０７と、位置比較部３０８と、位置更新部３０９を備える。これらの機能ブロックは、ＣＳＵ１内外のコンピュータの中央演算処理装置、メモリ、入力装置、出力装置、コンピュータに接続される周辺機器等のハードウェア資源と、それらを用いて実行されるソフトウェアの協働により実現される。コンピュータの種類や設置場所は問わず、上記の各機能ブロックは、単一のコンピュータのハードウェア資源で実現してもよいし、複数のコンピュータに分散したハードウェア資源を組み合わせて実現してもよい。

【0052】

ユーザ操作受付部３０１は、ユーザの操作を受け付ける。ユーザとしては、主操作室１６内でＣＳＵ１を操作するオペレータや、ＣＳＵ１のセットアップやＣＳＵ１稼働前の設定を行うシステム担当者が例示される。運動モデル登録部３０２は、ユーザ操作受付部３０１で受け付けたユーザの操作に応じて、船庫２０１の運動モデルを運動モデル保持部３０３に登録する。

【0053】

ここで、船庫２０１の運動モデルとは、埠頭１０２に停泊中の船２００における船庫２０１の想定される運動を模倣するモデルである。例えば、船庫２０１は船２００に対する波の影響で揺動する。また、荷揚げ部９によるばら荷Ｍの搬出に伴う船２００の重量の減少によって船庫２０１が上昇する。このような船庫２０１の運動モデルは、以下の運動ベクトルｘの離散的な時刻ｋ－１からｋへの時間発展を記述する式によって与えられる。

【数1】

【0054】

船庫２０１の運動ベクトルｘに含まれるパラメータは以下の通りである。なお、図５に示されるように、ｘｙｚ座標系（後述する地上座標系ｕに相当する）の原点は一対のレール３のうち岸壁１０１側のレール３上の任意の位置に設けられ、ｘ軸はレール３に沿った軸で停泊中の船２００の長尺方向（図５の左右方向）に一致し、ｙ軸は水平面内でｘ軸と直交する軸で停泊中の船２００の短尺方向（図５の上下方向）に一致し、ｚ軸はｘ軸およびｙ軸と直交する鉛直軸である。

【0055】

ｐ_ｘ：船庫２０１の中心のｘ座標
ｐ_ｙ：船庫２０１の中心のｙ座標
ｐ_ｚ：船庫２０１の中心のｚ座標
θ_ｘ：船庫２０１の中心のｘ軸周りの回転角
θ_ｙ：船庫２０１の中心のｙ軸周りの回転角
θ_ｚ：船庫２０１の中心のｚ軸周りの回転角
ｖ_ｙ：船庫２０１の中心のｙ方向の速度
ｖ_ｚ：船庫２０１の中心のｚ方向の速度
ａ_ｙ：船庫２０１の中心のｙ方向の加速度
ω_ｘ：船庫２０１の中心のｘ軸周りの角速度
φ_ｘ：船庫２０１の中心のｘ軸周りの角加速度

【0056】

（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）の組は船庫２０１の位置を表す。（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の組は船庫２０１の回転すなわち姿勢を表す。（ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）の組は船庫２０１の速度を表す。ｙ方向の速度ｖ_ｙは、船２００に対するｙ方向の波（岸壁１０１に打ち寄せる波）等による船庫２０１のｙ方向の揺動を記述するために運動モデルに組み込まれる。ｚ方向の速度ｖ_ｚは、波による船庫２０１の上下動や、ばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船庫２０１の上昇等を記述するために運動モデルに組み込まれる。ｘ方向の速度ｖ_ｘも運動モデルに組み込んでもよいが、岸壁１０１に平行なｘ方向には波の影響による船庫２０１の揺動が生じにくいため本実施形態では省略される。

【0057】

船庫２０１の加速度は、波による船庫２０１のｙ方向の揺動を記述するためにｙ方向の加速度ａ_ｙのみが運動モデルに組み込まれる。ｚ方向の加速度ａ_ｚも運動モデルに組み込んでもよいが、ばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船庫２０１の上昇は略一定速度であることが想定され、ｚ方向の加速度ａ_ｚは略ゼロであると考えられるため、本実施形態では省略される。但し、波による船庫２０１の上下動を記述するためには、ｚ方向の加速度ａ_ｚも運動モデルに組み込むのが好ましい。船庫２０１の角速度および角加速度は、岸壁１０１に打ち寄せる波による船庫２０１のｘ軸周りのローリングを記述するためにｘ方向の角速度ω_ｘ、角加速度φ_ｘのみが運動モデルに組み込まれる。ｙ軸周りの角速度ω_ｙ、角加速度φ_ｙ、ｚ軸周りの角速度ω_ｚ、角加速度φ_ｚを運動モデルに組み込んでもよいが、ｘ軸方向の岸壁１０１に接岸された船２００ではｙ軸周りのピッチングおよびｚ軸周りのヨーイングは生じにくいため、本実施形態では省略される。

【0058】

以上のパラメータを含む船庫２０１の運動ベクトルｘの時間発展を記述する運動モデルは次の式によって与えられる。

【数2】

第１の式で表されるように、時刻ｋの運動ベクトルｘ^ｋは、時刻ｋ－１の運動ベクトルｘ^ｋ－１の任意の関数ｆ（ｘ^ｋ－１）と時刻ｋにおける予測誤差ε^ｋの和で与えられる。関数ｆは線形でも非線形でもよいが、第２の式で表されるように、線形の運動モデルでは、関数ｆが時刻ｋ－１の運動ベクトルｘ^ｋ－１に乗算される正方行列Ａで表される。本実施形態では説明を簡素化するため、船庫２０１の運動モデルは線形であり、正方行列Ａで表されるものとする。

【0059】

なお、予測誤差ε^ｋは次の式で表されるように共分散行列Ｑを持つ正規分布に従う。

【数3】

本実施形態では説明を簡素化するため、予測誤差ε^ｋは常にゼロであるものとする。

【0060】

正方行列Ａは、船庫２０１の運動モデルの主要部であり、時刻ｋ－１の船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋ－１を時刻ｋの船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋに変換する。以下に正方行列Ａの具体例をいくつか示す。

【0061】

以下の例では、正方行列Ａが単位行列である。この運動モデルでは、船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および船庫２０１の姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）が全く変化しない。この運動モデルは、船２００に対する波の影響が少ない場合や、ばら荷Ｍが軽い等の理由で搬出に伴う重量の減少が無視できる場合の船庫２０１の運動をよく表す。

【数4】

【0062】

以下の例では、正方行列Ａが、ｚ位置ｐ_ｚ ^ｋについて速度要素Ｔを含む。Ｔは離散的な時刻ｋ－１と時刻ｋの間の時間を表し、一つ前の時刻ｋ－１におけるｚ速度ｖ_ｚ ^ｋ－１に乗算される。これによって得られるｐ_ｚ ^ｋ＝ｐ_ｚ ^ｋ－１＋ｖ_ｚ ^ｋ－１Ｔは、船庫２０１がｚ方向に等速度運動（ｖ_ｚ ^ｋ＝ｖ_ｚ ^ｋ－１）することを表す。この運動モデルは、船２００に対する波の影響が少なく、一定速度でのばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少によって船２００が一定速度で上昇する場合の船庫２０１の運動をよく表す。

【数5】

【0063】

以下の例では、正方行列Ａが、ｙ位置ｐ_ｙ ^ｋについて速度要素Ｔおよび加速度要素Ｔ^２／２を含み、ｚ位置ｐ_ｚ ^ｋについて速度要素Ｔを含み、ｘ角度θ_ｘ ^ｋについて速度要素Ｔおよび加速度要素Ｔ^２／２を含み、ｙ速度ｖ_ｙ ^ｋについて加速度要素Ｔを含み、ｘ角速度ω_ｘ ^ｋについて加速度要素Ｔを含む。

【数6】

【0064】

これらを具体的に書き出すと次の通りである。
式１：ｐ_ｙ ^ｋ＝ｐ_ｙ ^ｋ－１＋ｖ_ｙ ^ｋ－１Ｔ＋ａ_ｙ ^ｋ－１Ｔ^２／２
式２：ｐ_ｚ ^ｋ＝ｐ_ｚ ^ｋ－１＋ｖ_ｚ ^ｋ－１Ｔ
式３：θ_ｘ ^ｋ＝θ_ｘ ^ｋ－１＋ω_ｘ ^ｋ－１Ｔ＋φ_ｘ ^ｋ－１Ｔ^２／２
式４：ｖ_ｙ ^ｋ＝ｖ_ｙ ^ｋ－１＋ａ_ｙ ^ｋ－１Ｔ
式５：ω_ｘ ^ｋ＝ω_ｘ ^ｋ－１＋φ_ｘ ^ｋ－１Ｔ

【0065】

式１はｙ位置ｐ_ｙ ^ｋが速度ｖ_ｙ ^ｋ－１、加速度ａ_ｙ ^ｋ－１によって変化することを示す。これと関連して、式４は速度ｖ_ｙ ^ｋが加速度ａ_ｙ ^ｋ－１によって変化することを示す。このようなｙ方向の速度ｖ_ｙおよび加速度ａ_ｙは、岸壁１０１に打ち寄せる波等による船庫２０１のｙ方向の揺動を表す。式２は上記の第２の例と同様、一定速度でのばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船庫２０１の一定速度での上昇を表す。式３はｘ角度θ_ｘ ^ｋが角速度ω_ｘ ^ｋ－１、角加速度φ_ｘ ^ｋ－１によって変化することを示す。これと関連して、式５は角速度ω_ｘ ^ｋが角加速度φ_ｘ ^ｋ－１によって変化することを示す。このようなｘ軸周りの角速度ω_ｘおよび角加速度φ_ｘは、岸壁１０１に打ち寄せる波等による船庫２０１のｘ軸周りのローリングを表す。従って、この運動モデルは、船２００に対するｙ方向の波によってｙ方向の揺動（式１、４）とｘ軸周りのローリング（式３、５）が発生している状況で、一定速度でのばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少によって船２００が一定速度で上昇（式２）する場合の船庫２０１の運動をよく表す。

【0066】

以上のように、本実施形態における船庫２０１の運動モデルは、船庫２０１の速度ｖ_ｙ、ｖ_ｚ、ω_ｘに関する速度パラメータを含み、船庫２０１の加速度ａ_ｙ、φ_ｘに関する加速度パラメータを含む。また、本実施形態における船庫２０１の運動モデルは、船２００に対する波の影響に関するパラメータを含み、ばら荷Ｍの搬出に伴う重量の減少による船２００の上昇に関するパラメータを含む。運動モデル保持部３０３は、以上のような船庫２０１の異なる複数の運動モデルを保持する。

【0067】

参考情報取得部３０４は、後段の運動モデル選択部３０５が運動モデルを選択する際に参照可能な各種の参考情報を取得する。例えば、船２００の上下動、揺動、ローリング等の原因となる風や波の強さを示す参考情報として、埠頭１０２周辺の気象、天気、波浪等の情報をインターネット等の情報通信ネットワークから取得する。また、ばら荷Ｍの搬出に伴う船２００の上昇速度を示す参考情報として、寄港予定の船２００に積載されたばら荷Ｍの種類、質量、容積等の情報や、ＣＳＵ１に設定されているばら荷Ｍの搬出速度の情報を船２００またはＣＳＵ１の管理システムから取得する。

【0068】

運動モデル選択部３０５は、運動モデル保持部３０３に保持された複数の運動モデルから少なくとも一つの運動モデルを選択する。運動モデル選択部３０５は、ユーザ操作受付部３０１で受け付けられたユーザの操作に応じて運動モデルを選択してもよいし、参考情報取得部３０４で取得された参考情報を参照して自律的に運動モデルを選択してもよい。また、運動モデル選択部３０５での選択を省略して、運動モデル保持部３０３に保持された複数の運動モデルのそれぞれについて後段の処理を並行して行ってもよい。

【0069】

位置推定部３０６は、運動モデル選択部３０５で選択された少なくとも一つの運動モデルに基づいて船庫２０１の位置を推定する。具体的には、前時刻ｋ－１の船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋ－１に基づいて、運動モデルで与えられる関数ｆ（平方行列Ａ）および予測誤差ε^ｋから、現時刻ｋの船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋを推定する。運動ベクトルｘ^ｋは、船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）、船庫２０１の姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）、船庫２０１の速度（ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）、船庫２０１の加速度（ａ_ｙ）、船庫２０１の角速度（ω_ｘ）、船庫２０１の角加速度（φ_ｘ）を含むため、時刻ｋにおける船庫２０１の位置、姿勢、運動状態を精緻に推測できる。

【0070】

図７は、位置推定部３０６で運動ベクトルｘ^ｋが推定される船庫２０１のモデルを模式的に示す。この図では簡易的に船庫２０１を直方体状の空洞として示す。ｘ方向は船庫２０１の長尺方向であり、ｙ方向は船庫２０１の短尺方向であり、ｚ方向は船庫２０１の高さ方向である。Ｏは船庫２０１（空洞）の中心であり、その座標が（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）である。運動ベクトルｘ^ｋに含まれる各パラメータは船庫２０１の中心Ｏに関するものであるが、船庫２０１の大きさや形状が既知であるため、位置推定部３０６は図７に示すような船庫２０１の三次元モデルを推定できる。

【0071】

位置推定部３０６は、後段の位置比較部３０８の位置比較処理で用いられる船庫２０１の形状的特徴を三次元モデルから抽出する。船庫２０１の形状的特徴としては、船庫２０１の上面における線分状の縁Ｅ１～Ｅ４、縁Ｅ１～Ｅ４に面した上面Ｕ１～Ｕ４、縁Ｅ１～Ｅ４に面した側壁面Ｗ１～Ｗ４（Ｗ１、Ｗ４は図７では隠れている）が例示される。縁Ｅ１～Ｅ４は、それぞれの上にある少なくとも二つの任意の点の座標として抽出されてもよく、上面Ｕ１～Ｕ４、側壁面Ｗ１～Ｗ４は、その法線ベクトルとして抽出されてもよい。なお、船庫２０１の形状的特徴は上記に限らず、船庫２０１の天井面、側壁面、底面、船庫２０１内のはしご等の構造物の形状でもよい。

【0072】

位置測定部３０７は、測距センサ１８、１９によって、船庫２０１の一部の位置を測定する。具体的には、図７に示されるような船庫２０１の形状的特徴の位置を測定する。図５に関して説明したように、測距センサ１９１～１９３が発射するレーザ光は、船庫２０１の縁の一部Ｅ１１～Ｅ３２およびそれらに面する上面および側面に照射されるため、図７に示される形状的特徴である縁Ｅ１～Ｅ４、上面Ｕ１～Ｕ４、側壁面Ｗ１～Ｗ４の位置を測定できる。

【0073】

位置比較部３０８は、位置推定部３０６で推定された船庫２０１の位置と、位置測定部３０７で測定された船庫２０１の位置を比較する。ここで、前者の推定位置は図５に示される陸地または走行部２を基準とするＣＳＵ１のシステム座標系で得られるのに対し、後者の測定位置は荷揚げ部９に取り付けられた測距センサ１８、１９を基準とする測距部座標系で得られる。このため、両者の位置を比較するためには、同一の座標系に変換する必要がある。同一の座標系は任意であるが、以下では測距センサ１８、１９で得られた測定位置を測距部座標系からシステム座標系に変換して推定位置と比較する例を説明する。

【0074】

まず、座標変換の前提となる座標系を説明する。図８は、ＣＳＵ１に関して設定される各座標系を模式的に示す。図８（Ａ）は走行部２、旋回フレーム５、ブーム７、荷揚げ部９を含む鉛直面内のＣＳＵ１の模式図であり、図８（Ｂ）は上面視のＣＳＵ１の模式図である。図８（Ａ）は、図８（Ｂ）において斜め左下に延伸するブーム７を含む面による断面図である。

【0075】

座標系ｕは、走行部２が走行する地上を基準とする地上座標系（または走行部２を基準とする移動部座標系）であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｕ_ｘ軸と、ｙ軸としてのｕ_ｙ軸と、ｚ軸としてのｕ_ｚ軸によって定められる。座標系ｕの原点はレール３が構成する走行部２の軌道上に設けられ、ｕ_ｘ軸の方向は走行部２の移動方向であるレール３の敷設方向と一致し、ｕ_ｙ軸の方向は水平面内でｕ_ｘ軸と直交する方向であり、ｕ_ｚ軸の方向は鉛直方向である。地上座標系ｕは、図５や図７に示されるＣＳＵ１のシステム座標系である。

【0076】

ここで「座標系ｕが地上を基準とする地上座標系である」とは、座標系ｕが、地上の任意の点、または、地上における位置が既知の物体を原点とすることを意味する。例えば、地上座標系ｕは、走行部２が設置される陸地としての埠頭１０２上の任意の位置を原点とする座標系としてもよいし、地上における位置が既知の走行部２を原点とする座標系としてもよい。なお、地上座標系ｕは走行部２を基準とする移動部座標系でもある。ここで「座標系ｕが走行部２を基準とする移動部座標系である」とは、座標系ｕにおいてその基準である走行部２の位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図示の例では、座標系ｕにおいて走行部２は一定姿勢でｕ_ｘ軸方向のみに移動するため、そのｕ_ｙ座標およびｕ_ｚ座標は変化しない（以下では説明を簡素化するため走行部２のｕ_ｙ座標およびｕ_ｚ座標を０とする）。走行部２のｕ_ｘ座標は、走行部２のレール３上の位置ｘ_ｔｌを測定する位置センサ等によって正確に追跡できる。このように、座標系ｕにおける走行部２の三次元座標（ｕ_ｘ，ｕ_ｙ，ｕ_ｚ）＝（ｘ_ｔｌ，０，０）および姿勢が正確に追跡可能であるため、座標系ｕは走行部２を基準とする移動部座標系である。なお、図示の例では説明の簡素化のためにｕ_ｘ軸の方向をレール３の敷設方向と一致させたが、地上座標系ｕの各軸の方向は任意に設定できる。

【0077】

座標系ｒは、旋回フレーム５を基準とする旋回部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｒ_ｘ軸と、ｙ軸としてのｒ_ｙ軸と、ｚ軸としてのｒ_ｚ軸によって定められる。座標系ｒの原点は、図８（Ｂ）の上面視で旋回フレーム５の旋回中心Ｏ_ｒと一致し、図８（Ａ）の断面視で旋回中心Ｏ_ｒ直下の陸地上の点と一致する。ｒ_ｘ軸の方向はｕ_ｘ軸の方向に対して旋回角θ_２だけ旋回しており、ｒ_ｙ軸の方向は水平面内でｒ_ｘ軸と直交する方向（上面視の図８（Ｂ）におけるブーム７の延伸方向）であり、ｒ_ｚ軸の方向は鉛直方向である。

【0078】

ここで「座標系ｒが旋回フレーム５を基準とする旋回部座標系である」とは、座標系ｒにおいてその基準である旋回フレーム５の旋回中心Ｏ_ｒの位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図示の例では、上面視で旋回中心Ｏ_ｒが座標系ｒの原点と一致するため、そのｒ_ｘ座標およびｒ_ｙ座標は０である。また、旋回中心Ｏ_ｒのｒ_ｚ座標は陸地からの高さｈ_ｒで一定である。また、旋回フレーム５の姿勢を表す旋回角θ_２は角度センサ等によって測定可能である。このように、座標系ｒにおける旋回フレーム５の旋回中心Ｏ_ｒの三次元座標（ｒ_ｘ，ｒ_ｙ，ｒ_ｚ）＝（０，０，ｈ_ｒ）および姿勢が正確に追跡可能であるため、座標系ｒは旋回フレーム５を基準とする旋回部座標系である。なお、旋回部座標系ｒは、旋回部を構成する旋回フレーム５、ブーム７、カウンタウエイト１３や、旋回部と一体的に旋回可能な主操作室１６上の任意の位置を原点とする座標系としてもよい。また、図示の例では説明の簡素化のためにｒ_ｙ軸の方向を上面視でブーム７の延伸方向と一致させたが、旋回部座標系ｒの各軸の方向は任意に設定できる。

【0079】

座標系ｂは、ブーム７および荷揚げ部９を基準とする起伏部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｂ_ｘ軸と、ｙ軸としてのｂ_ｙ軸と、ｚ軸としてのｂ_ｚ軸によって定められる。座標系ｂの原点は、ブーム７と荷揚げ部９の連結部分に設けられる。ｂ_ｙ軸の方向は水平方向かつ図８（Ｂ）の上面視でブーム７の延伸方向と一致する方向であり、ｂ_ｘ軸の方向は水平面内でｂ_ｙ軸と直交する方向であり、ｂ_ｚ軸の方向は鉛直方向である。

【0080】

ここで「座標系ｂがブーム７および荷揚げ部９を基準とする起伏部座標系である」とは、座標系ｂにおいてその基準である起伏中心Ｏ_ｂの位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図示の例では、ブーム７が基端側の起伏中心Ｏ_ｂの周りに起伏角θ_１だけ起伏している。図８（Ａ）に示されるように座標系ｂの原点と起伏中心のＯ_ｂの距離をＬ_ｂ１とすれば、座標系ｂにおける起伏中心Ｏ_ｂの座標（ｂ_ｘ，ｂ_ｙ，ｂ_ｚ）は（０，－Ｌ_ｂ１ｃｏｓθ_１，－Ｌ_ｂ１ｓｉｎθ_１）である。また、起伏部の姿勢を表す起伏角θ_１は角度センサ等によって測定可能である。このように、座標系ｂにおける起伏中心Ｏ_ｂの位置および姿勢が正確に追跡可能であるため、座標系ｂはブーム７および掻き取り部９を基準とする起伏部座標系である。なお、起伏部座標系ｂの原点は、起伏部を構成するブーム７上の任意の点でよく、例えば起伏中心Ｏ_ｂを起伏部座標系ｂの原点としてもよい。この場合、各軸の方向は図示のままとして、ブーム７と掻き取り部９の連結部分の座標（ｂ_ｘ，ｂ_ｙ，ｂ_ｚ）は（０，Ｌ_ｂ１ｃｏｓθ_１，Ｌ_ｂ１ｓｉｎθ_１）となる。また、図示の例では説明の簡素化のためにｂ_ｙ軸の方向を上面視でブーム７の延伸方向と一致させたが、起伏部座標系ｂの各軸の方向は任意に設定できる。

【0081】

座標系ｌは、測距センサ１９を基準とする測距部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｌ_ｘ軸と、ｙ軸としてのｌ_ｙ軸と、ｚ軸としてのｌ_ｚ軸によって定められる。座標系ｌの原点は、測距センサ１９の取り付け位置に設けられる。ｌ_ｙ軸の方向は水平方向かつ図８（Ｂ）の上面視でブーム７の延伸方向と一致する方向であり、ｌ_ｘ軸の方向は水平面内でｌ_ｙ軸と直交する方向であり、ｌ_ｚ軸の方向は鉛直方向である。図５の測距センサ１９１～１９３のように測距センサが複数設けられる場合、座標系ｌは複数の測距センサに共通としてもよいし、測距センサごとに座標系ｌを設定してもよい。

【0082】

ここで「座標系ｌが測距センサ１９を基準とする測距部座標系である」とは、座標系ｌにおいてその基準である測距センサ１９の位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。上記の例では、座標系ｌの原点と一致する測距センサ１９の三次元座標（ｌ_ｘ，ｌ_ｙ，ｌ_ｚ）は常に（０，０，０）であり姿勢も一定である。なお、測距部座標系ｌは、測距センサ１９が取り付けられる荷揚げ部９の上部における任意の位置を原点としてもよい。この場合、荷揚げ部９の上部における各測距センサ１９の取り付け位置および姿勢を記録しておけば、測距部座標系ｌの原点に対する各測距センサ１９の位置および姿勢を算出できる。また、図示の例では説明の簡素化のためにｌ_ｙ軸の方向を上面視でブーム７の延伸方向と一致させたが、測距部座標系ｌの各軸の方向は任意に設定できる。

【0083】

座標系ｄは、測距センサ１８を基準とする測距部座標系であり、ｘｙｚ直交座標系におけるｘ軸としてのｄ_ｘ軸と、ｙ軸としてのｄ_ｙ軸と、ｚ軸としてのｄ_ｚ軸によって定められる。座標系ｄの原点は、エレベータ本体１４と掻き取り部１１の連結部分に設けられる。ｄ_ｙ軸の方向は水平方向かつ図８（Ｂ）の上面視で掻き取り部１１（図示せず）の延伸方向と一致する方向であり、ｄ_ｘ軸の方向は水平面内でｄ_ｙ軸と直交する方向であり、ｄ_ｚ軸の方向は鉛直方向である。図８（Ｂ）に示されるように、ｄ_ｙ軸の方向は、ｂ_ｙ軸およびｒ_ｙ軸の方向すなわち上面視のブーム７の延伸方向に対して回転角θ_４だけずれている。これは、掻き取り部１１がエレベータ本体１４の軸の周りにθ_４だけ回転していることを示す。

【0084】

ここで「座標系ｄが測距センサ１８を基準とする測距部座標系である」とは、座標系ｄにおいてその基準である測距センサ１８の位置および姿勢が正確に追跡可能であることを意味する。図１において掻き取り部１１上の複数の測距センサ１８の取り付け位置および姿勢は既知であるため、エレベータ本体１４と掻き取り部１１の連結部分にある測距部座標系ｄの原点に対する各測距センサ１８の三次元座標および姿勢を算出できる。なお、測距部座標系ｄの原点は掻き取り部１１上の任意の位置でよく、例えば、測距センサ１８の取り付け位置を測距部座標系ｄの原点としてもよい。ここで、図１のように測距センサ１８が複数設けられる場合、座標系ｄは複数の測距センサに共通としてもよいし、測距センサごとに座標系ｄを設定してもよい。また、図示の例では説明の簡素化のためにｄ_ｚ軸の方向を鉛直方向としたが、測距部座標系ｄの各軸の方向は任意に設定できる。

【0085】

なお、図８（Ａ）では、エレベータ本体１４の軸方向と直交する方向に延伸する矩形として掻き取り部１１を示したが、図８（Ｃ）に模式的に示すように、ばら荷Ｍを掻き取る主要部１１Ａと、エレベータ本体１４に対して屈曲可能な屈曲部１１Ｂによって掻き取り部１１を構成してもよい。この場合も測距部座標系ｄの原点は、掻き取り部１１上すなわち主要部１１Ａおよび屈曲部１１Ｂ上の任意の位置に設定できる。後述する座標変換においては、屈曲部１１Ｂの屈曲角θ_５も考慮される。

【0086】

続いて、測距センサ１８、１９（位置測定部３０７）で得られた測距部座標系ｄ、ｌにおける船庫２０１の測定位置を、システム座標系としての地上座標系ｕに変換する方法を説明する。まず、測距センサ１９による測定位置を測距部座標系ｌから地上座標系ｕに変換する例を説明する。

【0087】

測距センサ１９が測距した船庫２０１の測距点の測距部座標系ｌにおける測距点座標をｐ_ｌ＝（ｌ_ｘ，ｌ_ｙ，ｌ_ｚ）という三次元ベクトルで表す。この測距点座標ｐ_ｌを測距部座標系ｌから地上座標系ｕに変換するために、位置比較部３０８は、測距部座標系ｌの座標ｐ_ｌから起伏部座標系ｂの座標ｐ_ｂ＝（ｂ_ｘ，ｂ_ｙ，ｂ_ｚ）への変換、起伏部座標系ｂの座標ｐ_ｂから旋回部座標系ｒの座標ｐ_ｒ＝（ｒ_ｘ，ｒ_ｙ，ｒ_ｚ）への変換、旋回部座標系ｒの座標ｐ_ｒから地上座標系ｕの座標ｐ_ｕ＝（ｕ_ｘ，ｕ_ｙ，ｕ_ｚ）への変換、という三段階の座標変換を行う。各座標変換は以下の式で表される。

【数7】

【0088】

第１の式は、測距部座標系ｌの座標ｐ_ｌを起伏部座標系ｂの座標ｐ_ｂに変換する式である。ｔ_ｌｂは測距部座標系ｌの原点と起伏部座標系ｂの原点の間を結ぶ三次元並進ベクトルであり、Ｒ_ｌｂは測距部座標系ｌと起伏部座標系ｂの姿勢の相違すなわち回転を表す３×３行列である。ｔ_ｌｂおよびＲ_ｌｂは、測距センサ１９が荷揚げ部９に設けられる位置や姿勢に応じて定まる。なお、図８の例では、各軸の方向が一致している測距部座標系ｌと起伏部座標系ｂの間に回転がないため、Ｒ_ｌｂは３×３の単位行列である。

【0089】

第２の式は、起伏部座標系ｂの座標ｐ_ｂを旋回部座標系ｒの座標ｐ_ｒに変換する式である。Ｒ_ｘ（±θ_１）は起伏部座標系ｂの原点を通るｂ_ｘ軸の周りに起伏角θ_１だけ正方向または負方向に三次元座標を回転させる３×３の回転行列である。最初にＲ_ｘ（－θ_１）をｐ_ｂに適用することで、そのｙ座標を起伏角θ_１で起伏中のブーム７の延伸方向に沿った値に変換する。その上で、この方向に沿った起伏中心Ｏ_ｂまでの距離Ｌ_ｂ１が加算される。続いてＲ_ｘ（＋θ_１）を適用することで、元々の起伏部座標系ｂの姿勢（変換目標の旋回部座標系ｒと同じ姿勢でもある）に沿った座標に戻される。その上で、起伏中心Ｏ_ｂと旋回部座標系ｒの原点のｙ方向の距離Ｌ_ｂ３が減算され、ｚ方向の距離Ｌ_ｐが加算される。このように第２の式は、起伏中心Ｏ_ｂを介した起伏部座標系ｂから旋回部座標系ｒへの座標変換を与える。また、この式のパラメータθ_１、Ｌ_ｂ１、Ｌ_ｂ３、Ｌ_ｐは、荷揚げ部９に対する旋回フレーム５の相対的な位置や姿勢に応じて定まる。

【0090】

第３の式は、旋回部座標系ｒの座標ｐ_ｒを地上座標系ｕの座標ｐ_ｕに変換する式である。Ｒ_ｚ（θ_２）は旋回部座標系ｒの原点を通るｒ_ｚ軸の周りに旋回角θ_２だけ三次元座標を回転させる３×３の回転行列であり、旋回部座標系ｒを地上座標系ｕの姿勢に合わせる作用をする。また、ｘ座標としてｘ_ｔｌを持つｘ方向のベクトルは旋回部座標系ｒの原点と地上座標系ｕの原点の間を結ぶ並進ベクトルである。このように第３の式は、回転成分を変換する第１項と並進成分を変換する第２項によって、旋回部座標系ｒから地上座標系ｕへの座標変換を与える。また、この式のパラメータθ_２は旋回フレーム５に対する走行部２の相対的な姿勢に基づいて定まり、ｘ_ｔｌは走行部２のレール３上の位置を測定する位置センサ等によって測定される。

【0091】

以上の第１～３の式によって、測距センサ１９が測距した船庫２０１の測距点の測距部座標系ｌにおける測距点座標ｐ_ｌ＝（ｌ_ｘ，ｌ_ｙ，ｌ_ｚ）が、起伏部座標系ｂおよび旋回部座標系ｒを経て、地上座標系ｕにおける測距点座標ｐ_ｕ＝（ｕ_ｘ，ｕ_ｙ，ｕ_ｚ）に変換される。同様に、測距センサ１８が測距した船庫２０１の測距点の測距部座標系ｄにおける測距点座標ｐ_ｄ＝（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）も、起伏部座標系ｂおよび旋回部座標系ｒを経て、地上座標系ｕにおける測距点座標ｐ_ｕ＝（ｕ_ｘ，ｕ_ｙ，ｕ_ｚ）に変換できる。この場合、上記の第１の式は測距部座標系ｄの座標ｐ_ｄを起伏部座標系ｂの座標ｐ_ｂに変換する式に置き換えられる。測距センサ１８の位置や姿勢は、図８（Ｂ）（Ｃ）に示される掻き取り部１１の回転角θ_４および屈曲角θ_５によっても変わるため、これらのパラメータが変換式に盛り込まれる。

【0092】

位置比較部３０８は、以上のようにしてＣＳＵ１のシステム座標系としての地上座標系ｕに変換された船庫２０１の測定位置を、位置推定部３０６で得られた船庫２０１の推定位置と比較する。この位置比較処理は、船庫２０１の形状的特徴ごとに実行される。例えば、図５で測定された縁Ｅ１２の測距点群が構成する線分が、図７で対応する縁Ｅ２が構成する線分と比較される。具体的には、二つの線分の傾きの違いや、各線分上の点の間の距離に基づいて、両線分の乖離が検出される。同様に、図５で測定された縁Ｅ１２に面する上面または側壁面の測距点群が構成する平面が、図７で対応する上面Ｕ２または側壁面Ｗ２が構成する平面と比較される。具体的には、二つの平面の法線ベクトルの向きの違いや、各平面上の点の間の距離に基づいて、両平面の乖離が検出される。

【0093】

ここで、運動モデル選択部３０５が複数の運動モデルを選択した場合や、運動モデル選択部３０５での選択が省略された場合は、位置推定部３０６および位置比較部３０８の処理が複数の運動モデルについて並行して行われる。この場合、位置比較部３０８は、位置測定部３０７で得られた船庫２０１の測定位置を、各運動モデルに基づく船庫２０１の各推定位置とそれぞれ比較することで、各運動モデルを評価する。そして、位置比較部３０８は、測定位置との乖離が最も小さい推定位置を与える運動モデルを最も信頼できるものとして選択する。このように、本実施形態の船庫検出装置３００によれば、複数の運動モデルで並行して船庫２０１の位置を推定し、測定された船庫２０１の位置との乖離が小さい適切な運動モデルをリアルタイムで選択できる。

【0094】

位置更新部３０９は、位置推定部３０６で推定された位置と位置測定部３０７で測定された位置を位置比較部３０８が比較した結果に基づいて船庫２０１の位置を更新する。具体的には、位置比較部３０８で検出された推定位置と測定位置の乖離が小さくなるように、船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋが更新される。これによって図７に示される船庫２０１の三次元モデルが現実の船庫２０１の位置、姿勢、運動状態を正確に表すものとなるため、この三次元モデルによって以降の船庫２０１の運動を正確に推測できる。また、位置測定部３０７が測距センサ１８、１９による船庫２０１の測定を継続することで、三次元モデルが現実の船庫２０１から乖離したことを検出して迅速に是正できる。

【0095】

図９は、船庫検出装置３００による船庫検出処理例を示すフローチャートである。フローチャートにおける「Ｓ」はステップまたは処理を意味する。

【0096】

Ｓ１では、位置測定部３０７が、測距センサ１８、１９によって、船庫２０１の一部の位置を測定する。Ｓ２では、位置比較部３０８が、Ｓ１で得られた測定位置を測距部座標系ｄ、ｌからシステム座標系としての地上座標系ｕに変換する。Ｓ３では、船庫検出装置３００が、運動モデル選択部３０５によって運動モデルが選択済か否かを判定する。初回の処理では運動モデルが選択済ではないためＳ４に進み、位置測定部３０７がＳ１で得られた測距点群から船庫２０１の形状的特徴を抽出する。前述したように、船庫２０１の形状的特徴としては、図５のＥ１２等の線分状の縁や、縁に面した平面状の上面や側壁面が例示される。なお、船庫検出装置３００による船庫２０１の検出精度を上げるためには可能な限り多くの形状的特徴を処理するのが好ましいが、演算量が制約される状況では一部の形状的特徴のみを処理してもよい。

【0097】

Ｓ５では、位置推定部３０６が、運動モデル保持部３０３に保持された少なくとも一つの運動モデルに基づいて船庫２０１の位置を推定する。具体的には、前述したように、船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋと、それに基づく船庫２０１の三次元モデル（図７）が推定される。Ｓ４と同様に、位置推定部３０６は、船庫２０１の三次元モデルから船庫２０１の形状的特徴を抽出する。なお、初回の処理では前時刻の運動ベクトルｘ^ｋ－１が利用できないため、RANSAC（Random Sample Consensus）等の公知の推定アルゴリズムを併用して船庫２０１の位置を推定する。Ｓ６では、位置比較部３０８が、Ｓ４で抽出された測定位置に基づく形状的特徴と、Ｓ５で抽出された推定位置に基づく形状的特徴を比較し、両位置の乖離を検出する。Ｓ７では、位置更新部３０９が、Ｓ６で検出された測定位置と推定位置の乖離が小さくなるように、船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋと三次元モデルを更新する。なお、Ｓ７で測定位置と推定位置の乖離を十分に小さくできない場合はＳ５に戻り、他の運動モデルに基づいて船庫２０１の位置を推定し直す。Ｓ８では、運動モデル選択部３０５が、Ｓ７の処理が行われた運動モデルを次回の処理のために選択する。

【0098】

Ｓ８で運動モデルが選択済の場合はＳ３からＳ９に進み、Ｓ５と同様に位置推定部３０６が、選択済の運動モデルに基づいて船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋと三次元モデルを推定するとともに、船庫２０１の形状的特徴を抽出する。Ｓ１０では、Ｓ４と同様に位置測定部３０７がＳ１で得られた測距点群から船庫２０１の形状的特徴を抽出する。ここで、Ｓ９の処理によって図７のような船庫２０１の三次元モデルが推定され、その形状的特徴Ｅ１～Ｅ４、Ｕ１～Ｕ４、Ｗ１～Ｗ４が抽出されているため、Ｓ１０における測距点群からの形状的特徴の抽出は、推定済の形状的特徴Ｅ１～Ｅ４、Ｕ１～Ｕ４、Ｗ１～Ｗ４から所定距離内にある測距点のみを対象に行えばよい。このように処理すべき測距点の数を大きく削減できるため、Ｓ１０ではＳ４より高速に測距点群から船庫２０１の形状的特徴を抽出できる。

【0099】

Ｓ１１では、位置比較部３０８が、Ｓ１０で抽出された測定位置に基づく形状的特徴と、Ｓ９で抽出された推定位置に基づく形状的特徴を比較し、両位置の乖離を検出する。Ｓ１２では、位置更新部３０９が、Ｓ１１で検出された測定位置と推定位置の乖離が小さくなるように、船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋと三次元モデルを更新する。Ｓ１２で測定位置と推定位置の乖離を十分に小さくできない場合は、続くＳ１３においてより良い推定結果を与える他の運動モデルに更新される。Ｓ１４では、Ｓ７またはＳ１２で更新された船庫２０１の運動ベクトルｘ^ｋと三次元モデルが船庫２０１の位置の推定結果として出力される。この推定結果に基づいて、船庫２０１の位置、姿勢、運動状態を正確に把握できるため、ＣＳＵ１による荷揚げの安全性と効率性を向上させることができる。なお、図９に示される一連の処理はＣＳＵ１が荷揚げを行っている間に数秒等の所定の間隔で繰り返し行われるため、常に船庫２０１の状態を正確に把握できる。

【0100】

図１０は、船庫２０１の位置および／または姿勢を検出する貨物室検出装置としての船庫検出装置３００の第２実施形態を示す機能ブロック図である。第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。船庫検出装置３００は、第１実施形態における位置測定部３０７と同様に機能する貨物室検知部３０７と、搬出装置位置検知部３１０と、第１実施形態における位置推定部３０６と同様に機能する貨物室推定部３０６と、センサ組分け部３１１と、推定結果比較部３１２と、異常診断部３１３と、搬出装置制御部３１４と、推奨軌道生成部３１５と、承認受付部３１６と、搬出停止部３１７と、報知部３１８を備える。これらの機能ブロックは、コンピュータの中央演算処理装置、メモリ、入力装置、出力装置、コンピュータに接続される周辺機器等のハードウェア資源と、それらを用いて実行されるソフトウェアの協働により実現される。コンピュータの種類や設置場所は問わず、上記の各機能ブロックは、単一のコンピュータのハードウェア資源で実現してもよいし、複数のコンピュータに分散したハードウェア資源を組み合わせて実現してもよい。特に本実施形態では、船庫検出装置３００の機能ブロックの一部または全部は、ＣＳＵ１のコンピュータで実現してもよいし、ＣＳＵ１外に設置されてＣＳＵ１と通信可能なコンピュータで実現してもよい。

【0101】

貨物室検知部３０７および搬出装置位置検知部３１０は、搬出装置としてのＣＳＵ１（荷揚げ部９を含む）に設けられた一または複数のセンサである。各センサは、測定対象物との距離を測定するためにＣＳＵ１に設けられた測距センサでもよいし、測定対象物を撮影するためにＣＳＵ１に設けられた画像センサでもよいし、測定対象物を検知可能な他の任意のセンサでもよい。以下で説明するように、図示の例における主な測定対象物は、船庫２０１（開口部２１等）や、荷揚げ部９または掻き取り部１１（搬出装置）であるが、ばら荷Ｍ（積荷）の積荷形状をセンサによって測定してもよい。

【0102】

貨物室検知部３０７は、複数のセンサによって船２００の貨物室としての船庫２０１の開口部２１等を検知する。貨物室検知部３０７としては、荷揚げ部９に設けられる前述の測距センサ１８、１９や画像センサ等を利用できる。貨物室検知部３０７は、第１実施形態における位置測定部３０７と同様に、図７に示されるような船庫２０１の縁Ｅ１～Ｅ４、上面Ｕ１～Ｕ４、側壁面Ｗ１～Ｗ４等を、測距センサ１８、１９等の複数のセンサによって検知する。

【0103】

搬出装置位置検知部３１０は、搬出装置としての荷揚げ部９の船庫２０１内の位置、具体的には荷揚げ部９においてばら荷Ｍを掻き取る掻き取り部１１の先端や後端等の位置を検知する。搬出装置位置検知部３１０としては、荷揚げ部９自体に設けられる前述の測距センサ１８、１９や画像センサ等を利用できる。なお、荷揚げ部９を制御する搬出装置制御部３１４が、荷揚げ部９の船庫２０１内の位置を認識できている場合は、搬出装置位置検知部３１０を設けなくてもよい。

【0104】

貨物室推定部３０６は、貨物室検知部３０７を構成する複数のセンサの異なる組合せについて、当該各組合せを構成するセンサの船庫２０１の検知結果から船庫２０１の位置および／または姿勢を推定する。以下では、荷揚げ部９に設けられる四つの測距センサ１９１～１９４によって貨物室検知部３０７が構成される図１１（上面図）の例について説明する。第１～第３測距センサ１９１～１９３は図５に関して説明したものと同様であり、図１１では更に第４測距センサ１９４が設けられている。各測距センサ１９１～１９４は、模式的に矩形状で示される検知可能領域Ａ１～Ａ４を有する。これらの複数の測距センサ１９１～１９４は、船庫２０１の検知における冗長性を得るために、通常時に必要な数（例えば２個や３個）よりも余分に設けられる。なお、測距センサや画像センサの総数は２以上であれば、最低限の冗長性が得られる。また、測距センサや画像センサの設置場所も荷揚げ部９に限らず、搬出装置としてのＣＳＵ１の他の部位（例えばブーム７）に設けられてもよい。このような複数のセンサは、冗長性を高めるだけでなく同時に汚損することを防ぐために、搬出装置としてのＣＳＵ１または荷揚げ部９において一定距離以上離れた異なる部位に設けられるのが好ましい。

【0105】

ここで「冗長性がある」とは、各測距センサ１９１～１９４またはそれらの組合せで検知または推定できる船庫２０１の部位が共通していることをいう。例えば、図示の状態における第１測距センサ１９１（第１検知可能領域Ａ１）と第４測距センサ１９４（第４検知可能領域Ａ４）は、いずれも船庫２０１の開口部２１の第２縁Ｅ２と第４縁Ｅ４を検知できるため、第２縁Ｅ２および第４縁Ｅ４の検知における冗長性を与える。同様に、図示の状態における第２測距センサ１９２（第２検知可能領域Ａ２）と第３測距センサ１９３（第３検知可能領域Ａ３）は、いずれも船庫２０１の開口部２１の第１縁Ｅ１と第３縁Ｅ３を検知できるため、第１縁Ｅ１および第３縁Ｅ３の検知における冗長性を与える。なお、「測距センサ（１９１～１９４）が縁（Ｅ１～Ｅ４）を検知できる」とは、測距センサが縁に照射するレーザ光による測距点の数が所定の閾値以上であることを意味する。

【0106】

また、例えば、図示の状態における第１測距センサ１９１（第１検知可能領域Ａ１）および第２測距センサ１９２（第２検知可能領域Ａ２）の組合せは、船庫２０１の開口部２１の全ての縁Ｅ１～Ｅ４を検知できるため、第１実施形態における位置推定部３０６のような運動モデルに基づく処理、または、運動モデルを使用しない簡易的な処理によって、貨物室推定部３０６が船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）を推定できる。同様に、図示の状態における第３測距センサ１９３（第３検知可能領域Ａ３）および第４測距センサ１９４（第４検知可能領域Ａ４）の組合せは、船庫２０１の開口部２１の全ての縁Ｅ１～Ｅ４を検知できるため、第１実施形態における位置推定部３０６のような運動モデルに基づく処理、または、運動モデルを使用しない簡易的な処理によって、貨物室推定部３０６が船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）を推定できる。このように、第１測距センサ１９１および第２測距センサ１９２の組合せと、第３測距センサ１９３および第４測距センサ１９４の組合せは、船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定における冗長性を与える。

【0107】

以下では、１番目からｎ番目のｎ個（ｎは２以上の自然数）のセンサ１９１～１９ｎから、ｍ_１番目、ｍ_２番目、…、ｍ_ｒ番目のｒ個（ｒは１以上のｎ以下の自然数）のセンサを選択した場合の組合せを［ｍ_１，ｍ_２，…，ｍ_ｒ］と表記する。このような組合せの総数は_ｎＣ_ｒを用いて計算できる。四つの測距センサ１９１～１９４が設けられる図１１の例（ｎ＝４）ではｒが１～４の値を取りうるため、冗長性が得られない組合せも含めると全部で_４Ｃ_１＋_４Ｃ_２＋_４Ｃ_３＋_４Ｃ_４＝４＋６＋４＋１＝１５通りの組合せが存在する。

【0108】

ｒ＝１の場合、前述のように［１］と［４］が第２縁Ｅ２および第４縁Ｅ４の検知における冗長性を与え、［２］と［３］が第１縁Ｅ１および第３縁Ｅ３の検知における冗長性を与える。ｒ＝２の場合、前述の［１，２］、［３，４］に加えて［１，３］、［２，４］も、船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定における冗長性を与える。また、ｒ＝２の各組合せはｒ＝１の各組合せに対して、各縁Ｅ１～Ｅ４の検知または推定における冗長性を与える。ｒ＝３の場合、全四通りの組合せ［１，２，３］、［１，２，４］、［１，３，４］、［２，３，４］が、船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定における冗長性を与える。また、ｒ＝３の各組合せはｒ＝１，２の各組合せに対して、各縁Ｅ１～Ｅ４および／または船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の検知または推定における冗長性を与える。ｒ＝４の組合せ［１，２，３，４］は、ｒ＝１，２，３の各組合せに対して、各縁Ｅ１～Ｅ４および／または船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の検知または推定における冗長性を与える。

【0109】

以上のように、複数のセンサ１９１～１９４によって、船庫２０１自体の位置および姿勢、または、船庫２０１の縁Ｅ１～Ｅ４等の各部位の検知または推定に冗長性を与える組合せ［ｍ_１，ｍ_２，…，ｍ_ｒ］を任意に設定できる。センサ組分け部３１１は、このような組合せ［ｍ_１，ｍ_２，…，ｍ_ｒ］を荷揚げ部９の状態や船庫２０１に対する位置や姿勢に応じて自律的に生成し、または、ＣＳＵ１のオペレータやシステム担当者による操作や設定値に応じて生成し、貨物室推定部３０６に提供する。

【0110】

貨物室推定部３０６は、センサ組分け部３１１から提供された複数の異なる組合せ［ｍ_１，ｍ_２，…，ｍ_ｒ］を構成するセンサの船庫２０１の検知結果から、船庫２０１の位置および／または姿勢を推定する。以下では、ｒ＝２の場合に船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定における冗長性を与える［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］の四通りの組合せについて、貨物室推定部３０６が船庫２０１の位置および／または姿勢を推定する例を説明する。なお、このように貨物室推定部３０６が推定処理を行うセンサ１９１～１９４の複数の組合せが予め決定されて貨物室推定部３０６に記憶されている場合は、センサ組分け部３１１を設けなくてもよい。

【0111】

推定結果比較部３１２は、貨物室推定部３０６による各組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］についての推定結果を比較する。具体的には、各組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］について貨物室推定部３０６が推定した船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）が推定結果比較部３１２によって相互に比較される。ここで、組合せ「ｉ」について貨物室推定部３０６が推定した船庫２０１の位置や姿勢を以下のように表す。

【数8】

【0112】

異なる組合せ「ｉ」および「ｊ」の推定結果は、例えば以下の式のように船庫２０１の位置および姿勢それぞれの二乗誤差または距離によって比較される。

【数9】

【0113】

船庫２０１の位置の二乗誤差ε^ｐ _ｉ，ｊおよび／または船庫２０１の姿勢の二乗誤差ε^θ _ｉ，ｊが所定の閾値以下の場合、組合せ「ｉ」および「ｊ」の推定結果には有意な差異がなく、実質的に同一の推定結果であると推定結果比較部３１２によって判定される。一方、船庫２０１の位置の二乗誤差ε^ｐ _ｉ，ｊおよび／または船庫２０１の姿勢の二乗誤差ε^θ _ｉ，ｊが所定の閾値より大きい場合、組合せ「ｉ」および「ｊ」の推定結果には有意な差異があり、実質的に異なる（非同一の）推定結果であると推定結果比較部３１２によって判定される。なお、ε^ｐ _ｉ，ｊの中央値μ^ｐおよび中央絶対偏差Ｄ^ｐを求め、逸脱量｜ε^ｐ _ｉ，ｊ－μ^ｐ｜／Ｄ^ｐによって異常診断部３１３が異常を判定してもよい。これによって、推定結果の誤差（トラッキング誤差）が局面によって大きく変動したとしても、安定した精度で異常を判定できる。総合的には、以下の式による「ｉ」および「ｊ」の全ての組合せ（この集合をΦとする）における逸脱量の最大値によって、ＣＳＵ１または荷揚げ部９の運転を停止させる程の異常の有無が診断される。

【数10】

【0114】

以上のように、異なる組合せ「ｉ」および「ｊ」の推定結果の実質的な同一／非同一を判定する基準に則って、推定結果比較部３１２は、貨物室推定部３０６による三つ以上の組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］の推定結果について多数決を実施する。例えば、二つの組合せ［１，２］、［２，４］が実質的に同一の推定結果を生成し、残りの各組合せ［３，４］、［１，３］が他のいずれの組合せとも実質的に異なる推定結果を生成した場合、推定結果比較部３１２は多数の組合せ［１，２］、［２，４］が生成した推定結果を正として採用し、少数の各組合せ［３，４］、［１，３］を誤として却下する（採用しない）。

【0115】

異常診断部３１３は、推定結果比較部３１２による比較結果に基づいて、少なくとも一つの測距センサ１９１～１９４の異常を診断する。具体的には、異常診断部３１３は、推定結果比較部３１２における多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せ［３，４］、［１，３］に含まれる測距センサ（１９１、１９３、１９４）であって、多数決によって採用された推定結果を生成した組合せ［１，２］、［２，４］に含まれない測距センサ（１９３）を異常と診断する。すなわち、この例では第３測距センサ１９３が異常と診断される。

【0116】

搬出装置制御部３１４は、推定結果比較部３１２における多数決によって採用された組合せ［１，２］、［２，４］による推定結果に係る船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）に応じて、船庫２０１内のばら荷Ｍを荷揚げ部９によって船庫２０１外に搬出させる。この際、異常診断部３１３によって異常と診断された第３測距センサ１９３の検知結果は使用されないため、安全に荷揚げ部９による荷揚げ動作を継続できる。

【0117】

一方、異常診断部３１３が多数決によって採用されなかった推定結果を生成した組合せ［３，４］、［１，３］に共通して含まれる第３測距センサ１９３を異常と診断した場合、搬出装置制御部３１４は、多数決によって採用された組合せ［１，２］、［２，４］による推定結果に係る船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）に応じて、荷揚げ部９を船庫２０１外に退避させてもよい。これによって、第３測距センサ１９３が異常と診断された状態のまま荷揚げ部９による荷揚げ動作が継続することを防止でき、異常と診断された第３測距センサ１９３の点検、クリーニング、調整、修理、交換等を迅速に行える。また、荷揚げ部９を船庫２０１外に退避させる際は、異常と診断された第３測距センサ１９３を含まない組合せ［１，２］、［２，４］による船庫２０１の推定結果が利用されるため、退避時の安全性も確保できる。

【0118】

推奨軌道生成部３１５は、測距センサ１９１～１９４の全ての組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］が船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を生成できるように、搬出装置位置検知部３１０等によって検知された荷揚げ部９の現在の位置を起点とする荷揚げ部９の船庫２０１に対する推奨軌道を生成する。前述のように、図１１の状態では、測距センサ１９１～１９４の全ての組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］が船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を生成できる。各組合せに含まれる一方の測距センサ１９１、１９４が上下の縁Ｅ２、Ｅ４を検知し、各組合せに含まれる他方の測距センサ１９２、１９３が左右の縁Ｅ１、Ｅ３を検知するためである。

【0119】

一方、図１２に示されるような状態では、一部の組合せが船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を生成できない。具体的には、第１測距センサ１９１が上下の縁Ｅ２、Ｅ４を検知できず、第２測距センサ１９２が左右の縁Ｅ１、Ｅ３を検知できないため、これらを含む組合せ［１，２］、［１，３］、［２，４］が船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を生成できない。この状態では、組合せ［３，４］のみが船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を生成できるが、他の組合せ［１，２］、［１，３］、［２，４］との冗長性が失われてしまっている。

【0120】

推奨軌道生成部３１５は、このような冗長性が失われてしまう軌道（位置および／または姿勢）を荷揚げ部９が取ることがないように、測距センサ１９１～１９４の全ての組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］が船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を生成できる図１１のような推奨軌道を生成する。測距センサ１９１～１９４が荷揚げ部９に設けられる図示の例では、上面視で荷揚げ部９が船庫２０１の開口部２１内に留まって例えば周回する推奨軌道が推奨軌道生成部３１５によって生成される。なお、特定の測距センサ（例えば第３測距センサ１９３）に異常がある場合、それを含まない組合せ（［１，２］、［２，４］）による冗長性が失われないように、推奨軌道生成部３１５が推奨軌道を生成してもよい。

【0121】

なお、船庫検出装置３００は、推奨軌道生成部３１５が生成した荷揚げ部９の推奨軌道に対する承認を受け付ける承認受付部３１６を備えてもよい。例えば、ＣＳＵ１の主操作室１６内等の操作者や船庫検出装置３００の管理者等が、推奨軌道生成部３１５が生成した推奨軌道に対する承認権限を有し、承認受付部３１６に対して承認または却下を入力できる。

【0122】

搬出装置制御部３１４は、船庫２０１内のばら荷Ｍを搬出装置としての荷揚げ部９によって船庫２０１外に搬出させる。搬出装置制御部３１４は、推奨軌道生成部３１５が生成した荷揚げ部９の推奨軌道（承認受付部３１６が設けられる場合は、承認受付部３１６において承認された荷揚げ部９の推奨軌道）に従って荷揚げ部９を駆動する。荷揚げ部９は、当該推奨軌道に従って自動運転されてもよいし、当該推奨軌道の提示を受けた主操作室１６内等の操作者によってマニュアル操作されてもよい。

【0123】

搬出停止部３１７は、貨物室検知部３０７による船庫２０１の検知結果および／または搬出装置位置検知部３１０による荷揚げ部９の検知結果に基づいて、図１２のように測距センサ１９１～１９４の冗長性が失われたことを検知した場合、搬出装置制御部３１４による荷揚げ部９の制御を停止させてもよい。あるいは、測距センサ１９１～１９４の冗長性が失われたことを検知したセンサ組分け部３１１は、船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を有効に生成できる組合せ（図１２の例では［３，４］）のみを有効にして、貨物室推定部３０６に推定処理を行わせてもよい。

【0124】

報知部３１８は、貨物室検知部３０７および／または搬出装置位置検知部３１０によって検知された荷揚げ部９の船庫２０１に対する位置および／または姿勢によって、測距センサ１９１～１９４の組合せの少なくとも一つが船庫２０１の位置および／または姿勢の推定結果を生成できない場合、すなわち測距センサ１９１～１９４の冗長性が失われた場合、その旨をＣＳＵ１の操作者に報知してもよい。測距センサ１９１～１９４の冗長性が失われた場合は、船庫２０１の位置および／または姿勢の推定結果の信頼性が低下するため、ＣＳＵ１の操作者の注意を喚起して安全の確保に努めさせることができる。

【0125】

続いて、船庫検出装置３００による船庫検出処理の具体例を図１３のフローチャートに沿って説明する。フローチャートにおける「Ｓ」はステップまたは処理を意味する。第１実施形態における図９と同様のステップには同一の符号を付して重複する説明を省略する。Ｓ１では、貨物室検知部３０７が、複数のセンサによって船庫２０１の開口部２１等を検知する。

【0126】

Ｓ１５では、センサ組分け部３１１が、貨物室推定部３０６による船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定に使用するセンサの組合せ［ｍ_１，ｍ_２，…，ｍ_ｒ］を生成する。ここでは前述の例に従って［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］の四通りの組合せが生成されるものとする。なお、図１２に関して前述したように、測距センサ１９１～１９４の冗長性が失われたことを検知したセンサ組分け部３１１は、船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）の推定結果を有効に生成できる組合せ（図１２の例では［３，４］）のみをＳ１５において生成してもよい。

【0127】

Ｓ９では、貨物室推定部３０６が、Ｓ１５で生成されたセンサの組合せを構成するセンサのＳ１における船庫２０１の検知結果から船庫２０１の位置および／または姿勢を推定する。この例では、［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］の四通りの組合せについての四つの推定結果がＳ９で得られる。

【0128】

Ｓ１６では、推定結果比較部３１２が、Ｓ９で得られた各組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］についての船庫２０１の推定結果を比較する。具体的には、前述のように、異なる組合せ「ｉ」および「ｊ」についての位置の二乗誤差ε^ｐ _ｉ，ｊ、姿勢の二乗誤差ε^θ _ｉ，ｊ、逸脱量｜ε^ｐ _ｉ，ｊ－μ^ｐ｜／Ｄ^ｐ、全ての組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］間の逸脱量｜ε^ｐ _ｉ，ｊ－μ^ｐ｜／Ｄ^ｐの最大値が演算される。Ｓ１７では、異常診断部３１３が、全ての組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］間の逸脱量｜ε^ｐ _ｉ，ｊ－μ^ｐ｜／Ｄ^ｐの最大値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。

【0129】

Ｓ１７でYesと判定された場合は、少なくとも一つの測距センサ１９１～１９４に異常が存在する。異常がある測距センサ１９１～１９４は、各組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］間の逸脱量｜ε^ｐ _ｉ，ｊ－μ^ｐ｜／Ｄ^ｐによって判定できる。例えば、前述の例のように第３測距センサ１９３に異常がある場合は、第３測距センサ１９３を含まない［１，２］、［２，４］間の逸脱量は正常（閾値未満）となる一方、第３測距センサ１９３を含む［３，４］、［１，３］に関する逸脱量は異常（閾値以上）となる。このように、異常診断部３１３はＳ１８において、異常がある測距センサ（１９３）を特定する。

【0130】

そして、異常がある測距センサ（１９３）を含まない組合せ［１，２］、［２，４］間の逸脱量が正常（閾値未満）である場合、異常診断部３１３および／または報知部３１８は一部の測距センサ（１９３）に異常がある旨をＣＳＵ１の操作者等に報知した上で、続くＳ１９において搬出装置制御部３１４は異常がある測距センサ（１９３）を含まない組合せ［１，２］、［２，４］による推定結果に係る船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）に応じて、荷揚げ部９を船庫２０１外に退避させる。あるいは、ＣＳＵ１の操作者の判断の下、Ｓ１９において搬出装置制御部３１４は異常がある測距センサ（１９３）を含まない組合せ［１，２］、［２，４］による推定結果に係る船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）に応じて、荷揚げ部９による荷揚げ動作を継続してもよい。

【0131】

一方、Ｓ１８において、全ての組合せ［１，２］、［３，４］、［１，３］、［２，４］間の逸脱量｜ε^ｐ _ｉ，ｊ－μ^ｐ｜／Ｄ^ｐが異常（閾値以上）である場合、異常診断部３１３および／または報知部３１８は全ての測距センサ１９１～１９４に異常がある旨をＣＳＵ１の操作者等に報知した上で、続くＳ１９において搬出停止部３１７は搬出装置制御部３１４による荷揚げ部９の荷揚げ動作を停止させる。この場合のＳ１８では、報知部３１８がＣＳＵ１の操作者に対してセンサの冗長性を高める（センサの数を増やす）ことを提案してもよい。なお、ＣＳＵ１の操作者の判断の下、Ｓ１９において搬出装置制御部３１４は異常が検知される前の推定結果に係る船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）に応じて、荷揚げ部９を船庫２０１外に退避させてもよい。

【0132】

Ｓ１７でNoと判定された場合は、全ての測距センサ１９１～１９４が正常に稼働している。Ｓ２０では、異常診断部３１３が異常なしと判定し、報知部３１８がその旨をＣＳＵ１の操作者等に報知する。Ｓ２１では、貨物室推定部３０６が、全ての測距センサ１９１～１９４のＳ１における船庫２０１の検知結果から船庫２０１の位置および／または姿勢を推定する。Ｓ２２では、搬出装置制御部３１４がＳ２１による推定結果に係る船庫２０１の位置（ｐ_ｘ，ｐ_ｙ，ｐ_ｚ）および／または姿勢（θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚ）に応じて、荷揚げ部９による荷揚げ動作を継続する。

【0133】

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0134】

本発明は、実施形態で説明したバケットエレベータ式の連続アンローダに限らず、スパイラル型の連続アンローダや、エアー搬送機構を備える連続アンローダにも適用できる。

【0135】

なお、実施形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

【符号の説明】

【0136】

１ 荷揚げ装置（ＣＳＵ）、９ 荷揚げ部、１１ 掻き取り部、１８ 測距センサ、１９ 測距センサ、２１ 開口部、２０１ 船庫、３００ 船庫検出装置、３０６ 貨物室推定部、３０７ 貨物室検知部、３１０ 搬出装置位置検知部、３１１ センサ組分け部、３１２ 推定結果比較部、３１３ 異常診断部、３１４ 搬出装置制御部、３１５ 推奨軌道生成部、３１６ 承認受付部、３１７ 搬出停止部、３１８ 報知部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】