(57)【要約】【課題】危険な状態が認知されてから人が所定の操作を実行するまでの時間を短縮することを可能にする。【解決手段】ＥＭＳパルスを発生する刺激パルス発生器３３と印加用の電極３２ａ，３２ｂを有する装着ユニット３Ａをドライバ１の前腕部または手首部に装着する。そして、制御ユニット３Ｂにおいて、車両の運転中に危険検知情報が受信された場合に、その時点からドライバ１の認知・反応時間より短いタイミングで刺激制御信号を生成して上記刺激パルス発生器３３に与え、これによりドライバ１の手を握る動作に寄与する指屈筋に初動刺激を与えて、ドライバ１に危険回避操作を開始させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作対象物に対する人の危険回避操作を支援する操作支援装置であって、
前記危険回避操作が必要となる監視対象の状況を表す検知情報を取得する取得部と、
前記検知情報の取得に応じて動作し、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記人に対し前記危険回避操作のための初動刺激を与える刺激発生部と
を具備する操作支援装置。
【請求項２】
前記初動刺激を与えた後、前記人の危険回避操作に対応する動き検知情報を取得する動き検知情報取得部と、
前記動き検知情報の取得に応じて、前記刺激発生部により前記人に対し前記危険回避操作のための再刺激を与える再刺激部と
を、さらに備える請求項１に記載の操作支援装置。
【請求項３】
前記刺激発生部は、
前記危険回避操作に関係する前記人の筋肉に対応する部位に装着された電極と、
前記電極に接続され、当該電極に電気刺激パルスを印加する刺激パルス発生部と、
前記刺激パルス発生部に接続され、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記刺激パルス発生部から前記電気刺激パルスを発生させる第１の制御部と
を備える、請求項１または２に記載の操作支援装置。
【請求項４】
前記電極は、前記人の指屈筋に対応する部位に装着される、請求項３に記載の操作支援装置。
【請求項５】
前記刺激パルス発生部は、前記電気刺激パルスとしてパルス幅内でバースト波を発生し、
前記第１の制御部は、前記バースト波の周波数、電流値または電圧値、および前記パルス幅のうちの少なくとも１つを可変制御する機能を有する、請求項３または４に記載の操作支援装置。
【請求項６】
前記刺激発生部は、
前記危険回避操作時に動作する前記人の動作部位および前記操作対象物のいずれか一方に装着された電磁石と、
前記人の動作部位または前記操作対象物の前記電磁石と対向する部位に配置された、前記電磁石と対をなす磁性体と、
前記電磁石に対し前記磁性体への吸着動作を行わせるための励磁パルスを印加する励磁パルス発生部と、
前記刺激パルス発生部に接続され、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記励磁パルス発生部から前記励磁パルスを発生させる第２の制御部と
を備える、請求項１に記載の操作支援装置。
【請求項７】
前記電磁石または前記磁性体は前記人の手指に装着される、請求項６に記載の操作支援装置。
【請求項８】
前記刺激発生部は、
前記操作対象物に設けられ、振動軸に沿って非対称振動を行う少なくとも１つの振動部と、
前記振動部に接続され、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記振動部に非対称振動を行わせるための刺激制御信号を出力する第３の制御部と
を備える、請求項１に記載の操作支援装置。
【請求項９】
操作対象物に対する人の危険回避操作を支援する操作支援装置が実行する操作支援方法であって、
前記危険回避操作が必要となる前記操作対象物の状況を表す検知情報を取得する過程と、
前記検知情報の取得に応じて動作し、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記人に対し前記危険回避操作のための初動刺激を与える過程と
を具備する操作支援方法。
【請求項１０】
前記初動刺激を与えた後、前記人の危険回避操作に対応する動き検知情報を取得する過程と、
前記動き検知情報の取得に応じて、前記人に対し前記危険回避操作のための再刺激を与える過程と
を、さらに備える請求項９に記載の操作支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば人による車両や生産装置の運転操作を支援する操作支援装置および操作支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両や生産装置の運転中に、人は周囲の状況や装置の動作状態を目視等により監視し、危険な状態を検知した場合に手や足等を動かすことで車両または生産装置の動作を停止または回避させる操作を行っている。また、最近ではこのような人の操作を支援するために、例えば車両や生産装置に設けられたセンサにより周囲の状況や装置の動作状態を監視し、危険な状態が検出された場合にその旨をアラームにより人に報知することで、人に対し停止または回避操作を促す技術も提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１４２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、一般に人は目視またはアラーム等により危険な状態が発生したことを認知してから、実際に停止または回避操作を行うまでに一定の時間を必要とする。例えば、危険な状態を認知すると、人は危険の内容を分析し、その分析結果をもとに操作内容を判断して手や足を動作させ、停止または回避操作を行う。このため、危険な状態を認知してから実際に手や足を動かして停止または回避操作が行われるまでに比較的長い時間が掛かる。この時間を認知・反応時間と呼ぶが、一般的な成人の平均的な認知・反応時間は約１秒とされている。従って、車両や生産装置で発生した危険の種類や状況、或いは人の年齢や体調等によっては、人が危険を認知してから実際に操作を行っても停止または回避が間に合わない場合がある。
【０００５】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、危険な状態が認知されてから人が所定の操作を実行するまでの時間を短縮することを可能にした操作支援装置および操作支援方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明に係る操作支援装置および操作支援方法の第１の態様は、操作対象物に対する人の危険回避操作を支援する際に、前記危険回避操作が必要となる監視対象の状況を表す検知情報を取得し、前記検知情報の取得に応じて、当該検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記人に対し前記危険回避操作のための初動刺激を与えるようにしたものである。
【０００７】
この発明に係る操作支援装置および操作支援方法の第２の態様は、前記初動刺激を与えた後、前記人の危険回避操作に対応する動き検知情報を取得し、前記動き検知情報の取得に応じて、前記人に対し前記危険回避操作のための再刺激を与えるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る操作支援装置の第３の態様は、前記初動刺激または再刺激を発生するために、前記危険回避操作に関係する前記人の筋肉に対応する部位に装着された電極と、前記電極に接続され当該電極に電気刺激パルスを印加する刺激パルス発生部と、前記刺激パルス発生部に接続された第１の制御部とを備える。そして、第１の制御部により、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記刺激パルス発生部から前記電気刺激パルスを発生させるようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る操作支援装置の第４の態様は、前記電極を、前記人の指屈筋に対応する部位に装着するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る操作支援装置の第５の態様は、前記刺激パルス発生部により前記電気刺激パルスとしてパルス幅内でバースト波を発生し、前記第１の制御部により、前記バースト波の周波数、電流値または電圧値、および前記パルス幅のうちの少なくとも１つを可変制御するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る操作支援装置の第６の態様は、前記刺激発生部として、前記危険回避操作時に動作する前記人の動作部位および前記操作対象物のいずれか一方に装着された電磁石と、前記人の動作部位または前記操作対象物の前記電磁石と対向する部位に配置された、前記電磁石と対をなす磁性体と、前記電磁石に対し前記磁性体への吸着動作を行わせるための励磁パルスを印加する励磁パルス発生部と、前記刺激パルス発生部に接続された第２の制御部とを備える。そして、第２の制御部により、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記励磁パルス発生部から前記励磁パルスを発生させるようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る操作支援装置の第７の態様は、前記電磁石または前記磁性体を前記人の手指に装着するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る操作支援装置の第８の態様は、前記刺激発生部として、前記操作対象物に設けられ、振動軸に沿って非対称振動を行う少なくとも１つの振動部と、前記振動部に接続される第３の制御部とを備える。そして、第３の制御部により、前記検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、前記振動部に非対称振動を行わせるための刺激制御信号を出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の第１の態様によれば、危険回避操作が必要となる監視対象の状況を表す検知情報が取得されると、当該検知情報が取得された時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、人に対し危険回避操作のための初動刺激が与えられる。このため、人は上記初動刺激を受けることで、上記検知情報を認知してから自身の認知・反応時間より短いタイミングで危険回避操作を開始することが可能となる。
【００１５】
この発明の第２の対応によれば、初動刺激が与えられた後、人の危険回避操作に係る動きを表す検知情報が取得され、この動き検知情報の取得に応じて前記人に対し再刺激が与えられる。このため、何らかの理由で初動刺激に対し人が反応しなかった場合に、人に対し再刺激を与えることで、人に対しより確実に危険回避操作を行わせることが可能となる。
【００１６】
この発明の第３の態様によれば、検知情報が取得されると人の筋肉に対し電気刺激パルスが与えられる。この結果上記電気刺激を受けて、人はこの電気刺激をトリガとして自身の認知・反応時間より早く危険回避操作を開始することが可能となる。
【００１７】
この発明の第４の態様によれば、電極が人の指屈筋に対応する部位に装着される。このため、上記指屈筋に対する電気刺激により人の指が屈曲動作し、この屈曲動作をトリガとして人は自身の指または手を用いて危険回避操作を開始することが可能となる。
【００１８】
この発明の第５の態様によれば、上記電気刺激パルスとしてバースト波が用いられ、このバースト波の周波数、電流値または電圧値、およびパルス幅のうちの少なくとも１つが可変制御することが可能となる。このため、例えば電気刺激に対する人の感応力に応じて、刺激が確実かつ過剰にならないように、人ごとに適切な電気刺激を与えることが可能となる。
【００１９】
この発明の第６の態様によれば、人に刺激を与えるために励磁パルス発生器とこれにより動作する電磁石が使用され、危険検知情報が取得されたとき、その時点から予め定義された前記人の認知・反応時間より短い時間内に、上記励磁パルス発生部から励磁パルスが発生されて電磁石が例えば人の指を屈曲させるように動作する。この結果、危険が検知されたとき、上記電磁石の動作により人に対し危険回避操作のための初動刺激を与えることが可能となり、人は上記電磁石の動作による初動刺激を受けることで、上記検知情報を認知してから自身の認知・反応時間より短いタイミングで危険回避操作を開始することが可能となる。
【００２０】
この発明の第８の態様によれば、振動部により発生された非対称振動が操作対象物を介して人の指または手の平等に伝達され、これにより人に対し擬似的な力覚が提示される。この結果、上記擬似的な力覚提示により人に対し危険回避操作のための初動刺激を与えることが可能となり、人は上記力覚の提示による初動刺激を受けることで、上記検知情報を認知してから自身の認知・反応時間より短いタイミングで危険回避操作を開始することが可能となる。また、振動部は操作対象物に設けられるため、人の手や前腕部等に初動刺激手段を直接装着する必要がない。このため、人の操作性を阻害したり不快感を生じさせる心配がない。
【００２１】
すなわちこの発明の各態様によれば、危険な状態が認知されてから人が所定の操作を実行するまでの時間を短縮することを可能にした操作支援装置および操作支援方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る操作支援装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図示に示した操作支援装置の装着ユニットの内部構成を示す図である。
【図３】図３は、図１に示した操作支援装置の装着ユニットおよび制御ユニットの機能構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３に示した制御ユニットの制御手順と制御内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は、この発明の第２の実施形態に係る操作支援装置の概略構成を示す図である。
【図６】図６は、図５に示した操作支援装置の装着ユニットおよび制御ユニットの機能構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、図６に示した制御ユニットの制御手順と制御内容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】
【００２３】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。  
［第１の実施形態］
この発明の第１の実施形態に係る操作支援装置は、ＥＭＳ（Electric Muscle Stimulation）を利用した刺激パルス発生器を有する装着ユニットを人（以後ドライバとも言う）の前腕部または手首部に装着し、車両の運転中に例えば自動運転制御装置が危険な状態を検知した場合に、その検知時点からドライバの認知・反応時間より短いタイミングで上記刺激パルス発生器によりドライバの手を握る動作に寄与する指屈筋に初動刺激を与え、これをトリガとしてドライバに危険回避操作を開始させるようにしたものである。
【００２４】
（構成）
図１は、この発明の第１の実施形態に係る操作支援装置の概略構成図である。  
操作支援装置３は、装着ユニット３Ａと、制御ユニット３Ｂとを備え、これらのユニット３Ａ，３Ｂ間は例えば信号ケーブル３Ｃにより接続される。なお、図中２は車両のステアリングホイールを示す。
【００２５】
装着ユニット３Ａは、例えば図１に示すようにドライバ１の前腕部１１または手首部１２に装着される。装着手段としては、例えばマジックテープ（登録商標）を備えたバンドが好適であるが、それに限らずゴム素材を用いた伸縮性を有するバンドやバックル形式のバンド等、種々のバンドを用いることができる。
【００２６】
図２は、装着ユニット３Ａの内部構成を示す側面図である。装着ユニット３Ａは、基板３１の裏面側に複数の電極３２ａ，３２ｂを配置すると共に、基板３１の表面側に刺激パルス発生器３３および動きセンサ３４を配置したものとなっている。電極３２ａ，３２ｂは、装着ユニット３Ａを一般的な人の前腕部または手首部に装着した状態で、例えば浅指屈筋（ＦＤＳ）および長母指屈筋（ＦＰＬ）と対向するように配置位置が設定されている。
【００２７】
なお、電極３２ａ，３２ｂの配置位置は、手を握る動作に寄与する指屈筋に対向する位置であればどこであってもよい。また、基板３１における電極３２ａ，３２ｂの配置位置は、所定の範囲内で調整できるように構成されていてもよい。このようにすると、指屈筋の位置の個人差を吸収することが可能となる。
【００２８】
刺激パルス発生器３３は、手を握る動作に寄与する指屈筋に対し電気刺激を与えるためのＥＭＳ（Electric Muscle Stimulation）パルスを発生する。ＥＭＳパルスは、例えば正弦波を所定のパルス発生期間にバースト的に発生することにより生成される。刺激パルス発生器３３は上記正弦波の電流値または電圧値およびパルス発生期間（パルス幅）を可変設定する機能を有している。
【００２９】
一例として、上記正弦波の周波数は１１kHz に設定され、また５００Ω負荷のもとで電流の実効値は０〜１５０mAに、電圧の実効値は０〜７５V にそれぞれ可変設定される。さらに、パルス幅は０．０１〜０．３５msecの範囲で可変に設定される。
【００３０】
動きセンサ３４は、例えば３軸加速度センサからなり、ドライバ１の手首部１２または前腕部１１の動きを検知してその検知情報を出力する。
【００３１】
図３は、装着ユニット３Ａおよび制御ユニット３Ｂの機能構成を示すブロック図である。制御ユニット３Ｂは、例えば車両のダッシュボードに設置される。なお、制御ユニット３Ｂは座席シートやドライバ１の腕等に装着してもよく、また装着ユニット３Ａと一体的に構成してもよい。また、制御ユニット３Ｂと装着ユニット３Ａとの間は信号ケーブル３Ｃ以外に無線インタフェースを用いて接続することも可能である。無線インタフェースとしては、例えばBluetooth（登録商標）等の小電力無線データ通信規格を採用した無線インタフェースを使用することが可能であるがこれに限らない。さらに、自動運転制御装置等と制御ユニット３Ｂとの間の接続手段にも、上記無線インタフェースを使用するようにしてもよい。
【００３２】
制御ユニット３Ｂは、例えばマイクロコンピュータからなり、制御部３５と、記憶部３６と、入出力インタフェース部３７とを備えている。これらはバスを介して相互に接続される。入出力インタフェース部３７は、上記装着ユニット３Ａの刺激パルス発生器３３および動きセンサ３４との間で刺激制御信号およびセンサデータの送受信を行う。
【００３３】
記憶部３６は、記憶媒体として、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の随時書込みおよび読出しが可能な不揮発性メモリと、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリとを組み合わせて構成される。その記憶領域には、プログラム記憶領域と、データ記憶領域とが設けられる。プログラム記憶領域には、この発明の第１の実施形態に係る各種制御処理を実行するために必要なプログラムが格納される。
【００３４】
データ記憶領域には、制御パラメータ記憶部３６１が設けられている。制御パラメータ記憶部３６１には、ドライバ１ごとに予め設定された電気刺激パルス（ＥＭＳパルス）の制御パラメータが記憶される。制御パラメータには、例えばＥＭＳパルスのパルス幅と、電流値又は電圧値が含まれる。上記制御パラメータは、例えば運用開始前にドライバ１ごとにＥＭＳパルスに対する感応力を調べ、この感応力に応じた最適な値となるように設定される。なお、制御パラメータは、一般的なドライバの平均的な値に固定的に設定されてもよい。
【００３５】
制御部３５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサを備える。そして、この発明の第１の実施形態を実現するための制御機能として、危険検知情報取得部３５１と、刺激パルス発生制御部３５２と、動き検知情報取得部３５３とを備えている。これらの制御機能部は、いずれも上記記憶部３６のプログラム記憶領域に格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。
【００３６】
危険検知情報取得部３５１は、例えば車両に設置されている自動運転制御装置（図示省略）から、入出力インタフェース部３７を介して危険検知情報を取得する。危険検知情報は、例えば車両の進行方向において障害物が検知されたことを示す情報である。なお、この実施形態では自動運転制御装置から危険検知情報を取得する場合を例にとって説明するが、自動運転制御装置が設置されていない場合には、例えば自動ブレーキシステムから危険検知情報を取得したり、また自動ブレーキシステムも備えられていない場合には、例えばドライブカメラの映像を取得してこの映像をもとに自力で危険状態を検知するようにしてもよい。
【００３７】
動き検知情報取得部３５３は、装着ユニット３Ａの動きセンサ３４から出力される動き検知情報を、入出力インタフェース部３７を介して取得する。
【００３８】
刺激パルス発生制御部３５２は、以下の制御機能を有している。  
(1) 上記危険検知情報取得部３５１により危険検知信号が取得された場合に、記憶部３６の制御パラメータ記憶部３６１に記憶された制御パラメータに基づいて、刺激パルス発生器３３にＥＭＳパルスの発生を指示するための刺激制御信号を生成し、生成された刺激制御信号を入出力インタフェース部３７から装着ユニット３Ａの刺激パルス発生器３３へ出力する。ここで、上記危険検知情報を取得してから刺激制御信号を出力するまでの時間は、平均的なドライバの認知・反応時間より十分に短くなるように設定される。
【００３９】
(2) 上記刺激制御信号の出力後の予め設定された時間内に、動き検知情報取得部３５３により動き検知情報を取得できたか否かを監視する。そして、取得できなかった場合に、刺激制御信号を再度生成して装着ユニット３Ａへ出力する処理。この場合刺激パルス発生制御部３５２は、制御パラメータ記憶部３６１に予め記憶された再刺激用の制御パラメータをもとに、最初のＥＭＳパルスより刺激の強いＥＭＳパルスを発生させるための刺激制御信号を生成し出力する。
【００４０】
（動作）
次に、以上のように構成された操作支援装置３による、ドライバの運転操作を支援する動作について説明する。  
（１）制御パラメータの初期設定
ＥＭＳパルスに対するドライバ１の感応力は、ドライバ間で個人差があると考えられる。そこで、操作支援装置３の運用に先立ち、ドライバ１にとって適切なＥＭＳパルスが発生されるようにその制御パラメータを設定する。制御パラメータとして、この例ではパルス幅および電流値又は電圧値を設定する。
【００４１】
先ずドライバ１の前腕部または手首部に装着ユニット３Ａを装着する。このとき、装着ユニット３Ａの装着位置は、電極３２ａ，３２ｂがドライバ１の手を握る動作に寄与する指屈筋と対向するように調整される。次に、制御ユニット３Ｂは、制御部３５の制御の下、パルス幅および電流値または電圧値が標準値に設定されたＥＭＳパルスを刺激パルス発生器３３から発生させる。そして、このときのドライバ１の手または腕の動きの検知情報を動きセンサ３４から受け取り、動き量と動きのタイミングが予め設定された適正範囲内であるか否かを判定する。この判定の結果、動き量と動きのタイミングが適正範囲内であれば、このときのパルス幅および電流値または電圧値の標準値を、ドライバ１にとって適切な制御パラメータとして記憶部３６内の制御パラメータ記憶部３６１に記憶させる。
【００４２】
これに対し、上記判定の結果、動き量と動きのタイミングが適正範囲外であれば、パルス幅と電流値または電圧値のいずれか一方を、標準値から所定量変化させる。このとき、変化させる方向は、例えば、検知された動き量と動きのタイミングが適正範囲に対し正または負のいずれの方向にずれているかを判定し、その判定結果に基づいて設定される。なお、手または腕の動きの検知情報が検出されなかった場合には、パルス幅と電流値または電圧値のいずれか一方を、無条件に標準値より所定量大きい値に設定する。
【００４３】
そして、制御ユニット３Ｂは制御部３５の制御の下、上記パルス幅と電流値または電圧値のいずれかが可変設定されたＥＭＳパルスを刺激パルス発生器３３から発生させ、ドライバ１の指屈筋に電気刺激を与える。そして制御部３５は、この電気刺激の付与後のドライバ１の手または腕の動きの検知情報を動きセンサ３４から受け取り、動き量と動きのタイミングが上記適正範囲内であるか否かを判定する。この判定の結果、動き量と動きのタイミングが適正範囲内であれば、このときのパルス幅および電流値または電圧値の値を、ドライバ１にとって適切な制御パラメータとして記憶部３６内の制御パラメータ記憶部３６１に記憶させる。
【００４４】
以後同様に、制御部３５は、電気刺激の付与後のドライバ１の手または腕の動き量と動きのタイミングが適正範囲内になるまで、パルス幅と電流値または電圧値のいずれか一方を所定量ずつ変化させながら、上記ＥＭＳパルスの発生制御を繰り返す。なお、パルス幅と電流値または電圧値を上限値まで変化させても、ドライバ１の手または腕の動き量と動きのタイミングが適正範囲内にならない場合には、装着ユニット３Ａが適切な位置に装着されていないと見なし、アラームを発生する。アラームとしては、例えば、スピーカから鳴音または音声メーセージを発生させるものが考えられるが、その他に装着ユニット３Ａに表示器を設けて光を点滅させたり、警告メッセージを表示させる手法も考えられる。
【００４５】
（２）緊急時における運転操作の支援
例えばイグニッションキーが投入されると、制御ユニット３Ｂは以下のように運転操作の支援動作を開始する。図４はその制御手順および制御内容を示すフローチャートである。
【００４６】
制御ユニット３Ｂの制御部３５は、先ずステップＳ１１において危険検知情報取得部３５１の制御の下、危険検知情報の発生を監視する。この状態で、例えば図示しない自動運転制御装置において、車両前方に歩行者や車両、障害物等の危険が検知され、自動運転制御装置から危険検知情報が出力されると、危険検知情報取得部３５１は上記危険検知情報を入出力インタフェース部３７を介して取得する。
【００４７】
制御部３５は、次に刺激パルス発生制御部３５２の制御の下、ステップＳ１２により記憶部３６の制御パラメータ記憶部３６１から制御パラメータを読み込み、ステップＳ１３において、上記制御パラメータに応じたＥＭＳパルスを発生させるための刺激制御信号を生成し、入出力インタフェース部３７から装着ユニット３Ａの刺激パルス発生器３３へ出力する。
【００４８】
上記刺激制御信号を受信すると、装着ユニット３Ａの刺激パルス発生器３３が動作し、上記刺激制御信号によりパルス幅および電流値または電圧値が指定されたＥＭＳパルスを発生し、当該ＥＭＳパルスを電極３２ａ，３２ｂに印加する。このＥＭＳパルの印加によりドライバ１の手を握る動作に寄与する指屈筋が電気刺激を受け、この結果当該指屈筋が収縮する。この指屈筋の収縮は危険回避操作の初動動作となり、以後ドライバ１は自身の判断の下で危険回避操作を開始する。
【００４９】
このとき、上記制御ユニット３Ｂが危険検知情報を受け取ってから装着ユニット３Ａの刺激パルス発生器３３がドライバ１の指屈筋にＥＭＳパルスを与えるまでの時間は、ドライバ１の認知・反応時間より短い時間となるように設定されている。このため、ドライバ１は自身の認知・反応時間より早いタイミングで、危険回避操作を開始することが可能となる。
【００５０】
（３）電気刺激に対するドライバの反応と再刺激
制御ユニット３Ｂの制御部３５は、上記ＥＭＳパルスの印加後、ステップＳ１４において動き検知情報取得部３５３の制御の下、装着ユニット３Ａの動きセンサ３４からの動き検知信号の受信を監視する。そして、ＥＭＳパルスの印加後予め設定された時間内に動き検知情報が受信された場合には、上記電気刺激を受けてドライバ１は危険回避操作を開始したと判断し、支援動作を終了する。
【００５１】
一方、ＥＭＳパルスの印加後上記時間内に動き検知情報が受信されなかった場合には、制御部３５はドライバ１が危険回避操作を開始していないと判断し、ステップＳ１２に戻って再刺激のための制御を実行する。例えば、刺激パルス発生制御部３５２の制御の下、先ずステップＳ１２において制御パラメータ記憶部３６１から再刺激用の制御パラメータを読み込む。この再刺激用の制御パラメータは、最初の刺激に使用した制御パラメータよりパルス幅および電流値または電圧値が大きな値に設定されている。刺激パルス発生制御部３５２は、ステップＳ１３において、上記再刺激用の制御パラメータに基づいて刺激制御信号を生成し、当該刺激制御信号を装着ユニット３Ａの刺激パルス発生器３３へ出力する。
【００５２】
この結果、刺激パルス発生器３３から再刺激のためのＥＭＳパルスが発生されて電極３２ａ，３２ｂに印加され、ドライバ１に対し危険回避操作を促すための初動刺激が行われる。従って、たとえドライバ１が最初の刺激に反応しなかった場合でも、上記最初の刺激より強く設定された再刺激により、ドライバ１に対しより確実に危険回避操作を促すことが可能となる。
【００５３】
なお、上記再刺激動作は、１回だけ行うようにしてもよいが、ドライバ１が危険回避操作を行うまで断続的に繰り返し行ってもよい。
【００５４】
（効果）
以上詳述したように第１の実施形態では、ＥＭＳパルスを発生する刺激パルス発生器３３と印加用の電極３２ａ，３２ｂを有する装着ユニット３Ａをドライバ１の前腕部または手首部に装着する。そして、制御ユニット３Ｂにおいて、車両の運転中に危険検知情報が受信された場合に、その時点からドライバ１の認知・反応時間より短いタイミングで刺激制御信号を生成して上記刺激パルス発生器３３に与え、これによりドライバ１の手を握る動作に寄与する指屈筋に初動刺激を与えて、ドライバ１に危険回避操作を開始させるようにしている。
【００５５】
従って、ドライバ１は上記ＥＭＳパルスによる初動刺激を受けることで、危険を認知してから自身の認知・反応時間より短いタイミングで危険回避操作を開始することが可能となる。しかも、事前にドライバ１に対し適切な制御パラメータを設定しておき、この制御パラメータに応じたＥＭＳパルスを発生させるようにしている。このため、ドライバ１ごとにその感応力に対応した適切な電気刺激を行うことが可能となる。
【００５６】
また、上記最初の刺激を行った後に、動きセンサ３４の動き検知情報をもとにドライバ１の手または腕の動きを監視し、所定時間内にてまたは腕の動きが検知されない場合には、初回より強いＥＭＳパルスを発生させてドライバに再刺激を与えるようにしている。このため、初回の刺激に対しドライバが反応しなかった場合でも、より確実に危険回避操作を回避させることが可能となる。
【００５７】
［第２の実施形態］
この発明の第２の態様に係る操作支援装置は、電磁石とその励磁駆動回路を備える装着ユニットを、人（以後作業者とも言う）の前腕部に装着し、工場の生産ラインまたは物流倉庫の等の作業ラインの運転中に、例えば監視装置が危険な状態を検知した場合に、その検知時点から作業者の認知・反応時間より短いタイミングで上記励磁駆動回路により電磁石を動作させることで、作業者の手を握る動作に寄与する指屈筋に初動刺激を与え、これをトリガとして作業者にライン停止操作を行わせるようにしたものである。
【００５８】
（構成）
図５は、この発明の第２の実施形態に係る操作支援装置の概略構成を示す図である。  
操作支援装置５は、装着ユニット５Ａと、制御ユニット５Ｂとを備え、これらのユニット５Ａ，５Ｂ間は例えば信号ケーブル５Ｃにより接続される。
【００５９】
装着ユニット５Ａは、例えば図５に示すように、作業者の前腕部１１または手首部１２にバンド等により装着される励磁駆動回路５１と、作業者の親指等に装着される電磁石５２とを備えている。励磁駆動回路５１と電磁石５２との間は、例えば信号線５３を介して接続される。励磁駆動回路５１は、後述する制御ユニット５Ｂから送られる刺激制御信号により励磁パルスを発生して電磁石５２を励磁する。電磁石５２は、励磁されたときに例えばグリップスイッチ４に設けられた磁性体からなる金属部に吸着動作することで、作業者の親指に初動刺激を与える。
【００６０】
制御ユニット５Ｂは、例えば作業者の腰や腹部のベルト等に取着される。制御ユニット５Ｂは、図６に示すように、制御部５４と、入出力インタフェース部５５と、記憶部（図示省略）とを備え、これらの間はバスを介して接続されている。入出力インタフェース部３７は、上記装着ユニット５Ａの励磁駆動回路５１へ刺激制御信号を出力する。記憶部のプログラム記憶領域には、この発明の第２の実施形態に係る各種制御処理を実行するために必要なプログラムが格納されている。
【００６１】
制御部５４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサを備える。そして、この発明の第２の実施形態を実現するための制御機能として、危険検知情報取得部５４１と、励磁パルス発生制御部５４２とを備えている。これらの制御機能部は、いずれも上記記憶部のプログラム記憶領域に格納されたプログラムを上記ＣＰＵに実行させることにより実現される。
【００６２】
危険検知情報取得部５４１は、例えば生産ラインまたは物流ライン等の監視対象となる装置の動作を監視する監視装置から、入出力インタフェース部５５を介して危険検知情報を取得する。危険検知情報は、例えば生産ラインまたは物流ライン上に障害物が検知されたり製品詰まりが発生したことが検知された場合に、監視装置から出力される情報である。
【００６３】
励磁パルス発生制御部５４２は、上記危険検知情報が取得された場合に刺激制御信号を生成し、生成された刺激制御信号を入出力インタフェース部５５から装着ユニット５Ａの励磁駆動回路５１へ出力する。ここで、上記危険検知情報を取得してから刺激制御信号を出力するまでの時間は、平均的な作業者の認知・反応時間より十分に短くなるように設定される。
【００６４】
なお、制御ユニット５Ｂと装着ユニット５Ａとの間は信号ケーブル５Ｃ以外に無線インタフェースを用いて接続することも可能である。無線インタフェースとしては、例えばBluetooth（登録商標）等の小電力無線データ通信規格を採用した無線インタフェースを使用することが可能であるがこれに限らない。
【００６５】
また、上記例では電磁石を有する装着ユニット５Ａを作業者の手または指に装着するようにしたが、装着ユニット５Ａをグリップスイッチ側に設け、作業者の手または指には磁性体からなる金属部材を装着するようにしてもよい。このようにすると、作業者の手または指に装着する部材を小型化することができるので、作業者の操作性を高く維持することができる。
【００６６】
（動作）
次に、以上のように構成された操作支援装置５による、作業者の操作を支援する動作について説明する。  
例えば制御ユニット５Ｂの電源が投入されると、制御ユニット５Ｂは以下のように生産ラインまたは物流ラインにおける運転操作の支援動作を開始する。図７はその制御手順および制御内容を示すフローチャートである。
【００６７】
制御ユニット５Ｂの制御部５４は、先ずステップＳ２１において危険検知情報取得部５４１の制御の下、危険検知情報の発生を監視する。この状態で、例えば生産ラインまたは物流ライン上において障害や製品詰まり等が発生し、感知装置から危険検知情報が出力されると、危険検知情報取得部５４１は上記危険検知情報を入出力インタフェース部５５を介して取得する。
【００６８】
制御部５４は、次に励磁パルス発生制御部５４２の制御の下、ステップＳ２２において、励磁パルスを発生させるための刺激制御信号を生成し、入出力インタフェース部５５から装着ユニット５Ａの励磁駆動回路５１へ出力する。
【００６９】
上記刺激制御信号を受信すると、装着ユニット５Ａの励磁駆動回路５１により励磁パルスが発生され、当該励磁パルスが電磁石５２に供給される。電磁石５２は上記励磁パルスにより励磁されてグリップスイッチ４の金属部に吸着する。この結果、作業者の親指に対し初動刺激を与えられ、作業者はこの初動刺激をトリガとして自律的に親指を動かし、例えばグリップスイッチ４に設けられたライン停止ボタンを押下する。
【００７０】
このとき、上記制御ユニット５Ｂが危険検知情報を受け取ってから装着ユニット５Ａの励磁駆動回路５１が電磁石５２を励磁するまでの時間は、作業者の認知・反応時間より短い時間となるように設定されている。このため、作業者は自身の認知・反応時間より早いタイミングで、ラインを停止させる等の危険回避操作を開始することが可能となる。
【００７１】
なお、電磁石５２への励磁時間は、例えば上記認知・反応時間より短い時間に設定される。従って、電磁石５２の吸着動作は、作業者が自律的にライン停止ボタンを押下する操作を行う前に解放される。このため、電磁石５２の吸着動作は、作業者によるライン停止ボタンの押下操作を阻害しない。
【００７２】
（効果）
以上詳述したように第２の実施形態に係る操作支援装置では、電磁石５２とその励磁駆動回路５１を備える装着ユニット５Ａを、作業者の前腕部または手首部に装着する。そして、制御ユニット５Ｂにおいて、生産ラインまたは物流ラインの運転中に危険検知情報が受信された場合に、その時点から作業者の認知・反応時間より短いタイミングで刺激制御信号を励磁駆動回路５１に与えて電磁石５２を動作させ、これにより作業者の親指に初動刺激を与えて、作業者にグリップスイッチ４のライン停止ボタンを押下させるようにしている。
【００７３】
従って、作業者は上記電磁石５２の吸着動作による初動刺激を受けることで、危険が認知されてから自身の認知・反応時間より短いタイミングでライン停止操作を開始することが可能となる。
【００７４】
［その他の実施形態］
（１）第１および第２の実施形態では、人の前腕部または手首部に装着ユニット３Ａ，５Ａを装着し、制御ユニット３Ｂ，５Ｂの制御の下で、それぞれ上記装着ユニット３Ａの刺激パルス発生器３３〜ＥＭＳパルスを発生させるか、または励磁駆動回路５１により電磁石５２を動作させることで、手を握る動作に寄与する筋肉に初動刺激を与えて危険回避操作を開始させるようにした。しかし、それに限らず、装着ユニットを人の足首部または下肢部に装着し、制御ユニットの制御の下、上記装着ユニットからＥＭＳパルスを発生させるかまたは電磁石を動作させることで、人の足の動作に寄与する筋肉に初動刺激を与えて危険回避操作を開始させるようにしてもよい。
【００７５】
（２）第１および第２の実施形態では、人に初動刺激を与える手段として、それぞれＥＭＳおよび電磁石を用いた。しかし、この発明はこれらに限るものではなく、例えば擬似的な力覚を発生する装置を使用することでも実現できる。
【００７６】
擬似力覚発生装置は、例えば、人が握っているハンドルやグリップスイッチに少なくとも１つの振動部を内設または外設することにより構成される。振動部は、例えば、リニアアクチュエータを用いて構成され、制御部からの刺激制御信号の入力に応じて、振動軸に沿って直線的な非対称振動を行う。この非対称振動はハンドルまたはグリップスイッチの筐体を介して人の指または手の平等に伝達され、これにより人に対し力覚が提示される。非対称振動の振動周波数は、例えば人の指先に力覚を提示する場合には４０−２００Hzが用いられ、また人の手の平に力覚を提示する場合には５−１０Hzが用いられる。
【００７７】
上記振動部は複数設けるとよい。例えば、ハンドルまたはグリップスイッチにおける人の把持部位を挟んだ両側で、かつ当該把持部位から一定距離離れた位置に配置するとよい。このようにすると、２個の振動部の非対称振動によって生じる合力が人の指に伝達されることになり、人に対しより明確な力覚を提示することが可能となる。その際、２個の振動部の非対称振動の方向が同一またはほぼ同一となるように振動部の配置向きを設定することで、各非対称振動の強力の大きさを最大化することができる。
【００７８】
また、複数個の振動部に与える制御信号の位相を制御することで、各振動部による非対称振動の位相を同期させてもよい。例えば、複数個の振動部の非対称振動によって生じる合力の大きさ（例えば、当該合力の大きさの平均値または最大値）が最大となるように、当該複数個の振動部の非対称振動の位相を制御するようにしてもよい。または、複数個の振動部の非対称振動によって生じる合力の大きさが閾値以上となるように、当該複数個の振動部の非対称振動の位相を制御するようにしてもよい。なお、複数個の振動部の非対称振動によって生じる合力の大きさとは、複数個の振動部の非対称振動による力ベクトルを合成したベクトルの大きさを意味する。また、加速度の大きさを指標として力の大きさを制御することも可能である。
【００７９】
なお、複数個の振動部の非対称振動の方向は互いに異なっていてもよい。例えば、複数個の振動部の非対称振動の方向が多角形の各辺に沿った方向であってもよい。このような振動部の非対称振動を制御することで、全体として提示される力覚の方向や大きさを制御することも可能となる。
【００８０】
以上述べた擬似力覚発生装置を用いると、振動部を操作対象物に設けることができるので、手や前腕部、下肢等の人の四肢に初動刺激手段を直接装着する必要がない。従って、人の操作性を阻害したり不快感を生じさる心配がない。
【００８１】
その他、操作対象物の種類や構成、装着ユニットおよび制御ユニットの設置位置と構成、制御手順および制御内容等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００８２】
要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１…ドライバ、２…ステアリングホイール、３，５…操作支援装置、４…グリップスイッチ、３Ａ，５Ａ…装着ユニット、３Ｂ，５Ｂ…制御ユニット、３Ｃ，５Ｃ…信号ケーブル、１１…前腕部、１２…手首部、３１…基板、３２ａ，３２ｂ…電極、３３…刺激パルス発生器、３４…動きセンサ、３５…制御部、３６…記憶部、３７…入出力インタフェース部、５１…励磁駆動回路、５２…電磁石、５３…信号線、５４…制御部、５５…入出力インタフェース部、３５１，５４１…危険検知情報取得部、３５２…刺激パルス発生制御部、３５３…動き検知情報取得部、５４２…励磁パルス発生制御部、３６１…制御パラメータ記憶部。
【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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