(57)【要約】【課題】車両運動を実車運転時とより近い感覚で操作者に体感させることができる運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法を提供する。【解決手段】運転シミュレーション装置は、操作者が位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運転席部に動揺を与える動揺装置とを備える。この運転シミュレーション装置において、整形処理を施すことにより、操作者の運転操作に対応して運転席部が行うべき運動を指示する変位指令から運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、動揺装置が整形処理後の変位指令に基づいて運転席部に動揺を与えるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者が位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレーション装置において、
操作者の運転操作に関する情報から運転席部に発生させるべき加加速度を求め、求められた加加速度に基づいて、操作者に車両運動を体感させるために運転席部に付与するべき前記動揺装置の動揺を決定するようにしたことを特徴とする運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項２】
操作者の運転操作に関する情報から運転席部に生じる姿勢変化をさらに求め、求められた姿勢変化に基づいた姿勢を前記動揺装置により前記運転席部にさらに付与する請求項１に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項３】
整形処理を施すことにより、操作者の運転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示する加速度指令、速度指令又は変位指令から運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、前記動揺装置が整形処理後の加速度指令、速度指令又は変位指令に基づいて前記運転席部に動揺を与える、請求項１に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項４】
操作者が位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレーション装置において、
整形処理を施すことにより、操作者の運転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示する加速度指令、速度指令又は変位指令から運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、前記動揺装置が整形処理後の加速度指令、速度指令又は変位指令に基づいて前記運転席部に動揺を与えるようにしたことを特徴とする運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項５】
前記整形処理は非線形関数又はフィルタを用いた変換である、請求項４に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項６】
前記変換は前記動揺装置により付与される運転席部の運動量を減少させるように行われる、請求項５に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項７】
前記変換は、前記動揺装置により前記運転席部が行う運動の加速度変化を表す波形又は加加速度変化を表す波形のピーク値を減少させる、請求項５に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転席部における操作者の運転操作に応じて車両運動を運転席部の操作者に模擬体感させるために運転席部に動揺を与える運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転シミュレーション装置は、自動車等の車両運動を模擬再現するための装置として利用されるものであり、走行路や周囲の状況を再現するための視覚再現装置と共に、操作者の運転操作に伴う車両運動を操作者に模擬体感させるために運転席部に動揺を与える動揺装置とを備えている。
【０００３】
このような運転シミュレーション装置では、従来、フライトシミュレータ用に開発された技術を応用して、加速度の大きさすなわち絶対値を主たる体感因子としてとらえ、操作者に加速度を知覚させるために、運転席部の傾斜により重力加速度の成分が操作者の横方向又は前後方向に作用することを利用する。しかしながら、運転席部に回転運動を与えて傾斜させ、目標の傾斜角に達するまで一定の時間を要するため、過渡的に、模擬した加速度が不足した状態が発生する。そこで、走行面に対する直線的な運動である並進運動を与えて過渡的な加速度を模擬し、これを運転席部の回転運動と重畳させることにより、運転席部の加速度を模擬し、運転席部の操作者に車両運動を体感させている。
【０００４】
実際には、図７に示されているように、操作者が運転操作を行ったことにより生じる加速度ａを、過渡的な加速度成分である高周波数域の初動加速度ａ１と、定常的な加速度成分である低周波数域の持続加速度ａ２とに分離し、初動加速度ａ１を動揺装置による運転席部と走行面との間の相対的な直線運動である並進運動により模擬し、持続加速度ａ２を動揺装置により運転席部を回転運動させ傾斜させることにより模擬する。
【０００５】
また、運転席部に動揺を与える動揺装置の可動範囲には動作空間的な制限及び運動能力的な制限がある。したがって、この制限範囲内で加速度模擬を行うためには、動揺装置は、初動加速度を再現するために運転席部に並進運動を行わせると、次の運転操作に対する体感の模擬に備えて運転席部を中立位置に復帰させる原点復帰動作を行う必要が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の模擬再現技術又は運転シミュレーション装置は、運転席部の回転運動により絶対値が大きい定常加速度や持続加速度を発生させることが可能であり、大きな加速度が比較的緩慢な変化で操作者に作用するために並進運動に対する依存度の低い航空機の運転模擬を行うフライトシミュレータに対しては適している。
しかしながら、自動車等の車両運動の模擬再現などのように、加速度の絶対値はさほど大きくなく、頻繁に行われる運転操作に対して車両が俊敏に反応し所望する運動が得られる応答性が重視される場合には、従来の模擬再現技術又は運転シミュレーション装置は、以下の理由で十分ではなく、車両運動の体感を損なっていた。
【０００７】
すなわち、従来の模擬再現技術又は運転シミュレーション装置では、上述したように、動揺装置が初動加速度を模擬するための並進運動と持続加速度を模擬するための回転運動とを独立した運動として運転席部に付与し、その和により各瞬間において車両の運転席部に発生する加速度を模擬、再現している。しかしながら、加速度の変化を表す加加速度に着目すると、並進運動により模擬される加加速度と回転運動により模擬される加加速度とが逆位相に作用してこれら運動の効果が相殺されてしまう。例えば、図８（ａ）に示されているような加速度変化を呈する減速動作を行うとき、初動加速度を減少させるために運転席部を後方へ移動させる並進運動は、図８（ｂ）に示されるように、減速初期に負の加加速度を模擬し、減速終期に正の加加速度を模擬するが、持続加速度を減少させるために運転席部を前方へ傾斜させる回転運動は、図８（ｃ）に示されるように、減速初期に正の加加速度を模擬し、減速終期に負の加加速度を模擬しており、初動加速度を模擬する並進運動により結果として模擬される加加速度と持続加速度を模擬する回転運動により結果として模擬される加加速度は逆位相に作用する。よって、図８（ａ）に示されているような減速動作に対しては、本来、図９（ａ）に示されている加加速度を模擬するべきであるのに、実際には、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示されている加加速度を重畳して図９（ｂ）に示されている加加速度を模擬することになり、操作者が体感として得る加加速度の絶対値を全体として減少させ、加加速度に関しては正確に再現していなかった。以上のことから、このように加加速度が正確に再現されていないことが運転操作に対する応答性や車両運動の体感に影響を与え、操作者の体感を損なっていると考えられる。
【０００８】
ところが、模擬再現技術又は運転シミュレーション装置において、加加速度を正確に再現するという発想は存在していなかった。
【０００９】
また、車両運動状態の体感の再現性を向上させるためには、実際に運転中の車両における各進行軸周りの回転角を表すロール角、ピッチ角、ヨー角のような姿勢角を再現することも必要となるが、従来の運転シミュレーション装置では、持続加速度を模擬するために動揺装置が運転席部に回転運動を与え運転席部を傾斜させていたために、運転中の車両の姿勢角を再現しても持続加速度を模擬するための回転運動と干渉し、操作者の体感に与える影響を正確に再現できなかった。
【００１０】
さらに、持続加速度を模擬するために並進運動が行われると、次の運転操作に対応するために、動揺装置は上述した原点復帰動作を行わなければならない。ところが、この動揺装置が運転席部に付与する原点復帰動作は実際の車両では行われないものであり、操作者に違和感のある車両の挙動の体感を与えてしまう。これは、特にアクセルペダル又はブレーキペダルの踏み込み及び解放による加減速動作において、ブレーキ又はアクセルといったペダルを解放するときに発生する加速度変化を模擬するために行われる並進運動のための原点復帰動作において顕著であった。
【００１１】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消し、動揺装置における初動加速度を再現するための挙動と持続加速度を再現するための挙動との相互作用や原点復帰動作が車両運動の体感に与える影響を軽減させ、運転操作に対する応答性に優れ、車両運動を実車運転時とより近い感覚で操作者に体感させることを可能とさせる運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的に鑑み、操作者の運転動作に対して発生するべき加加速度に基づいて、操作者に付与する運動を決定する。また、本発明は、操作者の運転動作に対して発生するべき加速度又は加加速度に基づいて決定された操作者に付与する運動から、体感に影響を与えない成分を除去する。
【００１３】
すなわち、本発明によれば、操作者が位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレーション装置において、操作者の運転操作に関する情報から運転席部に発生させるべき加加速度を求め、求められた加加速度に基づいて、操作者に車両運動を体感させるために運転席部に付与するべき前記動揺装置の動揺を決定するようにした運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法が提供される。
【００１４】
この制御方法において、操作者の運転操作に関する情報から運転席部に生じる姿勢変化をさらに求め、求められた姿勢変化に基づいた姿勢を前記動揺装置により前記運転席部にさらに付与することが可能である。また、整形処理を施すことにより、操作者の運転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示する加速度指令、速度指令又は変位指令から運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、前記動揺装置が整形処理後の前記動揺装置が整形処理後の加速度指令、速度指令又は変位指令に基づいて前記運転席部に動揺を与えてもよい。
【００１５】
また、本発明によれば、操作者が位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレーション装置において、整形処理を施すことにより、操作者の運転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示する加速度指令、速度指令又は変位指令から運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、前記動揺装置が整形処理後の加速度指令、速度指令又は変位指令に基づいて前記運転席部に動揺を与える運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法が提供される。
【００１６】
この制御方法では、前記整形処理は非線形関数又はフィルタを用いた変換であることが好ましい。この場合、前記変換は前記動揺装置により付与される運転席部の運動量を減少させるように行われてもよい。また、前記変換は、前記動揺装置により前記運転席部が行う運動の加速度変化を表す波形又は加加速度変化を表す波形のピーク値を減少させるように行われてもよい。
【００１７】
上述したように、従来の車両に関する模擬再現技術又は運転シミュレーション装置において、運転操作に対応する車両運動の体感に対して操作者が得る違和感の原因は、加加速度が正確に再現されていなことと考えられる。これに関して、本出願人は、頻繁に運転操作が行われるような場合には、加速度の絶対値よりも加速度の変化である「加加速度」が体感に大きな影響を与え、加速度の絶対値が体感に与える影響は少ないことを見いだした。
【００１８】
そこで、本発明では、加加速度の再現、模擬を重視し、操作者の運転操作によって車両に発生するべき加加速度に基づいて、車両運動に対して操作者が得る体感を再現させるように、運転席部に動揺を与えるように動揺装置を制御している。
【００１９】
また、加速度と比較してより変化の激しい加加速度の再現には、低周波数の応答である運転席部の回転運動は適さず、車両の加加速度を模擬するのであれば、加速度の大きさ自体は問題でなくなる。したがって、従来行われていた運転席部の回転運動を行う必要はなくなり、並進運動のみで車両運動の体感を模擬することが可能となる。この結果、運転席部に付与する運動も単純となり、運転シミュレーション装置の動揺装置の制御を簡単化する効果を奏し得る。
【００２０】
さらに、車両運動に対する体感の模擬に運転席部の回転運動が不可欠でなくなれば、運転席部の回転運動を利用して、運転操作によって車両に生じる姿勢角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）を再現、模擬することが可能となり、これにより車両運動に対して操作者が得る体感をさらに向上させ、実際の体感に近づけることが可能となる。
【００２１】
加えて、動揺装置に指示される加速度指令、速度指令又は変位指令に整形処理を施して運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない挙動を除去することにより、原点復帰動作量は減少し運転操作に対する操作者の体感は向上され、より実車に近づくことが可能となる。
【００２２】
例えば、加速度指令、速度指令又は変位指令に対して、運転席部の運動量を減少させるような変換又は加速度変化又は加加速度変化を表す波形のピーク値を減少させるような変換を施せば、それに伴って原点復帰動作量も減少し、原点復帰動作が操作者に与える違和感も減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明による動揺装置の制御方法を用いた運転シミュレーション装置の好ましい実施形態について説明する。
【００２４】
図１を参照すると、運転シミュレーション装置１０は、操作者が搭乗し各種操作を行う運転席部１２と、運転席部１２の操作者に走行路や周囲風景等の視覚情報を与える表示装置１４と、運転席部１２を支持し、運転席部１２に動揺を与える動揺装置１６と、動揺装置１６の動作を制御する制御装置１８と、様々なデータを記憶、保管するための記憶装置２０とを備える。記憶装置２０には、各種車両及びシミュレーションモデルに関する設定パラメータ、各種演算に必要となる関数やマトリクスなどが予め記憶されている。設定パラメータには、操作者による運転操作の量から運転席部１２の加速度を導き出すのに必要となるパラメータや関数の他、後述の動作指令の整形に用いられるフィルタ、関数、マトリクスなども含まれている。
【００２５】
制御装置１８は、車両運動演算部２２と、動揺演算部２４と、動作指令部２６とを含んでいる。車両運動演算部２２は、操作者が選択した再現対象車両やシミュレーションモデルに基づいて、操作者の運転動作に応じて車両に理論上発生する運動を表す変数、すなわち車体重心のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度、車体重心周りの角加速度、ロール角（Ｘ軸周りの回転角）、ピッチ角（Ｙ軸周りの回転角）及びヨー角（Ｚ軸周りの回転角）といった車体の姿勢角などの値を演算、決定する。動揺演算部は、車体重心のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度、車体重心周りの角加速度、車体の姿勢角から、実際に運転席部１２に付与する動揺（変位量又は速度）を演算により求める。動作指令部２６は、動揺演算部２４において求められた運転席部１２に付与するべき動揺を実現するために、動揺装置１６、詳細にはその各アクチュエータ３０が行うべき動作を決定し、動作指令を作成する。
【００２６】
動揺装置１６は、動作指令部２６からの動作指令信号を増幅するためのアンプ及び動作指令信号を処理するドライバ２８と、運転席部１２の運動及び姿勢を再現するために、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の移動と、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り及びＺ軸周りの回転を与えることを可能とさせる複数のアクチュエータ３０と、アクチュエータ３０の動作を監視するためのセンサ３２（例えば、リミットセンサ、原点センサなど）とを備え、各アクチュエータ３０が動作指令部２６の動作指令に基づいて動作する。ここで、Ｘ軸方向とは原点位置において車両が直進する方向を指し、Ｚ軸方向とは上下方向を指し、Ｙ軸方向とはＸ軸及びＺ軸に垂直な方向を指すものとする。
【００２７】
なお、動揺装置１６は、上記の構成に限定されるものではなく、運転席部１２に対して、空間におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸に沿った移動と、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りの３軸周りの回転とを与えることができる任意の駆動装置とすることができる。また、動揺装置１６は、直交３軸の移動及び３軸周りの回転をそれぞれ独立して担当する複数のアクチュエータ３０を備えている必要はなく、複数のアクチュエータ３０の動作が結果として上記直交３軸の移動及び３軸周りの回転を実現できるものであればよい。例えば、動揺装置１６として、プラットフォームを複数（この場合６つが好ましい）のアクチュエータ３０により支持している６自由度パラレルリンク機構などが使用され得る。６自由度パラレルリンク機構に関しては公知のものであるのでここでは特に説明はしない。
【００２８】
次に、図１及び図２を参照して、制御装置において行われる処理について説明する。
【００２９】
制御装置１８は、最初に、操作者が選択した再現対象車両やシミュレーションモデルに基づいて、操作者による運転操作の量から運転席部１２の加速度を導き出すのに必要となるパラメータを記憶装置２０から車両運動演算部２２に読み込む。同時に、各種演算に必要となる関数やマトリクスなどを記憶装置２０から動揺演算部２４及び動作指令部２６に読み込む。
【００３０】
次に、車両運動演算部２２が、選択された車両及びシミュレーションモデルに基づき、操作者の運転動作に応じて車両に理論上発生する運動を表す変数、すなわち車体重心のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度（ブロック３４）、車体重心周りの角加速度（ブロック３６）、ロール角、ピッチ角及びヨー角といった車体の姿勢角（ブロック３８）などの値を演算、決定する。
【００３１】
図中には示されていないが、上記で求められた車両の運動を表す変数の値から積分などの演算により車両の変位量が求められ、この車両の変位量及び姿勢角に応じて、制御装置１８は、表示装置１４を通じて操作者に視覚情報を逐次提供する。
【００３２】
次に、車両運動演算部２２によって決定された車両の運動を表す各変数の値は動揺演算部２４に読み込まれる。動揺演算部２４では、ブロック４０において、これら変数の値のうち、車体重心のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度（ブロック３４）と車体重心周りの角加速度（ブロック３６）とから、車両重心と運転席部１２との位置のずれやそれに基づいて発生するモーメント等を考慮して、この運転操作条件における運転席部１２に発生するべきＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の理論加速度が演算により求められる。
【００３３】
一方、ブロック４２では、車両運動演算部２２によって求められた姿勢角が動揺装置１６の可動範囲を考慮した実現可能な範囲内になるような変換や理論上の車両の姿勢と実際の運転席部１２の姿勢とを相関させる変換などのように、姿勢角を制限したり一定比率で姿勢角を変換したりする処理を施し、実際に運転席部１２に付与するべき姿勢角を演算により求めている。しかしながら、車両の姿勢角（ブロック３８）をそのまま運転席部１２の姿勢角とすることも可能である。
【００３４】
このようにして、運転席部１２の運動及び姿勢を表す変数の値が演算されると、これら変数の値から、運転席部１２に付与する動揺が演算により求められる。
【００３５】
ここで、従来の運転シミュレーション装置においては、前述したように、加速度の大きさすなわち絶対値を主たる体感因子としてとらえ、操作者の運転操作により各瞬間に発生するべき加速度を運転者に作用させるようにすることにより、操作者に車両運動の体感を与えるのに必要とされる動揺装置１６の動作を設計していた。しかしながら、本出願人は、加速度の大きさだけでなく、加速度の変化すなわち加加速度も操作者が得る車両運動の体感に影響を与えており、むしろ、加速度のうち加速度の定常成分よりも、加速度の変化成分すなわち加加速度が、車両運動の体感に大きな影響を与えることを見出した。そこで、本発明による動揺装置１６の制御方法では、車両の運転席部１２に発生するべき加加速度に基づいて、操作者に車両運動を体感させるために行うべき運転席部１２の動揺を設計し、このような動揺を動揺装置１６により付与する。
【００３６】
したがって、図２に示されている制御装置１８の動揺演算部２４では、ブロック４４によって、ブロック４０で求められた運転席部において発生するべきＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の理論加速度から微分演算により運転席部１２において発生するべきＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の理論加加速度が求められる。さらに、図２のブロック４６に示されているように、このようにして求められた運転席部１２の理論加加速度をフィルタにかけ、動揺装置１６により実現可能な運動のみを抽出してもよい。
【００３７】
次に、ブロック４８において、運転操作に応じて生じる運転席部１２の理論加加速度の波形又はそれに上述のフィルタ処理を施したものに積分処理を施して、運転席部１２の理論変位を演算により求める。
【００３８】
運転席部１２に動揺を与える動揺装置１６の可動範囲には動作空間的な制限及び運動能力的な制限があるので、動揺装置１６は、初動加速度を再現するために運転席部１２に並進運動を行わせた後、次の運転操作の再現に備えて運転席部１２を中立位置又は原点位置に復帰させる原点復帰動作を行う必要がある。そこで、ブロック５０では、運転席部１２の理論変位に対して動揺装置１６の原点復帰動作を考慮した処理（以下、中立処理と呼称する）を施し、運転席部１２が実際に行う運動又は変位を決定し、この実際に行う運動又は変位に基づいて動揺装置１６が実際に運転席部１２に付与する変位指令を定めている。
【００３９】
例えば、操作者の運転操作により、図３（ａ）に示されているような加速度変化の減速動作が行われる場合には、加加速度の推移は図３（ｂ）に示される波形のようになる。このとき、ブロック４４において求められた運転席部１２の理論加加速度から上記ブロック４８の処理及びブロック５０の中立処理を経て求められた変位指令に基づいて行われる運転席部１２の運動の加速度及び加加速度の推移は、それぞれ、図４（ａ）及び（ｂ）に示される波形のようになる。
【００４０】
ところで、このようにして求めた運転席部１２の変位指令に従って運転席部１２に運動を付与すると、操作者は実際の運転との違和感を得ることが分かった。本出願人は、この違和感が、動揺装置１６の原点復帰動作に起因するものであることを見出した。そして、この違和感は、特にアクセルペダル又はブレーキペダルの踏み込み及び解放による加減速動作において、ブレーキ又はアクセルといったペダルを解放するときに発生する加速度変化を模擬するために行われる並進運動のための原点復帰動作において顕著であることが分かった。この点に関し、本出願人は、特に減速動作の終了時において見られる減速量又は加加速度の急激な変化の際には、加加速度の変化を表す波形のピーク値を小さくしても操作者が本来得るべき体感には大きな影響を与えないことを見出した。このように加加速度の変化を表す波形のピークを小さくすることは、並進運動による変位量を減少させることにつながり、結果として原点復帰動作量を減少させ、上述の違和感を大幅に減少させることになる。また、減速動作の初期において見られる減速量又は加加速度の急激な変化の際においても、変位指令から操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、並進運動による変位量を減少させ、原点復帰動作量を減少させることは有効と考えられる。以上のことは、加速動作におけるアクセルペダルの解放のときにも同様である。
【００４１】
そこで、本発明では、運転席部１２の原点復帰動作を考慮して定められた運転席部１２が実際に行うべき運動を指示する変位指令に対して整形処理を施して、変位指令から操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、運転操作による車両の応答に対して操作者が感じる違和感を低減させている。例えば、図２に示されている制御装置１８では、ブロック５２において、変位指令から操作者の体感に影響を与えない部分を除去するために図６に示されるような非線形関数やフィルタのような任意の関数を用いて、運転席部１２が行うべき運動を指示する変位指令に整形処理を施し、図５（ａ）及び（ｂ）に示されているように、変位指令に基づいて行われる運転席部１２の運動についてブレーキペダル解放時の加速度変化又は加加速度変化のピークを低下させている。また、この整形処理に伴って原点復帰動作量も当然に減少している。このような整形処理を施したところ、運転操作に対する操作者の体感はさらに向上することが確かめられた。
【００４２】
ここで、上記ブロック５２の整形処理において用いられる非線形関数又はフィルタは、結果として図５に示されているように加速度又は加加速度の変化を表す波形のピーク値を減少させるようになっていればよい。上記ブロック５２の整形処理は、例えば、運転席部１２の加速度又は加加速度の変化を表す波形のピーク値を減少させることや運転席部１２の並進運動の最大変位量を小さくすることによって、運転席部１２の運動量を減少させるように行われることが好ましい。
【００４３】
従来の運転シミュレーション装置においては、原点復帰動作が大きな変位を伴って行われる場合、原点復帰動作が車両運動を体感させる体感付与動作に影響を与え、操作者に対して違和感のある車両の挙動を体感させる可能性があった。これに対して、上記のように運転席部１２の運動量を減少させること（初動加速度を体感させるための並進運動量を減少させること）により、運転席部１２の原点復帰動作のための運動量を減少させ、運転席部１２の原点復帰動作が操作者の体感に与える影響を小さくさせることが可能となる。原点復帰動作は従来の運転シミュレーション装置においても行われるものであり、上記の効果は原点復帰動作量を減少させることによって生じるものであるから、上記ブロック５２の整形処理は従来の運転シミュレーション装置においても有効となり得る。
【００４４】
一方、図２に示されている動揺装置１６の制御装置１８では、車両の運転席部１２に発生する加速度の大きさを考慮せず、加加速度のみに基づいて、操作者に体感を付与するための運転席部１２の動揺が設計されている。さらに、従来、応答の遅い持続加速度（定常加速度とみなせる成分）を模擬するために使用されていた運転席部１２の回転運動を加加速度の模擬に用いず、応答の速い初動加速度（加速度変化とみなせる成分）を模擬するために使用されていた運転席部１２の並進運動のみを用いて、加加速度の模擬を行い、応答性の良さをも担保している。したがって、従来のように運転席部１２の回転運動を持続加速度の模擬に使用する必要がなくなっている。そこで、図２に示されている動揺装置１６の制御装置１８では、車両の姿勢角のみを模擬するために運転席部１２の回転運動を用いており、車両の姿勢角をより正確に表現することを可能とさせている。
【００４５】
以上のようにして、動揺装置１６によって運転席部１２に付与するべき動揺が求められると、この動揺を表す変数が動揺演算部２４から動作指令部２６へ伝送される。運転席部１２に付与するべき動揺を表す変数には、運転席部１２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の変位と、運転席部１２のロール角、ピッチ角、ヨー角の姿勢角が含まれる。
【００４６】
そして、動作指令部２６は、記憶装置２０から読み込んだ変換係数やマトリクスに基づき、動揺演算部２４において求められた運転席部１２に付与する動揺を実現するために、動揺装置１６、詳細にはその各アクチュエータ３０が行うべき動作（具体的には変位量）を決定し、それぞれのアクチュエータ３０に向けた動作指令を作成する。
【００４７】
そして、動作指令部２６は、求められた運動に応じて動揺装置１６の各アクチュエータ３０に動作指令を与え、各アクチュエータ３０は、制御装置１８からの動作指令をアンプ及びドライバ２８を通して各アクチュエータ３０に合った動作信号に変換して受け取り、動作を行う。各アクチュエータ３０の動作はセンサ３２を通して制御装置１８により監視される。
【００４８】
このようにして、運転席部１２は、操作者によってなされた運転操作に応じて、動揺装置１６によって動揺を与えられ、運転操作に応じた運転動作を操作者に模擬的に体感させると共に、表示装置１４を通じて視覚的変化も模擬的に体感させる。
【００４９】
以上説明したように、本発明によれば、運転シミュレーション装置において、車両の運動に対する体感に大きな影響を与える加加速度に基づいて、運転操作に応じた動揺を運転席部に与えるように動揺装置を制御するので、運転席部の並進運動と回転運動とが干渉して加加速度を正確に模擬できなくなることはなくなり、操作者はより実車に近い体感を得ることができる。さらに、加加速度は、動揺装置の並進運動のみにより再現可能であるので、運転操作に対する応答性にすぐれており、また、回転運動を車両の姿勢の再現のみに使用することも可能となり、車両運動の体感をより正確に再現することができる。
【００５０】
また、動揺装置に対する変位指令、速度指令又は加速度指令から、操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去することにより、動揺装置の並進運動を最小限に抑え、それにより動揺装置の原点復帰動作量を減少させて、原点復帰動作が操作者に与える違和感を減少させることができる。この結果、操作者が運転操作に対して得る体感はさらに向上される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による動揺装置の制御方法を用いた運転シミュレーション装置の全体構成を示しているブロック図である。
【図２】図１に示されている運転シミュレーション装置の制御装置における処理を説明するブロック図である。
【図３】減速動作における運転席部の運動の一例を表すグラフであり、（ａ）はその加速度の推移、（ｂ）は加加速度の推移を示している。
【図４】図３に示されてる運転席部の運動を模擬する際に、中立処理を施した後の変位指令に基づいて運転席部が動揺装置によって付与される運動を表すグラフであり、（ａ）は加速度の推移、（ｂ）は加加速度の推移を示している。
【図５】図３に示されている運転席部の運動を模擬する際に、中立処理を施した後、さらに整形処理を施した変位指令に基づいて運転席部が動揺装置によって付与される運動を表すグラフであり、（ａ）は加速度の推移、（ｂ）は加加速度の推移を示している。
【図６】整形処理の一例である非線形変換を表すグラフである。
【図７】運転席部の並進運動により模擬される初動加速度と運転席部の回転運動により模擬される持続加速度との重畳により操作者に運転操作に応じた加速度を体感させる従来の加速度模擬原理を表すグラフである。
【図８】従来技術による減速動作の模擬において、実際に観察される運転席部の挙動を表すグラフであり、（ａ）は減速動作における加速度変化、（ｂ）は運転席部の並進運動により模擬される加加速度、（ｃ）は運転席部の回転運動により模擬される加加速度を示している。
【図９】（ａ）は図８（ａ）に示される減速動作に対して本来模擬されるべき加加速度の変化、（ｂ）は図８（ｂ）及び（ｃ）に示される加加速度の重畳の結果実際に模擬される加加速度の変化を示しているグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１０    運転シミュレーション装置
１２    運転席部
１６    動揺装置
１８    制御装置
２２    車両運動演算部
２４    動揺演算部
２６    動作指令部
【図１】
2006343779.tif 000003
【図２】
2006343779.tif 000004
【図３】
2006343779.tif 000005
【図４】
2006343779.tif 000006
【図５】
2006343779.tif 000007
【図６】
2006343779.tif 000008
【図７】
2006343779.tif 000009
【図８】
2006343779.tif 000010
【図９】
2006343779.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月13日(2006.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者が位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法において、
前記運転席部の運動量を減少させるように、操作者の運転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示する加速度指令、速度指令又は変位指令に整形処理を施して、運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、整形処理後の加速度指令、速度指令又は変位指令に基づいて前記運転席部に付与すべき動揺を求めるようにしたことを特徴とする運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項２】
前記整形処理は非線形関数又はフィルタを用いた変換である、請求項１に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項３】
前記変換は前記運転席部の並進運動の最大変位量を小さくさせるように行われる、請求項２に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【請求項４】
前記変換は、前記動揺装置により前記運転席部が行う運動の加速度変化を表す波形又は加加速度変化を表す波形のピーク値を減少させる、請求項２に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
すなわち、本発明によれば、操作者が位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法において、前記運転席部の運動量を減少させるように、操作者の運転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示する加速度指令、速度指令又は変位指令に整形処理を施して、運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、整形処理後の加速度指令、速度指令又は変位指令に基づいて前記運転席部に付与すべき動揺を求めるようにした運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この制御方法では、前記整形処理は非線形関数又はフィルタを用いた変換であることが好ましい。この場合、前記変換は前記運転席部の並進運動の最大変位量を小さくさせるように行われてもよい。また、前記変換は、前記動揺装置により前記運転席部が行う運動の加速度変化を表す波形又は加加速度変化を表す波形のピーク値を減少させるように行われてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
動揺装置に指示される加速度指令、速度指令又は変位指令に整形処理を施して運転操作に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない挙動を除去することにより、原点復帰動作量は減少し運転操作に対する操作者の体感は向上され、より実車に近づくことが可能となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、動揺装置に対する変位指令、速度指令又は加速度指令から、操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去することにより、動揺装置の並進運動を最小限に抑え、それにより動揺装置の原点復帰動作量を減少させて、原点復帰動作が操作者に与える違和感を減少させることができる。この結果、操作者が運転操作に対して得る体感はさらに向上される。