(57)【要約】【課題】映像にちらつきが生じることを抑制することができる運転模擬試験装置を提供する。【解決手段】運転模擬試験装置は、模擬車両が搭載された可動台を運動させる第１運動付与装置４と、模擬車両と可動台との間に配置され、可動台に対して模擬車両を運動させる第２運動付与装置６と、車両の走行により生じる車両運動のうち、車両姿勢角および路面凹凸により生じる加速度を模擬するように第２運動付与装置を制御するとともに、路面凹凸以外により生じる加速度を模擬するように第１運動付与装置を制御する制御装置１４と、可動台と連動するスクリーンに車両の走行を視覚的に模擬する映像を表示する視覚模擬装置９と、を備える。【選択図】図２
2008052216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
模擬車両が搭載された可動台を運動させる第１運動付与装置と、
前記模擬車両と前記可動台との間に配置され、前記可動台に対して前記模擬車両を運動させる第２運動付与装置と、
車両の走行により生じる車両運動のうち、車両姿勢角および路面凹凸により生じる加速度を模擬するように前記第２運動付与装置を制御するとともに、路面凹凸以外により生じる加速度を模擬するように前記第１運動付与装置を制御する制御装置と、
前記可動台と連動するスクリーンに車両の走行を視覚的に模擬する映像を表示する視覚模擬装置と、
を備えることを特徴とする運転模擬試験装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
車両が凹凸のない路面を走行する際に生じる第１車両加速度を演算する第１車両加速度演算手段と、
車両が凹凸のある路面を走行する際に生じる第２車両加速度を演算する第２車両加速度演算手段と、
路面凹凸により生じる第３車両加速度として、前記第１車両加速度と前記第２車両加速度との差分を演算する第３車両加速度演算手段と、
車両の姿勢角を演算する車両姿勢角演算手段と、
前記車両の姿勢角および前記第３車両加速度を模擬するように前記第２運動付与装置を制御する第２運動付与装置制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の運転模擬試験装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１車両加速度演算手段により演算された第１車両加速度を模擬するように前記第１運動付与装置を制御する第１運動付与装置制御手段を有することを特徴とする請求項２に記載の運転模擬試験装置。
【請求項４】
前記制御装置は、路面凹凸以外により生じる加速度として、車両に生じる前後方向加速度および横方向加速度を模擬するように前記第１運動付与装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の運転模擬試験装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２運動付与装置が前記可動台に及ぼす振動量のデータを取得する振動量取得手段と、前記振動量のデータに基づいて前記第１運動付与装置を制振制御する制振制御手段と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転模擬試験装置。
【請求項６】
前記第２運動付与装置は、前記可動台と前記模擬車両の各車輪取付部位との間に配置され、前記可動台に対して前記各車輪取付部位を上下動させる上下動付与装置を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の運転模擬試験装置。
【請求項７】
前記第１運動付与装置は、前記可動台を並進運動させる並進運動付与装置と、前記可動台をチルト運動させるチルト運動付与装置とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の運転模擬試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬する運転模擬試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の開発や運転者の訓練などを目的として、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬体感することができるドライビングシミュレータが知られている。ドライビングシミュレータは、各種操作系やメータなどを装備する車両モデルが内部に設置された可動台を備えており、可動台のチルト運動（ピッチ方向、ロール方向）を制御する（特許文献１参照）。この可動台へのチルト運動によって車両モデルに前後加速度や横加速度またはピッチ角やロール角などを模擬的に作用させ、被験者に車両を運転している感覚を模擬的に体感させる。なお、特許文献１のドライビングシミュレータには、可動台と車両モデルとの間に車両走行時の振動を再現するための加振装置が設けられている。  
【特許文献１】特開昭６１−１９４４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術に係るドライビングシミュレータでは、車両のピッチ角やロール角などの姿勢角が可動台のチルト運動により模擬されるとともに、運転時の視界が可動台と連動するスクリーンに表示される映像により模擬される。よって、車両の姿勢角を再現するために可動台をチルト運動させた場合には、スクリーンに表示される映像も同時に回転させる必要がある。このように映像を大きく移動させた場合には、画像の解像度や更新レートが粗いほど映像にちらつきが生じてしまう。このため、被験者に違和感を与えたり、被験者がシミュレータ酔いをしやすくなってしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、映像にちらつきが生じることを抑制することができる運転模擬試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明に係る運転模擬試験装置は、模擬車両が搭載された可動台を運動させる第１運動付与装置と、模擬車両と可動台との間に配置され、可動台に対して模擬車両を運動させる第２運動付与装置と、車両の走行により生じる車両運動のうち、車両姿勢角および路面凹凸により生じる加速度を模擬するように第２運動付与装置を制御するとともに、路面凹凸以外により生じる加速度を模擬するように第１運動付与装置を制御する制御装置と、可動台と連動するスクリーンに車両の走行を視覚的に模擬する映像を表示する視覚模擬装置と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
上述した運転模擬試験装置によれば、制御装置は、車両の走行により生じる車両運動のうち、車両姿勢角および路面凹凸により生じる加速度を模擬するように第２運動付与装置を制御するとともに、路面凹凸以外により生じる加速度を模擬するように第１運動付与装置を制御する。よって、車両の姿勢角および路面凹凸による加速度は、第２運動付与装置により模擬されており、第１運動付与装置により模擬されていない。このため、スクリーンに映像を表示して、模擬車両の周囲環境を視覚的に模擬する場合には、車両の姿勢角が変化する状況や車両が路面凹凸により振動する状況に応じて、スクリーンに表示される映像を回転させたり振動させる必要はない。このため、車両の姿勢角が変化する状況や車両が凹凸のある路面を走行する状況を模擬する時に映像にちらつきが生じることを抑制することができ、映像のちらつきによる被験者の違和感やシミュレータ酔いなどを低減することができる。また、上述した運転模擬試験装置によれば、従来技術と比較して、実際の車両により近い走行環境を再現することが可能となる。
【０００７】
上述した運転模擬試験装置において、制御装置は、車両が凹凸のない路面を走行する際に生じる第１車両加速度を演算する第１車両加速度演算手段と、車両が凹凸のある路面を走行する際に生じる第２車両加速度を演算する第２車両加速度演算手段と、路面凹凸により生じる第３車両加速度として第１車両加速度と第２車両加速度との差分を演算する第３車両加速度演算手段と、車両の姿勢角を演算する車両姿勢角演算手段と、車両の姿勢角および第３車両加速度を模擬するように第２運動付与装置を制御する第２運動付与装置制御手段と、を有することが好ましい。
【０００８】
この構成によれば、制御装置は、路面凹凸により生じる第３車両加速度として、車両が凹凸のない路面を走行する際に生じる第１車両加速度と、車両が凹凸のある路面を走行する際に生じる第２車両加速度との差分を演算する。そして、制御装置は、車両の姿勢角および第３車両加速度を模擬するように第２運動付与装置を制御する。このような制御装置の動作により、車両の姿勢角および路面凹凸による加速度は第２運動付与装置を用いて模擬されるため、車両の姿勢角および路面凹凸による加速度は第１運動付与装置を用いて模擬されない。よって、車両の姿勢角および路面凹凸による加速度に応じて第１運動付与装置が駆動されないため、車両の姿勢角変化や路面凹凸に応じてスクリーンに表示される映像を回転させたり振動させる必要をなくすことができる。
【０００９】
上述した運転模擬試験装置において、制御装置は、第１車両加速度演算手段により演算された第１車両加速度を模擬するように第１運動付与装置を制御する第１運動付与装置制御手段を有することが好ましい。この構成によれば、第１運動付与装置は、車両が凹凸のない路面を走行する際に車両に生じる加速度を模擬するように制御されるものであるため、車両の姿勢角および路面凹凸による加速度に応じて駆動されない。よって、車両の姿勢角変化や路面凹凸に応じて、スクリーンに表示される映像を回転させたり振動させる必要をなくすことができる。
【００１０】
上述した運転模擬試験装置において、制御手段は、第２運動付与装置が可動台に及ぼす振動量の情報を取得する振動量取得手段と、振動量の情報に基づいて第１運動付与装置を制振制御する制振制御手段と、を有することが好ましい。この構成によれば、制御手段は、第２運動付与装置が可動台に及ぼす振動量の情報を取得し、制振制御手段は、振動量のデータに基づいて第１運動付与装置を制振制御する。よって、第１運動付与装置は、第２運動付与装置の運動による可動台の共振を抑制するように可動台に対して運動を与えるため、可動台の異常振動が抑制されて、被験者が不快な振動を感じることを防止することができる。
【００１１】
上述した運転模擬試験装置において、第２運動付与装置は、可動台と模擬車両の各車輪取付部位との間に配置され、可動台に対して各車輪取付部位を上下動させる上下動付与装置を含むことが好ましい。この構成によれば、第２運動付与装置である上下動付与装置を用いて模擬車両の各車輪取付部位を上下動させることで、車両の姿勢角および路面凹凸による加速度を好適に模擬することができる。
【００１２】
上述した運転模擬試験装置において、第１運動付与装置は、可動台を並進運動させる並進運動付与装置と、可動台をチルト運動させるチルト運動付与装置とを含むことが好ましい。この構成によれば、第１運動付与装置である並進運動付与装置およびチルト運動付与装置を用いて可動台を運動させることで、車両に生じる前後方向加速度および横方向加速度を好適に模擬することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の運転模擬試験装置によれば、映像にちらつきが生じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る運転模擬試験装置の実施の形態を説明する。
【００１５】
本実施の形態では、本発明に係る運転模擬試験装置を、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬するドライビングシミュレータに適用する。本実施の形態に係るドライビングシミュレータは、車両を模擬した車両モデルが内部に設置されるドームを備え、ドームを並進運動させるためのＸＹ並進機構、ドームをチルト運動させるためのヘキサポッドを備えている。また、本実施の形態に係るドライビングシミュレータは、ドームの内部に設けられる複数のシェーカであって、ドームに対して車両モデルをチルト運動させるためのシェーカを備えている。
【００１６】
図１〜図３を参照して、実施の形態に係るドライビングシミュレータ１について説明する。図１は、本実施の形態に係るドライビングシミュレータ１の全体を示す斜視図である。図２は、図１のドームの内部およびヘキサポッドを示す側面図である。図３は、本実施の形態に係るドライビングシミュレータ１の構成図である。
【００１７】
ドライビングシミュレータ１は、被験者の運転操作に応じて車両の運動状態を算出し、その算出した運動状態を被験者が体感できるようにドームおよび車両モデルに対して各種運動を付与する。特に、ドライビングシミュレータ１では、目標加速度に応じた並進制御およびチルト制御を行う。そのために、ドライビングシミュレータ１は、主なものとして、ドーム２、ＸＹ並進機構３、ヘキサポッド４、可動台５、シェーカ６、車両モデル７、スクリーン８、プロジェクタ９、スピーカ１０、データベース１１、コンピュータ（制御装置）１４を備えている。
【００１８】
ドーム２は、略円筒形状であり、底面に円形状の可動台５が設けられる。可動台５の上面には、車両モデル７の４輪の位置にそれぞれシェーカ６が設置され、この４個のシェーカ６によって車両モデル７が支持される。ドーム２内の車両モデル７の周りには、スクリーン８が、ドーム２に固定された状態で設けられており、言い換えれば、可動台に対して固定された状態で設けられている。スクリーン８は、車両モデル７の前方、両側方、後方などに設けられる。また、ドーム２内の上方には、各スクリーン８に投影可能な位置および角度でプロジェクタ９が設けられる。
【００１９】
ＸＹ並進機構３は、ドーム２を車両の前後方向（Ｘ方向）および車両の横方向（Ｙ方向）に並進運動させるための機構であり、特許請求の範囲の並進運動付与装置に相当する。ＸＹ並進機構３には、Ｘ方向に沿って６対のレール３ａが敷設され、各レール３ａの間にベルト３ｂがそれぞれ１本づつ設けられる。また、ＸＹ並進機構３には、６対のレール３ａの上にＹ方向に沿って１対のレール３ｃが配置され、レール３ｃの間にベルト３ｄが設けられる。レール３ｃは、レール３ａ上をＸ方向に沿って移動自在に設けられ、下部に６本のベルト３ｂが取り付けられている。レール３ｃ上には、ヘキサポッド４の台座となる基台３ｅが配置される。基台３ｅは、レール３ｃ上をＹ方向に沿って移動自在に設けられ、下面にベルト３ｄが取り付けられている。
【００２０】
モータ制御部３ｇは、コンピュータ１４からのＸ並進制御信号を受信すると、そのＸ並進制御信号に応じて駆動電流をＸ並進駆動モータ３ｆに供給する。Ｘ並進駆動モータ３ｆは、モータ制御部３ｇから駆動電流が供給されると、駆動電流に応じて回転する。６本のベルト３ｂのそれぞれは、Ｘ並進駆動モータ３ｆによって回転駆動され、レール３ｃをＸ方向に並進移動させる。また、モータ制御部３ｉは、コンピュータ１４からのＹ並進制御信号を受信すると、そのＹ並進制御信号に応じて駆動電流をＹ並進駆動モータ３ｈに供給する。Ｙ並進駆動モータ３ｈは、モータ制御部３ｉから駆動電流が供給されると、駆動電流に応じて回転する。ベルト３ｄは、Ｙ並進駆動モータ３ｈによって回転駆動され、基台３ｅをＹ方向に並進移動させる。
【００２１】
ヘキサポッド４は、ドーム２をピッチ方向、ロール方向にチルト運動させるための機構であり、特許請求の範囲のチルト運動付与装置に相当する。ヘキサポッド４は、６本の油圧シリンダ４ａを備えており、油圧シリンダ４ａが基台３ｅと可動台５との間に配設される。油圧制御部４ｂは、コンピュータ１４からのヘキサポッドシリンダ制御信号を受信すると、そのヘキサポッドシリンダ制御信号に応じて作動油圧を供給する。油圧シリンダ４ａのそれぞれは、油圧制御部４ｂから作動油圧が供給されると、作動油圧に応じて伸縮する。６本の油圧シリンダ４ａのそれぞれが伸縮することによって、可動台５（ドーム２）が基台３ｅに対して三次元的に傾く。なお、図３には、油圧シリンダ４ａおよび油圧制御部４ｂを１組しか描いていないが、実際には６組ある。
【００２２】
ＸＹ並進機構３およびヘキサポッド４は、被験者の運転操作に応じて車両モデル７に生じる前後方向加速度および横方向加速度（言い換えれば、車両の走行により生じる車両運動のうち、路面凹凸以外により生じる加速度）を模擬するために主に利用される。特に本実施形態では、前後方向加速度および横方向加速度の高周波成分がＸＹ並進機構３により模擬され、前後方向加速度および横方向加速度の低周波成分がヘキサポッド４により模擬される。すなわち、車両が急に発進、加速、減速、停止、旋回などした時に生じる高周波数の加速度がＸＹ並進機構３により模擬され、車両が緩やかに発進、加速、減速、停止、旋回などした時に生じる低周波数の加速度がヘキサポッド４により模擬される。以上に説明したように、ＸＹ並進機構３およびヘキサポッド４の組み合わせは、前後方向加速度および横方向加速度を模擬するための機構であり、特許請求の範囲の第１運動付与装置に相当する。
【００２３】
４個のシェーカ６は、ドーム２内で車両モデル７をピッチ方向、ロール方向、バウンス方向（上下方向）に運動させるための機構であり、特許請求の範囲の第２運動付与装置および上下動付与装置に相当する。４個のシェーカ６は、被験者の運転操作に応じて車両モデル７に生じる姿勢変化（ピッチ、ロール）、および路面凹凸により車両モデル７に生じる上下方向加速度を模擬するために主に利用される。４個のシェーカ６のそれぞれは、ドーム２内で車両モデル７をピッチ方向、ロール方向、バウンス方向に運動させるために、車両モデル７の車輪取付部位を支持するとともに上下方向に伸縮する。油圧制御部６ｂは、コンピュータ１４からのシェーカシリンダ制御信号を受信すると、そのシェーカシリンダ制御信号に応じて作動油圧を供給する。油圧シリンダ６ａのそれぞれは、油圧制御部６ｂから作動油圧が供給されると、作動油圧に応じて伸縮し、車両モデル７の各車輪取付部位を上下方向に移動させる。４本の油圧シリンダ６ａのそれぞれが独立して伸縮することによって、車両モデル７が可動台５に対して三次元的に傾く。なお、図３には、油圧シリンダ６ａおよび油圧制御部６ｂを１組しか描いていないが、実際には４組ある。上述したシェーカ６は油圧制御されるものであるが、シェーカは電磁力により駆動制御されるものでもよい。
【００２４】
車両モデル７は、車両の車体および車両の内装などを備えており、被験者が着座して各種運転操作を行うことができる。そのために、車両モデル７には、操作部７ａやメータ７ｂなどが装備されている。操作部７ａは、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバーなどから構成される。また、操作部７ａには、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイールの各操作量を検出するための各センサやシフトレバーのシフトポジションを検出するためのセンサが設けられている。操作部７ａの各センサは、検出した検出値を検出信号としてコンピュータ１４に送信する。また、操作部７ａのアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバーには、操作反力発生部７ｃによって被験者が体感する操作反力が与えられる。操作反力発生部７ｃは、コンピュータ１４から操作反力信号を受信すると、各操作反力信号に応じて操作反力を発生させる。メータ７ｂは、スペードメータ、タコメータ、シフトポジションの表示部などから構成される。コンピュータ１４から各メータや表示部に対して車両情報信号が出力されると、車両情報信号に応じて各メータが駆動されたり表示部の表示が行われる。
【００２５】
プロジェクタ９のそれぞれは、コンピュータ１４から画像信号を受信すると、各画像信号に応じて模擬画像（模擬走行路を走行した場合に車両内から見える景色の画像）を各スクリーン８に投影する。すなわち、プロジェクタ９のそれぞれは、可動台５と連動するスクリーン８に車両の走行を視覚的に模擬する映像を表示する視覚模擬装置である。被験者は、スクリーン８に投影されている模擬画像を見ながら走行路や標識、信号、他車両、歩行者などの情報を取得し、その情報に応じた運転操作を行う。スピーカ１０では、コンピュータ１４から音信号を受信すると、各音信号に応じて模擬音（走行中に運転者に聞こえる音（排気音、エンジン音、風切音、ロードノイズなどを合成した音））を出力する。データベース１１は、模擬走行路を走行した場合の各走行位置における車両内から見える景色の画像情報、模擬走行路を走行した場合の道路情報（路面の勾配、路面の凹凸、路面の摩擦係数など）、走行中に運転者に聞こえる音情報などを格納したデータベースであり、コンピュータ１４に接続される。
【００２６】
コンピュータ１４は、ドライビングシミュレータ１を統括制御するコンピュータである。コンピュータ１４は、車両の運動方程式に基づいて車両の運動を算出する車両運動演算処理、被験者に運転操作を体感させるための運転制御、プロジェクタ９による画像表示をするための画像処理、スピーカ１０から音出力するための音処理、ドーム２および車両モデル７に対して各種運動を与えるためにＸＹ並進機構３、ヘキサポッド４およびシェーカ６の動作を制御する駆動制御などを行う。
【００２７】
次に、図４を参照して、ドライビングシミュレータ１の制御方法の概略を説明する。図４は、ドライビングシミュレータ１の制御方法を示す概要図である。図４に示される処理は、コンピュータ１４により一定時間ごとに実行されている。なお、図４では、コンピュータ１４による演算処理が機能ブロックとして示されており、機能ブロック間でやり取りされる情報が矢印で示されている。
【００２８】
ブロック４０１において、コンピュータ１４は、被験者による操作量（アクセルペダルストローク、ブレーキペダルストローク、ハンドルの操舵角、シフトレバーの位置など）の検出値を取り込む。ブロック４０２において、コンピュータ１４は、被験者による操作量に基づいて運動方程式を解いて、車両の運動を演算する。ここでは、車両が凹凸のない路面を走行した場合の車両運動を求めるために、路面から４つの車輪への変位入力がないものとする。この演算により、車両が凹凸のない路面を走行した場合に車両に生じる加速度が演算される。なお、ブロック４０２の車両運動演算は、特許請求の範囲の第１車両加速度演算手段に相当する。路面からの変位入力は、路面変位を実測して求めたデータでも、設計者により妥当な路面変位が設定されたデータでもよい。
【００２９】
また、別の処理として、ブロック４０３において、コンピュータ１４は、被験者による操作量に基づいて運動方程式を解いて、車両の運動を演算する。ここでは、凹凸のある路面を走行した場合の車両運動を求めるために、路面から４つの車輪への変位入力があるものとする。この演算により、車両が凹凸のある路面を走行した場合に車両に生じる加速度が演算される。そして、ブロック４０４において、コンピュータ１４は、路面凹凸を考慮して演算された車両加速度から、路面凹凸を考慮しないで演算された車両加速度を減算する。ここで演算された車両加速度の差分は、路面凹凸のみにより生じる車両加速度に相当する。なお、ブロック４０３の車両運動演算は、特許請求の範囲の第２車両加速度演算手段および車両姿勢角演算手段に相当する。また、符号４０４の差分演算は、特許請求の範囲の第３車両加速度演算手段に相当する。
【００３０】
ブロック４０５において、コンピュータ１４は、路面凹凸を考慮しないで演算された車両加速度に基づいて第１運動付与装置（ＸＹ並進機構３およびヘキサポッド４）を駆動制御する。これにより、車両に生じる前後方向加速度および横方向加速度を模擬するようにドームの位置および姿勢が制御される。また、ブロック４０６において、コンピュータ１４は、路面凹凸を考慮して演算された車両姿勢角および路面凹凸のみにより生じる車両加速度に基づいて第２運動付与装置（シェーカ６）を駆動制御する。これにより、車両の姿勢角（ピッチ角、ロール角）および路面凹凸により車両に生じる上下方向加速度を模擬するように車両モデル７の姿勢が制御される。なお、ブロック４０５の駆動制御は、特許請求の範囲の第１運動付与装置制御手段に相当する。また、ブロック４０６の駆動制御は、特許請求の範囲の第２運動付与装置制御手段に相当する。
【００３１】
以上、図４を参照して、ドライビングシミュレータ１の制御方法の概略について説明した。次に、図５を参照して、ドライビングシミュレータ１の制御方法の具体的内容についてさらに詳しく説明する。図５は、ドライビングシミュレータ１の制御方法を示す概要図である。図５に示される処理は、コンピュータ１４により一定時間ごとに実行されている。なお、図５では、コンピュータ１４による演算処理が機能ブロックとして示されており、機能ブロック間でやり取りされる情報が矢印で示されている。
【００３２】
ブロック５０１において、コンピュータ１４は、被験者による操作量（アクセルペダルストローク、ブレーキペダルストローク、ハンドルの操舵角、シフトレバーの位置など）の検出値を取り込む。また、ブロック５０２において、コンピュータ１４は、データベース１１から、現在走行が模擬されている路面の凹凸データを読み出す。
【００３３】
ブロック５０３において、コンピュータ１４は、一定時間ごとに、アクセルペダル、ブレーキペダル、ハンドルの各操作量やシフトポジションおよび現在走行している道路の環境情報に基づいて一般的な車両の運動方程式を解くことにより、模擬走行路を走行している車両の運動を演算する。ここでは、車両が凹凸のない路面を走行した場合の車両運動を求めるために、道路の環境情報には、データベース１１から読み出された路面凹凸データが含まれておらず、路面から４つの車輪への変位入力がないものとされている。この演算により、車両の運動として、車両に作用する前後方向加速度Ｘ２、横方向加速度Ｙ２、上下方向加速度Ｚ２（路面凹凸に起因する上下方向加速度を除く）、車両のピッチ角Ｐ、ロール角Ｒ、ヨー角Ｙ、車速、エンジン回転数などが算出される。なお、ブロック５０３の車両運動演算は、特許請求の範囲の第１車両加速度演算手段に相当する。
【００３４】
また、ブロック５０４において、コンピュータ１４は、一定時間ごとに、アクセルペダル、ブレーキペダル、ハンドルの各操作量やシフトポジションおよび現在走行している道路の環境情報に基づいて一般的な車両の運動方程式を解くことにより、模擬走行路を走行している車両の運動を演算する。ここでは、車両が凹凸のある路面を走行した場合の車両運動を求めるために、道路の環境情報には、データベース１１から読み出された路面凹凸データが含まれており、路面から４つの車輪への変位入力があるものとされている。この演算により、車両の運動として、車両に作用する前後方向加速度Ｘ２ｒ、横方向加速度Ｙ２ｒ、上下方向加速度Ｚ２ｒ（路面凹凸に起因する上下方向加速度を含む）、車両のピッチ角Ｐｒ、ロール角Ｒｒ、ヨー角Ｙｒ、車速、エンジン回転数などが算出される。なお、ブロック５０４の車両運動演算は、特許請求の範囲の第２車両加速度演算手段および車両姿勢角演算手段に相当する。
【００３５】
なお、一般的な車両の運動方程式としては、例えば、下記の数式（１）〜数式（６）を用いればよい。ここで、数式（１）は前後方向の並進運動に関する式であり、数式（２）は横方向の並進運動に関する式であり、数式（３）は上下方向の並進運動に関する式である。また、数式（４）はローリングに関する式であり、数式（５）はピッチングに関する式であり、数式（６）はヨーイングに関する式である。
【００３６】
【数１】
2008052216.tif 000003
【００３７】
ブロック５０３の車両運動の演算では、上下方向の並進運動に関する数式（３）、ローリングに関する数式（４）およびピッチングに関する数式（５）において、タイヤに作用する上下力Ｆｚｉに、路面凹凸がない場合にタイヤに作用する上下力が代入される。これにより、車両が凹凸のない路面を走行した場合の車両運動が求められる。一方、ブロック５０４の車両運動の演算では、上下方向の並進運動に関する数式（３）、ローリングに関する数式（４）およびピッチングに関する数式（５）において、タイヤに作用する上下力Ｆｚｉに、路面凹凸がある場合にタイヤに作用する上下力が代入される。これにより、車両が凹凸のある路面を走行した場合の車両運動が求められる。
【００３８】
ブロック５０５において、コンピュータ１４は、路面凹凸を考慮しないで演算された車両加速度Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２に対してフィルタリング処理を行って、車両加速度Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２を、車両加速度の高周波成分Ｘ２ｈ，Ｙ２ｈ，Ｚ２ｈと低周波成分Ｘ２ｌ，Ｙ２ｌ，Ｚ２ｌとに分離する。ここで、車両加速度の高周波成分Ｘ２ｈ，Ｙ２ｈ，Ｚ２ｈは、急に車両が発進、加速、減速、停止、旋回などをした時に生じる車両加速度である。一方、車両加速度の低周波成分Ｘ２ｌ，Ｙ２ｌ，Ｚ２ｌは、緩やかに車両が発進、加速、減速、停止、旋回などをした時に生じる車両加速度である。なお、路面凹凸を考慮しないで演算された車両加速度Ｚ２は、低周波成分Ｚ２ｌが主であり、高周波成分Ｚ２ｈはほぼゼロである。
【００３９】
ブロック５０６において、コンピュータ１４は、路面凹凸を考慮して演算された上下方向加速度Ｚ２ｒから、路面凹凸を考慮しないで演算された上下方向加速度Ｚ２を減算して、路面凹凸のみにより車両に生じる上下方向加速度Ｚ２ｒｒを演算する。なお、ブロック５０６の差分演算は、特許請求の範囲の第３車両加速度演算手段に相当する。
【００４０】
ブロック５０７において、コンピュータ１４は、シェーカ６が可動台５に及ぼす振動量を演算する。すなわち、コンピュータ１４は、シェーカ６が駆動される時にシェーカ６から可動台５に作用する振動量として、シェーカ６から可動台５に作用する力を演算する。ここで演算される力は、シェーカ６が上下方向加速度Ｚ２ｒｒを模擬するように制御されることにより生じる力Ｚｍ、シェーカ６がピッチ角Ｐｒを模擬するように制御されることにより生じる力Ｐｍ、シェーカ６がロール角Ｒｒを模擬するように制御されることにより生じる力Ｒｍである。これらの力Ｚｍ，Ｐｍ，Ｒｍは、次の数式（７）、数式（８）および数式（９）により算出される。なお、ブロック５０７の振動量演算は、特許請求の範囲の振動量取得手段に相当する。
【００４１】
【数２】
2008052216.tif 000004
【００４２】
ブロック５０８において、コンピュータ１４は、車両加速度の高周波成分Ｘ２ｈ，Ｙ２ｈを模擬するようにＸＹ並進機構３を駆動制御する。これにより、急に車両が発進、加速、停止などした時の状態が再現される。また、ブロック５０９において、コンピュータ１４は、車両加速度の低周波成分Ｘ２ｌ，Ｙ２ｌ，Ｚ２ｌを模擬するようにヘキサポッド４を駆動制御する。これにより、緩やかに車両が発進、加速、停止などした時の状態が再現される。このようにＸＹ並進機構３およびヘキサポッド４が駆動制御されることにより、車両に作用する前後方向加速度Ｘ２および横方向加速度Ｙ２を模擬するようにドーム２が駆動される。なお、ブロック５０８およびブロック５０９の駆動制御は、特許請求の範囲の第１運動付与装置制御手段に相当する。また、ブロック５０９の駆動制御は、特許請求の範囲の制振制御手段に相当する。
【００４３】
また、ブロック５０９において、コンピュータ１４は、シェーカ６が可動台５に及ぼす力Ｚｍ，Ｐｍ，Ｒｍに基づいて、シェーカ６の加振による可動台５の共振の逆伝達関数を導出し、この逆伝達関数によりヘキサポッド４の各油圧シリンダ４ａのシリンダ長を演算し、演算されたシリンダ長となるようにヘキサポッド４を駆動制御する。これによって、ヘキサポッド４は、シェーカ６の加振による可動台５の共振を抑制するように可動台５に対してチルト運動を与える。これによって、異常振動が発生せず、被験者が不快な振動を感じない。
【００４４】
ブロック５１０において、コンピュータ１４は、車両姿勢角Ｐｒ，Ｒｒを模擬するようにシェーカ６を駆動制御する。これにより、車両の加減速時に生じるピッチ角、および車両の旋回走行時に生じるロール角などが再現される。また、ブロック５１０において、コンピュータ１４は、路面凹凸による上下方向加速度Ｚ２ｒｒを模擬するようにシェーカ６を駆動制御する。これにより、車両が路面凹凸を通過した時に生じる上下方向の運動が再現される。この際、スクリーン８は車両モデル７のピッチ運動、ロール運動、路面凹凸による運動に関係なくほぼ水平方向に維持されているため、プロジェクタ９はスクリーン８に表示される画像を回転したり振動する必要はない。よって、被験者に違和感を与えることがなく、また被験者がシミュレーション酔いしない。なお、ブロック５１０の駆動制御は、特許請求の範囲の第２運動付与装置制御手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態に係るドライビングシミュレータの全体を示す斜視図である。
【図２】ドーム内部およびヘキサポッドを示す側面図である。
【図３】本実施形態に係るドライビングシミュレータの構成図である。
【図４】ドライビングシミュレータの制御方法の概略を説明するための機能ブロック図である。
【図５】ドライビングシミュレータの制御方法の詳細を説明するための機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ドライビングシミュレータ、２…ドーム、３…ＸＹ並進機構、３ａ…レール、３ｂ…ベルト、３ｃ…レール、３ｄ…ベルト、３ｅ…基台、３ｆ…Ｘ並進駆動モータ、３ｇ…モータ制御部、３ｈ…Ｙ並進駆動モータ、３ｉ…モータ制御部、４…ヘキサポッド、４ａ…油圧シリンダ、４ｂ…油圧制御部、５…可動台、６…シェーカ、６ａ…油圧シリンダ、６ｂ…油圧制御部、７…車両モデル、７ａ…操作部、７ｂ…メータ、７ｃ…操作反力発生部、８…スクリーン、９…プロジェクタ、１０…スピーカ、１１…データベース、１４…コンピュータ。
【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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