(57)【要約】【課題】運転者（被験者）の行う運転操作に対し、運転者が違和感を感ぜずに加速度のシミュレートを行える加速度シミュレータを提供することが課題である。【解決手段】加速度を体感させる位置を指示する体感加速度代表点入力手段と、該体感加速度代表点入力手段で指定した位置の加速度を前記運転操作の情報に基づいて算出する運動モデル算出手段と、該運動モデル算出手段の算出結果に基づいて前記駆動手段のＸＹＺ軸方向移動量と回転量及びそれぞれの速度とを算出する軸指令信号算出手段と、該軸指令信号算出手段の算出した各軸方向の移動量と回転量及び速度とを、前記各軸における可動範囲を超えないように修正する軸修正指令信号算出手段と、加速度を体感させる座標の並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けを設定する重み係数指定手段とを設けて加速度シミュレータを構成した。【選択図】図３
2008076688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者を配置する座席が設けられた空間を有する仮想の乗り物の運動状態を前記被験者が行う運転操作の情報に基づいて算出し、該算出結果に基づいて前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動と該ＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせて前記被験者に、前記運転操作に基づく加速度を体感させる加速度シミュレート方法において、
被験者の加速度を体感させる位置座標を入力する第１のステップと、前記被験者が行う運転操作情報を取得する第２のステップと、該第２のステップで取得した運転操作情報により前記仮想の乗り物の運動状態を算出する第３のステップと、該第３のステップで算出した仮想の乗り物の運動状態と前記第１のステップで入力した加速度体感位置座標とにより、前記運転操作に基づく加速度を前記加速度体感位置座標において再現するよう前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量とを算出する第４のステップと、該第４のステップで算出したＸＹＺ軸方向移動量と回転量とで前記仮想の乗り物の駆動装置を駆動する第５のステップとからなり、
前記第１のステップで入力した加速度体感位置で前記第４のステップで算出した移動量と回転量とを算出し、該算出結果によって前記第５のステップで前記仮想の乗り物を駆動して加速度を再現することを特徴とする加速度シミュレート方法。
【請求項２】
前記第１のステップで前記被験者に加速度を体感させる座標の並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けを設定し、前記第４のステップで該設定した重み付けと前記仮想の乗り物を駆動する駆動装置の可動範囲とを用い、前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量との算出をおこなうことを特徴とする請求項１に記載した加速度シミュレート方法。
【請求項３】
前記第１のステップにおいて前記被験者の加速度を体感させる位置座標（以下第１の加速度体感位置と称す）と該第１の加速度体感位置座標とは異なる第２の加速度体感位置座標を入力すると共に、該第２の加速度体感位置座標における並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けとを設定し、前記第４のステップで算出する加速度を再現するＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量とを、前記第１のステップで設定した前記第１の加速度体感位置座標における並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けと、前記第２の加速度体感位置座標における並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けとを用いて算出することを特徴とする請求項２に記載した加速度シミュレート方法。
【請求項４】
前記仮想の乗り物に前記被験者を配置する座席とは異なった位置の第２の被験者を配置する座席を設けると共に前記被験者が行う運転操作情報を予め記憶し、前記第１のステップで前記第２の被験者における加速度体感位置座標を入力して前記第３のステップで前記記憶した運転操作情報に基づいて仮想の乗り物の運動状態を算出し、該第３のステップで算出した仮想の乗り物の運動状態と前記第１のステップで入力した第２の被験者における加速度体感位置座標とにより、前記第４のステップで前記第２の被験者における加速度体感位置座標で加速度が再現されるよう前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量とを算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した加速度シミュレート方法。
【請求項５】
被験者が配置される座席が設けられた空間をＸＹＺ軸方向移動及び該ＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせる駆動手段と、前記被験者が行う運転操作の情報に基づく前記空間を含む仮想の乗り物の運動状態を算出して前記駆動手段を駆動し、前記被験者に、運転操作に基づく加速度を体感させるシミュレータ制御手段とを有した加速度シミュレータにおいて、
前記シミュレータ制御手段は、加速度を体感させる座標を入力する体感加速度代表点入力手段と、該体感加速度代表点入力手段で入力した座標における加速度を前記運転操作の情報に基づいて算出する運動モデル算出手段と、該運動モデル算出手段の算出結果に基づいて前記駆動手段のＸＹＺ軸方向移動量と回転量及びそれぞれの速度とを算出する軸指令信号算出手段と、該軸指令信号算出手段の算出する各軸方向の移動量と回転量及び速度とを、前記各軸における可動範囲内に制限する軸修正指令信号算出手段と、前記運動モデル算出手段の算出した体感加速度代表点座標における加速度を、ＸＹＺ軸方向移動により再現する場合の重み係数とＸＹＺ軸を中心とする回転により再現する場合の重み係数とのバランスを設定する重み係数指定手段とを有し、
前記体感加速度代表点入力手段により入力した座標における前記運動モデル算出手段の算出した加速度を、前記重み係数指定手段で指定した重み係数を用いて前記軸指令信号算出手段により、前記駆動手段のＸＹＺ軸方向の移動量と回転量及び速度とに変換して前記被験者に加速度を体感させることを特徴とする加速度シミュレータ。
【請求項６】
前記シミュレータ制御手段は、前記被験者における前記加速度を体感させる座標とは異なる第２の加速度体感位置座標に対する第２の重み係数指定手段を有し、前記軸指令信号算出手段は、前記重み係数指定手段と前記第２の重み係数指定手段とで指定した重み係数を用い、前記被験者の加速度を体感させる座標と第２の加速度体感座標とにおける前記運動モデル算出手段の算出した加速度をＸＹＺ軸方向の移動量と回転量及び速度とに変換して前記駆動手段を駆動することを特徴とする請求項５に記載した加速度シミュレータ。
【請求項７】
前記重み係数指定手段と前記第２の重み係数指定手段とは、重み係数の変更手段を有していることを特徴とする請求項６に記載した加速度シミュレータ。
【請求項８】
前記加速度シミュレータは前記被験者用座席の位置とは異なる位置に第２の被験者を配置する座席を前記空間に有し、前記シミュレータ制御手段は、前記被験者が行う運転操作情報の記憶手段を有して前記運動モデル算出手段に前記記憶手段に記憶された運転操作情報を与え、該運転操作情報により前記第２の被験者の前記体感加速度代表点入力手段で入力した座標の加速度を算出させて前記第２の被験者に前記記憶手段に記憶された運転操作情報に基づく加速度を体感させることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載した加速度シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行機や自動車における運転者の体感を模擬する加速度シミュレート方法と加速度シミュレータに関し、特に、模擬精度が高く、飛行機や自動車における運転者の体感を忠実に模擬できるようにした加速度シミュレート方法と加速度シミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フライトシミュレータやドライビングシミュレータなどに代表される加速度模擬装置（シミュレータ）は、操縦席部や運転席部などが設けられた動揺部（以下、キャビンと呼称する）に動揺を与える動揺装置を備え、この動揺装置によってキャビンに直進運動や回転運動などの動揺を与えて、操作者の操縦動作又は運転動作（以下、単に操作と略称する）によって生じる機体又は車両の運動の加速度を操作者に模擬体感させるようになっている。
【０００３】
このような体感加速度シミュレータにおいて、前後方向又は横方向の体感加速度を模擬する方法としては、例えば、キャビンを前後方向又は横方向に直進運動させることによって加速度を生じさせ、この加速度を体感させることが考えられる。しかしながら、このような加速度シミュレータは一般的に室内に設置され、その設置空間の制限に起因するキャビンや動揺装置の可動範囲に制約があるのが普通であり、定常的な体感加速度を直進運動のみで模擬することは不可能である。そこで、このような体感加速度シミュレータでは、基本的に、直進運動により生じさせる体感加速度に加え、例えばキャビンまたは座席を回転、傾斜させ、座席が後ろに倒れることで操作者に重力加速度成分を体感させ、その重力加速度成分を利用して、前後方向又は横方向の体感加速度を擬似的に再現する、などの工夫が必要となる。
【０００４】
このような加速度シミュレータに関しては、例えば特許文献１に、自動車の運転装置と座席、及び運転中の周囲の風景を映し出すプロジェクタとスクリーンを有したキャビンと、このキャビンを横方向に並動させることのできるレールやリニアモータと、ロール方向（運転者の左右方向への傾き）回転やピッチ方向（運転者の前後方向への傾き）回転、及びヨー方向（運転者の天地方向を軸とした回転）回転を行うための駆動源を有し、運転者の運転操作情報に基づいてキャビン部の移動あるいは回転方向加速度を算出すると共に、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いて急激な動きと緩慢な動きとを分離し、それによって小型で、忠実なシミュレーションができるようにしたドライビングシミュレータが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８６６１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に示された加速度シミュレータは、加速度の模擬にハイパスフィルタとローパスフィルタを用い、ハイパスフィルタを通過した高周波成分で並進運動による急加速を、ローパスフィルタを通過した低周波成分で回転運動を行わせているが、このようにして前後方向又は横方向の体感加速度を擬似的に再現する場合、例えば運転者が瞬間的にアクセルペダルを踏んで離すような運転操作においては次のような問題が生じる。
【０００７】
すなわち、運転者がアクセルペダルを踏み続ける通常の直線加速においては、シミュレータも直線加速させることで運転者は全く同じ体感が得られるが、運転者がアクセルペダルを踏み続ける場合は直線軸の可動範囲を超えるので、座席を後に回転させるピッチ運動（前後方向傾斜）で直線加速度による体感を擬似的に模擬する。ところが、アクセルペダルを瞬間的に踏んで離したときには、直線運動のみによる模擬が可能であるため回転運動は不要であるが、前記特許文献１に示された方法では、直線加速度は予め定めたフィルタで擬似回転運動に変換されるので、ほんのちょっと加速させる場合でも本来不要な回転運動を運転者に与え、その結果、運転者は違和感を覚えることになる。運転者の操作によってフィルタの特性を切り替えるということも考えられるが、運転者の操作は無数の組み合わせがあり、全てを網羅するようフィルタを備えることは事実上不可能である。
【０００８】
また、シミュレータのキャビンが直線軸の可動範囲の後端付近にあり、後退側の可動範囲がほとんどないような場合、前進するときは直線軸の可動範囲の前方クリアランスが大きいので直線軸の加速度は事実上無制限となるが、後退ではクリアランスが小さいことから後退側に直線加速度を発生することはほとんど不可能であり、座席を後ろに回転させるピッチ運動（前後回転）で直線加速度を置き換えなければならない。
【０００９】
しかしながら、前記した特許文献１には、前方と後方のクリアランスの差を考慮した模擬をすることについては記載されておらず、同様の状況は、回転軸に可動範囲が有る場合も発生する。このような状況に対応するためには、前記ハイパスフィルタやローパスフィルタをシミュレータのキャビン位置に対応させて変えればよいが、全ての可動軸の位置の組み合わせについてフィルタを用意するのは事実上不可能であり、加速度の模擬精度が悪くなる。
【００１０】
さらにこの特許文献１のシミュレータでは、運転による加速度の再現対象を自動車の重心位置としているが、運転者が体感する加速度を正確に模擬するためには運転者が座っている位置（運転位置）、または三半規管の有る位置の加速度をシミュレートすることが重要であるが、そういったことは示唆されていない。
【００１１】
また一般的に、体感加速度は運転者の体格などによって微妙に異なり、加速度の再現誤差に対する感度が人により違っているが、それによってシミュレータ酔いと称し、運転者が車酔いと全く同じ症状を示すことで長い時間の実験ができないことがある。このようなシミュレータ酔いを回避するには、その運転者の再現誤差に対する感度に応じ、シミュレータの運動を調整してやればよいと考えられているが、前記文献には、運転者に対応させてシミュレータの運動を調整することについてはなんら開示されていない。
【００１２】
そのため本発明においては、運転者（被験者）の行う運転操作に対し、運転者が違和感を感ぜずに加速度のシミュレート（模擬）を行える加速度シミュレータを提供することが課題であり、具体的には、運転者の体格などによって異なってくる加速度体感の個人差を調整できるようにすると共に、運転者の行う運転操作に対してリアルタイムに対応して加速度をシミュレートし、さらに、シミュレータにおける可動範囲の端においても、運転者に違和感を感じさせないシミュレートを行えるようにした加速度シミュレータを提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明における加速度シミュレート方法は、
被験者を配置する座席が設けられた空間を有する仮想の乗り物の運動状態を前記被験者が行う運転操作の情報に基づいて算出し、該算出結果に基づいて前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動と該ＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせて前記被験者に、前記運転操作に基づく加速度を体感させる加速度シミュレート方法において、
被験者の加速度を体感させる位置座標を入力する第１のステップと、前記被験者が行う運転操作情報を取得する第２のステップと、該第２のステップで取得した運転操作情報により前記仮想の乗り物の運動状態を算出する第３のステップと、該第３のステップで算出した仮想の乗り物の運動状態と前記第１のステップで入力した加速度体感位置座標とにより、前記運転操作に基づく加速度を前記加速度体感位置座標において再現するよう前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量とを算出する第４のステップと、該第４のステップで算出したＸＹＺ軸方向移動量と回転量とで前記仮想の乗り物の駆動装置を駆動する第５のステップとからなり、
前記第１のステップで入力した加速度体感位置で前記第４のステップで算出した移動量と回転量とを算出し、該算出結果によって前記第５のステップで前記仮想の乗り物を駆動して加速度を再現することを特徴とする。
【００１４】
またこのシミュレート方法においては、前記第１のステップで前記被験者に加速度を体感させる座標の並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けを設定し、前記第４のステップで該設定した重み付けと前記仮想の乗り物を駆動する駆動装置の可動範囲とを用い、前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量との算出をおこなう。
【００１５】
そして上記方法を実施するための加速度シミュレータは、
被験者が配置される座席が設けられた空間をＸＹＺ軸方向移動及び該ＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせる駆動手段と、前記被験者が行う運転操作の情報に基づく前記空間を含む仮想の乗り物の運動状態を算出して前記駆動手段を駆動し、前記被験者に、運転操作に基づく加速度を体感させるシミュレータ制御手段とを有した加速度シミュレータにおいて、
前記シミュレータ制御手段は、加速度を体感させる座標を入力する体感加速度代表点入力手段と、該体感加速度代表点入力手段で入力した座標における加速度を前記運転操作の情報に基づいて算出する運動モデル算出手段と、該運動モデル算出手段の算出結果に基づいて前記駆動手段のＸＹＺ軸方向移動量と回転量及びそれぞれの速度とを算出する軸指令信号算出手段と、該軸指令信号算出手段の算出する各軸方向の移動量と回転量及び速度とを、前記各軸における可動範囲内に制限する軸修正指令信号算出手段と、前記運動モデル算出手段の算出した体感加速度代表点座標における加速度を、ＸＹＺ軸方向移動により再現する場合の重み係数とＸＹＺ軸を中心とする回転により再現する場合の重み係数とのバランスを設定する重み係数指定手段とを有し、
前記体感加速度代表点入力手段により入力した座標における前記運動モデル算出手段の算出した加速度を、前記重み係数指定手段で指定した重み係数を用いて前記軸指令信号算出手段により、前記駆動手段のＸＹＺ軸方向の移動量と回転量及び速度とに変換して前記被験者に加速度を体感させることを特徴とする。
【００１６】
このように被験者（運転者）における体感加速度を感じる代表点座標を指定する手段を設けたことで、運転者が座っている位置（運転位置）、または三半規管の有る位置を指定することが可能となり、運転者の体格や加速度の体感の仕方の差を調整することができるから、運転者が体感する加速度を正確に模擬することができる。また加速度は、前記した従来技術のようにハイパスフィルタやローパスフィルタを用いず、運転操作の情報に基づいて運動モデル算出手段と軸指令信号算出手段、及び軸修正指令信号算出手段と重み係数指定手段とでリアルタイムに算出するから、前記した運転者が瞬間的にアクセルペダルを踏んで離すような運転操作においてもその運転操作を忠実に再現でき、不要な動きをすることなく、正確で被験者に違和感を感じさせない加速度シミュレータとすることができる。従って、体感加速度代表点座標を指定できることと相俟って、シミュレータ酔いを少なくすることができる。
【００１７】
また、運動モデル算出手段で算出された加速度は、軸指令信号算出手段によって駆動手段のＸＹＺ軸方向移動量と回転量及びそれぞれの速度に変換されるが、この際に駆動手段が可動範囲を超えないように制限する軸修正指令信号算出手段、及び、加速度をＸＹＺ軸方向移動により再現する場合の重み係数とＸＹＺ軸を中心とする回転により再現する場合の重み係数とのバランスを設定する重み係数指定手段を設けたことで、各軸はシミュレータにおける可動範囲のクリアランスの差を考慮した模擬を行うことができると共に、可動範囲の端においても違和感のない正確な模擬を実施することができる。
【００１８】
そして、前記第１のステップにおいて前記被験者の加速度を体感させる位置座標（以下第１の加速度体感位置と称す）と該第１の加速度体感位置座標とは異なる第２の加速度体感位置座標を入力すると共に、該第２の加速度体感位置座標における並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けとを設定し、前記第４のステップで算出する加速度を再現するＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量とを、前記第１のステップで設定した前記第１の加速度体感位置座標における並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けと、前記第２の加速度体感位置座標における並進による加速度と回転による疑似加速度との重み付けとを用いて算出し、このシミュレート方法を実施するため、前記シミュレータ制御手段は、前記被験者における前記加速度を体感させる座標とは異なる第２の加速度体感位置座標に対する第２の重み係数指定手段を有し、前記軸指令信号算出手段は、前記重み係数指定手段と前記第２の重み係数指定手段とで指定した重み係数を用い、前記被験者の加速度を体感させる座標と第２の加速度体感座標とにおける前記運動モデル算出手段の算出した加速度をＸＹＺ軸方向の移動量と回転量及び速度とに変換して前記駆動手段を駆動することで、より現実的な加速度の再現を行うことができ、運転者毎に体感加速度が微妙に異なっても、シミュレータ酔いが起こるのを少なくできる加速度シミュレータとすることができる。
【００１９】
さらに、前記重み係数指定手段と前記第２の重み係数指定手段とは、重み係数の変更手段を有していることで、例えば、自動車が山道を走るときには小刻みな可減速や左右への振れが生じ、高速道路を走行するときにはこのような小刻みな可減速や振れはないから、こういった可減速の違いや左右の振れの有無を、重み係数指定手段における重み係数を変化させることで或る程度模擬することが可能となるから、より実際の運転状況に応じたシミュレートを行うことが可能となる。
【００２０】
また、前記仮想の乗り物に前記被験者を配置する座席とは異なった位置の第２の被験者を配置する座席を設けると共に前記被験者が行う運転操作情報を予め記憶し、前記第１のステップで前記第２の被験者における加速度体感位置座標を入力して前記第３のステップで前記記憶した運転操作情報に基づいて仮想の乗り物の運動状態を算出し、該第３のステップで算出した仮想の乗り物の運動状態と前記第１のステップで入力した第２の被験者における加速度体感位置座標とにより、前記第４のステップで前記第２の被験者における加速度体感位置座標で加速度が再現されるよう前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量とを算出し、このシミュレート方法を実施するため、前記加速度シミュレータは前記被験者用座席の位置とは異なる位置に第２の被験者を配置する座席を前記空間に有し、前記シミュレータ制御手段は、前記被験者が行う運転操作情報の記憶手段を有して前記運動モデル算出手段に前記記憶手段に記憶された運転操作情報を与え、該運転操作情報により前記第２の被験者の前記体感加速度代表点入力手段で入力した座標の加速度を算出させて前記第２の被験者に前記記憶手段に記憶された運転操作情報に基づく加速度を体感させることで、助手席や後部座席に座る同乗者の体感を評価することができ、乗り物全体をバランス良く設計することに役立つと共に、設備の有効利用に役立ち、さらに、種々の用途に使うことのできる加速度シミュレータとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上記載のごとく本発明によれば、従来再現が困難であった例えば運転者が瞬間的にアクセルペダルを踏んで離すような運転操作や、シミュレータの可動範囲限界近傍のシミュレートが難しい位置においても運転操作を忠実に再現でき、また、体感加速度代表点入力手段の存在で運転者にとって最適な位置の加速度を再現できると共に、駆動手段の可動範囲における端付近においても、軸修正指令信号算出手段と重み係数指定手段の存在によって、正確で被験者に違和感を感じさせない加速度シミュレート方法と加速度シミュレータとすることができる。
【００２２】
さらに、被験者における第２の加速度体感位置に対する第２の重み係数指定手段や、重み係数変更手段を設けたことでより現実的な加速度の再現を行うことができ、運転者毎に体感加速度が微妙に異なったり、路面状況や天候状況など、周囲の状況が変化してもの状況に合わせてより現実的な加速度の再現を行うことができる加速度シミュレート方法と加速度シミュレータとすることができる。
【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の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２４】
図１は本誌発明になる加速度シミュレータ１の概略構成図、図２は本発明になる加速度シミュレータ１における体感加速度代表点を指定するための方法の一例を示した図、図３、図５乃至図７は本発明になる加速度シミュレータ１におけるシミュレータ制御装置３の実施例１から実施例４の構成を示したブロック図、図４は本発明になる加速度シミュレータ１におけるシミュレータ制御装置３を構成する軸修正指令信号算出装置３４の算出内容を説明するためのブロック図、図８は本発明の加速度シミュレータにおける被験者が配置される座席が設けられた空間を、ＸＹＺ軸方向移動及び該ＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせる駆動手段の一例概略とその動作を説明するための図である。なお、以下の説明では、本発明の加速度シミュレータ１を自動車における加速度をシミュレートする場合を例に説明するが、本発明は航空機のシミュレートなどに用いても良いことは自明である。
【００２５】
本発明になる加速度シミュレータ１は、図１に示したように、自動車や航空機などの乗り物モデル２の中に、被験者が座る被験者用座席２１、被験者が操作する例えばハンドルやアクセル、ブレーキなどの運転操作機器２２、走行中の周囲の状況を表示し、被験者が実際に町中や高速道路、滑走路などを走行したり飛行している状態を表示するための表示装置２３、運転操作機器２２の操作情報を取得してシミュレータ制御装置３に送る操作情報取得装置２４などが設けられ、被験者による運転操作機器２２の操作状況が、操作情報取得装置２４によってシミュレータ制御装置３に送られる。そして、シミュレータ制御装置３は送られてきた情報を元に、被験者が感じるであろう加速度を算出し、その加速度を乗り物モデル２に与えるため、アクチュエータ５のＸＹＺ軸方向移動量とＸＹＺ軸を中心とする回転駆動量、及び各軸の移動速度や回転速度に変換し、アクチュエータ駆動装置４を駆動する。
【００２６】
そして本発明においては、このようにして乗り物モデル２が駆動されたことによる加速度を被験者における指定した位置で再現できるよう、シミュレータ制御装置３に体感加速度代表点座標を指定するための手段を設け、運転者の体格や加速度の体感の仕方の差を、加速度を再現する位置を運転者に応じて変えることで調整できるようにした。このようにすると、運転者自身の座っている位置（運転位置）、または三半規管の有る位置を指定することが可能となり、運転者が体感する加速度を正確に模擬することができるから、シミュレータ酔いを起こすことが少なくなる。
【００２７】
図２は、この体感加速度代表点を指定するための方法の一例を示した図であり、例えばシミュレータ制御装置３の中に、体感加速度代表点座標を指定するための体感加速度代表点指定画面３１を有する表示装置と、乗り物モデル２の中の座席２１に座っている被験者２５の側面（図２における左側）と正面（図２における右側）、及び図示してはいないが必要に応じて上部などを撮像する撮像装置とを設け、撮像装置が撮像した画像を３１で示した体感加速度代表点指定画面に表示して、カーソル２７１によって被験者２５の側面（図２における左側）の所定位置と、カーソル２７２によって正面（図２における右側）における所定位置とをそれぞれ指定し、この指定した位置で運転操作による加速度を感じることができるようにした。なお、この体感加速度代表点座標を入力する手段はこういった方法だけに限らず、例えば体感加速度代表点座標を数値として直接入力するようにしても良い。
【００２８】
図８（Ａ）は、この加速度シミュレータ１における被験者２５が配置される座席２１が設けられた乗り物（空間）２を、ＸＹＺ軸方向の移動とこのＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせる駆動手段たるアクチュエータ５の一例概略と、その動作を説明するための図である。
【００２９】
図中、８０は図１における乗り物モデル２を取り付ける可動テーブルであり、図では３角形として示したが、図１に２で示した乗り物モデルを載置できればどのような形状でも構わない。８１、８２、８３、８４、８５、８６は、この可動テーブル８０を前記したようにＸＹＺ軸方向の移動とＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせる駆動手段たる、前記図１では５で示したアクチュエータである。この６本のアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６は、例えば油圧シリンダなどを用いることで伸縮し、それによって可動テーブル８０にＸＹＺ軸方向の移動とＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせるが、伸縮できるものであれば油圧シリンダには限られない。そして、それぞれの一端は、例えば３角形で示した可動テーブル８０の各頂点に、他端は加速度シミュレータ１を載置する床、または地面に、それぞれユニバーサルジョイントなどで回転自在に取り付けられる。なお、この６本のアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６の可動テーブル８０への取り付け位置は、便宜上、３角形の可動テーブル８０の各頂点として示したが、可動テーブル８０の形状に応じ、アクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６による可動範囲が最も大きくなる位置に取り付ければよいことは自明である。
【００３０】
そして例えば図８（Ｂ）に示したように、点線で示した８０１の位置にある可動テーブルを、８０２のように図上上方となるＺ軸方向に移動させるときは、６本のアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６を点線の状態から実線の状態に等しい長さだけ伸長させる。また図８（Ｃ）に示したように、点線で示した８０３の位置にある可動テーブルを、床、または地面からの高さを変えることなく８０４のように図上右方となるＹ軸方向に移動させるときは、アクチュエータ８１、８２を伸長させて８３、８４を縮長し、アクチュエータ８５は縮長させて８６は伸長させる。なお、それぞれのアクチュエータの伸長と縮長は、可動テーブル８０が床、または地面に対して平行移動となるようそれぞれの量を調整する。
【００３１】
さらに図８（Ｄ）に示したように、点線で示した８０５の位置にある可動テーブルを、床、または地面からの高さを変えることなく８０６のように図上Ｚ軸を中心に回転させるときは、アクチュエータ８１、８３、８５をそれぞれ等しい長さ伸長させ、アクチュエータ８２、８４、８６をそれぞれ等しい長さ縮長する。そしてこのそれぞれの伸長長さと縮長長さとを、可動テーブル８０が床、または地面に対して平行に回転するようそれぞれの量を調整する。また、このようにしてそれぞれのアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６を適宜伸長、縮長することで、可動テーブル８０に取り付けられた乗り物モデル２は、種々の動きをすることが可能となる。なお、以下の説明では、可動テーブル８０の動きはこれらアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６の個々の伸縮ではなく、これらアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６の伸縮によって生じる可動テーブル８０のＸＹＺ軸方向の移動とＸＹＺ軸を中心とする回転を、「軸方向移動」、「軸を中心とした回転」と称して説明するが、実際のアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６の伸縮は、このＸＹＺ軸方向の移動とＸＹＺ軸を中心とする回転に基づいて算出すればよい。
【００３２】
なお、図１に示した乗り物モデル２を動かす方法は、以上説明してきたアクチュエータを使う方法以外に、前記特許文献１に示されているように、レール上を移動するキャビンをロール方向（運転者の左右方向への傾き）回転やピッチ方向（運転者の前後方向への傾き）回転、及びヨー方向（運転者の天地方向を軸とした回転）回転を行うための駆動源を設けて行うようにしても良い。
【００３３】
以上が本発明になる加速度シミュレータ１の構成概略であるが、次に図３、図４を用い、本発明の加速度シミュレータ１を制御するシミュレータ制御装置３について詳細に説明する。
【００３４】
図３において２１、２２は、前記図１で説明した被験者用座席と運転操作機器であり、２２１は自動車などのハンドル、２２２はアクセルとブレーキ、２５は加速度を体感する被験者、この被験者２５における頭の部分の２６を付したＱ点は、被験者２５における体感加速度代表点で、この体感加速度代表点Ｑは、前記図２で説明したように、例えば被験者２５を撮像装置で撮像し、体感加速度代表点指定画面３１で指定し、その座標をｑで表す。
【００３５】
３２は運動モデル算出装置であり、この運動モデル算出装置３２は、被験者（運転者）２５が操作して図１に示した操作情報取得装置２４が取得した、ハンドル２２１、アクセル・ブレーキ２２２などの運転操作機器２２における操作情報と、前記図２に示した体感加速度代表点指定画面３１で指定した体感加速度代表点Ｑの座標ｑとにより乗り物モデル２の運動方程式を解き、体感加速度代表点の座標ｑにおける加速度を計算する。この加速度は、運転者が体感する加速度となるので以下の説明では体感加速度ｐ”と称し、並進３自由度と回転３自由度の合計６個の要素から構成される。
【００３６】
そして算出された体感加速度ｐ”は軸指令信号算出装置３３に入力され、体感加速度代表点Ｑにおける体感加速度ｐ”として再現できるよう、アクチュエータ５（前記図８におけるアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６に相当）による可動テーブル８０のＸＹＺ軸方向の並進移動量と各軸を中心とした回転量、及びこれら移動と回転の際の速度が算出され、前記図１におけるアクチュエータ駆動装置４に相当する軸駆動装置３６に送られる。そしてアクチュエータ５が駆動されるが、図８に示した可動テーブル８０は、前記図８からもわかるようにアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６を伸縮した際の長さで定まる可動範囲と最大運動速度があり、この可動範囲と最大運動速度を超えて駆動することはできない。
【００３７】
そのため、アクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６によって可動テーブル８０がこの可動範囲と最大運動速度内で動くようにするためと、可動テーブル８０がこの可動範囲の端に近づいても体感加速度に大きな変化が起きないようにするため、各軸の移動量と方向、回転量と回転方向、及び速度をこの可動範囲と最大運動速度内に納める軸修正指令信号を出力する軸修正指令信号算出装置３４が設けられている。しかし、体感加速度信号と軸修正指令信号の２つを同時に完全に満たすことはできないので、妥協が必要であるが、この妥協の仕方を指定するのが重み係数指定装置３５である。すなわちこの重み係数指定装置３５は、可動テーブル８０がこの可動範囲の端に近づいた際、運動モデル算出装置３２が算出した体感加速度とＸＹＺの各軸の可動範囲による制限とのいずれを重視するか、及び、体感加速度代表点の加速度を、ＸＹＺ軸方向移動とＸＹＺ軸を中心とする回転とのいずれを重視してシミュレートするかの調整を、重み係数を調整することで行う。
【００３８】
図４は、軸修正指令信号算出装置３４の算出内容を説明するためのブロック図であり、図中３４１で示した軸位置ｘは、前記図８に示した可動テーブル８０のＸ軸方向の位置を表し、この軸位置ｘには前記したように可動範囲があって、正側の可動限界をｘfwd,max、負側の可動限界をｘrev,maxとする。なお、軸位置はこの他にＹ軸方向軸位置ｙ、Ｚ軸方向軸位置ｚがあり、それぞれ正側の可動限界をｙfwd,max、ｚfwd,max、負側の可動限界をｙrev,max、ｚrev,maxとし、これらの可動限界は、実際の物理的な可動限界よりも少し小さく設定されている。なお、以下の説明では、簡単のために軸位置ｘの場合を例に説明するが、軸位置ｙ、軸位置ｚの場合も全く同様である。
【００３９】
３４２で示した軸速度ｖは、前記図８に示した可動テーブル８０におけるそれぞれの軸方向の速度を表し、この軸速度ｖにも制限速度があって、正側の制限速度をｖfwd,max、負側の制限速度をｖrev,maxとする。この制限速度は軸位置ｘに依存し、軸位置ｘの値と制限速度との関係を示したブロック３４４に示したような関係となる。
【００４０】
３４９で示したｒ”は、各軸の移動量と方向、回転量と回転方向、及び速度をこの可動範囲と最大運動速度内に納める軸修正指令信号を出力する軸修正指令信号算出装置３４が出力する軸修正指令信号であり、この軸修正指令信号３４９は、位置修正項ｒ”x３４６と速度修正項ｒ”ｖ３４７とを加算器３４８で加算した値であり、これを式で表すと、下記（１）式となる。
ｒ”＝ｒ”x＋ｒ”ｖ  ………………………………………………………………（１）
【００４１】
このうち位置修正項ｒ”x３４６は、この位置修正項ｒ”x３４６を算出するためのブロック３４３に示したように、可動テーブル８０の軸位置ｘを入力し、軸位置が正側可動限界ｘfwd,max、負側可動限界ｘrev,maxの範囲内ならば勾配ｋ１の比例定数ｋ１で算出する。そして軸位置ｘが、正側可動限界ｘfwd,max、または負側可動限界ｘrev,maxを越えるときは、勾配ｋ１＋ｋ２の比例定数ｋ１＋ｋ２で算出する。これを式で表すと、下記（２）式となる。
ｒ”x＝ｋ１ｘ＋ｍａｘ｛０，ｋ２（ｘ−ｘfwd,max）｝＋ｍｉｎ｛０，ｋ２（ｘfwd,max−ｘ）｝…（２）
【００４２】
この（２）式は、軸位置ｘが正側可動限界ｘfwd,maxと負側可動限界ｘrev,maxの間の可動範囲にあるときには位置修正項ｒ”x３４６は小さく、この可動限界を超えたときには軸を中央に戻すよう、位置修正項ｒ”x３４６を大きくするということを意味している。
【００４３】
３４２で示した軸速度ｖは、前記したように、３４４で示した軸位置ｘの値と制限速度との関係を示したブロックに示された値で正側が制限速度ｖfwd,maxで、負側が制限速度ｖrev,maxとで制限される。この３４４で示したブロックでは、軸位置ｘによって制限速度が制限されることを示している。そして、速度修正項ｒ”ｖ３４７は、この速度修正項ｒ”ｖ３４７を算出するためのブロック３４５に示したように、軸速度が正側制限速度ｖfwd,max、負側制限速度ｖrev,maxの範囲内ならば勾配ｃ１の比例定数ｃ１で算出する。そして軸速度ｖが、正側制限速度ｖfwd,max、または負側制限速度ｖrev,maxを越えるときは、勾配ｃ１＋ｃ２の比例定数ｃ１＋ｃ２で算出する。これを式で表すと、下記（３）式となる。
ｒ”v＝ｃ１ｖ＋ｍａｘ｛０，ｃ２（ｖ−ｖfwd,max）｝＋ｍｉｎ｛０，ｃ２（ｖfwd,max−ｖ）｝…（３）
【００４４】
この（３）式は、軸速度ｖが正側制限速度ｖfwd,maxと負側制限速度ｖrev,maxの間の範囲にあるときには速度修正項ｒ”v３４７は小さく、この範囲を超えたときには速度を下げるよう、速度修正項ｒ”v３４７を大きくするということを意味している。すなわち、可動テーブル８０が可動範囲端に近づいたときはスピードが出せなくなり、端に達するとスピードが０になるが、ここで逆側の端に向かうときはスピードを大きくできるわけである。
【００４５】
軸指令信号算出装置３３は、運動モデル算出装置３２が算出した体感加速度ｐ”を体感加速度代表点Ｑにおける体感加速度ｐ”として再現できるよう、アクチュエータ５（前記図８におけるアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６に相当）による可動テーブル８０のＸＹＺ軸方向の並進移動量と各軸を中心とした回転量、及びこれら移動と回転の際の速度を算出する。
【００４６】
いま、ＸＹＺ一つ一つの可動軸の位置を要素とする可動軸の位置ベクトルをｐa、速度ベクトルをｐ‘a、加速度ベクトルをｐ”aとすると、軸の速度ｐ‘a、位置ｐaの値を決めて体感加速度ｐ”を正確にシミュレートする場合、軸の加速度ｐ”aと体感加速度ｐ”の関係は下記（４）式の線形代数方程式で表すことができる。右辺の第一項は軸の並進移動による加速度により発生する体感加速度であり、右辺の第二項は軸の回転による重力加速度ベクトルにより発生する擬似的な体感加速度である。Ｔ１とＴ２は、体感加速度代表点Ｑ２６の座標ｑや、位置ベクトルをｐa、速度ベクトルをｐ‘aに依存して決まる係数行列であり、ｇは重力加速度ベクトルである。
ｐ”＝Ｔ１（ｑ，ｐa，ｐ‘a）ｐ”a＋Ｔ２（ｑ，ｐa，ｐ‘a）ｇ  …………（４）
【００４７】
一方、軸の移動量を可動範囲内に納めるということだけを目的とするならば、前記した軸修正指令信号ｒ”３４９と可動軸の加速度ベクトルｐ”aとは下記（５）式の関係となる。
ｒ”＝−ｐ”a  ………………………………………………………………………（５）
【００４８】
式（４）をｐ”aについて解くと、体感加速度ｐ”の値が決められたとき、それを実現するための軸加速度ｐ”aの値を得ることができる。しかし、そのようにして求めた軸加速度ｐ”aの値をそのままシミュレータに適用すると、軸の可動範囲を超え、実用にならない。一方、式（５）で決まる値を使ったのでは、体感加速度ｐ”が軸加速度ｐ”aに全く反映されないのでシミュレータとして役に立たない。
【００４９】
シミュレータとして実用化するためには、、式（４）と式（５）との折衷案であり、その折衷案を数学的に得る方法のひとつとして、重み付きの最小自乗法がある。これは、対角行列の重み係数行列ＷpとＷrとを用意し、式（４）と式（５）とを下記（６）式のように統合するものである。
【数１】
2008076688.tif 000003
【００５０】
この（６）式を軸加速度ｐ”aについて解くと、下記（７）式となる。
【数２】
2008076688.tif 000004
【００５１】
そして軸指令信号算出装置３３は、重み係数行列ＷpとＷr、体感加速度ｐ”、軸修正指令信号ｒ”に基づいて式（７）を解き、軸加速度ｐ”aを計算してこの軸加速度ｐ”aに基づいて軸指令信号を出力する。
【００５２】
重み係数指定装置３５は、軸指令信号算出装置３３が体感加速度ｐ”と軸修正指令信号ｒ”の二種類の信号から軸指令信号を生成するときの重み付けを行うための、重み係数信号を生成する。重み係数は、走行する路面の状況、例えば、未舗装山岳路のシミュレーションをするか、または、平坦市街地路のシミュレーションをするか、などによって予め決めることもできるし、路面の状況や体感加速度、可動軸の速度・位置などに応じてシミュレーション中に変えてもよい。
【００５３】
重み係数指定装置３５においては、対角行列からなる下記（８）、（９）式のような重み係数行列ＷpとＷrとを出力する。Ｗpのサイズは運動自由度の数と同じであり、本発明では、前記したようにＸＹＺ軸方向と各軸を中心とした回転を扱うので６となる。Ｗrのサイズは可動軸の数ｍ（通常はアクチュエータの数であり、前記図８に示したアクチュエータでは６となる）とする。なお、重み係数行列Ｗpの値を大きくすると修正係数が大きくなるので、可動範囲の端部に至る前に中央部に戻るようになるが、その設定は試行錯誤に基づいて決定する。
【数３】
2008076688.tif 000005
【数４】
2008076688.tif 000006
【００５４】
このように構成した本発明になる加速度シミュレータ１によって運転操作のシミュレートを行う場合、図３に示したように被験者たる運転者２５を座席２１に座らせ、図２に示した体感加速度代表点指定画面３１で加速度を体感させる体感加速度代表点Ｑ２６の座標を指定する。また、重み係数指定装置３５によって、例えば、未舗装山岳路のシミュレーションをするか、または、平坦市街地路のシミュレーションをするか、などによって前記式（８）、（９）に示した重み係数行列ＷpとＷrとを設定したり、または、路面の状況や体感加速度、可動軸の速度・位置などに応じてこの式（８）、（９）に示した重み係数行列ＷpとＷrとをシミュレーション中に変えられるように設定する。
【００５５】
すると、体感加速度代表点Ｑ２６の座標ｑが運動モデル算出装置３２、軸指令信号算出装置３３に送られ、また、重み係数行列ＷpとＷrとが軸指令信号算出装置３３に送られる。そして運転者２５が運転操作機器２２のハンドル２２１やアクセル・ブレーキ２２２を操作すると、その操作情報信号が運動モデル算出装置３２に送られると共に、図１に２３で示した表示装置に乗り物モデル２の走行状態に応じた前方を含む周囲の情景が映出される。
【００５６】
体感加速度代表点Ｑ２６の座標ｑと操作情報信号とを送られた運動モデル算出装置３２は、これらの信号を元に、乗り物モデル２の運動方程式を解き、体感加速度代表点の座標ｑにおける体感加速度ｐ”を算出し、軸指令信号算出装置３３に送る。
【００５７】
すると軸指令信号算出装置３３は、この送られてきた体感加速度ｐ”と先に送られている体感加速度代表点Ｑ２６の座標ｑ、及び重み係数行列ＷpとＷrと軸修正指令信号算出装置３４から送られてくる軸修正指令信号ｒ”とにより、体感加速度ｐ”を体感加速度代表点Ｑ２６における体感加速度として再現できるよう、アクチュエータ５（前記図８におけるアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６に相当）による可動テーブル８０のＸＹＺ軸方向の並進移動量と各軸を中心とした回転量、及びこれら移動と回転の際の速度を算出し、軸指令信号として軸駆動装置（アクチュエータ駆動装置）３６に送る。
【００５８】
そのため軸駆動装置（アクチュエータ駆動装置）３６は、例えば前記図８に示したアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６を、算出されたＸＹＺ軸方向の並進移動量と各軸を中心とした回転量、及びこれら移動と回転の際の速度となるよう伸縮し、可動テーブル８０、すなわち被験者（運転者）２６における体感加速度代表点Ｑ２６が運転操作による加速度を体感できるよう駆動する。
【００５９】
このとき、可動テーブル８０における可動範囲の端近くでは、前記したように軸修正指令信号算出装置３４により算出される軸修正指令信号ｒ”によりその動作が修正され、またこの際、重み係数指定装置３５によって送られてくる重み係数行列ＷpとＷrによって、運動モデル算出手段３２の算出した体感加速度代表点Ｑ２６における体感加速度ｐ”と、各軸の可動範囲に対する制限とのいずれを重視するかや、体感加速度代表点Ｑ２６の体感加速度ｐ”を、ＸＹＺ軸方向移動とＸＹＺ軸を中心とする回転とのいずれを重視して模擬するかの調整が行われる。
【００６０】
このように加速度シミュレータ１を構成することで、運転者（被験者）２５の体格などによって異なってくる体感加速度ｐ”の個人差は、体感加速度代表点Ｑ２６を指定する装置の存在によって調整することができ、また、運動モデル算出装置３２、軸指令信号算出装置３３はシミュレートする運転者の行う運転操作によって生じる体感加速度ｐ”をリアルタイムに算出するから、前記した運転者が瞬間的にアクセルペダルを踏んで離すような運転操作においてもその運転操作を忠実に再現でき、不要な動きをすることなく、正確で被験者に違和感を感じさせない加速度シミュレータとすることができる。
【実施例２】
【００６１】
以上が本発明になる加速度シミュレータ１の実施例１であるが、図５は本発明になる加速度シミュレータ１におけるシミュレータ制御装置３の実施例２のブロック図である。前記図３に示した実施例１では、被験者（運転者）２５における体感加速度代表点は例えば頭部の１箇所のＱ２６のみを指定したが、この図５に示した実施例２では、この体感加速度代表点Ｑ２６に相当する体感加速度代表点Ｑ２６１の他に、補助体感加速度代表点Ｑ１２６２も指定できるようにし、合わせて、重み係数指定装置も、体感加速度代表点Ｑ２６１に対応した重み係数指定装置３５１と補助代表点重み係数指定装置３５２の２つ設けるようにしたものである。なお、重み係数指定装置３５１と補助代表点重み係数指定装置３５２における重み付けは、試行錯誤で決定する。
【００６２】
この補助体感加速度代表点Ｑ１２６２は、通常、体感加速度代表点Ｑ２６１とは違う場所に設定する。例えば、体感加速度代表点Ｑ２６１を頭部に設定したときは、補助体感加速度代表点Ｑ１２６２は座面に設定する。人間は主に三半規管などで加速度を知覚するが、体性感覚といって皮膚や場合によっては内蔵などで加速度を感知することもあり、本発明のような例えばドライビングシミュレータにおいては、体性感覚の代表点は臀部である。すなわち、臀部の加速度も良く再現するようにすれば、より現実的な加速度を再現することが可能となる。
【００６３】
いま、補助体感加速度代表点Ｑ１２６２の座標ｑ１における体感加速度をｐ”１と記すと、ｐ”１は、ＸＹＺ一つ一つの可動軸の位置を要素とする可動軸の位置ベクトルをｐa、可動軸の速度ｐ‘a、加速度ｐ”a、体感加速度補助代表点Ｑ１２６２の座標ｑ１を用いて下記式（１０）のように表される。なお、Ｔ１１とＴ２１は、体感加速度補助代表点Ｑ１２６２の座標ｑ１や可動軸の位置ベクトルｐa、可動軸の速度ｐ‘a、に依存して決まる係数行列である。
ｐ”１＝Ｔ１１（ｑ１，ｐa，ｐ‘a）ｐ”a＋Ｔ２１（ｑ１，ｐa，ｐ‘a）ｇ  ……………（１０）
【００６４】
この（１０）式を体感加速度代表点Ｑ２６に付いて導出した（７）式と統合し、軸加速度ｐ”aについて解くと次の（１１）式となる。
【数５】
2008076688.tif 000007
【００６５】
この（１１）式中のと補助代表点重み係数指定装置３５２における重み行列はＷｐ１は次の（１２）式のように決める。
【数６】
2008076688.tif 000008
【００６６】
このようにすることにより、軸指令信号算出装置３３は、重み係数行列Ｗp、Ｗr、及びＷｐ１とから体感加速度ｐ”、軸修正指令信号ｒ”に基づいて式（１１）を解き、軸加速度ｐ”aを計算してこの軸加速度ｐ”aに基づいて軸指令信号を出力する。
【００６７】
そのため軸駆動装置（アクチュエータ駆動装置）３６は、例えば前記図８に示したアクチュエータ８１、８２、８３、８４、８５、８６を、算出されたＸＹＺ軸方向の並進移動量と各軸を中心とした回転量、及びこれら移動と回転の際の速度となるよう伸縮し、可動テーブル８０、すなわち被験者（運転者）２６における体感加速度代表点Ｑ２６１、補助体感加速度代表点Ｑ１２６２が運転操作による加速度を体感できるよう駆動する。
【００６８】
このように加速度シミュレータ１を構成することで、運転者（被験者）２５の体性感覚に基づく加速度も良く再現できるから、より現実的な加速度を再現することが可能となる。
【実施例３】
【００６９】
以上が本発明になる加速度シミュレータ１の実施例２であるが、図６は本発明になる加速度シミュレータ１におけるシミュレータ制御装置３の実施例３のブロック図であり、この実施例３においては、重み係数指定装置３５における重み係数を外部から変更することができる重み係数変更装置２８を設けたものである。
【００７０】
これは、例えば自動車の可減速の仕方は、走行条件に依存し、山道を走るときには小刻みに可減速するし、一方、高速道路を走行しているときには小刻みな可減速はない。このような、可減速の違いは、ドライビングシミュレータによる加速度の再現方法にも影響して当然である。そのため、このような自動車の走行条件を反映するため、この実施例３では重み係数を外部から変更できる重み係数変更装置２８を設け、例えば、走行場所が山道か高速道路か、または、走行速度が速いか遅いかに基づいて重み係数を変えられるようにしたものである。
【００７１】
この重み係数の変更は、例えば、高速道路では道の起伏（縦方向の回転運動）やカーブ（横方向の回転運動）は緩やかであり、小刻みに車体が上を向いたり下を向いたり、または、右左に回転するようなことはない。このようなときにシミュレータが回転運動すると、運転者はすぐに違和感を覚えるから、高速道路の走行状態をシミュレートするときは、体感加速度ｐ”にかかる重み係数Ｗpのうち、回転運動についての要素を相対的に大きくするのが良い。
【００７２】
また、山道を走るときには小刻みな可減速や道が左右に振れるのに伴って、上下左右に大きな加速度が発生する。このため、シミュレータの可動軸が可動範囲の端に至りやすいから、山道の走行状態をシミュレートするときは、軸修正指令信号ｒ”にかかる重み係数Ｗrを相対的に大きくし、端当りを防止するようにするのが良い。
【００７３】
このように重み係数変更装置２８によって運転状況に応じて重み係数行列ＷpとＷrを変更することで、より実際の運転状況に応じたシミュレートを行うことが可能となる。なお、それ以外のブロックは、前記図３に示した実施例１の場合と同様であるので詳しい説明は省略する。
【実施例４】
【００７４】
以上が本発明になる加速度シミュレータ１の実施例３であるが、図７は本発明になる加速度シミュレータ１におけるシミュレータ制御装置３の実施例４のブロック図であり、この実施例４においては、助手席や後部座席にいる同乗者の体感を評価できるようにしたものである。
【００７５】
すなわち、ドライビングシミュレータの目的は運転者の体感を評価することであるが、同乗者（助手席や後部座席）の体感を評価することができれば、乗り物全体をバランス良く設計することに役立つと共に、設備の有効利用に役立ち、さらに、種々の用途に使うことのできる加速度シミュレータとすることができる。
【００７６】
そのため、この図７に示した実施例４においては、運転席とは異なる助手席や後部座席２１２に座った同乗者２５２の体感を再現するため、予め運転者の操縦を記憶する操作情報記憶装置３７を設け、この操作情報記憶装置３７に記憶された運転者の運転操作情報に基づいて運動モデル算出装置３２が、運転席とは異なる助手席や後部座席２１２に座った同乗者２５２の体感加速度代表点Ｑ２２６３の座標ｑ２を元に体感加速度ｐ”を算出するようにした。
【００７７】
このようにすることにより、同乗者（助手席や後部座席）の体感を評価することができ、前記したように、乗り物全体をバランス良く設計することに役立つと共に、設備の有効利用に役立ち、さらに、種々の用途に使うことのできる加速度シミュレータとすることができる。なお、それ以外のブロックは、前記図３に示した実施例１の場合と同様であるので詳しい説明は省略する。
【００７８】
以上種々述べてきたように本発明によれば、運転者の体格や加速度の体感の仕方に差があっても、運転者が体感する加速度を正確に模擬することができ、さらに加速度は、運転操作の情報に基づいてリアルタイムに運動モデル算出手段で算出されるから、運転者が瞬間的にアクセルペダルを踏んで離すような運転操作をしても運転操作を忠実に再現でき、不要な動きをすることなく、正確で被験者に違和感を感じさせない加速度シミュレータとすることができる。
【００７９】
また、算出された体感加速度は、駆動手段が可動範囲を超えないように修正する軸修正指令信号算出手段、及び、体感加速度代表点の加速度と各軸の可動範囲に対する制限とのいずれを重視するか、または、体感加速度代表点の加速度をＸＹＺ軸方向移動とＸＹＺ軸を中心とする回転とのいずれを重視して模擬するかを指定する重み係数指定手段により、シミュレータにおける可動範囲のクリアランスの差を考慮しながら模擬することができ、可動範囲の端においても違和感のない正確な模擬を実施することができる。
【００８０】
そして、被験者における前記加速度を体感させる位置とは異なる第２の加速度体感位置を指定して第２の重み係数指定手段により、被験者の加速度を体感させる位置と補助の加速度体感位置とにおける加速度の再現を行うことで、運転者毎に体感加速度が微妙に異なっても、シミュレータ酔いが起こるのを少なくできる加速度シミュレータとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、運転者（被験者）の行う運転操作に対し、運転者が違和感を感ぜずに正確な加速度のシミュレートを行える加速度シミュレート方法と加速度シミュレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本誌発明になる加速度シミュレータの概略構成図である。
【図２】本発明になる加速度シミュレータにおける体感加速度代表点を指定するための方法の一例を示した図である。
【図３】本発明になる加速度シミュレータにおけるシミュレータ制御装置の実施例１から実施例４の構成を示したブロック図である。
【図４】本発明になる加速度シミュレータにおけるシミュレータ制御装置を構成する軸修正指令信号算出装置の算出内容を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明になる加速度シミュレータにおけるシミュレータ制御装置の実施例１から実施例４の構成を示したブロック図である。
【図６】本発明になる加速度シミュレータにおけるシミュレータ制御装置の実施例１から実施例４の構成を示したブロック図である。
【図７】本発明になる加速度シミュレータにおけるシミュレータ制御装置の実施例１から実施例４の構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の加速度シミュレータにおける被験者が配置される座席が設けられた空間を、ＸＹＺ軸方向移動及び該ＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせる駆動手段の一例概略とその動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  加速度シミュレータ
２  乗り物モデル
３  シミュレータ制御装置
４  アクチュエータ駆動装置
５  アクチュエータ
２１  被験者用座席
２２  運転操作機器
２２１  ハンドル
２２２  アクセル・ブレーキ
２３  表示装置
２４  操作情報取得装置
２５  被験者
２６  体感加速度代表点（Ｑ）
２７１、２７２  体感加速度代表点指定カーソル
２８  重み係数変更装置
３１  体感加速度代表点指定画面
３２  運動モデル算出装置
３３  軸指令信号算出装置
３４  軸修正指令信号算出装置
３５  重み係数指定装置
３６  軸駆動装置（アクチュエータ駆動装置）
３７  操作情報記憶装置
８０  可動テーブル
８１、８２、８３、８４、８５、８６  アクチュエータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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