(57)【要約】【課題】シミュレーション実施中にリアルタイムな警告を実施することで乗員に対する警告の効果を高めることができる自転車シミュレータを提供する。【解決手段】自転車の運転操作を疑似体験する自転車シミュレータ１において、複数のセンサ６１〜６６からの信号に基づいて乗員の操作状況を検知する操作状況検知部７１と、コース情報および各種イベント情報を格納するコース情報データベース７２と、警告が必要な状態を判定する要警告状態判定部７０とを具備し、要警告状態判定部７０は、操作状況検知部７１とコース情報データベース７２に格納された情報とに基づいて自車の走行状態を判定すると共に、走行状態をコース情報および各種イベント情報から決定される理想運転範囲と比較し、走行状態が理想運転範囲から逸脱したと判定されると直ちに、音声データベース７３に記憶された複数の音声情報から走行状態に対応した警告音声を出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の運転操作を疑似体験する自転車シミュレータにおいて、
複数のセンサからの信号に基づいて乗員の操作状況を検知する操作状況検知部と、
コース情報および各種イベント情報を格納するデータベースと、
警告が必要な状態を判定する要警告状態判定部とを具備し、
前記要警告状態判定部は、前記操作状況検知部と前記データベースに格納された情報とに基づいてシミュレーション実施中の自車の走行状態を判定すると共に、前記走行状態を、前記コース情報および各種イベント情報から決定される理想運転範囲と比較し、前記走行状態が前記理想運転範囲から逸脱したと判定されると直ちに前記乗員に警告を行うように構成されていることを特徴とする自転車シミュレータ。
【請求項２】
前記理想運転範囲との比較に使用される前記走行状態のパラメータには、自車の現在位置、自車の車速、前記乗員による後方確認動作の有無のうちの少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１に記載の自転車シミュレータ。
【請求項３】
前記警告は、音声データベースに記憶されている複数の音声情報から前記走行状態に対応して１または複数が選択されると共に、スピーカからの音声出力によって前記乗員に伝達されることを特徴とする請求項１または２に記載の自転車シミュレータ。
【請求項４】
前記音声出力による警告に加えて、自車の走行状態に基づいたシミュレーション映像を表示するモニタに警告用の映像と文字を表示するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の自転車シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車シミュレータに係り、特に、シミュレーション実施中にリアルタイムな警告を実施することで、乗員に対する警告の効果、つまり指導の効果を高めることができる自転車シミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の運転操作を疑似体験することで運転技術や危険予測方法等を教習する運転シミュレータにおいて、教習効果がより高められるよう、シミュレーション（模擬運転）時の運転操作の評価内容を、教習者としての乗員に通知する手法が検討されている。
【０００３】
特許文献１には、運転シミュレーションの終了後に、教習者の運転操作内容を表示すると共に、運転操作に対する適切なアドバイスが記載された教習結果シートを出力するようにした運転シミュレータの評価システムが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２８８００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、運転者は運転シミュレーションの終了後に評価内容がまとめて通知されるので、評価の対象となる運転操作を行ってから通知がされるまでに所定の時間が経過してしまうと共に、どの運転操作が不適切であったのかを乗員が実感しにくくなる可能性があり、警告やアドバイスの効果をさらに高める手法には未だ工夫の余地があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、シミュレーション実施中にリアルタイムな警告を実施することで、乗員に対する警告の効果、つまり指導の効果を高めることができる自転車シミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するために、本発明は、自転車の運転操作を疑似体験する自転車シミュレータにおいて、複数のセンサからの信号に基づいて乗員の操作状況を検知する操作状況検知部と、コース情報および各種イベント情報を格納するデータベースと、警告が必要な状態を判定する要警告状態判定部とを具備し、前記要警告状態判定部は、前記操作状況検知部と前記データベースに格納された情報とに基づいてシミュレーション実施中の自車の走行状態を判定すると共に、前記走行状態を、前記コース情報および各種イベント情報から決定される理想運転範囲と比較し、前記操作状況が前記理想運転範囲から逸脱したと判定されると直ちに前記乗員に警告を行うように構成されている点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、前記理想運転範囲との比較に使用される前記走行状態のパラメータには、自車の現在位置、自車の車速、前記乗員による後方確認動作の有無のうち少なくとも１つが含まれる点に第２の特徴がある。
【０００８】
また、前記警告は、音声データベースに記憶されている複数の音声情報から前記走行状態に対応して１または複数が選択されると共に、スピーカからの音声出力によって前記乗員に伝達される点に第３の特徴がある。
【０００９】
さらに、前記音声出力による警告に加えて、自車の走行状態に基づいたシミュレーション映像を表示するモニタに警告用の映像と文字を表示するように構成されている点に第４の特徴がある。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、複数のセンサからの信号に基づいて乗員の操作状況を検知する操作状況検知部と、コース情報および各種イベント情報を格納するデータベースと、警告が必要な状態を判定する要警告状態判定部とを具備し、要警告状態判定部は、操作状況検知部とデータベースに格納された情報とに基づいてシミュレーション実施中の自車の走行状態を判定すると共に、走行状態を、コース情報および各種イベント情報から決定される理想運転範囲と比較し、走行状態が前記理想運転範囲から逸脱したと判定されると直ちに乗員に警告を行うように構成されているので、乗員が自車の運転状態が理想運転範囲から逸脱したことをリアルタイムに知ることができるので、警告の効果、すなわち指導の効果を大幅に高めることができるようになる。また、リアルタイムに警告を行うことができるので、事故が発生する前に、事故を未然に防ぐための適切な操作を乗員に伝達することが可能となる。
【００１１】
第２の発明によれば、理想運転範囲との比較に使用される走行状態のパラメータには、自車の現在位置、自車の車速、乗員による後方確認動作の有無のうちの少なくとも１つが含まれるので、どの場面でのどのような運転操作が不適切であったのかが明確となり、即座に運転操作の修正に反映させることが可能となる。
【００１２】
第３の発明によれば、警告は、音声データベースに格納されている複数の音声情報から走行状態に対応して１または複数が選択されると共に、スピーカからの音声出力で乗員に伝達されるので、視覚に比してシミュレーション実施中の負担が少ない聴覚に訴えることで、警告に対する認識効果を高めることが可能となる。また、走行状態に対応した警告が得られると共に、例えば、同じパラメータによる理想運転範囲からの逸脱が２度目以上である場合には、複数の音声情報を組み合わせてより強い警告を行うなど、現在の走行状態に最適な警告を行うことができるようになる。
【００１３】
第４の発明によれば、音声出力による警告に加えて、自車の走行状態に基づいたシミュレーション映像を表示するモニタに警告用の映像と文字を表示するように構成されているので、警告の効果をより高めることが可能となる。
【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の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自転車シミュレータの斜視図である。自転車シミュレータ１は、教習者としての乗員１００に、実際に自転車を運転しているような疑似感覚を与えることで、自転車における交通安全指導等を行う運転シミュレータである。本実施形態に係る自転車シミュレータ１は、実際の自転車に似た車体構造を有する模擬自転車２０と、モニタや制御部からなる演出機器部１０とから構成されている。
【００１５】
演出機器部１０は、コンピュータ本体からなる制御部１４が配設される本体枠１３の上部に、２つのサブモニタ１２を有するモニタ１１を取り付けた構成とされている。制御部１４には、模擬自転車２０の各部に取り付けられたセンサによって乗員１００の操作情報が入力され、モニタ１１には、乗員１００の操作に応じた各種の映像が映し出される。モニタ１１の左右両側に取り付けられるサブモニタ１２には、左右のバックミラーに映る車体後方側の映像が映し出されるほか、内蔵されるスピーカ１２ａから、映像に合わせた指示音声や効果音、警告音声等が出力されるように構成されている。なお、サブモニタ１２等にマイクを内蔵して、乗員の声による指示入力を受け付けるように構成することもできる。
【００１６】
模擬自転車２０は、通常の自転車における前輪側を、床面および前記演出機器部１０の本体枠１３に固定し、後輪側は、ゴム製のタイヤを使用したダミーの車輪８０によって床面に支持する構成とされている。メインフレームとしてのダウンチューブ３０の前方には、ヘッドパイプ２６を回動可能に軸支するヘッドチューブ３２が結合され、ヘッドパイプ２６の上端部には、乗員が両手で操作するハンドルバー２１が取り付けられている。ハンドルバー２１には、前輪用ブレーキレバー２２および後輪用ブレーキレバー２４が取り付けられており、両端のグリップ部には、乗員１００が適切にグリップ部を握っているか否かを検知するグリップセンサ（不図示）が内蔵されている。
【００１７】
ヘッドチューブ３２の下方には、制御ボックス２７および左右一対のフロントフォーク２８が取り付けられている。制御ボックス２７の内部には、ハンドルバー２１の回動動作に適度な手応えを与える抵抗発生器およびハンドルバー２１の舵角を検知するハンドル舵角センサ（不図示）が収納されている。前記抵抗発生器は、ハンドルバー２１を中立位置に戻そうとする弾発力を発生するゴム部材や、ハンドルバー２１の回動軸に所定の部材を押圧することで摩擦による抵抗力を発生させるアクチュエータ等で構成することができる。なお、このアクチュエータを制御部１４によって制御し、シミュレーション中の走行状態や想定される路面状況等に合わせてハンドル操作に必要な抵抗の大きさを変化させるように構成してもよい。
【００１８】
制御ボックス２７には、前輪用ブレーキレバー２２に接続された前輪用ブレーキワイヤ２３が挿入されており、その先端部には、前輪用ブレーキレバー２２の揺動操作に適度な手応えを与えるブレーキ抵抗発生器および前輪用ブレーキワイヤ２３の摺動量によって前輪用ブレーキの操作量を検知するブレーキ操作量センサ（不図示）が取り付けられている。前記ブレーキ抵抗発生器は、前輪用ブレーキワイヤ２３の摺動に伴って弾性変形するゴム部材等で構成することができる。また、フロントフォーク２８の下端部には、床面に接地する支持パイプ２９が結合されており、フロントフォーク２８の側面と前記本体枠１３とが支持ステー１５で固定されることで、模擬自転車２０と演出機器部１０とが安定的に支持されることになる。
【００１９】
前記ダウンチューブ３０の後方側には、乗員１００が着座するサドル３３が取り付けられたシートピラー４２を支持するシートチューブ３１が結合されており、ダウンチューブ３０とシートチューブ３１との間には、補強部材としてのサブフレーム３０ａが配設されている。また、シートチューブ３１の後方側には、左右一対のトラス構造で車輪８０を支持するパイプ状のチェーンステー３９およびシートステー４０結合されている。チェーンステー３９の前端部には、回転軸（クランク軸）の左右に連結された一対のクランクと、該クランクの先端に設けられた踏部とからなるペダル３４が回転可能に軸支されている。なお、前記サドル３３およびハンドルバー２１の高さは、乗員の体格に合わせて調整することができる。また、サドル３３の内部には、乗員が適切に着座しているか否かを検知する圧力センサ（不図示）を設けるようにしてもよい。
【００２０】
乗員１００が模擬自転車２０のペダル３４を漕ぐと、該ペダル３４に結合されたスプロケット３５に巻き掛けられた無端状のドライブチェーン３６が駆動される。このドライブチェーン３６は、ペダル３４の車体後方側に回転可能に取り付けられたフライホイール５０の回転軸に取り付けられたスプロケット（不図示）に巻き掛けられている。このフライホイール５０には、その外周面に接するローラ５１によってフライホイール５０の回転抵抗を調整するペダル踏力調整機構が取り付けられている。本実施形態では、このペダル踏力調整機構を前記制御部１４で制御することによって、シミュレーション中の走行状態に合わせてペダル負荷を任意に変更できるように構成されている。なお、ペダル踏力調整機構は、発電機の回転抵抗を利用する構成等としてもよい。
【００２１】
前記フライホイール５０の回転軸と該回転軸に取り付けられるスプロケット（不図示）との間には一方向クラッチが配設されており、通常の自転車と同様の惰性走行を再現することが可能である。また、フライホイール５０には車輪回転速度センサ（不図示）が取り付けられており、前記制御部１４において仮想的に模擬自転車２０の速度が算出される。前記フライホイール５０には、前記後輪用ブレーキレバー２４によって実際に駆動操作される後輪ブレーキが取り付けられており、実際に回転駆動されるフライホイール５０を制動することで、より実走行に近いブレーキ操作の感触を得ることが可能である。なお、後輪用ブレーキレバー２４の操作量または後輪用ブレーキレバー２４に連結される後輪用ブレーキワイヤ２５の摺動量を検知して、後輪用ブレーキの操作量を制御部１４に入力することも可能である。
【００２２】
乗員１００の車幅左右方向には、上端部に後方確認センサ６１が取り付けられた２本のポール６０が立設されている。後方確認センサ６１は、一方側から出力される赤外線ビーム６１ａの遮断を検知することが可能であり、乗員１００が後方確認のために頭部を後方側に回動させると、この赤外線ビーム６１ａが遮断されて後方確認動作が検知されるように構成されている。また、本実施形態に係る模擬自転車２０の後端部は、通常の自転車と同様のゴムタイヤを使用した車輪８０で床面に支持されているので、実際の自転車に似た乗り心地を得ることができるが、この車体後方側の支持部は、ゴムタイヤに代えて、衝撃吸収機構を有する支持台等で構成することも可能である。なお、自転車シミュレータ１は、模擬自転車２０のフロントフォーク２８に衝撃吸収機構を設けたり、ハンドルバー２１に小型のサブモニタを取り付ける等の種々の変形が可能である。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る自転車シミュレータ１の構成を示すブロック図である。また、図３は、本実施形態に係るリアルタイム警告制御の手順を示すフローチャートである。まず、図２のブロック図を参照して、制御部１４は、模擬自転車２０とその周囲に取り付けられた各種センサ６１〜６６から乗員１００の操作状況を検知する操作状況検知部７１と、コース経路等の情報を格納するコース情報データベース７２と、操作状況検知部７１とコース情報データベース７２の情報とからシミュレーション中の走行状態が警告が必要な状態であるか否かを判定する要警告状態判定部７０と、要警告状態と判定された際にスピーカ１２ａから警告音声を出力する警告音声制御部７４と、要警告状態と判定された際にモニタ１１に警告表示を行う警告表示制御部７５と、複数の警告音声を記憶する警告音声データベース７３と、複数の警告表示を記憶する警告表示データベース７６とを含む。前記操作状況検知部７１には、乗員１００の後方確認動作を検知する後方確認センサ６１、乗員１００がハンドルグリップを適切に握っているか否かを検知するグリップセンサ６２、ハンドルバー２１の舵角および回動速度を検知するハンドル舵角センサ６３、ブレーキワイヤの摺動量を検知するブレーキ操作量センサ６４、ペダル３４のクランクの回転速度を検知するクランク角センサ６５、フライホイール５０の回転速度を検知する車輪回転速度センサ６６からの出力信号がそれぞれ入力される。なお、本実施形態では、クランク角センサ６５と車輪回転速度センサ６６とを備えているので、ペダルを漕がずに走行している惰性走行を検知することも可能である。
【００２４】
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１０で自転車シミュレータ１によるシミュレーション（模擬運転）が開始されると、ステップＳ１１では、前記コース情報データべース７２から各種データが読み込まれる。コース情報データベース７２には、シミュレーションが行われる仮想空間でのコース経路のほか、路面状況（段差、マンホール、水たまりの存在等）、信号機状況（赤である、点滅を開始した等）、他車両の動き（対向自転車、左折する４輪車等）、歩行者の動き（前方を歩行中、路地からの飛び出し等）等の各種イベント情報が格納されており、この各種イベント情報をコース経路上に適宜発生させることで、同じコース経路であっても毎回異なった状況でシミュレーションを実施することが可能である。そして、選択されたコース経路と各種イベント情報との組み合わせに基づいて、乗員が遵守すべき理想運転範囲が決定される。この理想運転範囲のパラメータには、例えば、現在位置、制限速度、後方確認、歩行者や他の車両等とのすれ違い時に確保する間隔、停止目標の手前における制動開始位置等が含まれる。
【００２５】
続くステップＳ１２では、各種センサ６１〜６６の情報に基づいて、操作状況検知部７１において乗員の操作状況が検知される。そして、ステップＳ１３では、要警告状態判定部７０が、前記コース情報と操作状況とに基づいて、現在位置等からなる自車の走行状態を判定し、ステップＳ１４において、前記走行状態と理想運転範囲との比較が行われる。この比較は、例えば、理想運転範囲に示される現在位置での制限速度と前記車輪回転速度センサ６６の出力信号との比較や、後方確認が要求される場面において後方確認センサ６１が作動したか否かの判定等によって行われる。
【００２６】
そして、ステップＳ１５において、自車の走行状態が理想運転範囲を逸脱した、すなわち、例えば、制限速度が１０ｋｍ／ｈであるにも関わらず車輪回転速度センサ６６の出力信号が１０ｋｍ／ｈを超えたり、後方確認が要求される場面で後方確認センサ６１が作動しなかったと判定された場合には、ステップＳ１６に進んで、直ちに乗員に警告を実施する。これにより、乗員１００の不適切な運転操作によって自車の走行状態が要警告状態になったと判定された際に、リアルタイムに乗員への警告が実施されることとなる。本実施形態では、理想運転範囲と比較される走行状態のパラメータに、「自車の現在位置」、「自車の車速」、「乗員による後方確認の有無」を適用しているが、さらに、自車の走行状態を不安定にするおそれのある、急ハンドル、急ブレーキ、手ばなし運転等の危険な運転操作の検知によっても警告を実施するように構成することができる。
【００２７】
なお、前記ステップＳ１４での自車の走行状態と理想運転範囲との比較は、運転シミュレーションが終了するまで継続され、ステップＳ１５において否定判定される、すなわち、自車の走行状態が理想運転範囲を逸脱しない場合には、警告を実施することなくリアルタイム警告制御を終了する。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態における「警告」は、警告音声制御部７４が、警告音声データベース７３に格納された複数の警告音声の中から、現在の要警告状態に適したものを選択してスピーカ１２ａから出力する警告音声と、警告表示制御部７５が、警告表示データベース７６に格納された複数の警告表示の中から、現在の要警告状態に適したものを選択してモニタ１１に表示する警告表示とから構成されている。この警告は、音声出力のみであってもよく、また、不適切操作に対する「警告」を警告音声でスピーカ１２ａから出力すると共に、各種イベントの案内（例えば、「雨で路面が滑りやすくなっています」、「夕方になり視界が悪くなっています」）等の映像や文字をモニタ１１に表示する構成としてもよい。
【００２９】
図４に、前記警告音声データベース７３に格納される警告音声の一例を示す。本実施形態に係る要警告状態判定部７０（図２参照）は、前記警告音声データベース７３に格納されている警告音声の中から、１つまたは複数を選択して出力することができる。例えば、車速のパラメータが理想運転範囲を逸脱した、すなわち、車速が制限速度を超えた場合には、直ちに減速操作を促す警告（例えば、「前後ブレーキを操作して減速してください」）を行うのはもちろん、１度警告したにも関わらず減速操作が実行されない場合には、複数の警告音声を組み合わせることでより強い警告（例えば、「速度が超過しています！」と「前後ブレーキを操作して減速してください」）を行うように構成することができる。
【００３０】
また、該図が示すように、緊急度や重要度によって警告音声をグループ分けしておき、現在の走行状態に適切な警告音声を段階的に出力することもできる。例えば、速度超過の例では、まず、グループＡの「道幅が狭くなります」によって、現在位置においては制限速度未満であるが、減速しないとまもなく制限速度が下がって速度超過になることを乗員に気づかせる第１段階の警告として実行する。このような第１段階の警告は、例えば、モニタに表示された道路標識の制限速度、すなわち、見かけ上の制限速度が１０ｋｍ／ｈであるところ、実際の理想運転範囲の速度を８ｋｍ／ｈと設定しておくこと等で実現することができる。
【００３１】
次に、第１段階の警告にも関わらず速度超過となった際には、直ちにグループＢの「速度が超過しています！」によって、現在の走行状態の問題点を第２段階の警告として実行する。このリアルタイムの警告によって、乗員に対する警告の効果、すなわち指導の効果が高められる。続いて、第２段階の警告によっても減速操作が行われない場合には、グループＣの警告音声「前後ブレーキを操作して減速してください！」によって、事故を回避するための具体的な操作を第３段階の警告として実行することができる。そして、再度の警告にも関わらず事故に至ってしまった際には、グループＤの「路地から飛び出してきた歩行者と接触しました」によって、乗員に第４段階の警告としての結果を通知することが可能である。
【００３２】
従来方式の自転車シミュレータにおいては、乗員の不適切な運転操作に対するリアルタイムの警告や、事故を回避するための具体的な操作の指示が行われないため、シミュレーション終了後の評価通知による警告の効果が十分に高められない可能性があったが、上記したような本願発明に係る自転車シミュレータにおいては、不適切な運転操作に対してリアルタイムに警告が行われるので、どの運転操作が不適切であるのかを乗員が実感しやすくなる。また、事故を回避するための具体的な操作もリアルタイムに指示できるので、自転車シミュレータの教習効果を大幅に高めることが可能となる。
【００３３】
なお、同一の走行状態で実施される警告の内容は任意に変更することができ、また、同一の走行状態に対応する警告音声を複数用意しておき、その中からランダムに選択して出力するようにしてもよい。また、自転車の運転経験や自転車シミュレータの体験回数が多い乗員や、安全運転に対する意識が高い乗員に対しては、理想運転範囲からの逸脱を予告するための前記グループＡの警告音声を出力しないようにしたり、また、理想運転範囲のパラメータの設定値を変更することで警告のタイミングをずらすように構成することが可能である。これにより、乗員の技能に対応したシミュレーションが可能となり、運転技術や危険予測方法等を教習するシミュレータの効果をさらに高めることができるようになる。
【００３４】
自転車シミュレータを構成する模擬自転車および演出機器部の形状や構造、警告音声データベースに格納される警告音声の内容、要警告状態を判定するためのパラメータ等は、上記した実施形態に限られず種々の変形が可能である。例えば、サドルに内蔵された圧力センサで立ち漕ぎ状態を検知したり、赤外線を用いたセンサによって手信号が正確に実行されているか否かを検知して警告を実施するようにしてもよい。また、サドルやハンドルグリップにバイブレータを内蔵し、各種イベントや警告の発生時にこれを振動させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る自転車シミュレータの斜視図である。
【図２】自転車シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリアルタイム警告制御の手順を示すフローチャートである
【図４】警告音声データベースに格納される音声情報の一例である。
【符号の説明】
【００３６】
１…自転車シミュレータ、１１…モニタ、１２ａ…スピーカ、１４…制御部、６１…後方確認センサ、６２…グリップセンサ、６３…ハンドル舵角センサ、６４…ブレーキ操作量センサ、６５…クランク角センサ、６６…車輪回転速度センサ、７０…要警告状態判定部、７１…操作状況検知部、７２…コース情報データベース、７３…警告音声データベース、７４…警告音声制御部、７５…警告表示制御部、７６…警告表示データベース
【図１】
2008107714.tif 000003
【図２】
2008107714.tif 000004
【図３】
2008107714.tif 000005
【図４】
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