(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
被験者が運転操作を行うことができるとともに、被験者が車両の運動状態を体感するための運転体感手段と、
直交するＸ方向の並進移動とＹ方向の並進移動によって、前記運転体感手段を並進運動させる並進運動手段と、
前記運転体感手段をチルト運動させるチルト運動手段と、
被験者の運転操作に基づいて目標加速度を算出し、当該目標加速度を模擬するために前記並進運動手段及び前記チルト運動手段の駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、並進運動における移動距離を短くするために上限の所定加速度を設け、目標加速度の大きさが所定加速度以下の場合には目標加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に基づいてチルト運動制御を行い、目標加速度の大きさが所定加速度を超える場合には所定加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に並進運動における所定加速度を超える分の加速度を加味した加速度に基づいてチルト運動制御を行うことを特徴とする運転模擬試験装置。
【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ドームを備えており、ドームのチルト運動（ピッチ方向、ロール方向、ヨー方向）を制御するとともにドームの並進運動（前後方向、左右方向）を制御する（特許文献１参照）。このドームへのチルト運動や並進運動によって車両モデルに前後加速度や横加速度あるい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体感させる。例えば、車両が走行する場合、車両には前後加速度や横加速度が作用する。ドライビングシミュレータにおいて所定の目標加速度を模擬する場合、模擬する目標加速度にハイパスフィルタをかけた出力に基づいて並進運動を制御し、ローパスフィルタをかけた出力に基づいてチルト運動を制御する。
【特許文献１】特開平８−２４１０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、被験者による運転操作によって急加速などで大きて立ち上がりの速い加速度を模擬する場合、ドライビングシミュレータでは、ドームを短時間で長い距離移動させなければならない。そのため、長い並進距離が必要となり、設備規模を大きくしなければならない。
【０００４】
そこで、本発明は、大きな加速度の場合でも省スペースで模擬することができる運転試験模擬装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る運転模擬試験装置は、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であって、被験者が運転操作を行うことができるとともに、被験者が車両の運動状態を体感するための運転体感手段と、直交するＸ方向の並進移動とＹ方向の並進移動によって、運転体感手段を並進運動させる並進運動手段と、運転体感手段をチルト運動させるチルト運動手段と、被験者の運転操作に基づいて目標加速度を算出し、当該目標加速度を模擬するために並進運動手段及びチルト運動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段は、並進運動における移動距離を短くするために上限の所定加速度を設け、目標加速度の大きさが所定加速度以下の場合には目標加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に基づいてチルト運動制御を行い、目標加速度の大きさが所定加速度を超える場合には所定加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に並進運動における所定加速度を超える分の加速度を加味した加速度に基づいてチルト運動制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
この運転試験模擬装置では、運転体感手段において被験者が運転操作を行い、制御手段によりその運転操作に基づいて目標加速度を算出する。そして、運転模擬試験装置では、制御手段により、その目標加速度になるように並進運動手段及びチルト運動手段の駆動を制御する。並進運動手段では車両体感手段を前後左右に並進させるとともに、チルト運動手段では車両体感手段を所定方向（例えば、ピッチ方向、ロール方向）にチルト運動させる。すると、この並進運動とチルト運動によって、運転体感手段に目標加速度に相当する加速度が作用する。特に、運転模擬試験装置では、制御手段により、目標加速度が所定加速度以下か否かを判定する。所定加速度は、車両の走行において通常走行時に発生頻度が低い加速度であり、比較的大きな加速度である。目標加速度が所定加速度以下の場合、運転模擬試験装置では、制御手段により、目標加速度に応じた並進運動分の加速度に基づく通常の並進運動制御を行うとともに、目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に基づく通常のチルト運動制御を行う。加速度が所定加速度以下の場合、車両の乗員が通常体感している加速度なので、感覚的にもその加速度の大小を判断できる。そこで、その目標加速度を精度良く模擬するために、並進運動とチルト運動とを組み合わせ、加速度を正確に模擬する。目標加速度が所定加速度を超える場合、運転模擬試験装置では、制御手段により、所定加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに、目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に並進運動における所定加速度を超える分の加速度を加味した加速度に基づいてチルト運動制御を行う。所定加速度を超える場合、車両の乗員が通常殆ど体感していない大きな加速度なので、感覚的には大きな加速度ということは認識できるが、その加速度の大小まで正確に判断できない。そこで、並進運動においては所定加速度を上限とした加速度を模擬し、チルト運動においては並進運動によって模擬する必要のある（目標加速度―所定加速度）分の加速度を上乗せした加速度を模擬する。このように、所定加速度を超える大きな加速度を模擬する場合、並進運動において所定加速度を上限とし、並進運動における運転体感手段の移動距離を減少させる。そして、チルト運動において並進運動で抑制した加速度を補うようなチルト角を与える。その結果、被験者は、所定加速度を超える場合でも運転操作に応じた加速度を体感することができる。このように、運転模擬試験装置は、大きな加速度の場合でも、並進運動において所定加速度を上限としているので、並進距離を減少でき、設備規模を省スペース化できる。また、運転模擬試験装置は、チルト運動において所定加速度を超える分のチルト角を付加するので、模擬精度も保つことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大きな加速度の場合でも、並進距離を減少でき、省スペースで模擬することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明に係る運転試験模擬装置の実施の形態を説明する。
【０００９】
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、ドームを並進運動するためのＸＹ並進機構、ドームをチルト運動するためのヘキサポッドを備えている。特に、本実施の形態に係るドライビングシミュレータでは、加速度を模擬する際に目標加速度０．３Ｇを境界として並進運動及びチルト運動における制御を切り替える。
【００１０】
図１〜図５を参照して、本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の全体を示す斜視図である。図２は、図１のドームの内部及びヘキサポッドを示す正面図である。図３は、本実施の形態に係るドライビングシミュレータの構成図である。図４は、目標加速度と体感加速度の一例である。図５は、本実施の形態に係る目標加速度０．３Ｇでの切替制御を行う場合と行わない場合の並進模擬加速度、チルト模擬加速度、並進速度、並進移動距離の一例である。
【００１１】
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（車両モデル）に対して各種運動を行う。特に、ドライビングシミュレータ１では、省スペース化を目的として、目標加速度が０．３Ｇ以下の場合には目標加速度に応じた通常の並進制御及びチルト制御を行い、目標加速度が０．３Ｇを超える場合には０．３Ｇを上限とした並進制御を行うとともに０．３Ｇを超える並進制御分のチルト角を付加したチルト制御を行う。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、基板５、支持部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１２を備えている。
【００１２】
なお、本実施の形態では、ドライビングシミュレータ１が特許請求の範囲に記載する運転模擬試験装置に相当し、ＸＹ並進機構３が特許請求の範囲に記載する並進運動手段に相当し、ヘキサポッド４が特許請求の範囲に記載するチルト運動手段に相当し、車両モデル７が特許請求の範囲に記載する運転体感手段に相当し、コンピュータ１２が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。
【００１３】
ドーム２は、略円筒形状であり、底面に円形状の基板５が設けられる。基板５の上面には、車両モデル７の４輪の位置にそれぞれ支持部６，・・・が設置され、この４個の支持部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，・・・が設けられる。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，・・・に投影可能な位置及び角度でプロジェクタ９，・・・がそれぞれ設けられる。
【００１４】
ＸＹ並進機構３は、ドーム２をＸ方向及びＸ方向に直交するＹ方向にそれぞれ並進運動させるための機構である。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の台座となる移動台３ｅが配置される。移動台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。
【００１５】
６本のベルト３ｂ，・・・は、Ｘ並進駆動モータ３ｆ，・・・によってそれぞれ回転駆動され、レール３ｃをＸ方向に並進移動させる。Ｘ並進駆動モータ３ｆ，・・・は、モータ制御部３ｇ，・・・から駆動電流がそれぞれ供給されると、駆動電流に応じてそれぞれ回転する。モータ制御部３ｇ，・・・は、コンピュータ１２からのＸ並進制御信号をそれぞれ受信すると、そのＸ並進制御信号に応じて駆動電流をそれぞれ供給する。ベルト３ｄは、Ｙ並進駆動モータ３ｈによって回転駆動され、移動台３ｅをＹ方向に並進移動させる。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。モータ制御部３ｉは、コンピュータ１２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供給する。
【００１６】
ヘキサポッド４は、ドーム２をピッチ方向、ロール方向、ヨー方向にそれぞれチルト運動するための機構である。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，・・・が移動台３ｅと基板５の支持台５ａとの間に配設される。油圧シリンダ４ａ，・・・は、油圧制御部４ｂ，・・・から作動油圧がそれぞれ供給されると、作動油圧に応じてそれぞれ伸縮する。油圧制御部４ｂ，・・・は、コンピュータ１２からのヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ受信すると、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それぞれ供給する。６本の油圧シリンダ４ａ，・・・がそれぞれ伸縮することによって、基板５（ドーム２）が移動台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及び油圧制御部４ｂを１個づつしか描いていないが、実際には６個づつある。
【００１７】
車両モデル７は、車両の車体及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の各センサでは、それぞれ検出した検出値を検出信号としてコンピュータ１２にそれぞれ送信する。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１２から操作反力信号をそれぞれ受信すると、各操作反力信号に応じて操作反力をそれぞれ発生させる。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。メータ７ｂでは、コンピュータ１２から各メータや表示部に対する各車両情報信号をそれぞれ受信すると、各車両情報信号に応じて各メータをそれぞれ駆動したり、表示部を表示する。
【００１８】
プロジェクタ９，・・・では、コンピュータ１２から画像信号をそれぞれ受信すると、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，・・・にそれぞれ投影する。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１２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（勾配、凹凸、路面摩擦係数など）、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１２に接続される。
【００１９】
コンピュータ１２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１２では、車両運動算出、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（車両モデル７）に対する各種運動するための駆動制御などを行う。
【００２０】
車両運動算出について説明する。コンピュータ１２では、操作部７ａの各センサからの検出信号を受信するとともに、データベース１１から模擬走行路において現在走行中の道路の環境情報を取り入れる。そして、コンピュータ１２では、一定時間毎に、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やシフトポジション及び現在走行している道路の環境情報に基づいて、車体の運動方程式により模擬走行路を走行している車両の運動を算出する。車両の運動としては、車両に作用する加速度（直進走行の場合には前後加速度のみが発生、旋回走行の場合には前後加速度及び横加速度が発生）、車両のピッチ角、ロール角、ヨー角、車速、エンジン回転数などである。
【００２１】
運転制御について説明する。コンピュータ１２では、算出によって求めた車速やエンジン回転数及びシフトポジションなどを車両情報信号としてメータ７ｂに送信する。また、コンピュータ１２では、算出によって求めた車両の運動情報に基づいて、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及びシフトレバーの各操作反力をそれぞれ算出し、各操作反力を操作反力信号として操作反力発生部７ｃにそれぞれ送信する。
【００２２】
画像処理について説明する。コンピュータ１２では、算出によって求めた車両の運動情報に基づいて、模擬走行路における現在の走行位置を算出する。そして、コンピュータ１２では、データベース１１から現在の走行位置における車両内から見える景色の画像情報を取得する。そして、コンピュータ１２では、取得した画像情報に基づいて各プロジェクタ９，・・・用の画像信号をそれぞれ生成し、各画像信号をプロジェクタ９，・・・にそれぞれ送信する。
【００２３】
音処理について説明する。コンピュータ１２では、データベース１１から走行中に運転者に聞こえる音情報を取り入れる。そして、コンピュータ１２では、取り入れた音情報に基づいて、車速や道路の環境情報などに応じて運転者に聞こえる合成音を生成し、その合成音を音信号としてスピーカ１０に送信する。
【００２４】
駆動制御について説明する。コンピュータ１２では、車両に作用する加速度が求められると、この加速度を目標加速度ｆＡＡ（ｓ）とする。そして、コンピュータ１２では、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下か否かを判定する。車両の走行状態では、０．３Ｇ以下の加速度（直進走行の場合には前後加速度、旋回走行の場合には前後加速度＋横加速度）で走行している頻度が高く、０．３Ｇを超える加速度で走行している頻度は非常に低い。この０．３Ｇ超える加速度は、急加速時や急ブレーキ時の加速度に相当し、緊急のときに発生する場合が多い。したがって、０．３Ｇ以下の加速度については、車両の乗員は、通常よく体感しており、感覚的にその加速度がどの程度の大きさかを判断できる。そこで、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下の場合、その目標加速度ｆＡＡ（ｓ）を精度良く模擬するために、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に応じた並進制御とチルト制御とを組み合わせた通常の制御を行う。一方、０．３Ｇを超える加速度については、車両の乗員は、あまり体感していない大きな加速度なので、感覚的には大きな加速度ということは認識できるが、その加速度がどの程度大きいのかを正確に感じ難い。そこで、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇを超える場合、０．３Ｇを上限とした並進制御を行い、並進制御で行うべき０．３Ｇを超える加速度分を付加した加速度に応じたチルト制御を行う。
【００２５】
具体的には、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下の場合、コンピュータ１２では、式（１）により目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に応じた並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）を算出するとともに、式（２）により目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に応じたチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）を算出する。
【００２６】
【数１】
0004736591.tif 000002
【００２７】
目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇを超える場合、コンピュータ１２では、式（３）により、０．３Ｇを上限とした並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）を算出する。また、コンピュータ１２では、式（４）により、並進制御における０．３Ｇを超える加速度（ｆＡＡ（ｓ）［１−ＬＰ（ｓ）］ＨＰ（ｓ）−０．３［１−ＬＰ（ｓ）］ＨＰ（ｓ））を付加したチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）を算出する。
【００２８】
【数２】
0004736591.tif 000003
【００２９】
ＬＰ（ｓ）はローパスフィルタであり、ＨＰ（ｓ）はハイパスフィルタである。Ａは、スケールファクタである。そして、コンピュータ１２では、式（５）によりチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）からチルト角αを算出する。
【００３０】
【数３】
0004736591.tif 000004
【００３１】
９．８は、重力加速度である。目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇを超える場合、このチルト角αには車両モデル７の前方側を高くするピッチ角が付加され、この増分のピッチ角により並進制御で通常制御する０．３Ｇを超える加速度を発生させることになる。
【００３２】
コンピュータ１２では、並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）を進行方向に応じてＸ方向の加速度とＹ方向の加速度に分解する。そして、コンピュータ１２では、Ｘ方向の並進模擬加速度からＸ方向の並進制御量を算出するとともに、Ｙ方向の並進模擬加速度からＹ方向の並進制御量を算出する。さらに、コンピュータ１２では、Ｘ方向の並進制御量を与えるために必要なＸ並進駆動モータ３ｆのモータトルクを算出し、Ｘ並進駆動モータ３ｆのモータトルクに応じてＸ並進制御信号を設定し、各Ｘ並進制御信号を対応するモータ制御部３ｇ，・・・にそれぞれ送信する。また、コンピュータ１２では、Ｙ方向の並進制御量を与えるために必要なＹ並進駆動モータ３ｈのモータトルクを算出し、Ｙ並進駆動モータ３ｈのモータトルクに応じてＹ並進制御信号を設定し、Ｙ並進制御信号をモータ制御部３ｉに送信する。
【００３３】
また、コンピュータ１２では、チルト角αを与えるために必要なヘキサポッド４の各油圧シリンダ４ａ，・・・のシリンダ長をそれぞれ算出する。さらに、コンピュータ１２では、各シリンダ長に応じてヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ設定し、各ヘキサポッドシリンダ制御信号を対応する油圧制御部４ｂ，・・・にそれぞれ送信する。
【００３４】
なお、車両運動としてピッチ角、ロール角、ヨー角などが求められている場合、コンピュータ１２では、車両運動の加速度（目標加速度ｆＡＡ（ｓ））を模擬するためのチルト角αにその求められたピッチ角などを加味する。そして、コンピュータ１２では、その加味したチルト角を与えるために必要なヘキサポッド４の各油圧シリンダ４ａ，・・・のシリンダ長をそれぞれ算出し、各シリンダ長に応じてヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ設定し、各ヘキサポッドシリンダ制御信号を対応する油圧制御部４ｂ，・・・にそれぞれ送信する。
【００３５】
図４には、目標加速度ＡＡの時間変化の一例を示しており、被験者のアクセル操作に応じて加速した場合であり、０．３Ｇを超える加速度が発生している。目標加速度ＡＡは、加速度が０から増加し、０．３Ｇを超える一定の加速度になった後に加速度が減少して０になっている。図５には、図４に示す目標加速度ＡＡに対して、０．３Ｇでの切替制御を行った場合の並進模擬加速度ＳＡ、チルト模擬加速度ＴＡ、並進速度Ｖ、並進移動距離Ｌの各時間変化が実線で示され、切替制御を行わない通常制御を行った場合（つまり、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）が０．３Ｇ以下の場合に求めた並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）とチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）だけによる制御）の並進模擬加速度ＳＡ’、チルト模擬加速度ＴＡ’、並進速度Ｖ’、並進移動距離Ｌ’の各時間変化が破線で示されている。
【００３６】
並進模擬加速度ＳＡ’は、目標加速度ＡＡが増加時にプラス側で増減する加速度となり、一定時には０となり、減少時にはマイナス側で増減する加速度となる。並進模擬加速度ＳＡは、目標加速度ＡＡが０．３Ｇになるまでは並進模擬加速度ＳＡ’と同じ変化であり、目標加速度ＡＡが０．３Ｇを超えると並進模擬加速度ＳＡ’より小さくなる。チルト模擬加速度ＴＡ’は、目標加速度ＡＡが増加時に増加する加速度となり、一定時にはプラス側で略一定となり、減少時には減少する加速度となる。チルト模擬加速度ＴＡは、目標加速度ＡＡが０．３Ｇになるまではチルト模擬加速度ＴＡ’と同じ変化であり、目標加速度ＡＡが０．３Ｇを超えるとチルト模擬加速度ＴＡ’より急激に立ち上がり、チルト模擬加速度ＴＡ’より大きくなる。
【００３７】
並進速度Ｖ’は、並進模擬加速度ＳＡ’に応じて変化し（時間積分したもの）、並進模擬加速度ＳＡ’がプラス値の時には増加し、０の時には略一定となり、マイナス値の時には減少する。並進速度Ｖは、並進模擬加速度ＳＡに応じて変化し（時間積分したもの）、目標加速度ＡＡが０．３Ｇになるまでは並進速度Ｖ’と同じ変化であり、目標加速度ＡＡが０．３Ｇを超えると並進速度Ｖ’より小さくなる。並進移動距離Ｌ’は、並進速度Ｖ’に応じて変化し（時間積分したもの）、並進速度Ｖ’がプラス値なのでプラス側に増加していく。したがって、ドーム２（車両モデル７）は、並進運動の運動範囲の限界に近づいていく。並進移動距離Ｌは、並進速度Ｖに応じて変化し（時間積分したもの）、目標加速度ＡＡが０．３Ｇになるまでは並進移動距離Ｌ’と同じ変化であり、目標加速度ＡＡが０．３Ｇを超えると並進移動距離Ｌ’より小さくなる。したがって、車両モデル７は、並進運動の運動範囲の限界に近づきにくくなっている。
【００３８】
図４に示すように、車両モデル７に作用している実際の加速度ＢＡ（被験者が感じる体感加速度）は、切替制御を行った場合（並進模擬加速度ＳＡとチルト模擬加速度ＴＡからなる加速度）あるいは切替制御を行わなかった場合（並進模擬加速度ＳＡ’とチルト模擬加速度ＴＡ’からなる加速度）でも同様のものが得られ、目標加速度ＡＡに沿ったものとなっている。しかし、車両モデル７の移動距離としては、切替制御を行った場合の方が短くなる。
【００３９】
図１〜図３を参照して、ドライビングシミュレータ１の動作について説明する。特に、コンピュータ１２における駆動制御については図６のフローチャートに沿って説明する。図６は、本実施の形態に係るコンピュータにおける駆動制御の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
被験者が、車両モデル７のシートに着座し、操作部７ａに対して所定操作を行う。操作部７ａでは、各センサによってアクセルペダルなどの各操作量を検出するとともにシフトレバーのシフトポジションを検出し、その各検出信号をコンピュータ１２にそれぞれ送信する。
【００４１】
コンピュータ１２では、一定時間毎に、各検出信号を受信すると、各検出信号に示される各操作量やシフトポジションに基づいて車体の運動方程式を算出し、車両運動として加速度（目標加速度ｆＡＡ（ｓ））、車両のピッチ角、ロール角、ヨー角、車速、エンジン回転数などを導出する（Ｓ１）。
【００４２】
コンピュータ１２では、車速、エンジン回転数、シフトポジションなどの情報を車両情報信号としてメータ７ｂに送信する。メータ７ｂでは、車両情報信号を受信すると、車両情報信号に応じて、各メータを駆動するとともに現在のシフトポジションを表示する。また、コンピュータ１２では、車両運動に基づいて、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及びシフトレバーの各操作反力をそれぞれ算出し、各操作反力を操作反力信号として操作反力発生部７ｃにそれぞれ送信する。操作反力発生部７ｃでは、各操作反力信号を受信すると、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及びシフトレバーに対して各操作反力をそれぞれ与える。
【００４３】
また、コンピュータ１２では、車両運動に基づいて模擬走行路における現在の走行位置を算出し、データベース１１から現在の走行位置に対応する画像情報を取得する。そして、コンピュータ１２では、その画像情報に基づいて各画像信号をそれぞれ生成し、各画像信号をプロジェクタ９，・・・にそれぞれ送信する。各プロジェクタ９，・・・では、コンピュータ１２から画像信号をそれぞれ受信すると、各画像信号に応じて模擬画像を各スクリーン８，・・・にそれぞれ投影する。
【００４４】
また、コンピュータ１２では、データベース１１から音情報を取り入れ、その音情報に基づいて車速や道路情報などに応じて合成音を生成し、その合成音を音信号としてスピーカ１０に送信する。スピーカ１０では、コンピュータ１２から音信号を受信すると、各音声信号に応じて擬似音を出力する。
【００４５】
コンピュータ１２では、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下か否かを判定する（Ｓ２）。
【００４６】
Ｓ２にて目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下と判定した場合、コンピュータ１２では、式（１）により目標加速度ｆＡＡ（ｓ）にハイパスフィルタをかけた出力によって並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）を算出する（Ｓ３）。また、コンピュータ１２では、式（２）により目標加速度ｆＡＡ（ｓ）にローパスフィルタをかけた出力によってチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）を算出する（Ｓ４）。
【００４７】
Ｓ２にて目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇを超えたと判定した場合、コンピュータ１２では、式（３）により０．３Ｇにハイパスフィルタをかけた出力によって並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）を算出する（Ｓ５）。また、コンピュータ１２では、式（４）により目標加速度ｆＡＡ（ｓ）にローパスフィルタをかけた出力に対して０．３Ｇを超える並進模擬加速度分を加味したチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）を算出する（Ｓ６）。
【００４８】
そして、コンピュータ１２では、式（５）によりチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）からチルト角αを算出する（Ｓ７）。
【００４９】
コンピュータ１２では、並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）からＸ方向の並進制御量とＹ方向の並進制御量を算出する（Ｓ８）。そして、コンピュータ１２では、Ｘ方向の並進制御量からＸ並進駆動モータ３ｆのモータトルクを算出し、このモータトルクに応じてＸ並進制御信号を設定し、各Ｘ並進制御信号を対応するモータ制御部３ｇ，・・・にそれぞれ送信する（Ｓ８）。モータ制御部３ｇ，・・・では、コンピュータ１２からのＸ並進制御信号をそれぞれ受信すると、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，・・・にそれぞれ供給する。Ｘ並進駆動モータ３ｆ，・・・では、各駆動電流に応じてそれぞれ回転駆動し、各ベルト３ｂ，・・・を回転させる。この６本のベルト３ｂ，・・・の回転によって、レール３ｃ及びベルト３ｄなどをＸ方向に平行移動させる。また、コンピュータ１２では、Ｙ方向の並進制御量からＹ並進駆動モータ３ｈのモータトルクを算出し、このモータトルクに応じてＹ並進制御信号を設定し、Ｙ並進制御信号をモータ制御部３ｉに送信する（Ｓ８）。モータ制御部３ｉでは、コンピュータ１２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では、駆動電流に応じて回転駆動し、ベルト３ｄを回転させる。このベルト３ｄの回転によって、ドーム２をＹ方向に平行移動させる。これによって、ＸＹ並進機構３では、ドーム２（車両モデル７）を求めた並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）で並進運動させる。この並進運動では、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下の場合には目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に応じた通常の並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）で車両モデル７が移動し、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇを超える場合には０．３Ｇに応じた並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）で車両モデル７が移動する。したがって、被験者には、０．３Ｇを上限とした並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）が作用する。
【００５０】
コンピュータ１２では、チルト角αに基づいてヘキサポッド４の各油圧シリンダ４ａ，・・・のシリンダ長をそれぞれ算出し、各シリンダ長に応じてヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ設定し、各ヘキサポッドシリンダ制御信号を対応する油圧制御部４ｂ，・・・にそれぞれ送信する（Ｓ８）。各油圧制御部４ｂ，・・・では、各ヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ受信すると、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各油圧シリンダ４ａ，・・・にそれぞれ供給する。各油圧シリンダ４ａ，・・・では作動油圧に応じてそれぞれ伸縮し、ヘキサポッド４ではドーム２（車両モデル７）に対してチルト角αを与える。このチルト運動では、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下の場合には目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に応じた通常のチルト角αで車両モデル７を傾け、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇを超えた場合には目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に応じた通常のチルト角より並進制御での０．３Ｇを超える分の加速度に応じたピッチ角が加わったチルト角αで車両モデル７を傾ける。そのため、被験者には、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇ以下の場合には目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に応じた通常のチルト模擬加速度が作用し、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）の絶対値が０．３Ｇを超えた場合には通常のチルト模擬加速度より並進制御での０．３Ｇを超える分の加速度を付加したチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）が作用する。その結果、被験者には、並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）とチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）からなる加速度が作用し、目標加速度ｆＡＡ（ｓ）に相当する加速感を体感する。
【００５１】
このドライビングシミュレータ１によれば、模擬する加速度が０．３Ｇを超える場合には０．３Ｇを上限とした並進模擬加速度ｆＳＡ（ｓ）で並進運動を行うことにより、並進距離を短くすることができ、設備規模を省スペース化できる。また、ドライビングシミュレータ１によれば、模擬する加速度が０．３Ｇを超える場合には並進制御での０．３Ｇを超える分の加速度を付加したチルト模擬加速度ｆＴＡ（ｓ）を発生させるチルト角でチルト運動を行うことにより、並進運動における減速分を補って目標加速度ｆＡＡ（Ｓ）に相当する加速感を発生させることができ、加速度を精度良く模擬することができる。
【００５２】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５３】
例えば、本実施の形態では１つのコンピュータで構成しているが、車両運動算出用のコンピュータ、ＸＹ並進機構などの駆動制御用のコンピュータ、画像処理用のコンピュータ、音処理用のコンピュータなどの複数のコンピュータで構成してもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では目標加速度０．３Ｇを境界として並進制御及びチルト制御を切り替える構成としたが、０．３Ｇに限定するものでなく、他の値を境界として切り替えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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】図１のドームの内部及びヘキサポッドを示す正面図である。
【図３】本実施の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】目標加速度と体感加速度の一例である。
【図５】本実施の形態に係る目標加速度０．３Ｇでの切替制御を行う場合と行わない場合の並進模擬加速度、チルト模擬加速度、並進速度、並進移動距離の一例である。
【図６】本実施の形態に係るコンピュータにおける駆動制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１…ドライビングシミュレータ、２…ドーム、３…ＸＹ並進機構、３ａ，３ｃ…レール、３ｂ，３ｄ…ベルト、３ｅ…移動台、３ｆ…Ｘ並進駆動モータ、３ｇ，３ｉ…モータ制御部、３ｈ…Ｙ並進駆動モータ、４…ヘキサポッド、４ａ…油圧シリンダ、４ｂ…油圧制御部、５…基板、５ａ…支持台、６…支持部、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、１２…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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【図６】
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