(57)【要約】【課題】  操作者の姿勢全体から操作機器の操作性を総合的に評価する。【解決手段】  操作者姿勢算出部２５は、操作機器配置設定部２２で設定された操作環境と、操作者作成部２４で作成された操作者の各部位の身体情報とに基づいて、操作機器に対する操作者の姿勢、例えば操作者の各関節角度を算出する。操作者テンソル算出部２６は、操作者作成部２４で作成された操作者の各部位の身体情報と、操作者姿勢算出部２５で算出された操作者の姿勢（関節角度）とに基づいて、操作者テンソルを算出する。操作性評価部２７は、操作機器配置設定部２２で設定された操作機器の操作環境と、操作者テンソル算出部２６で算出された操作者テンソルとに基づいて、有効操作力や無効操作力を演算して、操作性の評価を行う。【選択図】        図３
2005047474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作機器の操作環境情報と、操作者の身体情報である操作者情報とに基づいて、前記操作機器に対する前記操作者の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
前記姿勢算出手段で算出された操作者の姿勢と、前記操作者情報とに基づいて、前記操作者の操作点における操作状態を表す操作者テンソルを算出する操作者テンソル算出手段と、
前記操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルと、前記操作機器に対する操作者入力とに基づいて、前記操作機器の操作性指標を演算する操作性指標演算手段と、
を備えた操作性指標演算装置。
【請求項２】
前記操作性指標演算手段は、前記操作者テンソルの少なくとも１つの固有ベクトルと、前記操作機器の操作方向に働く操作者入力との関係に応じて、前記操作機器の操作性指標を演算すること
を特徴とする請求項１記載の操作性指標演算装置。
【請求項３】
前記操作性指標演算手段は、前記操作性指標として、操作者出力、操作者出力の大きさ、前記操作者入力方向と前記操作者出力方向の偏角、有効操作者出力、無効操作者出力の少なくとも１つを演算すること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の操作性指標演算装置。
【請求項４】
前記操作者入力方向が、前記操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルの少なくとも１つの主軸に一致又は略一致するように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段を更に備えたこと
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の操作性指標演算装置。
【請求項５】
前記有効操作者出力及び前記無効操作者出力がそれぞれ適切な値になるように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段を更に備えたこと
を特徴とする請求項３記載の操作性指標演算装置。
【請求項６】
前記操作者出力を前記操作者入力の方向と同じ方向の成分である第１方向成分と前記操作者入力の方向に垂直な方向の成分である第２方向成分に分解したときに、前記第１方向成分が小さくなり、前記第２方向成分が外乱に対して略安定した値になるように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段を更に備えたこと
を特徴とする請求項３記載の操作性指標演算装置。
【請求項７】
操作性指標を演算する請求項１から３のいずれか１項記載の操作性指標演算装置と、
前記操作機器の操作環境を入力する入力手段と、
前記操作機器の操作環境を調整する調整手段と、を備え、
前記操作性指標演算装置は、前記入力手段で入力された操作環境を用いて前記操作性指標を演算し、
前記調整手段は、前記操作性指標を用いて前記操作機器の操作環境を調整すること
を特徴とする操作姿勢調整装置。
【請求項８】
前記操作性指標演算装置は、有効操作者出力及び無効操作者出力を演算し、
前記調整手段は、前記操作性指標演算装置で演算された前記有効操作者出力及び前記無効操作者出力がそれぞれ適切な値になるように、前記操作機器の操作環境を調整すること
を特徴とする請求項７記載の操作姿勢調整装置。
【請求項９】
前記操作性指標演算装置は、操作者出力を演算し、
前記調整手段は、前記操作者出力を前記操作者入力の方向と同じ方向の成分である第１方向成分と前記操作者入力の方向に垂直な方向の成分である第２方向成分に分解したときに、前記第１方向成分が小さくなり、前記第２方向成分が外乱に対して略安定した値になるように、前記操作機器の操作環境を調整すること
を特徴とする請求項７記載の操作姿勢調整装置。
【請求項１０】
操作機器の操作環境情報と、操作者の身体情報である操作者情報とに基づいて、前記操作機器に対する前記操作者の姿勢を算出する姿勢算出手段と、
前記姿勢算出手段で算出された操作者の姿勢と、前記操作者情報とに基づいて、前記操作者の操作点における操作のしやすさを表す操作者テンソルを算出する操作者テンソル算出手段と、
前記操作機器に対する操作者入力方向が、前記操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルの少なくとも１つの主軸に一致又は略一致するように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段と、
を備えた操作姿勢調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作性指標演算装置及び操作姿勢調整装置に係り、特に操作者の姿勢全体から操作機器の操作性指標を演算したり操作姿勢を調整する操作性指標演算装置及び操作姿勢調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両を運転する人間の代わりにコンピュータマネキンを用いて股関節、膝、足首等の関節角度を測定し、各関節角度から車両運転時の操作性を評価する方法（以下「従来技術１」という。）が提案されていた。従来技術１は、ドライバの各関節角度がその関節の可動範囲に対してどの程度の位置にあるかに基づいて操作性が良いかを評価していた。
【０００３】
図２０は、従来の操作性評価方法における股関節、膝及び足首の可動範囲（度）を示す図である。従来技術１は、ステアリング位置やシートバック位置の変更前と変更後を比べて、股関節等の関節角度が可動範囲の中央にどれだけ近づいたかによって操作性がどの程度向上したかを評価していた。
【０００４】
また、車両の運転者の運転姿勢を適正にして、運転操作をし易くする運転姿勢適正化装置が提案されている（特許文献１を参照。）。特許文献１に記載された運転姿勢適正化装置は、運転姿勢の適正化を図るために、可操作性楕円体を用いている。
【特許文献１】特開平１０−３２４１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術１では、１つの関節角度を調整するためにシートバックの前後位置やステアリングの傾斜角を少し変えただけであっても、ドライバの他の関節角度も変わってしまうので、ドライバの姿勢全体を総合的に評価することができないという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載された可操作性楕円体の長軸方向は速度が実現しやすく、短軸方向は速度が実現しにくいことを示している。したがって、この可操作性楕円体は、本発明の操作者テンソルとは異なる概念である。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、操作者の姿勢全体から操作機器の操作性指標を演算する操作性指標演算装置、及びこれを用いて操作者の操作姿勢を調整する操作姿勢調整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】
【０００８】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、操作機器の操作環境情報と、操作者の身体情報である操作者情報とに基づいて、前記操作機器に対する前記操作者の姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記姿勢算出手段で算出された操作者の姿勢と、前記操作者情報とに基づいて、前記操作者の操作点における操作状態を表す操作者テンソルを算出する操作者テンソル算出手段と、前記操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルと、前記操作機器に対する操作者入力とに基づいて、前記操作機器の操作性指標を演算する操作性指標演算手段と、を備えている。
【０００９】
ここで、操作機器は、シミュレーションにおける仮想操作機器であってもよいし、実存する操作機器であってもよい。また、操作者も、シミュレーションにおける仮想操作者であってもよいし、実存する操作者であってもよい。以下でも同様である。
【００１０】
操作環境情報は、操作機器の操作環境を特定するためのすべての情報を含み、例えば操作機器の外形、位置、姿勢が該当する。また、操作機器が複数の部位によって構成されている場合では、各部位の外形、各部位の相対的な位置や姿勢も含まれる。なお、操作環境情報は、予め用意された情報であってもよいし、操作機器に関する所定のパラメータを用いて作成された情報でもよい。
【００１１】
操作者情報は、操作者の身体を表す情報であり、例えば、操作者の頭、上腕、前腕等の各部位の形状や質量等が該当する。操作者情報は、予め用意された情報であってもよいし、操作者固有の所定のパラメータと操作者の一般的なデータベースとに基づいて作成された情報であってもよい。
【００１２】
姿勢算出手段は、操作環境情報と操作者情報とに基づいて操作機器と操作者の相対的な関係、つまり操作機器に対する前記操作者の姿勢を算出する。操作者の姿勢は、操作環境情報と操作者情報とによって特定され、それらの一方が少し変化しただけであっても変化する。そこで、姿勢算出手段は、操作者の姿勢については１度算出するだけでなく、操作環境情報と操作者情報の少なくとも一方が少し変化した場合にも算出する。これにより、操作環境や操作者の状態が少し変わって操作者の姿勢全体が変わった場合でも、操作者の新たな姿勢を容易に算出できる。なお、操作者の姿勢は、特に限定されるものではないが、例えば操作者の各関節角度が該当する。
【００１３】
操作者テンソル算出手段は、操作者の姿勢と操作者情報とに基づいて、操作者の操作点における操作のしやすさを表す操作者テンソルを算出する。なお、操作者テンソルとしては、例えば慣性テンソル、剛性テンソル、粘性テンソルが好ましい。
【００１４】
操作性指標演算手段は、操作者テンソルと操作機器に対する操作者入力とに基づいて、操作機器の操作性指標を演算する。ここで、操作者テンソルとして慣性テンソルが用いられた場合では、操作者入力として操作加速度を用いればよい。同様に、操作者テンソルとして剛性テンソルが用いられた場合では、操作者入力として操作変位を用いればよい。操作者テンソルとして粘性テンソルが用いられた場合では、操作者入力として操作速度を用いればよい。
【００１５】
したがって、請求項１に記載の発明によれば、操作者の姿勢、操作者情報、操作者入力から操作性指標を演算するので、操作環境や操作者の状態が少し変わったために操作者の姿勢全体が変わった場合でも、操作性指標を正確に演算することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記操作性指標演算手段は、前記操作者テンソルの少なくとも１つの固有ベクトルと、前記操作機器の操作方向に働く操作者入力との関係に応じて、前記操作機器の操作性指標を演算することを特徴とする。
【００１７】
操作者テンソルは、複数の固有ベクトルを有している。そして、操作者テンソルは、操作点を中心位置とし、各固有ベクトルを主軸とした楕円体で表される。ここで、操作者入力の方向と楕円体の主軸方向とが一致する場合では、操作者は最も操作しやすく、操作機器の動きに寄与しない力も生じない。そして、操作者入力の方向と楕円体の主軸方向とが異なっていくに従って、操作性が悪くなり、操作機器の動きに寄与しない力が生じる。
【００１８】
したがって、請求項２記載の発明によれば、操作者テンソルの少なくとも１つの固有ベクトルと、操作機器の操作方向に働く操作者入力との関係に応じて、前記操作機器の操作性指標を正確に演算することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記操作性指標演算手段は、前記操作性指標として、操作者出力、操作者出力の大きさ、前記操作者入力方向と前記操作者出力方向の偏角、有効操作者出力、無効操作者出力の少なくとも１つを演算することを特徴とする。
【００２０】
操作者出力は、操作者入力に対して操作点に発生する力のベクトルである。操作者出力の大きさは、操作者出力の絶対値である。操作者入力方向と操作者出力方向の偏角は、操作者入力と操作者出力のなす角である。有効操作者出力は、操作機器の動きに寄与する力である。無効操作者出力は、操作機器の動きに寄与しない力である。
【００２１】
したがって、請求項３記載の発明によれば、このような操作性指標を演算することで、操作機器の操作性を数値により客観的に評価することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項記載の発明であって、前記操作者入力方向が、前記操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルの少なくとも１つの主軸に一致又は略一致するように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２３】
操作者入力方向が操作者テンソルの１つの主軸に一致又は略一致するということは、操作者入力方向が操作者出力方向に一致又は略一致するため、非常に操作し易くなることを意味する。
【００２４】
したがって、請求項４記載の発明によれば、操作者入力方向が操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルの少なくとも１つの主軸に一致又は略一致するように操作機器の操作環境を調整することにより、操作機器の操作性を向上させることができる。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明であって、前記有効操作者出力及び前記無効操作者出力がそれぞれ適切な値になるように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明であって、前記操作者出力を前記操作者入力の方向と同じ方向の成分である第１方向成分と前記操作者入力の方向に垂直な方向の成分である第２方向成分に分解したときに、前記第１方向成分が小さくなり、前記第２方向成分が外乱に対して略安定した値になるように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２７】
調整手段は、操作環境を調整するにあたり、例えば操作機器の外形、位置、姿勢のいずれか１つを調整するだけに限らず、これらをそれぞれ同時に調整してもよい。また、調整手段は、操作機器が複数の部位によって構成されている場合では、各部位の外形、各部位の相対的な位置や姿勢を同時に調整してもよい。
【００２８】
操作者出力を操作者入力の方向と同じ方向の成分である第１方向成分と、操作者入力の方向に垂直な方向の成分である第２方向成分に分解すると、第１方向成分は有効操作者出力、第２方向成分は無効操作者出力になる。
【００２９】
有効操作者出力が大きい場合、操作者は操作機器を操作するために大きなエネルギーを必要とする。逆に、有効操作者出力が小さい場合、操作者は小さなエネルギーで操作機器を操作できる。しかし、有効操作者出力を小さくすると、操作方向への慣性が小さいことから、外乱が加わると、操作機器の挙動が不安定になってしまう。
【００３０】
一方、無効操作者出力は、操作機器の操作に関しては無駄な力であるので、小さい方が好ましい。しかし、無効操作者出力は、操作者入力に対して垂直方向に力が働く、すなわち操作機器の操作部を押しつける方向に力が働く。したがって、無効操作者出力がある程度存在した方が、操作機器は外乱に対して安定するようになる。
【００３１】
したがって、請求項５及び請求項６記載の発明によれば、操作機器の操作性向上と外乱に対する安定性とを両立させることができる。
【００３２】
請求項７記載の発明は、操作性指標を演算する請求項１から３のいずれか１項記載の操作性指標演算装置と、前記操作機器の操作環境を入力する入力手段と、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段と、を備え、前記操作性指標演算装置は、前記入力手段で入力された操作環境を用いて前記操作性指標を演算し、前記調整手段は、前記操作性指標を用いて前記操作機器の操作環境を調整することを特徴とする。
【００３３】
調整手段は、操作環境を調整するにあたり、例えば操作機器の外形、位置、姿勢のいずれか１つを調整するだけに限らず、これらをそれぞれ同時に調整してもよい。また、調整手段は、操作機器が複数の部位によって構成されている場合では、各部位の外形、各部位の相対的な位置や姿勢を同時に調整してもよい。
【００３４】
操作性指標演算装置は、調整手段によって操作環境が調整された後、入力手段から再び操作環境を入力して、操作性指標を再演算する。そして、調整手段は、操作性指標が好ましい値になるように再度操作環境を調整する。
【００３５】
したがって、請求項７に記載の発明によれば、操作環境の入力、操作性指標の演算、操作環境の調整を繰り返し行うことによって、最も操作性がよくなるように操作者の操作姿勢を調整することができる。
【００３６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明であって、前記操作性指標演算装置は、有効操作者出力及び無効操作者出力を演算し、前記調整手段は、前記操作性指標演算装置で演算された前記有効操作者出力及び前記無効操作者出力がそれぞれ適切な値になるように、前記操作機器の操作環境を調整することを特徴とする。
【００３７】
請求項９記載の発明は、請求項７記載の発明であって、前記操作性指標演算装置は、操作者出力を演算し、前記調整手段は、前記操作者出力を前記操作者入力の方向と同じ方向の成分である第１方向成分と前記操作者入力の方向に垂直な方向の成分である第２方向成分に分解したときに、前記第１方向成分が小さくなり、前記第２方向成分が外乱に対して略安定した値になるように、前記操作機器の操作環境を調整することを特徴とする。
【００３８】
したがって、請求項８及び請求項９記載の発明によれば、操作機器の操作性向上と外乱に対する安定性とを両立させることができる。
【００３９】
請求項１０記載の発明は、操作機器の操作環境情報と、操作者の身体情報である操作者情報とに基づいて、前記操作機器に対する前記操作者の姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記姿勢算出手段で算出された操作者の姿勢と、前記操作者情報とに基づいて、前記操作者の操作点における操作のしやすさを表す操作者テンソルを算出する操作者テンソル算出手段と、前記操作機器に対する操作者入力方向が、前記操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルの少なくとも１つの主軸に一致又は略一致するように、前記操作機器の操作環境を調整する調整手段と、を備えている。
【００４０】
上記発明は、請求項４に記載の発明から操作性指標演算手段を除いた構成となっている。
【００４１】
したがって、請求項１０に記載の発明によれば、操作者入力方向が操作者テンソル算出手段で算出された操作者テンソルの少なくとも１つの主軸に一致又は略一致するように操作機器の操作環境を調整することにより、操作機器の操作性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係る操作性指標演算装置によれば、操作者の姿勢、操作者情報、操作者入力から操作性指標を演算するので、操作環境や操作者の状態が少し変わったために操作者の姿勢全体が変わった場合でも、操作性指標を正確に演算することができる。
【００４３】
本発明に係る操作姿勢調整装置によれば、操作者の姿勢と操作者情報とに基づいて、前記操作者の操作点における操作状態を表す操作者テンソルを算出し、操作者テンソルを用いて操作機器の操作環境を調整することにより、操作機器の操作性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、最初に本発明の原理を説明し、次に本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
［本発明の原理］
１．操作者テンソルの導出
エネルギーは、慣性、剛性、粘性の３つからそれぞれ考えることができる。ここで、操作者の運動エネルギーＴは、慣性について考慮すると次の（１）式で表される。
【００４６】
【数１】
2005047474.tif 000003
【００４７】
ｑは操作者の姿勢を表す一般化座標である。ｑは特に限定されるものではないが、例えば操作者の関節が複数あるとすると、それぞれの関節角度が該当する。さらに、関節角度の定義の仕方も特に限定されず、例えば隣り合う各部位の相対的な角度であってもよいし、地面垂直方向に対する絶対的な角度であってもよい。
【００４８】
Ｍqは、一般化座標空間における操作者の一般化慣性テンソルである。Ｍqは特に限定されるものではないが、例えば操作者の身体各部の質量、慣性モーメント、各部の長さによって定義される。
【００４９】
ここで、操作機器の操作点（例えば、手先位置や足先位置）をＸnとすると、操作点速度
【００５０】
【数２】
2005047474.tif 000004
【００５１】
は、次の（２）式で表される。
【００５２】
【数３】
2005047474.tif 000005
【００５３】
操作点Ｘnが３次元の一般化座標空間（ｘ，ｙ，ｚ）で表された場合ではＪXは３次元行列になり、操作点Ｘnが３次元の各軸回転方向も含まれる場合ではＪXは６次元行列になる。このようにＪXは最大で６次元行列で表すことができるが、以下の説明ではＪXは３次元行列として説明する。
【００５４】
また、操作点Ｘnは手先位置や足先位置に限定されるものではなく、例えば、ひじで操作する機器がある場合は、ひじ位置を操作点Ｘnとしてもよい。すなわち、操作点Ｘnは任意の位置に設定することができる。
【００５５】
ＪXの疑似逆行列を用いると、（２）式は次の（３）式のようになる。
【００５６】
【数４】
2005047474.tif 000006
【００５７】
このように（２）式及び（３）式は、操作機器に対する操作者の姿勢（例えば、各関節角度）との関係を表している。さらに、（３）式を（１）式に代入すると、運動エネルギーＴを操作点Ｘnで考えることができ、（４）式及び（５−１）式のように表される。
【００５８】
【数５】
2005047474.tif 000007
【００５９】
慣性テンソルＭXは、（５−１）式に示すように、３つの行列によって求められる行列であり、操作者の姿勢に応じて変化する性質がある。なお、操作機器の配置によって操作者の姿勢も変化するので、慣性テンソルＭXは操作機器の配置によっても変化する。また、慣性テンソルＭXは、異方性を有すると共にマイナスの質量を有していない性質がある。したがって、慣性テンソルＭXは、必ず正の固有値及びそれに対応する固有ベクトルを有している。
【００６０】
なお、慣性テンソルＭXは、（５−２）式のようにしてもよい。
【００６１】
【数６】
2005047474.tif 000008
【００６２】
同様に、剛性について操作者のエネルギーを考慮すると、操作点Ｘnにおける操作者の剛性テンソルＫXは（６−１）式、（６−２）式で表される。
【００６３】
【数７】
2005047474.tif 000009
【００６４】
Ｋqは、一般化座標空間における操作者の剛性である。上記（６−１）式又は（６−２）式を用いるのが好ましい。
【００６５】
また、粘性について操作者のエネルギーを考慮すると、操作点Ｘnにおける操作者の粘性テンソルＣXは（７−１）式、（７−２）式で表される。
【００６６】
【数８】
2005047474.tif 000010
【００６７】
Ｃqは、一般化座標空間における操作者の粘性である。上記（７−１）式又は（７−２）式を用いるのが好ましい。
【００６８】
このように、操作者の特性と操作機器の特性とに基づいて、任意の操作点Ｘnにおける操作状態を示す慣性テンソルＭX、剛性テンソルＫX、粘性テンソルＣXを求めることができる。
２．操作者テンソルを用いた操作性評価
操作者テンソルとは、慣性テンソルＭX、剛性テンソルＫX、粘性テンソルＣXの総称をいう。以下、操作者テンソルとして慣性テンソルを用いた場合を例に挙げながら説明する。
【００６９】
操作者テンソルは、複数の正の固有値を有することから、主軸の長さが固有値に、主軸方向が対応する固有ベクトルに相当する楕円体で表される。
【００７０】
ここで、操作点Ｘnにおける操作者入力として操作加速度（ベクトルａX、｜ａX｜＝１）を加え、操作機器を動かすことについて考える。
【００７１】
操作加速度ａXは、操作者テンソルＭXの固有値に対応する固有ベクトル
【００７２】
【数９】
2005047474.tif 000011
【００７３】
を用いると、次の（８）式で表される。
【００７４】
【数１０】
2005047474.tif 000012
【００７５】
このとき、操作点Ｘnに発生する操作者出力Ｆmは、（９）式で表される。
【００７６】
【数１１】
2005047474.tif 000013
【００７７】
操作加速度ａXが操作者テンソルＭXの１つの固有ベクトルと同じ方向の場合には、固有値・固有ベクトルの性質により、（１０）式が成り立つ。
【００７８】
【数１２】
2005047474.tif 000014
【００７９】
したがって、操作加速度ａXと操作者出力Ｆmとは同じ方向になる。なお、λiは、固有ベクトルに対応する固有値である。
【００８０】
一方、操作加速度ａXが操作者テンソルＭXの固有ベクトルのいずれとも異なる方向の場合は、（１１）式が成り立つ。
【００８１】
【数１３】
2005047474.tif 000015
【００８２】
したがって、すべての固有値が等しい場合を除いて、操作加速度ａXと操作者出力Ｆmとは異なる方向になる。
【００８３】
操作者テンソルとして、剛性テンソルＫXや粘性テンソルＣXを用いた場合でも同様である。すなわち、操作者の剛性テンソルＫXに関しては操作変位ｄXに対する操作剛性力ＦK、操作者の粘性テンソルＣXに関しては操作速度ｖXに対する操作粘性力ＦCをそれぞれ考えればよい。
【００８４】
以上のことから、操作機器特性である操作方向と、操作者テンソルの主軸方向が一致する場合では、操作者入力と操作者出力は同じ方向に働く。つまり、操作機器に対して素直に力が働く。一方、操作機器特性である操作方向と、操作者テンソルの主軸方向が一致しない場合では、固有値の大きさに従って操作者出力は操作者入力とは異なる方向に働く。
【００８５】
本発明は、このような性質を利用して操作機器の操作性を評価するために、操作者出力の大きさ、操作者出力の偏角、有効操作者出力、無効操作者出力を求める。操作者テンソルとして慣性テンソルＭX、操作者入力として操作加速度ａXを用いた場合では、具体的には次の（１２）式から（１５）式を求める。
【００８６】
【数１４】
2005047474.tif 000016
【００８７】
なお、操作者テンソルとして剛性テンソルＫXを用いた場合は、操作者入力として操作変位ｄXを用いればよい。操作者テンソルとして粘性テンソルＣXを用いた場合は、操作者入力として操作速度ｖXを用いればよい。
【００８８】
図１は、操作者テンソルＭXによって表される楕円体と操作加速度ａXと操作者出力Ｆmとの関係を示す図であり、（Ａ）は楕円体の主軸方向と操作加速度ａXのベクトル方向が一致する場合、（Ｂ）は一致しない場合を示す図である。
【００８９】
同図（Ａ）に示すように、楕円体の主軸Ｕ2の向きと操作加速度ａXの向きが一致する場合、操作者出力の向きも同じ向きになる。したがって、操作者出力の偏角θはゼロであり、この場合は操作機器の動きに寄与しない力は生じていない。
【００９０】
一方、同図（Ｂ）に示すように、楕円体の主軸Ｕ2の向きと操作加速度ａXの向きが一致しない場合、操作者出力の偏角θが生じ、操作者出力は有効操作者出力と無効操作者出力とに分解することができる。ここで、有効操作者出力は操作機器に実際に作用する力であり、無効操作者出力は操作機器の動きに寄与しない力である。
【００９１】
操作機器の配置が変化すると、それに伴って操作者の姿勢も変化する。そして操作者テンソルも変化し、（１２）式から（１５）式の値も変化する。そこで、操作者が最も操作者出力を出しやすいように、また余分な力を操作方向以外に発生させないように、操作機器を配置すればよい。
【００９２】
［第１の実施の形態］
図２は、第１の実施の形態に係る操作性指標演算装置１の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、車両に設けられたステアリングの操作性指標を演算する場合を例に挙げて説明するが、本発明は他の操作機器の操作性指標を演算する場合についても適用することができる。
【００９３】
操作性指標演算装置１は、仮想操作者が仮想操作機器を操作する時の操作性指標を演算するものであり、操作者特性や操作機器特性を入力するためのキーボード１１及びマウス１２、操作性の評価演算を行うコンピュータ２０、操作性評価の結果を表示するモニタ３０を備えている。
【００９４】
キーボード１１等を介して入力される操作者特性としては、例えば操作者の身長や体重が該当する。また、操作機器特性としては、例えばステアリングの内径及び外形、ステアリング位置、ステアリング傾斜角、シートバック角度、操作点及び操作方向（操作加速度）が該当する。なお、操作者特性や操作機器特性は、上述したパラメータに限定されるものではなく、評価対象となる操作機器に応じて決定される。
【００９５】
モニタ３０は、コンピュータ２０によって演算された操作性の評価、例えば詳しくは後述する操作者出力の大きさ、偏角、有効操作者出力、無効操作者出力を表示する。
【００９６】
図３は、コンピュータ２０の機能的な構成を示すブロック図である。コンピュータ２０は、仮想の操作機器を作成する操作機器作成部２１と、操作機器の配置を設定する操作機器配置設定部２２と、操作者の一般的なモデルとなる身体寸法や質量特性を記述したデータベース２３と、仮想の操作者を作成する操作者作成部２４と、操作者の姿勢を算出する操作者姿勢算出部２５と、操作者テンソルを算出する操作者テンソル算出部２６と、操作機器の操作性指標を演算する操作性指標演算部２７と、を備えている。
【００９７】
操作機器作成部２１は、入力された操作機器特性（ステアリングの内径及び外形）に基づいて仮想の操作機器（ステアリング）を作成し、この情報を操作機器配置設定部２２に供給する。
【００９８】
操作機器配置設定部２２は、入力された操作機器特性（ステアリング位置及び傾斜角、シートバック角度、操作点、操作方向）と、操作機器作成部２１で作成されたステアリングとに基づいて、操作環境、すなわちステアリングの配置を設定する。
【００９９】
図４は、操作機器配置設定部２２によって設定された操作環境を示す図である。操作環境としては、例えばシートバックから操作点まで前後方向の距離を示す「前後位置」や、シートバックの最下部から操作点までの高さ方向の距離を示す「上下位置」がある。なお、図４に示すシートバック角度、傾斜角、操作点、操作方向ベクトルａは、操作機器特性として入力されたパラメータであるが、ここえは操作環境の一部とする。
【０１００】
そして、操作機器配置設定部２２は、このように設定された操作環境の情報を操作者姿勢算出部２５及び操作性指標演算部２７に供給する。
【０１０１】
一方、データベース２３は、操作者モデルの身体寸法・質量特性データを記憶している。
【０１０２】
図５は、操作者モデルの身体寸法・質量特性データを示す図である。同図によると、身体寸法・質量特性データは、操作者モデルの身体の各部位について、慣性モーメントＩxx，Ｉyy，Ｉzz、質量Ｍ、重心位置ＣＧ、長さＬのそれぞれを示している。ここで、身体の各部位としては、例えば頭、上腕、前腕、手、胸部、腹部、腰部、大腿、脛部、足が該当する。
【０１０３】
操作者作成部２４は、データベース２３に記憶されている身体寸法・質量特性データを参照して、入力された操作者の身長及び体重に基づいて操作者の各部位の身体情報を作成する。
【０１０４】
図６は、操作者作成部２４の作成内容を模式的に示す図である。操作者作成部２４は、頭部・上腕等の各部位についてそれぞれ慣性モーメント、質量、重心位置、長さを求める。例えば頭部の長さＬｅｎｇｔｈ、重心位置ＣＧ、質量Ｍａｓｓ、慣性モーメントＩxx、Ｉyy、Ｉzzは、同図に示す各式に従って求められる。なお、同図において、ＬHEAD、ＣＧHEAD、ＭHEAD、Ｉxx,HEAD、Ｉyy,HEAD、Ｉzz,HEADは、上記身体寸法・質量特性データに記述されている頭に関する長さ、重心位置、質量、慣性モーメントである。また、上腕や前腕等の他の部位の長さＬｅｎｇｔｈ、重心位置ＣＧ、質量Ｍａｓｓ、慣性モーメントＩxx、Ｉyy、Ｉzzについても同様に求めることができる。
【０１０５】
図７は、操作者作成部２４によって作成された操作者の各部位を模式的に示す図である。なお、同図では、ステアリングの操作に関係する部位（頭、上腕、前腕、手、胸部、腹部、腰部）のみを示し、それに関係しない部位（大腿、頸部、足）の記載は省略した。
【０１０６】
操作者姿勢算出部２５は、操作機器配置設定部２２で設定された操作環境と、操作者作成部２４で作成された操作者の各部位の身体情報とに基づいて、操作機器に対する操作者の姿勢を算出する。なお、本実施の形態では、隣り合う各部位の角度、すなわち操作者の各関節角度を算出する。
【０１０７】
図８は、操作者姿勢算出部２５で算出された操作者の各関節角度を示す図である。ここでは、操作者姿勢算出部２５は、垂直方向に対する腰部の傾斜角度θ1、胸部に対する上腕の関節角度θ2、上腕に対する前腕の関節角度θ3、前腕に対する手の関節角度θ4をそれぞれ算出する。
【０１０８】
操作者テンソル算出部２６は、操作者作成部２４で作成された操作者の各部位の身体情報と、操作者姿勢算出部２５で算出された操作者の姿勢（関節角度）とに基づいて、操作者テンソルを算出する。具体的には次の（１６）式を演算する。
【０１０９】
【数１５】
2005047474.tif 000017
【０１１０】
ここで、一般化慣性テンソルＭqは、操作者の各部位の慣性モーメント、質量、重心位置、長さによって決定される行列である。Ｊ+Xは、関節角度や各部位の長さ、操作点（ここでは手先）の位置によって決定される行列である。
【０１１１】
図９は、操作者テンソル算出部２６で算出された操作者テンソルによって表される楕円体を示す図である。同図に示すように、操作者テンソルは、操作点（手先）を中心とした楕円体で表される。なお、操作方向（操作加速度）は、ステアリングの接線方向と同じである。
【０１１２】
操作性指標演算部２７は、操作機器配置設定部２２で設定された操作機器の操作環境と、操作者テンソル算出部２６で算出された操作者テンソルとに基づいて、操作性指標を演算する。
【０１１３】
ここでは最初に、操作者テンソルＭXと操作加速度ａXとを用いて、次の（１７）式に従って操作者出力の大きさ｜Ｆ｜を演算する。
【０１１４】
【数１６】
2005047474.tif 000018
【０１１５】
次に、操作者出力Ｆと操作加速度ａXとを用いて、次の（１８）式に従って操作者出力Ｆの偏角θを演算する。
【０１１６】
【数１７】
2005047474.tif 000019
【０１１７】
さらに、操作者出力の大きさ｜Ｆ｜と偏角θとを用いて、（１９）式に従って有効操作者出力を演算し、（２０）式に従って無効操作者出力を演算する。
【０１１８】
【数１８】
2005047474.tif 000020
【０１１９】
操作性指標演算部２７は、操作者の姿勢が変化して操作者テンソルが変更される毎に（１６）式を演算し、さらに操作性の指標を表す（１７）式から（２０）式を演算する。
【０１２０】
つぎに、３名の被験者Ａ，Ｂ，Ｃを例に挙げてステアリング配置を評価し、その配置の最適化を行う場合について説明する。
【０１２１】
図１０は、被験者Ａ，Ｂ，Ｃの体格及び着座条件を示す表図である。同図に示す操作者特性（身長、体重）を入力して仮想操作者を作成し、同図に示す着座条件（ステアリング傾斜角、シートバック角度）に従って仮想操作者をシートに着座させる。そして、仮想操作者にステアリングを握らせた後、ステアリングの前後位置や上下位置を変更することで、仮想操作者の姿勢を変更させる。
【０１２２】
図１１は、被験者Ｂとステアリング前後位置を変えた時の操作者テンソルによって表される楕円体を示す図であり、（Ａ）は被験者Ｂとステアリングとの距離が近い場合、（Ｂ）は被験者Ｂとステアリングとの距離が適正な場合、（Ｃ）は被験者Ｂとステアリングとの距離が遠い場合を示す図である。同図に示すように、ステアリングの前後位置を変えると、被験者Ｂの姿勢も変化する。そして、操作者テンソルが変化し、その結果として操作者テンソルで表される楕円体の大きさ、主軸方向が変化する。
【０１２３】
図１２（Ａ）は被験者Ａ，Ｂ，Ｃのステアリングの前後位置に対する有効操作者出力を示す図であり、（Ｂ）はステアリングの上下位置に対する有効操作者出力を示す図である。有効操作者出力が最小になるステアリング位置では、最も小さい力でステアリングを切ることができるので、その位置は操作者の操作者出力が最もステアリングに伝わりやすい位置である。したがって、被験者Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれについて有効操作者出力が最小となるステアリングの前後位置及び上下位置を見つければよい。
【０１２４】
図１３（Ａ）は被験者Ａ，Ｂ，Ｃのステアリングの前後位置に対する無効操作者出力を示す図であり、（Ｂ）はステアリングの上下位置に対する無効操作者出力を示す図である。無効操作者出力はステアリングの操作に寄与しない力であり、ゼロになるのが好ましい。したがって、被験者Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれについて無効操作者出力が最小となるステアリングの前後位置及び上下位置を見つければよい。
【０１２５】
以上のように、本実施の形態に係る操作性指標演算装置１は、操作者特性及び操作機器特性から操作者テンソルを算出し、操作者テンソルと操作者入力との関係に基づいて操作機器の操作性指標を演算することができる。
【０１２６】
したがって、操作機器の一部位置を少し変えただけで操作者の全体的な姿勢が変わってしまう場合でも、操作者の全体的な操作のしやすさを表す操作者テンソルを算出することができるので、常に操作性を正しく評価することができる。
【０１２７】
これにより、操作者の全体的な姿勢が少しずつ変わっても、操作機器の動きに寄与する有効操作者出力や、操作機器の動きに寄与しない無効操作者出力を常に正確に演算することができ、その結果、操作機器の操作性を数値により客観的に評価することができる。
【０１２８】
［第２の実施の形態］
つぎに、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部位については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１２９】
図１４は、第２の実施の形態に係る操作姿勢調整装置５０の構成を示すブロック図である。
【０１３０】
操作姿勢調整装置５０は、操作者が操作機器を実際に操作しながら操作姿勢を調整するものであり、シフトレバーの位置を計測するシフトレバー位置計測部６１と、ステアリングの姿勢を計測するステアリング姿勢計測部６２と、ペダルの姿勢を計測するペダル姿勢計測部６３と、シート姿勢を計測するシート姿勢計測部６４と、各計測部の計測結果が入力されるコンピュータ７０と、を備えている。
【０１３１】
操作姿勢調整装置５０は、さらに、コンピュータ７０の制御に従ってシフトレバーの位置を調整するシフトレバー位置調整部８１と、ステアリングの姿勢を調整するステアリング姿勢調整部８２と、ペダルの姿勢を調整するペダル姿勢調整部８３と、シートの姿勢を調整するシート姿勢調整部８４と、を備えている。
【０１３２】
図１５は、コンピュータ７０の機能的な構成を示すブロック図である。コンピュータ７０は、図２と同様に構成された操作機器作成部２１、操作機器配置設定部２２、データベース２３、操作者作成部２４、操作者姿勢算出部２５、操作者テンソル算出部２６を備えている。コンピュータ７０は、さらに、操作機器が調整される毎に無効操作者出力を演算する操作性指標演算部７１と、操作機器の他の調整方法を決定する調整方法決定部７２と、を備えている。
【０１３３】
図１６は、コンピュータ７０における操作性指標演算部７１及び調整方法決定部７２の動作手順を説明するフローチャートである。
【０１３４】
ステップＳＴ１では、操作性指標演算部７１は、操作機器配置設定部２２で設定されたステアリングの配置と、操作者テンソル算出部２６で算出された操作者テンソルと、に基づいて無効操作者出力｜Ｆ1｜ｃｏｓθ1を演算して、ステップＳＴ２に移行する。
【０１３５】
図１７（Ａ）は、操作者の最初の姿勢における操作方向と操作者出力とを示す図である。同図に示すように、最初は、操作方向と操作者出力方向は少し異なっている。
【０１３６】
ステップＳＴ２では、操作性指標演算部７１は、操作機器が調整されたかを判定する。ここで、操作性指標演算部７１は、操作機器配置設定部２２で設定された操作機器の配置が変わった時、操作者テンソル算出部２６で算出される慣性テンソルが変わった時に、操作機器が調整されたと判定する。そして、操作機器が調整されるまでステップＳＴ２に待機し、操作機器が調整されるとステップＳＴ３に移行する。
【０１３７】
一方、操作機器が調整されると、シフトレバー位置計測部６１、ステアリング姿勢計測部６２、ペダル姿勢計測部６３、シート姿勢計測部６４は、それぞれの位置や姿勢を計測し、計測結果をコンピュータ７０に供給する。
【０１３８】
ステップＳＴ３では、操作性指標演算部７１は、操作機器調整後の操作機器の配置や操作者テンソルに基づいて無効操作者出力｜Ｆ2｜ｃｏｓθ2を演算し、ステップＳＴ４に移行する。
【０１３９】
ステップＳＴ４では、操作性指標演算部７１は、操作機器の調整前に比べて調整後の操作性が向上したか、ここでは無効操作者出力が小さくなったかを判定する。具体的には、次の（２１）式を満たすかを判定する。
【０１４０】
【数１９】
2005047474.tif 000021
【０１４１】
そして、操作性指標演算部７１は、（２１）式を満たす時は再調整する必要はないのでそのまま処理を終了し、（２１）式を満たさない時はステップＳＴ５に移行する。
【０１４２】
なお、ステップＳＴ４で操作性が向上したと判定された場合、そのまま処理を終了する代わりに、ステップＳＴ２に移行してもよい。これにより、ドライバによって操作機器が調整される毎に、操作性指標を演算することができる。
【０１４３】
図１７（Ｂ）は、操作機器を調整した後の操作者の姿勢における操作方向と操作者出力とを示す図である。同図に示すように、操作機器調整後に（２１）式を満たさない場合では、操作方向と操作者出力方向がさらに異なった方向になっている。
【０１４４】
ステップＳＴ５では、調整方法決定部７２は、ステップＳＴ２における操作機器の調整方法と異なる調整方法を選択して、操作性が向上するように操作機器の再調整を行う。例えば、ステップＳＴ２においてドライバがシートバックを倒した場合では、シートバックを起こしたり、ステアリングを起こしたり、シートバックとステアリングの前後位置を近くにしたり、シートバックとステアリングの上下位置を下にする方法を決定すればよい。なお、本実施の形態では、調整方法決定部７２は、ステアリングを起こす方法を決定するものとする。
【０１４５】
ここで、調整方法決定部７２は、ステップＳＴ２における操作機器の調整方法と異なる調整方法を選択して操作機器を調整するために、ｉｆ−ｔｈｅｎルールを予め記憶しておけばよい。すなわち、ステップＳＴ２で所定の調整方法が選択された場合は、ステップＳＴ５では他の所定の調整方法を選択するというルールを記憶しておけばよい。
【０１４６】
そして、調整方法決定部７２は、選択された調整方法に基づいてシフトレバー位置調整部８１、ステアリング姿勢調整部８２、ペダル姿勢調整部８３、シート姿勢調整部８４の少なくとも１つを制御して、操作機器の配置を再調整する。
【０１４７】
なお、本実施の形態では、調整方法決定部７２は、ステアリングを起こす方法を決定し、ステアリング姿勢調整部８２を制御してステアリングの傾斜角を小さくする。そして、無効操作者出力が最初の無効操作者出力｜Ｆ1｜ｃｏｓθ1よりも小さくなるまで、操作機器の最適な配置、ここではステアリングの最適な傾斜角を探し出す。
【０１４８】
図１７（Ｃ）は、操作機器を再調整した後（ステアリングを起こした後）の操作者の姿勢における操作方向と操作者出力とを示す図である。なお、このときの無効操作者出力を｜Ｆ3｜ｃｏｓθ3とおく。同図（Ｃ）に示すように、操作機器を再調整した後では操作方向と操作者出力方向が同図（Ａ）よりもさらに一致している。このとき、｜Ｆ3｜ｃｏｓθ3は｜Ｆ1｜ｃｏｓθ1よりも小さくなっている。
【０１４９】
以上のように、操作姿勢調整装置５０は、操作機器の最初の配置における無効操作者出力と、ドライバによる操作機器調整後の無効操作者出力とを演算し、無効操作者出力が小さくなって操作性が向上したかを評価することができる。
【０１５０】
また、ドライバによる操作機器の調整後に無効操作者出力が大きくなった場合には、ドライバと異なる調整方法を決定して、無効操作者出力が小さくなるようにドライバの操作姿勢を調整することができる。
【０１５１】
これにより、操作者にとって最も操作性が良くなるように、操作機器の配置や操作機器の特性を設計することができる。さらに、操作者にとって最も操作性が良くなるような操作姿勢から、操作者の最適な配置を設計することもできる。
【０１５２】
なお、調整方法決定部７２は、シフトレバー位置調整部８１、ステアリング姿勢調整部８２、ペダル姿勢調整部８３、シート姿勢調整部８４をそれぞれ任意に調整しながら、無効操作者出力が最小となる時のシフトレバー位置、ステアリング姿勢、ペダル姿勢、シート姿勢を自動的に求めても良い。
【０１５３】
また、本実施の形態では、無効操作者出力を演算しながら操作機器調整前後の操作性指標を演算する場合について説明したが、有効操作者出力を演算しながら操作機器調整前後の操作性指標を演算することもできる。
【０１５４】
［第３の実施の形態］
つぎに、第３の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態と同一の部位については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態では、図１４に示した操作姿勢調整装置５０は、無効操作者出力だけでなく、有効操作者出力も演算しながらドライバの操作姿勢を調整するものである。
【０１５５】
操作姿勢調整装置５０は、図１０に示した３人の被験者Ａ，Ｂ，Ｃに対してそれぞれ慣性テンソルＭXを演算し、各被験者に自動車のステアリングを握らせながら姿勢を変更して、ステアリング配置の最適化を行う。なお、被験者Ａ，Ｂ，Ｃの身体特性及び着座条件は、図１０と同様である。
【０１５６】
図１８は、ステアリングの前後方向の位置を変更したときの被験者Ｂの慣性テンソルＭXを模式的に示す図である。被験者Ｂの姿勢変化に応じて慣性テンソルが変化し、その結果同図に示すように、楕円体の大きさ及び主軸方向が変化している。
【０１５７】
操作姿勢調整装置５０は、ステアリングの前後位置を変化させたときに、（１９）式に従って有効操作者出力を演算し、（２０）式に従って無効操作者出力を演算する。
【０１５８】
図１９は、ステアリングの前後位置を変化させたときの被験者Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれの有効操作者出力及び無効操作者出力の変化を示す図である。ステアリングが被験者から近い位置に配置されると、有効操作者出力が大きくなる。また、ステアリングが被験者から遠い位置に配置されると、無効操作者出力が大きくなる。
【０１５９】
この結果、有効操作者出力が最小になるようにステアリングが配置された場合、操作する方向への慣性が小さくなるので、被験者は少ないエネルギーでステアリングを操作することができる。しかし、有効操作者出力が小さくなって操作方向への慣性が小さくなると、ステアリングに外乱が加わった場合、自動車の挙動が不安定になる。一方、無効操作者出力は、ステアリングの操作方向に対して垂直な方向に働き、ステアリングやシートを押し付ける効果を有するので、外乱に対して安定する。
【０１６０】
そこで、操作姿勢調整装置５０は、有効操作者出力及び無効操作者出力がそれぞれ適切な値になるように被験者の操作姿勢を調整することで、操作性向上及び外乱に対する安定性を両立させた操作環境を提供することができる。
【０１６１】
なお、上述した第１から第３の形態では、操作者テンソルとして（５−１）式の慣性テンソルを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、操作者テンソルとして、（５−２）式の慣性テンソル、（６−１）式及び（６−２）式の剛性テンソル、（７−１）式及び（７−２）式の粘性テンソルを用いることができるのは勿論である。さらに、剛性・粘性・慣性を組み合わせて使用することもできる。
【０１６２】
また、操作姿勢調整装置５０は、有効操作者出力や無効操作者出力を算出することなく、操作者テンソルと操作者入力を用いて、最適な操作環境を得ることができる。具体的には、操作姿勢調整装置５０は、例えば図１（Ａ）に示すように、操作者入力（例えば、操作加速度ａX）方向が、操作者テンソルの少なくとも１つの主軸（ここでは主軸Ｕ2）に一致又は略一致するように、操作機器（例えば、ステアリング）の操作環境を調整すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】操作者テンソルＭXによって表される楕円体と操作加速度ａXと操作者出力Ｆmとの関係を示す図であり、（Ａ）は楕円体の主軸方向と操作加速度ａXのベクトル方向が一致する場合、（Ｂ）は一致しない場合を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る操作性指標演算装置の構成を示すブロック図である。
【図３】コンピュータの機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】操作機器配置設定部によって設定されたステアリングの配置を示す図である。
【図５】操作者モデルの身体寸法・質量特性データを示す図である。
【図６】操作者作成部の作成内容を模式的に示す図である。
【図７】操作者作成部によって作成された操作者の各部位を模式的に示す図である。
【図８】操作者姿勢算出部で算出された操作者の各関節角度を示す図である。
【図９】操作者テンソル算出部で算出された操作者テンソルによって表される楕円体を示す図である。
【図１０】被験者Ａ，Ｂ，Ｃの体格及び着座条件を示す表図である。
【図１１】被験者Ｂとステアリング前後位置を変えた時の操作者テンソルによって表される楕円体を示す図であり、（Ａ）は被験者Ｂとステアリングとの距離が近い場合、（Ｂ）は距離が適正な場合、（Ｃ）は距離が遠い場合を示す図である。
【図１２】（Ａ）は被験者Ａ，Ｂ，Ｃのステアリングの前後位置に対する有効操作者出力を示す図であり、（Ｂ）はステアリングの上下位置に対する有効操作者出力を示す図である。
【図１３】（Ａ）は被験者Ａ，Ｂ，Ｃのステアリングの前後位置に対する無効操作者出力を示す図であり、（Ｂ）はステアリングの上下位置に対する無効操作者出力を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る操作姿勢調整装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】コンピュータの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１６】コンピュータにおける操作性指標演算部７１及び調整方法決定部７２の動作手順を説明するフローチャートである。
【図１７】（Ａ）は、操作者の最初の姿勢における操作方向と操作者出力とを示す図であり、（Ｂ）は、操作機器を調整した後の操作者の姿勢における操作方向と操作者出力とを示す図であり、（Ｃ）は、操作機器を再調整した後の操作者の姿勢における操作方向と操作者出力とを示す図である。
【図１８】ステアリングの前後方向の位置を変更したときの被験者Ｂの慣性テンソルＭXを模式的に示す図である。
【図１９】ステアリングの前後位置を変化させたときの被験者Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれの有効操作者出力及び無効操作者出力の変化を示す図である。
【図２０】従来の操作性評価方法における股関節、膝及び足首の可動範囲を示す図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１  操作性指標演算装置
２０  コンピュータ
２１  操作機器作成部
２２  操作機器配置設定部
２３  データベース
２４  操作者作成部
２５  操作者姿勢算出部
２６  操作者テンソル算出部
２７  操作性指標演算部
５０  操作姿勢調整装置
７０  コンピュータ
７１  操作性指標演算部
７２  調整方法決定部
【図１】
2005047474.tif 000022
【図２】
2005047474.tif 000023
【図３】
2005047474.tif 000024
【図４】
2005047474.tif 000025
【図５】
2005047474.tif 000026
【図６】
2005047474.tif 000027
【図７】
2005047474.tif 000028
【図８】
2005047474.tif 000029
【図９】
2005047474.tif 000030
【図１０】
2005047474.tif 000031
【図１１】
2005047474.tif 000032
【図１２】
2005047474.tif 000033
【図１３】
2005047474.tif 000034
【図１４】
2005047474.tif 000035
【図１５】
2005047474.tif 000036
【図１６】
2005047474.tif 000037
【図１９】
2005047474.tif 000038
【図２０】
2005047474.tif 000039
【図１７】
2005047474.tif 000040
【図１８】
2005047474.tif 000041