(57)【要約】【課題】運転環境や着用物の影響を受けず、運転者に注意喚起すべき運転状態を高確率で検知できる運転者状態検知システムを提供する。【解決手段】ステアリング軸と同軸配置された１軸（Ｆｚ）を含む多軸力覚センサ２１と、前記多軸力覚センサの検出値に基づき運転者のステアリングホイールへの操作または不操作を判別する手段（２０）とを備えた。さらに、走行状態判別部（１０）を備え、走行状態判別部で判別される特定走行状態にて、多軸力覚センサの検出値に基づいて判定される運転者のステアリングホイールへの特定操作または不操作が所定時間以上継続した場合に注意喚起手段（３０）を作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング軸と同軸配置された１軸を含む多軸力覚センサと、前記多軸力覚センサの検出値に基づき運転者のステアリングホイールへの操作または不操作を判別する手段とを備えたことを特徴とする車両。
【請求項２】
車両の走行状態判別部と、ステアリング軸と同軸配置された１軸を含む多軸力覚センサと、ドライバ状態判定部と、を備え、前記走行状態判別部で判別される車両の特定走行状態にて、前記多軸力覚センサの検出値に基づいて判定される運転者のステアリングホイールへの特定操作または不操作が所定時間以上継続した場合に注意喚起手段を作動させるように構成されていることを特徴とする車両の運転者状態検知システム。
【請求項３】
前記走行状態判別部は、前記車両の特定走行状態として、車速センサと操舵角センサの検出値に基づいて車両が直線走行状態または準直線走行状態にあることを判別するように最適化されていることを特徴とする請求項２記載の車両の運転者状態検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転中の運転者の状態を検知するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者が運転以外のタスク、例えば、車載機器の操作や助手席等に置いた物品に手を伸ばす行為に気を取られて運転への集中度が低下した状態や、眠気などにより意識レベルが低下した状態を検知する技術としては、運転者の撮影画像から閉眼状態や視線の向きを検知するものが一般的である。しかし、カメラを用いる場合は、太陽光や対向車のヘッドライトなどの外乱光による影響や、眼鏡、サングラス、マスクなど物理的な障害物による影響が問題となり、これらを回避する技術開発が必要となる。
【０００３】
特許文献１には、運転者の状態をシート座面の圧力分布の変動を検知することが提案されている。しかし、運転者の着座姿勢が大きく変化する操作でなければ検知できないことや、通常、運転者は頻繁に座り直す動作を行うため、判別基準の設定が難しいという問題があった。
【０００４】
特許文献２には、オーディオやカーナビゲーションシステムなどのスイッチの操作頻度を検知することが提案されている。しかし、操作に対するフィードバックを確認しながら操作する場合や、スイッチに手を添えてから操作内容を考える場合など、操作頻度は低いものの運転以外のタスクに気を取られている状態を検知できないことや、助手席の乗員の操作も検知してしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２６２０９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２００１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、運転環境や着用物の影響を受けず、運転者に注意喚起すべき運転状態を高確率で検知できる運転者状態検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、ステアリング軸（１）と同軸配置された１軸（Ｆｚ）を含む多軸力覚センサ（２１）と、前記多軸力覚センサの検出値に基づき運転者のステアリングホイールへの操作または不操作を判別する手段（２０）とを備えたことを特徴とする車両にある。
【０００８】
上記車両は、ステアリングホイールの実質的に中心部に配置された多軸力覚センサにより、運転者のステアリングホイールへの操作または不操作を判別することで、運転者の着座姿勢や着用物、太陽光や対向車のヘッドライトなどの外乱光による影響、助手席の乗員の操作などの影響を排除しつつ、運転者に注意喚起すべき運転状態、特に、眠気などにより意識レベルが低下した危険運転状態を高確率で検知できる。
【０００９】
より詳細には、本発明は、車両の走行状態判別部（１０）と、ステアリング軸（１）と同軸配置された１軸（Ｆｚ）を含む多軸力覚センサ（２１）とを備え、前記走行状態判別部で判別される車両の特定走行状態にて、前記多軸力覚センサの検出値に基づいて判定される運転者のステアリングホイールへの特定操作または不操作が所定時間以上継続した場合に注意喚起手段（３０）を作動させるように構成されていることを特徴とする車両の運転者状態検知システムにある。
【００１０】
眠気などにより意識レベルが低下した危険運転状態は、高速道路や幹線道路など直線的で高速走行が可能な区間で発生しやすいうえ、重大事故に発展しやすい。したがって、そのような特定運転状況を車両の走行状態判別部で判定し、それ以外の場合は検知対象から除外することでより確度の高い検知が行える。
【００１１】
そのような観点から、前記走行状態判別部（１０）は、前記車両の特定走行状態として、車速センサ（１１）と操舵角センサ（１２）の検出値に基づいて車両が直線走行状態または準直線走行状態にあることを判別するように最適化されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る運転者状態検知システムは、以上述べたような構成により、運転環境や着用物の影響を受けず、運転者に注意喚起すべき運転状態を高確率で検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る運転者状態検知システムを示す概念図である。
【図２】ステアリングホイールへの力覚センサの設置状況を示す側断面図（ａ）およびＡ方向矢視図（ｂ）である。
【図３】本発明に係る運転者状態検知システムの判定プロセスを示すフローチャートである。
【図４】ステアリング軸方向荷重に基づく運転者状態検知を示すグラフである。
【図５】横方向トルクに基づく運転者状態検知を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、本発明実施形態に係る運転者状態検知システムは、車両の走行状態を判別する走行状態判別部１０、ステアリングホイール２に取り付けられた力覚センサ２１、ドライバ状態判定部２０、通常運転データ記憶装置２２、注意喚起手段３０などから構成されている。
【００１５】
走行状態判別部１０は、車両走行時の各種検出値およびドライバの操作状況から車両の走行状態を判定する機能を有し、例えば、前記各種検出値をその設定値と比較しその結果に応じた信号をドライバ状態判定部２０に出力するように動作可能なＣＰＵとメモリなどで構成される。本実施形態の運転者状態検知システムでは、車速センサ１１および操舵角センサ１２の検出値を設定値と比較し、車両がウインカースイッチ（ターンシグナルスイッチ）１３の操作状態を考慮して、車両が直線走行状態または準直線走行状態にあるか、換言すれば、それらの走行状態でないことを判別するように最適化されている。
【００１６】
力覚センサ２１は、例えば、立体空間における直交座標の３軸方向の荷重値とそれらの軸回りのトルク値を検出可能な６軸力覚センサを好適に使用可能であり、この６軸力覚センサの直交座標３軸のうちの１軸（図示例ではｚ軸）がステアリング軸１と同軸配置されるように、ステアリングホイール２のハブ２３，２４に介設されている。汎用の６軸力覚センサの筐体の強度（６軸力覚センサの許容負荷）が自動車の保安基準に達しない場合には、ハブ２３，２４間にそれらの各軸方向への最大変位を規制しその範囲内でのセンシングを許容する支持構造を付設してもよい。
【００１７】
ドライバ状態判定部２０は、走行状態判別部１０によって車両が特定走行状態（直線走行状態または準直線走行状態）にある／ないことと、力覚センサ２１に検出される荷重値とその方向とを組合せた条件を、通常運転データ記憶装置２２に記憶されている通常運転データと比較し、通常運転データに基づく閾値から逸脱する状態が所定時間以上継続した場合にドライバが危険運転状態にあると判断し、その結果に応じた信号を注意喚起手段３０に出力するように動作可能なＣＰＵとメモリなどで構成される。通常運転データ記憶装置２２はフラッシュメモリなどの記憶素子で構成される。ドライバ状態判定部２０は、走行状態判別部１０と共通のシステム上で動作可能なプログラムとして構成されることが好ましい。
【００１８】
注意喚起手段３０は、ドライバに危険運転状態を音声で告知するアラーム、振動で告知するバイブレータ、またはそれらを組合せて利用可能である。さらに、車両が自動操縦システムを備えている場合は、マニュアル運転状態から自動運転に移行させる等の危険回避措置を実行してもよい。その場合にもドライバへの注意喚起や告知を併用することが好ましいことは言うまでもない。
【００１９】
次に、上述したような運転者状態検知システムによる危険運転状態の判定プロセスの一例を図３示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２０】
運転者状態検知システムが開始されると、先ず、車速センサ１１に検出される車速Ｖが走行状態判別部１０で設定速度Ｖｓと比較され、設定速度Ｖｓ以下の場合は低速走行状態と判断される。このような低速走行（徐行）状態では大きな事故に繋がる危険運転の可能性は低いので検知対象から除外する。
【００２１】
実験では、設定速度Ｖｓを時速３０ｋｍ／ｈとした場合に、不必要な検知が行われることもなく、良好な検知結果が得られた。この設定速度Ｖｓは、ドライバの運転経験や個人差にもよるので、ユーザープリセットとすることが好適である。その場合、例えば、時速３０ｋｍ／ｈをデフォルト値（下限値）として４０〜５０ｋｍ／ｈの上限値との間で設定速度Ｖｓを設定可能とする。
【００２２】
次いで、車速Ｖが設定速度Ｖｓより大きいと判断された場合には、操舵角センサ１２に検出される操舵角θが設定値θｓと比較される。操舵角θの絶対値が設定値θｓ以上の場合すなわち大きい場合は左折または右折中であり、ドライバの意識レベルの低下は起こりにくいので検知対象から除外する。設定値θｓは例えば２５〜４０度の範囲で設定可能であり、実験では４０度とした場合に良好な結果が得られた。
【００２３】
さらに、車速Ｖが設定速度Ｖｓより大きくかつ操舵角θの絶対値が設定値θｓ未満と判断された場合には、ウインカースイッチ１３のＯＮ／ＯＦＦが検知される。ウインカースイッチ１３が作動中である場合は、ドライバの意志によりウインカースイッチ１３が操作されたことが明らかであるので、検知対象から除外する。
【００２４】
次いで、上記以外の場合、すなわち、車速Ｖが設定速度Ｖｓより大きく操舵角θが設定値θｓより小さい場合であってウインカースイッチ１３が操作されていない場合に、車両が検知対象とすべき特定走行状態（直線走行状態または準直線走行状態）にあるとの判断のもと、ドライバ状態判定部２０にて力覚センサ２１の検出値が基準値と比較される。
【００２５】
例えば、力覚センサ２１の各検出軸方向のうち、ステアリング軸方向（ｚ方向）の荷重Ｆｚが基準値（Ｅｆ）と比較され、かつ、前記荷重Ｆｚがゼロ（または極小値以下）かどうか比較される（図４）。また、ステアリング軸方向（ｚ方向）と直交する縦軸方向（ｘ軸方向）回りのトルクすなわち横方向トルクＴｘが基準値（Ｅｔ）と比較される（図５）。勿論、これら以外の組合せも可能である。
【００２６】
そして、ステアリング軸方向荷重Ｆｚが基準値（Ｅｆ）に達しない場合であって無荷重状態でない場合や、横方向トルクＴｘが基準値（Ｅｔ）に達しない場合には、通常運転状態にあると判定され、軸方向荷重Ｆｚおよび横方向トルクＴｘの直前３０秒間のデータが通常運転データ（Ｆｚ３０，Ｔｘ３０）として保持され、それに基づいて基準値（Ｅｆ，Ｅｔ）が更新され、通常運転データ記憶装置２２に記憶される。
【００２７】
これらの基準値（Ｅｆ，Ｅｔ）は、実験を通じて統計的に求めた設定値に固定することもできるが、本実施形態のシステムでは、その設定値をデフォルト値として出発し、上記のようにドライバ自身の運転データに基づいて逐次更新されるので、より精度の高い判定が可能となる。実施例では標準偏差の３倍までを通常運転の範囲とする一方、軸方向荷重Ｆｚおよび横方向トルクＴｘの直前２秒間の平均値ＦｚＡ，ＴｘＡが基準値Ｅｆ，Ｅｔと比較され、何れかの範囲を逸脱した場合に異常運転と判定するようにしている。
【００２８】
図４は、ステアリング軸方向（ｚ方向）の荷重Ｆｚを示すグラフであり、荷重Ｆｚは力覚センサ２１からドライバに向かう方向を正として表示される。横軸は時間である。図４において、略中央のステアリング軸方向荷重Ｆｚが基準値（Ｅｆ）を越えた領域４１（ハッチング）は、ステアリング軸方向荷重Ｆｚが過大な状態が２秒以上継続することをもって異常状態（ドライバがステアリングホイールにもたれかかっている状態）と検知される。
【００２９】
また、グラフ右端の領域４２は、ステアリング軸方向荷重Ｆｚがほぼゼロになった状態が２秒以上継続することをもって異常状態（ドライバの意識が低下しステアリングホイールに力が入らない状態または手を離した状態）と検知される。この場合、ステアリング軸方向荷重Ｆｚだけでなく、次に述べる横方向トルクＴｘを併せて検知するようにしても良い。また、上記以外の通常運転状態（符号４０で示される範囲）におけるステアリング軸方向荷重Ｆｚはその基準値（Ｅｆ）の更新に使用される。
【００３０】
図５は、横方向トルクＴｘを示すグラフであり、横軸は時間である。図５において、横方向トルクＴｘが基準値（Ｅｔ）を越えた３箇所の領域５１，５２，５３（ハッチング）は、横方向トルクＴｘが過大な状態が２秒以上継続することをもって異常状態（片手運転状態）と判定された場合を示している。上記以外の通常運転状態（符号５０で示される範囲）における横方向トルクＴｘはその基準値（Ｅｔ）の更新に使用される。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、通常運転データとして直前３０秒間の軸方向荷重Ｆｚおよび横方向トルクＴｘを保持するようにしたが、それ以外であってもよい。また、上記実施形態では、軸方向荷重Ｆｚおよび横方向トルクＴｘが基準値を超過した状態が２秒（所定時間）以上継続した場合に異常運転状態と判定するようにしたが、所定時間はこれに限定されるものではない。その場合、軸方向荷重Ｆｚと横方向トルクＴｘの所定時間が異なっていても良い。
【００３３】
また、上記実施形態では、軸方向荷重Ｆｚと横方向トルクＴｘを併用して異常運転状態（危険運転状態）を検知する場合を示したが、軸方向荷重Ｆｚのみを検知して居眠り運転の判別に特化したシステムを構成するなど、目的に応じて荷重方向、トルク方向を選定し組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ステアリング軸
２  ステアリングホイール
１０  走行状態判別部
１１  車速センサ
１２  操舵角センサ
１３  ウインカースイッチ
２０  ドライバ状態判定部
２１  力覚センサ
２２  通常運転データ記憶装置
２３，２４  ハブ
３０  注意喚起手段
Ｆｚ  軸方向荷重
Ｔｘ  横方向トルク
【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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