(57)【要約】【課題】乗員に違和感のない姿勢安定化制御を行う。【解決手段】乗り物の乗員を支持する支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変し、又は乗り物の動揺に関する特性を可変する支持可変手段と、乗り物の動揺を検出する乗り物状態検出手段と、乗り物状態検出手段で検出された乗り物の動揺に基づいて、乗り物の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を算出する動揺量算出手段と、動揺量算出手段で算出された乗員の頭部の動揺量に対応した、前庭性反射による動揺代償運動量を算出する代償運動量算出手段と、乗り物状態検出手段で検出された乗り物の動揺又は動揺量算出手段で算出された乗員の頭部の動揺量と、代償運動量算出手段で算出された動揺代償運動量とに基づいて、乗り物の動揺又は乗員の頭部の動揺量に応じた乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、動揺代償運動量との差分に応じて支持可変手段を制御する制御手段と、を備えた姿勢制御装置。【選択図】図１
2016060437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗り物の乗員を支持する支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変し、又は前記乗り物の動揺に関する特性を可変する支持可変手段と、
前記乗り物の動揺を検出する乗り物状態検出手段と、
前記乗り物状態検出手段によって検出された前記乗り物の動揺に基づいて、前記乗り物の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を算出する動揺量算出手段と、
前記動揺量算出手段によって算出された前記乗員の前記頭部の動揺量に対応した、前庭性反射による動揺代償運動量を算出する代償運動量算出手段と、
前記乗り物状態検出手段によって検出された前記乗り物の動揺又は前記動揺量算出手段によって算出された前記乗員の前記頭部の動揺量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量とに基づいて、前記乗り物の動揺又は前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、前記動揺代償運動量との差分に応じて前記支持可変手段を制御する制御手段と、
を備えた姿勢制御装置。
【請求項２】
乗り物の乗員を支持する支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変し、又は前記乗り物の動揺に関する特性を可変する支持可変手段と、
前記乗り物の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を計測する動揺量計測手段と、
前記動揺量計測手段によって計測された前記乗員の前記頭部の動揺量に対応した、前庭性反射による動揺代償運動量を算出する代償運動量算出手段と、
前記動揺量計測手段によって計測された前記乗員の前記頭部の動揺量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量とに基づいて、前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、前記動揺代償運動量との差分に応じて前記支持可変手段を制御する制御手段と、
を備えた姿勢制御装置。
【請求項３】
前記乗り物状態検出手段によって検出された前記乗り物の動揺又は前記動揺量算出手段によって算出された前記乗員の前記頭部の動揺量に基づいて、前記乗り物の動揺又は前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量を算出する姿勢制御量算出手段を更に含み、
前記制御手段は、前記姿勢制御量算出手段によって算出された前記姿勢制御量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量との差分に応じて、前記支持可変手段を制御する請求項１記載の姿勢制御装置。
【請求項４】
前記動揺量計測手段によって計測された前記乗員の頭部の動揺量に基づいて、前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量を算出する姿勢制御量算出手段を更に含み、
前記制御手段は、前記姿勢制御量算出手段によって算出された前記姿勢制御量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量との差分に応じて、前記支持可変手段を制御する請求項２又は３記載の姿勢制御装置。
【請求項５】
前記乗り物を車両とした請求項１〜請求項４の何れか１項記載の姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、姿勢制御装置に係り、特に、乗り物又は乗員の姿勢を安定化させるように制御する姿勢制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人は頭部に外的要因により動揺を受けると、頭部にある前庭器官で並進加速度及び角加速度を感知し、視覚の安定、又は姿勢保持のために、前庭性反射と呼ばれる運動をすることが知られている。前庭性反射として前庭動眼反射、前庭性頸反射、前庭性脊髄反射等が知られている。
【０００３】
前庭動眼反射とは、頭が動いたときにこれと反対方向に眼球を動かして網膜に映る外界の像のぶれを防ぎ、頭が動いているときにものが見えづらくならないように働く一種の反射である。
【０００４】
前庭性頸反射、前庭性脊髄反射とは、立ち直り反射として知られている。動物を目隠しして空中に保持すると、どのような体位であっても頭部を直方位に起こす。また、同時に体幹部の筋を用いて、頭部を直立に支持する反射である。また、前庭性頸反射は、屈曲反射であり、一側の下肢が屈曲した際に対側の下肢が伸展して体重を支えることで身体の平衡を保つものであり、例えば、仰向けに寝かせた乳児において、顎が上がると腕が伸びて足が屈曲し、顎が下がると足が伸びて腕が屈曲する対称性緊張性頸反射と、首を右に向けると右の手足は伸び、左の手足は曲がる非対称性緊張性頸反射と、がある。
【０００５】
このような前庭性反射運動に関連する技術が特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００６】
特許文献１では、振動外乱に伴う前庭性動眼反射での眼球の動きを眼球運動検出器で検出し、検出結果に基づいて当該振動外乱の角加速度及び直線加速度を求め、当該振動外乱を受けたビデオカメラ等の物体の姿勢を、求めた角加速度及び直線加速度に対応させて制御する技術が開示されている。この技術を自動車に適用した場合、例えば荷台に水槽を積載した自動車を運転する人間の眼球運動を検出し、検出結果に基づいて、自動車が受けた振動外乱を補償するように荷台の姿勢を制御することにより、水槽の水をこぼすことなく運送することができる。
【０００７】
特許文献２では、前庭性動眼反射での眼球の動きを検出した結果に基づいて、運転者等の視覚情報への集中度を評価し、評価結果に応じて、運転者等に適切な表示情報を提供する技術が開示されている。
【０００８】
又、車両において、車体が動揺した際に、車体の姿勢を一定に保たせる技術と共に、例えば、特許文献３及び特許文献４に記載のように、車両の走行姿勢に関係なく乗員の姿勢を常に安定させようとする技術が知られている。
【０００９】
特許文献３では、シートクッションの両側に配され且つシートを傾動させるための傾動手段、この傾動手段を動作させる駆動手段、車両の車速及び操舵角により車両が受ける加速度を演算し、演算された加速度に基づいて駆動手段の差動量を制御する制御手段を備えることにより、車両が横加速度を受けるロール時、乗員の姿勢をフラットに保つ姿勢安定化技術が開示されている。
【００１０】
特許文献４では、シートを横およびロール方向にアクティブ制御して乗員の姿勢をサポートする姿勢安定化技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０６−２６６４３８号公報
【特許文献２】特許第５０３０１４２号公報
【特許文献３】特開平０７−０４７８７５号公報
【特許文献４】特開２００９−２８６１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の姿勢安定化技術では、前庭性反射を考慮していない。前庭性反射としての動眼反射、頸反射、及び脊髄反射は無意識に且つ非常に高速に行われるため、前庭性反射を考慮していない従来の姿勢安定化技術では、制御量が大きすぎ且つ制御するタイミングが遅すぎるため、乗員は違和感を受ける。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、人の前庭性反射を考慮して乗員の姿勢を安定化させるように制御することにより、乗員にとって違和感の無い姿勢制御を行うことができる姿勢制御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】
【００１４】
上記の目的を達成するため、（１）本発明の姿勢制御装置は、乗り物の乗員を支持する支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変し、又は前記乗り物の動揺に関する特性を可変する支持可変手段と、前記乗り物の動揺を検出する乗り物状態検出手段と、前記乗り物状態検出手段によって検出された前記乗り物の動揺に基づいて、前記乗り物の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を算出する動揺量算出手段と、前記動揺量算出手段によって算出された前記乗員の前記頭部の動揺量に対応した、前庭性反射による動揺代償運動量を算出する代償運動量算出手段と、前記乗り物状態検出手段によって検出された前記乗り物の動揺又は前記動揺量算出手段によって算出された前記乗員の前記頭部の動揺量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量とに基づいて、前記乗り物の動揺又は前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、前記動揺代償運動量との差分に応じて前記支持可変手段を制御する制御手段と、を備える。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、（２）本発明の姿勢制御装置は、乗り物の乗員を支持する支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変し、又は前記乗り物の動揺に関する特性を可変する支持可変手段と、前記乗り物の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を計測する動揺量計測手段と、前記動揺量計測手段によって計測された前記乗員の前記頭部の動揺量に対応した、前庭性反射による動揺代償運動量を算出する代償運動量算出手段と、前記動揺量計測手段によって計測された前記乗員の前記頭部の動揺量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量とに基づいて、前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、前記動揺代償運動量との差分に応じて前記支持可変手段を制御する制御手段と、を備える。
【００１６】
また、（３）本発明の姿勢制御装置は、上記（１）の姿勢制御装置において、前記乗り物状態検出手段によって検出された前記乗り物の動揺又は前記動揺量算出手段によって算出された前記乗員の前記頭部の動揺量に基づいて、前記乗り物の動揺又は前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量を算出する姿勢制御量算出手段を更に含み、前記制御手段は、前記姿勢制御量算出手段によって算出された前記姿勢制御量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量との差分に応じて、前記支持可変手段を制御する。
【００１７】
また、（４）本発明の姿勢制御装置は、上記（２），（３）の姿勢制御装置において、前記動揺量計測手段によって計測された前記乗員の頭部の動揺量に基づいて、前記乗員の前記頭部の動揺量に応じた前記乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量を算出する姿勢制御量算出手段を更に含み、前記制御手段は、前記姿勢制御量算出手段によって算出された前記姿勢制御量と、前記代償運動量算出手段によって算出された前記動揺代償運動量との差分に応じて、前記支持可変手段を制御する。
【００１８】
また、（５）本発明の姿勢制御装置は、上記（１）〜（４）の姿勢制御装置において、前記乗り物を車両とした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る姿勢制御装置は、人の前庭性反射を考慮して乗員の姿勢を安定化させるように制御することにより、乗員に違和感のない姿勢安定化制御を行うことができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る姿勢制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１における乗り物状態検出部により検出される乗員の頭部の回転方向及び前庭動眼反射の方向を示す説明図である。
【図３】前庭性反射の周波数特性例と姿勢安定化制御の周波数特性例を示す説明図である。
【図４】制御を行わない場合の頭部動揺量と前庭動眼反射の代償運動量とを示す図である。
【図５】図１における代償運動量算出部で用いられる前庭動眼反射モデルの構成例を示すブロック回路図である。
【図６】図１における制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】図１における制御部による乗員の姿勢安定化動作例を示す説明図である。
【図８】図１における制御部による乗員の他の姿勢安定化動作例を示す説明図である。
【図９】図１における姿勢制御装置による制御処理動作例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る姿勢制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】前庭性反射の周波数特性例と姿勢安定化制御の周波数特性例を示す説明図である。
【図１２】制御を行わない場合の頭部の動揺量（ヨー角）と前庭動眼反射の代償運動量（ヨー角）とを示す説明図である。
【図１３】車両の上下方向の振動と人体の各部位の振動との周波数毎とを対応付けた人体振動特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
＜第１の実施の形態例＞
【００２３】
図１は、第１の実施の形態に係る姿勢制御装置の構成例を示している。なお、本第１の実施の形態では、乗り物として自動車（以下、車両ともいう）を例として、当該車両のドライバ（以下、乗員ともいう）の姿勢の安定化を行うシステムに本発明を適用した場合を例に説明する。
【００２４】
図１に示す第１の実施の形態に係る姿勢制御装置１は、車両の乗員の頭部を支持するヘッドレストの位置、姿勢、又は形状を可変する支持可変部２、及び、車両の乗員の姿勢が安定するように支持可変部２の動作を制御する動作制御部３を備えている。
【００２５】
なお、ヘッドレストは、支持手段の一例である。又、支持可変部２は、支持手段として、ネックサポート、シートバック、シート座面の位置、姿勢、形状、又は支持力を可変するようにしてもよい。又、支持可変部２は、車両の動揺に関する特性を可変するようにしてもよい。
【００２６】
動作制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵに本発明に係る姿勢制御処理動作を実行させるためのプログラム等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、及びこれらを接続するバスを含んで構成されており、プログラムに基づくコンピュータ処理で実現される機能として、乗り物状態検出部４、動揺量算出部５、代償運動量算出部６、及び、制御部７を備えている。
【００２７】
乗り物状態検出部４は、車両の動揺を検出する。動揺量算出部５は、乗り物状態検出部４によって検出された車両の動揺に基づいて、車両の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を算出する。
【００２８】
乗員が受ける動揺感覚は、加速度、角速度又とその変化率であるので、乗り物状態検出部４は、このいずれか１種類以上の動揺を検出するセンサを備える。
【００２９】
乗り物状態検出部４が検出する車両の動揺量は、図２（ａ）に示すように、人体頭部に対し、３つの並進方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）、又は３つの回転方向（Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回り）のいずれか１方向以上の動揺量である。本実施の形態では、車両の動揺量として、Ｘ軸回りのロール角速度を検出する。
【００３０】
動揺量算出部５は、乗り物状態検出部４で検出された車両の動揺量としてのロール角速度に、予め求められた、車両から乗員の頭部への振動伝達特性を適用することで、車両の乗員の頭部が受ける動揺量としてのロール角速度を算出する。
【００３１】
例えば、頭部の動揺に対する前庭動眼反射のゲインが下がる低周波域（例えば、１Ｈｚ以下、図３参照）に対する振動伝達特性を適用して、車両の乗員の頭部が受ける動揺量としてのロール角速度を算出する。
【００３２】
代償運動量算出部６は、乗員の頭部姿勢又は眼球を安定化させるための反射運動量を算出する機能を備え、動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量に対応した、前庭動眼反射による動揺代償運動量として、眼球のロール角速度を算出する。
【００３３】
なお、反射運動量の算出は、事前に設定又は学習して得た反射運動特性を用いて行う。このとき、頭部の動揺に対する前庭動眼反射のゲインが下がる低周波域に対する反射運動特性を用いて、前庭動眼反射による動揺代償運動量を算出する。
【００３４】
ここでは、頭部動揺としてのロール角速度から、動揺を受けた乗員の前庭動眼反射による動揺代償運動としての眼球のロール角速度までの伝達特性を反射運動特性とする。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、頭部の動揺に伴い、頭の動きとは逆の方向で、前庭動眼反射が生じる。頭部の回旋性運動（ロール角）に対する眼球の前庭動眼反射による代償運動（ロール角）の例を図４に示す。
【００３６】
代償運動量算出部６は、例えば図５に示される一般に知られているHaslwanterらによる前庭動眼反射モデル等を備えており、頭部の動揺量としてのロール角速度（図５における頭部回転角速度ベクトルω）を入力としたときの前庭動眼反射による眼球運動量としてのロール角速度（図５における頭部運動に対する前庭性眼球運動量Ｅｙｅ）を算出する。なお、図５に示される前庭動眼反射モデルは一般に知られているものであり詳細な説明は行わない。
【００３７】
制御部７は、動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量としてのロール角速度と、代償運動量算出部６によって算出された動揺代償運動量としてのロール角速度とに基づいて、乗員の頭部のロール角速度に応じた乗員の姿勢を安定化させるために必要な姿勢制御量であるロール角速度と、動揺代償運動量としてのロール角速度との差分を、乗員の頭部に与えるように、支持可変部２を制御する。
【００３８】
ここで、本実施の形態では、頭部の動揺に対する前庭動眼反射のゲインが下がる低周波域について、乗員の頭部の動揺量、及び動揺代償運動量を算出しているため、動揺代償運動量の不足分を補うように姿勢制御を実施することになり、視線の安定化を人の反射機能に重複することなく行うことができる。
【００３９】
図６を用いて、制御部７について説明する。制御部７は、図６に示すように、姿勢制御量算出部８を備えている。姿勢制御量算出部８は、動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量としてのロール角速度に基づいて、乗員の頭部のロール角速度に応じた乗員の姿勢を安定化させるために必要な姿勢制御量であるロール角速度を算出する。この姿勢制御量算出部８で算出される姿勢制御量は、前庭反射を考慮しない場合の姿勢安定化制御量である。
【００４０】
制御部７は、図６に示すように、姿勢制御量算出部８によって算出された姿勢制御量としての乗員の頭部におけるロール角速度と、代償運動量算出部６によって動揺代償運動量として算出された乗員の反射による眼球運動量としてのロール角速度との差分を算出し、算出されたロール角速度の差分を、乗員の頭部に与えるように図１における支持可変部２を制御する。
【００４１】
そのため、本実施の形態においては、制御部７による制御目標は、姿勢制御量算出部８によって算出された姿勢制御量（頭部のロール角速度）と、代償運動量算出部６によって算出された動揺代償運動量（眼球のロール角速度）と、姿勢安定化制御量（ロール角速度）との和を０とするように設定される。
【００４２】
これにより、図４で示すように、頭部の姿勢と眼球の姿勢との和が０となり、ドライバの違和感なく姿勢が安定化される。
【００４３】
制御部７による支持可変部２における乗員の姿勢安定化の具体的な方法は、例えば、図７（ａ）に示すように、ヘッドレストの位置や姿勢を変化させる、ヘッドレストの形状を変化させる、などにより、支持力を変化させ実施する。
【００４４】
あるいは、図７（ｂ）に示すように、支持手段としてネックサポートの位置や姿勢を変化させる、及びネックサポートの形状を変化させる、などにより、支持力を変化させ実施してもよい。
【００４５】
又、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、シートバックの位置や姿勢を変化させる、シートバックの形状を変化させる、シート座面の位置や姿勢を変化させる、及びシート座面の形状を変化させる、などにより、支持力を変化させ実施してもよい。
【００４６】
又、支持可変部２として、例えば、図８に示すように、車両の動揺に関する特性を可変することにより、車両全体の姿勢を安定させるようにしてもよい。このような車両の姿勢安定化制御の具体的な方法は、車両のサスペンションの減衰特性を動的に変更する、又は、アクティブサスペンションで乗員が着座している室を安定化させる等の方法で実施する。
【００４７】
尚、本実施の形態の姿勢制御装置１では、制御部７は、動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量と、代償運動量算出部６によって算出された動揺代償運動量とに基づいて、車両の動揺又は乗員の頭部の動揺量に応じた乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、動揺代償運動量との差分に応じて支持可変部２を制御しているが、乗り物状態検出部４によって検出された車両の動揺と、代償運動量算出部６によって算出された動揺代償運動量とに基づいて、車両の動揺に応じた乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、動揺代償運動量との差分に応じて支持可変部２を制御することでもよい。この場合には、姿勢制御量算出部８は、乗り物状態検出部４によって検出された車両の動揺に基づいて、乗員の姿勢を安定化させるために必要な姿勢制御量を算出するようにすればよい。
【００４８】
図９において、姿勢制御装置１の制御処理動作を説明する。姿勢制御装置１は、乗り物状態検出部４により、乗り物（車両）の動揺を検出する（ステップＳ９０１）。動揺量算出部５により、記乗り物状態検出部４によって検出された乗り物の動揺に基づいて、乗り物の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を算出する（ステップＳ９０２）すると共に、代償運動量算出部６により、動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量に対応した、前庭性反射による動揺代償運動量を算出する（ステップＳ９０３）。
【００４９】
そして、制御部７により、乗り物状態検出部４によって検出された乗り物の動揺又は動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量に基づいて、乗り物の動揺又は乗員の頭部の動揺量に応じた乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量を算出し、算出した姿勢制御量と、代償運動量算出部６によって算出された動揺代償運動量との差分に応じて、乗り物の乗員を支持する支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変する支持可変部２を制御する（ステップＳ９０４）。
【００５０】
＜第２の実施の形態例＞
【００５１】
次に、図１０を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、乗り物として自動車（車両ともいう）を例として、当該車両の姿勢の安定化又は当該車両のドライバ（乗員ともいう）の姿勢の安定化を行うシステムに本発明を適用した場合を例に説明する。
【００５２】
図１０に示す第２の実施の形態に係る姿勢制御装置１ａは、車両の乗員の頭部を支持する支持手段としてのヘッドレストの位置、姿勢、又は形状を可変する、あるいは車両の姿勢を可変する支持可変部２ａ、及び、車両の乗員の姿勢が安定するように支持可変部２ａの動作を制御する動作制御部３ａを備えている。
【００５３】
動作制御部３ａは、プログラムに基づくコンピュータ処理で実現される機能として、動揺量計測部５ａ、代償運動量算出部６ａ、及び、制御部７ａを備えており、図１で示す動作制御部３における乗り物状態検出部４を用いておらず、又、図１の動揺量算出部５の代わりに動揺量計測部５ａを備えている。
【００５４】
動揺量計測部５ａは、図１における乗り物状態検出部４と同様にして、乗員の頭部近辺に設けられたセンサ等により、車両の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量としてのロール角速度を計測する。
【００５５】
例えば、頭部の動揺に対する前庭動眼反射のゲインが下がる低周波域（例えば、１Ｈｚ以下、図３参照）の動揺量のロール角速度を、車両の乗員の頭部が受ける動揺量として計測する。
【００５６】
代償運動量算出部６ａは、図１における代償運動量算出部６と同様、図４に示される前庭動眼反射モデル等を用いて、乗員の頭部姿勢又は眼球を安定化させるための反射運動量を算出する機能を備え、動揺量計測部５ａによって計測された乗員の頭部の動揺量に対応した、前庭動眼反射による動揺代償運動量として、眼球のロール角速度を算出する。
【００５７】
図１における代償運動量算出部６と同様、反射運動量の算出は、事前に設定又は学習して得た反射運動特性を用いて行う。このとき、頭部の動揺に対する前庭動眼反射のゲインが下がる低周波域に対する反射運動特性を用いて、前庭動眼反射による動揺代償運動量を算出する。
【００５８】
又、頭部動揺としてのロール角速度から、動揺を受けた乗員の前庭動眼反射による動揺代償運動としての眼球のロール角速度までの伝達特性を反射運動特性とする。
【００５９】
図２（ｂ）に示すように、頭部の動揺に伴い、頭の動きとは逆の方向で、前庭動眼反射が生じる。頭部の回旋性運動（ロール角）に対する眼球の前庭動眼反射による代償運動（ロール角）の例を図４に示す。
【００６０】
代償運動量算出部６ａは、図１における代償運動量算出部６と同様、図５に示されるHaslwanterらによる前庭動眼反射モデル等を備えており、頭部の動揺量としてのロール角速度（頭部回転角速度ベクトルω）を入力としたときの前庭動眼反射による眼球運動量としてのロール角速度（頭部運動に対する前庭性眼球運動量Ｅｙｅ）を算出する。
【００６１】
制御部７ａは、図１の制御部７と同様、動揺量算出部５ａによって計測された乗員の頭部の動揺量としてのロール角速度と、代償運動量算出部６ａによって算出された動揺代償運動量としてのロール角速度とに基づいて、車両の動揺に起因する乗員の頭部のロール角速度に応じた乗員の姿勢を安定化させるために必要な姿勢制御量であるロール角速度と、動揺代償運動量としてのロール角速度との差分を、乗員の頭部に与えるように、支持可変部２ａを制御する。
【００６２】
本第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、頭部の動揺に対する前庭動眼反射のゲインが下がる低周波域について、乗員の頭部の動揺量を計測し、動揺代償運動量を算出しているため、動揺代償運動量の不足分を補うように姿勢制御を実施することになり、視線の安定化を人の反射機能に重複することなく行うことができる。
【００６３】
尚、制御部７ａも、図１の制御部７と同様に、図６に示す姿勢制御量算出部８を備え、姿勢制御量算出部８により、動揺量算出部５ａによって算出された乗員の頭部の動揺量としてのロール角速度に基づいて、乗員の頭部のロール角速度に応じた乗員の姿勢を安定化させるために必要な姿勢制御量（前庭反射を考慮しない場合の姿勢安定化制御量）であるロール角速度を算出する。
【００６４】
そして、制御部７ａは、姿勢制御量算出部８によって算出された姿勢制御量としての乗員の頭部におけるロール角速度と、代償運動量算出部６ａによって動揺代償運動量として算出された乗員の反射による眼球運動量としてのロール角速度との差分を算出し、算出されたロール角速度の差分を、乗員の頭部に与えるように支持可変部２ａを制御する。
【００６５】
本第２の実施の形態においても、制御部７ａによる制御目標は、図６の姿勢制御量算出部８によって算出された姿勢制御量（頭部のロール角速度）と、代償運動量算出部６ａによって算出された動揺代償運動量（眼球のロール角速度）と、姿勢安定化制御量（ロール角速度）との和を０とするように設定される。
【００６６】
これにより、上記図４で示すように、頭部の姿勢と眼球の姿勢との和が０となり、ドライバの違和感なく姿勢が安定化される。このように、本発明における制御目標は、頭部動揺量と前庭動眼反射による代償運動量と制御量との和を０とするものである。
【００６７】
制御部７ａによる支持可変部２における乗員の姿勢安定化の具体的な方法は、例えば、図７（ａ）〜（ｄ）、及び図８で説明した、図１の制御部７による支持可変部２における乗員の姿勢安定化の具体的な方法と同様である。
【００６８】
以上、各図を用いて説明したように、第１の実施の形態の姿勢制御装置１において、支持可変部２は、乗り物としての自動車等の車両の乗員を支持するヘッドレストやシート等からなる支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変し、又は車両の動揺に関する特性を可変し、乗り物状態検出部４は、車両の動揺を検出し、動揺量算出部５は、乗り物状態検出部４によって検出された車両の動揺に基づいて、車両の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量を算出し、代償運動量算出部６は、動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量に対応した、前庭動眼反射による動揺代償運動量を算出し、制御部７は、乗り物状態検出部４によって検出された車両の動揺又は動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量と、代償運動量算出部６によって算出された動揺代償運動量とに基づいて、車両の動揺又は乗員の頭部の動揺量に応じた乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、動揺代償運動量との差分に応じて支持可変部２を制御する。
【００６９】
又、第２の実施の形態の姿勢制御装置１ａにおいて、支持可変部２ａは、乗り物としての自動車等の車両の乗員を支持するヘッドレストやシート等からなる支持手段の位置、姿勢、もしくは形状を可変し、又は車両の動揺に関する特性を可変し、動揺量計測部５ａは、乗り物の動揺に伴う乗員の頭部の動揺量（ロール角速度）を計測し、代償運動量算出部６ａは、動揺量計測部５ａによって計測された乗員の頭部の動揺量に対応した、前庭動眼反射による動揺代償運動量（ロール角速度）を算出し、制御部７ａは、乗り物状態検出部４によって検出された車両の動揺又は動揺量算出部５によって算出された乗員の頭部の動揺量と、代償運動量算出部６によって算出された動揺代償運動量とに基づいて、車両の動揺又は乗員の頭部の動揺量に応じた乗員の姿勢を安定化させるための姿勢制御量と、動揺代償運動量との差分に応じて支持可変部２ａを制御する。
【００７０】
このように、本実施の形態の姿勢制御装置（１，１ａ）においては、前庭性反射による代償運動量と、外乱による頭部運動量の差を低減させるように、支持可変部（２，２ａ）を作動させる。このように、人の反射運動特性を考慮することで、乗員の違和感のない姿勢安定化制御を行う。
【００７１】
なお、本発明は、各図を用いて説明した実施の形態例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更して適用することが可能である。
【００７２】
例えば、本実施の形態例では、車両の動揺量、及び前庭動眼反射による眼球の動揺代償運動量として、ロール角速度を用いているが、ロール角加速度を用いることでもよい。
【００７３】
又、本実施の形態では、頭部の動揺に対する反射のゲインが低下する、すなわち、頭部動揺に対する代償運動の量が不足する低周波域（例えば１Ｈｚ以下）について、乗員の頭部の動揺量及び動揺代償運動量を算出して、制御部による支持可変部の制御を行っているが、図３に示すように、高周波域（例えば２０Ｈｚ以上）においても、頭部の動揺に対する反射のゲインが低下するため、このような頭部動揺に対する代償運動の量が不足する高周波域（例えば２０Ｈｚ以上）について、乗員の頭部の動揺量及び動揺代償運動量を算出して、制御部による支持可変部の制御を行うことでもよい。
【００７４】
又、本実施の形態例では、車両の動揺、及び前庭動眼反射による眼球の動揺代償運動として、ロール角速度を用いているが、前庭動眼反射は眼球の３つの回転方向（ロール角、ヨー角、及びピッチ角）のいずれにおいても生じるものであり、ヨー角速度、ヨー角加速度、ピッチ角速度、又はピッチ角加速度を用いることでもよい。
【００７５】
又、ロール角、ヨー角、及びピッチ角のいずれかの単方向についての姿勢制御を行うことでも、３つの回転方向の３次元姿勢制御を行うことでもよい。なお、３次元姿勢制御の場合は、３つの回転方向ごとに反射のゲイン（図５中のka，kf，kω）が異なるため、各々の回転方向ごとに制御目標を設定する。
又、車両の並進方向の動揺、前庭眼球反射による眼球の並進方向の動揺代償運動についても、本発明を適用してもよい。この場合、並進方向の運動、例えば、上下加速度に対して０．３Ｈｚ以下で垂直方向動眼反射のゲインが低下するので（図１１参照）、不足する量を補うような制御量（例えばシートを上下加振するなど）で回転方向と同様な制御が行える。
【００７６】
図１２において、ヨー角についての姿勢制御を行う際の、頭部動揺と眼球運動と制御目標との関係を示している。上記図１２は、前庭動眼反射としてよく知られているヨー方向の運動だが、上記図４は、ロール（回旋）方向についても同様の運動が確認されており、全ての方向について、本発明が有用であることを示している。又、図１３において、振動伝達特性の例として、車両の上下方向の振動と人体の各部位の振動との周波数毎の対応付けを示している。
【００７７】
又、本実施の形態例では、車両（自動車）を乗り物の例として説明したが、鉄道車両、個人用コミュータ、加振シミュレータ等、人が乗り込み、全身又は頭部に人体支持手段を通じて予測できない動揺を受ける移動体にも適用できる。
【００７８】
又、制御部７，７ａにおいて、姿勢制御量算出部８によって算出された姿勢制御量と、予め定められた閾値とを比較する機能を設け、姿勢制御量算出部８によって算出された姿勢制御量が、予め定められた閾値を超えた場合にのみ、姿勢制御量算出部８によって算出された姿勢制御量に基づく姿勢安定化制御を行うようにすることでもよい。
【００７９】
閾値として、前庭動眼反射で代償できる頭部運動量を設定することにより、前庭動眼反射で代償できる頭部運動に対しては姿勢安定化制御を行わず、前庭動眼反射で代償しきれない範囲の方向、周波数、及び振幅の頭部運動に対してのみ、且つ代償できない分だけ、乗員の姿勢安定化制御を行うようにすることでもよい。
【００８０】
このように、前庭動眼反射特性を考慮した姿勢安定化制御を行うことで、過分の制御を防ぐことができ、過分の制御に伴う乗員の受ける違和感を軽減することができると共に、安定化制御に係るエネルギー消費を抑えることができる。
【００８１】
又、本実施の形態例では、姿勢制御量算出部８を制御部７，７ａ内に設けた構成としているが、姿勢制御量算出部８を制御部７，７ａとは別に設けた構成としてもよい。
【００８２】
又、本実施の形態例では、本実施の形態の姿勢制御装置１，１ａにおける乗り物状態検出部４、動揺量算出部５、動揺量計測部５ａ、代償運動量算出部６，６ａ、制御部７，７ａ、及び姿勢制御量算出部８の各機能をプログラムに基づくＣＰＵの処理で実現しているが、論理素子回路からなるハードウェア構成とすることでもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１，１ａ  姿勢制御装置
２，２ａ  支持可変部
３，３ａ  動作制御部
４  乗り物状態検出部
５  動揺量算出部
５ａ  動揺量計測部
６，６ａ  代償運動量算出部
７，７ａ  制御部
８  姿勢制御量算出部
【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２】
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