(57)【要約】【課題】ドライバの操舵を模擬することができるようにする。【解決手段】車両状態取得部２２によって、車両の状態を取得する。偏差算出部２４によって、取得された車両の状態と、車両の理想の状態を表す理想車両状態との偏差を算出する。目標操舵角算出部２６によって、車両の目標操舵角を算出する。走行制御トルク算出部２８によって、算出された目標操舵角に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを算出する。操舵安定化トルク算出部３０によって、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出する。トルク発生部３６によって、ステアリングホイールを回転させるトルクを発生させる。操舵トルク制御部３４によって、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部３０によって算出された操舵安定化トルクとの和が実現されるようにトルク発生部３６を制御する。【選択図】図１
2016055787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の状態、又は前記車両の状態及び前記車両の走行環境を取得する車両状態取得手段と、
前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の状態と、前記車両の理想の状態を表す理想車両状態との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差算出手段によって算出された前記偏差に基づいて、前記車両の目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段と、
前記目標操舵角算出手段によって算出された前記目標操舵角に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを算出する走行制御トルク算出手段と、
前記車両状態取得手段によって取得された、前記車両の状態、又は前記車両の状態及び前記車両の走行環境と、前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角とに基づいて、前記車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出手段と、
ステアリングホイールを回転させるトルクを発生させるトルク発生手段と、
前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記操舵トルクと、前記操舵安定化トルク算出手段によって算出された前記操舵安定化トルクとの和が実現されるように前記トルク発生手段を制御する操舵トルク制御手段と、
を含む操舵ロボット。
【請求項２】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両のステアリングホイールの振動とを取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両状態取得手段によって取得された前記車両のステアリングホイールの振動に基づいて、前記車両のステアリングホイールの振動が大きいほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項３】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両の挙動とを取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の挙動に基づいて、前記車両の挙動が大きいほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項４】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記ステアリングホイールの操舵トルクと基づいて、前記ステアリングホイールの操舵トルクと前記操舵安定化トルクとの予め定められた関係に従って、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項５】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の障害物の個数を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の障害物の個数に基づいて、前記周辺の障害物の個数が多いほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項６】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の移動物の位置を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の移動物の位置に基づいて、前記車両の位置と前記車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項７】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、前記車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項８】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの幅を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの幅に基づいて、前記車両の走行コースの幅が狭いほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項９】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両のステアリングホイールの振動とを取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両のステアリングホイールの振動に基づいて、前記車両のステアリングホイールの振動が大きいほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１０】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両の挙動とを取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の挙動に基づいて、前記車両の挙動が大きいほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１１】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて、前記ステアリングホイールの操舵トルクと、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数との予め定められた関係に従って、前記伝達関数を決定し、決定された前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１２】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の障害物の個数を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の障害物の個数に基づいて、前記周辺の障害物の個数が多いほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１３】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の移動物の位置を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の移動物の位置に基づいて、前記車両の位置と前記車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１４】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、前記車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１５】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの幅を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの幅に基づいて、前記車両の走行コースの幅が狭いほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１６】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両のステアリングホイールの振動とを取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両のステアリングホイールの振動に基づいて、前記車両のステアリングホイールの振動が大きいほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１７】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両の挙動とを取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の挙動に基づいて、前記車両の挙動が大きいほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１８】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて、前記ステアリングホイールの操舵トルクと、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つとの予め定められた関係に従って、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項１９】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の障害物の個数を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の障害物の個数に基づいて、前記周辺の障害物の個数が多いほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項２０】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の移動物の位置を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の移動物の位置に基づいて、前記車両の位置と前記車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項２１】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、前記車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項２２】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの幅を取得し、
前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの幅に基づいて、前記車両の走行コースの幅が狭いほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出する
請求項１記載の操舵ロボット。
【請求項２３】
前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の走行コースを更に取得し、
前記偏差算出手段は、前記理想車両状態として前記車両の目標コースを取得し、前記取得された前記車両の目標コースと前記車両の走行コースとの偏差を算出し、
前記目標操舵角算出手段は、前記偏差算出手段によって取得された前記車両の目標コースと前記車両の走行コースとの偏差に基づいて、前記車両の目標コースに追従するように、前記車両の目標操舵角を算出する
請求項１〜請求項２２の何れか１項記載の操舵ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵ロボットに係り、特に、ステアリングホイールを回転させるトルクを発生させる操舵ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図７４に示すように、車両に対して所定の操舵トルクもしくは操舵角を入力し、ステアリング操作を行う装置が知られている（例えば、非特許文献１、２）。
【０００３】
また、ステアリングホイールを取り外さずに上から装着でき、さらにロータおよびステータが環状になっているためエアバッグを邪魔しない、ステアリングロボットが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、操舵角、操舵トルク、ヨーレイト、及び横加速度のいずれか２つの変化値からヒステリシスカーブを作成し、振動特性における動ばね特性及び減衰係数を算出し、車両の操舵性を把握する装置が知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１７９２９５号明細書
【特許文献２】特開２００４−１０１３６５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Anthony Best Dynamics社、株式会社ダイナテック、“Anthony Best Dynamics社のカタログ”、［online］、［平成２６年７月１０日検索］、インターネット〈URL：http://www.dynatech-jp.com/product/Catalogue_ABD_2009.pdf〉
【非特許文献２】S.E.A.Inc、丸文株式会社、“Steering Robot（ステアリングロボット）”、［online］、［平成２６年７月１０日検索］、インターネット〈URL：http://www.marubun.co.jp/product/measurement/sensor/qgc18e0000000me3.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１，２及び上記非特許文献１，２に記載の技術では、人間の操舵動作を模擬していないという問題点がある。ドライバの実際の操舵時においては、ドライバは操舵を安定化させるため、ステアリングホイールを押し付ける力や握る力などステアリングホイール回転方向以外の力を発揮させている。これらの力は、筋を活性化させることにより腕の機械インピーダンスを増加させ、ステアリングホイールからの逆入力を抑制させる働きがあり、これがドライバが感じる操舵特性「操舵感」に大きく寄与する。
【０００８】
そのため、押し付ける力や握る力のような、ドライバの操舵動作を模擬することの操舵ロボットであれば、より詳細に操舵感の評価ができると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ドライバの操舵を模擬することができる操舵ロボット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】
【００１０】
上記の目的を達成するために第１の発明に係る操舵ロボットは、車両の状態、又は前記車両の状態及び前記車両の走行環境を取得する車両状態取得手段と、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の状態と、前記車両の理想の状態を表す理想車両状態との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段によって算出された前記偏差に基づいて、前記車両の目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段と、前記目標操舵角算出手段によって算出された前記目標操舵角に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを算出する走行制御トルク算出手段と、前記車両状態取得手段によって取得された、前記車両の状態、又は前記車両の状態及び前記車両の走行環境と、前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角とに基づいて、前記車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出手段と、ステアリングホイールを回転させるトルクを発生させるトルク発生手段と、前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記操舵トルクと、前記操舵安定化トルク算出手段によって算出された前記操舵安定化トルクとの和が実現されるように前記トルク発生手段を制御する操舵トルク制御手段と、を含んで構成されている。
【００１１】
第１の発明によれば、車両状態取得手段によって、車両の状態、又は車両の状態及び車両の走行環境を取得する。そして、偏差算出手段によって、車両状態取得手段によって取得された車両の状態と、車両の理想の状態を表す理想車両状態との偏差を算出する。
【００１２】
そして、目標操舵角算出手段によって、偏差算出手段によって算出された偏差に基づいて、車両の目標操舵角を算出する。
【００１３】
走行制御トルク算出手段によって、目標操舵角算出手段によって算出された目標操舵角に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを算出する。
【００１４】
操舵安定化トルク算出手段によって、車両状態取得手段によって取得された、車両の状態、又は車両の状態及び車両の走行環境と、目標操舵角算出手段によって算出された車両の目標操舵角とに基づいて、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出する。
【００１５】
トルク発生手段によって、ステアリングホイールを回転させるトルクを発生させる。
【００１６】
そして、操舵トルク制御手段によって、走行制御トルク算出手段によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出手段によって算出された操舵安定化トルクとの和が実現されるようにトルク発生手段を制御する。
【００１７】
このように、車両の状態、又は車両の状態及び車両の走行環境と、算出された車両の目標操舵角とに基づいて、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出し、算出された操舵トルクと、算出された操舵安定化トルクとの和が実現されるようにトルク発生手段を制御することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【００１８】
上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両のステアリングホイールの振動とを取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両状態取得手段によって取得された前記車両のステアリングホイールの振動に基づいて、前記車両のステアリングホイールの振動が大きいほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００１９】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両の挙動とを取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の挙動に基づいて、前記車両の挙動が大きいほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２０】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記ステアリングホイールの操舵トルクと基づいて、前記ステアリングホイールの操舵トルクと前記操舵安定化トルクとの予め定められた関係に従って、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２１】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の障害物の個数を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の障害物の個数に基づいて、前記周辺の障害物の個数が多いほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２２】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の移動物の位置を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の移動物の位置に基づいて、前記車両の位置と前記車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２３】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、前記車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２４】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの幅を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの幅に基づいて、前記車両の走行コースの幅が狭いほど、前記操舵安定化トルクが大きくなるように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２５】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両のステアリングホイールの振動とを取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両のステアリングホイールの振動に基づいて、前記車両のステアリングホイールの振動が大きいほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２６】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両の挙動とを取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の挙動に基づいて、前記車両の挙動が大きいほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２７】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて、前記ステアリングホイールの操舵トルクと、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数との予め定められた関係に従って、前記伝達関数を決定し、決定された前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２８】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の障害物の個数を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の障害物の個数に基づいて、前記周辺の障害物の個数が多いほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００２９】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の移動物の位置を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の移動物の位置に基づいて、前記車両の位置と前記車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３０】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、前記車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３１】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの幅を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの幅に基づいて、前記車両の走行コースの幅が狭いほど、前記車両の操舵角と前記目標操舵角との差分から前記操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、前記伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び前記伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた前記伝達関数を用いて、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３２】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両のステアリングホイールの振動とを取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両のステアリングホイールの振動に基づいて、前記車両のステアリングホイールの振動が大きいほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３３】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角と、前記車両の挙動とを取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の挙動に基づいて、前記車両の挙動が大きいほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３４】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の操舵角を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記走行制御トルク算出手段によって算出された前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて、前記ステアリングホイールの操舵トルクと、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つとの予め定められた関係に従って、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３５】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の障害物の個数を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の障害物の個数に基づいて、前記周辺の障害物の個数が多いほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３６】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の周辺の移動物の位置を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の周辺の移動物の位置に基づいて、前記車両の位置と前記車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３７】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、前記車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３８】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として前記車両の操舵角を取得し、前記車両の走行環境として前記車両の走行コースの幅を取得し、前記操舵安定化トルク算出手段は、前記車両状態取得手段によって取得された前記車両の操舵角と前記目標操舵角算出手段によって算出された前記車両の目標操舵角との差分、及び前記車両の走行コースの幅に基づいて、前記車両の走行コースの幅が狭いほど、ステアリングホイールの回転に対する、慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つが大きくなることを模擬するように、前記操舵安定化トルクを算出するようにすることができる。
【００３９】
また、上記第１の発明に係る前記車両状態取得手段は、前記車両の状態として、前記車両の走行コースを更に取得し、前記偏差算出手段は、前記理想車両状態として前記車両の目標コースを取得し、前記取得された前記車両の目標コースと前記車両の走行コースとの偏差を算出し、前記目標操舵角算出手段は、前記偏差算出手段によって取得された前記車両の目標コースと前記車両の走行コースとの偏差に基づいて、前記車両の目標コースに追従するように、前記車両の目標操舵角を算出するようにすることができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、本発明の操舵ロボットによれば、車両の状態、又は車両の状態及び車両の走行環境と、算出された車両の目標操舵角とに基づいて、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出し、算出された操舵トルクと、算出された操舵安定化トルクとの和が実現されるようにトルク発生手段を制御することにより、ドライバの操舵を模擬することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る操舵システムの操舵安定化トルクを算出する方法の一例を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る操舵システムの操舵安定化トルクを算出する方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る操舵システムの操舵安定化トルクを算出する方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る操舵システムの操舵安定化トルクを算出する方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る操舵システムの操舵安定化トルクを算出する方法を説明するための図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第６の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態に係る操舵システムの操舵安定化トルクを算出する方法を説明するための図である。
【図２３】本発明の第７の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図２４】本発明の第７の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図２５】本発明の第７の実施の形態に係る操舵システムの操舵安定化トルクを算出する方法を説明するための図である。
【図２６】本発明の第８の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図２７】本発明の第８の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図２８】本発明の第８の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の第９の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図３０】本発明の第９の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図３１】本発明の第９の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図３２】本発明の第１０の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図３３】本発明の第１０の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図３４】本発明の第１０の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図３５】本発明の第１１の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図３６】本発明の第１１の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図３７】本発明の第１１の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図３８】本発明の第１２の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図３９】本発明の第１２の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図４０】本発明の第１２の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図４１】本発明の第１３の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図４２】本発明の第１４の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図４３】本発明の第１４の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図４４】本発明の第１５の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図４５】本発明の第１５の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図４６】本発明の第１５の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図４７】本発明の第１６の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図４８】本発明の第１６の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図４９】本発明の第１６の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（剛性）を算出する方法を説明するための図である。
【図５０】本発明の第１６の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（粘性）を算出する方法を説明するための図である。
【図５１】本発明の第１６の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図５２】本発明の第１７の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図５３】本発明の第１７の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図５４】本発明の第１７の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（剛性）を算出する方法を説明するための図である。
【図５５】本発明の第１７の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（粘性）を算出する方法を説明するための図である。
【図５６】本発明の第１７の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図５７】本発明の第１８の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図５８】本発明の第１８の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図５９】本発明の第１８の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（剛性）を算出する方法を説明するための図である。
【図６０】本発明の第１８の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（粘性）を算出する方法を説明するための図である。
【図６１】本発明の第１８の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図６２】本発明の第１９の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図６３】本発明の第１９の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図６４】本発明の第１９の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（剛性）を算出する方法を説明するための図である。
【図６５】本発明の第１９の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（粘性）を算出する方法を説明するための図である。
【図６６】本発明の第１９の実施の形態に係る操舵システムの操舵トルク発生処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図６７】本発明の第２０の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図６８】本発明の第２０の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（剛性）を算出する方法を説明するための図である。
【図６９】本発明の第２０の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（粘性）を算出する方法を説明するための図である。
【図７０】本発明の第２１の実施の形態に係る操舵システムの構成を示す概略図である。
【図７１】本発明の第２１の実施の形態に係る操舵システムの処理の流れを説明するための図である。
【図７２】本発明の第２１の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（剛性）を算出する方法を説明するための図である。
【図７３】本発明の第２１の実施の形態に係る操舵システムの機械インピーダンス（粘性）を算出する方法を説明するための図である。
【図７４】従来技術を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態では、車両のステアリングホイールを回転させるトルクを発生させる操舵ロボットを用いた操舵システムに本発明を適用した場合を例に説明する。
【００４３】
＜本発明の実施の形態の概要＞
【００４４】
車両のドライバは、操舵時にステアリングホイールを回転させる方向の操舵力以外にも、ステアリングホイールを押しつける力や握る力などの操舵とは関係のない方向の力を発生させている。これは、筋活動に伴う腕の機械インピーダンス特性の変化などにより、操舵の安定化が図られるためである。
【００４５】
本発明の実施の形態に係る操舵システムでは、ドライバの腕の機械インピーダンス特性変化と同等の操舵安定化トルクを、ステアリングホイールを回転させる操舵トルクに加えることにより、ドライバの操舵を模擬することが可能となる。
【００４６】
＜操舵システムの構成＞
【００４７】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る操舵システム１０は、車両に搭載され、車両の前方画像を逐次撮像するカメラ１２と、後述する車両のステアリングホイール４０の操舵角を逐次検出する操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット２０と、操舵ロボット２０によって発生されたトルクに基づいて回転するステアリングホイール４０とを備えている。また、図２に操舵ロボット２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【００４８】
操舵ロボット２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【００４９】
コンピュータ２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得する車両状態取得部２２と、車両状態取得部２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、偏差算出部２４によって算出された偏差に基づいて、目標操舵角を算出する目標操舵角算出部２６と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角とに基づいて、操舵トルクを算出する走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、操舵トルク算出部３２によって算出された操舵トルクと操舵安定化トルクとの和が実現されるように後述するトルク発生部３６を制御する制御部３４と、を備えている。制御部３４は、操舵トルク制御手段の一例である。
【００５０】
車両状態取得部２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。例えば、車両状態取得部２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、自車両の横位置を逐次算出して、車両の走行コースを取得する。
【００５１】
偏差算出部２４は、車両状態取得部２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差ｙを算出し、算出された偏差ｙを車両の理想の状態を表す理想車両状態との偏差として算出する。
【００５２】
目標操舵角算出部２６は、偏差算出部２４によって算出された偏差ｙに基づいて、車両の目標操舵角を算出する。
【００５３】
例えば、目標操舵角算出部２６は、偏差算出部２４によって取得された偏差ｙと、走行コースから求められる自車両の横位置の微分から得られる車両の横位置速度ｖｙと、予め定められた前方注視時間Ｔ０とに基づいて、以下の式（１）に従って、前方注視点での目標コースからのずれεを算出する。
【００５４】
【数１】
2016055787.tif 000003
【００５５】
そして、目標操舵角算出部２６は、前方注視モデルを用いて、前方注視点での目標コースからのずれεと目標操舵角との伝達関数を用いて、目標操舵角を算出する。
【００５６】
走行制御トルク算出部２８は、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを算出する。操舵トルクは、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角から算出される目標コース追従制御のための走行制御トルクである。例えば、走行制御トルク算出部２８は、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角に基づいて、以下の式（２）に従って、ステアリングホイールの操舵トルクτＡを算出する。
【００５７】
操舵安定化トルク算出部３０は、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角とに基づいて、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出する。
【００５８】
例えば、操舵安定化トルク算出部３０は、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分に基づいて、以下の式（３）に従って、操舵安定化トルクτＢを算出する。以下の式（３）に示す操舵安定化トルクτＢは、ドライバの筋活性が模擬されるように、操舵ロボットの機械インピーダンスが設定される。
【００５９】
【数２】
2016055787.tif 000004
【００６０】
ここで、τAは操舵トルク、τBは操舵安定化トルクを表す。また、θｄは目標操舵角、θは操舵角、θ０は中立操舵角を表す。また、ＩＳ，ＣＳ，ＫＳは、車両系と操舵系との連成系を２次系で近似したときの機械インピーダンス（慣性、粘性、剛性）を表し、予め定められた値である。そして、ＩＲ，ＣＲ，ＫＲは、操舵ロボットの機械インピーダンス（慣性、粘性、剛性）を表し、予め定められた値である。
【００６１】
操舵トルク算出部３２は、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する。
【００６２】
制御部３４は、操舵トルク算出部３２によって算出された操舵トルクと操舵安定化トルクとの和が実現されるようにトルク発生部３６を制御する。
【００６３】
トルク発生部３６は、制御部３４による制御によりステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させる。例えば、トルク発生部３６は、サーボモータによって実現される。
【００６４】
＜操舵システムの作用＞
【００６５】
次に、第１の実施の形態に係る操舵システムの作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット２０によって、図３に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。
【００６６】
ステップＳ１００において、車両状態取得部２２によって、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。
【００６７】
次に、ステップＳ１０２において、偏差算出部２４によって、上記ステップＳ１００で取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差ｙを算出する。
【００６８】
ステップＳ１０４において、目標操舵角算出部２６によって、上記ステップＳ１０２で算出された偏差ｙに基づいて、車両の目標操舵角を算出する。
【００６９】
ステップＳ１０６において、走行制御トルク算出部２８によって、上記ステップＳ１０４で算出された目標操舵角に基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクを算出する。
【００７０】
ステップＳ１０８において、操舵安定化トルク算出部３０によって、上記ステップＳ１００で取得された操舵角と、上記ステップＳ１０４で算出された目標操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【００７１】
ステップＳ１１０において、操舵トルク算出部３２によって、上記ステップＳ１０６で算出された操舵トルクと、上記ステップＳ１０８で算出された操舵安定化トルクとの和を算出する。
【００７２】
ステップＳ１１２において、制御部３４によって、上記ステップＳ１１０で算出された操舵トルクと操舵安定化トルクとの和が実現されるようにトルク発生部３６を制御して、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させ、ステップＳ１００へ戻る。
【００７３】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る操舵システムによれば、車両の操舵角と、車両の目標操舵角との差分に基づいて、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【００７４】
また、操舵トルクと操舵安定化トルクとを足し合わせて入力することによって、ドライバの操舵を模擬することが可能となり、より詳細に操舵感を定量的に評価する手段を提供することができる。
【００７５】
なお、第１の実施の形態では、操舵安定化トルク算出部３０は、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角とに基づいて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【００７６】
例えば、操舵安定化トルク算出部３０は、図４に示すように、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角とに基づいて、目標操舵角と操舵角との差分及び操舵安定化トルクとの予め定められた関係に従って、操舵安定化トルクを算出してもよい。
【００７７】
［第２の実施の形態］
【００７８】
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００７９】
第２の実施の形態では、ステアリングホイール４０の振動を車両の状態として更に取得し、取得されたステアリングホイール４０の振動に基づいて、操舵安定化トルクを算出する点が第１の実施の形態と異なっている。
【００８０】
＜操舵システムの構成＞
【００８１】
図５に示すように、第２の実施の形態に係る操舵システム２１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、後述する車両のステアリングホイール４０の振動を逐次検出するステアリング振動検出センサ１６と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、ステアリング振動検出センサ１６によって検出された振動とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット２２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図６に操舵ロボット２２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【００８２】
ステアリング振動検出センサ１６は、例えば、３軸加速度計によって構成することができる。３軸加速度計は、ステアリングホイール４０の３方向（上下、左右、前後）の加速度を計測し、３方向の各々の加速度に応じたステアリングホイール４０の振動を検出する。
【００８３】
操舵ロボット２２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ２２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【００８４】
コンピュータ２２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、ステアリング振動検出センサ１６によって検出されたステアリングホイール４０の振動とを車両の状態として取得する車両状態取得部２２２と、車両状態取得部２２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングの振動に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部２３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部２３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【００８５】
車両状態取得部２２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。また、車両状態取得部２２２は、ステアリング振動検出センサ１６によって検出されたステアリングホイール４０の振動を取得し、ステアリング振動検出センサ１６によって検出された３方向のステアリングホイール４０の振動の各々について、振動の実効値を算出する。そして、車両状態取得部２２２は、算出された３方向の振動の実効値を足し合わせ、その和をステアリングホイール４０の振動の実効値とし、車両の状態として取得する。
【００８６】
操舵安定化トルク算出部２３０は、車両状態取得部２２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングホイール４０の振動とに基づいて、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出する。
【００８７】
具体的には、操舵安定化トルク算出部２３０は、車両状態取得部２２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングホイール４０の振動とに基づいて、ステアリングホイール４０の振動の実効値が大きいほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出する。
【００８８】
第２の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図７に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部２３０は、図７に示すように、ステアリングホイールの振動の実効値、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【００８９】
上記図７に示すように、ステアリングホイールの振動の実効値、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係を用いることにより、ステアリングホイール４０の振動の実効値が大きい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を大きくし、車両状態取得部２２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。また、ステアリングホイール４０の振動の実効値が小さい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を小さくし、車両状態取得部２２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【００９０】
＜操舵システム２１０の作用＞
【００９１】
次に、第２の実施の形態に係る操舵システム２１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、ステアリング振動検出センサ１６によってステアリングホイール４０の振動が逐次検出される。このとき、操舵ロボット２２０によって、図８に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【００９２】
ステップＳ２００において、車両状態取得部２２２によって、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。また、車両状態取得部２２２によって、ステアリング振動検出センサ１６によって検出されたステアリングホイール４０の振動を取得し、取得されたステアリングホイール４０の振動の実効値を算出し、車両の状態として取得する。
【００９３】
ステップＳ２０７において、上記ステップＳ２００で取得されたステアリングホイール４０の振動の実効値に応じて、操舵安定化トルクの出力則を決定する。
【００９４】
ステップＳ２０８において、車両状態取得部２２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、上記ステップＳ２０７で決定された出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【００９５】
なお、第２の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９６】
以上説明したように、第２の実施の形態に係る操舵システム２１０によれば、車両のステアリングホイールの振動を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両のステアリングホイールの振動に基づいて、車両のステアリングホイールの振動の実効値が大きいほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【００９７】
［第３の実施の形態］
【００９８】
次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００９９】
第３の実施の形態では、車両の挙動を車両の状態として更に取得し、取得された車両の挙動に基づいて、操舵安定化トルクを算出する点が第１及び第２の実施の形態と異なっている。
【０１００】
＜操舵システムの構成＞
【０１０１】
図９に示すように、第３の実施の形態に係る操舵システム３１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、車両の横加速度を逐次検出する横加速度センサ１８と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、横加速度センサ１８によって検出された横加速度とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット３２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図１０に操舵ロボット３２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０１０２】
横加速度センサ１８は、車両の横加速度を逐次検出する。なお、車両の横加速度は、車両の挙動の一例である。
【０１０３】
操舵ロボット３２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ３２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０１０４】
コンピュータ３２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、横加速度センサ１８によって検出された車両の横加速度とを車両の状態として取得する車両状態取得部３２２と、車両状態取得部３２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部３２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部３２２によって取得された横加速度に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部３３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部３３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０１０５】
車両状態取得部３２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。また、車両状態取得部３２２は、横加速度センサ１８によって検出された車両の横加速度を車両の状態として取得する。
【０１０６】
操舵安定化トルク算出部３３０は、車両状態取得部３２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部３２２によって取得された車両の横加速度とに基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出する。
【０１０７】
第３の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図１１に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部３３０は、図１１に示すように、横加速度の絶対値、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１０８】
上記図１１に示す、横加速度の絶対値、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係を用いることにより、操舵安定化トルク算出部３３０は、横加速度の絶対値が大きい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を大きくし、車両状態取得部３２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。また、操舵安定化トルク算出部３３０は、横加速度の絶対値が小さい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を小さくし、車両状態取得部３２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１０９】
＜操舵システム３１０の作用＞
【０１１０】
次に、第３の実施の形態に係る操舵システム３１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、横加速度センサ１８によって車両の横加速度が逐次検出される。このとき、操舵ロボット３２０によって、図１２に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１１】
ステップＳ３００において、車両状態取得部３２２によって、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。また、車両状態取得部３２２によって、横加速度センサ１８によって検出された横加速度を車両の状態として取得する。
【０１１２】
ステップＳ３０６において、上記ステップＳ３００で取得された車両の横加速度の絶対値を算出する。
【０１１３】
ステップＳ３０７において、上記ステップＳ３０６で算出された横加速度の絶対値に応じて、操舵安定化トルクの出力則を決定する。
【０１１４】
ステップＳ３０８において、車両状態取得部３２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、上記ステップＳ３０７で決定された出力則に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１１５】
なお、第３の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１１６】
以上説明したように、第３の実施の形態に係る操舵システム３１０によれば、車両の横加速度を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の横加速度とに基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０１１７】
［第４の実施の形態］
【０１１８】
次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１９】
第４の実施の形態では、操舵トルクと操舵安定化トルクとの予め定められた関係に従って、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第３の実施の形態と異なっている。
【０１２０】
＜操舵システムの構成＞
【０１２１】
図１３に示すように、第４の実施の形態に係る操舵システム４１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット４２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図１４に操舵ロボット４２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０１２２】
操舵ロボット４２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ４２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０１２３】
コンピュータ４２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得する車両状態取得部２２と、車両状態取得部２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２によって取得された操舵角との差分、及び走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクと操舵安定化トルクとの予め定められた関係に従って、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部４３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部４３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０１２４】
操舵安定化トルク算出部４３０は、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分、及び走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと基づいて、操舵トルクと操舵安定化トルクとの予め定められた関係に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０１２５】
第４の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図１５に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部４３０は、図１５に示すように、操舵トルク、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１２６】
上記図１５に示す、操舵トルク、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係を用いることにより、操舵安定化トルク算出部４３０は、操舵トルクが大きい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を大きくし、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。また、操舵安定化トルク算出部４３０は、操舵トルクが小さい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を小さくし、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。上記図１５に示す予め定められた関係は、操舵トルクの絶対値が大きくなるに伴い、ドライバの押す力や握る力も大きくなる結果として、操舵安定化トルクが大きくなることを表している。
【０１２７】
＜操舵システム４１０の作用＞
【０１２８】
次に、第４の実施の形態に係る操舵システム４１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット４２０によって、図１６に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１２９】
ステップＳ４０６において、上記ステップＳ１０６で取得された操舵トルクの絶対値を算出する。
【０１３０】
ステップＳ４０７において、上記ステップＳ４０６で算出された操舵トルクの絶対値に応じて、操舵安定化トルクの出力則を決定する。
【０１３１】
ステップＳ４０８において、操舵安定化トルク算出部４３０によって、ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分と、上記ステップＳ４０７で決定された出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１３２】
なお、第４の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１３３】
以上説明したように、第４の実施の形態に係る操舵システム４１０によれば、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び算出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクと操舵安定化トルクとの予め定められた関係に従って、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０１３４】
［第５の実施の形態］
【０１３５】
次に、第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１３６】
第５の実施の形態では、車両の走行環境を取得し、取得された車両の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第４の実施の形態と異なっている。
【０１３７】
＜操舵システムの構成＞
【０１３８】
図１７に示すように、第５の実施の形態に係る操舵システム５１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット５２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図１８に操舵ロボット５２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０１３９】
操舵ロボット５２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ５２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０１４０】
コンピュータ５２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の周辺の走行環境を取得する車両状態取得部５２２と、車両状態取得部５２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部５２２によって取得された操舵角との差分、並びに車両状態取得部５２２によって取得された車両の周辺の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部５３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部５３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０１４１】
車両状態取得部５２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。また、車両状態取得部５２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる情報を、車両の走行環境として取得する。第５の実施の形態では、車両状態取得部５２２は、車両の周辺の障害物の個数を、車両の走行環境として取得する。車両状態取得部５２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、画像処理によって、車両の周辺の障害物の個数を取得する。
【０１４２】
車両の周辺の障害物としては、走行車両（先行車、対向車、及び二輪車等）、歩行者などの移動物、及び駐車車両、車道と歩道の間に存在する路側物（電柱、ガードレール等）、街区の構造物（ビル、住宅、及び塀等）などの静止物が存在する。
【０１４３】
操舵安定化トルク算出部５３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の障害物の個数に基づいて、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出する。車両の周辺の障害物の個数が多いほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出することは、ドライバの緊張状態を再現している。
【０１４４】
第５の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図１９に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部５３０は、図１９に示すように、車両の周辺の障害物の個数、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１４５】
上記図１９に示す、車両の周辺の障害物の個数、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係を用いることにより、操舵安定化トルク算出部５３０は、障害物の個数が多い場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を大きくし、車両状態取得部５２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。また、操舵安定化トルク算出部５３０は、障害物の個数が少ない場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を小さくし、車両状態取得部５２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１４６】
＜操舵システム５１０の作用＞
【０１４７】
次に、第５の実施の形態に係る操舵システム５１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット５２０によって、図２０に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１４８】
ステップＳ１００において、車両状態取得部５２２によって、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。
【０１４９】
ステップＳ５０１において、車両状態取得部５２２によって、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の周辺の障害物の個数を、車両の走行環境として取得する。
【０１５０】
ステップＳ５０７において、上記ステップＳ５０１で取得された車両の周辺の障害物の個数に応じて、操舵安定化トルクの出力則を決定する。
【０１５１】
ステップＳ５０８において、操舵安定化トルク算出部５３０によって、上記ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分と、上記ステップＳ５０７で決定された出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１５２】
なお、第５の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１５３】
以上説明したように、第５の実施の形態に係る操舵システム５１０によれば、車両の走行環境を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０１５４】
なお、第５の実施の形態では、走行環境として車両の周辺の障害物の個数を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０１５５】
例えば、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の周辺の移動物（例えば、人、車両、動物等）の位置を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部５３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の移動物の位置に基づいて、車両の位置と車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出してもよい。
【０１５６】
または、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースの幅を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部５３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの幅に基づいて、車両の走行コースの幅が狭いほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出してもよい。
【０１５７】
［第６の実施の形態］
【０１５８】
次に、第６の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１５９】
第６の実施の形態では、車両の走行環境として、車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第５の実施の形態と異なっている。
【０１６０】
＜操舵システムの構成＞
【０１６１】
図２１に示すように、第６の実施の形態に係る操舵システム６１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、車両の周辺の音を逐次検出する音センサ６１２と、車両の周辺の温度を逐次検出する温度センサ６１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、音センサ６１２によって検出された音と、温度センサ６１４によって検出された温度とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット６２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、操舵ロボット６２０の処理の流れは、上記図１８に示した処理と同様である。
【０１６２】
音センサ６１２は、車両の周辺の音を逐次検出する。また、温度センサ６１４は、車両の周辺の温度を逐次検出する。
【０１６３】
操舵ロボット６２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ６２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０１６４】
コンピュータ６２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、カメラ１２によって撮像された前方画像と、音センサ６１２によって検出された車両の周辺の音と、温度センサ６１４によって検出されたと車両の周辺の温度とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得する車両状態取得部６２２と、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部６２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部６３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部６３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０１６５】
車両状態取得部６２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。また、車両状態取得部６２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像と、音センサ６１２によって検出された車両の周辺の音と、温度センサ６１４によって検出された車両の周辺の温度とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数を推定し、推定された摩擦係数を、車両の走行環境として取得する。
【０１６６】
例えば、温度センサ６１４によって検出された車両の周辺の温度が低いと、走行コース周辺で雨や雪が降っている場合がある。また、車両の走行コースの路面が湿っていたり、凍っていたりする場合には、走行する際の走行音の特徴が変化する。従って、車両状態取得部６２２は、温度センサ６１４によって検出された車両の周辺の温度の情報と、音センサ６１２によって検出された車両の周辺の音の情報と、カメラ１２によって撮像された前方画像に含まれる走行コースの路面の画像の情報と組み合わせて、路面の摩擦係数を推定する。
【０１６７】
車両状態取得部６２２は、上記の情報を組み合わせて走行コースの路面の摩擦係数を推定し、当該摩擦係数を車両の走行環境として取得する。
【０１６８】
操舵安定化トルク算出部６３０は、車両状態取得部６２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数とに基づいて、車両の操舵を安定化するための操舵安定化トルクを算出する。
【０１６９】
第６の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図２２に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部６３０は、図２２に示すように、車両の走行コースの路面の摩擦係数、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１７０】
上記図２２に示す、車両の走行コースの路面の摩擦係数、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係を用いることにより、操舵安定化トルク算出部６３０は、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を大きくし、車両状態取得部６２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。また、操舵安定化トルク算出部６３０は、車両の走行コースの路面の摩擦係数が大きい場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を小さくし、車両状態取得部６２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１７１】
＜操舵システム６１０の作用＞
【０１７２】
次に、第６の実施の形態に係る操舵システム６１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、音センサ６１２によって車両の周辺の音が逐次検出されると共に、温度センサ６１４によって車両の周辺の温度が逐次検出される。このとき、操舵ロボット６２０によって、上記図２０に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１７３】
ステップＳ５０１において、車両状態取得部６２２によって、カメラ１２によって撮像された前方画像と、音センサ６１２によって検出された車両の周辺の音と、温度センサ６１４によって検出された車両の周辺の温度とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得する。
【０１７４】
ステップＳ５０７において、上記ステップＳ５０１で取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に応じて、操舵安定化トルクの出力則を決定する。
【０１７５】
ステップＳ５０８において、操舵安定化トルク算出部６３０によって、上記ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分と、上記ステップＳ５０７で決定された出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１７６】
なお、第６の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１７７】
以上説明したように、第６の実施の形態に係る操舵システム６１０によれば、車両の走行環境として車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０１７８】
［第７の実施の形態］
【０１７９】
次に、第７の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１８０】
第７の実施の形態では、車両の走行コースの幅を予め格納したデータベースから、車両の走行コースの幅を車両の走行環境として取得し、取得された車両の走行コースの幅に基づいて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第６の実施の形態と異なっている。
【０１８１】
＜操舵システムの構成＞
【０１８２】
図２３に示すように、第７の実施の形態に係る操舵システム７１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、自車両の位置を逐次計測するＧＰＳ７１５と、車両の走行コースの幅が予め格納された道路ネットワークデータベース７１６と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、ＧＰＳ７１５によって計測された自車両の位置と、道路ネットワークデータベース７１６に格納された車両の走行コースの幅と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット７２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図２４に操舵ロボット７２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０１８３】
操舵ロボット７２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ７２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０１８４】
コンピュータ７２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、ＧＰＳ７１５によって検出された自車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース７１６から車両の周辺の走行環境を取得する車両状態取得部７２２と、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部７２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部７２２によって取得された車両の周辺の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部７３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部７３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０１８５】
車両状態取得部７２２は、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースと、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とを、車両の状態として取得する。また、車両状態取得部７２２は、ＧＰＳ７１５によって検出された自車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース７１６から車両の走行環境として車両の走行コースの幅を取得する。
【０１８６】
操舵安定化トルク算出部７３０は、車両状態取得部７２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの幅に基づいて、車両の走行コースの幅が狭いほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出する。
【０１８７】
第７の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図２５に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部７３０は、図２５に示すように、走行コースの幅、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１８８】
上記図２５に示す、走行コースの幅、目標操舵角と操舵角との差分、及び操舵安定化トルクの予め定められた関係を用いることにより、操舵安定化トルク算出部７３０は、車両の走行コースの幅が狭い場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を大きくし、車両状態取得部７２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。また、操舵安定化トルク算出部７３０は、車両の走行コースの幅が広い場合には、目標操舵角と操舵角との差分に対する操舵安定化トルクの出力則を小さくし、車両状態取得部７２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、当該出力則とに基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０１８９】
なお、第７の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第６の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１９０】
なお、第７の実施の形態では、道路ネットワークデータベース７１６から車両の走行環境として車両の走行コースの幅を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０１９１】
例えば、道路ネットワークデータベース７１６には、車両の走行コースの路面の摩擦係数が格納されており、車両状態取得部７２２は、ＧＰＳ７１５によって検出された自車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース７１６から車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部７３０は、車両状態取得部７２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、操舵安定化トルクが大きくなるように、操舵安定化トルクを算出するようにしてもよい。
【０１９２】
［第８の実施の形態］
【０１９３】
次に、第８の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１９４】
第８の実施の形態では、ステアリングホイール４０の回転軸まわりの伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第７の実施の形態と異なっている。
【０１９５】
＜操舵システムの構成＞
【０１９６】
図２６に示すように、第８の実施の形態に係る操舵システム８１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット８２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図２７に操舵ロボット８２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０１９７】
操舵ロボット８２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ８２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０１９８】
コンピュータ８２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得する車両状態取得部２２と、車両状態取得部２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部８３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部８３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０１９９】
操舵安定化トルク算出部８３０は、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分に基づいて、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２００】
操舵角と目標操舵角との差分Θから操舵安定化トルクΤＢへの伝達関数を、以下の式（４）に示す。ここで、Θは操舵角と目標操舵角との差分がラプラス変換されたものを表し、ΤＢは操舵安定化トルクがラプラス変換されたものを表す。
【０２０１】
【数３】
2016055787.tif 000005
【０２０２】
ただし、ｎ＞ｍである。また、ｓは演算子、ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１は係数、ｐ１・・・ｐｍ−１は極、ｚ１・・・ｚｎ−１は零点、Ｋは定常ゲインを表す。また、上記式（４）における、係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１と、定常ゲインＫとを、伝達関数の係数という。
【０２０３】
上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの絶対値と、伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの偏角と、伝達関数の定常ゲインＫとの関係は予め定められている。なお、伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの絶対値は、以下の式（５）で表される。
【０２０４】
【数４】
2016055787.tif 000006
【０２０５】
また、伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの偏角は、以下の式（６）で表される。
【０２０６】
【数５】
2016055787.tif 000007
【０２０７】
操舵安定化トルク算出部８３０は、予め定められた零点ｚｉの絶対値及び予め定められた零点ｚｉの偏角から決定される零点ｚｉに基づいて、伝達関数の係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１を算出する。そして、操舵安定化トルク算出部８３０は、算出された係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１と定常ゲインＫとに基づいて、伝達関数を決定し、決定された伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２０８】
＜操舵システム８１０の作用＞
【０２０９】
次に、第８の実施の形態に係る操舵システム８１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット８２０によって、図２８に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２１０】
ステップＳ８０８において、操舵安定化トルク算出部８３０によって、予め定められた零点ｚｉの絶対値及び零点ｚｉの偏角から決定される零点ｚｉと、予め定められた定常ゲインＫとに基づいて、伝達関数を決定し、決定された伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２１１】
なお、第８の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０２１２】
以上説明したように、第８の実施の形態に係る操舵システム８１０によれば、取得された操舵角と算出された目標操舵角との差分に基づいて、目標操舵角と操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０２１３】
［第９の実施の形態］
【０２１４】
次に、第９の実施の形態について説明する。なお、第１又は第２の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２１５】
第９の実施の形態では、ステアリングホイール４０の振動を車両の状態として更に取得し、取得されたステアリングホイール４０の振動に基づいて伝達関数を決定し、決定された伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第８の実施の形態と異なっている。
【０２１６】
＜操舵システムの構成＞
【０２１７】
図２９に示すように、第９の実施の形態に係る操舵システム９１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、ステアリング振動検出センサ１６と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、ステアリング振動検出センサ１６によって検出された振動とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット９２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図３０に操舵ロボット９２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０２１８】
操舵ロボット９２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ９２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０２１９】
コンピュータ９２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、ステアリング振動検出センサ１６によって検出されたステアリングホイール４０の振動とを車両の状態として取得する車両状態取得部２２２と、車両状態取得部２２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングの振動に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部９３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部９３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０２２０】
操舵安定化トルク算出部９３０は、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングの振動に基づいて、車両のステアリングホイールの振動の実効値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２２１】
例えば、操舵安定化トルク算出部９３０は、車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングホイール４０の振動に基づいて、ステアリングホイール４０の振動の実効値が大きいほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの絶対値を大きくするように予め定められた、ステアリングの振動と零点ｚｉの絶対値との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの絶対値を決定する。また、操舵安定化トルク算出部９３０は、ステアリングホイール４０の振動の実効値が大きいほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの偏角を−πに近づけるように予め定められた、ステアリングの振動と零点ｚｉの偏角との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの偏角を決定する。また、操舵安定化トルク算出部９３０は、ステアリングホイール４０の振動の実効値が大きいほど、上記式（４）に示した伝達関数の定常ゲインＫを大きくするように予め定められた、ステアリングの振動と定常ゲインＫとの予め定められた関係を用いて、定常ゲインＫを決定する。そして、操舵安定化トルク算出部９３０は、上記のように決定された零点ｚｉの絶対値及び零点ｚｉの偏角を用いて零点ｚｉを決定し、決定された零点ｚｉに基づいて、伝達関数の係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１を算出する。そして、操舵安定化トルク算出部９３０は、算出された係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１と決定された定常ゲインＫとに基づいて、伝達関数を決定する。そして、操舵安定化トルク算出部９３０は、決定された伝達関数、及び目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２２２】
なお、操舵安定化トルク算出部９３０は、車両のステアリングホイールの振動の実効値が大きいほど、伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出してもよい。
従って、上記の零点ｚｉ及び定常ゲインＫの決定については、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの何れか一方のみを、車両のステアリングホイールの振動に応じて決定してもよい。または、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの両方を、車両のステアリングホイールの振動に応じて決定してもよい。
【０２２３】
また、複数存在する零点ｚｉに対して、何れか一つの零点ｚｉを車両のステアリングホイールの振動に応じて決定してもよい。または、複数の零点ｚｉに対して、当該零点ｚｉの全てを車両のステアリングホイールの振動に応じて決定してもよい。
【０２２４】
＜操舵システム９１０の作用＞
【０２２５】
次に、第９の実施の形態に係る操舵システム９１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、ステアリング振動検出センサ１６によってステアリングホイール４０の振動が逐次検出される。このとき、操舵ロボット９２０によって、図３１に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第２の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２２６】
ステップＳ９０７において、操舵安定化トルク算出部９３０によって、ステップＳ２００で取得されたステアリングの振動の実効値に基づいて、車両のステアリングホイールの振動の実効値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくするように、伝達関数を決定する。
【０２２７】
ステップＳ９０８において、操舵安定化トルク算出部９３０によって、ステップＳ１０４で算出された目標操舵角とステップＳ２００で取得された操舵角との差分、及び上記ステップＳ９０７で決定した伝達関数に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２２８】
なお、第９の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第２の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０２２９】
以上説明したように、第９の実施の形態に係る操舵システム９１０によれば、車両のステアリングホイールの振動を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両のステアリングホイールの振動に基づいて、車両のステアリングホイールの振動の実効値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０２３０】
［第１０の実施の形態］
【０２３１】
次に、第１０の実施の形態について説明する。なお、第１又は第３の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２３２】
第１０の実施の形態では、車両の挙動を車両の状態として更に取得し、取得された車両の挙動に基づいて伝達関数を決定し、決定された伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第９の実施の形態と異なっている。
【０２３３】
＜操舵システムの構成＞
【０２３４】
図３２に示すように、第１０の実施の形態に係る操舵システム１０１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、横加速度センサ１８と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、横加速度センサ１８によって検出された横加速度とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１０２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図３３に操舵ロボット１０２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０２３５】
操舵ロボット１０２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１０２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０２３６】
コンピュータ１０２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、横加速度センサ１８によって検出された車両の横加速度とを車両の状態として取得する車両状態取得部３２２と、車両状態取得部３２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部３２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部３２２によって取得された横加速度に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１０３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１０３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０２３７】
操舵安定化トルク算出部１０３０は、車両状態取得部３２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部３２２によって取得された車両の横加速度とに基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２３８】
例えば、操舵安定化トルク算出部１０３０は、車両状態取得部３２２によって取得された車両の横加速度に基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの絶対値を大きくするように予め定められた、横加速度と零点ｚｉの絶対値との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの絶対値を決定する。また、操舵安定化トルク算出部１０３０は、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの偏角を−πに近づけるように予め定められた、横加速度と零点ｚｉの偏角との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの偏角を決定する。また、操舵安定化トルク算出部１０３０は、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、上記式（４）に示した伝達関数の定常ゲインＫを大きくするように予め定められた、横加速度と定常ゲインＫとの予め定められた関係を用いて、定常ゲインＫを決定する。そして、操舵安定化トルク算出部１０３０は、上記のように決定された零点ｚｉの絶対値及び零点ｚｉの偏角を用いて零点ｚｉを決定し、決定された零点ｚｉに基づいて、伝達関数の係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１を算出する。そして、操舵安定化トルク算出部１０３０は、算出された係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１と決定された定常ゲインＫとに基づいて、伝達関数を決定する。そして、操舵安定化トルク算出部１０３０は、決定された伝達関数、及び目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部３２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２３９】
なお、操舵安定化トルク算出部１０３０は、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出してもよい。
従って、上記の零点ｚｉ及び定常ゲインＫの決定については、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの何れか一方のみを、車両の横加速度に応じて決定してもよい。または、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの両方を、車両の横加速度に応じて決定してもよい。
【０２４０】
また、複数存在する零点ｚｉに対して、何れか一つの零点ｚｉを車両の横加速度に応じて決定してもよい。または、複数の零点ｚｉに対して、当該零点ｚｉの全てを車両の横加速度に応じて決定してもよい。
【０２４１】
＜操舵システム１０１０の作用＞
【０２４２】
次に、第１０の実施の形態に係る操舵システム１０１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、横加速度センサ１８によって車両の横加速度が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１０２０によって、図３４に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第３の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２４３】
ステップＳ１００７において、操舵安定化トルク算出部１０３０によって、ステップＳ３０６で算出された横加速度の絶対値に基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくするように、伝達関数を決定する。
【０２４４】
ステップＳ１００８において、操舵安定化トルク算出部１０３０によって、ステップＳ１０４で算出された目標操舵角とステップＳ３００で取得された操舵角との差分、及び上記ステップＳ１００７で決定した伝達関数に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２４５】
なお、第１０の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第３の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０２４６】
以上説明したように、第１０の実施の形態に係る操舵システム１０１０によれば、車両の横加速度を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の横加速度とに基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０２４７】
［第１１の実施の形態］
【０２４８】
次に、第１１の実施の形態について説明する。なお、第１又は第４の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２４９】
第１１の実施の形態では、ステアリングホイールの操舵トルクと、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数との予め定められた関係に従って、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１０の実施の形態と異なっている。
【０２５０】
＜操舵システムの構成＞
【０２５１】
図３５に示すように、第１１の実施の形態に係る操舵システム１１１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１１２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図３６に操舵ロボット１１２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０２５２】
操舵ロボット１１２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１１２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０２５３】
コンピュータ１１２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得する車両状態取得部２２と、車両状態取得部２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２によって取得された操舵角との差分、及び走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１１３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１１３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０２５４】
操舵安定化トルク算出部１１３０は、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分、及び走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと基づいて、操舵トルクの絶対値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２５５】
操舵安定化トルク算出部１１３０は、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクの絶対値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくするように予め定められた、操舵トルクの絶対値と零点ｚｉの絶対値との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの絶対値を決定する。操舵安定化トルク算出部１１３０は、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクの絶対値が大きいほど、伝達関数の零点ｚｉの偏角を−πに近づけるように予め定められた、操舵トルクの絶対値と零点ｚｉの偏角との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの偏角を決定する。操舵安定化トルク算出部１１３０は、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクの絶対値が大きいほど、定常ゲインＫを大きくするように予め定められた、操舵トルクの絶対値と定常ゲインＫとの予め定められた関係を用いて、定常ゲインＫを決定する。操舵安定化トルク算出部１１３０は、上記のように決定された零点ｚｉの絶対値及び零点ｚｉの偏角を用いて零点ｚｉを決定し、決定された零点ｚｉに基づいて、伝達関数の係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１を算出する。そして、操舵安定化トルク算出部１１３０は、算出された係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１と決定された定常ゲインＫとに基づいて、伝達関数を決定する。そして、操舵安定化トルク算出部１１３０は、決定された伝達関数、及び目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２５６】
なお、操舵安定化トルク算出部１１３０は、操舵トルクの絶対値が大きいほど、伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出してもよい。
従って、上記の零点ｚｉ及び定常ゲインＫの決定については、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの何れか一方のみを、操舵トルクの絶対値に応じて決定してもよい。または、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの両方を、操舵トルクの絶対値に応じて決定してもよい。
【０２５７】
また、複数存在する零点ｚｉに対して、何れか一つの零点ｚｉを操舵トルクの絶対値に応じて決定してもよい。または、複数の零点ｚｉに対して、当該零点ｚｉの全てを操舵トルクの絶対値に応じて決定してもよい。
【０２５８】
＜操舵システム１１１０の作用＞
【０２５９】
次に、第１１の実施の形態に係る操舵システム１１１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１１２０によって、図３７に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第４の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２６０】
ステップＳ１１０７において、操舵安定化トルク算出部１１３０によって、ステップＳ４０６で算出された操舵トルクの絶対値に基づいて、操舵トルクの絶対値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくするように、伝達関数を決定する。
【０２６１】
ステップＳ１１０８において、操舵安定化トルク算出部１１３０によって、ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分、及び上記ステップＳ１１０７で決定した伝達関数に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２６２】
なお、第１１の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第４の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０２６３】
以上説明したように、第１１の実施の形態に係る操舵システム１１１０によれば、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び算出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクの絶対値が大きいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０２６４】
［第１２の実施の形態］
【０２６５】
次に、第１２の実施の形態について説明する。なお、第１又は第５の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２６６】
第１２の実施の形態では、車両の走行環境を取得し、取得された車両の走行環境に基づいて伝達関数を決定し、決定された伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１１の実施の形態と異なっている。
【０２６７】
＜操舵システムの構成＞
【０２６８】
図３８に示すように、第１２の実施の形態に係る操舵システム１２１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１２２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図３９に操舵ロボット１２２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０２６９】
操舵ロボット１２２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１２２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０２７０】
コンピュータ１２２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の周辺の走行環境を取得する車両状態取得部５２２と、車両状態取得部５２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部５２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部５２２によって取得された車両の周辺の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１２３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１２３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０２７１】
操舵安定化トルク算出部１２３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の障害物の個数に基づいて、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２７２】
例えば、操舵安定化トルク算出部１２３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の周辺の障害物の個数に基づいて、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの絶対値を大きくするように予め定められた、障害物の個数と零点ｚｉの絶対値との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの絶対値を決定する。また、操舵安定化トルク算出部１２３０は、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの偏角を−πに近づけるように予め定められた、障害物の個数と零点ｚｉの偏角との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの偏角を決定する。また、操舵安定化トルク算出部１２３０は、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、上記式（４）に示した伝達関数の定常ゲインＫを大きくするように予め定められた、障害物の個数と定常ゲインＫとの予め定められた関係を用いて、定常ゲインＫを決定する。そして、操舵安定化トルク算出部１２３０は、上記のように決定された零点ｚｉの絶対値及び零点ｚｉの偏角を用いて零点ｚｉを決定し、決定された零点ｚｉに基づいて、伝達関数の係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１を算出する。そして、操舵安定化トルク算出部１２３０は、算出された係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１と決定された定常ゲインＫとに基づいて、伝達関数を決定する。そして、操舵安定化トルク算出部１２３０は、決定された伝達関数、及び、及び目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部５２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２７３】
なお、操舵安定化トルク算出部１２３０は、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出してもよい。
従って、上記の零点ｚｉ及び定常ゲインＫの決定については、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの何れか一方のみを、車両の周辺の障害物の個数に応じて決定してもよい。または、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの両方を、車両の周辺の障害物の個数に応じて決定してもよい。
【０２７４】
また、複数存在する零点ｚｉに対して、何れか一つの零点ｚｉを車両の周辺の障害物の個数に応じて決定してもよい。または、複数の零点ｚｉに対して、当該零点ｚｉの全てを車両の周辺の障害物の個数に応じて決定してもよい。
【０２７５】
＜操舵システム１２１０の作用＞
【０２７６】
次に、第１２の実施の形態に係る操舵システム１２１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１２２０によって、図４０に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２７７】
ステップＳ１２０７において、操舵安定化トルク算出部１２３０によって、上記ステップＳ５０１で取得された車両の周辺の障害物の個数に基づいて、障害物の個数が多いほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくするように、伝達関数を決定する。
【０２７８】
ステップＳ１２０８において、操舵安定化トルク算出部１２３０によって、ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分、及び上記ステップＳ１２０７で決定した伝達関数に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２７９】
なお、第１２の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第５の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０２８０】
以上説明したように、第１２の実施の形態に係る操舵システム１２１０によれば、車両の走行環境を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の障害物の個数に基づいて、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０２８１】
なお、第１２の実施の形態では、走行環境として車両の周辺の障害物の個数を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０２８２】
例えば、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の周辺の移動物の位置を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部１２３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の移動物の位置に基づいて、自車両の位置と車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出してもよい。
【０２８３】
または、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースの幅を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部１２３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの幅に基づいて、車両の走行コースの幅が狭いほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出してもよい。
【０２８４】
［第１３の実施の形態］
【０２８５】
次に、第１３の実施の形態について説明する。なお、第１又は第６の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２８６】
第１３の実施の形態では、車両の走行環境として、車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて伝達関数を決定し、決定された伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１２の実施の形態と異なっている。
【０２８７】
＜操舵システムの構成＞
【０２８８】
図４１に示すように、第１３の実施の形態に係る操舵システム１３１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、音センサ６１２と、温度センサ６１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、音センサ６１２によって検出された音と、温度センサ６１４によって検出された温度とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１３２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、操舵ロボット１３２０の処理の流れは、上記図３９に示した処理と同様である。
【０２８９】
操舵ロボット１３２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１３２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０２９０】
コンピュータ１３２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、カメラ１２によって撮像された前方画像と、音センサ６１２によって検出された車両の周辺の音と、温度センサ６１４によって検出されたと車両の周辺の温度とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得する車両状態取得部６２２と、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部６２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１３３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１３３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０２９１】
操舵安定化トルク算出部１３３０は、車両状態取得部６２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２９２】
例えば、操舵安定化トルク算出部１３３０は、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの絶対値を大きくするように予め定められた、路面の摩擦係数と零点ｚｉの絶対値との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの絶対値を決定する。また、操舵安定化トルク算出部１３３０は、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、上記式（４）に示した伝達関数の零点ｚｉ＝αｉ＋ｊβｉの偏角を−πに近づけるように予め定められた、路面の摩擦係数と零点ｚｉの偏角との予め定められた関係を用いて、零点ｚｉの偏角を決定する。また、操舵安定化トルク算出部１３３０は、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、上記式（４）に示した伝達関数の定常ゲインＫを大きくするように予め定められた、路面の摩擦係数と定常ゲインＫとの予め定められた関係を用いて、定常ゲインＫを決定する。そして、操舵安定化トルク算出部１３３０は、上記のように決定された零点ｚｉの絶対値及び零点ｚｉの偏角を用いて零点ｚｉを決定し、決定された零点ｚｉに基づいて、伝達関数の係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１を算出する。そして、操舵安定化トルク算出部１３３０は、算出された係数ａ０・・・ａｍ−１、ｂ０・・・ｂｎ−１と決定された定常ゲインＫとに基づいて、伝達関数を決定する。そして、操舵安定化トルク算出部１３３０は、決定された伝達関数、及び目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部６２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２９３】
なお、操舵安定化トルク算出部１３３０は、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、伝達関数の零点の絶対値を大きくしたこと、伝達関数の零点の偏角を−πに近くしたこと、及び伝達関数の定常ゲインを大きくしたことの少なくとも１つとなるように定められた伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出してもよい。
従って、上記の零点ｚｉ及び定常ゲインＫの決定については、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの何れか一方のみを、車両の走行コースの路面の摩擦係数に応じて決定してもよい。または、零点ｚｉ及び定常ゲインＫの両方を、車両の走行コースの路面の摩擦係数に応じて決定してもよい。
【０２９４】
また、複数存在する零点ｚｉに対して、何れか一つの零点ｚｉを車両の走行コースの路面の摩擦係数に応じて決定してもよい。または、複数の零点ｚｉに対して、当該零点ｚｉの全てを車両の走行コースの路面の摩擦係数に応じて決定してもよい。
【０２９５】
＜操舵システム１３１０の作用＞
【０２９６】
次に、第１３の実施の形態に係る操舵システム１３１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、音センサ６１２によって車両の周辺の音が逐次検出されると共に、温度センサ６１４によって車両の周辺の温度が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１３２０によって、上記図４０に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第６の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０２９７】
ステップＳ１２０７において、操舵安定化トルク算出部１３３０によって、上記ステップＳ５０１で取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくするように、伝達関数を決定する。
【０２９８】
ステップＳ１２０８において、操舵安定化トルク算出部１３３０によって、上記ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分、及び上記ステップＳ１２０７で決定した伝達関数に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０２９９】
なお、第１３の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第６の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０３００】
以上説明したように、第１３の実施の形態に係る操舵システム１３１０によれば、車両の走行環境として車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０３０１】
［第１４の実施の形態］
【０３０２】
次に、第１４の実施の形態について説明する。なお、第１又は第７の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３０３】
第１４の実施の形態では、車両の走行コースの幅を予め格納したデータベースから、車両の走行コースの幅を車両の走行環境として取得し、取得された車両の走行コースの幅に基づいて伝達関数を決定し、決定された伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１３の実施の形態と異なっている。
【０３０４】
＜操舵システムの構成＞
【０３０５】
図４２に示すように、第１４の実施の形態に係る操舵システム１４１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、ＧＰＳ７１５と、道路ネットワークデータベース７１６と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、ＧＰＳ７１５によって検出された車両の位置と、道路ネットワークデータベース７１６に格納された車両の走行コースの幅と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１４２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図４３に操舵ロボット１４２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０３０６】
操舵ロボット１４２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１４２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０３０７】
コンピュータ１４２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、ＧＰＳ７１５によって検出された車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース７１６から車両の周辺の走行環境を取得する車両状態取得部７２２と、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部７２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部７２２によって取得された車両の周辺の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１４３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１４３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０３０８】
操舵安定化トルク算出部１４３０は、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースの幅に基づいて、車両の走行コースの幅が狭いほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくするように伝達関数を決定し、決定した伝達関数、及び目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部７２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０３０９】
なお、第１４の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第１３の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０３１０】
なお、第１４の実施の形態では、道路ネットワークデータベース７１６から車両の走行環境として車両の走行コースの幅を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０３１１】
例えば、道路ネットワークデータベース７１６には、車両の走行コースの路面の摩擦係数が格納されており、車両状態取得部７２２は、ＧＰＳ７１５によって検出された車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース７１６から車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部１４３０は、車両状態取得部７２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、目標操舵角と車両の操舵角との差から操舵安定化トルクへの伝達関数の零点の絶対値を大きくし、伝達関数の零点の偏角を−πに近くし、かつ伝達関数の定常ゲインを大きくした伝達関数を用いて、操舵安定化トルクを算出するようにしてもよい。
【０３１２】
［第１５の実施の形態］
【０３１３】
次に、第１５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３１４】
第１５の実施の形態では、ステアリングホイール４０の回転軸まわりの機械インピーダンス特性（２次系伝達特性）を用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１４の実施の形態と異なっている。
【０３１５】
＜操舵システムの構成＞
【０３１６】
図４４に示すように、第１５の実施の形態に係る操舵システム１５１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１５２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図４５に操舵ロボット１５２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０３１７】
操舵ロボット１５２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１５２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０３１８】
コンピュータ１５２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得する車両状態取得部２２と、車両状態取得部２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２によって取得された操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１５３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１５３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０３１９】
操舵安定化トルク算出部１５３０は、ステアリングホイール４０の回転に対する予め定められた機械インピーダンスを用いて、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。ここで、機械インピーダンスとは、（慣性）ＩＲ，（粘性）ＣＲ，（剛性）ＫＲのことをいう。
【０３２０】
具体的には、操舵安定化トルク算出部１５３０は、上記式（３）における、予め定められた機械インピーダンス（慣性）ＩＲ，（粘性）ＣＲ，（剛性）ＫＲを用いて、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分に基づいて、予め定められた慣性、粘性、及び剛性を上記式（３）に代入して、操舵安定化トルクを算出する。
【０３２１】
なお、操舵安定化トルクτＢが上記式（３）によって算出できるとすると、上記式（３）のラプラス変換は
【０３２２】
【数６】
2016055787.tif 000008
【０３２３】
となり、目標操舵角と操舵角との差分Θから操舵安定化トルクΤＢへの伝達関数は
【０３２４】
【数７】
2016055787.tif 000009
【０３２５】
となる。なお、Θは操舵角と目標操舵角との差分がラプラス変換されたものを表し、ΤＢは操舵安定化トルクがラプラス変換されたものを表す。
【０３２６】
＜操舵システム１５１０の作用＞
【０３２７】
次に、第１５の実施の形態に係る操舵システム１５１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１５２０によって、図４６に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３２８】
ステップＳ１５０８において、操舵安定化トルク算出部１５３０によって、予め定められた慣性、粘性、及び剛性を用いて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０３２９】
なお、第１５の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０３３０】
以上説明したように、第１５の実施の形態に係る操舵システム１５１０によれば、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を用いて、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分に基づいて、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０３３１】
［第１６の実施の形態］
【０３３２】
次に、第１６の実施の形態について説明する。なお、第１又は第２の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３３３】
第１６の実施の形態では、ステアリングホイール４０の振動を車両の状態として更に取得し、取得されたステアリングホイール４０の振動に基づいて機械インピーダンスを算出し、算出された機械インピーダンスを用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１５の実施の形態と異なっている。
【０３３４】
＜操舵システムの構成＞
【０３３５】
図４７に示すように、第１６の実施の形態に係る操舵システム１６１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、ステアリング振動検出センサ１６と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、ステアリング振動検出センサ１６によって検出された振動とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１６２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図４８に操舵ロボット１６２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０３３６】
操舵ロボット１６２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１６２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０３３７】
コンピュータ１６２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、ステアリング振動検出センサ１６によって検出されたステアリングホイール４０の振動とを車両の状態として取得する車両状態取得部２２２と、車両状態取得部２２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングの振動に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１６３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１６３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０３３８】
操舵安定化トルク算出部１６３０は、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングの振動に基づいて、車両のステアリングホイールの振動の実効値が大きいほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出する。
【０３３９】
第１６の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図４９及び図５０に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部１６３０は、図４９及び図５０に示すように、ステアリングホイールの振動の実効値及び機械インピーダンスの予め定められた関係に基づいて、機械インピーダンスを決定する。図４９及び図５０では、ステアリングホイール振動の実効値が大きくなるほど、実現する剛性および粘性は大きくなるが、人間が実現できる剛性および粘性には限界があるため、最大値で飽和することを表している。
【０３４０】
上記図４９に示すように、ステアリングホイールの振動の実効値及び剛性の予め定められた関係を用いることにより、車両状態取得部２２２によって取得されたステアリングホイール４０の振動の実効値に基づいて、剛性ＫＲを決定する。また、上記図５０に示すように、ステアリングホイールの振動の実効値及び粘性の予め定められた関係を用いることにより、ステアリングホイール４０の振動の実効値に基づいて、粘性ＣＲを決定する。また、ステアリングホイールの振動の実効値及び慣性の予め定められた関係を用いることにより、ステアリングホイール４０の振動の実効値に基づいて、慣性ＩＲを決定する。そして、車両状態取得部２２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、決定された剛性ＫＲと、決定された粘性ＣＲと、決定された慣性ＩＲとに基づいて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０３４１】
なお、機械インピーダンスＩＲ，ＣＲ，ＫＲを増加させる、又は減少させるという変化は、いずれか一つの機械インピーダンス特性に起こしてもよいし、複数同時に起こしてもよい。
【０３４２】
＜操舵システム１６１０の作用＞
【０３４３】
次に、第１６の実施の形態に係る操舵システム１６１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、ステアリング振動検出センサ１６によってステアリングホイール４０の振動が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１６２０によって、図５１に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第２の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３４４】
ステップＳ１６０７において、操舵安定化トルク算出部１６３０によって、ステップＳ２００で取得されたステアリングの振動の実効値に基づいて、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を決定する。
【０３４５】
ステップＳ１６０８において、操舵安定化トルク算出部１６３０によって、ステップＳ１０４で算出された目標操舵角とステップＳ２００で取得された操舵角との差分、及び上記ステップＳ１６０７で決定されたステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０３４６】
なお、第１６の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第２の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０３４７】
以上説明したように、第１６の実施の形態に係る操舵システム１６１０によれば、車両のステアリングホイールの振動を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両のステアリングホイールの振動に基づいて、車両のステアリングホイールの振動の実効値が大きいほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０３４８】
［第１７の実施の形態］
【０３４９】
次に、第１７の実施の形態について説明する。なお、第１又は第３の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３５０】
第１７の実施の形態では、車両の挙動を車両の状態として更に取得し、取得された車両の挙動に基づいて、機械インピーダンスを決定して、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１６の実施の形態と異なっている。
【０３５１】
＜操舵システムの構成＞
【０３５２】
図５２に示すように、第１７の実施の形態に係る操舵システム１７１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、横加速度センサ１８と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、横加速度センサ１８によって検出された横加速度とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１７２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図５３に操舵ロボット１７２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０３５３】
操舵ロボット１７２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１７２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０３５４】
コンピュータ１７２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、横加速度センサ１８によって検出された車両の横加速度とを車両の状態として取得する車両状態取得部３２２と、車両状態取得部３２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部３２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部３２２によって取得された横加速度に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１７３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１７３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０３５５】
操舵安定化トルク算出部１７３０は、車両状態取得部３２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部３２２によって取得された車両の横加速度とに基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出する。
【０３５６】
第１７の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図５４及び図５５に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部１７３０は、図５４及び図５５に示すように、横加速度の絶対値及び機械インピーダンスの予め定められた関係に基づいて、機械インピーダンスを決定する。図５４及び図５５では、横加速度の絶対値が大きくなるほど、実現する剛性および粘性は大きくなるが、人間が実現できる剛性および粘性には限界があるため、最大値で飽和することを表している。
【０３５７】
上記図５４に示すように、横加速度の絶対値及び剛性の予め定められた関係を用いることにより、車両状態取得部３２２によって取得された車両の横加速度の絶対値に基づいて、剛性ＫＲを決定する。また、上記図５５に示すように、横加速度の絶対値及び粘性の予め定められた関係を用いることにより、車両の横加速度の絶対値に基づいて、粘性ＣＲを決定する。また、車両の横加速度の絶対値及び慣性の予め定められた関係を用いることにより、車両の横加速度の絶対値に基づいて、慣性ＩＲを決定する。そして、車両状態取得部３２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、決定された剛性ＫＲと、決定された粘性ＣＲと、決定された慣性ＩＲとに基づいて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０３５８】
なお、機械インピーダンスＩＲ，ＣＲ，ＫＲを増加させる、又は減少させるという変化は、いずれか一つの機械インピーダンス特性に起こしてもよいし、複数同時に起こしてもよい。
【０３５９】
＜操舵システム１７１０の作用＞
【０３６０】
次に、第１７の実施の形態に係る操舵システム１７１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、横加速度センサ１８によって車両の横加速度が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１７２０によって、図５６に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第３の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３６１】
ステップＳ１７０７において、操舵安定化トルク算出部１７３０によって、ステップＳ３０６で算出された車両の横加速度の絶対値に基づいて、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を決定する。
【０３６２】
ステップＳ１７０８において、操舵安定化トルク算出部１７３０によって、ステップＳ１０４で算出された目標操舵角とステップＳ２００で取得された操舵角との差分、及び上記ステップＳ１７０７で決定したステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０３６３】
なお、第１７の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第３の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０３６４】
以上説明したように、第１７の実施の形態に係る操舵システム１７１０によれば、車両の横加速度を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の横加速度とに基づいて、車両の横加速度の絶対値が大きいほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０３６５】
［第１８の実施の形態］
【０３６６】
次に、第１８の実施の形態について説明する。なお、第１又は第４の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３６７】
第１８の実施の形態では、ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて、機械インピーダンスを決定して、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１７の実施の形態と異なっている。
【０３６８】
＜操舵システムの構成＞
【０３６９】
図５７に示すように、第１８の実施の形態に係る操舵システム１８１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１８２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図５８に操舵ロボット１８２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０３７０】
操舵ロボット１８２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１８２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０３７１】
コンピュータ１８２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得する車両状態取得部２２と、車両状態取得部２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部２２によって取得された操舵角との差分、及び走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、操舵トルクと機械インピーダンスとの予め定められた関係に従って、機械インピーダンスを決定し、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１８３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１８３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０３７２】
操舵安定化トルク算出部１８３０は、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分、及び走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと基づいて、操舵トルクとステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性の少なくとも１つとの予め定められた関係に従って、慣性、粘性、及び剛性を決定し、操舵安定化トルクを算出する。
【０３７３】
第１８の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図５９及び図６０に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部１８３０は、図５９及び図６０に示すように、操舵トルクと機械インピーダンスとの予め定められた関係に基づいて、機械インピーダンスを決定する。
【０３７４】
上記図５９に示すように、操舵トルク及び剛性の予め定められた関係を用いることにより、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、剛性ＫＲを決定する。また、上記図６０に示すように、操舵トルク及び粘性の予め定められた関係を用いることにより、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、粘性ＣＲを決定する。また、操舵トルク及び慣性の予め定められた関係を用いることにより、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクに基づいて、慣性ＩＲを決定する。そして、車両状態取得部２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、決定された剛性ＫＲと、決定された粘性ＣＲと、決定された慣性ＩＲとに基づいて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０３７５】
なお、機械インピーダンスＩＲ，ＣＲ，ＫＲを増加させる、又は減少させるという変化は、いずれか一つの機械インピーダンス特性に起こしてもよいし、複数同時に起こしてもよい。
【０３７６】
＜操舵システム１８１０の作用＞
【０３７７】
次に、第１８の実施の形態に係る操舵システム１８１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１８２０によって、図６１に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第４の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３７８】
ステップＳ１８０７において、ステップＳ４０６で算出された操舵トルクの絶対値に基づいて、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を決定する。
【０３７９】
ステップＳ１８０８において、操舵安定化トルク算出部１８３０によって、ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分、及び上記ステップＳ１８０７で決定されたステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性に基づいて、操舵安定化トルクを算出する。
【０３８０】
なお、第１８の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第４の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０３８１】
以上説明したように、第１８の実施の形態に係る操舵システム１８１０によれば、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び算出された操舵トルクに基づいて、ステアリングホイールの操舵トルクとステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性との予め定められた関係に従って、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を決定し、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０３８２】
［第１９の実施の形態］
【０３８３】
次に、第１９の実施の形態について説明する。なお、第１又は第５の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３８４】
第１９の実施の形態では、車両の走行環境を取得し、取得された車両の走行環境に基づいて機械インピーダンスを決定し、決定された機械インピーダンスを用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１８の実施の形態と異なっている。
【０３８５】
＜操舵システムの構成＞
【０３８６】
図６２に示すように、第１９の実施の形態に係る操舵システム１９１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット１９２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図６３に操舵ロボット１９２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０３８７】
操舵ロボット１９２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ１９２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０３８８】
コンピュータ１９２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の周辺の走行環境を取得する車両状態取得部５２２と、車両状態取得部５２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部５２２によって取得された操舵角との差分、並びに車両状態取得部５２２によって取得された車両の周辺の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部１９３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部１９３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０３８９】
操舵安定化トルク算出部１９３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の障害物の個数に基づいて、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出する。
【０３９０】
第１９の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図６４及び図６５に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部１９３０は、図６４及び図６５に示すように、障害物の個数及び機械インピーダンスの予め定められた関係に基づいて、機械インピーダンスを決定し、操舵安定化トルクを算出する。
【０３９１】
上記図６４に示すように、障害物の個数及び剛性の予め定められた関係を用いることにより、車両状態取得部５２２によって取得された車両の周辺の障害物の個数に基づいて、剛性ＫＲを決定する。また、上記図６５に示すように、障害物の個数及び粘性の予め定められた関係を用いることにより、車両の周辺の障害物の個数に基づいて、粘性ＣＲを決定する。また、障害物の個数及び慣性の予め定められた関係を用いることにより、車両の周辺の障害物の個数に基づいて、慣性ＩＲを決定する。そして、車両状態取得部５２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、決定された剛性ＫＲと、決定された粘性ＣＲと、決定された慣性ＩＲとに基づいて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０３９２】
なお、機械インピーダンスＩＲ，ＣＲ，ＫＲを増加させる、又は減少させるという変化は、いずれか一つの機械インピーダンス特性に起こしてもよいし、複数同時に起こしてもよい。
【０３９３】
＜操舵システム１９１０の作用＞
【０３９４】
次に、第１９の実施の形態に係る操舵システム１９１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。このとき、操舵ロボット１９２０によって、図６６に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３９５】
ステップＳ１９０７において、操舵安定化トルク算出部１９３０によって、上記ステップＳ５０１で取得された車両の周辺の障害物の個数に基づいて、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を決定する。
【０３９６】
ステップＳ１９０８において、操舵安定化トルク算出部１９３０によって、上記ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分、及び上記ステップＳ１９０７で決定されたステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０３９７】
なお、第１９の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第５の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０３９８】
以上説明したように、第１９の実施の形態に係る操舵システム１９１０によれば、車両の走行環境を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の障害物の個数に基づいて、車両の周辺の障害物の個数が多いほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０３９９】
なお、第１９の実施の形態では、走行環境として車両の周辺の障害物の個数を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０４００】
例えば、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の周辺の移動物の位置を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部１９３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の周辺の移動物の位置に基づいて、車両の位置と車両の周辺の移動物の位置との距離が近いほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出してもよい。
【０４０１】
または、カメラ１２によって撮像された前方画像から得られる車両の走行コースの幅を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部１９３０は、車両状態取得部５２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの幅に基づいて、車両の走行コースの幅が狭いほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出してもよい。
【０４０２】
［第２０の実施の形態］
【０４０３】
次に、第２０の実施の形態について説明する。なお、第１又は第６の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０４０４】
第２０の実施の形態では、車両の走行環境として、車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて機械インピーダンスを決定し、決定された機械インピーダンスを用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第１９の実施の形態と異なっている。
【０４０５】
＜操舵システムの構成＞
【０４０６】
図６７に示すように、第２０の実施の形態に係る操舵システム２０１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、音センサ６１２と、温度センサ６１４と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角と、音センサ６１２によって検出された音と、温度センサ６１４によって検出された温度とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット２０２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、操舵ロボット２０２０の処理の流れは、上記図６３に示した処理と同様である。
【０４０７】
操舵ロボット２０２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ２０２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０４０８】
コンピュータ２０２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、カメラ１２によって撮像された前方画像と、音センサ６１２によって検出された車両の周辺の音と、温度センサ６１４によって検出されたと車両の周辺の温度とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得する車両状態取得部６２２と、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部６２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部２０３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部２０３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０４０９】
操舵安定化トルク算出部２０３０は、車両状態取得部６２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出する。
【０４１０】
第２０の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図６８及び図６９に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部２０３０は、図６８及び図６９に示すように、車両の走行コースの路面の摩擦係数及び機械インピーダンスの予め定められた関係に基づいて、機械インピーダンスを決定し、操舵安定化トルクを算出する。
【０４１１】
上記図６８に示すように、車両の走行コースの路面の摩擦係数及び剛性の予め定められた関係を用いることにより、車両状態取得部６２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、剛性ＫＲを決定する。また、上記図６９に示すように、車両の走行コースの路面の摩擦係数及び粘性の予め定められた関係を用いることにより、車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、粘性ＣＲを決定する。また、車両の走行コースの路面の摩擦係数及び慣性の予め定められた関係を用いることにより、車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、慣性ＩＲを決定する。そして、車両状態取得部６２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、決定された剛性ＫＲと、決定された粘性ＣＲと、決定された慣性ＩＲとに基づいて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０４１２】
なお、機械インピーダンスＩＲ，ＣＲ，ＫＲを増加させる、又は減少させるという変化は、いずれか一つの機械インピーダンス特性に起こしてもよいし、複数同時に起こしてもよい。
【０４１３】
＜操舵システム２０１０の作用＞
【０４１４】
次に、第２０の実施の形態に係る操舵システム２０１０の作用について説明する。車両が始動すると、カメラ１２によって車両の前方画像が逐次撮像されると共に、操舵角センサ１４によってステアリングホイール４０の操舵角が逐次検出される。また、音センサ６１２によって車両の周辺の音が逐次検出されると共に、温度センサ６１４によって車両の周辺の温度が逐次検出される。このとき、操舵ロボット２０２０によって、上記図６６に示す操舵トルク発生処理ルーチンが実行される。なお、第１又は第６の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
【０４１５】
ステップＳ１９０７において、操舵安定化トルク算出部２０３０によって、上記ステップＳ５０１で取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を決定する。
【０４１６】
ステップＳ１２０８において、操舵安定化トルク算出部２０３０によって、上記ステップＳ１００で取得された車両の操舵角とステップＳ１０４で算出された車両の目標操舵角との差分、及び上記ステップＳ１２０７で決定したステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性を用いて、操舵安定化トルクを算出する。
【０４１７】
なお、第２０の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第６の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０４１８】
以上説明したように、第２０の実施の形態に係る操舵システム２０１０によれば、車両の走行環境として車両の走行コースの路面の摩擦係数を取得し、取得された車両の操舵角と算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの路面の摩擦係数に基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出することにより、ドライバの操舵を模擬することができる。
【０４１９】
［第２１の実施の形態］
【０４２０】
次に、第２１の実施の形態について説明する。なお、第１又は第７の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０４２１】
第２１の実施の形態では、車両の走行コースの幅を予め格納したデータベースから、車両の走行コースの幅を車両の走行環境として取得し、取得された車両の走行コースの幅に基づいて、機械インピーダンスを決定し、決定された機械インピーダンスを用いて、操舵安定化トルクを算出する点が第１〜第２０の実施の形態と異なっている。
【０４２２】
＜操舵システムの構成＞
【０４２３】
図７０に示すように、第２１の実施の形態に係る操舵システム２１１０は、車両に搭載され、カメラ１２と、操舵角センサ１４と、ＧＰＳ７１５と、道路ネットワークデータベース７１６と、カメラ１２によって撮像された前方画像と、ＧＰＳ７１５によって検出された車両の位置と、道路ネットワークデータベース７１６に格納された車両の走行コースの幅と、操舵角センサ１４によって検出された操舵角とに基づいて、ステアリングホイール４０を回転させるトルクを発生させる操舵ロボット２１２０と、ステアリングホイール４０とを備えている。また、図７１に操舵ロボット２１２０の処理の流れを説明するための図を示す。
【０４２４】
操舵ロボット２１２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、操舵トルク発生処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータ２１２１と、ステアリングホイールを回転させるトルクをステアリングホイール４０に対して発生させるトルク発生部３６とを備えている。
【０４２５】
コンピュータ２１２１は、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態として、車両の走行コースを取得すると共に、操舵角センサ１４によって検出された操舵角を車両の状態として取得し、ＧＰＳ７１５によって検出された車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース７１６から車両の周辺の走行環境を取得する車両状態取得部７２２と、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースと、外部装置から入力された目標コースとの偏差を算出する偏差算出部２４と、目標操舵角算出部２６と、走行制御トルク算出部２８と、目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角と車両状態取得部７２２によって取得された操舵角との差分、及び車両状態取得部７２２によって取得された車両の周辺の走行環境に基づいて、操舵安定化トルクを算出する操舵安定化トルク算出部２１３０と、走行制御トルク算出部２８によって算出された操舵トルクと、操舵安定化トルク算出部２１３０によって算出された操舵安定化トルクとの和を算出する操舵トルク算出部３２と、制御部３４と、を備えている。
【０４２６】
操舵安定化トルク算出部２１３０は、車両状態取得部７２２によって取得された車両の操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された車両の目標操舵角との差分、及び車両の走行コースの幅に基づいて、車両の走行コースの幅が狭いほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出する。
【０４２７】
第２１の実施の形態における操舵安定化トルクの具体的な算出方法の一例を図７２及び図７３に示す。例えば、操舵安定化トルク算出部２１３０は、図７２及び図７３に示すように、車両の走行コースの幅及び機械インピーダンスの予め定められた関係に基づいて、機械インピーダンスを決定し、操舵安定化トルクを算出する。
【０４２８】
上記図７２に示すように、車両の走行コースの幅及び剛性の予め定められた関係を用いることにより、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースの幅に基づいて、剛性ＫＲを決定する。また、上記図７３に示すように、車両の走行コースの幅及び粘性の予め定められた関係を用いることにより、車両の走行コースの幅に基づいて、粘性ＣＲを決定する。また、車両の走行コースの幅及び慣性の予め定められた関係を用いることにより、車両の走行コースの幅に基づいて、慣性ＩＲを決定する。そして、車両状態取得部７２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、決定された剛性ＫＲと、決定された粘性ＣＲと、決定された慣性ＩＲとに基づいて、上記式（３）に従って、操舵安定化トルクを算出する。
【０４２９】
なお、第２１の実施の形態に係る操舵システムの他の構成及び作用については、第１又は第２０の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【０４３０】
なお、第２１の実施の形態では、道路ネットワークデータベース７１６から車両の走行環境として車両の走行コースの幅を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０４３１】
例えば、道路ネットワークデータベース７１６には、車両の走行コースの路面の摩擦係数が格納されており、車両状態取得部７２２は、ＧＰＳ７１５によって検出された車両の位置に基づいて、道路ネットワークデータベース７１６から車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得し、操舵安定化トルク算出部２１３０は、車両状態取得部７２２によって取得された操舵角と目標操舵角算出部２６によって算出された目標操舵角との差分と、車両状態取得部７２２によって取得された車両の走行コースの路面の摩擦係数とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数が小さいほど、ステアリングホイール４０の回転に対する慣性、粘性、及び剛性が大きくなることを模擬するように、操舵安定化トルクを算出するようにしてもよい。
【０４３２】
また、上記第１〜第２１の実施の形態では、カメラ１２によって撮像された前方画像に基づいて、車両の状態及び走行環境を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の方法によって車両の状態及び走行環境を取得してもよい。例えば、レーザレーダによって、車両の状態及び走行環境を取得してもよい。
【０４３３】
また、上記第１〜第２１の実施の形態では、外部装置から目標コースを取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の方法によって目標コースを取得してもよい。
【０４３４】
また、ステアリング振動検出センサ１６として、３軸加速度計を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の方法によってステアリングホイール４０の振動を検出してもよい。例えば、６分力計を用いて、ステアリング振動検出センサ１６を構成してもよい。
【０４３５】
また、上記第３、第１０、及び第１７の実施の形態では、車両の挙動として、車両の横加速度を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、車両の振動を車両の挙動として用いてもよい。
【０４３６】
また、上記第６、第１３、及び第２０の実施の形態では、カメラ１２によって撮像された前方画像と、音センサ６１２によって検出された車両の周辺の音と、温度センサ６１４によって検出されたと車両の周辺の温度とに基づいて、車両の走行コースの路面の摩擦係数を車両の走行環境として取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【０４３７】
例えば、車両の横方向の挙動が大きく、かつセルフアライニングトルクが小さい場合には、タイヤが滑っている（舵抜け）状態であると判定し、摩擦係数が低い路面であることを推定してもよい。
【０４３８】
本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０４３９】
１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０，９１０，１０１０，１１１０，１２１０，１３１０，１４１０，１５１０，１６１０，１７１０，１８１０，１９１０，２０１０，２１１０ 操舵システム
１２   カメラ
１４   操舵角センサ
１６   ステアリング振動検出センサ
１８   横加速度センサ
２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０，８２０，９２０，１０２０，１１２０，１２２０，１３２０，１４２０，１５２０，１６２０，１７２０，１８２０，１９２０，２０２０，２１２０ 操舵ロボット
２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１，７２１，８２１，９２１，１０２１，１１２１，１２２１，１３２１，１４２１，１５２１，１６２１，１７２１，１８２１，１９２１，２０２１，２１２１ コンピュータ
２２，２２２，３２２，５２２，６２２，７２２     車両状態取得部
２４   偏差算出部
２６   目標操舵角算出部
２８   走行制御トルク算出部
３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０，７３０，８３０，９３０，１０３０，１１３０，１２３０，１３３０，１４３０，１５３０，１６３０，１７３０，１８３０，１９３０，２０３０，２１３０ 操舵安定化トルク算出部
３２   操舵トルク算出部
３４   制御部
３６   トルク発生部
４０   ステアリングホイール
６１２ 音センサ
６１４ 温度センサ
７１５ ＧＰＳ
７１６ 道路ネットワークデータベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６６】
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【図６７】
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【図７０】
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【図７１】
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【図４】
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【図７】
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【図１１】
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【図１５】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２５】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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