(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転に必要な各種操作機器、メータ類を有し、運転者を収容するコックピットと、複数のシリンダ及び前記各シリンダを駆動する複数のシリンダ駆動モータを有し、前記コックピットを揺動可能な状態で支持するモーションベースとを備え、前記運転者の操作に応じて前記モーションベースを制御する運転シミュレーション装置において、
前記運転者の操作に応じた車両運動情報を演算し、前記車両運動情報から、前記車両の重心位置を揺動中心として前記モーションベースを駆動制御するための第１制御信号を演算するとともに、前記コックピット内の前記運転者の頭部位置を揺動中心として前記モーションベースを駆動制御するための第２制御信号を演算し、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを加算して制御信号を生成する車両運動演算手段と、
前記制御信号に基づいて前記各シリンダ駆動モータを制御し、前記コックピットを揺動制御するモーションコントローラと、
を備えることを特徴とする運転シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の運転に必要な各種操作機器、メータ類を有し、運転者を収容するコックピットと、前記コックピットを揺動可能な状態で支持するモーションベースとを備え、前記運転者の操作に応じて前記モーションベースを制御する運転シミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者の技能訓練や自動車の研究開発等に利用する装置として、運転シミュレーション装置が知られている。この運転シミュレーション装置は、運転者が搭乗し各種操作を行うためのコックピットと、走行路や他車を含む情景をコンピュータグラフィックスを用いて運転者の前面に表示するスクリーンと、コックピットを支持し、運転者の操作に応じてコックピットを揺動させるモーションベースと、これらの制御を行う制御部とから基本的に構成されている。
【０００３】
ところで、実車両においては、揺動中心が車両の重心位置となるのに対して、運転シミュレーション装置においては、揺動中心がモーションベース側に設定されてしまうことがある。このような状態でシミュレーションを行った場合、運転者の頭部が揺動中心から大きく離れているため、特に大きな加減速を伴う動作が継続した場合、いわゆる、シミュレータ酔いを催すことがある。
【０００４】
そこで、特開平８−２４８８７２号公報に開示された従来技術では、コックピットの加減速が大きくなるに従い、揺動中心点が運転者の頭部に近づくように制御することで、運転者に対する不快感を軽減するようにしている。
【０００５】
しかしながら、このようにコックピットの動作を制御した場合、不快感は軽減されるものの、状況によっては、実車両の動作に応じた乗車感を得ることができなくなってしまうおそれがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の不都合を解決すべくなされたものであって、実車両に近い揺動動作および乗車感を実現することのできる運転シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明では、車両の運転に必要な各種操作機器、メータ類を有し、運転者を収容するコックピットと、複数のシリンダ及び前記各シリンダを駆動する複数のシリンダ駆動モータを有し、コックピットを揺動可能な状態で支持するモーションベースとを備え、運転者の操作に応じてモーションベースを制御する運転シミュレーション装置において、運転者の操作に応じて演算された車両運動情報から、前記車両の重心位置を揺動中心として前記モーションベースを駆動制御するための第１制御信号を演算するとともに、前記コックピット内の前記運転者の頭部位置を揺動中心として前記モーションベースを駆動制御するための第２制御信号を演算し、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを加算した制御信号に基づいて前記各シリンダ駆動モータを制御し、前記コックピットを揺動制御する。
【０００８】
この場合、実車両のロール、ピッチ、ヨーの動きは、車両の重心位置を中心として発生している。一方、進行方向の加減速感や横方向の加減速感は、運転シミュレーションの場合、重力を利用して運転者に感じさせる必要がある。そこで、それぞれの動きを独立に求め、モーションベースにそれらを加算した制御信号を供給することにより、違和感のない運転シミュレーションを行う。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態の運転シミュレーション装置１０を示す。この運転シミュレーション装置１０は、モーションベース１２と、前記モーションベース１２上に戴置されるキャビン１４と、キャビン１４内に収容されるコックピット１６とを備える。
【００１０】
一方、運転シミュレーション装置１０は、ホストコンピュータ１８によって全体が制御されており、このホストコンピュータ１８には、モーションベース１２を運転者の操作に基づいて揺動制御するモーションコントローラ２０と、コックピット１６内の各種操作機器とホストコンピュータ１８との間で多数の信号の授受を行うためのコックピットインタフェースユニット２２と、運転者に対して走行中の仮想効果音を提供するための音響コントローラ２４と、コンピュータグラフィックスを用いて運転者に対し走行路や他車を含むシミュレーション画像を提供するＣＧ発生装置２６とがネットワーク回路であるＬＡＮ（Local Area Network）２８によって接続される。また、コックピット１６には、シミュレーションに係る複数の画面を合成する画面合成装置３０が接続されており、この画面合成装置３０によって合成された画面がオペレータのディスプレイ３２に表示される。さらに、コックピット１６には外部のスピーカ３４が接続されており、このスピーカ３４を用いて運転者の音声がオペレータに伝達される。
【００１１】
モーションベース１２は、図２に示すように、三角形状に連結される３本の下部支持バー３６ａ〜３６ｃと、三角形状に連結される３本の上部支持バー３８ａ〜３８ｃと、下部支持バー３６ａ〜３６ｃおよび上部支持バー３８ａ〜３８ｃを連結する６本のシリンダＡ〜Ｆとを備える。シリンダＡ〜Ｆは、下部支持バー３６ａ〜３６ｃによって構成される三角形の各頂点と上部支持バー３８ａ〜３８ｃによって構成される三角形の各頂点とを連結するボールねじ機構からなる。すなわち、シリンダＡ〜Ｆは、下部支持バー３６ａ〜３６ｃ側に揺動自在に連結される筒状部４０と、筒状部４０に挿入され、上部支持バー３８ａ〜３８ｃ側に揺動自在に連結されるロッド部４２とから構成される。ロッド部４２の下部支持バー３６ａ〜３６ｃ側には、外周部に図示しない雄ねじが形成されており、この雄ねじが筒状部４０内に配設される図示しない雌ねじ部材に螺合する。前記雌ねじ部材は、筒状部４０の外周部に装着されたシリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆによって回転可能に構成される。
【００１２】
上部支持バー３８ａ〜３８ｃの上部には、ガイドブラケット４６ａ〜４６ｆが同一円周上となるように固定されており、これらのガイドブラケット４６ａ〜４６ｆに回転テーブル４８が回転自在に支持される。この回転テーブル４８の下面部には、上部支持バー３８ａ〜３８ｃの中央部に装着された装着板５０を介してテーブル駆動モータ５２が装着される。また、下部支持バー３６ａ〜３６ｃの中央部には、装着板５４を介してモータドライバ５６が配置される。このモータドライバ５６は、各シリンダＡ〜Ｆのシリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆおよびテーブル駆動モータ５２の駆動制御を行う。
【００１３】
モーションベース１２の上部に配置されるキャビン１４は、モーションベース１２を構成する回転テーブル４８によって回転可能に支持される。すなわち、キャビン１４は、図３〜図５に示すように、モーションベース１２を構成する各シリンダＡ〜ＦによってＸ、Ｙ、Ｚの各軸の周りにロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψだけ揺動自在であるとともに、回転テーブル４８によってＺ軸の周りにヨー角ψY だけ揺動自在に構成される。また、キャビン１４は、前後、左右、上下の各方向にも移動可能である。なお、図３〜図５は、コックピット１６の揺動中心点を車両の重心位置に相当する点ＲＧに設定した場合を示す。
【００１４】
キャビン１４は、略遮光状態とすべくその内部に収容されるコックピット１６を壁面によって囲繞しており、コックピット１６のドア近傍には、遮光カーテン５８、６０を有する出入口６２および６４が設けられる。また、コックピット１６の正面および前方左右には、図６に示すように、走行路のシミュレーション画像を形成するための正面スクリーン６６、左スクリーン６８および右スクリーン７０が配置される。キャビン１４の上面部には、図６〜図８に示すように、正面スクリーン６６に対向する２台の正面プロジェクタ７２Ｌ、７２Ｒと、左スクリーン６８に対向する２台の左プロジェクタ７４Ｌ、７４Ｒと、右スクリーン７０に対向する右プロジェクタ７６Ｌ、７６Ｒとが配置される。これらの６台の正面プロジェクタ７２Ｌ、７２Ｒ、左プロジェクタ７４Ｌ、７４Ｒおよび右プロジェクタ７６Ｌ、７６Ｒは、ＣＧ発生装置２６に接続される。なお、正面スクリーン６６、左スクリーン６８および右スクリーン７０に対応して、夫々２台の正面プロジェクタ７２Ｌ、７２Ｒ、左プロジェクタ７４Ｌ、７４Ｒおよび右プロジェクタ７６Ｌ、７６Ｒを配置するのは、図８に示すように、運転者が装着する偏光グラス７７によってシミュレーション画像を立体化させるためである。
【００１５】
コックピット１６には、図６および図９に示すように、運転者による各種操作機器、各種センサ等が設けられる。すなわち、コックピット１６内には、実車両の場合と同様に、ステアリングホイール８０、ウィンカー等の操作を行うためのコンビネーションスイッチ８２、シフトレバー８４、サイドブレーキ８６、シートベルト８８、ブレーキペダル９０、アクセルペダル９２、空調ファン９４、スピードメータ、タコメータ等のメータ類９６、緊急自動車におけるサイレン等を操作するための操作スイッチ９８、車内灯１００等が備えられる。
【００１６】
ステアリングホイール８０には、ステアリングホイール８０の切り角を検出するためのポテンショメータ、ロータリエンコーダ等のステアリング角度センサ１０２と、電動パワーステアリングギアボックス１０６と、電動パワーステアリングコントロールユニット１０８とが連結される。ブレーキペダル９０には、制動倍力装置１１０とマスタシリンダ１１２と、ブレーキキャリパ１１４と、負圧タンク１１６およびマスタシリンダ１１２を介して制動倍力装置１１０に負圧を供給する負圧ポンプ１１８とが連結される。なお、マスタシリンダ１１２には、後輪用のブレーキキャリパ１２０が同様にして連結される。マスタシリンダ１１２には、ＡＢＳ（アンチロックブレーキングシステム）コントロールユニット１２８が接続され、これによってブレーキのアンチロック制御が行われる。アクセルペダル９２には、スロットル開度センサ１２２が連結される。シフトレバー８４には、シフトポジションセンサ１２４が接続され、シートベルト８８が装着される部位にはシートベルト装着検出センサ１２６が接続される。
【００１７】
コックピット１６内には、さらに、本実施形態の運転シミュレーション装置１０として特有の構成要素が配設される。すなわち、運転席の上部には、車両後方のシミュレーション画像を表示するルームミラー用ＬＣＤディスプレイ１３０と、左右のドアミラー用ＬＣＤディスプレイ１３２Ｌ、１３２Ｒと、運転者の音声を外部オペレータに伝達するためのマイク１３４と、シミュレーション動作中における走行音等の効果音およびオペレータの音声を運転者に伝達するためのスピーカ１３６と、ルームミラー用ＬＣＤディスプレイ１３０の近傍に配置され、運転者の状態を撮影する運転者映像用ＣＣＤカメラ１３８と、ブレーキペダル９０およびアクセルペダル９２を撮影するための足元映像用ＣＣＤカメラ１４０と、ステアリングホイール８０の近傍を撮影するためのステアリング映像用ＣＣＤカメラ１４２とを備える。なお、足元映像用ＣＣＤカメラ１４０の近傍には、照明灯１４４が配設される。さらに、コックピット１６内には、当該運転シミュレーション装置１０に対して補助電力を供給するためのバッテリ１４６と、運転者によってシミュレーション動作を非常停止させるための非常停止スイッチ１４８と、コックピット１６とホストコンピュータ１８との間でＬＡＮ２８を介して信号の授受を行うためのコックピットインタフェースユニット２２が配設される。
【００１８】
次に、図１０〜図１３に基づき、運転シミュレーション装置１０の制御系の構成について説明する。
【００１９】
図１０において、ホストコンピュータ１８は、ＬＡＮ２８を介して、モーションコントローラ２０、コックピットインタフェースユニット２２、音響コントローラ２４およびＣＧ発生装置２６の間で信号の授受を行うＬＡＮインタフェース１６０と、運転者の操作に基づいて車両の運動情報を演算する車両運動計算部１６２と、シミュレーションの各種シナリオを記憶するシナリオ記憶部１６４と、運転者と会話するためのマイク１６８と、オペレータによる各種設定処理を行うためのキーボード１７０およびモニタリング等を行うためのディスプレイ１７２とを備える。
【００２０】
図１１において、ＣＧ発生装置２６には、前述したように、キャビン１４内に配設される正面プロジェクタ７２Ｌ、７２Ｒ、左プロジェクタ７４Ｌ、７４Ｒ、右プロジェクタ７６Ｌ、７６Ｒ、ルームミラー用ＬＣＤディスプレイ１３０、ドアミラー用ＬＣＤディスプレイ１３２Ｌ、１３２Ｒが夫々接続される。
【００２１】
図１２において、音響コントローラ２４には、コックピット１６内の音響アンプ１３５を介してスピーカ１３６が接続される。画面合成装置３０には、コックピット１６内の運転者映像用ＣＣＤカメラ１３８、足元映像用ＣＣＤカメラ１４０およびステアリング映像用ＣＣＤカメラ１４２が接続されるとともに、ＣＧ発生装置２６が接続される。また、コックピットインタフェースユニット２２には、スピードメータ１６１、タコメータ１６３、負圧ポンプ１１８、電動パワーステアリングコントロールユニット（ＥＰＳ−ＥＣＵ）１０８、ＡＢＳコントロールユニット（ＡＢＳ−ＥＣＵ）１２８、ステアリング角度センサ１０２、スロットル開度センサ１２２、ブレーキ圧センサ１６９、負圧ポンプ圧力センサ１７１、シフトポジションセンサ１２４、キーポジションセンサ１７３、シートベルト装着検出センサ１２６、ドアセンサ１７４、サイドブレーキスイッチ１７６、ヘッドライトスイッチ１７８、１８０、スモールライトスイッチ１８２、ウィンカースイッチ１８４、ハザードスイッチ１８６、ホーンスイッチ１８８、非常停止スイッチ１４８、前後Ｇセンサ１９０、横Ｇセンサ１９２、上下Ｇセンサ１９４、ロールレートセンサ１９６、ピッチレートセンサ１９８、ヨーレートセンサ２００が夫々接続される。
【００２２】
図１３において、モーションコントローラ２０には、モータドライバ５６を介して各シリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆが接続される。各シリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆには、ストロークセンサ２０２Ａ〜２０２Ｆが連結されており、それらの信号がモーションコントローラ２０に供給される。また、モータドライバ５６には、テーブル駆動モータ５２が接続されており、このテーブル駆動モータ５２の回転角が回転角センサ２０４によって検出され、モーションコントローラ２０に供給される。さらに、モーションコントローラ２０には、モーションベース１２の動作を非常停止させるための非常停止スイッチ１６６が接続される。
【００２３】
本実施形態の運転シミュレーション装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について図１４および図１５に示すフローチャートに従い説明する。
【００２４】
先ず、オペレータは、ホストコンピュータ１８のキーボード１７０等を操作することで当該運転シミュレーション装置１０を起動させる。運転シミュレーション装置１０が起動されると、ホストコンピュータ１８は、運転シミュレーション装置１０の各状態の初期化を行う（ステップＳ１）。
【００２５】
次に、ホストコンピュータ１８は、ＬＡＮインタフェース１６０からＬＡＮ２８を介して、モーションコントローラ２０に対しシリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆの駆動指令信号を送信する。シリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆは、前記駆動指令信号に基づきシリンダＡ〜Ｆを構成するロッド部４２を下部支持バー３６ａ〜３６ｃ側へ移動させ、シリンダＡ〜Ｆに設けられたロータリエンコーダ等の絶対位置を持たない図示しないストロークセンサの初期化を行う。すなわち、ロッド部４２を下降させ、シリンダＡ〜Ｆに設けられた図示しないリミットスイッチがオンになったときのロッド部４２の位置を初期位置（最下端位置）とし、その位置における前記ストロークセンサの出力を初期値に設定する（ステップＳ２）。
【００２６】
次いで、ホストコンピュータ１８からの駆動指令信号に基づき、シリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆが再度駆動されることにより、シリンダＡ〜Ｆのロッド部４２が所定量上昇し、キャビン１４が乗車位置まで移動する（ステップＳ３）。この位置において、運転者の乗降、交代等が行われる。
【００２７】
キャビン１４が所定の乗降位置に設置された後、オペレータは、訓練条件の設定を行う（ステップＳ４）。この場合、訓練条件としては、例えば、市街地走行訓練、高速道路走行訓練、サーキット走行訓練等の選択条件、日中走行、夜間走行、霧中走行等の選択条件などを挙げることができる。
【００２８】
訓練条件の設定を完了したならば、ホストコンピュータはシリンダＡ〜Ｆを駆動し、キャビン１４がステップＳ３で設定された乗車位置から所定の訓練開始位置に移動する（ステップＳ５）。具体的には、キャビン１４の前方に配置されたシリンダＣ〜Ｆを主として駆動し、キャビン１４を前上がりの状態に設定する。すなわち、車両の急発進時における前部の上昇量と、急制動時における前部の下降量とを比較すると、急制動時における前部の下降量の方が大きく、従って、その可動範囲の分だけ予めキャビン１４の前部を上昇させておくことにより、シリンダＡ〜Ｆの可動有効範囲を十分に確保することができる。
【００２９】
以上のようにしてキャビン１４が訓練開始状態に設定された後、運転者はコックピット１６内の各種操作機器を操作して訓練を開始する（ステップＳ６）。
【００３０】
そこで、図１５に示すフローチャートに基づき、ホストコンピュータ１８による制御動作を説明する。
【００３１】
この場合、キャビン１４内の正面スクリーン６６、左スクリーン６８および右スクリーン７０には、オペレータにより設定された訓練条件に基づき、シナリオ記憶部１６４から選択されたシナリオの開始位置のシミュレーション画像がＣＧ発生装置２６によって作成され、正面プロジェクタ７２Ｌ、７２Ｒ、左プロジェクタ７４Ｌ、７４Ｒ、右プロジェクタ７６Ｌ、７６Ｒにより投影されている。また、コックピット１６内のルームミラー用ＬＣＤディスプレイ１３０、ドアミラー用ＬＣＤディスプレイ１３２Ｌ、１３２Ｒにも、同様にして車両後部のシミュレーション画像が形成されている。
【００３２】
運転者がイグニッションをＯＮにするとキーポジションセンサ１７３からの信号がコックピットインタフェースユニット２２を介してホストコンピュータ１８に供給される。次いで、運転者がシフトレバー８４、アクセルペダル９２、ブレーキペダル９０、ステアリングホイール８０等を操作することにより、訓練が開始され、それに伴って生じる各操作信号がコックピットインタフェースユニット２２を介してホストコンピュータ１８に供給される（ステップＳ２０）。コックピット１６からの運転者による操作によって生成された操作信号を受信したホストコンピュータ１８は、車両運動計算部１６２において車両運動の演算処理を開始する（ステップＳ２１）。
【００３３】
すなわち、図１６に示すように、ホストコンピュータ１８の車両運動計算部１６２は、コックピットインタフェースユニット２２からＬＡＮ２８を介して供給されたスロットル開度センサ１２２からの信号、ブレーキ圧センサ１６９からの信号、ステアリング角度センサ１０２からの信号、シフトポジションセンサ１２４からの信号等に基づき、実車両の運動情報である前後方向変位量αX 、横方向変位量αY 、上下方向変位量αZ 、ロールレート、ピッチレート、ヨーレートを求める。
【００３４】
次に、ホストコンピュータ１８は、ステップＳ２１における実車両の運動情報の演算結果に基づき、モーション処理、コックピット処理、ＣＧ処理および音響処理の４つの処理を並列的に行う。
【００３５】
モーション処理においては、ステップＳ２１で求められた実車両の運動情報から、運転シミュレーション装置１０のキャビン１４の目標位置Ｘ、Ｙ、Ｚおよび姿勢（ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψ、ψY ）が演算によって求められる（ステップＳ２２Ａ）。なお、ヨー角ψはシリンダＡ〜Ｆによって制御されるヨー角の高周波成分であり、ヨー角ψY は回転テーブル４８によって制御されるヨー角の低周波成分である。
【００３６】
この場合、ホストコンピュータ１８の車両運動計算部１６２には、コックピット１６の揺動中心として、実車両の重心位置に相当する点ＲＧおよび運転シミュレーション装置１０の運転者の頭部位置に相当する点ＲＨの２つが予め設定されている。
【００３７】
そこで、車両運動計算部１６２では、コックピットインタフェースから得た信号を元に、２つの揺動中心の情報を用いて、次のようにして目標位置Ｘ、Ｙ、Ｚおよび姿勢（ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψ、ψY ）が演算される。すなわち、モーションベース１２の基準点を揺動中心とした場合に、目標位置Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｚ＝０および姿勢（ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψ、ψY ）が求められるものとすると、重心位置に相当する点ＲＧを揺動中心としてロール角φ＝φ１、ピッチ角θ＝θ１だけ回転させた場合には、回転により生じる前記基準点の位置ずれをΔＸ１、ΔＹ１、ΔＺ１として、目標位置Ｘ＝ΔＸ１、Ｙ＝ΔＹ１、Ｚ＝ΔＺ１となる。同様に、運転者の頭部位置に相当する点ＲＨを揺動中心としてロール角φ＝φ２、ピッチ角θ＝θ２だけ回転させた場合には、回転により生じる前記基準点の位置ずれをΔＸ２、ΔＹ２、ΔＺ２として、目標位置Ｘ＝ΔＸ２、Ｙ＝ΔＹ２、Ｚ＝ΔＺ２となる。従って、重心位置に相当する点ＲＧおよび頭部位置に相当する点ＲＨの両方を揺動中心に設定した場合、車両運動計算部１６２は、目標位置Ｘ、Ｙ、Ｚおよび姿勢φ、θを、各揺動中心に対して求め、その結果を加算することにより、目標位置Ｘ＝ΔＸ１＋ΔＸ２、Ｙ＝ΔＹ１＋ΔＹ２、Ｚ＝ΔＺ１＋ΔＺ２、ロール角φ＝φ１＋φ２、ピッチ角θ＝θ１＋θ２として求める。
【００３８】
ホストコンピュータ１８は、ＬＡＮ２８を介してモーションコントローラ２０に対しこれらの加算結果である位置・姿勢目標値を出力する（ステップＳ２３Ａ）。これらの目標値を受信したモーションコントローラ２０は、それをシリンダＡ〜ＦのストロークＳA 〜ＳF および回転テーブル４８の回転角度信号であるヨー角ψY に変換し、モータドライバ５６を制御して各シリンダ駆動モータ４４Ａ〜４４Ｆおよびテーブル駆動モータ５２を駆動する。この結果、モーションベース１２上に支持されたキャビン１４内のコックピット１６が運転者の操作に応じて揺動することになる。
【００３９】
ここで、コックピット１６の揺動中心が車両の重心位置および運転者の頭部位置の両方を考慮して設定されているため、運転者は、実車両のピッチ動作およびロール動作に近い揺動状態と、実車両に近い加速度とをともに体感することができる。また、頭部の過剰な揺動がなく、シミュレータ酔いを防止することができる。
【００４０】
一方、コックピット処理においては、ステップＳ２１で求められた実車両の運動情報の演算結果に基づき、コックピット１６内の各種操作機器の制御を行うための信号を出力する（ステップＳ２２Ｂ）。例えば、ホストコンピュータ１８は、スロットル開度センサ１２２によって検出されたアクセルペダル９２の踏み込み量に基づき、スピードメータ１６１、タコメータ１６３等の表示値を演算し、コックピットインタフェースユニット２２に送信する。コックピットインタフェースユニット２２は、これらの表示値を読み込み、コックピット１６内のメータ類９６に送信する。コックピット１６内のメータ類９６は、送信された信号に基づき所望の表示を行う。また、ホストコンピュータ１８は、各種機器の操作信号から路面反力値を演算し、その演算結果をコックピットインタフェースユニット２２を介して電動パワーステアリングコントロールユニット１０８に供給する。電動パワーステアリングコントロールユニット１０８は、演算された路面反力値に従ってステアリングホイール８０に対し所定の抵抗力を付与する。これにより、運転者は、あたかも、実車両における場合と同様のステアリングホイールの操作感覚を体感することができる。
【００４１】
ＣＧ処理において、ホストコンピュータ１８は、ステップＳ２１で求められた実車両の運動情報の演算結果およびシナリオに基づき、他車の位置、方向に係る情報を求め（ステップＳ２２Ｃ）、自車に係る情報とともにＬＡＮ２８を介してＣＧ発生装置２６に出力する（ステップＳ２３Ｃ、Ｓ２４Ｃ）。ＣＧ発生装置２６は、これらの情報に基づき走行路や他車等を含むシミュレーション画像を形成し、正面プロジェクタ７２Ｌ、７２Ｒ、左プロジェクタ７４Ｌ、７４Ｒ、右プロジェクタ７６Ｌ、７６Ｒ、ルームミラー用ＬＣＤディスプレイ１３０、ドアミラー用ＬＣＤ１３２Ｌ、１３２Ｒに夫々画像信号を転送する。これらの画像信号に基づき、キャビン１４内およびコックピット１６内において、運転者の操作に応じた画像が形成される。
【００４２】
音響処理において、ホストコンピュータ１８は、ステップＳ２１で求められた実車両の運動情報の演算結果およびシナリオに基づき、他車の状態、位置、方向、速度に係る情報を求め（ステップＳ２２Ｄ）、自車両に係る情報とともにＬＡＮ２８を介して音響コントローラ２４にこれらの情報を出力する（ステップＳ２３Ｄ、Ｓ２４Ｄ）。音響コントローラ２４は、これらの情報に基づき音響アンプ１３５を介しコックピット１６内のスピーカ１３６より効果音を出力する。ここで、状態とは、エンジンの回転数、タイヤスキール音、クラクション、サイレン等を含む。
【００４３】
なお、上記のような処理が行われている間、オペレータの前面に配置されているディスプレイ３２には、図１７に示すように、キャビン１４内の正面スクリーン６６に形成された画像（ＣＧ）と、運転者映像用ＣＣＤカメラ１３８によって撮影された運転者の画像（ＤＲＩＶＥＲ）と、足元映像用ＣＣＤカメラ１４０によって撮影されたブレーキペダル９０およびアクセルペダル９２の操作状態の画像（ＰＥＤＡＬ）と、ステアリング映像用ＣＣＤカメラ１４２によって撮影されたステアリングホイール８０の操作状態の画像（ＳＴＥＥＲＩＮＧ）とが、画面合成装置３０によって合成された状態で表示される。オペレータは、この画像に基づき運転者の訓練状態を把握することができる。
【００４４】
以上のようにして所定の訓練が完了すると、シナリオを変更して訓練を継続するか否かを運転者に対して確認し（ステップＳ７）、継続する場合には、ステップＳ４に戻って訓練条件の再設定を行う。また、継続しない場合には、ステップＳ８へ進む。
【００４５】
ステップＳ８において、運転者の交代がある場合には、ステップＳ３に戻ってキャビン１４を乗車位置に移動させる。また、訓練を継続せず、且つ、運転者の交代もない場合には、キャビン１４を乗車位置まで移動させ（ステップＳ９）、運転シミュレーション装置１０を用いた訓練が完了する。
【００４６】
ここで、本実施形態の運転シミュレーション装置１０では、ホストコンピュータ１８、モーションコントローラ２０、コックピットインタフェースユニット２２、音響コントローラ２４およびＣＧ発生装置２６間で多数の信号の授受を行っているが、これらの信号の授受がＬＡＮ２８を介して行われているため、回線が著しく簡素化される。その結果、大量の信号の送受信を行い、より実車両に近い状態での運転シミュレーションを行うことができる。また、ＬＡＮ構成であるため、接続される制御機器の改廃も極めて容易であり、構成の変更に対する柔軟性の高い運転シミュレーション装置１０を提供することができる。
【００４７】
以上のように、本発明は、車両の運転に必要な各種操作機器、メータ類を有し、運転者を収容するコックピット（１６）と、前記コックピット（１６）を揺動可能な状態で支持するモーションベース（１２）とを備え、前記運転者の操作に応じて前記モーションベース（１２）を制御する運転シミュレーション装置（１０）において、前記運転者の操作に応じた車両運動情報を演算し、前記車両運動情報から、前記車両の重心位置（点ＲＧ）を揺動中心として前記モーションベース（１２）を駆動制御するための第１制御信号を演算するとともに、前記コックピット内の前記運転者の頭部位置（点ＲＨ）を揺動中心として前記モーションベースを駆動制御するための第２制御信号を演算し、前記第１制御信号と前記第２制御信号とを加算して制御信号を生成する車両運動情報演算手段（車両運動計算部１６２）を備え、前記制御信号に基づいて前記コックピットを揺動制御する。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る運転シミュレーション装置では、実車両の重心位置と運転者の頭部位置とをそれぞれ揺動中心として独立に演算した制御信号を加算し、この加算された制御信号に従ってコックピットを揺動させることにより、実車両に近い揺動感および加速度感を得ることができる。また、運転者の頭部が過剰に揺動されることがないため、シミュレータ酔いを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】運転シミュレーション装置の全体構成ブロック図である。
【図２】モーションベースおよびキャビンの分解斜視図である。
【図３】キャビンのロールの説明図である。
【図４】キャビンのピッチの説明図である。
【図５】キャビンのヨーの説明図である。
【図６】キャビン内のコックピットの構成斜視図である。
【図７】キャビン内に配置されるプロジェクタの平面配置説明図である。
【図８】キャビン内のプロジェクタの側面配置説明図である。
【図９】コックピットにおける各種操作機器の説明図である。
【図１０】運転シミュレーション装置全体の制御系の構成ブロック図である。
【図１１】キャビン内のプロジェクタを含む制御系の構成ブロック図である。
【図１２】コックピット内の各種操作機器およびセンサを含む制御系の構成ブロック図である。
【図１３】モーションベースの制御系の構成ブロック図である。
【図１４】運転シミュレーション装置の処理フローチャートである。
【図１５】図１４に示すサブルーチンにおける処理フローチャートである。
【図１６】ホストコンピュータによる車両運動演算処理からモーションコントローラによるモーションベースの制御に至る処理の流れの説明図である。
【図１７】オペレータのディスプレイに表示された監視画面の説明図である。
【符号の説明】
１０…運転シミュレーション装置    １２…モーションベース
１４…キャビン                    １６…コックピット
１８…ホストコンピュータ          ２０…モーションコントローラ
２２…コックピットインタフェースユニット
２４…音響コントローラ            ２６…ＣＧ発生装置
２８…ＬＡＮ                      ３０…画面合成装置
３２…ディスプレイ                ４４Ａ〜４４Ｆ…シリンダ駆動モータ
４８…回転テーブル                ５２…テーブル駆動モータ
６６…正面スクリーン              ６８…左スクリーン
７０…右スクリーン                ７２Ｌ、７２Ｒ…正面プロジェクタ
７４Ｌ、７４Ｒ…左プロジェクタ    ７６Ｌ、７６Ｒ…右プロジェクタ
８０…ステアリングホイール
１０８…電動パワーステアリングコントロールユニット
１２８…ＡＢＳコントロールユニット
１３０…ルームミラー用ＬＣＤディスプレイ
１３２Ｌ、１３２Ｒ…ドアミラー用ＬＣＤディスプレイ
１３８…運転者映像用ＣＣＤカメラ  １４０…足元映像用ＣＣＤカメラ
１４２…ステアリング映像用ＣＣＤカメラ
１６２…車両運動計算部            １７０…キーボード
Ａ〜Ｆ…シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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