(57)【要約】【課題】降車時の着座乗員の各動作に応じてシートを好適に調整し、降車動作に伴う負担感をより効果的に軽減できるようにする。【解決手段】シートの諸元値データを記憶するメモリ部５６と、シート状態を検出するセンサ４１ｆ，４１ｒ，４２ｆ，４２ｒと、着座乗員の体格を推定する体格判定部５３と、シート諸元値データと推定された着座乗員の体格とに基づいて、乗員降車時の片側の足抜き動作中の負担感が最小となるように足抜き動作の軌跡を推定すると共に、前記片側の足抜け位置を推定する片側足抜け位置推定処理部５８と、推定された前記足抜き動作の軌跡が確保されるように、シートを調整するシート前後位置・座面角調整量算出処理部６２と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの諸元値データを記憶する諸元値記憶手段と、
シート状態を検出するシート状態検出手段と、
着座乗員の体格を推定する乗員体格推定手段と、
前記シート諸元値データと推定された前記着座乗員の体格とに基づいて、前記乗員降車時の片側の足抜き動作中の負担感が最小となるように足抜き動作の軌跡を推定すると共に、前記片側の足抜け位置を推定する足抜け位置推定手段と、
推定された前記足抜き動作の軌跡が確保されるように、シートを調整するシート調整手段と、
を備えた、ことを特徴とする車両用シート装置。
【請求項２】
ドア開度を検出するドア開度検出手段を更に備え、
前記足抜け位置推定手段は、前記シート諸元値データと前記シート状態と推定された前記着座乗員の体格と前記ドア開度とに基づいて、乗員降車時の片側の足抜け位置を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用シート装置。
【請求項３】
前記シート調整手段は、前記片側の足抜き動作の終了後に前記乗員の踏ん張り力が発生し得る姿勢に応じたシート状態となるように、シートを再調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用シート装置。
【請求項４】
前記足抜け位置推定手段は、乗員の片側の足抜き動作の軌跡を推定し、
前記シート調整手段は、前記軌跡中において前記足抜き動作が他の車両部材と干渉しないように、シートを車両前後方向へ移動調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用シート装置。
【請求項５】
前記シート調整手段は、前記乗員が着座したシート及び他のシートの少なくとも何れか一方を車両前後方向へ移動調整する、ことを特徴とする請求項４に記載の車両用シート装置。
【請求項６】
前記足抜け位置推定手段は乗員の片側の足抜け位置までの足抜き動作の軌跡を推定し、
前記シート調整手段は、前記軌跡中において前記乗員の足の関節のトルク積算値が最小となるように、シートバック及びシートクッションの少なくとも何れか一方の角度を調節する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用シート装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両に装備される車両用のシート装置、特に、着座乗員の降車性を高めることができる車両用シート装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車等の車両に乗車しシート上に着座している乗員は、ドアを開いて降車する際には、自身の足部が他のシートやピラー等の車体部材にぶつからないように気を付けながら足抜きを行う必要があり、また、先に移動する片側の足について足抜きを行った後には、他側の足について足抜きを行って地面に立脚できるように踏ん張らねばならず、かなりの負担感を覚えることは免れ難い。
【０００３】
そこで、従来、車両用のシート装置について、着座乗員が降車する際の降車性を高めて、降車動作をできるだけスムースに行えるようにすることを目的として、種々の提案がなされている。
例えば特許文献１には、ドアのロック解除や開閉あるいはシーベルト装置のバックル解除等の情報に基づいて、着座乗員が降車すると判断した場合には、シートクッションに対するシートバックの傾斜角を降車に適した角度となるように制御する、とした構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１８５９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、着座乗員の降車動作は、実際には、乗員の体格に応じて異なる身体各部の種々のきめ細かな動作が一連のものとして組み合わさって構成されており、単にシートクッションに対するシートバックの傾斜角を調整するだけでは、降車動作に伴う乗員の負担感を効果的に軽減することは、実際には難しい。
【０００５】
そこで、この発明は、降車時の着座乗員の各動作に応じてシートを好適に調整し、降車動作に伴う負担感をより効果的に軽減できるようにすることを、基本的な目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本願の第１の発明（請求項１に係る発明）は、シートの諸元値データを記憶する諸元値記憶手段と、シート状態を検出するシート状態検出手段と、着座乗員の体格を推定する乗員体格推定手段と、前記シート諸元値データと推定された前記着座乗員の体格とに基づいて、前記乗員降車時の片側の足抜き動作中の負担感が最小となるように足抜き動作の軌跡を推定すると共に、前記片側の足抜け位置を推定する足抜け位置推定手段と、推定された前記足抜き動作の軌跡が確保されるように、シートを調整するシート調整手段と、を備えたことを特徴としたものである。
【０００７】
また、本願の第２の発明（請求項２に係る発明）は、前記第１の発明において、ドア開度を検出するドア開度検出手段を更に備え、前記足抜け位置推定手段は、前記シート諸元値データと前記シート状態と推定された前記着座乗員の体格と前記ドア開度とに基づいて、乗員降車時の片側の足抜け位置を推定する、ことを特徴としたものである。
【０００８】
更に、本願の第３の発明（請求項３に係る発明）は、前記第１の発明において、前記シート調整手段は、前記片側の足抜き動作の終了後に前記乗員の踏ん張り力が発生し得る姿勢に応じたシート状態となるように、シートを再調整する、ことを特徴としたものである。
【０００９】
また更に、本願の第４の発明（請求項４に係る発明）は、前記第１の発明において、前記足抜け位置推定手段は乗員の片側の足抜き動作の軌跡を推定し、前記シート調整手段は、前記軌跡中において前記足抜き動作が他の車両部材と干渉しないように、シートを車両前後方向へ移動調整する、ことを特徴としたものである。
ここに、前記他の車両部材とは、例えば当該シートの近傍に位置するピラーや他のシートを含むものである。
【００１０】
また更に、本願の第５の発明（請求項５に係る発明）は、前記第４の発明において、前記シート調整手段は、前記乗員が着座したシート及び他のシートの少なくとも何れか一方を車両前後方向へ移動調整する、ことを特徴としたものである。
【００１１】
また更に、本願の第６の発明（請求項６に係る発明）は、前記第１の発明において、前記足抜け位置推定手段は乗員の片側の足についての足抜け位置までの足抜き動作の軌跡を推定し、前記シート調整手段は、前記軌跡中において前記乗員の足の関節のトルク積算値が最小となるように、シートバック及びシートクッションの少なくとも何れか一方の角度を調節する、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願の第１の発明によれば、シート諸元値データと推定された着座乗員の体格とに基づいて、乗員降車時の片側の足抜き動作中の負担感が最小となるように足抜き動作の軌跡を推定すると共に前記片側の足抜け位置を推定し、推定された前記足抜き動作の軌跡が確保されるようにシートを調整することにより、乗員の体格に応じて異なる足抜き動作の軌跡および足抜き位置に基づいて、乗員降車時の片側の足抜き動作中の負担感を最小にすることができ、降車動作に伴う乗員の負担感を効果的に軽減することができる。
【００１３】
また、本願の第２の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、ドア開度を考慮に入れて乗員降車時の片側の足抜け位置を推定することができ、ドア開度に応じて（つまりドアが全開でなくても）乗員の負担感がより軽減された降車を実現することができる。
【００１４】
更に、本願の第３の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、片側の足抜き動作の終了後に乗員の踏ん張り力が発生し得る姿勢に応じたシート状態となるように、シートを再調整することにより、他方の足が立ち上がり易い姿勢をとることを助勢することができ、降車動作に伴う乗員の負担感をより軽減することができる。
【００１５】
また更に、本願の第４の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、乗員の片側の足抜き動作の軌跡中において当該足抜き動作が他の車両部材と干渉しないように、シートを車両前後方向へ移動調整することにより、乗員が片側の足について足抜き動作を行う際に干渉するものを無くし、かかる干渉を回避するために乗員の負担感が増すことを抑制できる。
【００１６】
また更に、本願の第５の発明によれば、基本的には前記第４の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、乗員が着座したシート及び他のシートの少なくとも何れか一方を車両前後方向へ移動調整することにより、前後方向についてより大きなスペースを確保して、乗員が足抜き動作を行う際に他のシートと干渉することを、より確実に回避することができる。
【００１７】
また更に、本願の第６の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、乗員の片側の足抜け位置までの足抜き動作の軌跡中において前記乗員の片側の足の関節のトルク積算値が最小となるように、シートバック及びシートクッションの少なくとも何れか一方によって乗員の身体を押し出すようにして支持し、乗員の片側の足についての足抜き動作を助勢することができる。これにより、足抜き動作中における乗員の負担感を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るシート装置を備えた自動車の車室内を模式的に示す側面図である。この図に示すように、前記自動車の車室内には、前後に並べられて２列のシート３０ｆ，３０ｒが配設され、各シート３０ｆ，３０ｒのシートクッション３１ｆ，３１ｒの底面側には、シート３０ｆ，３０ｒの車体前後方向における位置（前後位置）およびシート座面角（シートクッション３１ｆ，３１ｒの着座面の角度）を調整し得るシート位置・座面角調整装置７０ｆ，７０ｒと、シート３０ｆ，３０ｒの前後位置を検出するシート前後位置センサ４１ｆ，４１ｒと、シート座面角を検出するシート座面角センサ４２ｆ，４２ｒとが設けられている。尚、シート座面角とは、シート座面の例えば水平面に対する傾斜角度である。シート座面角センサ４２ｆ，４２ｒは、例えば、シートクッション３１ｆ，３１ｒとシートバック３２ｆ，３２ｒとの連結部の下方に位置している。
【００１９】
尚、前記自動車は、車体前後方向における中央よりも後部側は、ドア開口部の上縁が車両後方ほど低くなるタイプの車体形状を有している。従って、後席シート３０ｒの乗員１ｒは、特に、ドア開度が小さい場合には、自身の重心が後寄りとなり、ドア開口部の上縁がより低くなる領域を通って降車動作を行わざるを得ないことになる。また、後席シート３０ｒの外側方の後ろ寄りには、後輪用のタイヤハウス（不図示）が位置している。
【００２０】
前記自動車のドアミラー部分には、撮像装置としてのカメラ装置３９が設けられている。該カメラ装置３９は、所謂ＣＣＤカメラで構成され、ドアミラー部分から後方に向けて撮像することにより、その撮像データに基づいて、乗員Ｍｆ，Ｍｒの体格や降車動作における乗員頭部の位置を、簡便で且つ精度良く検出することができる。また、このカメラ３９の撮像データに基づいてドアの開度も検出することができる。
尚、乗員Ｍｆ，Ｍｒの体格情報については、当該乗員Ｍｆ，Ｍｒが所持するＩＣカードに体格を含む情報を登録しておき、このＩＣカードをカード読み取り装置に通すことにより、撮像手段を用いる必要無しに情報入手できるようにすることも可能である。
【００２１】
前記シート位置・座面角調整装置７０ｆ，７０ｒとしては、種々の公知の構造を含むものが適用できる。例えば図２に示すように、シート前後移動用モータ４７ｆ（４７ｒ）及びシート座面角調整用モータ４８ｆ（４８ｒ）を備えた構成としても良い。
この図２に示されたシート位置・座面角調整装置７０ｆ（７０ｒ）には、シートクッション３１ｆ，３１ｒの後部下面に結合される後部ブラケット９１の枢支部を貫通するとともにスライド部材７７に支持された支持軸９２と、シート座面角調整用モータ４８ｆ（４８ｒ）により回転駆動される作動ギア９３と、この作動ギア９３に歯合するセクタギア９４ａが基端部に形成された駆動レバー９４と、シートクッション３１ｆ，３１ｒの前部下面に結合される前部ブラケット９５に連結されたリンクプレート９６とを有するチルト手段９７が設けられている。尚、シート座面角調整用モータ４８ｆ（４８ｒ）はブラケットを介してスライド部材７７に取り付けられている。
【００２２】
そして、シート座面角調整用モータ４８ｆ（４８ｒ）を駆動し回転軸を介して作動ギア９３を回転させ、この作動ギア９３により駆動レバー９４を駆動して揺動変位させることにより、後部ブラケット９１に枢支された支持軸９２を支点にシートクッション３１ｆ，３１ｒの後端部が昇降駆動され、シート座面角が変化することになる。前記支持軸９２の軸端部に、シート座面角センサ４２ｆ（４２ｒ）を構成するポテンショメータが取り付けられている。
【００２３】
また、前記シート位置・座面角調整装置７０ｆ（７０ｒ）は、シートクッション３１ｆ，３１ｒを車体前後方向へスライド変位させるために、ラックギヤ８０を有するスライドレール７６を備えており、該スライドレール７６にはシート前後移動用モータ４７ｆ（４７ｒ）により回転駆動される転動ギア８１が噛合している。そして、シート前後移動用モータ４７ｆ（４７ｒ）を駆動し回転軸を介して転動ギア８１を回転させることにより、前部ブラケット９５及び後部ブラケット９１に結合されたシートクッション３１ｆ，３１ｒが前後方向へスライド移動されることになる。尚、シート前後移動用モータ４７ｆ（４７ｒ）はブラケットを介してスライド部材７７に取り付けられている。また、シート前後位置センサ４１ｆ（４１ｒ）は、スライドレール７６に内蔵されたポテンショメータ（不図示）により構成されている。
【００２４】
尚、このシート位置・座面角調整装置７０ｆ，７０ｒ、シート前後位置センサ４１ｆ，４１ｒ及びシート座面角センサ４２ｆ，４２ｒは、前席用および後席用について同一のものである。
【００２５】
前記シート位置・座面角調整装置７０ｆ，７０ｒのシート前後移動用モータ４７ｆ，４７ｒ及びシート座面角調整用モータ４８ｆ，４８ｒ、シート前後位置センサ４１ｆ，４１ｒ、シート座面角センサ４２ｆ，４２ｒ、カメラ装置３９は何れも、図３に示すシート制御ユニット５０に信号授受可能に接続されている。
【００２６】
また、着座乗員Ｍｆ，Ｍｒの降車動作の開始を予測する降車動作予測手段として、シートベルト（不図示）のバックルのロック・アンロック状態を検出するバックルＳＷ（スイッチ）４５が設けられており、ロック状態であったバックルがアンロック（ロック解除）されたことを検出することにより、着座乗員Ｍｆ，Ｍｒが降車動作を開始することを予測できる。該バックルＳＷ４５も前記シート制御ユニット５０に信号授受可能に接続されている。
【００２７】
該シート制御ユニット５０は、前席シート３０ｆ及び後席シート３０ｒをそれぞれ作動制御するもので、好ましくは、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。尚、かかるシート制御ユニット５０は、必ずしも専用のものを独立して設ける必要はなく、他の制御要素あるいは車両全体の制御を司る制御ユニットの一部として、その内部に組み込まれていても良い。
【００２８】
前記シート制御ユニット５０には、バックルＳＷ４５の検出信号が入力される降車開始判定部５１と、カメラ装置３９からの撮像データが入力されるドア開度判定部５２，体格判定部５３及び片側足抜き終了判定部５４とを備えられている。
降車開始判定部５１は、バックルＳＷ４５からの入力信号に基づいて、着座乗員Ｍｆ，Ｍｒが着座状態を維持するか或いは降車動作を開始すると予測できるかを判定するものである。ドア開度判定部５２は、カメラ装置３９から入力された撮像データに基づいて、ドア開度（ドア全開，全閉，半開，半開よりも小または大など）を判定するものである。
【００２９】
また、体格判定部５３は、カメラ装置３９から入力された撮像データに基づいて、乗員Ｍｆ，Ｍｒの体格を判定するものである。更に、片側足抜き終了判定部５４は、カメラ装置３９から入力された撮像データに基づいて、乗員Ｍｆ，Ｍｒが降車動作を行っている場合について、乗員Ｍｆ，Ｍｒの片側の足（先に移動させる方の足）がドア開口部を通過して外方へ移動し車外の地面に着いたか否か（つまり足抜きが終了したか否か）を判定するものである。
【００３０】
シート制御ユニット５０は、また、第１，第２及び第３のメモリ部５５，５６及び５７を備えている。第１メモリ部は後述する片側足抜け位置推定用データを格納し、第２メモリ部５６は後述するシート諸元値データを格納し、また、第３メモリ部５７は後述する車両諸元値データを格納している。尚、かかるメモリ部５５，５６，５７は、必ずしもシート制御ユニット５０の内部に設ける必要はなく、該シート制御ユニット５０の外部に付設された外部メモリとして、データ読み出し可能に備えるようにしても良い。
【００３１】
更に、シート制御ユニット５０には、着座乗員Ｍｆ，Ｍｒの降車動作の開始が予測された場合において、前記ドア開度判定部５２及び体格判定部５３の各判定結果に基づき、且つ、前記第１メモリ部５５に格納された片側足抜け位置推定用データ及び第２メモリ部５６に格納されたシート諸元値データを適用することによって、乗員Ｍｆ，Ｍｒの片側足抜け位置（つまり、先に移動させる片側の足の着地位置）を推定処理する片側足抜け位置推定処理部５８が備えられている。
【００３２】
また更に、シート制御ユニット５０には、前記片側足抜け位置推定処理部５８での処理結果に基づき、且つ、前記第３メモリ部５７に格納された車両諸元値データを適用することによって、乗員Ｍｆ，Ｍｒの片側足抜き動作に好適なシート前後位置およびシート座面角を算出する片側足抜き動作用シート位置・座面角算出処理部５９が備えられている。また、前記片側足抜き終了判定部５４が乗員Ｍｆ，Ｍｒの片側足抜き動作が終了したと判定した場合において、前記体格判定部５３の判定結果に基づいて、乗員Ｍｆ，Ｍｒが踏ん張り姿勢をとる上で好適なシート座面角を算出する踏ん張り姿勢用シート座面角算出処理部６１が備えられている。
【００３３】
また更に、シート制御ユニット５０は、シート前後位置センサ４１ｆ，４１ｒ及びシート座面角センサ４２ｆ，４２ｒからの入力信号、片側足抜き動作用シート位置・座面角算出処理部５９及び踏ん張り姿勢用シート座面角算出処理部６１からの入力信号に基づいて、現状からのシート前後位置についての所要調整量，シート座面角の所要調整量を算出するシート前後位置・座面角調整量算出処理部６２を備え、該算出処理部６２の処理結果に基づいた各調整量は制御信号として、前記シート位置・座面角調整装置７０ｆ，７０ｒのシート前後移動用モータ４７ｆ，４７ｒ及びシート座面角調整用モータ４８ｆ，４８ｒに出力され、この出力信号に基づいて該モータ４７ｆ，４７ｒ及び４８ｆ，４８ｒが駆動されることにより、シート前後位置及び／又はシート座面角が好適に調整されるようになっている。
【００３４】
次に、シート制御ユニット５０の第１メモリ部５５に格納された片側足向け位置推定用データ，第２メモリ部５６に格納されているシート諸元値データ及び第３メモリ部５７に格納されている車両諸元値データ、並びに片側足抜け位置推定処理部５８，片側足向き動作用シート位置・座面角算出処理部５９及び踏ん張り姿勢用シート位置・座面角算出処理部６１による処理内容等について、例えば、主として後席シート３０ｒの場合を例にとって説明する。
【００３５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、後席シート３０ｒとその周辺の車両部分との位置関係を模式的に示す正面図および側面図であり、必要なシート諸元値として、例えば、シート３０ｒに乗員Ｍｒが着座した場合のヒップポイント（ＨＰ）の地面Ｇｒからの高さＨｔ（ＨＰ地上高）が図示されている。また、必要な車両諸元値として、例えば、地面Ｇｒからサイドシル３５までの高さＨｃ、シート３０ｒの車幅方向中心からサイドシル３５の外側面までの幅Ｄｃ、前記ヒップポイントＨＰからセンタピラー３６までの前後方向の距離Ｌｐが図示されている。尚、符号Ｋは、ドア開口部を示している。
【００３６】
シート３０ｒに着座した乗員Ｍｒが降車する場合、他側の足を車室フロア面上に残した状態で片側の足を先に移動させ、この片側の足（先に移動させる方の足）がドア開口部を通過して車外の地面に着くことにより、足抜き動作が終了する。
例えば、車両左側のドアから降車する場合について、より具体的に説明すれば、図７に示すように、シート３０ｒに着座した乗員Ｍｒは、左足Ａ１の大腿部を若干持ち上げるようにして、前席シート３０ｆのシートバック３２ｆ又はセンタピラー３６と干渉しないように気を付けながら、つまり、ヒップポイントＨＰから足Ａ１のつま先まで距離が最大距離Ｌｍａｘを越えないように気を付けながら、図における実線表示状態から破線表示状態を経て移動させ、左足Ａ１を地面Ｇｒ上に着地させることで足抜き動作を終える（図７：２点鎖線表示参照）。
【００３７】
この足抜き動作においては、進行する動作状態に応じて乗員Ｍｒは負担感（筋負担）を覚える場合が生じるが、この筋負担を覚えるか或いは殆ど覚えることが無いかは、シート諸元値や車両諸元値等のパラメータなど、種々の設計条件によって異なり、また、乗員の体格など人的条件やドアの開度などによっても異なる。本実施形態では、これら条件を種々に変更してシミュレーションを繰り返すことによって、筋負担に関する多数のデータマップを作成し、これらのデータマップを用いて足抜き動作における移動軌跡を推定するようにしている。
【００３８】
図６は、降車時の足抜き動作に伴う乗員Ｍｒの筋負担に関するデータマップの一例を示す説明図である。この図の場合には、ヒップポイントＨＰとヒップポイントＨＰから足抜き位置までの距離とを変化させて筋負担の有無を、例えば母数が１００程度のシミュレーションを行って調べたもので、同様のマップが体格（背が高い，低い，中程度など）に応じて、また、ドア開度（前開，中開き，中開きよりも小など）に応じてそれぞれ用意される。
【００３９】
かかるデータマップとしては、図６に例示したもの以外に、シートの車幅方向位置（シート３０ｒの車幅方向中心からサイドシル３５の外側面までの幅Ｄｃ）を横軸としたものや、サイドシル地上高（地面Ｇｒからサイドシル３５までの高さＨｃ）或いはセンタピラー位置（ヒップポイントＨＰからセンタピラー３６までの前後方向の距離Ｌｐ）等を縦軸にとったものなど、種々のものが用意される。
【００４０】
降車動作を行う乗員Ｍｒは、少なくとも結果として最も筋負担が小さくなるように足を移動させるのが普通であると考えられるので、この筋負担が最小となる移動軌跡を推定する。動作の進行に応じて乗員Ｍｒの腰（股），膝，足首などの関節には継続的にトルクが加えられ、このトルクの累積値等に応じて乗員Ｍｒは負担感を覚えることになるので、本実施形態では、前記関節に加わるトルク値をシミュレーションで求め、これに基づいて足抜き移動軌跡を推定し、この移動軌跡の最終点を足抜き（後の）位置として推定するようにしている。
【００４１】
足抜き移動軌跡をシミュレーションで推定する具体例については、後で詳しく説明するが、図８に模式的に示すように、例えば、遺伝的アルゴリズムにより複数の軌跡が生成される。これら複数の軌跡の中から、関節トルクの積算値が最小となる軌跡が選択される。そして、その移動軌跡の最終位置が足抜き位置とされる（ヒップポイントＨＰからの距離Ｌ１で表示）。尚、この図８の例では、２つの移動軌跡について、足抜き位置Ｌ１にΔＬの差がある。また、この図８の例では、後席シート３０ｒの初期位置（実線表示参照）のままでは、足抜き動作時に前席シート３０ｆのシートバック３２ｆ或いはセンタピラー３６と干渉するので、後席シート３０ｒを後方へ所定量スライド移動させて足抜き動作が行われる。
【００４２】
前記足抜き位置Ｌ１の算出に用いた移動軌跡から、軌跡の膨らみにより生じる最大距離Ｌｍａｘ、及びこの移動軌跡で足抜きを行う際に、足抜き動作の初期に大腿部を若干持ち上げる動作を助勢するに好適なシート座面角の最大値Θｍａｘ１、更に、後述するように足抜き動作の終期に片側の足Ａ１を回転させて大腿部を斜め下方に向けながら足先を着地させる動作を助勢するに好適なシート座面角の最大値Θｍａｘ２が求められる。
【００４３】
図９は、このような最大距離Ｌｍａｘ，足抜き動作の初期に好適なシート座面角の最大値Θｍａｘ１，足抜き動作の初期に好適なシート座面角の最大値Θｍａｘ２をマップとしてデータ化した一例を示す説明図である。このデータマップは、ヒップポイントＨＰの高さ及び足抜け位置Ｌ１をパラメータとして纏められ、例えば体格（身長）に応じて異なるものが用意される。
【００４４】
図１０乃至図１３は、乗員の片側の足の足抜き動作例を説明する一連の説明図である。図１０に示すように、シート３０ｒに着座した乗員Ｍｒは、足抜き動作の初期においては、片側の足Ａ１（左足）の大腿部を若干持ち上げながら、図１１に示すように大腿部を更に持ち上げた状態に移行するが、このとき、シート座面角がΘｍａｘ１となるまで前側が持ち上がるようにシートクッション３１ｒが傾斜することにより、乗員Ｍｒの大腿部を持ち上げる動作が助勢される。また、足抜き動作時に前席シート３０ｆのシートバック３２ｆ或いはセンタピラー３６との干渉を回避するために、後席シート３０ｒが所定量後退させられる。このとき、後席シート３０ｒの後退スペースが不足する場合には、それを補うために前席シート３０ｆが前進させられる。尚、図１０における２点鎖線は、推定された足抜け状態を示している。
【００４５】
このように、後席シート３０ｒに着座した乗員Ｍｒの片側の足抜き動作の軌跡中において当該足抜き動作が他の車両部材（センタピラー３６或いは前席シート３０ｆ）と干渉しないように、シート３０ｒを車両前後方向へ移動調整することにより、乗員Ｍｒが片側の足について足抜き動作を行う際に干渉するものを無くし、かかる干渉を回避するために乗員Ｍｒの負担感が増すことを抑制できるのである。
特に、乗員Ｍｒが着座した後席シート３０ｒ及び前席シート３０ｆの少なくとも何れか一方を車両前後方向へ移動調整することにより、前後方向についてより大きなスペースを確保して、乗員が足抜き動作を行う際に前席シート３０ｆと干渉することを、より確実に回避することができる。
【００４６】
そして、図１２に示すように、左足Ａ１を着地させて足抜き動作を終えるが、このとき、シート座面角がΘｍａｘ２となるまで前側が立ち下がるようにシートクッション３１ｒが傾斜することにより、乗員Ｍｒの大腿部を立ち下げて着地をする動作が助勢される。そして、図１３に示すように、右足Ａ２をシートクッション３１ｒ上に残した常態で、先に足抜きした左足Ａ１のつま先の角度を変えて踏ん張り、両足で地面に立脚するための動作を行うことになる。
【００４７】
人間の踏ん張り力は、図１４に模式的に示すように、人間（乗員）の体格と車両寸法（この場合、特にシート座面角）によって大きな影響を受ける。図１７は、人間の踏ん張り力をシミュレーションで求める場合の人間の足Ａの踏ん張りモデルを示す図で、（ａ）は踏ん張り面Ｆ１が比較的高い場合を、（ｂ）は踏ん張り面Ｆ２が比較的低い場合を示している。踏ん張り面Ｆ１が比較的高く乗員の足Ａにとって窮屈な場合には、膝関節Ａｍや足首Ａｎにより大きな負担が掛り、より大きな踏ん張り力を要することになる。尚、図１７のモデルにおいて、符号Ａｊ及びＡｋはそれぞれ踵およびつま先を示している。
【００４８】
図１５は、乗員の体格をパラメータとして、人間の踏ん張り力と車両寸法との関係を示すグラフである。このグラフから、体格に応じて最大の踏ん張り力が得られる車両寸法（シート座面角）に若干の違いがあることがわかる。かかる最大の踏ん張り力が得られるシート座面角は、シート諸元値と乗員の体格（身長）データとに基づいて算出することができる。
あるいは、乗員の体格（身長）と最大の踏ん張り力が得られるシート座面角ΘＬとを示すマップを作成し、このようなデータマップを予めシート制御ユニット５０のメモリ部（例えば第１メモリ部５５）に格納しておくようにしてもよい。
【００４９】
図１６は、このような最大の踏ん張り力が得られるシート座面角についてのデータマップの一例を示す説明図である。かかるデータマップを利用することで、足抜き動作後に最大の踏ん張り力が得られるシート座面角ΘＬを乗員Ｍｒの体格に応じて読み出し、図１３に示されるように、シート座面角がΘＬとなるようにシートクッション３１ｒの傾斜角を調整すればよい。
【００５０】
このように、片側の足Ａ１についての足抜き動作の終了後に乗員Ｍｒの踏ん張り力が発生し得る姿勢に応じたシート状態となるように、シート３０ｒを再調整することにより、他方の足Ａ２が立ち上がり易い姿勢をとることを助勢することができ、降車動作に伴う乗員Ｍｒの負担感をより軽減することができるのである。
【００５１】
次に、足抜き移動軌跡をシミュレーションで推定する一具体例について説明する。
図１８は、本実施形態に係る片側足抜き動作における足の移動軌跡および片側足抜け位置を推測するのに用いるデータベースの構成を示すＥＲ図であり、図１９は図１８のデータベースに保存される人体特性データの説明図、図２０は図１８のデータベースに保存される設計諸元データの説明図である。
【００５２】
図１８を参照して、データベースシステムは、マスタテーブル２１０〜２１４と、複数のトランザクションテーブル２２１〜２２７とを有している。ここで、テーブルとは、データベース２１において、２次元マトリックス（行と列）でデータを保存するデータの集合のことをいい、以下の説明では、テーブルの項目（列）を属性、テーブルの実現値（列に割り当てられる実際の値）を行という。また、図１８において、（ＰＫ）は主キーを、（ＦＫ）は外部キーを、それぞれ表わしている。主キーは、テーブル内において、行を一意に識別する属性である。外部キーは、主キーと同じ値を持つことによって、当該主キーを有するテーブルのデータを参照するためのものである。さらに、図１８中の矢印は、テーブル間の関係（リレーションシップ）を表わしており、矢印の終点側のテーブルにある外部キーが矢印の起点側のテーブルにある主キーを参照していることを示している。また、２つのテーブル間において、主キーと外部キーの対応関係をカーディナリティといい、矢印は、起点が１、終点が多のカーディナリティを有することを示している。
【００５３】
まず、マスタテーブルとしては、年齢マスタ２１０、関節マスタ２１１、関節角度マスタ２１２、体節長さマスタ２１３、体節質量マスタ２１４が設けられている。これらマスタテーブル２１０〜２１４は、本実施形態において、乗員の人体特性データの具体例であり、これらマスタテーブル２１０〜２１４を備えることにより、設計支援装置１０のハードディスク装置１５は、人体特性データ記憶手段を構成している。各マスタテーブル２１０〜２１４は、市販の人体計測データベース（例えば、社団法人人間生活工学研究センター（ＨＱＬ）が提供している人体計測データベース）を加工して構築されたものであり、約３００００人程度のデータが登録されているものである。
【００５４】
年齢マスタ２１０は、年齢を主キーとして、粘性補正定数を有するテーブルである。粘性補正定数Ｃは、年齢毎に人間の弾性抵抗が変化することに伴い、これをパラメータとして採用するために保存される補正項であり、本実施形態において、年齢毎に乗員の脚部の関節トルクに関係する年齢別補正データの具体例を構成している。
【００５５】
関節マスタ２１１は、関節番号を主キーとして、｛ｘ座標、ｙ座標、粘性係数、最大発揮トルク｝を有するテーブルであり、関節角度マスタ２１２は、｛関節番号、服装特性｝を主キーとして、関節角度θの｛下限値α、上限値β｝を有するテーブルであり、体節長さマスタ２１３は、｛身長、座高、体節番号｝を主キーとして、体節長さを有するテーブルである。
【００５６】
図１９を参照して、本実施形態において検討される人体特性データは、爪先の座標（ｘ0，ｙ0）、足首関節の座標（ｘ1，ｙ1）、膝関節の座標（ｘ2，ｙ2）、股関節の座標（ｘ3，ｙ3）、爪先から足首関節までの体節長さＬ1、足首関節から膝関節までの体節長さＬ2、膝関節から股関節までの体節長さＬ3、各関節の角度θ1〜θ4、各体節の質量ｍ1〜ｍ3である。
【００５７】
図１８に示す関節マスタ２１１は、各関節の座標を管理するためのテーブルである。この関節マスタ２１１において、関節番号は関節を識別する添え字であり、体節長さマスタ２１３において、体節番号は体節を識別する添え字である。例えば関節番号が２であることは、膝関節の座標（ｘ2，ｙ2）であることを示している。最大発揮トルクτmaxは、各関節に作用し得る最大のトルクを関節毎に実験等によって設定されたデータである。また属性｛粘性係数｝は、関節毎に粘性係数ｃiを保存するためのものである。
【００５８】
関節角度マスタ２１２は、関節毎に角度θ1〜θ4の下限値α、上限値βを定めることにより、後述する拘束条件の範囲を特定するためのテーブルである。各下限値α、上限値βは、乗員の服装によって変化するものであることから、本実施形態においては、服装を一意に特定する服装特性を属性として含め、服装によって下限値α、上限値βが変更されるように構成されている。このように本実施形態では、服装毎に関節の角度θ1〜θ4の下限値α、上限値βを定めることにより、服装毎に決定される関節角度範囲データの記憶を実現している。関節角度マスタ２１２の属性｛関節番号｝は、関節マスタ２１１を参照する外部キーになっている。
【００５９】
体節長さマスタ２１３は、身長と座高によって、体節長さＬ1〜Ｌ3を特定するためのテーブルである。各体節長さＬ1〜Ｌ3は、身長と座高によって概ね定まることから、本実施形態では、これらを体節長さマスタ２１３に保存し、制御マップデータとして利用するようにしている。
【００６０】
体節質量マスタ２１４は、｛身長、座高、体節番号、体重｝を主キーとして、｛体節質量ｍ｝を有するテーブルである。｛身長、座高、体重｝が決まると、各体節の質量ｍ1〜ｍ3は、概ね一意に定まるので、本実施形態では、これらを体節質量マスタ２１４に保存し、制御マップデータとして利用するようにしている。本実施形態では、体節質量マスタ２１４の属性｛身長、座高、体節番号｝を外部キーとして体節長さマスタ２１３のデータを参照することが可能になっている。
【００６１】
次に、トランザクションテーブルとしては、シミュレーション２２１、設計諸元データ２２２、人体特性データ２２３、拘束条件２２４、遺伝的アルゴリズム２２５、関節角パターン２２６、関節トルク２２７が設けられている。
【００６２】
シミュレーション２２１は、ＳＭ番号を主キーとして、シミュレーションを実施した実施日を保存するテーブルである。このテーブルは、シミュレーション毎にＳＭ番号という管理番号を付与して、このＳＭ番号毎にシミュレーション結果を管理するためのメインテーブルである。
【００６３】
設計諸元データ２２２は、｛ＳＭ番号、諸元番号｝を主キーとして、｛Ｈ、Ｗ、ＬＨ｝を保存することにより、シミュレーション対象となる車両の設計諸元データを管理するためのテーブルであり、本実施形態においては、この設計諸元データ２２２が、設計諸元データを記憶する設計諸元データ記憶手段の具体例を構成している。
【００６４】
図２０を参照して、本実施形態における設計諸元データとしては、車両１のサイドシル２の高さ（サイドシル高さ）Ｈ、サイドシル２から座席３の中心までの車幅方向幅（サイドシル幅）Ｗ、並びに座席３のヒップポイントＰからドア開口部４のピラーまでの前後方向の長さ（開口長さ）ＬＨが対象となっている。これを受けて、設計諸元データ２２２には、サイドシル高さＨ、サイドシル幅Ｗ、開口長さＬＨをそれぞれ保存する属性｛Ｈ、Ｗ、ＬＨ｝が用意されているとともに、一組の｛Ｈ、Ｗ、ＬＨ｝を識別するための諸元番号が主キーの一部として設定されている。また、ＳＭ番号を外部キーとして、シミュレーション２２１を参照することにより、シミュレーション２２１に設定された行毎に複数の設定諸元を設定することができるようになっている。
【００６５】
人体特性データ２２３は、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号｝を主キーとして、｛年齢、身長、座高、体重、服装｝を保存することにより、シミュレーション対象となる人体の特性を保存するためのテーブルであり、本実施形態においては、この人体特性データ２２３が、人体特性データを記憶する人体特性データ記憶手段の具体例を構成している。図１９で説明したように、人体特性データとしては、各関節部分の座標（ｘ0，ｙ0）〜（ｘ3，ｙ3）、各体節長さＬ1〜Ｌ3、各体節の質量ｍ1〜ｍ3がある。これらをシミュレーション対象とするために、人体特性データ２２３は、上述した属性を有しており、これらによって、シミュレーション対象となる人体特性データを保存することができるようになっている。ここで、人体特性データ２２３は、ＳＭ番号を外部キーとして、シミュレーション２２１を参照することにより、シミュレーション２２１に設定された行毎に複数の人体特性データを設定することができるようになっている。また、属性｛年齢｝は、年齢マスタ２１０を参照するための外部キーになっている。さらに、人体特性データ２２３において、属性｛服装｝は、関節角度マスタ２１２に保存されている下限値α、上限値βを変更することにより、次に説明する拘束条件を補正するための補正項目であり、本実施形態では、洋服の場合と和服の場合とを択一的に選択するように設定されている。
【００６６】
次に、拘束条件２２４は、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号、諸元番号、関節番号｝を主キーとして、｛拘束条件ｘ、拘束条件ｙ｝を有するテーブルである。
【００６７】
拘束条件は、図１９の人体モデルから幾何学的条件を数式化したものであり、次式に基づいて演算されるものである。
【００６８】
【数１】
2009241808.tif 000003
【００６９】
そして、拘束条件２２４には、後述するシミュレーションプログラム２２によって各式（１）〜（４）の演算結果が保存されることになる。図示の通り、拘束条件２２４は、｛ＳＭ番号、諸元番号｝、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号｝を外部キーとして、設計諸元データ２２２、人体特性データ２２３を参照する連関エンティティを構成しており、これによって、人体特性データ２２３に設定された行毎に設計諸元データ毎の拘束条件を設定することが可能になっている。また、拘束条件２２４は、｛関節番号、服装特性｝を外部キーとして関節角度マスタ２１２を参照するように設定されており、これによって、服装毎の関節角度θ1〜θ4の下限値α、上限値βを参照することができるとともに、関節マスタ２１１のｘ座標、ｙ座標を参照することが可能になっている。
【００７０】
次に、遺伝的アルゴリズム２２５は、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号、諸元番号、関節番号、世代番号｝を主キーとするテーブルである。世代番号は、次に説明する遺伝的アルゴリズムにおいて、生成される世代Ｇを一意に特定する番号である。
【００７１】
遺伝的アルゴリズムは、進化論的な考え方に基づいてデータを操作し、最適な探索や学習、推論を実行する手法である。
【００７２】
図２１は遺伝的アルゴリズムの概要を示すフローチャートである。
【００７３】
図２１を参照して、遺伝的アルゴリズムでは、最初に初期世代集団を生成し（ステップＳ１）、次いで、生成された集団の個体に対して適合度を計算する（ステップＳ２）。次に、各個体を評価し（ステップＳ３）、その評価に基づいて終了条件を満たしているかどうか判定する（ステップＳ４）。終了条件を満たしていない場合には、ＧＡオペレーションを実行し（ステップＳ５）、ステップＳ２のルーチンに復帰する。
【００７４】
本実施形態では、詳しくは後述するシミュレーションプログラム２２によって、式（１）〜（４）の拘束条件から次式（５）の関節角パターン（個体）が世代Ｇ毎に複数パターン生成され、式（５）のパラメータが変更されることによって、ステップＳ５のＧＡオペレーションが実行される。
【００７５】
【数２】
2009241808.tif 000004
【００７６】
但し、ａi、ｂi、ｃi、ｄi、ｅi：関節角パターンを決定するパラメータである。
【００７７】
式（５）の関節角パターンθ（ｔ）は、各関節の角度を時間の４次関数として、予め設定された個数Ｎだけ生成されるものである。
【００７８】
図２２は図２１の遺伝的アルゴリズムにおけるＧＡオペレーションの説明図である。
【００７９】
図２２を参照して、ＧＡオペレーションの態様としては、ある世代Ｇの個体をそのままコピーするクローン（図２２（Ａ））と、ある世代Ｇの個体を、当該世代Ｇには存在しないパターンに変化させる突然変異（図２２（Ｂ））と、ある世代Ｇにおける複数の個体の一部を入れ換える交叉（図２２（Ｃ））とがある。
【００８０】
式（５）に即して説明すると、図２２（Ａ）のクローンが選択された場合、拘束条件に基づいて得られた式（５）がそのまま次の世代Ｇ＋１に採用される。また、図２２（Ｂ）突然変異が採用された場合、関節を曲げるタイミングが、当該世代Ｇには存在しないパターンで変化するように、式（５）が変更される。また、突然変異は、その変更の程度によって大変異と小変異とに分類される。さらに図２２（Ｃ）の交叉が採用された場合、関節を曲げる量やタイミングが、複数の関節角パターンの間で入れ替わるように式（５）が変更される。
【００８１】
本件発明者の鋭意研究の結果、世代Ｇから世代Ｇ＋１に移行する際に、
クローン：大変異：小変異：交叉＝３：３５：１０：５２
に設定することにより、シミュレーション結果と人体測定による測定結果とが極めて近似する結果を得られた。そこで、本実施形態では、後述する遺伝的アルゴリズムの実行に際し、３：３５：１０：５２の比率で、ＧＡオペレーションを実行するように設定されている。
【００８２】
個体の評価方法としては、適合度に比例した割合で個体を選択する「ルーレット選択方式」、集団の中から個体をある個対数（トーナメントサイズ）だけランダムに選定し、その中で適合度の最も高いものを選択する「トーナメント選択方式」、適合度の高い個体のいくつかを、そのまま次の世代に残す「エリート戦略」等を採用することが可能である。
【００８３】
各関節角パターンθ（ｔ）を評価するために、本実施形態では、次式（６）の評価関数によって得られる評価値［ＰＩ］を採用している。評価値［ＰＩ］は、人体特性データ毎に設定された設計諸元データを評価するための値である。
【００８４】
【数３】
2009241808.tif 000005
【００８５】
但し、ｉ：関節番号、ｊ：体節番号、ｔf：動作時間、τiN：関節トルクである。
【００８６】
式（６）の関節トルクτiNは、静力学および動力学の観点から、３つの力（慣性力τiI、コリオリ力と遠心力ｈi、重力τig）と、２つの抵抗（弾性抵抗τik、粘性抵抗τic）
によって影響を受ける物理量であり、本実施形態においては、次式で与えられるものである。
【００８７】
【数４】
2009241808.tif 000006
【００８８】
但し、ｊ：体節番号、Ｎ：個体番号、τiI：慣性力、ｈi：コリオリ力と遠心力、τig：重力、τik：弾性抵抗、τic：粘性抵抗である。
【００８９】
本実施形態において、人間は、負担を最小となるように動作すると仮定し、各関節に加わる関節トルクτiNが最小となるように動作すると仮定している。そこで、本実施形態では、式（７）から明らかなように、各関節に加わるパラメータ（慣性力τiI、コリオリ力と遠心力ｈi、重力τig弾性抵抗τik、粘性抵抗τic）の総和を最大発揮トルクτmaxで除すことで、関節トルクτiNを正規化し、式（６）から明らかなように、評価値［ＰＩ］は、正規化された関節トルクτiNの総和としている。なお、関節トルクτiNは、方向によって符号が異なるものであるから、式（６）では、絶対値の総和を演算している。
【００９０】
慣性力τiIは次式によって表わされるものである。
【００９１】
【数５】
2009241808.tif 000007
【００９２】
但し、Ｈは慣性行列であり、次式で表わされるものである。
【００９３】
【数６】
2009241808.tif 000008
【００９４】
ここで、Ｊ：ヤコビ行列、上付き「T」：転置行列、上付き「L」：並進ヤコビ行列、上付き「A」：回転ヤコビ行列。
【００９５】
コリオリ力（回転座標系で移動した際に移動方向と垂直に移動速度に比例した大きさで受ける力）と遠心力ｈiは、それぞれ次式によって表わされるものである。
【００９６】
【数７】
2009241808.tif 000009
【００９７】
また、重力τigは次式によって表わされるものである。
【００９８】
【数８】
2009241808.tif 000010
【００９９】
次に、弾性抵抗τik、粘性抵抗τicは、それぞれ次式によって演算される。
【０１００】
【数９】
2009241808.tif 000011
【０１０１】
ここで、式（１２）は、マスタテーブル２１０〜２１４のソースとなったデータベースから近似式を作成したものであり、式（１３）は、公知の研究に基づくものを採用している。式（１３）において、ｃは粘性補正定数であり、上述した年齢マスタ２１０の値が代入される。また、ｃiは粘性係数であり、上述した関節マスタ２１１の値が代入される。
【０１０２】
遺伝的アルゴリズムの終了条件は、生成される個体の特性や、個体の評価方法によって種々設定することが可能である。例えば、ある世代Ｇで得られた最良の個体の評価値［ＰＩ］Ｇと次の世代Ｇ＋１で得られた最良の個体の評価値［ＰＩ］Ｇ＋１の差がある閾値以下である場合には、シミュレーションが収束したとして、終了させるようにしてもよい。或いは、世代Ｇの変更回数を予め設定しておき、その回数を終了した場合には、シミュレーションが収束したとみなして、終了させるようにしてもよい。
【０１０３】
図１８に示す関節角パターン２２６は、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号、諸元番号、関節番号、世代番号、個体番号｝を主キーとして、｛関節角パターン、評価値［ＰＩ］、最適パターンフラグ｝を属性として有しており、式（５）の値を保存するためのテーブルである。関節角パターン２２６は、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号、諸元番号、関節番号、世代番号｝を外部キーとして、遺伝的アルゴリズム２２５を参照することができるように設定されている。また、属性｛最適パターンフラグ｝は、遺伝的シミュレーションによって最適と判定された関節角パターンにマーキングするためのフラグである。
【０１０４】
関節トルク２２７は、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号、諸元番号、関節番号、世代番号、個体番号、関節トルク番号｝を主キーとして、｛関節トルク、慣性力、コリオリ力、遠心力、弾性抵抗、粘性抵抗｝を属性として有している。この関節トルク２２７は、｛ＳＭ番号、人体特性データ番号、諸元番号、関節番号、世代番号、個体番号｝を外部キーとして関節角パターン２２６を参照できるように設定されている。これによって、生成された関節角パターン毎に関節トルクの演算結果を保存することができるとともに、拘束条件２２４に設定された式（１）〜（４）の拘束条件を参照できるようになっている。
【０１０５】
本実施形態に係るシミュレーションプログラム２２は、上述したデータベース２１のトランザクションテーブル２２１、２２２にデータを入力するためのフォームを含んでいる。
【０１０６】
図２３は設計諸元データの入力画面であり、図２４は人体特性データの入力画面である。
【０１０７】
図２３および図２４を参照して、入力画面は、シミュレーション番号毎にページが変化するメインフォーム３０１と、このメインフォーム３０１に組み込まれたタブ形式のサブフォーム３０２、３０３とによって構成されている。各フォーム３０１〜３０３は、ＧＵＩによって具体化されたものであり、キーボード１６、マウス１７の操作によって、状態遷移し、所定の操作によって所定の値が図１８で示すデータベース２１に入力されるようになっている。
【０１０８】
メインフォーム３０１は、図略のメニュー画面で入力された実施日をシミュレーション番号毎に表示するものであり、実施日、シミュレーション番号は、それぞれ図１８のシミュレーション２２１に保存されるようになっている。メインフォーム３０１には、ボタン３０１ａが設けられており、このボタンをクリックすることにより、各サブフォーム３０２、３０３のデータを更新して、シミュレーションプログラム２２を実行することが可能になっている。
【０１０９】
サブフォーム３０２は、設計諸元データを入力するためのＧＵＩであり、設計諸元データ２２２の行を複数表示可能な連票形式のフォームである。各行には、設計諸元データ２２２の属性に対応して、諸元番号、サイドシル高さＨ、サイドシル幅Ｗ、開口長さＬＨが表示されるようになっており、このうち、サイドシル高さＨ、サイドシル幅Ｗ、開口長さＬＨが入力項目になっている。オペレータがこれらの項目を入力し、登録ボタン３０２ａをクリックすることにより、諸元番号毎の行が設計諸元データ２２２に追加されるようになっている。なお３０２ｂは、行毎に設けられたキャンセルボタンであり、このキャンセルボタン３０２ｂをクリックすることにより、対応する行が削除されるように設定されている。
【０１１０】
サブフォーム３０３は、人体特性データを入力するためのＧＵＩであり、人体特性データ２２３の行を複数表示可能な連票形式のフォームである。各行には、人体特性データ２２３の属性に対応して、人体特性データ番号、年齢、身長、座高、体重、服装が表示されるようになっており、このうち、年齢、身長、座高、体重、服装が入力項目になっている。本実施形態において、服装は「洋服」と「和服」を選択肢として表示し、図略のランク数でこれらを識別する評定法方式が採用されている。オペレータがこれらの項目を入力し、登録ボタン３０３ａをクリックすることにより、人体特性データ番号毎の行を人体特性データ２２３に追加されるようになっている。なお３０３ｂは、行毎に設けられたキャンセルボタンであり、このキャンセルボタン３０３ｂをクリックすることにより、対応する行が削除されるように設定されている。
【０１１１】
次に、登録が完了し、メインフォーム３０１のボタン３０１ａをクリックすると、図２５に示すフローが実行される。
【０１１２】
図２５は本実施形態に係るシミュレーションプログラム２２のメインフローを示すフローチャートである。
【０１１３】
図２５を参照して、シミュレーションプログラム２２が実行されると、車両設計諸元データが入力されているか否かを判別し（ステップＳ１０）、入力されていない場合には、エラー表示を返すように設定されている（ステップＳ１１）。このエラー表示では、メインフォーム３０１、サブフォーム３０２を再表示し、オペレータが車両設計特性を再入力することになる。
【０１１４】
ステップＳ１０において、車両の設計諸元データが入力されている場合には、同様に、人体特性データが入力されているか否かを判別し（ステップＳ１２）、入力されていない場合には、エラー表示を返すように設定されている（ステップＳ１４）。このエラー表示では、メインフォーム３０１、サブフォーム３０３を再表示し、オペレータが人体特性データを再入力することになる。
【０１１５】
設計諸元データ、人体特性データが何れも入力されている場合、評価関数の演算が実行され（ステップＳ１５）、実行結果を表示する（ステップＳ１６）ように構成されている。
【０１１６】
図２６は図２５の評価関数演算サブルーチンを示すフローチャートである。
【０１１７】
図１８及び図２６を参照して、評価関数演算サブルーチンが実行されると、ＣＰＵ１１は、シミュレーションプログラム２２に基づき、関節毎に拘束条件を演算する（ステップＳ１５１）。このステップＳ１５１では、サブフォーム３０２から入力された各諸元Ｈ、Ｗ、ＬＨが設計諸元データ２２２から参照され、サブフォーム３０３から入力された人体特性データ毎に式（１）〜（４）が演算される。なお、体節長さＬの決定は、人体特性データ２２３に保存されている｛身長、座高｝から該当するデータをプログラム（或いはＳＱＬ）で体節長さマスタ２１３から読取り、拘束条件の演算に供する。ここで、本実施形態では、人体特性データとして服装が入力項目として設定されているとともに、拘束条件の演算時には、関節角度マスタ２１２から服装別に関節角度θの下限値α、上限値βを選定することができるので、拘束条件の設定をより緻密に実行可能になる。拘束条件は、ステップＳ１、Ｓ２で入力された設計諸元データと人体特性データの組み合わせ分だけ生成される。
【０１１８】
次に、拘束条件が演算されると、演算結果が拘束条件２２４の対応する属性に保存されるとともに、遺伝的アルゴリズムにおける世代が初期化され（ステップＳ１５２）、遺伝的アルゴリズム２２５に行が加えられる。
【０１１９】
次いで、この世代Ｇに関し、式（５）の関節角パターンを予め設定された個数Ｎだけ生成する（ステップＳ１５３）。これにより、関節角パターン２２６には、世代番号毎に生成された複数の関節角パターンが登録される。
【０１２０】
次いで、関節角パターン毎に式（７）の関節トルクτiNが演算され、演算結果が関節トルク２２７に保存される（ステップＳ１５４）。このステップＳ１５４では、上述したように、各関節に加わるパラメータ（慣性力τiI、コリオリ力と遠心力ｈi、重力τig弾性抵抗τik、粘性抵抗τic）の総和を最大発揮トルクτmaxで除すことで、関節トルクτiNを正規化しているので、自然な人間の動作をシミュレーションするためのパフォーマンスインデックスとして利用することが可能になる。なお関節トルクτiNの演算に当たっては、入力画面のサブフォーム３０３から入力された｛身長、座高、体重｝に基づき、プログラムまたはＳＱＬによって、体節質量マスタ２１４から該当する体節質量ｍを読み出し、値を代入するようにしている。
【０１２１】
本実施形態において、式（７）の関節トルクτiNを演算するに際し、データベース２１の年齢マスタ２１０に保存されている粘性補正定数ｃと、関節マスタ２１１に保存されている粘性係数ｃiが読み出され、式（１３）に代入される。
【０１２２】
次に、世代Ｇについて、式（６）の評価関数から評価値［ＰＩ］が演算され、関節角パターン２２６の属性｛評価値［ＰＩ］｝に保存される（ステップＳ１５５）。
【０１２３】
次に、上述した終了条件設定に基づき、終了条件を満たしているか否かが判定され（ステップＳ１５６）、満たしていない場合には、世代Ｇを次の世代Ｇ＋１に更新し（ステップＳ１５７）、遺伝的アルゴリズム２２５の行を追加して、ＧＡオペレーションを実行し（ステップＳ１５８）、ステップＳ１５３に復帰する。
【０１２４】
他方、終了条件を満たしている場合には、最適個体を選定し、処理を終了する（ステップＳ１５９）。このステップＳ１５９では、演算された評価値［ＰＩ］のうち、最小の関節角パターンθ（ｔ）が関節角パターン２２６の中から選定され、該当する行の最適パターンフラグにマーキングが施される。これにより、実行されたシミュレーションの中で、何れの関節角パターンが最適であったかを判定することができるので、この関節角パターンに係る設計諸元データを設計諸元データ２２２から特定することが可能になる。
【０１２５】
以上説明したように、本具体例では、車両用ドア部周辺の設計諸元データと人体の特性データから、式（１）〜（４）で示した乗降動作の拘束条件を演算し、さらに演算された拘束条件に基づいて乗降動作をシミュレーションすることにより、乗員が取り得る乗降動作に基づいて、好ましい設計諸元データを得ることが可能になる。
【０１２６】
また、本具体例では、演算された拘束条件に基づいて、乗員の関節に作用するトルクが最小となるように、すなわち、式（６）で求められる評価値［ＰＩ］が最小となる乗降動作をシミュレーションしている。そのため本実施形態では、乗員の関節に作用するトルクが最小となるように乗降動作をシミュレーションするので、乗員が最も負担や違和感を受けることなく、乗降動作を取ることのできる設計諸元データを得ることが可能になる。
【０１２７】
また、本具体例では、データベース２１の年齢マスタ２１０に、年齢毎に乗員の脚部の関節トルクτiNに関係する粘性補正定数ｃを補正項として記憶するものであり、シミュレーションは、この粘性補正定数ｃに基づき、乗員の関節トルクτiNを年齢別に補正して実行されている。そのため本実施形態では、シミュレーションの乗員対象を年齢別に分別することが可能になる。
【０１２８】
また、本具体例では、身長と座高毎に決定される体節長さＬiを記憶する体節長さマスタ２１３を有するものであり、拘束条件の演算に当たっては、設定された（入力画面のサブフォーム３０３から入力された）身長と座高に基づいて、体節長さＬiを選定し、拘束条件を演算するものである。そのため本実施形態では、身長と座高に基づいて体節長さＬiを決定し、拘束条件を演算しているので、拘束条件の精度がより高くなる。従って、拘束条件に基づいて生成される関節角パターンや関節トルクτiN、ひいては、評価値［ＰＩ］の精度が向上する。
【０１２９】
また、本具体例では、身長と座高と体重毎に決定される体節質量マスタ２１４を有しており、関節トルクτiNを、設定された身長と座高と体重とに基づいて、体節質量ｍを選定することにより演算している。そのため本実施形態では、体節質量ｍの点からも関節トルクτiN、ひいては、評価値［ＰＩ］の精度がより高くなる。
【０１３０】
また、本具体例では、関節角度マスタ２１２に服装毎の関節角度θiの下限値α、上限値βを保存しておき、設定された服装に基づいて、これらのデータを関節角度範囲データとして選定し、拘束条件を演算している。そのため本実施形態では、拘束条件の演算に際し、乗員の服装をパラメータとして取り入れることが可能になるので、特定の顧客層を狙ったシミュレーションをより的確に実行することが可能になる。
【０１３１】
上述した具体例は一例に過ぎず、例えば、設計諸元データとしては、上述した具体例に例示したものの他、車両の開口面積を加えることが可能である。また、人体特性データ２２３を参照する体節別のテーブルを設け、このテーブルから体節質量マスタ２１４を参照させることにより、人体特性データ２２３の各データと体節質量マスタ２１４の体節質量ｍや体節長さマスタ２１３の体節長さＬをデータベース上で関連づけて管理することが可能になる。その他、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【０１３２】
以上の構成を備えたシート装置３０ｆ，３０ｒの乗員降車時における作動制御について、例えば後席シート３０ｒの場合を例にとって説明する。
図４は、後席シート３０ｒの着座乗員降車時の作動制御を説明するためのフローチャートである。この図に示すように、システムがスタートすると、まず、ステップ＃１で、バックルＳＷ４５のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）状態に基づいて、着座乗員Ｍｒが降車動作を開始すると予測されるか否かが判定される。
【０１３３】
本システムは、乗員Ｍｒがシート３０ｒに着座しシートベルトバックルをロックしてバックルＳＷ４５がＯＮされた状態を初期状態としてスタートしており、ステップ＃１での判定においては、ＯＮ状態であったバックルＳＷ４５がＯＦＦになると（ステップ＃１：ＹＥＳ）、バックルがアンロックされて着座乗員Ｍｒが降車動作を開始するものと予測される。一方、バックルＳＷ４５のＯＮ状態が継続されている場合には（ステップ＃１：ＮＯ）、バックルのロック状態が継続され乗員Ｍｒは降車の意志がないものと判断できる。
【０１３４】
着座乗員Ｍｒが降車動作を開始すると予測される場合には（ステップ＃１：ＹＥＳ）、ステップ＃２，＃３，＃４，＃５で、第２メモリ部５６のシート諸元値データ、シート前後位置センサ４１ｆ，４１ｒ及びシート座面角センサ４２ｆ，４２ｒの検出値、乗員体格データ、ドア開度がそれぞれ読み込まれる。乗員体格データ及びドア開度は、例えばカメラ３９による撮像データに基づくものである。
【０１３５】
次に、ステップ＃６，＃７で、乗員体格データ及びドア開度に基づき、且つ、第１メモリ部５５の片側足抜け推定用データ及び第２メモリ部５６のシート諸元値データを適用して、乗員Ｍｒの片側の足Ａ１について足抜き動作中の移動軌跡および足抜き位置が推定される。この足抜き位置は、足抜き動作の推定移動軌跡の最終点として推定されるものである。
【０１３６】
以上の推定結果に基づき、且つ、第３メモリ部５７の車両諸元値データを適用して、推定された足抜き動作時の移動軌跡および足抜き位置に対応したシート前後位置およびシート座面角度が算出される（ステップ＃８）。そして、ステップ＃９で、実際のシート前後位置およびシート座面角度が、ステップ＃８で得られた値になるように調整される。
【０１３７】
その後、片側足抜き動作が終了したか否かが判定され（ステップ＃１０）、この判定結果がＹＥＳになると、乗員の体格データ及びシート諸元値データに基づき、踏ん張り姿勢のためのシート座面角が算出される（ステップ＃１１）。この代わりに、前述のように踏ん張り姿勢用のデータベースを用意しておき、このデータベースを適用して踏ん張り姿勢のためのシート座面角を得るようにしても良い。
そして、ステップ＃１２で、実際のシート座面角が、ステップ＃１１で得られた値となるようにシートクッション３１ｒの傾斜角度が調整される。
【０１３８】
以上、説明したように、本実施形態によれば、シート諸元値データと推定された着座乗員Ｍｒの体格とに基づいて、乗員降車時の片側の足抜き動作中の負担感が最小となるように足抜き動作の軌跡を推定すると共に前記片側の足抜け位置を推定し、推定された前記足抜き動作の軌跡が確保されるようにシートを調整することにより、乗員Ｍｒの体格に応じて異なる足抜き動作の軌跡および足抜き位置に基づいて、乗員降車時の片側の足抜き動作中の負担感を最小にすることができ、降車動作に伴う乗員の負担感を効果的に軽減することができるのである。
【０１３９】
特に、ドア開度を考慮に入れて乗員降車時の片側の足抜け位置が推定されるので、ドア開度に応じて、つまり、ドア半開時などドアが全開でなくても、乗員Ｍｒの負担感がより軽減された降車を実現することができる。
【０１４０】
尚、以上の説明で後席シート３０ｒを例にとったものについては、前席シート３０ｆやセンタピラー３６との関係が影響を及ぼす内容を除いては、基本的には、前席シート３０ｆの場合にも適用できるものである。
【０１４１】
このように、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、変更および改良等がなされるものであることは、いうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明は、車両用シート装置に関し、降車時の着座乗員の各動作に応じてシートを好適に調整し降車動作に伴う負担感をより効果的に軽減することができ、着座乗員の降車性を高めることができる自動車等の車両に装備されるシート装置として、有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の実施形態に係るシート装置を備えた自動車の車室内を模式的に示す側面図である。
【図２】前記シート装置に付設されたシート位置・座面角調整装置の一例を示す説明図である。
【図３】前記シートのシート制御ユニットの構成を概略的に示すブロック構成図である。
【図４】前記シートの着座乗員降車時の作動制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】前記シートとその周辺の車両部分との位置関係を模式的に示す図で、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は側面図である。
【図６】降車時の足抜き動作に伴う乗員の筋負担に関するデータマップの一例を示す説明図である。
【図７】前記シートに着座した乗員の足抜き動作を示す説明図である。
【図８】後席乗員の足抜き動作を説明するための前席シート及び後席シートの平面図である。
【図９】降車時の足抜き動作に要する最大距離および好適なシート座面角に関するデータマップの一例を示す説明図である。
【図１０】前記シートに着座した乗員の一連の足抜き動作の説明図の一部である。
【図１１】前記シートに着座した乗員の一連の足抜き動作の説明図の一部である。
【図１２】前記シートに着座した乗員の一連の足抜き動作の説明図の一部である。
【図１３】前記シートに着座した乗員の一連の足抜き動作の説明図の一部である。
【図１４】人間の踏ん張り力と乗員の体格及び車両寸法との関係を模式的に示す説明図である。
【図１５】乗員の体格をパラメータとして人間の踏ん張り力と車両寸法との関係を示すグラフである。
【図１６】最大の踏ん張り力が得られるシート座面角についてのデータマップの一例を示す説明図である。
【図１７】人間の踏ん張り力をシミュレーションで求める場合の人間の足の踏ん張りモデルを示す図で、図１７（ａ）は踏ん張り面が比較的高い場合を、図１７（ｂ）は踏ん張り面が比較的低い場合を、それぞれ示す説明図である。
【図１８】本実施形態に係る片側足抜き軌跡の推測に用いるデータベースの構成の具体例を示すＥＲ図である。
【図１９】図１８のデータベースに保存される人体特性データの説明図である。
【図２０】図１８のデータベースに保存される設計諸元データの説明図である。
【図２１】遺伝的アルゴリズムの概要を示すフローチャートである。
【図２２】図２１に示した遺伝的アルゴリズムにおけるＧＡオペレーションの説明図である。
【図２３】設計諸元データの入力画面である。
【図２４】人体特性データの入力画面である。
【図２５】本実施形態に係るシミュレーションプログラムのメインフローを示すフローチャートである。
【図２６】図２５の評価関数演算サブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４４】
３０ｆ  前席シート
３０ｒ  後席シート
３１ｆ，３１ｒ  シートクッション
３２ｆ，３２ｒ  シートバック
３６  センタピラー
３９  カメラ
４１ｆ，４１ｒ  シート前後位置センサ
４２ｆ，４２ｒ  シート座面角センサ
４５  バックルＳＷ
４７  シート前後移動用モータ
４８  シート座面角調整用モータ
５０  シート制御ユニット
５１  降車開始判定部
５２  ドア開度判定部
５３  体格判定部
５４  片側足抜き終了判定部
５５  第１メモリ部
５６  第２メモリ部
５７  第３メモリ部
５８  片側足抜け位置推定処理部
５９  片側足抜き動作用シート位置・座面角算出処理部
６１  踏ん張り姿勢用シート座面角算出処理部
６２  シート前後位置・座面角調整量算出処理部
Ａ，Ａ１，Ａ２  乗員の足
Ｌ１  足抜け位置
Ｍｆ，Ｍｒ  乗員
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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