CN102099235A - 利用肌骨骼信息的操作支援装置和操作支援方法 - Google Patents

Abstract

一种操作支援装置，包括：用于检测操作者的肌骨骼状态的肌骨骼状态检测单元(200)；由所述操作者操作的操作部件(500)；响应于所述操作部件(500)的操作而动作的作动机构(600)；和控制单元。所述控制单元(102)包括肌骨骼状态信息取得单元(102a)；用于预测所述操作者是否要操作所述操作部件(500)的操作预测单元(102b)；和在所述操作部件的操作之前执行所述作动机构的实际动作的前处理动作、或者开始所述实际动作的机构控制单元(102c)。该方法例如通过消除转向系统中的游隙或通过制动系统中的早期压力升高而允许被控制的机构更快地响应。

Description

利用肌骨骼信息的操作支援装置和操作支援方法

技术领域

本发明涉及一种操作支援装置和一种操作支援方法。

背景技术

存在用于感测操作者的状态并基于该状态控制各种类型的作动机构的技术，并且关于车辆控制，通过监测车辆驾驶员的驾驶操作的输入和结果或车辆驾驶员的认知状态来改变车辆控制的尝试已有所报道。

例如，日本专利申请2006-123640号公报(JP-A-2006-123640)中记载的驾驶位置调节装置由用照相机获取的图像信息检测驾驶员的关节弯曲角度，基于该关节弯曲角度计算座椅和转向盘的最佳移动量，并基于所计算出的移动量调节座椅和转向盘，使得座椅、转向盘和驾驶员的位置处于理想的驾驶位置。

此外，日本专利申请2007-168641号公报(JP-A-2007-168641)中记载的可变转向角转向装置是通过推定针对转向输入角度的目标车辆状态量(例如车速、横摆率或水平加速度)来控制车辆运动的车辆稳定性控制(VSC)的一个示例，更具体地，其通过基于车速和转向盘转向状态检测驾驶员的紧急避让操作并控制与该紧急避让操作对应的转向输出而在驾驶员已进行紧急避让操作时自动地控制遵循驾驶员的避让意图的转向角。

另一方面，还存在用于预测人的行为的技术。

例如，日本专利申请2006-110217号公报(JP-A-2006-110217)中记载的肌肉活动推定系统由操作特定目标对象的人的关节和肌肉的各个运动状态量及要被操作的目标对象的刚性和粘性来推定人的肌肉活动状态。

此处，通常希望在车辆控制期间尽快起动驾驶支援装置(快速起动)以便确保车辆驾驶员的安全性。

因此，可考虑一种发射“车辆驾驶员面部朝向警报”的技术，其利用由用照相机获取的图像信息检测驾驶员的状态的JP-A-2006-123640等来检测驾驶员面部的朝向，或者换句话说，是一种通过用照相机监测驾驶员的面部朝向而在驾驶员已将他或她的视线转移到与行驶方向等不同的方向上的情况下使预碰撞安全系统(PCS)警报的时间加速的技术。

但是，对于利用JP-A-2006-123640的“车辆驾驶员面部朝向警报”的情况，因为驾驶员的认知行为是通过仅基于用照相机获取的图像信息来监测驾驶员的面部朝向和视线而被推定的，由于存在许多导致驾驶员的实际操作的不确定要素，所以虽然该方法可适于推定驾驶员的认知状态(例如察觉或未察觉)，但它具有不适于预测驾驶员的操作的问题。

此外，JP-A-2007-168641中记载的转向协作模式的VSC基于与驾驶员先前执行的操作有关的信息来进行控制。也就是说，虽然这种类型的控制在基本上没有不确定要素(即，不具有任何预测的要素)方面较好(因为控制基于先前的结果来进行而不预测将来的操作)，但是由于车辆运动控制的动作基于已由驾驶员执行的操作而开始，因此它具有不可避免地包含“延迟要素”的问题。对于转向协作模式的VSC的情况，例如，由于不可避免地包含该“延迟要素”，存在在驾驶员的操作和车辆控制动作之间产生分歧(偏差)状态的可能性，由此导致这种类型的控制具有不完善的方面(例如，发生不能由车辆控制处理的情况)的问题。

这样，虽然在JP-A-2006-123640和JP-A-2007-168641记载的相关技术中检测车辆驾驶员的面部朝向或紧急避让操作，但由于这些未被提前预测，所以即使为了确保安全性而快速起动驾驶支援装置，在实际上不需要紧急避让操作的情况下，也存在驾驶支援装置最终并不由于其快速起动而被需要的问题。此外，还需要以高精度来推定驾驶员希望何种类型的驾驶支援，并且在无法以高精度推定车辆驾驶员希望的驾驶支援的内容的情况下，存在不能为驾驶员提供舒适的驾驶支援的问题。此外，由于控制基于与由车辆驾驶员执行的操作有关的信息而开始，因此存在控制不能快速开始的问题，由此使得控制开始的时间不可避免地包含“延迟要素”。

为了解决上述问题，必须在已精确地预测出驾驶员的实际运动和操作及与这些操作直接相关的状态之后在适当的时间起动(包括快速起动)驾驶支援装置。此外，虽然希望尽量消除上述“延迟要素”以便更安全地执行车辆运动控制，但由于存在如果控制更快速地起动(快速起动)则动作变得不需要的情况，所以关于快速起动必须精确地预测是否希望起动控制。

因此，虽然可考虑使用例如在JP-A-2006-110217中记载的技术来预测人的行为，但由于JP-A-2006-110217的预测技术仅能通过由驾驶员的关节和肌肉的各个运动状态量及被操作车辆的刚性和粘性推定操作车辆的驾驶员的肌肉活动状态、利用计算机图形模型在例如与障碍物碰撞的情况下推定车辆驾驶员的行为，所以该技术具有不能基于这些推定结果实现实际的车辆控制的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作支援装置，其能够在作动机构控制(包括车辆运动控制)期间精确地监测和推定操作者的认知和操作(包括车辆运动)，并基于这些推定结果实现更安全和更舒适的作动机构动作(包括车辆运动)，还提供一种操作支援方法。

在本发明的一个方面中，所述操作支援装置具有：用于检测操作者的肌骨骼状态的肌骨骼状态检测单元；由所述操作者操作的操作部件；响应于所述操作部件的操作而动作的作动机构；和控制单元。所述控制单元包括用于通过控制所述肌骨骼状态检测单元来取得所述操作者的肌骨骼状态信息的肌骨骼状态信息取得单元，用于基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述操作者是否施行所述操作部件的操作的操作预测单元，和机构控制单元，所述机构控制单元在所述操作预测单元预测出所述操作部件的操作要被施行的情况下，在所述操作部件的操作之前执行所述作动机构的实际动作的前处理动作，或者开始所述实际动作。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，所述操作者可以是车辆的驾驶员，并且所述肌骨骼状态检测单元、所述操作部件、所述作动机构和所述控制单元可被装设在所述车辆中。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，所述肌骨骼状态信息取得单元可取得所述驾驶员的与所述操作部件接触的肢体的所述肌骨骼状态信息。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，所述肌骨骼状态信息取得单元可取得所述驾驶员的头部以下的身体部分的所述肌骨骼状态信息。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，所述操作部件可以是要由所述驾驶员用来控制控制车辆运动的所述作动机构的部件，并且所述机构控制单元可对由于所述操作部件的操作而产生的所述车辆运动执行辅助控制。

此外，本发明的该方面的操作支援装置还可具有存储单元。所述存储单元可具有用于存储人体肌骨骼信息的人体肌骨骼信息存储单元，所述人体肌骨骼信息至少包括基于所述驾驶员的关节的运动范围确定的肢体或头部以下的身体部分的运动范围约束条件，并且所述操作预测单元可参照存储在所述人体肌骨骼信息存储单元中的所述运动范围约束条件，并且基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述驾驶员是否操作所述操作部件。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，所述操作部件可包括转向盘，所述作动机构可包括转向机构，并且所述机构控制单元可对响应于所述驾驶员对所述转向盘的操作而动作的所述转向机构执行转矩辅助控制。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，运动范围约束条件可包括基于所述驾驶员的肘的运动范围限定的肘关节运动范围约束条件，并且所述操作预测单元可通过参照存储在所述人体肌骨骼信息存储单元中的所述肘关节运动范围约束条件、基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述驾驶员操作所述转向盘的方向。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，在所述操作预测单元预测出所述转向盘的操作方向的情况下，所述机构控制单元可在所述转向盘被操作之前执行所述转向机构的齿轮的游隙减小处理以沿所述预测出的操作方向动作，或者在所述操作预测单元预测出所述转向盘的操作时或在所述驾驶员操作所述转向盘时向所述转向机构施加转矩以沿所述预测出的方向动作。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，所述操作部件可包括制动踏板，所述作动机构可包括制动机构，并且所述机构控制单元可对响应于所述驾驶员对所述制动踏板的操作而动作的所述制动机构执行制动辅助控制。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，运动范围约束条件可包括基于所述驾驶员的膝关节和髋关节中至少一者的运动范围限定的腿关节运动范围约束条件，并且所述操作预测单元可基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息和存储在所述人体肌骨骼信息存储单元中的所述腿关节运动范围约束条件来预测所述驾驶员是否操作所述制动踏板。

此外，在本发明的该方面的操作支援装置中，在所述操作预测单元预测出所述制动踏板的操作的情况下，所述机构控制单元可在所述制动踏板被操作之前执行油加压处理以消除所述制动机构的不敏感范围，或者可在所述操作预测单元已预测出所述制动踏板要被操作时或在所述驾驶员操作所述制动踏板时对所述制动机构执行所述油加压处理以使所述制动机构动作。

此外，在本发明的一个方面中所要求的操作支援方法具有以下过程：取得与操作者的肌骨骼状态有关的肌骨骼状态信息的肌骨骼状态信息取得过程；用于基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述操作者是否操作操作部件的操作预测过程；和机构控制过程，所述机构控制过程用于在所述操作预测过程中预测出所述操作部件的操作的情况下，在所述操作部件的操作之前执行响应于所述操作部件的操作而动作的作动机构的实际动作的前处理动作，或者开始所述作动机构的所述实际动作。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，所述操作者可以是车辆的驾驶员，并且所述肌骨骼状态信息取得过程、所述操作预测过程和所述机构控制过程可在所述车辆中进行。

此外，本发明的该方面的操作支援方法可在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得所述驾驶员的与所述操作部件接触的肢体的所述肌骨骼状态信息。

此外，本发明的该方面的操作支援方法可在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得所述驾驶员的头部以下的身体部分的肌骨骼状态信息。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，在所述机构控制过程中可对响应于所述操作部件的操作而控制车辆运动的所述作动机构执行辅助控制。

此外，本发明的该方面的操作支援方法可基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息和基于所述驾驶员的关节的运动范围限定的所述驾驶员的肢体或头部以下的身体部分的运动范围约束条件来预测所述驾驶员是否操作所述操作部件。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，所述操作部件可包括转向盘，所述作动机构可包括转向机构，并且在所述机构控制过程中可对响应于所述驾驶员对所述转向盘的操作而动作的所述转向机构执行转矩辅助控制。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，运动范围约束条件可包括基于所述驾驶员的肘关节的运动范围限定的肘关节运动范围约束条件，并且在所述操作预测过程中可基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息和所述肘关节运动范围约束条件来预测所述驾驶员操作所述转向盘的方向。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，在所述操作预测过程中预测出所述转向盘的操作方向的情况下，在所述机构控制过程中可在所述转向盘被操作之前执行所述转向机构的齿轮的游隙减小处理以沿所述预测出的操作方向动作，或者在所述操作预测过程中预测出所述转向盘的操作时或在所述驾驶员操作所述转向盘时向所述转向机构施加转矩以沿所述预测出的方向动作。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，所述操作部件可包括制动踏板，所述作动机构可包括制动机构，并且在所述机构控制过程中可对响应于所述驾驶员对所述制动踏板的操作而动作的所述制动机构执行制动辅助控制。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，运动范围约束条件可包括基于所述驾驶员的膝关节和髋关节中至少一者的运动范围限定的腿关节运动范围约束条件，并且在所述操作预测过程中可基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息和所述腿关节运动范围约束条件来预测所述驾驶员是否操作所述制动踏板。

此外，在本发明的该方面的操作支援方法中，在所述操作预测过程中预测出所述制动踏板的操作的情况下，在所述机构控制过程中可在所述制动踏板被操作之前执行油加压处理以消除所述制动机构的不敏感范围，或者可在所述操作预测过程中已预测出所述制动踏板要被操作时或在所述驾驶员操作所述制动踏板时对所述制动机构执行所述油加压处理以使所述制动机构动作。

根据如上所述的该方面的操作支援装置，肌骨骼状态检测单元取得操作者的肌骨骼状态信息。然后，操作预测单元基于所取得的肌骨骼状态信息来预测操作者是否将操作操作部件。在已预测出操作部件将被操作的情况下，在操作部件被操作之前执行作动机构的实际动作的前处理动作，或者开始所述实际动作。因此，可监测操作者的操作的“预备”操作(也就是，“身体运动(动作)”)，可提取用作与操作直接有关的“先兆”的那些部分，可计算对操作者的操作的预测及其可能性，并且可基于预测的结果适当地控制作动机构。例如，根据该方面，由于可基于操作者的骨骼的运动来提取操作部件的操作形式的“先兆”，所以可在检测到该“先兆”时开始作动机构的动作(例如游隙减小或实际动作)。此外，根据该方面，由于可通过精确地检测操作者的操作来消除“延迟要素”，所以能以良好的响应速率和小的浪费开始支援控制。结果，该方面能够实现安全和舒适的作动机构控制。

此外，在将本发明的该方面的操作支援装置应用于车辆的情况下，可监测车辆驾驶员的驾驶的“预备”操作(也就是，“身体运动(动作)”)，可提取用作与驾驶操作直接有关的“先兆”的那些部分，可计算对车辆驾驶员的驾驶操作的预测及其可能性，并且可基于预测的结果适当地控制车辆运动。例如，根据该方面，由于可基于驾驶员的骨骼的运动来提取操作部件的操作形式的“先兆”，所以可在检测到该“先兆”时开始作动机构的动作(例如游隙减小或实际动作)。此外，根据该方面，由于可通过精确地检测驾驶员的操作来消除“延迟要素”，所以能以良好的响应速率和小的浪费开始支援控制，由此能实现安全和舒适的车辆运动控制。

此外，根据本发明的该方面，对车辆驾驶员的与操作部件接触的肢体取得肌骨骼状态信息。因此，与基于与除了与操作部件接触的肢体以外的身体部分的运动有关的信息(例如肩部的倾斜线或胸部的朝向)推定肌骨骼状态信息的情况相比，可从例如与操作部件接触的身体的状态提取数据。结果，可描述直接与操作有关的身体的运动，并且可基于人体肌骨骼状态信息更精确地对操作进行推定。

此外，根据本发明的该方面，由于对驾驶员的头部以下的身体部分取得肌骨骼状态信息，所以可比通过检测面部的朝向预测驾驶员的状态的现有控制技术(例如利用JP-A-2006-123640的“车辆驾驶员面部朝向警报”)更精确地预测车辆驾驶员的状态。例如，对于用于检测面部朝向的控制技术(面部朝向检测控制)的情况，在操作者或驾驶员已操作操作部件而他或她的面部面向与操作不相关的方向(例如在操作或驾驶期间瞥向侧面时)的情况下，可能错误地推定出操作者或驾驶员不想要的操作。但是，根据本发明的该方面，通过描述操作部件的实际操作所涉及的骨骼运动，可基于驾驶员的头部以下的身体部分(肩部以下的身体部分)的肌骨骼状态信息来推定操作。结果，本发明的该部分能够以比上述“面部朝向检测控制”更高的精度预测车辆驾驶员的状态。

此外，根据本发明的该方面，操作部件是由驾驶员用来操作控制车辆运动的作动机构的部件，并且对由于操作部件的操作而产生的车辆运动执行辅助控制。因此，通过在适当的时间起动(包括快速起动)作动机构，可执行辅助控制，例如在转向机构的情况下为齿轮游隙减小或施加辅助转矩。结果，本发明的该方面能够尽量消除上述的“延迟要素”。

此外，根据本发明的该方面，至少包括基于驾驶员的关节的运动范围限定的肢体或头部以下的身体部分的运动范围约束条件的人体肌骨骼信息存储在存储单元中，并且基于所取得的肌骨骼状态信息和存储在存储单元中的运动范围约束条件来预测驾驶员是否操作操作部件。结果，能以高的精度执行为了安全的车辆运动控制而对与实际动作和驾驶员对操作部件的操作直接有关的状态的推定。此外，根据该方面，可从驾驶员的肢体或头部以下的身体部分的运动范围信息和关于驾驶员的当前肌骨骼状态的信息来预测驾驶操作系统(操作部件)的操作，并且可在已预测出作动机构要被操作的情况下开始作动机构的动作。结果，由于可精确地检测驾驶员的操作并且可消除“延迟要素”，所以本发明的该方面能够以良好的响应时间和小的浪费开始支援控制，由此能实现安全和舒适的车辆运动控制。

此外，根据本发明的该方面，操作部件包括转向盘，作动机构包括转向机构，并且对响应于车辆驾驶员对转向盘的操作而动作的转向机构执行转矩辅助控制。因此，通过例如在紧急避让期间施加转向辅助转矩，转向机构能更快速地动作。结果，该方面能够实现安全和舒适的车辆运动控制。

此外，根据本发明的该方面，运动范围约束条件包括基于驾驶员的肘关节的运动范围限定的肘关节运动范围约束条件，并且通过参照存储在存储单元中的肘关节运动范围约束条件、基于所取得的肌骨骼状态信息来预测驾驶员操作转向盘的方向。因此，例如，能提前预测出驾驶员突然使转向盘转动以避让障碍物的紧急避让操作。更具体地，根据该方面，可通过考虑肘关节的运动范围来精确地预测驾驶员使转向盘朝哪个方向转动和是否执行紧急避让操作以避让障碍物如车辆或建筑物。

此外，根据本发明的该方面，在已预测出转向盘将被操作的方向的情况下，在转向盘被操作之前执行转向机构的齿轮的游隙减小处理以沿预测出的操作方向动作，或者在控制单元已预测出转向盘的操作时或在驾驶员操作转向盘时向转向机构施加转矩。因此，在已提前预测出例如驾驶员将通过突然使转向盘转动而执行紧急避让操作以避让障碍物的情况下，可通过使转向机构动作而快速地执行紧急避让。结果，该方面能够更可靠地确保驾驶员的安全性。更具体地，根据该方面，可消除由于转向机构中游隙的存在所引起的、由从转向盘被操作的时间到转向机构的动作确定开始的时间的时间滞后(延迟)等导致的不一致的感觉。结果，该方面能够通过以这种方式减小可归因于延迟的控制限制而执行更安全和更舒适的转向控制(转向辅助)。

此外，根据本发明的该方面，操作部件包括制动踏板，作动机构包括制动机构，并且对响应于驾驶员对制动踏板的操作而动作的制动机构执行制动辅助控制。因此，可通过例如在紧急避让期间用油加压处理辅助制动机构而使制动机构更快速地动作。结果，该方面能够实现安全和舒适的车辆运动控制。

此外，根据本发明的该方面，运动范围约束条件包括基于驾驶员的膝关节和髋关节中至少一者的运动范围限定的腿关节运动范围约束条件，并且基于所取得的肌骨骼状态信息和存储在存储单元中的腿关节运动范围约束条件来预测驾驶员是否操作制动踏板。因此，可提前预测出例如通过驾驶员突然踏压制动踏板而避免与障碍物等发生碰撞的紧急避让操作。更具体地，根据该方面，可通过考虑膝关节或髋关节的运动范围来精确地预测是否通过驾驶员突然踏压制动踏板而执行紧急避让操作以避免与障碍物如车辆或建筑物发生碰撞。

此外，根据本发明的该方面，在已预测出制动踏板将被操作的情况下，在制动踏板被操作之前执行油加压处理以消除制动机构的不敏感范围，或者在控制单元已预测出制动踏板将被操作时或在驾驶员操作制动踏板时对制动机构执行油加压处理以使制动机构动作。因此，在已提前预测出将通过驾驶员突然踏压制动踏板而执行紧急避让操作以避免与障碍物等发生碰撞的情况下，可通过使制动机构快速地动作而执行紧急避让操作。更具体地，根据该方面，可消除由于制动机构中游隙的存在所引起的、由从制动踏板被操作的时间到制动机构的动作实际开始的时间的时间滞后(延迟)等导致的不一致的感觉。结果，该方面能够通过以这种方式减小可归因于延迟的控制限制而执行更安全和更舒适的制动控制(制动辅助)。结果，能更可靠地确保驾驶员的安全性。

附图说明

在下面参照附图对本发明的示例实施例的详细说明中将描述本发明的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是示出本发明的基本处理的一个示例的流程图；

图2是示出本发明所应用的操作支援装置100的构型的一个示例的框图；

图3是示出该实施例中的转向辅助控制处理的一个示例的流程图；

图4是示出该实施例中的转向辅助控制处理的一个示例的流程图；

图5是示出该实施例中在转向辅助控制期间车辆驾驶员的状态的一个示例的图示；

图6是示出该实施例中的制动辅助控制处理的一个示例的流程图；

图7是示出该实施例中的制动辅助控制处理的一个示例的流程图；以及

图8是示出该实施例中在制动辅助控制期间车辆驾驶员的状态的一个示例的图示。

具体实施方式

下文基于附图提供了对本发明所要求的操作支援装置、操作支援方法和程序的实施例的详细说明。此外，本发明不限于这些实施例。

下面首先参照图1提供对本发明实施例的概要的说明，然后是对构型、处理等的详细说明。这里，图1是示出基本处理的一个示例的流程图。

总地来说，本发明实施例的概要具有下述基本特征。

也就是说，操作支援装置至少设有用于检测操作者的肌骨骼状态的肌骨骼状态检测单元、由操作者操作的车辆的操作部件、响应于操作部件的操作而动作的作动机构、控制单元和存储单元。

这里，“操作部件”是指由操作者用来操作作动机构的部件，并且例如包括操作杆、操作开关或操作踏板。

此外，“作动机构”是指响应于操作部件的操作量而动作的机构，并且例如包括响应于操作杆、操作开关或操作踏板的操作量而动作的机械臂(机器人手臂)。

此外，存储单元可存储人体肌骨骼信息，所述人体肌骨骼信息至少包括基于操作者的关节运动范围的肢体或头部以下的身体部分的运动范围约束条件。此外，运动范围约束条件还可包括基于操作者的肘关节的运动范围限定的肘关节运动范围约束条件。此外，运动范围约束条件也可还包括基于由操作者的膝关节和髋关节构成的至少一个腿关节的运动范围限定的腿关节运动范围约束条件。

下面参照图1提供对操作支援装置的基本处理的一个示例的说明。

如图1所示，操作支援装置的控制单元通过控制肌骨骼状态检测单元来取得肌骨骼状态信息(步骤SA-1)。

此处，操作支援装置的控制单元可取得操作者的与操作部件接触的肢体的肌骨骼状态信息。此外，操作支援装置的控制单元也可取得操作者的头部以下的身体部分的肌骨骼状态信息。

操作支援装置的控制单元基于在步骤SA-1中取得的肌骨骼状态信息来预测操作者是否将操作操作部件(步骤SA-2)。

此处，操作支援装置的控制单元也可基于所取得的肌骨骼状态信息和存储在存储单元中的运动范围约束条件来预测操作者是否将操作操作部件。此外，操作支援装置的控制单元也可基于所取得的肌骨骼状态信息和存储在存储单元中的肘关节运动范围约束条件来预测操作者将操作操作部件的方向。此外，操作支援装置的控制单元还可基于所取得的肌骨骼状态信息和存储在存储单元中的腿关节运动范围约束条件来预测操作者是否将操作操作踏板等。

在步骤SA-2中在已预测出操作部件将被操作的情况下(步骤SA-2为“是”)，操作支援装置的控制单元在操作部件被操作之前执行作动机构(例如机械臂)的实际动作(例如伸出机械臂并抓住物体)的前处理动作(例如通过操作操作杆减小游隙，直到机械臂动作)，或者开始实际动作(例如开始伸出机械臂)(步骤SA-3)。

此处，“前处理动作”不是指由作动机构执行的“实际动作”本身，而是指对作动机构的实际动作而言所必须的步骤。例如，前处理动作包括机械臂的齿轮的游隙减小处理，沿机械臂已被预测出的操作方向向机械臂施加辅助转矩，或消除操作踏板的不敏感范围的预先油加压处理。例如，在已通过检测操作者的骨骼的运动而确定操作杆或操作踏板将被操作的情况下，操作支援装置的控制单元可开始游隙减小形式的前处理动作，或者可沿机械臂实际操作的方向开始施加轻微的转矩辅助。

此外，操作支援装置的控制单元也可对由于操作部件的操作而产生的作动机构的动作执行辅助控制(例如开始前处理动作或开始实际动作)。

此外，操作支援装置的控制单元也可对响应于操作者对操作杆或操作踏板的操作而动作的机械臂执行转矩辅助控制形式的辅助控制。作为其具体示例，在已预测出操作杆将被操作的方向的情况下，操作支援装置的控制单元在操作杆被操作之前执行机械臂的齿轮的游隙减小处理以沿预测出的方向动作，或者在已预测出操作杆要被操作时或在操作者已操作操作杆时，作为实际动作，以转矩辅助控制的形式向机械臂施加转矩以沿预测出的操作方向动作。

此外，操作支援装置的控制单元还可对响应于操作者对操作踏板的操作而动作(例如利用机械臂的端部抓住物体)的机械臂执行辅助控制。更具体地，在已预测出操作踏板将被操作的情况下，操作支援装置的控制单元可在制动踏板被操作之前执行油加压处理形式的前处理动作以消除制动踏板的不敏感范围作为实际动作，或者可在控制单元已预测出制动踏板要被操作时或在操作者操作制动踏板时以辅助控制的形式对机械臂执行油加压处理以使机械臂动作。

另一方面，在步骤SA-2中在已预测出操作部件将不被操作的情况下(步骤SA-2为“否”)，操作支援装置的控制单元结束处理。这便完成了对操作支援装置的基本处理的说明。

这样便结束了对本发明实施例的概要的说明。

下面参照图2提供对操作支援装置100的构型的说明。图2是示出本发明所应用的操作支援装置100的构型的一个示例的框图，并且只有该构型的与本发明相关的那些部分在概念上被示出。

如图2所示，总地来说，操作支援装置100连接到用于检测操作者(包括车辆的驾驶员)的肌骨骼状态的肌骨骼状态检测单元200、由操作者操作的操作部件500、响应于操作部件500的操作而动作的作动机构600、位置检测单元300、和周边信息检测单元400，并且由至少具有的控制单元102和存储单元106构成。

在图2中，操作部件500是由操作者用来操作作动机构600(例如机械臂650)的部件，并且例如包括操作杆550、操作开关560和操作踏板570等。此外，对于车辆运动控制的情况，操作部件500是由驾驶员用来操作控制车辆运动(例如发动、停止、曲线行驶和加速或减速)的作动机构600的部件，并且例如包括制动踏板520、加速踏板、转向盘510、变速杆、开关、拨盘和按钮。在该实施例中，操作部件500具有操作响应于操作部件500的操作量而动作的作动机构600的功能，并且例如包括用于控制机械臂650的操作杆550、操作开关560和操作踏板570。此外，对于车辆运动控制的情况，操作部件500包括用于控制转向机构610的转向盘510，和用于控制制动机构620的制动踏板520。

此外，在图2中，作动机构600是响应于操作部件500的操作量而动作的机构，并且例如包括响应于操作部件500如操作杆550、操作开关560或操作踏板570的操作量而动作的机械臂650。此外，对于车辆运动控制的情况，作动机构600是基于对车辆驾驶员的运动和操作的推定结果执行车辆控制的致动器。例如，转向机构610是沿预测出的操作方向施加转矩或对齿轮执行游隙减小处理等的转向转矩辅助致动器。此外，制动机构620例如是对制动器的不敏感区域(包含游隙)执行油加压处理等的制动辅助致动器。

此外，在图2中，肌骨骼状态检测单元200用作检测操作者(包括车辆驾驶员)的肌骨骼状态的、用于监测操作者的运动的传感器，并由至少具有的例如照相机210、接触式传感器220和非接触式传感器230构成。

此处，照相机210具有通过监测操作者的关节位置及其运动来获取图像信息(包括动画图像)以允许控制单元102测量关节间连接长度等的操作者监测照相机的功能，并被装设在能够获取操作者的图像的任意位置(例如对于车辆的情况在后视镜上)。更具体地，由于控制单元102通过二进制处理等来处理图像信息，由照相机210获取的操作者的图像信息被用于检测肩线的倾斜度或躯干的倾斜角度等。在该实施例中，照相机210获取用于通过使控制单元102监测操作者的各个关节的位置来检测肩线的倾斜度或躯干的倾斜角度等的图像信息。此外，照相机210也可由多个照相机210-1至210-2构成，并且例如，操作者的膝关节和髋关节的图像可用其中一个照相机210-1来获取，而肘关节和腕关节的图像可用另一个照相机210-2来获取。此外，照相机210也可例如为红外照相机。此处，由于红外照相机能够在夜间获取驾驶员的图像而无需照明，因此照相机210也可具有能够获取空间温度分布(包括操作者的肘、膝和髋关节的)的功能。

此外，接触式传感器220具有用于直接感测操作者的运动的接触式运动传感器的功能，并被装设在与操作者接触的操作部件500上(例如在操作杆550上，或者对于车辆的情况在转向盘510或由操作者占据的座椅上)。例如，接触式传感器220可包括转矩传感器或压力传感器(包括座椅压力传感器等)。更具体地，转矩传感器被装设在操作部件500的任意位置(例如在操作杆550上，或者对于车辆的情况在转向盘510上)，并检测沿操作部件500(例如操作杆550，或者对于车辆的情况为转向盘510)被操作的方向施加的转矩。此外，压力传感器被装设在任意位置，例如由操作者占据的座椅，并检测施加在座椅上的、在操作者执行操作时变动的载荷。

此外，非接触式传感器230具有用于感测身体与正被操作的操作部件500(例如操作杆550、操作开关560、操作踏板570，或对于车辆的情况为转向盘510或制动踏板520)的接触和非接触的非接触式运动传感器的功能，并被装设在由操作者操作的操作部件500上。例如，非接触式传感器230包括静电电容传感器等。更具体地，非接触式传感器230例如在操作者的脚已靠近制动踏板520或操作踏板570超过通常位置的情况下通过检测从身体检测出的静电电容的变动来检测脚的接近。

此外，在图2中，位置检测单元300具有主要在车辆运动控制期间通过以高精度确定主车辆的当前位置而产生当前位置信息的功能。例如，位置检测单元300具有地磁传感器、陀螺仪或转向传感器等，并且这些可被用于通过自主导航方法来检测主车辆的当前位置和道路状况。此外，位置检测单元300也可具有GPS天线或GPS接收器等，并且这些可被用于通过无线导航方法来检测主车辆的当前位置、道路状况等。在该实施例中，用位置检测单元300检测出的当前位置信息等通过与由控制单元102取得的肌骨骼状态信息结合而被用于提高预测精度。

此外，在图2中，周边信息检测单元400具有主要在车辆运动控制期间产生表示主车辆周边的目标物体和主车辆之间的位置关系的周边信息的功能。例如，周边信息检测单元400可具有用于识别主车辆和目标物体之间的位置关系的照相机(例如后视导向照相机或前部和侧部监视器)或毫米波雷达等。在该实施例中，用周边信息检测单元400检测出的周边信息通过与由控制单元102取得的肌骨骼状态信息结合而被用于提高预测精度。

在该实施例中，位置检测单元300和周边信息检测单元400被用于监测车辆周围的当前环境并取得车辆的周边环境信息(包括位置信息和周边信息)。所取得的周边环境信息由于控制单元102的处理而被用作用于确定对由驾驶员执行的运动和操作的推定结果的可靠性的准则(例如在主车辆的右前方有车辆时朝右转向的可能性)。

此外，在图2中，输入/输出控制接口单元108是连接到上述的肌骨骼状态检测单元200、位置检测单元300、周边信息检测单元400、操作部件500和作动机构600的接口。此外，输入/输出控制接口单元108具有控制信息(例如从肌骨骼状态检测单元200、位置检测单元300、周边信息检测单元400、操作部件500和作动机构600获得的信号)的输入和输出的功能。

此外，在图2中，容纳在存储单元106中的各种类型的数据库或表格(例如，人体肌骨骼信息数据库106a)是存储装置如硬盘驱动器。例如，存储单元106容纳用于各种类型的处理的各种类型的程序、表格、文件和数据库，用于预测操作者(包括驾驶员)的操作所需的信息(例如人体关节约束(运动范围)和肌肉之间的对立平衡(例如各个关节的弯曲和伸展的强度))，和在车辆运动控制的情况下车辆行驶所需的信息(例如地图、道路的直线部分、弯道、上下坡、高速道路等)。

在存储单元106的各个构成要素之中，人体肌骨骼信息数据库106a在基于由控制单元102取得的肌骨骼状态信息来预测操作者是否将操作操作部件500时被使用，并且是用于存储人体肌骨骼信息的人体肌骨骼信息存储单元，所述人体肌骨骼信息至少包含基于操作者的关节的运动范围限定的肢体或头部以下的身体部分的运动范围约束条件。此外，人体肌骨骼信息数据库106a也可包括人体肌骨骼信息中的与人体关节约束(运动范围)和肌肉之间的对立平衡(例如各个关节的弯曲和伸展的强度)有关的肌骨骼数据。此外，人体肌骨骼信息数据库106a还可包含基于操作者的肘关节的运动范围限定的肘关节运动范围约束条件以及基于操作者的膝关节和髋关节之中的至少一个腿关节的运动范围限定的腿关节运动范围约束条件。

此外，在图2中，控制单元102具有控制程序如操作系统(OS)及用于容纳限定各种类型的处理流程的程序和所需的数据的内存。控制单元102对用于根据这些程序等执行各种处理的信息进行处理。控制单元102由所设有的肌骨骼状态信息取得单元102a、操作预测单元102b和机构控制单元102c构成。在该实施例中，控制单元102用作操作者操作推定器，并且用作用于基于从肌骨骼状态检测单元200、位置检测单元300和周边信息检测单元400获得的信息及存储在存储单元106中的信息推定操作者的运动和操作的模块。

在这些构成部分之中，肌骨骼状态信息取得单元102a通过控制肌骨骼状态检测单元200来取得操作者(包括车辆驾驶员)的肌骨骼状态信息。

此外，操作预测单元102b基于由肌骨骼状态信息取得单元102a取得的肌骨骼状态信息来预测操作者(包括驾驶员)是否将操作操作部件500。

此外，在操作预测单元102b已预测出操作部件500将被操作的情况下，机构控制单元102c在操作部件500被操作之前执行用于作动机构600的实际动作的前处理动作，或者开始所述实际动作。

这样便结束了对操作支援装置100的构型的说明。

下面参照图1和图3至8提供对以上述方式构成的该实施例中的应用于车辆的操作支援装置100的处理的一个示例的详细说明。此处，图3和4是示出该实施例中的转向辅助控制处理的一个示例的流程图。此外，图5是示出该实施例中在转向辅助控制期间车辆驾驶员的状态的一个示例的图示。此外，图6和7是示出该实施例中的制动辅助控制处理的一个示例的流程图。此外，图8是示出该实施例中在制动辅助控制期间车辆驾驶员的状态的一个示例的图示。

首先，作为一个示例，参照图1提供对在操作支援装置100应用于车辆的实施例中操作支援装置100的基本处理的一个示例的详细说明。

如图1所示，肌骨骼状态信息取得单元102a通过控制肌骨骼状态检测单元200来取得驾驶员形式的操作者的肌骨骼状态信息(步骤SA-1)。

此处，肌骨骼状态信息取得单元102a也可取得操作者或车辆驾驶员的与操作部件500接触的肢体的肌骨骼状态信息。此外，肌骨骼状态信息取得单元102a还可取得驾驶员的头部以下的身体部分的肌骨骼状态信息。

操作预测单元102b基于在步骤SA-1中由肌骨骼状态信息取得单元102a的处理取得的肌骨骼状态信息来预测驾驶员是否将操作操作部件500(步骤SA-2)。

此处，操作预测单元102b也可通过参照存储在人体肌骨骼信息数据库106a中的运动范围约束条件、基于由肌骨骼状态信息取得单元102a的处理取得的肌骨骼状态信息来预测车辆驾驶员是否将操作操作部件500。此外，操作预测单元102b也可通过参照存储在人体肌骨骼信息数据库106a中的肘关节运动范围约束条件、基于由肌骨骼状态信息取得单元102a的处理取得的肌骨骼状态信息来预测车辆驾驶员将操作转向盘510的方向。此外，操作预测单元102b还可通过参照存储在人体肌骨骼信息数据库106a中的腿关节运动范围约束条件、基于由肌骨骼状态信息取得单元102a的处理取得的肌骨骼状态信息来预测车辆驾驶员是否将操作制动踏板520。

在步骤SA-2中在操作预测单元102b的处理已预测出操作部件500将被操作的情况下(步骤SA-2为“是”)，机构控制单元102c在操作部件500被操作之前执行作动机构600(例如转向机构610和制动机构620)的实际动作(例如转向机构610的朝左或朝右转向，或制动机构620的油加压)的前处理动作(例如转向机构610的齿轮的游隙减小处理，或消除制动机构620中的不敏感区域的油加压处理)，或者开始实际动作(例如向转向机构610施加转矩，或对油加压以使制动机构620实际动作)(步骤SA-3)。

此处，车辆控制中的“前处理动作”不是指作动机构600本身的“实际动作”，而是指对于使作动机构600实际动作而言所必须的步骤。例如，前处理动作包括转向机构610的齿轮的游隙减小处理或在转向转矩辅助期间施加辅助转矩。例如，在通过检测驾驶员的骨骼的运动而由操作预测单元102b的处理确定为转向盘510将被操作的情况下，操作预测单元102b可开始游隙减小，或者可沿转向盘510实际动作的方向开始轻微地施加转矩辅助。

此外，机构控制单元102c可对由于操作部件500的操作而产生的车辆控制执行辅助控制(例如，开始前处理动作或实际动作)。

此外，机构控制单元102c也可对响应于驾驶员对转向盘510的操作而动作的转向机构610执行转矩辅助控制形式的辅助控制。更具体地，在已预测出转向盘510将被操作的情况下，机构控制单元102c可在转向盘510被操作之前执行对转向机构610的齿轮的游隙减小处理形式的前处理动作以沿预测出的操作方向动作，或者在已预测出转向盘510要被操作时或在车辆驾驶员操作转向盘510时，作为实际动作的形式，以转矩辅助控制的形式向转向机构610施加转矩以沿预测出的操作方向动作。

此外，机构控制单元102c可对响应于车辆驾驶员对制动踏板520的操作而动作的制动机构620执行制动辅助控制形式的辅助控制。更具体地，在已预测出制动踏板520将被操作的情况下，机构控制单元102c可在制动踏板520被操作之前执行消除制动机构620的不敏感区域的油加压处理形式的前处理动作，或者可在操作预测单元102b的处理已预测出制动踏板520要被操作时或在车辆驾驶员操作制动踏板520时执行其形式为以制动辅助控制的形式对制动机构620执行油加压处理以使制动机构620动作的实际动作。

另一方面，在步骤SA-2中在操作预测单元102c的处理预测出操作部件500将不被操作的情况下(步骤SA-2为“否”)结束处理。这便结束了对本发明的操作支援装置100的基本处理的说明。

接着，通过按照图3和4的流程图的流程并适时地参照图5来提供对该实施例中的转向辅助控制处理的一个示例的说明。

如图3所示，肌骨骼状态信息取得单元102a取得输入信息形式的车辆驾驶员的当前状态和各种类型的约束(步骤SB-1)。更具体地，肌骨骼状态信息取得单元102a从用照相机210获取的驾驶员的图像信息取得驾驶员的关节位置和驾驶员的关节间连接长度。此外，肌骨骼状态信息取得单元102a取得存储在人体肌骨骼信息数据库106a中的约束形式的关节运动范围数据、肌骨骼数据等。此外，肌骨骼状态信息取得单元102a还可取得各种输入信息的一部分，例如用接触式传感器220检测出的表示驾驶员的运动(转向盘510的运动)的信息，或用非接触式传感器230检测出的表示驾驶员和操作部件500(例如，转向盘510或制动踏板520)之间的距离的信息。此外，控制单元102可取得用位置检测单元300和周边信息检测单元400检测出的、主车辆的周边环境信息(例如，主车辆的当前位置或离前车的距离)形式的各种类型的输入信息的一部分。此外，该步骤SB-1的处理与图1所示的步骤SA-1的处理对应。

然后，操作预测单元102b通过基于在步骤SB-1中取得的输入信息推定驾驶员运动而从车辆驾驶员的当前状态得出接下来要进行的概率最高的运动或操作(步骤SB-2和SB-3)。更具体地，在步骤SB-2中，操作预测单元102b计算车辆驾驶员的手掌的可动方向和运动概率。然后操作预测单元102b推定转向盘510将转动的方向是向右还是向左。此外，步骤SB-2和SB-3的处理与图1中的步骤SA-2对应。

下面参照图4和5提供对步骤SB-1和SB-2中操作预测单元102b的处理的说明。

如图4所示，操作预测单元102b基于在步骤SB-1中取得的输入信息通过监测图5所示的驾驶员的各个关节的位置来测量图5所示的驾驶员的肩线的倾斜度和躯干的倾斜角度等(步骤SC-1)。

然后，操作预测单元102b应用图5所示的驾驶员的关节间连接的约束(步骤SC-2)。

接下来，操作预测单元102b如图5所示应用驾驶员的各个关节的运动范围条件和肌肉力平衡(屈曲、伸展)条件(步骤SC-3)。更具体地，操作预测单元102b应用图5所示的肘关节的运动范围和肌肉力平衡(肌骨骼约束)。

然后，操作预测单元102b结合由控制单元102的处理取得的来自其它监测传感器(例如位置检测单元300和周边信息检测单元400)的信息(与步骤SA-1中取得的各种类型的输入信息对应)(步骤SC-4)。例如，操作预测单元102b还可通过添加表示主车辆和周围车辆之间的位置关系的数据来结合信息。

接下来，操作预测单元102b由当前状态推定驾驶员的运动和操作部件500如转向盘510的操作量(步骤SC-5)。更具体地，操作预测单元102b推定操作部件500如转向盘510的方向是将向右还是向左以及操作部件500的转向量(操作量)。

回到图3，机构控制单元102c基于在步骤SB-2和SB-3中获得的推定结果得出转向辅助控制形式的适当的辅助方向和辅助量(步骤SB-4和SB-5)。更具体地，操作预测单元102b在步骤SB-4中确定转向辅助转矩的方向，然后在步骤SB-5中沿所确定的方向控制转矩辅助，或提前减小转向机构610的齿轮中的游隙，以便减少由在辅助控制中可能引起问题的延迟导致的不一致的感觉。此外，步骤SB-4和SB-5的处理与图1中的步骤SA-3对应。

然后，机构控制单元102c按照预测出操作要开始的时间或驾驶员的实际操作的时间施加辅助转矩(步骤SB-6和SB-7)。更具体地，操作预测单元102b在步骤SB-6中在检测到驾驶员对转向盘510的实际操作之前控制转向辅助转矩，或者在步骤SB-7中按照该时间控制转向辅助转矩。此外，步骤SB-6和SB-7的处理与图1中的步骤SA-3对应。

这样，由上述的转向辅助控制处理构成了一种减少车辆驾驶员的不一致的感觉并抑制限制分歧的更安全和更舒适的车辆运动系统(转向辅助)。这便结束了对转向辅助控制处理的说明。

接着，下面通过按照图6和7的流程图并适时地参照图8提供对该实施例中的制动辅助控制处理的一个示例的说明。

如图6所示，肌骨骼状态信息取得单元102a取得形式为当前车辆驾驶员状态、各种类型的约束和周边环境监测信息的输入信息(步骤SD-1)。更具体地，肌骨骼状态信息取得单元102a从用照相机210获取的驾驶员图像信息取得驾驶员的关节位置和驾驶员的关节间连接长度。此外，肌骨骼状态信息取得单元102a取得存储在人体肌骨骼信息数据库106a中的形式为关节运动范围数据、肌骨骼数据等的约束。此外，肌骨骼状态信息取得单元102a也可取得各种输入信息的一部分，例如用接触式传感器220(例如座椅压力传感器)检测出的表示驾驶员的运动(载荷)的信息，或用非接触式传感器230检测出的表示驾驶员和操作部件500(例如，制动踏板520)之间的距离的信息。此外，控制单元102可取得用位置检测单元300和周边信息检测单元400检测出的、主车辆的周边环境信息(例如，主车辆的当前位置或离前车的距离)形式的各种类型的输入信息的一部分。此外，该步骤SD-1的处理与图1所示的步骤SA-1的处理对应。

然后，操作预测单元102b基于在步骤SD-1中取得的输入信息从驾驶员的当前状态或周边环境信息(例如，车辆间距离)得出接下来要进行的概率最高的运动或操作(步骤SD-2和SD-3)。更具体地，在步骤SD-2中，操作预测单元102b例如计算脚的可动方向和运动概率。然后操作预测单元102b推定加速踏板(未示出)或制动踏板520等的向前和向后方向的操作。此外，步骤SB-2和SB-3的处理与图1中的步骤SA-2对应。

下面参照图7和8提供对步骤SD-1和SD-2中的操作预测单元102b的处理的说明。

如图7所示，操作预测单元102b基于在步骤SD-1中取得的输入信息监测图8所示的躯干的竖直轴线的倾斜度或驾驶员座椅的压力分布(载荷)变化(步骤SE-1)。

然后，操作预测单元102b应用图8所示的驾驶员下半身的各个关节间连接的约束(步骤SE-2)。

接下来，操作预测单元102b如图8所示对驾驶员的各个关节应用运动范围条件和肌肉力平衡(屈曲、伸展)条件(步骤SE-3)。更具体地，操作预测单元102b应用图8所示的膝关节和髋关节的运动范围和肌肉力平衡(肌骨骼约束)。

然后，操作预测单元102b结合由控制单元102的处理取得的来自其它周边环境监测传感器(例如位置检测单元300和周边信息检测单元400)的信息(步骤SE-4)。例如，操作预测单元102b可通过添加和结合周边环境信息等确定在车辆间距离短的情况下踏压制动踏板520的可能性高。

接下来，操作预测单元102b由当前状态推定驾驶员的运动和操作部件500如制动踏板520的操作量(步骤SE-5)。更具体地，操作预测单元102b推定操作部件500如制动踏板520是否有可能操作。

回到图6，机构控制单元102c基于在步骤SD-2和SD-3中获得的推定结果得出制动辅助的必要性和辅助的量(步骤SD-4和SD-5)。更具体地，操作预测单元102b在步骤SD-4中确定制动辅助的预定操作，并在步骤SD-5中通过提前对制动机构620的油压的不敏感范围(游隙量)加压来控制制动辅助的预加压，以便减少在辅助控制中可能引起问题的不一致的感觉和限制分歧。此外，步骤SD-4和SD-5的处理与图1中的步骤SA-3对应。

然后，机构控制单元102c按照预测出操作要开始的时间或驾驶员的实际操作的时间提供辅助(制动量加压)(步骤SD-6和SD-7)。更具体地，操作预测单元102b在步骤SD-6中在检测到驾驶员对制动踏板520的实际操作之前控制制动辅助，或者在步骤SD-7中按照该时间控制制动辅助。此外，步骤SD-6和SD-7的处理与图1中的步骤SA-3对应。

这样，由上述的制动辅助控制处理构成了一种减少驾驶员的不一致的感觉并抑制限制分歧的更安全和更舒适的车辆运动系统(制动辅助)。这便结束了对制动辅助控制处理的说明。

这样便结束了对操作支援装置100的处理的说明。

[其它实施例]虽然前面的描述已提供了对本发明的一个实施例的说明，但是在权利要求书所述的技术构思的范围内本发明也能以各种其它不同实施例的形式加以实施。

例如，本发明的操作支援装置100也可应用于如上所述的用在工厂中的作动机构(例如机械臂)，或应用于除车辆以外的其它各种装置的控制。

此外，在前述实施例中被描述为自动进行的处理的全部或一部分也可手动地进行。或者，被描述为手动进行的处理的全部或一部分可采用传统的方法自动地进行。

此外，除非另外特别指出，处理程序、控制程序、具体名称、包括诸如处理注册数据或检索条件等参数的信息、屏幕示例和数据库构型可任意地修改。

此外，与附图所示的操作支援装置100有关的各个构成要素表示功能性概念，而并非必需如附图所示的那样物理地构成。

例如，由操作支援装置100的各个装置提供的各种处理功能的全部或任意部分、特别是用控制单元102执行的处理功能可由中央处理单元(CPU)及用该CPU确定和执行的程序来实现，或者可用布线逻辑形式的硬件来实现。此外，程序可被记录到后面描述的记录介质上，并按需要被机械地读入到操作支援装置100中。也就是说，存储单元106如只读存储器(ROM)或硬盘(HD)通过用作与CPU协作的OS而向CPU发出命令，并且用于执行各种处理的计算机程序被记录在其中。该计算机程序通过装载到随机存储器(RAM)中而被执行以构成与CPU协作的控制单元102。

此外，该计算机程序也可存储在应用程序服务器(例如经任意网络连接到操作支援装置100的汽车导航中心)中，并且其全部或一部分也可按需要进行下载。

此外，本发明中所要求的程序也可包含在计算机可读记录介质上。此处，该“记录介质”包括“便携式物理介质”，例如软盘、磁光盘(MO)、ROM、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可电擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)或数字化通用光盘(DVD)，以及在经诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)或互联网的网络传递程序的情况下以通信线路和载波的方式短时间地保持程序的“通信介质”。

此外，“程序”是指以任意语言或书写方式编写的数据处理方法，并且可以是任意形式，例如源代码或二进制代码。此外，“程序”不限于单一地构成的那些，而是可通过分散在多个模块或库中来构成，并且包括通过与单独的程序如OS协作而实现其功能的那些程序。此外，传统的构型和程序可被用于具体的构型、读取程序或读取后的安装程序等，用于读取各实施例中所示的各个装置的记录介质。

存储单元106中容纳的各个数据库(例如人体肌骨骼信息数据库106a)是诸如RAM或ROM的存储装置，诸如硬盘驱动器的固定磁盘驱动器，或诸如软盘或光盘的存储装置，并且包含用在各种处理中的各种类型的程序、表格、文件和数据库，预测驾驶员的操作所需的信息(例如人体关节约束(运动范围)或肌肉对立平衡(例如各个关节的屈曲和伸展的强度))，车辆行驶所需的信息(例如地图、道路的直线部分、弯道、上下坡或高速道路)等等。

此外，装置的分散和结合的具体形式不限于附图中所示的，而是其全部或一部分可通过功能性地或物理地分散或结合在与各种类型的附加等对应或与功能性的负载对应的任意单元中来构成。

如上面已详细所述，由于操作支援装置和操作支援方法可被提供为能够在作动机构控制(包括车辆运动控制)期间精确地监测和推定操作者的认知和操作，并基于推定的结果使得作动机构的动作(包括车辆运动)能够更安全和更舒适地执行，因此该装置和方法在各个领域(例如信息处理领域和信息处理装置)中非常有用，其支援车辆运动控制和各个其它工业领域中的作动机构的动作。

Claims (24)

1.一种操作支援装置，包括：

用于检测操作者的肌骨骼状态的肌骨骼状态检测单元；

由所述操作者操作的操作部件；

响应于所述操作部件的操作而动作的作动机构；和

控制单元，所述控制单元包括用于通过控制所述肌骨骼状态检测单元来取得所述操作者的肌骨骼状态信息的肌骨骼状态信息取得单元，用于基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述操作者是否施行所述操作部件的操作的操作预测单元，和机构控制单元，所述机构控制单元用于在所述操作预测单元已预测出所述操作部件的操作要被施行的情况下，在所述操作部件的操作之前执行所述作动机构的实际动作的前处理动作，或者开始所述实际动作。

2.根据权利要求1所述的操作支援装置，其中

所述操作者是车辆的驾驶员，并且

所述肌骨骼状态检测单元、所述操作部件、所述作动机构和所述控制单元被装设在所述车辆中。

3.根据权利要求2所述的操作支援装置，其中

所述肌骨骼状态信息取得单元取得所述驾驶员的与所述操作部件接触的肢体的所述肌骨骼状态信息。

4.根据权利要求2所述的操作支援装置，其中

所述肌骨骼状态信息取得单元取得所述驾驶员的头部以下的身体部分的所述肌骨骼状态信息。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的操作支援装置，其中

所述操作部件是要由所述驾驶员用来控制控制车辆运动的所述作动机构的部件，并且

所述机构控制单元对由于所述操作部件的操作而产生的所述车辆运动执行辅助控制。

6.根据权利要求3或4所述的操作支援装置，还包括存储单元，

其中，所述存储单元包括用于存储人体肌骨骼信息的人体肌骨骼信息存储单元，所述人体肌骨骼信息至少包括基于所述驾驶员的关节的运动范围确定的肢体或头部以下的身体部分的运动范围约束条件，并且

所述操作预测单元参照存储在所述人体肌骨骼信息存储单元中的所述运动范围约束条件，并且基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述驾驶员是否操作所述操作部件。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的操作支援装置，其中

所述操作部件包括转向盘，

所述作动机构包括转向机构，并且

所述机构控制单元对响应于所述驾驶员对所述转向盘的操作而动作的所述转向机构执行转矩辅助控制。

8.根据权利要求7所述的操作支援装置，其中

运动范围约束条件包括基于所述驾驶员的肘的运动范围限定的肘关节运动范围约束条件，并且

所述操作预测单元基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息和存储在所述人体肌骨骼信息存储单元中的所述肘关节运动范围约束条件来预测所述驾驶员操作所述转向盘的方向。

9.根据权利要求7或8所述的操作支援装置，其中

在所述操作预测单元预测出所述转向盘的操作方向的情况下，所述机构控制单元在所述转向盘被操作之前执行所述转向机构的齿轮的游隙减小处理以沿所述预测出的操作方向动作，或者在所述操作预测单元预测出所述转向盘的操作时或在所述驾驶员操作所述转向盘时向所述转向机构施加转矩以沿所述预测出的方向动作。

10.根据权利要求3至6中任一项所述的操作支援装置，其中

所述操作部件包括制动踏板，

所述作动机构包括制动机构，并且

所述机构控制单元对响应于所述驾驶员对所述制动踏板的操作而动作的所述制动机构执行制动辅助控制。

11.根据权利要求10所述的操作支援装置，其中

运动范围约束条件包括基于所述驾驶员的膝关节或髋关节中至少一者的运动范围限定的腿关节运动范围约束条件，并且

所述操作预测单元基于由所述肌骨骼状态信息取得单元取得的所述肌骨骼状态信息和存储在所述人体肌骨骼信息存储单元中的所述腿关节运动范围约束条件来预测所述驾驶员是否操作所述制动踏板。

12.根据权利要求10或11所述的操作支援装置，其中

在所述操作预测单元预测出所述驾驶员操作所述制动踏板的情况下，

所述机构控制单元在所述制动踏板被操作之前执行油加压处理以消除所述制动机构的不敏感范围，或者在所述操作预测单元已预测出所述制动踏板要被操作时或在所述驾驶员操作所述制动踏板时对所述制动机构执行所述油加压处理以使所述制动机构动作。

13.一种操作支援方法，包括：

用于取得与操作者的肌骨骼状态有关的肌骨骼状态信息的肌骨骼状态信息取得过程；

用于基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述操作者是否操作操作部件的操作预测过程；和

机构控制过程，所述机构控制过程用于在所述操作预测过程中预测出所述操作部件的操作的情况下，在所述操作部件的操作之前执行响应于所述操作部件的操作而动作的作动机构的实际动作的前处理动作，或者开始所述作动机构的所述实际动作。

14.根据权利要求13所述的操作支援方法，其中

所述操作者是车辆的驾驶员，并且

所述肌骨骼状态信息取得过程、所述操作预测过程和所述机构控制过程在所述车辆中进行。

15.根据权利要求14所述的操作支援方法，其中

在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得所述驾驶员的与所述操作部件接触的肢体的所述肌骨骼状态信息。

16.根据权利要求14所述的操作支援方法，其中

在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得所述驾驶员的头部以下的身体部分的所述肌骨骼状态信息。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的操作支援方法，其中

在所述机构控制过程中，对响应于所述操作部件的操作而控制车辆运动的所述作动机构执行辅助控制。

18.根据权利要求15或16所述的操作支援方法，其中

在所述操作预测过程中参照基于所述驾驶员的关节的运动范围限定的所述驾驶员的肢体或头部以下的身体部分的运动范围约束条件，并且

基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息来预测所述驾驶员是否操作所述操作部件。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的操作支援方法，其中

所述操作部件包括转向盘，

所述作动机构包括转向机构，并且

在所述机构控制过程中对响应于所述驾驶员对所述转向盘的操作而动作的所述转向机构执行转矩辅助控制。

20.根据权利要求19所述的操作支援方法，其中

运动范围约束条件包括基于所述驾驶员的肘关节的运动范围限定的肘关节运动范围约束条件，并且

在所述操作预测过程中基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息和所述肘关节运动范围约束条件来预测所述驾驶员操作所述转向盘的方向。

21.根据权利要求19或20所述的操作支援方法，其中

在所述操作预测过程中预测出所述转向盘的操作方向的情况下，在所述机构控制过程中在所述转向盘被操作之前执行所述转向机构的齿轮的游隙减小处理以沿所述预测出的操作方向动作，或者在所述操作预测过程中预测出所述转向盘的操作时或在所述驾驶员操作所述转向盘时向所述转向机构施加转矩以沿所述预测出的操作方向动作。

22.根据权利要求15至18中任一项所述的操作支援方法，其中

所述操作部件包括制动踏板，

所述作动机构包括制动机构，并且

在所述机构控制过程中对响应于所述驾驶员对所述制动踏板的操作而动作的所述制动机构执行制动辅助控制。

23.根据权利要求22所述的操作支援方法，其中

运动范围约束条件包括基于所述驾驶员的膝关节和髋关节中至少一者的运动范围限定的腿关节运动范围约束条件，并且

在所述操作预测过程中基于在所述肌骨骼状态信息取得过程中取得的所述肌骨骼状态信息和所述腿关节运动范围约束条件来预测所述驾驶员是否操作所述制动踏板。

24.根据权利要求22或23所述的操作支援方法，其中

在所述操作预测过程中预测出所述制动踏板的操作的情况下，在所述机构控制过程中在所述制动踏板被操作之前执行油加压处理以消除所述制动机构的不敏感范围，或者在所述操作预测过程中预测出所述制动踏板要被操作时或在所述驾驶员操作所述制动踏板时对所述制动机构执行所述油加压处理以使所述制动机构动作。

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