CN111316342B - 四轮汽车的自动刹车模拟体验装置 - Google Patents

Abstract

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置(A)由主体部(座位(11)、弯曲框体(12)、框体(13)、基台(14)、万向接头(15)、电动执行器(16))、操作部(驾驶操作设备(2))、控制部(控制用计算机(3)、传感器组(4)、姿势传感器(5)、存储装置(6))、以及视听部(头戴式显示器(7)、扬声器(8)和显示器(9))而构成。当自动刹车工作时，通过所述电动致动器组的工作，体验者(T)就座的所述座位振动，或者向前后、左右、上下位移或倾斜，并且在所述头戴式显示器中，合成VR动画以假想的障碍物逼近眼前的状态静止。

Description

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置

相关申请的援引

本申请以2017年11月10日申请的日本专利申请号2017-217114号的申请为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

本发明涉及一种四轮汽车的自动刹车模拟体验装置。

背景技术

专利文献1(自动刹车装置)和专利文献2(汽车用紧急自动刹车装置)等那样的，当汽车接近障碍物时，自动进行制动的自动制动装置已经实用化。另外，在专利文献3中记载了汽车驾驶模拟器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-214764号公报

专利文献2：日本专利特开平10-315938号公报

专利文献2：日本实开平3-43676号公报

发明内容

这些自动刹车装置装设在实车上。因此，进行体验者在装设有自动刹车装置的试乘车中乘坐，并在体验路线上朝被视为障碍物的聚苯乙烯泡沫行驶的体验。这种情况下，除了试乘车以外，还需要准备较大的场所和障碍物，花费成本和时间。

另外，专利文献3的汽车驾驶模拟器带来了临场感。

本发明的目的是提供一种四轮汽车的自动刹车模拟体验装置，该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置不需要准备体验路线和障碍物，能够以安全且高临场感让体验者体验自动刹车装置的动作。

[关于技术方案1]

四轮汽车的自动刹车装置由模拟体验装置的主体部(座位、弯曲框体、框体、基台、万向接头、电动致动器)、模拟体验装置的操作部(驾驶操作设备)、模拟体验装置的控制部(微型计算机、传感器组、姿势传感器、存储装置)、以及模拟体验装置的视听部(头戴式显示器、扬声器)而构成。

体验者就座的座位具有座部和背部。

弯曲框体将座位载置在框体上表面，并固定座位。

截面大致U字状的框体具有前侧延设部、长方形状的板状部和后侧延设部，并且位于弯曲框体的下侧。

长方形的基台位于框体的下侧，并载置在地板上。

万向接头配置在基台的前侧中央上表面与框体的板状部的前侧下表面之间，以及框体的中央上表面与弯曲框体的前侧下表面之间。

圆筒状的电动致动器配置在基台的后侧左上表面与框体的后侧延设部的左上部之间、基台的后侧右上表面与框体的后侧延设部的右上部之间、框体的板状部的后侧左上表面与弯曲框体的后侧左上部之间、以及框体的板状部的后侧右上表面与弯曲框体的后侧右上部之间。

驾驶操作设备至少包括方向盘、变速杆、离合器踏板、加速踏板以及刹车踏板。这些驾驶操作设备设置在框体的前侧延设部，能够由体验者自身进行操作。

传感器组对体验者操作了诸如方向盘、变速杆、离合器踏板、加速踏板和刹车踏板等驾驶操作设备的操作量进行检测。

姿势传感器对头戴式显示器的方向进行检测。

在佩戴在体验者头部的头戴式显示器上，显示后述的合成VR动画(合成360度3D-VR动画)。具体而言，与车外风景一起，显示具有假想的仪表组和假想的方向盘的假想的驾驶座，与驾驶操作设备的操作连动并依次变化。

存储装置存储有360度3D-VR动画即VR动画文件、由计算机图形制作的CG文件。

VR动画文件是设置了能够拍摄360度三维虚拟现实动画的摄像机的拍摄车辆预先行驶在现实的路线上进行动画拍摄，在该拍摄的VR动画(360度3D-VR动画)中，组合了由计算机图形制作的假想的障碍物的文件。

CG文件至少是包括了假想的驾驶座的假想的四轮汽车的图像(数字数据)，该假想的驾驶座具有假想的仪表组和假想的方向盘。

微型计算机包括运算单元、CG图像变化单元、VR动画变化单元、合成单元、视点变更单元、效果音生成单元、以及致动器控制单元。

微型计算机的运算单元基于传感器组检测的驾驶操作设备的各操作量，来计算假想的四轮汽车的行驶速度、发动机转速以及转向方向等的动作。

微型计算机的CG图像变化单元基于运算单元计算的各种动作，来改变包括假想的驾驶座的假想的四轮汽车的CG图像。

微型计算机的VR动画变化单元基于运算单元计算的假想的四轮汽车的行驶速度来增减VR动画(360度3D-VR动画)的再现速度，并且基于假想的四轮汽车的转向方向来改变VR动画(360度3D-VR动画)的显示方向。

微型计算机的合成单元将依次变化的、包括假想的驾驶座的假想的四轮汽车的CG图像和VR动画(360度3D-VR动画)合成，来制作合成VR动画(合成360度3D-VR动画)。

微型计算机的视点变更单元基于姿势传感器检测的头戴式显示器的方向，来改变体验者观看合成VR动画(合成360度3D-VR动画)的视点方向。

微型计算机的效果音生成单元基于包括行驶速度和发动机转速的假想的四轮汽车的动作来生成效果音，并输出到扬声器。

由此，从配设在框体上的扬声器发出基于假想的四轮汽车的动作的假想的四轮汽车的发动机声音等效果音。

微型计算机的致动器控制单元基于运算单元计算的假想的四轮汽车的动作来控制电动致动器组。通过电动致动器组的动作，体验者就坐的座位振动，或者向前后、左右、上下位移或倾斜。

并且，微型计算机在合成VR动画的再现经过时间达到预先设定的标准再现时的经过时间时，使刹车工作量最大的自动刹车工作，并且使假想的四轮汽车在假想的障碍物的跟前停止。

当假想的四轮汽车的自动刹车工作时，由于电动致动器组的工作，如实际四轮汽车的自动刹车工作时那样，体验者就座的座位会振动、位移或倾斜。另外，如实际的四轮汽车的自动刹车工作时那样，从扬声器发出轮胎的嘎吱音或发动机声音的变化等效果音。

另外，假想的四轮汽车的自动刹车工作而使假想的四轮汽车停止时，在头戴式显示器中，合成VR动画以假想的障碍物逼近眼前的状态静止。

到假想的四轮汽车的自动刹车工作为止，体验者通过头戴式显示器中显示的合成VR动画(合成360度3D-VR动画)、与此连动的座位的动作、扬声器发出的效果音，能够得到实际驾驶四轮汽车来行驶那样的临场感。

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置不需要准备体验路线和障碍物，能够以安全且高临场感让体验者体验自动刹车装置的动作。

[关于技术方案2]

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置在体验者自身操作刹车踏板时以及使自动刹车工作时，可以选择防止假想的四轮汽车的假想轮胎的锁定的防锁定刹车的制动、和不进行假想轮胎的锁定防止的制动。

因此，体验者能够体验因防锁定刹车的有无的不同而产生的包括自动刹车在内的刹车工作时的动作。

[关于技术方案3]

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置通过动画转换单元将包括假想的驾驶座的假想的四轮汽车的CG图像和VR动画(360度3D-VR动画)合成而成的合成VR动画(合成360度3D-VR动画)转换为通常的合成动画，并在基台的前方设置的显示器上显示。

另外，所谓通常的合成动画，是指在拍摄车辆预先动画拍摄到的进行了现实路线上行驶的动画中，与包括假想的驾驶座的假想的四轮汽车的CG图像合成而成的动画。

因此，包括下一个体验者在内的体验参观者可以观看合成动画，宣传效果优异，更让参观者自己也有希望模拟体验的感觉。

附图说明

参照附图和文字的详细记述，可以更明确本发明的所述目的、其它目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是从后方观察本发明第一实施方式的四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的立体图。

图2是从右方向观察该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的侧视图。

图3是从上方向观察该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的俯视图。

图4是从后方向观察该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的后视图。

图5是表示该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的框架结构的示意图。

图6是该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的框图。

图7表示在该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的显示器上放映的合成动画的各瞬间，(a)是假想的四轮汽车刚起步后的说明图、(b)是中途的说明图、(c)是即将施加自动刹车之前的说明图。

图8表示在该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置中，在施加自动刹车而使假想的四轮汽车即将停止在障碍物的跟前的状态、(a)是假想的四轮汽车的后方有视点的状态的说明图、(b)是假想的四轮汽车的横向有视点的状态的说明图。

图9表示在该四轮汽车的自动刹车模拟体验装置的显示器上放映的合成动画的一个瞬间，是施加自动刹车而使假想的四轮汽车在障碍物跟前停止的状态的说明图。

具体实施方式

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置包括：模拟体验装置的主体部(座位、弯曲框体、框体、基台、万向接头、电动致动器)、操作部(驾驶操作设备)、控制部(微型计算机、传感器组、姿势传感器、存储装置)、以及视听部(头戴式显示器、扬声器)。

在四轮汽车的自动刹车模拟体验装置中，微型计算机的运算单元基于传感器组检测的驾驶操作设备的各操作量来计算假想的四轮汽车的行驶速度、发动机转速以及转向方向等动作，微型计算机的VR动画变化单元基于运算单元计算的假想的四轮汽车的行驶速度来增减VR动画的再现速度，微型计算机的VR动画变化单元基于运算单元计算的转向方向来改变VR动画的显示方向，并且微型计算机的CG图像变化单元基于运算单元计算的各种动作来使假想的四轮汽车的驾驶座的CG图像发生变化。

然后，由微型计算机的合成单元将依次变化的假想的四轮汽车的假想的驾驶座的CG图像和VR动画合成而制作合成VR动画，并且微型计算机的视点变更单元基于姿势传感器检测的头戴式显示器的方向来改变体验者观看合成VR动画的视点方向。

另外，微型计算机的效果音生成单元基于包括行驶速度和发动机转速的假想的四轮汽车的动作来生成效果音，并输出到扬声器。

微型计算机的致动器控制单元基于运算单元计算的假想的四轮汽车的动作来控制电动致动器组。通过电动致动器组工作，体验者就座的座位会振动，或者向前后、左右、上下位移或倾斜。

并且，微型计算机在合成VR动画的再现经过时间达到预先设定的标准再现时的经过时间时，使刹车工作量最大的自动刹车工作，并且使假想的四轮汽车在假想的障碍物的跟前停止。

当假想的四轮汽车的自动刹车工作时，由于电动致动器组的工作，如实际四轮汽车的自动刹车工作时那样，体验者就座的座位会振动、或向前后、左右、上下位移或倾斜。另外，如实际的四轮汽车的自动刹车工作时那样，从扬声器发出轮胎的嘎吱音和发动机声音变化的效果音。

另外，假想的四轮汽车的自动刹车工作而使假想的四轮汽车停止时，在头戴式显示器中，合成VR动画以假想的障碍物逼近眼前的状态静止。

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置不需要准备实物的体验路线或障碍物，而是以安全且高临场感让体验者体验自动刹车装置的动作。

(第一实施方式)

基于图1～图8，对本发明第一实施方式的四轮汽车的自动刹车模拟体验装置A进行说明(对应于技术方案1、2、3)。

图1所示的四轮汽车的自动刹车模拟体验装置A由主体部(座位11、弯曲框体12、框体13、基台14、万向接头15、电动致动器16)、操作部(驾驶操作设备2)、控制部(控制用计算机3、传感器组4、姿势传感器5、存储装置6)以及视听部(头戴式显示器7、扬声器8和显示器9)而构成。

用于体验者T就座的座位11具有支承体验者T的臀部和腿部的座部111、和支承脊背的背部112。

弯曲框体12具有：弯曲的左右侧构件121、122、对侧构件121、122的后端进行连结的水平连结棒123、以及对侧构件121、122的中间进行连结的中间连结棒(未图示)，并对载置在框体上表面的座位11进行固定。

截面大致呈U字状的框体13具有长方形状的板状部131、前侧延设部132和后侧延设部133，并且位于弯曲框体12的下侧。

长方形的基台14位于框体13的下侧，并载置在地板F上。

在该基台14的后部焊接有带延设片的角构件141、142(三角形状)。

万向接头15配置在基台14的前侧中央上表面与框体13的板状部的前侧下表面之间、以及框体13的中央上表面与弯曲框体12的前侧下表面之间。

圆筒状的电动致动器16配置在基台14的左侧的角构件141的延设片(后侧左上表面)与框体13的后侧延设部133的左上部之间、基台14的右侧的角构件142的延设片(后侧右上表面)与框体13的后侧延设部133的右上部之间、框体13的板状部131的后侧左上表面与弯曲框体12的侧构件121的上部(后侧左上部)之间、以及框体13的板状部131的后侧右上表面与弯曲框体12的侧构件122的上部(后侧右上部)之间。

驾驶操作设备2是方向盘21、变速杆22、离合器踏板23、加速踏板24和刹车踏板25，并且配设在框体13的前侧延设部132附近，都可以由体验者T进行操作。

在所述驾驶操作设备2的方向盘21、变速杆22、离合器踏板23、加速踏板24和刹车踏板25上安装有传感器组4(传感器41、42、43、44、45)，该传感器组4用于检测体验者T所操作的操作量。

这些传感器41、42、43、44、45的各输出经由接口(未图示)输入到控制用计算机3的微型计算机31。

这些驾驶操作设备2(方向盘21、变速杆22、离合器踏板23、加速踏板24、刹车踏板25)优选是使用反力电动机、弹簧或油压等，在体验者T操作时具有适当的手感的结构。

另外，设定开关30用于设定期望的车型(从规格不同的多种四轮汽车中选出一个)和期望的行驶条件(例如ABS接通/断开)。

用于发出假想的四轮汽车的发动机声音等效果音的扬声器8、8配设在从基台14的角构件141、142立设的圆柱80的上部。

控制用计算机3包括微型计算机(CPU)31、存储装置(HDD)6、存储器等，并设置在地板F上。

用于检测头戴式显示器7的姿势(方向)的姿势传感器5设置在显示器9的上部。

存储装置6安装有OS、各种驱动程序和体验装置控制软件等，并存储有VR动画文件和CG文件。

VR动画文件是设置了能够拍摄360度三维虚拟现实动画的摄像机的拍摄车辆预先以规定的行驶模式在现实的路线上行驶并进行动画拍摄，并组合了由计算机图形制作的假想的障碍物(箱状物)的VR动画(360度3D-VR动画)的数据。

CG文件除了装有刹车灯的车辆外观和车内内饰图像之外，还通过计算机图形制作了包括假想的仪表组、假想的方向盘、持有假想的方向盘的手等假想的驾驶座的假想的四轮汽车的图像。

另外，假想的仪表类、方向盘、持有方向盘的手、刹车灯等可以通过微型计算机31来改变显示内容。

头戴式显示器7通过带子安装在体验者T的头部，来投影合成VR动画(合成360度3D-VR动画)。该合成VR动画是将在现实的路线中组合假想的障碍物的VR动画(360度3D-VR动画)、和假想的四轮汽车的CG图像合成而成的，因此，被优化为左眼用和左眼用。

另外，在基台14的前方，设置有能够让包括下一个体验者的体验参观者可视的显示器9，显示通过动画转换单元91将合成VR动画(合成360度3D-VR动画)转换为通常的合成动画的影像。

另外，图7的(a)是表示假想的四轮汽车刚起步后的合成动画的说明图，图7的(b)是表示中途的合成动画的说明图，图7的(c)是表示即将施加自动刹车之前的合成动画的说明图。

微型计算机31按照存储装置6中存储的体验装置控制软件进行动作，由两者来承担运算单元32、CG图像变化单元33、VR动画变化单元34、合成单元35、视点变更单元36、效果音生成单元37、以及致动器控制单元38的功能。

微型计算机31的运算单元32基于设定开关30设定的车型及各种行驶条件、以及变更传感器4组(传感器41、42、43、44、45)检测的驾驶操作设备2(方向盘21、变速杆22、离合器踏板23、加速踏板24、刹车踏板25)的各操作量，来计算假想的四轮汽车的动作(行驶速度、发动机转速、转向方向等)。

微型计算机31的CG图像变化单元33基于计算单元32计算的假想的四轮汽车的动作，来改变假想的驾驶座等假想的四轮汽车的CG图像。

微型计算机31的VR动画变化单元34基于运算单元32计算的假想的四轮汽车的行驶速度，来增减VR动画(360度3D-VR动画)的再现速度，并基于假想的四轮汽车的转向方向来改变VR动画的显示方向。

微型计算机31的合成单元35制作将依次变化的假想的四轮汽车的CG图像和VR动画合成而成的合成VR动画(合成360度3D-VR动画)。

微型计算机31的视点变更单元36基于由姿态传感器5检测的头戴式显示器7的方向，来改变将所述合成VR动画显示给体验者T的视点方向。

微型计算机31的效果音生成单元37基于包括行驶速度和发动机转速的假想的四轮汽车的动作来生成效果音，并输出到扬声器8。

微型计算机31的致动器控制单元38基于运算单元32计算的假想的四轮汽车的动作来控制电动致动器16组，使座位11振动，或者使座位11向前后、左右、上下位移或倾斜。

微型计算机31的合成单元35将依次变化的、包括假想的驾驶座的假想的四轮汽车的CG图像和VR动画(360度3D-VR动画)合成，来制作合成VR动画(合成360度3D-VR动画)。

微型计算机31在合成VR动画(合成360度3D-VR动画)的再现经过时间达到预先设定的标准再现时的经过时间时，使刹车工作量最大的自动刹车动作，使假想的四轮汽车在假想的障碍物跟前停止。

在本实施方式中，在以标准再现(＝摄影时的录像速度)来再现合成VR动画(合成360度3D-VR动画)的情况下，是3分钟，将使刹车操作量最大的自动刹车动作的标准再现时的经过时间设定为2分40秒。

具体而言，在以与拍摄车辆相同的行驶模式使假想的四轮汽车行驶的情况下，在2分40秒内自动刹车动作。另外，以拍摄车辆的两倍的行驶模式使假想的四轮汽车行驶的情况下，在1分20秒内自动刹车动作。

当假想的四轮汽车的自动刹车工作时，由于电动致动器6组的工作，如实际的四轮汽车的自动刹车工作时那样，体验者T就座的座位11会振动，或向前后、左右、上下位移或倾斜。另外，像实际的四轮汽车的自动刹车工作时那样，从扬声器8发出轮胎的嘎吱音和发动机声音变化的效果音。

图8的(a)是在施加自动刹车而即将在障碍物跟前停止之前、假想的四轮汽车的后方有视点的状态下的显示器9中放映的合成动画，图8的(b)是在假想的四轮汽车的横向有视点的状态下的显示器9中放映的合成动画。

假想的四轮汽车的自动刹车工作而使假想的四轮汽车停止时，在头戴式显示器7中，放映中的合成VR动画以假想的障碍物逼近眼前的状态静止。

图9是在施加自动刹车而使假想的四轮汽车在障碍物跟前停止的状态下的显示器9中放映的合成动画。

另外，到假想的四轮汽车的自动刹车工作为止，体验者T通过头戴式显示器7上投影的合成VR动画(合成360度3D-VR动画)、与此连动的座位的动作、扬声器8发出的效果音，能够得到实际驾驶四轮汽车来行驶那样的临场感。

四轮汽车的自动刹车模拟体验装置A不需要准备实物的体验路线和障碍物，能够以安全且高的临场感让体验者体验自动刹车装置的动作。

虽然根据实施例对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于所述实施例、结构。本发明也包括各种各样的变形例以及等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包括有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (3)

1.一种四轮汽车的自动刹车模拟体验装置，包括：

座位，所述座位具有座部和背部，并且用于体验者乘坐；

弯曲框体，所述弯曲框体将载置在框体上表面的所述座位固定；

截面大致U字状的框体，所述框体具有前侧延设部、长方形状的板状部和后侧延设部，并且位于所述弯曲框体的下侧；

长方形的基台，所述基台位于所述框体的下侧，并且载置在地板上；

万向接头，所述万向接头配置在所述基台的前侧中央上表面与所述框体的所述板状部的前侧下表面之间、以及所述框体的中央上表面与所述弯曲框体的前侧下表面之间；

圆筒状的电动致动器，所述电动致动器配置在所述基台的后侧左上表面与所述框体的后侧延设部的左上部之间、所述基台的后侧右上表面与所述框体的后侧延设部的右上部之间、所述框体的板状部的后侧左上表面与所述弯曲框体的后侧左上部之间、以及所述框体的板状部的后侧右上表面与所述弯曲框体的后侧右上部之间；

驾驶操作设备，所述驾驶操作设备至少包括方向盘、变速杆、离合器踏板、加速踏板和刹车踏板，并且设置在所述框体的所述前侧延设部，能够由所述体验者进行操作；

传感器组，所述传感器组对所述体验者操作了所述方向盘、变速杆、离合器踏板、加速踏板和刹车踏板这些驾驶操作设备的操作量进行检测；

扬声器，所述扬声器设置在所述框体上，用于发出假想的四轮汽车的发动机声音的效果音；

存储装置，所述存储装置存储有VR动画文件和CG文件，所述VR动画文件是设置了能够拍摄360度三维虚拟现实动画的摄像机的拍摄车辆预先行驶在现实的路线上进行动画拍摄，并组合了由计算机图形制作的假想的障碍物的文件，所述CG文件是由计算机图形制作的包括假想的驾驶座的假想的四轮汽车的图像的文件，所述假想的驾驶座至少具有假想的仪表组和方向盘；

头戴式显示器，所述头戴式显示器佩戴在所述体验者的头部，并显示后述的合成VR动画；

姿势传感器，所述姿势传感器对所述头戴式显示器的方向进行检测；以及

微型计算机，所述微型计算机包括运算单元、CG图像变化单元、VR动画变化单元、合成单元、视点变更单元、效果音生成单元及致动器控制单元，所述运算单元基于传感器组检测到的所述驾驶操作设备的各操作量来计算所述假想的四轮汽车的行驶速度、发动机转速、转向方向的动作，所述CG图像变化单元基于所述运算单元计算的各动作来使包括假想的驾驶座的所述假想的四轮汽车的CG图像变化，所述VR动画变化单元基于所述运算单元计算的所述假想的四轮汽车的行驶速度，来增减VR动画的再现速度，并且基于所述假想的四轮汽车的转向方向来改变所述VR动画的显示方向，所述合成单元通过合成依次变化的CG图像和所述VR动画来制作合成VR动画，所述视点变更单元基于所述姿势传感器检测的头戴式显示器的方向，来改变所述体验者观看所述合成VR动画的视点方向，所述效果音生成单元基于包括行驶速度和发动机转速的所述假想的四轮汽车的动作来生成所述效果音，并输出到所述扬声器，所述致动器控制单元基于所述运算单元计算的所述假想的四轮汽车的动作来控制电动致动器组，

所述微型计算机在所述合成VR动画的再现经过时间达到预先设定的标准再现时的经过时间时，使刹车工作量最大的自动刹车工作，并且使所述假想的四轮汽车在所述假想的障碍物的跟前停止。

2.如权利要求1所述的四轮汽车的自动刹车模拟体验装置，其特征在于，

在体验者自身操作所述刹车踏板时以及使所述自动刹车工作时，可以选择防止所述假想的四轮汽车的假想轮胎的锁定的防锁定刹车的制动、和不进行假想轮胎的锁定防止的制动。

3.如权利要求1或2所述的四轮汽车的自动刹车模拟体验装置，其特征在于，

在所述基台的前方设置能够让包括下一个体验者的体验参观者看到的显示器，

通过动画转换单元将所述合成VR动画转换为通常的合成动画而得到的合成动画显示在所述显示器上。

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