JP2003186387A - 運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両運動を実車運転時とより近い感覚で操作
者に体感させることができる運転シミュレーション装置
のための動揺装置の制御方法を提供する。 【解決手段】 運転シミュレーション装置は、操作者が
位置し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に
応じて運転席部に動揺を与える動揺装置とを備える。こ
の運転シミュレーション装置において、操作者の運転操
作から運転席部に発生させるべき加加速度を求め、求め
られた加加速度に基づいて、運転席部に付与するべき動
揺装置の動揺を決定するようにした。また、整形処理を
施すことにより、操作者の運転操作に対応して運転席部
が行うべき運動を指示する変位指令から運転操作に対し
て操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去
し、動揺装置が整形処理後の変位指令に基づいて運転席
部に動揺を与えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転席部における
操作者の運転操作に応じて車両運動を運転席部の操作者
に模擬体感させるために運転席部に動揺を与える運転シ
ミュレーション装置のための動揺装置の制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】運転シミュレーション装置は、自動車等
の車両運動を模擬再現するための装置として利用される
ものであり、走行路や周囲の状況を再現するための視覚
再現装置と共に、操作者の運転操作に伴う車両運動を操
作者に模擬体感させるために運転席部に動揺を与える動
揺装置とを備えている。

【０００３】このような運転シミュレーション装置で
は、従来、フライトシミュレータ用に開発された技術を
応用して、加速度の大きさすなわち絶対値を主たる体感
因子としてとらえ、操作者に加速度を知覚させるため
に、運転席部の傾斜により重力加速度の成分が操作者の
横方向又は前後方向に作用することを利用する。しかし
ながら、運転席部に回転運動を与えて傾斜させ、目標の
傾斜角に達するまで一定の時間を要するため、過渡的
に、模擬した加速度が不足した状態が発生する。そこ
で、走行面に対する直線的な運動である並進運動を与え
て過渡的な加速度を模擬し、これを運転席部の回転運動
と重畳させることにより、運転席部の加速度を模擬し、
運転席部の操作者に車両運動を体感させている。

【０００４】実際には、図７に示されているように、操
作者が運転操作を行ったことにより生じる加速度ａを、
過渡的な加速度成分である高周波数域の初動加速度ａ１
と、定常的な加速度成分である低周波数域の持続加速度
ａ２とに分離し、初動加速度ａ１を動揺装置による運転
席部と走行面との間の相対的な直線運動である並進運動
により模擬し、持続加速度ａ２を動揺装置により運転席
部を回転運動させ傾斜させることにより模擬する。

【０００５】また、運転席部に動揺を与える動揺装置の
可動範囲には動作空間的な制限及び運動能力的な制限が
ある。したがって、この制限範囲内で加速度模擬を行う
ためには、動揺装置は、初動加速度を再現するために運
転席部に並進運動を行わせると、次の運転操作に対する
体感の模擬に備えて運転席部を中立位置に復帰させる原
点復帰動作を行う必要が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の模擬再現技術又
は運転シミュレーション装置は、運転席部の回転運動に
より絶対値が大きい定常加速度や持続加速度を発生させ
ることが可能であり、大きな加速度が比較的緩慢な変化
で操作者に作用するために並進運動に対する依存度の低
い航空機の運転模擬を行うフライトシミュレータに対し
ては適している。しかしながら、自動車等の車両運動の
模擬再現などのように、加速度の絶対値はさほど大きく
なく、頻繁に行われる運転操作に対して車両が俊敏に反
応し所望する運動が得られる応答性が重視される場合に
は、従来の模擬再現技術又は運転シミュレーション装置
は、以下の理由で十分ではなく、車両運動の体感を損な
っていた。

【０００７】すなわち、従来の模擬再現技術又は運転シ
ミュレーション装置では、上述したように、動揺装置が
初動加速度を模擬するための並進運動と持続加速度を模
擬するための回転運動とを独立した運動として運転席部
に付与し、その和により各瞬間において車両の運転席部
に発生する加速度を模擬、再現している。しかしなが
ら、加速度の変化を表す加加速度に着目すると、並進運
動により模擬される加加速度と回転運動により模擬され
る加加速度とが逆位相に作用してこれら運動の効果が相
殺されてしまう。例えば、図８（ａ）に示されているよ
うな加速度変化を呈する減速動作を行うとき、初動加速
度を減少させるために運転席部を後方へ移動させる並進
運動は、図８（ｂ）に示されるように、減速初期に負の
加加速度を模擬し、減速終期に正の加加速度を模擬する
が、持続加速度を減少させるために運転席部を前方へ傾
斜させる回転運動は、図８（ｃ）に示されるように、減
速初期に正の加加速度を模擬し、減速終期に負の加加速
度を模擬しており、初動加速度を模擬する並進運動によ
り結果として模擬される加加速度と持続加速度を模擬す
る回転運動により結果として模擬される加加速度は逆位
相に作用する。よって、図８（ａ）に示されているよう
な減速動作に対しては、本来、図９（ａ）に示されてい
る加加速度を模擬するべきであるのに、実際には、図８
（ｂ）及び図８（ｃ）に示されている加加速度を重畳し
て図９（ｂ）に示されている加加速度を模擬することに
なり、操作者が体感として得る加加速度の絶対値を全体
として減少させ、加加速度に関しては正確に再現してい
なかった。以上のことから、このように加加速度が正確
に再現されていないことが運転操作に対する応答性や車
両運動の体感に影響を与え、操作者の体感を損なってい
ると考えられる。

【０００８】ところが、模擬再現技術又は運転シミュレ
ーション装置において、加加速度を正確に再現するとい
う発想は存在していなかった。

【０００９】また、車両運動状態の体感の再現性を向上
させるためには、実際に運転中の車両における各進行軸
周りの回転角を表すロール角、ピッチ角、ヨー角のよう
な姿勢角を再現することも必要となるが、従来の運転シ
ミュレーション装置では、持続加速度を模擬するために
動揺装置が運転席部に回転運動を与え運転席部を傾斜さ
せていたために、運転中の車両の姿勢角を再現しても持
続加速度を模擬するための回転運動と干渉し、操作者の
体感に与える影響を正確に再現できなかった。

【００１０】さらに、持続加速度を模擬するために並進
運動が行われると、次の運転操作に対応するために、動
揺装置は上述した原点復帰動作を行わなければならな
い。ところが、この動揺装置が運転席部に付与する原点
復帰動作は実際の車両では行われないものであり、操作
者に違和感のある車両の挙動の体感を与えてしまう。こ
れは、特にアクセルペダル又はブレーキペダルの踏み込
み及び解放による加減速動作において、ブレーキ又はア
クセルといったペダルを解放するときに発生する加速度
変化を模擬するために行われる並進運動のための原点復
帰動作において顕著であった。

【００１１】よって、本発明の目的は、従来技術に存す
る問題を解消し、動揺装置における初動加速度を再現す
るための挙動と持続加速度を再現するための挙動との相
互作用や原点復帰動作が車両運動の体感に与える影響を
軽減させ、運転操作に対する応答性に優れ、車両運動を
実車運転時とより近い感覚で操作者に体感させることを
可能とさせる運転シミュレーション装置のための動揺装
置の制御方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
み、操作者の運転動作に対して発生するべき加加速度に
基づいて、操作者に付与する運動を決定する。また、本
発明は、操作者の運転動作に対して発生するべき加速度
又は加加速度に基づいて決定された操作者に付与する運
動から、体感に影響を与えない成分を除去する。

【００１３】すなわち、本発明によれば、操作者が位置
し運転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じ
て運転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺
を運転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレー
ション装置において、操作者の運転操作に関する情報か
ら運転席部に発生させるべき加加速度を求め、求められ
た加加速度に基づいて、操作者に車両運動を体感させる
ために運転席部に付与するべき前記動揺装置の動揺を決
定するようにした運転シミュレーション装置のための動
揺装置の制御方法が提供される。

【００１４】この制御方法において、操作者の運転操作
に関する情報から運転席部に生じる姿勢変化をさらに求
め、求められた姿勢変化に基づいた姿勢を前記動揺装置
により前記運転席部にさらに付与することが可能であ
る。また、整形処理を施すことにより、操作者の運転操
作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示する加
速度指令、速度指令又は変位指令から運転操作に対して
操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、
前記動揺装置が整形処理後の前記動揺装置が整形処理後
の加速度指令、速度指令又は変位指令に基づいて前記運
転席部に動揺を与えてもよい。

【００１５】また、本発明によれば、操作者が位置し運
転操作を行う運転席部と、操作者の運転操作に応じて運
転席部の操作者に車両運動を体感させるための動揺を運
転席部に与える動揺装置とを備えた運転シミュレーショ
ン装置において、整形処理を施すことにより、操作者の
運転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示
する加速度指令、速度指令又は変位指令から運転操作に
対して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除
去し、前記動揺装置が整形処理後の加速度指令、速度指
令又は変位指令に基づいて前記運転席部に動揺を与える
運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御方法
が提供される。

【００１６】この制御方法では、前記整形処理は非線形
関数又はフィルタを用いた変換であることが好ましい。
この場合、前記変換は前記動揺装置により付与される運
転席部の運動量を減少させるように行われてもよい。ま
た、前記変換は、前記動揺装置により前記運転席部が行
う運動の加速度変化を表す波形又は加加速度変化を表す
波形のピーク値を減少させるように行われてもよい。

【００１７】上述したように、従来の車両に関する模擬
再現技術又は運転シミュレーション装置において、運転
操作に対応する車両運動の体感に対して操作者が得る違
和感の原因は、加加速度が正確に再現されていなことと
考えられる。これに関して、本出願人は、頻繁に運転操
作が行われるような場合には、加速度の絶対値よりも加
速度の変化である「加加速度」が体感に大きな影響を与
え、加速度の絶対値が体感に与える影響は少ないことを
見いだした。

【００１８】そこで、本発明では、加加速度の再現、模
擬を重視し、操作者の運転操作によって車両に発生する
べき加加速度に基づいて、車両運動に対して操作者が得
る体感を再現させるように、運転席部に動揺を与えるよ
うに動揺装置を制御している。

【００１９】また、加速度と比較してより変化の激しい
加加速度の再現には、低周波数の応答である運転席部の
回転運動は適さず、車両の加加速度を模擬するのであれ
ば、加速度の大きさ自体は問題でなくなる。したがっ
て、従来行われていた運転席部の回転運動を行う必要は
なくなり、並進運動のみで車両運動の体感を模擬するこ
とが可能となる。この結果、運転席部に付与する運動も
単純となり、運転シミュレーション装置の動揺装置の制
御を簡単化する効果を奏し得る。

【００２０】さらに、車両運動に対する体感の模擬に運
転席部の回転運動が不可欠でなくなれば、運転席部の回
転運動を利用して、運転操作によって車両に生じる姿勢
角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）を再現、模擬するこ
とが可能となり、これにより車両運動に対して操作者が
得る体感をさらに向上させ、実際の体感に近づけること
が可能となる。

【００２１】加えて、動揺装置に指示される加速度指
令、速度指令又は変位指令に整形処理を施して運転操作
に対して操作者が得るべき体感に影響を与えない挙動を
除去することにより、原点復帰動作量は減少し運転操作
に対する操作者の体感は向上され、より実車に近づくこ
とが可能となる。

【００２２】例えば、加速度指令、速度指令又は変位指
令に対して、運転席部の運動量を減少させるような変換
又は加速度変化又は加加速度変化を表す波形のピーク値
を減少させるような変換を施せば、それに伴って原点復
帰動作量も減少し、原点復帰動作が操作者に与える違和
感も減少する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よる動揺装置の制御方法を用いた運転シミュレーション
装置の好ましい実施形態について説明する。

【００２４】図１を参照すると、運転シミュレーション
装置１０は、操作者が搭乗し各種操作を行う運転席部１
２と、運転席部１２の操作者に走行路や周囲風景等の視
覚情報を与える表示装置１４と、運転席部１２を支持
し、運転席部１２に動揺を与える動揺装置１６と、動揺
装置１６の動作を制御する制御装置１８と、様々なデー
タを記憶、保管するための記憶装置２０とを備える。記
憶装置２０には、各種車両及びシミュレーションモデル
に関する設定パラメータ、各種演算に必要となる関数や
マトリクスなどが予め記憶されている。設定パラメータ
には、操作者による運転操作の量から運転席部１２の加
速度を導き出すのに必要となるパラメータや関数の他、
後述の動作指令の整形に用いられるフィルタ、関数、マ
トリクスなども含まれている。

【００２５】制御装置１８は、車両運動演算部２２と、
動揺演算部２４と、動作指令部２６とを含んでいる。車
両運動演算部２２は、操作者が選択した再現対象車両や
シミュレーションモデルに基づいて、操作者の運転動作
に応じて車両に理論上発生する運動を表す変数、すなわ
ち車体重心のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度、車体重心
周りの角加速度、ロール角（Ｘ軸周りの回転角）、ピッ
チ角（Ｙ軸周りの回転角）及びヨー角（Ｚ軸周りの回転
角）といった車体の姿勢角などの値を演算、決定する。
動揺演算部は、車体重心のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加
速度、車体重心周りの角加速度、車体の姿勢角から、実
際に運転席部１２に付与する動揺（変位量又は速度）を
演算により求める。動作指令部２６は、動揺演算部２４
において求められた運転席部１２に付与するべき動揺を
実現するために、動揺装置１６、詳細にはその各アクチ
ュエータ３０が行うべき動作を決定し、動作指令を作成
する。

【００２６】動揺装置１６は、動作指令部２６からの動
作指令信号を増幅するためのアンプ及び動作指令信号を
処理するドライバ２８と、運転席部１２の運動及び姿勢
を再現するために、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の移動と、Ｘ軸
周り、Ｙ軸周り及びＺ軸周りの回転を与えることを可能
とさせる複数のアクチュエータ３０と、アクチュエータ
３０の動作を監視するためのセンサ３２（例えば、リミ
ットセンサ、原点センサなど）とを備え、各アクチュエ
ータ３０が動作指令部２６の動作指令に基づいて動作す
る。ここで、Ｘ軸方向とは原点位置において車両が直進
する方向を指し、Ｚ軸方向とは上下方向を指し、Ｙ軸方
向とはＸ軸及びＺ軸に垂直な方向を指すものとする。

【００２７】なお、動揺装置１６は、上記の構成に限定
されるものではなく、運転席部１２に対して、空間にお
けるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸に沿った移動と、Ｘ軸
周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りの３軸周りの回転とを与える
ことができる任意の駆動装置とすることができる。ま
た、動揺装置１６は、直交３軸の移動及び３軸周りの回
転をそれぞれ独立して担当する複数のアクチュエータ３
０を備えている必要はなく、複数のアクチュエータ３０
の動作が結果として上記直交３軸の移動及び３軸周りの
回転を実現できるものであればよい。例えば、動揺装置
１６として、プラットフォームを複数（この場合６つが
好ましい）のアクチュエータ３０により支持している６
自由度パラレルリンク機構などが使用され得る。６自由
度パラレルリンク機構に関しては公知のものであるので
ここでは特に説明はしない。

【００２８】次に、図１及び図２を参照して、制御装置
において行われる処理について説明する。

【００２９】制御装置１８は、最初に、操作者が選択し
た再現対象車両やシミュレーションモデルに基づいて、
操作者による運転操作の量から運転席部１２の加速度を
導き出すのに必要となるパラメータを記憶装置２０から
車両運動演算部２２に読み込む。同時に、各種演算に必
要となる関数やマトリクスなどを記憶装置２０から動揺
演算部２４及び動作指令部２６に読み込む。

【００３０】次に、車両運動演算部２２が、選択された
車両及びシミュレーションモデルに基づき、操作者の運
転動作に応じて車両に理論上発生する運動を表す変数、
すなわち車体重心のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度（ブ
ロック３４）、車体重心周りの角加速度（ブロック３
６）、ロール角、ピッチ角及びヨー角といった車体の姿
勢角（ブロック３８）などの値を演算、決定する。

【００３１】図中には示されていないが、上記で求めら
れた車両の運動を表す変数の値から積分などの演算によ
り車両の変位量が求められ、この車両の変位量及び姿勢
角に応じて、制御装置１８は、表示装置１４を通じて操
作者に視覚情報を逐次提供する。

【００３２】次に、車両運動演算部２２によって決定さ
れた車両の運動を表す各変数の値は動揺演算部２４に読
み込まれる。動揺演算部２４では、ブロック４０におい
て、これら変数の値のうち、車体重心のＸ軸、Ｙ軸及び
Ｚ軸方向の加速度（ブロック３４）と車体重心周りの角
加速度（ブロック３６）とから、車両重心と運転席部１
２との位置のずれやそれに基づいて発生するモーメント
等を考慮して、この運転操作条件における運転席部１２
に発生するべきＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の理論加速度が演
算により求められる。

【００３３】一方、ブロック４２では、車両運動演算部
２２によって求められた姿勢角が動揺装置１６の可動範
囲を考慮した実現可能な範囲内になるような変換や理論
上の車両の姿勢と実際の運転席部１２の姿勢とを相関さ
せる変換などのように、姿勢角を制限したり一定比率で
姿勢角を変換したりする処理を施し、実際に運転席部１
２に付与するべき姿勢角を演算により求めている。しか
しながら、車両の姿勢角（ブロック３８）をそのまま運
転席部１２の姿勢角とすることも可能である。

【００３４】このようにして、運転席部１２の運動及び
姿勢を表す変数の値が演算されると、これら変数の値か
ら、運転席部１２に付与する動揺が演算により求められ
る。

【００３５】ここで、従来の運転シミュレーション装置
においては、前述したように、加速度の大きさすなわち
絶対値を主たる体感因子としてとらえ、操作者の運転操
作により各瞬間に発生するべき加速度を運転者に作用さ
せるようにすることにより、操作者に車両運動の体感を
与えるのに必要とされる動揺装置１６の動作を設計して
いた。しかしながら、本出願人は、加速度の大きさだけ
でなく、加速度の変化すなわち加加速度も操作者が得る
車両運動の体感に影響を与えており、むしろ、加速度の
うち加速度の定常成分よりも、加速度の変化成分すなわ
ち加加速度が、車両運動の体感に大きな影響を与えるこ
とを見出した。そこで、本発明による動揺装置１６の制
御方法では、車両の運転席部１２に発生するべき加加速
度に基づいて、操作者に車両運動を体感させるために行
うべき運転席部１２の動揺を設計し、このような動揺を
動揺装置１６により付与する。

【００３６】したがって、図２に示されている制御装置
１８の動揺演算部２４では、ブロック４４によって、ブ
ロック４０で求められた運転席部において発生するべき
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の理論加速度から微分演算によ
り運転席部１２において発生するべきＸ軸、Ｙ軸及びＺ
軸方向の理論加加速度が求められる。さらに、図２のブ
ロック４６に示されているように、このようにして求め
られた運転席部１２の理論加加速度をフィルタにかけ、
動揺装置１６により実現可能な運動のみを抽出してもよ
い。

【００３７】次に、ブロック４８において、運転操作に
応じて生じる運転席部１２の理論加加速度の波形又はそ
れに上述のフィルタ処理を施したものに積分処理を施し
て、運転席部１２の理論変位を演算により求める。

【００３８】運転席部１２に動揺を与える動揺装置１６
の可動範囲には動作空間的な制限及び運動能力的な制限
があるので、動揺装置１６は、初動加速度を再現するた
めに運転席部１２に並進運動を行わせた後、次の運転操
作の再現に備えて運転席部１２を中立位置又は原点位置
に復帰させる原点復帰動作を行う必要がある。そこで、
ブロック５０では、運転席部１２の理論変位に対して動
揺装置１６の原点復帰動作を考慮した処理（以下、中立
処理と呼称する）を施し、運転席部１２が実際に行う運
動又は変位を決定し、この実際に行う運動又は変位に基
づいて動揺装置１６が実際に運転席部１２に付与する変
位指令を定めている。

【００３９】例えば、操作者の運転操作により、図３
（ａ）に示されているような加速度変化の減速動作が行
われる場合には、加加速度の推移は図３（ｂ）に示され
る波形のようになる。このとき、ブロック４４において
求められた運転席部１２の理論加加速度から上記ブロッ
ク４８の処理及びブロック５０の中立処理を経て求めら
れた変位指令に基づいて行われる運転席部１２の運動の
加速度及び加加速度の推移は、それぞれ、図４（ａ）及
び（ｂ）に示される波形のようになる。

【００４０】ところで、このようにして求めた運転席部
１２の変位指令に従って運転席部１２に運動を付与する
と、操作者は実際の運転との違和感を得ることが分かっ
た。本出願人は、この違和感が、動揺装置１６の原点復
帰動作に起因するものであることを見出した。そして、
この違和感は、特にアクセルペダル又はブレーキペダル
の踏み込み及び解放による加減速動作において、ブレー
キ又はアクセルといったペダルを解放するときに発生す
る加速度変化を模擬するために行われる並進運動のため
の原点復帰動作において顕著であることが分かった。こ
の点に関し、本出願人は、特に減速動作の終了時におい
て見られる減速量又は加加速度の急激な変化の際には、
加加速度の変化を表す波形のピーク値を小さくしても操
作者が本来得るべき体感には大きな影響を与えないこと
を見出した。このように加加速度の変化を表す波形のピ
ークを小さくすることは、並進運動による変位量を減少
させることにつながり、結果として原点復帰動作量を減
少させ、上述の違和感を大幅に減少させることになる。
また、減速動作の初期において見られる減速量又は加加
速度の急激な変化の際においても、変位指令から操作者
が得るべき体感に影響を与えない成分を除去し、並進運
動による変位量を減少させ、原点復帰動作量を減少させ
ることは有効と考えられる。以上のことは、加速動作に
おけるアクセルペダルの解放のときにも同様である。

【００４１】そこで、本発明では、運転席部１２の原点
復帰動作を考慮して定められた運転席部１２が実際に行
うべき運動を指示する変位指令に対して整形処理を施し
て、変位指令から操作者が得るべき体感に影響を与えな
い成分を除去し、運転操作による車両の応答に対して操
作者が感じる違和感を低減させている。例えば、図２に
示されている制御装置１８では、ブロック５２におい
て、変位指令から操作者の体感に影響を与えない部分を
除去するために図６に示されるような非線形関数やフィ
ルタのような任意の関数を用いて、運転席部１２が行う
べき運動を指示する変位指令に整形処理を施し、図５
（ａ）及び（ｂ）に示されているように、変位指令に基
づいて行われる運転席部１２の運動についてブレーキペ
ダル解放時の加速度変化又は加加速度変化のピークを低
下させている。また、この整形処理に伴って原点復帰動
作量も当然に減少している。このような整形処理を施し
たところ、運転操作に対する操作者の体感はさらに向上
することが確かめられた。

【００４２】ここで、上記ブロック５２の整形処理にお
いて用いられる非線形関数又はフィルタは、結果として
図５に示されているように加速度又は加加速度の変化を
表す波形のピーク値を減少させるようになっていればよ
い。上記ブロック５２の整形処理は、例えば、運転席部
１２の加速度又は加加速度の変化を表す波形のピーク値
を減少させることや運転席部１２の並進運動の最大変位
量を小さくすることによって、運転席部１２の運動量を
減少させるように行われることが好ましい。

【００４３】従来の運転シミュレーション装置において
は、原点復帰動作が大きな変位を伴って行われる場合、
原点復帰動作が車両運動を体感させる体感付与動作に影
響を与え、操作者に対して違和感のある車両の挙動を体
感させる可能性があった。これに対して、上記のように
運転席部１２の運動量を減少させること（初動加速度を
体感させるための並進運動量を減少させること）によ
り、運転席部１２の原点復帰動作のための運動量を減少
させ、運転席部１２の原点復帰動作が操作者の体感に与
える影響を小さくさせることが可能となる。原点復帰動
作は従来の運転シミュレーション装置においても行われ
るものであり、上記の効果は原点復帰動作量を減少させ
ることによって生じるものであるから、上記ブロック５
２の整形処理は従来の運転シミュレーション装置におい
ても有効となり得る。

【００４４】一方、図２に示されている動揺装置１６の
制御装置１８では、車両の運転席部１２に発生する加速
度の大きさを考慮せず、加加速度のみに基づいて、操作
者に体感を付与するための運転席部１２の動揺が設計さ
れている。さらに、従来、応答の遅い持続加速度（定常
加速度とみなせる成分）を模擬するために使用されてい
た運転席部１２の回転運動を加加速度の模擬に用いず、
応答の速い初動加速度（加速度変化とみなせる成分）を
模擬するために使用されていた運転席部１２の並進運動
のみを用いて、加加速度の模擬を行い、応答性の良さを
も担保している。したがって、従来のように運転席部１
２の回転運動を持続加速度の模擬に使用する必要がなく
なっている。そこで、図２に示されている動揺装置１６
の制御装置１８では、車両の姿勢角のみを模擬するため
に運転席部１２の回転運動を用いており、車両の姿勢角
をより正確に表現することを可能とさせている。

【００４５】以上のようにして、動揺装置１６によって
運転席部１２に付与するべき動揺が求められると、この
動揺を表す変数が動揺演算部２４から動作指令部２６へ
伝送される。運転席部１２に付与するべき動揺を表す変
数には、運転席部１２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の変位
と、運転席部１２のロール角、ピッチ角、ヨー角の姿勢
角が含まれる。

【００４６】そして、動作指令部２６は、記憶装置２０
から読み込んだ変換係数やマトリクスに基づき、動揺演
算部２４において求められた運転席部１２に付与する動
揺を実現するために、動揺装置１６、詳細にはその各ア
クチュエータ３０が行うべき動作（具体的には変位量）
を決定し、それぞれのアクチュエータ３０に向けた動作
指令を作成する。

【００４７】そして、動作指令部２６は、求められた運
動に応じて動揺装置１６の各アクチュエータ３０に動作
指令を与え、各アクチュエータ３０は、制御装置１８か
らの動作指令をアンプ及びドライバ２８を通して各アク
チュエータ３０に合った動作信号に変換して受け取り、
動作を行う。各アクチュエータ３０の動作はセンサ３２
を通して制御装置１８により監視される。

【００４８】このようにして、運転席部１２は、操作者
によってなされた運転操作に応じて、動揺装置１６によ
って動揺を与えられ、運転操作に応じた運転動作を操作
者に模擬的に体感させると共に、表示装置１４を通じて
視覚的変化も模擬的に体感させる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
運転シミュレーション装置において、車両の運動に対す
る体感に大きな影響を与える加加速度に基づいて、運転
操作に応じた動揺を運転席部に与えるように動揺装置を
制御するので、運転席部の並進運動と回転運動とが干渉
して加加速度を正確に模擬できなくなることはなくな
り、操作者はより実車に近い体感を得ることができる。
さらに、加加速度は、動揺装置の並進運動のみにより再
現可能であるので、運転操作に対する応答性にすぐれて
おり、また、回転運動を車両の姿勢の再現のみに使用す
ることも可能となり、車両運動の体感をより正確に再現
することができる。

【００５０】また、動揺装置に対する変位指令、速度指
令又は加速度指令から、操作者が得るべき体感に影響を
与えない成分を除去することにより、動揺装置の並進運
動を最小限に抑え、それにより動揺装置の原点復帰動作
量を減少させて、原点復帰動作が操作者に与える違和感
を減少させることができる。この結果、操作者が運転操
作に対して得る体感はさらに向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による動揺装置の制御方法を用いた運転
シミュレーション装置の全体構成を示しているブロック
図である。

【図２】図１に示されている運転シミュレーション装置
の制御装置における処理を説明するブロック図である。

【図３】減速動作における運転席部の運動の一例を表す
グラフであり、（ａ）はその加速度の推移、（ｂ）は加
加速度の推移を示している。

【図４】図３に示されてる運転席部の運動を模擬する際
に、中立処理を施した後の変位指令に基づいて運転席部
が動揺装置によって付与される運動を表すグラフであ
り、（ａ）は加速度の推移、（ｂ）は加加速度の推移を
示している。

【図５】図３に示されている運転席部の運動を模擬する
際に、中立処理を施した後、さらに整形処理を施した変
位指令に基づいて運転席部が動揺装置によって付与され
る運動を表すグラフであり、（ａ）は加速度の推移、
（ｂ）は加加速度の推移を示している。

【図６】整形処理の一例である非線形変換を表すグラフ
である。

【図７】運転席部の並進運動により模擬される初動加速
度と運転席部の回転運動により模擬される持続加速度と
の重畳により操作者に運転操作に応じた加速度を体感さ
せる従来の加速度模擬原理を表すグラフである。

【図８】従来技術による減速動作の模擬において、実際
に観察される運転席部の挙動を表すグラフであり、
（ａ）は減速動作における加速度変化、（ｂ）は運転席
部の並進運動により模擬される加加速度、（ｃ）は運転
席部の回転運動により模擬される加加速度を示してい
る。

【図９】（ａ）は図８（ａ）に示される減速動作に対し
て本来模擬されるべき加加速度の変化、（ｂ）は図８
（ｂ）及び（ｃ）に示される加加速度の重畳の結果実際
に模擬される加加速度の変化を示しているグラフであ
る。

【符号の説明】

１０…運転シミュレーション装置 １２…運転席部 １６…動揺装置 １８…制御装置 ２２…車両運動演算部 ２４…動揺演算部 ２６…動作指令部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 秀久 東京都小金井市中町２−24−16 東京農工 大学内 (72)発明者 荒木 厚 神奈川県鎌倉市上町屋345番地 三菱プレ シジョン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作者が位置し運転操作を行う運転席部
   と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両
   運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装
   置とを備えた運転シミュレーション装置において、 操作者の運転操作に関する情報から運転席部に発生させ
   るべき加加速度を求め、求められた加加速度に基づい
   て、操作者に車両運動を体感させるために運転席部に付
   与するべき前記動揺装置の動揺を決定するようにしたこ
   とを特徴とする運転シミュレーション装置のための動揺
   装置の制御方法。
2. 【請求項２】 操作者の運転操作に関する情報から運転
   席部に生じる姿勢変化をさらに求め、求められた姿勢変
   化に基づいた姿勢を前記動揺装置により前記運転席部に
   さらに付与する請求項１に記載の運転シミュレーション
   装置のための動揺装置の制御方法。
3. 【請求項３】 整形処理を施すことにより、操作者の運
   転操作に対応して前記運転席部が行うべき運動を指示す
   る加速度指令、速度指令又は変位指令から運転操作に対
   して操作者が得るべき体感に影響を与えない成分を除去
   し、前記動揺装置が整形処理後の加速度指令、速度指令
   又は変位指令に基づいて前記運転席部に動揺を与える、
   請求項１に記載の運転シミュレーション装置のための動
   揺装置の制御方法。
4. 【請求項４】 操作者が位置し運転操作を行う運転席部
   と、操作者の運転操作に応じて運転席部の操作者に車両
   運動を体感させるための動揺を運転席部に与える動揺装
   置とを備えた運転シミュレーション装置において、 整形処理を施すことにより、操作者の運転操作に対応し
   て前記運転席部が行うべき運動を指示する加速度指令、
   速度指令又は変位指令から運転操作に対して操作者が得
   るべき体感に影響を与えない成分を除去し、前記動揺装
   置が整形処理後の加速度指令、速度指令又は変位指令に
   基づいて前記運転席部に動揺を与えるようにしたことを
   特徴とする運転シミュレーション装置のための動揺装置
   の制御方法。
5. 【請求項５】 前記整形処理は非線形関数又はフィルタ
   を用いた変換である、請求項４に記載の運転シミュレー
   ション装置のための動揺装置の制御方法。
6. 【請求項６】 前記変換は前記動揺装置により付与され
   る運転席部の運動量を減少させるように行われる、請求
   項５に記載の運転シミュレーション装置のための動揺装
   置の制御方法。
7. 【請求項７】 前記変換は、前記動揺装置により前記運
   転席部が行う運動の加速度変化を表す波形又は加加速度
   変化を表す波形のピーク値を減少させる、請求項５に記
   載の運転シミュレーション装置のための動揺装置の制御
   方法。