JP2004252024A - 作業車両の運転操作シミュレーション装置、及びそれを用いた作業車両の運転操作講習方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業車両の運転技能の修得が効率的にでき、運転操作講習に適した作業車両の運転操作シミュレーション装置を提供する。
【解決手段】運転者の視点の位置及び方向を検出する手段（３）と、運転者の視点から見た画像を表示するヘッドマウントディスプレイ（５）と、画像コントローラ（６）と、車両の走行や作業機等の操作信号を出力する操作手段（１１）と、シミュレーションコース上での基本画像データを予め記憶し、前記操作信号に基づき、積荷の有無や重量等の作業機状態、車両速度、路面状態を考慮して、作業車両の位置及び方向と、作業機の姿勢とを演算により求め、これらの作業車両の位置及び方向と作業機姿勢と基本画像データとに基づき、前記検出された運転者の視点の位置及び方向から見た画像を作成し、この画像を画像コントローラ（６）を介してヘッドマウントディスプレイ（５）に表示させる制御器（１０）とを備える。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフト等作業車両の運転講習のために用いられる作業車両の運転操作シミュレーション装置、およびそれを用いた作業車両の運転操作講習方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォークリフト等の作業車両の運転講習は、その専門の教習所（研修所）等の限られた場所に行って実際に作業車両の運転を行いながら、実技での反復練習を行うようにしている。ところが、実機を用いた教習だけでは、教習所の実車台数と講習を受ける人数との関係や、受講費用等の問題があるため、その実機を運転できる時間に制約があり、講習時の運転技能習得レベルを能率的にアップさせるのが困難である。このため、運転技能習得に時間がかかっているのが現状である。
【０００３】
一方、普通乗用車やモータバイクなどの一般車両の運転講習においては、上記のような実車運転時間が短いという問題を解決して運転技術の教習効率を向上するものとして、実機走行シミュレータを用いた講習方法が挙げられている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２５４９４５号公報（第２頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の作業車両の運転講習は実機を用いているため、前述したように技能習得に時間がかかるという問題の他に、本来講習時に習得すべき、作業時に行ってはいけない不安全操作（例えば、荷揚高位置が高い状態での走行、荷運搬時の急ハンドル操作等）を説明するのに、実機で説明するには危険が伴なうので、教習用資料等やビデオ等に基づき口頭で説明していたため、受講者にとって実感が薄いので教習効果が小さいという問題もある。
【０００６】
また、作業車両の運転操作シミュレーション装置を構成するに際して、上記不安全操作を疑似体験できるようにするために、作業機の操作位置（フォークリフトの場合、揚高位置、チルト角度、リーチフォークのリーチ位置等）、積荷重量値、走行路面状態、車速等のデータに基づいて、オペレータの各種操作に応じて作業車両の状態のシミュレーションをする必要がある。ところが、前記特許文献１に記載されたような従来の乗用車やモータバイク等の一般車両の走行シミュレーション装置においては、走行経路情報や、該経路に沿った景色画像情報等に基づいて車両走行のシミュレーションをしているだけであり、走行性や操作性に影響するような車両自体の状態の変化（例えば搭乗者人数、トラック荷台等の積荷重量値、荷位置、積載高さ等）や路面状態に基づきシミュレーションをしてはいない。従って、従来の一般車両の走行シミュレーション装置の延長上でのシミュレーション機能では、作業車両の運転講習に必要な不安全操作の体験ができないので、効果的な講習が困難である。このため、作業車両の運転操作の講習に適した走行シミュレーション装置の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、作業車両の運転技能の修得が短期間で効率的にでき、運転操作講習に適した作業車両の運転操作シミュレーション装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、作業車両の運転操作シミュレーション装置において、運転者の視点の位置及び方向を検出する運転者視点検出手段と、運転者の視点の位置及び方向から見た画像を、運転者の眼前に表示するヘッドマウントディスプレイと、画像データを受けて、ヘッドマウントディスプレイに表示する画像を制御する画像コントローラと、運転者の操作により車両の走行や作業機等の操作信号を出力する操作手段と、シミュレーションコース上での画像の基本となる基本画像データを予め記憶し、前記操作手段から入力した操作信号に基づき、積荷の有無や重量等の作業機状態、車両速度、路面状態を考慮して、作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の位置及びチルト角度等の姿勢とを演算により求め、これらの作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の姿勢と、前記基本画像データとに基づき、前記運転者視点検出手段で検出された運転者の視点の位置及び方向から見た画像を作成し、この作成した画像を前記画像コントローラを介して前記ヘッドマウントディスプレイに表示させる制御器とを備えた構成としている。
【０００９】
第１発明によれば、操作手段からの操作信号に基づき、積荷の有無や重量等の作業機状態、車両速度、路面状態を考慮して、作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の位置及びチルト角度等の姿勢とを演算により求め、これによりシミュレーションをしているため、作業車両の作業機状態や路面環境をも取り込んだ運転操作シミュレーションができる。したがって、作業車両に適した運転操作シミュレーション装置ができるため、これを作業車両の運転講習に使用することにより、作業車両の運転講習を効率的に短期間で行うことができる。また、第１発明の運転操作シミュレーション装置では、運転者の視点の位置及び方向から見た画像を運転者の眼前に表示するヘッドマウントディスプレイを用いているため、実機を操作する臨場感でシミュレーションによる実技運転ができるので、実技での運転講習が更に効果的にできる。
【００１０】
また第２発明は、作業車両の運転操作シミュレーション装置において、オペレータシートに座った運転者の視点で車両前方を見た画像を表示する運転席視点ディスプレイと、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを表示する上方視点ディスプレイと、運転者の操作により車両の走行や作業機等の操作信号を出力する操作手段と、シミュレーションコース上での画像の基本となる基本画像データを予め記憶し、前記操作手段から入力した操作信号に基づき、積荷の有無や重量等の作業機状態、車両速度、路面状態を考慮して、作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の位置及びチルト角度等の姿勢とを演算により求め、これらの作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の姿勢と、前記基本画像データとに基づき、前記オペレータシートに座った運転者の視点で車両前方を見た画像を作成し、この作成した画像を前記運転席視点ディスプレイに表示させる制御器とを備えた構成としている。
【００１１】
第２発明によれば、第１発明の構成に比して、より簡単な表示装置で低コストに構成できる。すなわち第１発明では、運転者の視点の画像を眼前に表示するヘッドマウントディスプレイ、及び、運転者の視点の位置及び方向を検出する運転者視点検出手等の精密で高価な機器を用いているが、第２発明では、オペレータシートに座った運転者の視点で車両前方を見た画像を表示する運転席視点ディスプレイ、及び、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを表示する上方視点ディスプレイ等の一般的に多用される、安価な表示器を用いているため、低コストで構成できる。なお、他の作用、効果の説明は第１発明と同じであるため、割愛する。
【００１２】
第３発明は、第１又は第２発明において、前記制御器は、前記作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の姿勢とを求めるときに、作業車両の重心位置、積荷の重心位置を求め、これらに基づき作業車両の転倒、滑り、又は積荷の荷崩れが発生するかを判断し、発生すると判断したときには、警告を発するようにした構成としている。
【００１３】
第３発明によれば、作業車両の移動位置及び移動方向、作業機の姿勢を求めるときに、作業車両の重心位置、積荷の重心位置に基づき作業車両の転倒や滑り、又は積荷の荷崩れが発生するかを判断し、発生すると判断したときに警告を発するようにしたため、作業車両の不安全運転操作をシミュレーション装置を用いて疑似体験できる。これにより、不安全運転操作についての講習が安全に、効果的に行える。
【００１４】
また第４発明は、第１、第２又は第３発明に記載の作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いて、作業車両の運転操作講習をすることを特徴とする作業車両の運転操作講習方法である。
【００１５】
第４発明によれば、実機と同じ臨場感でシミュレーション装置による実技の運転操作講習ができるため、実機のみを用いた従来の講習よりも実技の講習時間が多くとれるので、短期間に効果的な講習ができる。また、従来のように遠方の専門の教習所等に行かなくても、最寄の作業車両メーカの営業所やサービス拠点等に上記シミュレーション装置を設置することによって、簡単に、しかも頻繁に実技相当の講習が受けられるため、効果的な技能向上が望める。
【００１６】
また第５発明は、第３発明に記載の作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いて、作業車両の不安全運転操作の講習をすることを特徴とする作業車両の運転操作講習方法である。
【００１７】
第５発明によれば、運転操作シミュレーション装置を使用することにより、受講者は作業車両の不安全運転操作を臨場感を持って疑似体験できるため、従来のように実機では安全を確保できないので実施できなかった不安全運転操作の講習が安全にできるようになる。したがって、作業車両の運転講習が不安全運転操作も含めて効果的にできる。
【００１８】
第６発明は、第４又は第５発明において、過去の不安全運転操作の事例に基づく操作を再現して、作業車両の不安全運転操作の講習をすることを特徴とする作業車両の運転操作講習方法としている。
【００１９】
第６発明によれば、過去の不安全運転操作の事例に基づく操作をシミュレーション装置上で再現して、臨場感を持って作業車両の不安全運転操作の講習ができるので、効果的な講習ができる。
【００２０】
第７発明は、第４、第５又は第６発明において、運転者の操作情報を操作履歴データとして記憶し、該操作履歴データを遠隔地に送り、遠隔地でこの操作履歴データに基づき運転操作を再現して、作業車両の運転操作を指導する運転操作講習方法としている。
【００２１】
第７発明によれば、操作履歴データを記憶しておき、この操作履歴データをインターネット等のデータ通信や、フロッピー（登録商標）ディスク等の外部記憶媒体を介して、教官がいる教習所などの遠隔地に送り、この遠隔地で受信した操作履歴データに基づいて運転シミュレーションを実行させることにより、受講者と教官との間に距離と時間を置いても運転操作講習ができる。したがって、受講者はわざわざ遠方の教習所等へ時間と費用をかけて出かける必要もなく、気軽に容易に受講できる。
【００２２】
第８発明は、第４、第５又は第６発明において、前記操作手段から入力した操作信号に基づき、燃費、バッテリ消耗量等の運転経費を算出して経済的な運転操作方法を講習する運転操作講習方法としている。
【００２３】
第８発明によれば、運転操作信号に基づいて燃費、バッテリ消耗量等の運転経費を算出して数値化することにより、経済的な運転操作の仕方の講習もできるので、運転技能だけでなく、運転コストに対する意識向上も講習でき、ユーザのトータル的な満足度が得られる。
【００２４】
第９発明は、第４、第５又は第６発明において、新規車両モデル、作業機アタッチメントの新型モデル、またはシミュレーションコースの新規モデル等が新しく出たとき、旧型モデルデータをこれらの新しいモデルデータに更新し、この更新した新しいモデルデータに基づいて運転操作をシミュレーションする運転操作講習方法としている。
【００２５】
第９発明によれば、新型車両モデル、作業機アタッチメントの新型モデル、またはシミュレーションコースの新規モデル等が新しく発表された場合でも、これらの新しいモデルデータで運転操作シミュレーションが行えるので、これらの新型モデルに対しても効果的な運転操作講習ができる。
【００２６】
第１０発明は、第４、第５又は第６発明において、特定顧客向けの作業機アタッチメントの画像データを用いて前記基本画像データを作成し、この基本画像データに基づき運転操作シミュレーションを行って、前記特定顧客向けの作業機アタッチメントを使用した運転操作講習を行う運転操作講習方法としている。
【００２７】
第１０発明によれば、特定顧客向けの作業機アタッチメントの画像データを用いて運転操作シミュレーションを行うことにより、前記作業機アタッチメントを使用した場合の運転操作講習が実機納入よりも前に効果的にできる共に、前記特定顧客向けの作業機アタッチメントの仕様確認を早目に行うことが可能となる。このため、ユーザへの前記作業機アタッチメントの納入がスムーズに行え、実機運転操作時のトラブルも無くなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では作業車両としてエンジン式フォークリフトを例に挙げて説明を行う。
【００２９】
まず、図１および図２により、第１実施形態のハード構成を説明する。図１は第１実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置の概要説明図で、図２は、第１実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置のブロック構成図である。
図１に示すように、運転操作シミュレーション装置１は、実機と略同一の車両構成部品が略同一状態で装着され、実機の運転席を模して製作された運転台を有している。オペレータシート１８の前方には所定の運転パネルが設けられており、該運転パネルの上部前部にはハンドル１２が回動自在に、運転パネルの上面にはリフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４がそれぞれ車両前後方向に揺動自在に設けられている。また、運転パネルの下部で、オペレータシート１８側には、アクセルペダル１５とブレーキペダル１６とが傾動自在に設けられている。また、運転者（講習者）の視点の位置および方向を検出するための運転者視点検出手段３が設けられている。本実施形態においては、運転者視点検出手段３の例として市販のＸ−ＢＡＲ装置と呼ばれる装置を用いており、運転者（講習者）の視点の位置および方向（ここでは頭部の位置および向き）を検出するための信号を出力する発信機４ａと、この信号を受信する受信機４ｂと、受信機４ｂの受信信号に基づき運転者（講習者）の視点の位置および方向を演算により求める視点検出コントローラ２とで構成されている。前記発信機４ａは、オペレータシート１８の上方位置に取付けられており、前記受信機４ｂは、シミュレーションを実行するときに、運転者の頭部に装着される。また、シミュレーションを実行するときには、運転者の眼前に、運転者の視点から見える画像を表示させるヘッドマウントディスプレイ（以下、略してＨＭＤと呼ぶ）５を装着させる。
【００３０】
図２に示すように、操作手段１１として前記ハンドル１２、リフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４、アクセルペダル１５、及びブレーキペダル１６をそれぞれ設けており、ハンドル１２の回転角度（ハンドル角）を検出するハンドル角度センサ１２ａ、リフト操作量を検出するリフト量センサ１３ａ、チルト操作量を検出するチルト量センサ１４ａ、及び、アクセル操作量とブレーキ操作量をそれぞれ検出するアクセル量センサ１５ａとブレーキ量センサ１６ａが制御器１０に接続されている。
【００３１】
また、指定した位置にある荷の重量を設定するための荷重量設定手段１９が、前記運転パネル部に設けられている。荷重量設定手段１９により入力された荷重量値データは、制御器１０に記憶される。この荷重量設定手段１９は、例えば、荷の位置データや荷重量データを直接入力するためのテンキーや、複数の設定重量値の中から選択するための選択スイッチ等で構成できる。
【００３２】
前記発信機４ａへは前記視点検出コントローラ２から発信基準信号が送信され、これに基づき発信機４ａから受信機４ｂに向けて運転者の頭部の位置及び向き（これが、視点の位置及び方向に対応する。）を検出するビーコン信号が送信される。また、受信機４ｂはこのビーコン信号を受信して、視点検出コントローラ２に送信する。そして、視点検出コントローラ２は、これらの受信信号に基づき、オペレータの視点の位置及び方向を演算により求め、制御器１０に出力する。
また、画像コントローラ６は、制御器１０から入力する画像データに基づき、該画像を運転者の視点から見える画像データに変換して、ＨＭＤ５に出力し表示させる。
【００３３】
制御器１０は、本発明の作業車両の運転操作シミュレーション装置全体の主なシミュレーション処理を司っているコンピュータ装置から構成されている。この制御器１０には、シミュレーション対象の作業エリアのレイアウトに従った基本的な環境画像を表す基本画像データが予め記憶されている。この基本画像データは、レイアウトに沿った建物や棚等の構造物と、通路と、棚等に載置された荷物とをそれぞれ表す画像データで構成されており、シミュレーションの対象となる作業車両の機種、重量クラス等に応じて記憶されているものとする。これらの画像データは、例えば構造物の大きさ、形状、色、レイアウトコース上の設置位置、通路の位置、道幅、長さ、方向、荷物の大きさ、形状、重量、色、レイアウトコース上の設置位置等の各データで構成されている。
【００３４】
制御器１０では、運転者の視点の位置及び方向が設定されると、上記基本画像データに基づき、この設定された視点の位置及び方向から見た画像データが求められる。また、詳細は後述するが、制御器１０は、前記それぞれの操作手段１１の操作による操作信号に基づき、作業車両の位置、移動方向、移動速度、作業機（ここではフォークリフトのフォーク）の揚高高さおよびチルト角度等の姿勢を求める。
【００３５】
さらに、制御器１０は、運転者の操作が不安全運転操作に相当するか否かを自動的に判断し、不安全運転操作であると判断したときには警告を発して、運転操作シミュレーションを停止させる機能も有している。例えば、積荷の重量値と、作業機の姿勢データ（揚高高さ、チルト角度）と、車両移動速度と、移動方向とに基づいて、車両の重心位置や積荷の重心位置を演算により求め、求めたこれらの重心位置と、車両移動速度と、作業機操作速度と、予め記憶している路面状態データ（路面摩擦係数、傾斜角度等）とから、車両が転倒するか否か、または荷崩れが起こるか否か等の判断を自動的に行い、車両転倒または荷崩れが発生すると判断したときには、ブザーや画面表示等によって警告を発し、そして上記運転操作シミュレーションを停止させる。
【００３６】
また、制御器１０には外部メモリ７が備えられている。この外部メモリ７には、運転操作シミュレーション処理中における、各操作手段１１による操作信号と、運転者視点検出手段３で検出された運転者の視点の位置および方向との、時間経過に対応した操作履歴データが記憶されるようになっている。この操作履歴データは、ハンドル１２、リフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４、アクセルペダル１５、及びブレーキペダル１６等の各操作量と、運転者の視点の位置および方向と、それぞれの時刻とを対応付けて順次記憶してもよいし、または、所定微少時間毎の各操作量と運転者の視点の位置および方向を時系列的に記憶するようにしてもよい。なお、それらの履歴データの記憶容量は、少なくとも、所定の講習時間内における全ての操作履歴データが記憶可能な充分な大きさとする。
【００３７】
さらに、制御器１０は、インターネットを介してデータ送受信が可能なインターネットインターフェース（以下、ｉｎｅｔ−Ｉ／Ｆと書く）９を備えており、外部の装置と様々なデータ通信を行うことが可能となっている。
【００３８】
なお、シミュレーション中に講習者本人以外の例えば教官や他の受講者等が受講内容（実技内容）を確認するために、ＨＭＤ５に表示される画像と同様の画像表示ができるモニタ用ディスプレイ８を設けてもよい。
【００３９】
次に、シミュレーション処理手順を説明する。
（１）予め、作業車両の機種等に応じた所定のシミュレーションコースを有する複数機種の基本画像データを記憶しておく。講習を開始する前に、これらの複数機種の基本画像データの中から、講習者の教習内容に応じて特定機種の基本画像データを選択する。
（２）まず、講習者は、運転操作シミュレーション装置１のオペレータシート１８に座り、その頭部に発信機４ａを、両眼にＨＭＤ５をそれぞれ装着する。
（３）シミュレーションのスタートスイッチ（図示せず）が操作されたら、以下のシミュレーションを開始する。なお、シミュレーションのスタート時には、作業車両は上記シミュレーションコース上の所定のスタート位置にいるものとする。
【００４０】
（４）まず、作業車両の現在位置と、講習者が装着した受信機４ｂでの受信信号に基づいて視点検出コントローラ２で求めた講習者の視点の位置及び方向とに基づき、上記シミュレーションコース上での現在の講習者の視点の位置及び方向を設定する。これにより、制御器１０では前記基本画像データに基づき、この設定した現在の講習者の視点の位置及び方向から見た画像データが生成される。この画像データが画像コントローラ６で変換されて、ＨＭＤ５に出力され、講習者の視点から見える画像として表示される。例えば、図３は講習者が前方を向いているときのＨＭＤ５の表示画像例で、図４は講習者が後方を向いているときのＨＭＤ５の表示画像例である。
【００４１】
（５）次に、講習者がハンドル１２、リフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４、アクセルペダル１５及びブレーキペダル１６を操作して作業車両を運転すると、それらの操作量に基づいて以下のように作業車両の現在位置及び向き、作業機の位置等を演算する。すなわち、ハンドル角度センサ１２ａからのハンドル角に基づき作業車両の移動方向を求め、アクセル量センサ１５ａ及びブレーキ量センサ１６ａからのアクセル操作量及びブレーキ操作量に基づき作業車両の移動速度を求め、これら作業車両の移動方向及び移動速度により所定の演算周期時間毎の作業車両の現在位置及び向きを演算する。そして、上記（４）で行った処理と同様にして、この作業車両の現在位置に対応した、現在の講習者の視点から見える画像をＨＭＤ５に表示する。さらに、リフト量センサ１３ａからのリフト操作量に基づき作業機の揚高高さを求め、チルト量センサ１４ａからのチルト操作量に基づき作業機のチルト角度を求め、これら作業機の揚高高さ及びチルト角度と上記求めた作業車両の現在位置とを前記基本画像データに当てはめて、現在の講習者の視点から見える作業機及び該作業機の積荷の画像データを作成し、前記と同様にしてＨＭＤ５に表示する。
【００４２】
（６）つぎに制御器１０は、上記（５）での作業車両の移動演算処理のとき、および作業機の移動演算処理のときに、作業車両の重心位置および積荷の重心位置を演算し、前記求めた作業車両の移動速度、移動方向、作業機の揚高高さ、チルト角度等に基づいて車両が転倒しないか、または作業機上で荷崩れが発生しないかを判断する。このとき、車両転倒または荷崩れ発生と判断したときには、ブザーを鳴らしたり、ＨＭＤ５にアラームメッセージを表示したりして警告を発し、本シミュレーション処理を停止させる。
【００４３】
（７）上記（４）〜（６）のシミュレーション処理を繰り返し、運転操作をシミュレーションする。
【００４４】
また、本発明に係る作業車両の運転操作シミュレーション装置は、非常にユニークな使い方もできるようになっている。すなわち、上記運転操作シミュレーション装置は教習所や研修所等に設置されるだけでなく、それ以外の、例えば作業車両メーカの営業所やサービス拠点に設置してもよい。また、作業車両のユーザの現場に貸し出してもよい。このように教習所と異なる、ユーザの最寄の設置場所で、教官が傍にいない状態で上記運転操作シミュレーション装置を使用する場合、上記のシミュレーション処理中の各操作履歴データを外部メモリ７に記憶するようにする。これらの記憶した一連の操作履歴データには所定のファイル名が付けられ、必要なときに、実際に実技教官のいる特定の場所（教習所、研修所等）にｉｎｅｔ−Ｉ／Ｆ９を経由して送信される。この特定の場所では、受信したファイルに記憶されている操作履歴データを、そこに設置してある運転操作シミュレーション装置に読み込む。なお、直接、このシミュレーション装置にインターネットを通じて受信してもよいことは言うまでもない。そして、上記操作履歴データを運転操作シミュレーション装置により再生処理して、遠隔地でユーザが行った過去の運転操作と、運転者の視点での画像とを再現させ、教官がこの操作内容をチェックして運転操作の指導をする。こうすることにより、遠隔地で教官がいない場所でも、実技の運転講習を受けられるので、教習所等の場所的な制約や、教習所まで行かなければならないという時間的な制約が無くなるため、講習が容易に、頻繁に受けられる。
【００４５】
また、上記作業車両の運転操作シミュレーション装置は、別のユニークな使い方が可能となっている。例えば、過去の不安全運転操作の事例を前述同様の操作履歴データの形式でファイル化しておき、この事例ファイルのデータを本運転操作シミュレーション装置に読み込んで再現させることにより、受講者は過去の不安全運転操作の事例と同じ体験を疑似体験できる。これにより、受講者自身が不安全運転操作をしなくても臨場感を持って体験できるので、不安全運転の講習が効果的に行える。
【００４６】
さらに、本作業車両の運転操作シミュレーション装置においては、記憶した操作履歴データに基づき、運転操作の技能向上だけでなく、経済的な運転操作の仕方も指導できるようにしている。すなわち、操作履歴データに基づいて、例えばエンジン式のフォークリフトの場合、エンジン回転数や負荷トルクを算出し、これから演算により燃費を求め、操作内容と燃費とを対応付ける。この対応付けた結果は、例えばモニタ用ディスプレイ８に表示されたり、操作履歴データと共に記憶され、プリントアウトされる。教官はこの結果をチェックすることにより、経済的な運転操作方法を指導できる。また、バッテリ式フォークリフトの場合、同様に操作履歴データに基づいて、電動モータの回転数や負荷トルクを算出してバッテリ消耗量を求め、これからバッテリ充電時間や稼働率等を求めてトータルの運転費用を演算により求める。この運転費用の算出結果はモニタ用ディスプレイ８に表示されたり、操作履歴データと共に記憶され、プリントアウトされるので、教官はこの結果をチェックして経済的な運転操作方法を指導できる。
【００４７】
なお、上記では、操作履歴データを所定時間記憶した後、これをインターネットを介して送信する例を示したが、フロッピー（登録商標）ディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＩＣメモリカード等の可搬性のある外部記憶媒体を介してデータを送る方法をとっても構わない。
【００４８】
また、所定の講習内容を記憶した操作履歴データを、所定時間経過した後に（つまりオフラインで）再生する例で説明したが、例えばインターネットを介してオンラインで操作履歴データを送受信し、オンラインで再生処理することにより、受講者側の操作と略同時にリアルタイムで教官側がモニタ用ディスプレイ８でチェックすることもできる。これにより、両者の時間的なずれが無くなり、タイムリーに指導できるので、受講者の効率的な講習ができるようになる。
【００４９】
次に、第１実施形態による効果を説明する。
（１）作業車両の作業機姿勢、重心位置、走行速度、移動方向、また積荷の重心位置、作業機の移動速度、および路面状態等を考慮して、作業車両の運転操作シミュレーションを行うので、作業車両の作業状態をも含めたシミュレーション装置を構成でき、このシミュレーション装置を用いて作業車両に適した運転操作の実技講習ができる。
（２）この作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いて運転操作講習を行うので、実機のみを用いた従来の講習よりも実技時間を長くかけることができ、効率的な講習ができる。したがって、短期間で講習を終了でき、ユーザが講習を受け易くなる。なお、本作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いた運転操作講習は、実機を用いた講習の前、または交互に行うことができる。
【００５０】
（３）運転者の視点の位置および方向から見たときの画像をヘッドマウントディスプレイ５に表示するようにしたため、実機運転と同じ臨場感で操作可能な運転操作シミュレーション装置を構成でき、実技の運転講習が効果的にできる。
【００５１】
（４）運転操作シミュレーション装置を特定の教習所、研修所等だけでなく、例えば作業車両メーカの営業所やサービス拠点、または専門の技能学校に設置したり、あるいはユーザの作業現場等に持ち込むことにより、受講者はわざわざ遠隔地の教習所等に行かなくても、最寄の設置場所で実技相当の講習を受けることができるので、距離的および時間的な制約が減って、容易に、頻繁に受講ができるようになる。
（５）運転操作シミュレーション装置を用いて作業車両の不安全運転操作を疑似体験できるため、不安全運転操作についての講習を実技で（つまり、シミュレーションにより臨場感をもって）安全に行うことができる。これにより、従来の口頭による講習よりも効果的に不安全運転操作についての講習ができる。また、運転操作シミュレーション装置を例えばユーザの作業現場等に持ち込むことにより、安全運転教育を多くのユーザ、オペレータが受けることができる。
【００５２】
（６）運転操作シミュレーション装置上で運転操作の履歴データを取り込み、記憶し、これを教官のいる遠隔地の教習所等に設置した運転操作シミュレーション装置で再生処理して、受講者の運転操作内容を再現することができるようにしたため、教官が傍にいない場所でも、運転操作の指導を教官から受けることができる。これにより、運転講習の受講に対する距離的および時間的な制約が無くなるため、さらに受講の機会が増えて容易に受講ができる。
【００５３】
（７）さらに、新型の作業車両、新型の作業機アタッチメント、およびこれらに対応した新規のシミュレーションコース等が発表された場合でも、これらに対応する、シミュレーション上での新しい基本画像データを制御器１０に再度記憶させることにより、容易に上記新型の作業車両や新型の作業機アタッチメント等の運転操作講習にも対応できる。したがって、作業車両や作業機アタッチメントの仕様変更に対しても、少ない費用で直ぐに対応できる。なお、新型の作業車両、新型の作業機アタッチメント等の設計時のＣＡＤデータをベースにすることにより、これらに対応する、シミュレーション上での上記新しい基本画像データは容易に作成可能となっている。
【００５４】
（８）またさらに、特定顧客向けの特殊作業機アタッチメントを装着した作業車両の運転操作シミュレーション装置を作って、これを用いて該特定顧客のオペレータの運転操作講習を行うことにより、上述のように効率的な講習ができると共に、前記特殊作業機アタッチメントの仕様、使い勝手等の確認が実機納入よりも早目にできるので、該特殊作業機アタッチメントのユーザへの納入がスムーズに行える。
また、特定顧客向けの大型の作業機アタッチメントの場合、従来実機での運転訓練が困難であったが、本運転操作シミュレーション装置を用いてオペレータの運転訓練が可能となるので、顧客のオペレータ運転教育がスムーズにできる。
【００５５】
次に、図５〜図８により第２実施形態を説明する。図５は、第２実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置の概要説明図で、図６は、第２実施形態のブロック構成図である。また、図７は運転席から車両前方を見た画像のディスプレイ表示例で、図８はシミュレーションコース全体を表す画像ディスプレイの表示例である。なお、以下では、前出の図面に示した構成要素と略同一機能を有する構成要素には同じ符号を付して説明を省く。
【００５６】
第２実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置１ａでは、講習者の視点からの画像は運転パネルの前部に設けられた運転席視点ディスプレイ２１に表示されるようにしており、運転席視点ディスプレイ２１に、オペレータシート１８に座った講習者から見た作業車両前方の画像を表示する。この運転席視点ディスプレイ２１は、臨場感を出すために、実物大のフォークやマスト、および積荷や棚等を表示できる大きさの画面を有するものが望ましい。図７に、この運転席視点ディスプレイ２１に表示したオペレータシート１８からの画像例を示している。
【００５７】
また、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを表示するために、シミュレーションコース全体を上方から見た画像を表示する上方視点ディスプレイ２２が、運転パネル横近傍の、オペレータシート１８にいる講習者から容易に見える位置に配設されている。この上方視点ディスプレイ２２には、例えば図８で示すようなシミュレーションコース全体の中での現在の作業車両の画像が表示される。
【００５８】
本実施形態における制御器１０は、操作手段１１の各操作量信号に基づき作業車両の位置、向き、および作業機姿勢（位置、チルト角度）を求め、この作業車両の位置、向きと、作業機姿勢と、前記基本画像データとに基づき、オペレータシート１８に座った運転者が車両前方を見た画像（作業車両前部、作業機、及びその前方風景を含む）を作成し、この画像を運転席視点ディスプレイ２１に表示する。なお、これと同じ画像をモニタ用ディスプレイ８にも表示する。また、上記で求めた作業車両の位置および向きに基づき、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを修正し、これを上方視点ディスプレイ２２に表示する。
【００５９】
また、制御器１０では、その他第１実施形態で行っていた処理と同様の処理を行っている。すなわち、例えば、不安全運転操作の有無をチェックし、あれば警告を発する処理、シミュレーション中の一講習者の一連の操作履歴データを所定のファイル名で記憶する処理、ファイル化された一連の操作履歴データを読み込んで再現する処理、過去の不安全運転操作の事例を表す操作履歴データを読み込んで再現する処理、ファイル化された一連の操作履歴データをオフラインで、または、シミュレーション処理中の操作履歴データをオンラインで、それぞれインターネットを介して遠隔地の運転操作シミュレーション装置に読み込んで再現する処理、などは第２実施形態においても実行される。
第２実施形態におけるシミュレーション処理の手順は第１実施形態と略同じであるから、ここでの説明は省く。
【００６０】
第２実施形態の運転操作シミュレーション装置によると、第１実施形態のものと同様の効果が得られると共に、さらに次のような効果が得られる。すなわち、運転席視点ディスプレイ２１と上方視点ディスプレイ２２とに、オペレータシート１８にいる運転者から車両前方を見たときの画像と、全体のシミュレーションコース内での現在の作業車両の位置および向きを確認するための画像とをそれぞれ表示させて、臨場感を持たせている。この運転席視点ディスプレイ２１と上方視点ディスプレイ２２には、一般的に多用されている安価なグラフィック表示器が使用できる。これにより、第１実施形態で用いたヘッドマウントディスプレイ５および運転者視点検出手段３のような精密で高価な表示器、センサ等を用いなくても、低コストで構成できる。
【００６１】
なお、本発明に係る作業車両の運転操作シミュレーション装置の適用機械としては、実施例に記載のフォークリフトに限定するものではなく、手動操作により作業機を作動させて物を運搬する車両に適用可能であり、例えば手動パレット運搬装置（商品名：ウォーキー）等にも適用できる。
【００６２】
以上説明したように、本発明によると次の効果を奏する。
作業機姿勢、作業機速度、および路面状態等の作業車両特有の作動条件を考慮して、作業車両およびその作業機の動作をシミュレートするので、作業車両の運転操作に適した運転操作シミュレーション装置を構成できる。
本運転操作シミュレーション装置を作業車両の運転技能講習に用いるため、従来の実機のみでの講習よりも、実技相当の講習時間を長く取れるので、運転操作に慣れ易く、効率的な講習ができる。これにより、短期間での技能向上が図れる。
【００６３】
本運転操作シミュレーション装置を用いた講習において、従来、実機では困難であったため口頭だけで行っていた不安全運転操作の講習も、安全に行える。このとき、運転者自身の運転操作に不安全操作があれば警告を出したり、過去の不安全運転操作の事例に関する操作履歴データを用いて再現させることにより、臨場感を持って講習を受けることができるので、効果的である。
本運転操作シミュレーション装置を、教習所や研修所だけでなく、ユーザに近い営業所やサービス拠点に設置したり、又はユーザの作業現場に直接持ち込んで、運転操作の講習ができるので、ユーザにとって受講するための距離的なおよび時間的な制約が無くなり、容易に、頻繁に講習を受けることが可能となる。
【００６４】
本運転操作シミュレーション装置の設置場所に技能講習の教官がいない場合でも、シミュレーション中の操作履歴データを記憶し、このデータを遠隔地の教官のいる教習所等へインターネット等によるデータ通信、または外部記憶媒体を介して送信することができ、受信した操作履歴データを運転操作シミュレーション装置で再現させた画像を教官がチェックすることによって、教官から指導を受けることができる。これにより、運転操作受講についての距離的なおよび時間的な制約を無くすことができる。
【００６５】
特定ユーザ向けの特殊アタッチメントを納入する前に、該特殊アタッチメントの画像データに基づいてシミュレーションが可能となり、これにより、納入前に運転操作の講習ができるので、納入後の実機の運転が容易にでき、実機稼動の立ち上がりが早い。また、納入前に、上記特殊アタッチメントの使用時に問題が無いか等の仕様確認がとれるので、納入時のトラブルが無く、スムーズに納入できる。
【００６６】
新型作業車両モデル、新型アタッチメントモデルの発表、または講習のためのトレーニングコース（シミュレーションコース）の更新等があった場合、これらに対応した新規の画像データを旧い画像データと入れ換えることにより、スムーズに対応できるので、ユーザは常に新しい機種を用いた運転講習が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の運転操作シミュレーション装置の概要説明図である。
【図２】第１実施形態の運転操作シミュレーション装置のブロック構成図である。
【図３】ＨＭＤの表示画像例である。
【図４】ＨＭＤの表示画像例である。
【図５】第２実施形態の運転操作シミュレーション装置の概要説明図である。
【図６】第２実施形態の運転操作シミュレーション装置のブロック構成図である。
【図７】運転席から車両前方を見た画像のディスプレイ表示例である。
【図８】シミュレーションコース全体を表す画像のディスプレイ表示例である。
【符号の説明】
１，１ａ…運転操作シミュレーション装置、２…視点検出コントローラ、３…運転者視点検出手段、４ａ…発信機、４ｂ…受信機、５…ヘッドマウントディスプレイ、６…画像コントローラ、７…外部メモリ、８…モニタ用ディスプレイ、９…インターネットインターフェース、１０…制御器、１１…操作手段、１２…ハンドル、１２ａ…ハンドル角度センサ、１３…リフト操作レバー、１３ａ…リフト量センサ、１４…チルト操作レバー、１４ａ…チルト量センサ、１５…アクセルペダル、１５ａ…アクセル量センサ、１６…ブレーキペダル、１６ａ…ブレーキ量センサ、１８…オペレータシート、１９…荷重量設定手段、２１…運転席視点ディスプレイ、２２…上方視点ディスプレイ。

Claims (10)

1. 作業車両の運転操作シミュレーション装置において、
   運転者の視点の位置及び方向を検出する運転者視点検出手段（３）と、
   運転者の視点の位置及び方向から見た画像を、運転者の眼前に表示するヘッドマウントディスプレイ（５）と、
   画像データを受けて、ヘッドマウントディスプレイ（５）に表示する画像を制御する画像コントローラ（６）と、
   運転者の操作により車両の走行や作業機等の操作信号を出力する操作手段（１１）と、
   シミュレーションコース上での画像の基本となる基本画像データを予め記憶し、前記操作手段（１１）から入力した操作信号に基づき、積荷の有無や重量等の作業機状態、車両速度、路面状態を考慮して、作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の位置及びチルト角度等の姿勢とを演算により求め、これらの作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の姿勢と、前記基本画像データとに基づき、前記運転者視点検出手段（３）で検出された運転者の視点の位置及び方向から見た画像を作成し、この作成した画像を前記画像コントローラ（６）を介して前記ヘッドマウントディスプレイ（５）に表示させる制御器（１０）と
   を備えたことを特徴とする作業車両の運転操作シミュレーション装置。
2. 作業車両の運転操作シミュレーション装置において、
   オペレータシート（１８）に座った運転者の視点で車両前方を見た画像を表示する運転席視点ディスプレイ（２１）と、
   シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを表示する上方視点ディスプレイ（２２）と、
   運転者の操作により車両の走行や作業機等の操作信号を出力する操作手段（１１）と、
   シミュレーションコース上での画像の基本となる基本画像データを予め記憶し、前記操作手段（１１）から入力した操作信号に基づき、積荷の有無や重量等の作業機状態、車両速度、路面状態を考慮して、作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の位置及びチルト角度等の姿勢とを演算により求め、これらの作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の姿勢と、前記基本画像データとに基づき、前記オペレータシート（１８）に座った運転者の視点で車両前方を見た画像を作成し、この作成した画像を前記運転席視点ディスプレイ（２１）に表示させる制御器（１０）と
   を備えたことを特徴とする作業車両の運転操作シミュレーション装置。
3. 請求項１又は２記載の作業車両の運転操作シミュレーション装置において、
   前記制御器（１０）は、前記作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の姿勢とを求めるときに、作業車両の重心位置、積荷の重心位置を求め、これらに基づき作業車両の転倒、滑り、又は積荷の荷崩れが発生するかを判断し、発生すると判断したときには、警告を発するようにした
   ことを特徴とする作業車両の運転操作シミュレーション装置。
4. 請求項１、２又は３記載の作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いて、作業車両の運転操作講習をする
   ことを特徴とする作業車両の運転操作講習方法。
5. 請求項３記載の作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いて、作業車両の不安全運転操作の講習をする
   ことを特徴とする作業車両の運転操作講習方法。
6. 請求項４又は５記載の作業車両の運転操作講習方法において、
   過去の不安全運転操作の事例に基づく操作を再現して、作業車両の不安全運転操作の講習をする
   ことを特徴とする作業車両の運転操作講習方法。
7. 請求項４，５又は６記載の作業車両の運転操作講習方法において、
   運転者の操作情報を操作履歴データとして記憶し、該操作履歴データを遠隔地に送り、遠隔地でこの操作履歴データに基づき運転操作を再現して、作業車両の運転操作を指導する
   ことを特徴とする作業車両の運転操作講習方法。
8. 請求項４，５又は６記載の作業車両の運転操作講習方法において、
   前記操作手段（１１）から入力した操作信号に基づき、燃費、バッテリ消耗量等の運転経費を算出して経済的な運転操作方法を講習する
   ことを特徴とする作業車両の運転操作講習方法。
9. 請求項４，５又は６記載の作業車両の運転操作講習方法において、
   新規車両モデル、作業機アタッチメントの新型モデル、またはシミュレーションコースの新規モデル等が新しく出たとき、旧型モデルデータをこれらの新しいモデルデータに更新し、この更新した新しいモデルデータに基づいて運転操作をシミュレーションする
   ことを特徴とする作業車両の運転操作講習方法。
10. 請求項４，５又は６記載の作業車両の運転操作講習方法において、
    特定顧客向けの作業機アタッチメントの画像データを用いて前記基本画像データを作成し、この基本画像データに基づき運転操作シミュレーションを行って、前記特定顧客向けの作業機アタッチメントを使用した運転操作講習を行う
    ことを特徴とする作業車両の運転操作講習方法。

Images