JP2004345482A - Steering characteristic setting system for automobile - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の操舵特性設定システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車の操舵特性の解析は、熟練したドライバのフィーリング評価に基づいて行われている。
しかしながら、フィーリング評価によれば、ドライバ毎のばらつきによって評価結果にばらつきが生じるため、フィーリング評価の結果を定量的な指標にすることは困難である。
【0003】
そこで、操舵特性評価を定量的に行う手法の一つとして、下記特許文献1には、ドライバの腕の筋電位を検出し、検出された筋電位に基づいて負の操腕仕事率を求め、この負の操舵仕事率に基づいて操舵特性を評価することが開示されている。
そして、特許文献1によれば、ハンドル操舵速度の方向とハンドル操舵力の方向とが逆方向になった時操舵仕事率が負になったものとし、このような操舵仕事率が負になる状態は、ドライバがハンドルの動きを止めようとしている状態としてみることができるため、この負の仕事率の大小に基づいて自動車の直進安定性の評価を定量的に行うことができるものである。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−214083号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、操舵特性の評価指標としては、特許文献1に開示されている直進安定性の他、操舵開始時の操舵反力を指標とすることも望まれる。
これは、操舵開始時における操舵反力、つまり、操舵開始時にドライバが感じるステアリング操作の重さが、ドライバに影響を及ぼすためである。
また、その他操舵特性の評価指標としては、操舵時のステアリングの引き戻し操作も指標とすることが望まれる。
これは、操舵時、ステアリングを引いて回す腕とは反対の腕でステアリング位置を微調整するものであるが、このステアリングの引き戻し操作が大きい場合、操舵が安定していないと感じ、ドライバに影響を及ぼすためである。
そして、これらの影響は、ドライバの筋力の違いによってその感じ方が異なるものである。
ここで、本出願人によれば、ドライバの腕の筋状態に基づけば、ドライバが感じるステアリング操作の重さや、ステアリング操作の安定性を定量的に把握できるという知見を見出した。
例えば、ステアリング操作の重さについては、ドライバの上腕三頭筋の筋状態と相関があり、ステアリング操作の安定性については、ドライバの尺側手根伸筋の筋状態と相関がある知見を見出したものである。
そして、これら操舵特性評価後は、操舵特性を各ドライバに応じた最適な操舵特性に設定することが望まれる。
【0006】
本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、ドライバの筋力の違いに拘わらず最適な操舵特性を設定することが可能な自動車の操舵特性設定システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。すなわち、本発明の第1の構成において、自動車の操舵特性を設定する操舵特性設定システムであって、自動車運転状態におけるドライバの腕の筋状態を判定する筋状態判定装置と、該筋状態判定装置により判定された筋状態に関連する信号を受け、当該信号に基づいて筋状態が判定されたドライバにとって最適な操舵特性を算出する最適操舵特性算出装置と、該最適操舵特性算出装置により算出された最適な操舵特性を、上記ドライバの自動車に備えられ当該自動車の操舵特性を制御する操舵制御ユニットに転送して制御ユニット内で設定された操舵特性を変更する操舵特性変更装置とを備えるよう構成してある。
本発明の第1の構成によれば、ドライバの筋状態に基づいて最適な操舵特性が算出され、算出された最適な操舵特性がそのドライバの自動車の操舵制御ユニットに提供され、操舵特性が変更されるため、ドライバの筋力の違いに応じた最適な操舵特性を設定することができる。
【0008】
本発明の第2の構成において、上記筋状態判定装置は、ドライバの運転操作に基づいて仮想自動車の走行状態を模擬するシュミレーション装置に備えられるよう構成してある。
ドライバの筋状態の判定に際し、各ドライバの自動車毎に筋状態を検出する手段を設けることは自動車コストも増加し、現実的ではない。
そこで、本出願人によれば、自動車メーカーや自動車販売店に筋状態を検出可能なシュミレーション装置を設置し、各ドライバにシュミレーション装置を使用してもらうことによって各ドライバの筋状態を検出できる知見を見出した。
本発明の第2の構成によれば、シュミレーション装置に備えられた筋状態判定手段よってドライバの筋状態を判定することができるため、自動車コストの増加を抑制しつつ、各ドライバの腕の筋状態を判定することができる。
【0009】
本発明の第3の構成において、上記筋状態判定装置は、評価用自動車に備えられるよう構成してある。
ドライバの筋状態の判定に際し、各ドライバの自動車毎に筋状態を検出する手段を設けることは自動車コストも増加し、現実的ではない。
そこで、本出願人によれば、自動車販売店に筋状態を判定可能な評価用自動車を配備し、評価用自動車を試乗してもらうことによって、各ドライバの筋状態を検出できる知見を見出した。
本発明の第3の構成によれば、評価用自動車に備えられた筋状態判定手段によってドライバの筋状態を判定することができるため、自動車コストの増加を抑制しつつ、各ドライバの腕の筋状態を検出することができる。
【0010】
本発明の第4の構成において、上記ドライバの自動車には、
異なる複数のドライバ毎に対応した操舵特性を記憶する記憶手段と、
複数のドライバの内、実際に自動車を運転するドライバを識別するドライバ識別手段と、
該ドライバ識別手段により判定されたドライバに応じて操舵特性を切換える操舵特性切換手段とを備えるよう構成してある。
例えば、家族のように同一の自動車に対し、複数のドライバが運転する場合、各ドライバ毎に腕の筋力が異なるため、各ドライバ毎に対応させて最適な操舵特性を記憶しておく必要がある。
本発明の第4の構成によれば、ドライバ識別手段により判定されたドライバに応じて操舵特性が切換えられるため、各ドライバ毎に対応した最適な操舵特性を設定することができる。
【0011】
本発明の第5の構成において、上記最適操舵特性算出装置は、算出した最適な操舵特性を、情報センターに提供するとともに、上記情報センターは、上記最適操舵特性算出装置から提供された最適な操舵特性を記憶する最適操舵特性記憶手段と、該最適操舵特性記憶手段に記憶された操舵特性を上記ドライバの自動車の制御ユニットに提供する最適操舵特性転送手段とを備えよう構成してある。
自動車の制御ユニットの記憶容量には制限があるため、記憶しておきたいドライバが増加した場合等、操舵特性を十分に記憶できないおそれがある。
ところで、近年では、自動車のナビゲーションシステムと通信が可能とされ、交通情報等各種情報を自動車のナビゲーションシステムに提供可能な情報センターが普及しつつあり、この情報センターは、契約された自動車に情報を提供するだけではなく、契約された自動車からの情報を登録することも可能とされている。
本発明の第5の構成によれば、最適操舵特性は情報センターに記憶されるため、自動車に備えられる制御ユニットの記憶容量の制限を受けることなく、多くの最適操舵特性を記憶することができる。
【0012】
【発明の効果】
本発明によれば、ドライバの筋力の違いに応じた最適な操舵特性を設定することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施の形態に関する操舵特性設定システムの全体構成を示す図である。
図1において、1は評価自動車、2は情報センター、3はドライバが所有する自動車である。
評価自動車1は、例えば、自動車メーカーや自動車販売店等に配備される試乗車であって、ドライバが実際に運転することによってそのドライバの腕の筋状態を判定することができるものである。
また、評価自動車装置1には、ドライバの最適な操舵特性を算出するための操舵特性最適化ユニット10と、その操舵特性最適化ユニット10によって算出された最適操舵特性に基づいてステアリング1aの操舵特性を変更可能なパワーステアリング装置30と、筋電位データを表示可能な表示装置40とが備えられている。
【0014】
操舵特性最適化ユニット10には、ドライバの脳波を検出する脳波検出手段11、ドライバの上腕三頭筋の筋電位を検出する上腕三頭筋検出手段12、ドライバの尺側手根伸筋の筋電位を検出する尺側手根伸筋検出手段13、ステアリング1aの操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ14、ステアリング1aの操舵角を検出する操舵角センサ15、ステアリング1aの高さ方向の位置を検出するステアリング位置センサ16、シート位置を検出するシート位置センサ17、車速を検出する車速センサ18、自動車の横方向のGを検出する横Gセンサ19、自動車の前後方向のGを検出する前後Gセンサ20、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ21により検出された各検出信号が入力されるようになっている。
そして、操舵特性最適化ユニット10は、入力された各検出信号に基づいてドライバに最適な最適操舵特性を算出し、算出された最適操舵特性に基づいてパワーステアリング装置30の操舵特性を変更したり、算出された最適操舵特性を情報センター2に提供することが可能とされている。尚、最適操舵特性の具体的な算出については、後述する。
【0015】
また、パワーステアリング装置30は、電気モータによって操舵に対するアシスト特性を変更可能に構成されている。
【0016】
また、表示装置40は、図2、図3の説明にて後述するように、上腕三頭筋の筋電位のデータ、尺側手根伸筋の筋電位のデータをそれぞれグラフ表示することが可能とされている。
そして、この表示に基づけば、ドライバの操舵状態を定量的に把握することができるものである。
【0017】
情報センター2は、評価用自動車1及び契約されたドライバの自動車3との間において無線等によって双方向に信号の授受が可能とされており、評価自動車1から情報センター1に対しては最適操舵特性が提供され、情報センター2から自動車3に対しては情報センター2に収集された交通情報等の各種情報が提供されるとともに、自動車3から情報センター2に対しては自動車3に備えられた各種センサにより検出された各種情報が提供されるようになっている。
情報センター2は、詳細な説明は省略するが、演算処理装置としてのサーバと、各種情報を記憶する後述のデータベースと、外部の装置と通信回路を介して通信するための通信装置とを備えている。
更に、情報センター2には、操舵特性最適化ユニット10から提供された最適操舵特性を各ドライバ毎に記憶する最適操舵特性記憶手段2aと、その最適操舵特性記憶手段2aに記憶された最適操舵特性を後述する自動車3の操舵制御ユニット40に提供する最適操舵特性提供手段2bとが備えられている。
【0018】
自動車3は、評価用自動車1において最適操舵特性が算出されたドライバが所有する自動車であって、操舵制御ユニット50、パワーステアリング装置60、及び個人認証装置70を備えている。
操舵制御ユニット50は、個人認証装置70によって認証された個人に対応した最適操舵特性を情報センター2の最適操舵特性提供手段2bから提供を受け、提供された最適操舵特性に基づいてパワーステアリング装置60の操舵特性を変更するよう構成されている。
【0019】
ここで、ドライバの腕の筋状態と、操舵特性との関係について、説明する。
まず、上腕三頭筋について、説明する。
図2(a)は、操舵反力の異なる4パターンについて、操舵角と操舵力との関係をそれぞれ示す図、図2(b)は、操舵反力の異なる4パターンについて、操舵角20deg以内においてステアリングを左右に繰り返し操舵した状態における右腕の上腕三頭筋の筋電位変化をそれぞれ示した図である。
【0020】
図2(a)において、aは最も操舵反力の大きい操舵特性を示す操舵特性1、bは2番目に操舵反力の大きい操舵特性を示す操舵特性2、cは3番目に操舵反力の大きい操舵特性を示す操舵特性3、dは最も操舵反力の小さい操舵特性を示す操舵特性4である。
そして、図2(b)中データb、c、dで示すように、操舵特性2〜4では、上腕三頭筋の筋電位は、0.012mV付近にあって筋電位が大きくなることがないのに対し、操舵特性1では、上腕三頭筋の筋電位が0.016mV以上に大きくなり、操舵時に上腕三頭筋が大きく活動している。これは、操舵特性1は、操舵反力が大きいため、操舵に際し上腕三頭筋が大きく活動しているためである。
従って、上腕三頭筋の筋電位が略0.016mV以上になると、ドライバがステアリング操作を重く感じ始めていると評価することができる。
以上のように、上腕三頭筋の筋電位に基づけば、ドライバのステアリング操作重さを定量的に示すことができる。
【0021】
次に、尺側手根伸筋の筋状態について、説明する。
図3(a)は、ヒステリシスの異なる4つのパターンについて、操舵角と操舵力との関係をそれぞれ示す図、図3(b)は、操舵反力の異なる4パターンについて、操舵角20deg以内においてステアリングを左右に繰り返し操舵した状態における左腕の尺側手根伸筋の筋電位変化をそれぞれ示した図である。
【0022】
図3(a)において、dで示す幅は最もヒステリシスの大きい操舵特性を示す操舵特性5、eで示す幅は2番目にヒステリシスの大きい操舵特性を示す操舵特性6、fで示す幅は3番目にヒステリシスの大きい操舵特性を示す操舵特性7、gで示す幅は最もヒステリシスの小さい(ヒステリシス0)操舵特性を示す操舵特性8である。
そして、図3(b)中d、eで示すように、操舵特性5、6では、尺側手根伸筋の筋電位が比較的小さいのに対し、操舵特性7、8では、尺側手根伸筋の筋電位が大きくなっており、ステアリングの引き戻し操作が大きい操舵特性であることを示している。これは、ヒステリシス幅が小さすぎて操舵に対する操舵角の敏感が高いためである。従って、尺側手根伸筋の筋電位が小さく、引き戻し操作が少なくなる操舵特性5又は操舵特性6が適切なヒステリシス幅であると評価することができる。
以上のように、尺側手根伸筋の筋電位に基づけば、ドライバのステアリングの引き戻し操作を定量的に示すことができる。
【0023】
次に、図4のフローチャートに基づき評価自動車1の操舵特性最適化ユニット10による最適操舵特性算出処理を具体的に説明する。
図4のステップS1において、ドライバの身長、性別、操舵特性に対する好み等ドライバに関する情報に基づいてベース操舵特性を設定する。これは、図2(a)で示した操舵力特性が、ドライバの筋力等に応じて異なるため、その違いに応じて予めベース操舵特性及び上腕三頭筋が大きく活動開始しているか否か判定する判定値を設定する。
続く、ステップS2では、シート位置、ステアリング位置に基づいてドライバのシートに対する着座姿勢に基づいて特性補正値を設定する。これは、シート位置がステアリングから遠い程筋疲労が大きくなり、また、ステアリング位置が高いほど筋疲労が大きくなるため、これらの補正を行うため、ステップS1で設定したベース操舵特性及び判定値を補正する補正値を設定する。
ステップS3では、ステップS1で設定されたベース操舵特性と、ステップS2で設定された特性補正値とに基づいて操舵特性を仮に設定する。
【0024】
次に、ステップS4では、車速が所定車速(例えば、80Km/h)以上か否か判定する。
ステップS4でYESと判定された時、ステップS5に進み、操舵角が所定角(例えば、20deg)以内か否か判定する。
ステップS5でYESと判定された時、ステップS6に進み、操舵速度が所定速度以下か否か判定する。
ステップS6でYESと判定された時、つまり、車速が高く、比較的小さい操舵速度でもって小さい操舵角操舵する時は、高速道路で車線変更するような操舵状況であって、ステアリング操舵感と上腕三頭筋との相関、ステアリングの引き戻しと尺側手根伸筋との相関が高いことから、ステップS7に進み、上腕三頭筋の筋電位データを収集するとともに、データ収集中であることをドライバに対して報知する。
尚、ステップS4〜S6の判定の内、いずれか一つでもNOと判定された時は、上腕三頭筋の筋電位データを収集することなくリターンする。
【0025】
続く、ステップS8では、ドライバが運転に集中しているか否か判定し、YESと判定された時は、ステップS9に進む。尚、ステップS8における判定は、例えば、ドライバの脳波に基づいて判定することが可能である。
ステップS9では、ステップS7で収集された上腕三頭筋の筋電位データを操舵特性最適化ユニット10のメモリ10aに格納する。
また、ステップS8でNOと判定された時、つまり、ドライバが運転に集中していない時は、ドライバの上腕三頭筋の判定精度が低下することから、ステップS10に進み、ドライバに対して集中力低下警報を行い、ステップS7で収集された上腕三頭筋の筋電位データを格納することなくリターンする。
【0026】
続く、ステップS11では、収集されたデータが所定量、つまり、図2で示す特性を表示可能なデータ量が収集されたか否か判定し、YESと判定された時は、ステップS12に進む。
ステップS12では、操舵特性判定が完了したか否か判定、つまり、ステップS7で収集された上腕三頭筋の筋電位データが判定値以上になり、操舵に際し上腕三頭筋が大きく活動を開始しているか否か判定する。
ステップS12でNOと判定された時は、ステップS13に進み、操舵特性(操舵反力値)を所定値変更してリターンする。そして、上腕三頭筋の筋電位データが判定値以上になるまでは操舵特性(操舵反力値)が所定値ずつ変更される。
【0027】
また、ステップS13でYESと判定された時は、ステップS14に進み、各操舵反力毎に収集された上腕三頭筋の筋電位データを表示装置40に比較可能に表示する。表示としては、図2に示したように表示されることになる。
続く、ステップS15では、上腕三頭筋の筋電位データが判定値以上となった操舵反力値よりも小さい操舵反力値を最適な操舵反力として設定する。
【0028】
次に、ステップS16では、尺側手根伸筋の筋電位データを収集するとともに、データ収集中であることをドライバに対して報知する。
ステップS17では、ステップS8と同様、ドライバが運転に集中しているか否か判定し、YESと判定された時は、ステップS18に進む。
ステップS18では、ステップS17で収集された尺側手根伸筋の筋電位データを操舵特性最適化ユニット10のメモリ10aに格納する。
また、ステップS17でNOと判定された時、つまり、ドライバが運転に集中していない時は、ドライバの尺側手根伸筋の判定精度が低下することから、ステップS10に進み、ドライバに対して集中力低下警報を行い、ステップS16で収集された尺側手根伸筋の筋電位データを格納することなくリターンする。
【0029】
続く、ステップS19では、収集されたデータが所定量、つまり、図3で示す特性を表示可能なデータ量が収集されたか否か判定し、YESと判定された時は、ステップS20に進む。
ステップS20では、操舵特性判定が完了したか否か判定、つまり、ステップS167で収集された尺側手根伸筋の筋電位データが判定値以上になり、操舵に際し尺側手根伸筋の活動により引き戻し操作が大きいか否か判定する。
ステップS20でNOと判定された時は、ステップS21に進み、操舵ヒステリシス幅を所定値変更してリターンする。そして、尺側手根伸筋の筋電位データが判定値以上になるまでは操舵ヒステリシス幅が所定値ずつ変更される。
【0030】
また、ステップS20でYESと判定された時は、ステップS22に進み、各操舵ヒステリシス幅毎に収集された尺側手根伸筋の筋電位データを表示装置40に比較可能に表示する。表示としては、図3に示したように表示されることになる。
続く、ステップS23では、尺側手根伸筋の筋電位データが判定値以上となった操舵ヒステリシス幅よりも小さい操舵ヒステリシス幅を最適な操舵ヒステリシス幅として設定する。
【0031】
ステップS24では、ステアリング1aの操舵に対する横Gやヨーレート等の車両の挙動との関係に基づいて追従性を把握し、常に、操舵速度が遅く、操舵に対して車両の挙動が大きく表れるドライバに対しては、操舵反力値を小さくステアリング操舵特性を軽くする方向に補正するための補正値を設定する。
続く、ステップS25では、ステップS15で設定した操舵反力値、ステップS23で設定した操舵ヒステリシス幅、ステップS24で設定した補正値に基づいて最終的に最適操舵特性を設定する。
そして、ステップS26では、各ドライバのIDに対応させて各ドライバ毎に最適な最適操舵特性を操舵特性最適化ユニット10のメモリ10aに格納し、ステップS27では、最適操舵特性を情報センターに提供する。
【0032】
次に、図5のフローチャートに基づき自動車3の操舵特性ユニット50による最適操舵特性変更処理を具体的に説明する。
ステップS30では、イグニッションスイッチがONされているか否か判定する。
ステップS30でYESと判定された時、ステップS31に進み、前回イグニッションスイッチがOFFされていたか否か判定する。
ステップS31でYESと判定された時、つまり、今回初めてイグニッションスイッチがOFFからONされた時、ステップS32に進む。
ステップS32では、個人認証装置70によって認識されたドライバに対応して記憶された最適操舵特性を情報センター2から入手する。
ステップS33では、ステップS32で入手された最適操舵特性に基づいてパワーステアリング装置60の操舵特性を設定し、続くステップS34では、ステップS33で設定された最適操舵特性に基づいてパワーステアリング装置60を制御する。
尚、ステップS31でNOと判定された時は、ステップS32、S33の処理を行うことなくステップS34に進む。
また、ステップS30でNOと判定された時は、いずれの処理を行うことなくリターンする。
【0033】
以上のように、本実施の形態によれば、ドライバの筋状態に基づいて最適な操舵特性が算出され、算出された最適な操舵特性がそのドライバの自動車3の操舵制御ユニット50に転送され、操舵特性が変更されるため、ドライバの筋力の違いに応じた最適な操舵特性を設定することができる。
特に、上腕三頭筋の筋電位に基づいて操舵反力が設定されるため、ドライバに応じた最適な操舵重さを設定することができる。
また、尺側手根伸筋の筋電位に基づいて操舵ヒステリシス幅が設定されるため、引き戻し操作量を適切に設定することができる。
また、ドライバが運転に集中している時に判定された上腕三頭筋の筋状態に基づいて操舵反力が算出されるため、上腕三頭筋の筋状態の判定精度低下に伴う操舵反力特性値のずれを抑制することができる。
また、ドライバが運転に集中している時に判定された尺側手根伸筋の筋状態に基づいて操舵ヒステリシス幅が算出されるため、尺側手根伸筋の筋状態の判定精度低下に伴う操舵ヒステリシス幅のずれを抑制することができる。
また、評価用自動車3に備えられた上腕三頭筋検出手段12、尺側手根伸筋の筋電位を検出する尺側手根伸筋検出手段13によってドライバの筋状態を判定することができるため、自動車コストの増加を抑制しつつ、各ドライバの腕の筋状態を検出することができる。
また、個人認証装置70により判定されたドライバに応じて操舵特性が切換えられるため、各ドライバ毎に対応した最適な操舵特性を設定することができる。
また、最適操舵特性は情報センター2の最適操舵特性格納手段2aに記憶されるため、自動車3に備えられる操舵制御ユニット50の記憶容量の制限を受けることなく、多くの最適操舵特性を記憶することができる。
【0034】
尚、本実施の形態では、最適操舵特性を情報センター2の最適操舵特性格納手段2aに記憶する例を示したが、その他、自動車3の操舵制御ユニット50に記憶するようにしてもよい。
その場合、ドライバの自動車3における操舵制御ユニット50には、図6に示すように、最適操舵特性記憶手段50aと、個人認証装置70により判別されたドライバに応じて最適操舵特性を切換える最適操舵特性切換手段50bとが備えられる。
【0035】
また、本実施の形態では、ドライバの筋状態を、評価用自動車3に備えられた上腕三頭筋検出手段12、尺側手根伸筋の筋電位を検出する尺側手根伸筋検出手段13によって判定する例を示したが、その他、自動車メーカーや自動車販売店に配備され、ドライバの運転によって仮想自動車の運転を模擬可能なシュミレーション装置に備えられた上腕三頭筋検出手段12、尺側手根伸筋検出手段13によって判定するようにしてもよい。
【0036】
また、本実施の形態では、評価自動車1とドライバの自動車3との間において情報センター1を経由して最適操舵特性を提供する例を示したが、情報センター1を介することなく直接評価自動車1からドライバの自動車3に最適操舵特性を提供するようにしてもよい。
【0037】
また、本実施の形態では、上腕三頭筋の筋状態の判定として、直接上腕三頭筋の筋電位を検出する例を示したが、その他、上腕二頭筋の筋電位から上腕三頭筋の筋電位を推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に関する操舵特性設定システムの全体構成を示す図。
【図2】上腕三頭筋の筋電位特性を示す図。
【図3】尺側手根伸筋の筋電位特性を示す図。
【図4】実施の形態に関する評価自動車の操舵特性最適化制御ユニットによる最適操舵特性算出処理を示すフローチャート。
【図5】実施の形態に関するドライバの自動車の操舵制御ユニットによる操舵制御処理を示すフローチャート。
【図6】その他の実施の形態に関するドライバの自動車の構成を示す図。
【符号の説明】
1:評価自動車
2:情報センター
2a:最適操舵特性記憶手段
2b:最適操舵特性提供手段
10:操舵最適化制御ユニット(最適操舵特性算出装置、操舵特性変更装置)
11:脳波検出手段(集中力判定手段)
12:上腕三頭筋検出手段(筋状態判定手段)
13:尺側手根伸筋検出手段(筋状態判定手段)
30、60:パワーステアリング装置
40:表示装置
50:操舵制御ユニット
50a:最適操舵特性記憶手段
50b:最適操舵特性切換手段
70:個人認証装置(ドライバ識別手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering characteristic setting system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an analysis of a steering characteristic of a vehicle is performed based on a feeling evaluation of a skilled driver.
However, according to the feeling evaluation, since the evaluation result varies depending on the variation of each driver, it is difficult to use the result of the feeling evaluation as a quantitative index.
[0003]
Therefore, as one of the methods for quantitatively performing the steering characteristic evaluation, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses detecting a myoelectric potential of a driver's arm, and calculating a negative steering power based on the detected myoelectric potential. It is disclosed that the steering characteristics are evaluated based on the negative steering power.
According to
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-214083
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as an evaluation index of the steering characteristic, in addition to the straight running stability disclosed in
This is because the steering reaction force at the start of steering, that is, the weight of the steering operation felt by the driver at the start of steering affects the driver.
Further, as an evaluation index of other steering characteristics, it is desired that a steering pullback operation at the time of steering is also used as an index.
This is to fine-tune the steering position with the arm opposite to the arm that pulls and turns the steering during steering, but if this steering pullback operation is large, the driver feels that the steering is not stable and affects the driver Is to exert.
These effects have different feelings depending on the difference in the muscular strength of the driver.
Here, according to the present applicant, it has been found that the weight of the steering operation felt by the driver and the stability of the steering operation can be quantitatively grasped based on the muscle state of the arm of the driver.
For example, we found that the weight of the steering operation is correlated with the muscle state of the triceps of the driver, and the stability of the steering operation is correlated with the muscle state of the extensor carpi ulnaris of the driver. It is a thing.
After the evaluation of the steering characteristics, it is desired to set the steering characteristics to the optimum steering characteristics according to each driver.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an automobile steering characteristic setting system capable of setting an optimal steering characteristic regardless of a difference in driver's muscular strength. It is in.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides the following as a solution. That is, in the first configuration of the present invention, there is provided a steering characteristic setting system for setting a steering characteristic of a vehicle, wherein the muscle state determining device determines a muscle state of a driver's arm in a vehicle driving state, and the muscle state determining device. An optimal steering characteristic calculating device that receives a signal related to the muscle state determined by the above, and calculates an optimal steering characteristic for the driver whose muscle state is determined based on the signal, and a signal calculated by the optimal steering characteristic calculating device. A steering characteristic changing device that is provided in the vehicle of the driver and transfers the optimum steering characteristic to a steering control unit that controls the steering characteristic of the vehicle to change the steering characteristic set in the control unit. It is.
According to the first configuration of the present invention, the optimum steering characteristic is calculated based on the muscle state of the driver, the calculated optimum steering characteristic is provided to the steering control unit of the vehicle of the driver, and the steering characteristic is changed. Therefore, it is possible to set an optimum steering characteristic according to the difference in the muscular strength of the driver.
[0008]
In the second configuration of the present invention, the muscle state determination device is configured to be provided in a simulation device that simulates a running state of a virtual vehicle based on a driving operation of a driver.
It is not realistic to provide a means for detecting a muscle state of each driver's vehicle when determining the muscle state of the driver, because the cost of the vehicle also increases.
Therefore, according to the applicant, a simulation device capable of detecting a streak state is installed in an automobile manufacturer or a car dealer, and a knowledge that can detect the streak state of each driver by having each driver use the simulation device is provided. I found it.
According to the second configuration of the present invention, since the muscle state of the driver can be determined by the muscle state determination means provided in the simulation device, the muscle state of the arm of each driver can be suppressed while suppressing an increase in vehicle cost. Can be determined.
[0009]
In the third configuration of the present invention, the muscle state determination device is configured to be provided in an evaluation vehicle.
It is not realistic to provide a means for detecting a muscle state of each driver's vehicle when determining the muscle state of the driver, because the cost of the vehicle also increases.
Therefore, according to the present applicant, a finding has been found in which, by disposing an evaluation vehicle capable of determining a muscle state in an automobile dealer and having the evaluation vehicle test drive, the muscle state of each driver can be detected.
According to the third configuration of the present invention, the muscle state of the driver can be determined by the muscle state determination means provided in the evaluation vehicle. Therefore, the muscle of the arm of each driver can be suppressed while suppressing an increase in vehicle cost. The condition can be detected.
[0010]
In a fourth configuration of the present invention, the driver's automobile includes:
Storage means for storing steering characteristics corresponding to a plurality of different drivers;
Driver identification means for identifying a driver who actually drives a car among a plurality of drivers;
Steering characteristic switching means for switching the steering characteristic according to the driver determined by the driver identification means.
For example, when a plurality of drivers drive the same automobile like a family, the muscle strength of the arm is different for each driver. Therefore, it is necessary to store the optimal steering characteristics corresponding to each driver. .
According to the fourth configuration of the present invention, the steering characteristics are switched according to the driver determined by the driver identification means, so that the optimum steering characteristics corresponding to each driver can be set.
[0011]
In the fifth configuration of the present invention, the optimum steering characteristic calculation device provides the calculated optimum steering characteristic to an information center, and the information center provides the optimum steering characteristic provided by the optimum steering characteristic calculation device. An optimal steering characteristic storing means for storing the characteristic, and an optimal steering characteristic transferring means for providing the steering characteristic stored in the optimal steering characteristic storing means to the control unit of the automobile of the driver are provided.
Since the storage capacity of the control unit of the vehicle is limited, the steering characteristics may not be sufficiently stored when the number of drivers that need to be stored increases.
By the way, in recent years, it has become possible to communicate with a car navigation system, and an information center capable of providing various kinds of information such as traffic information to the car navigation system is becoming widespread. In addition to providing information, it is also possible to register information from contracted cars.
According to the fifth configuration of the present invention, since the optimum steering characteristics are stored in the information center, many optimum steering characteristics can be stored without being limited by the storage capacity of the control unit provided in the vehicle. .
[0012]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to set an optimum steering characteristic according to a difference in driver's muscle strength.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a steering characteristic setting system according to the present embodiment.
In FIG. 1, 1 is an evaluation vehicle, 2 is an information center, and 3 is a vehicle owned by the driver.
The
The
[0014]
The steering characteristic optimizing
Then, the steering
[0015]
Further, the
[0016]
Further, the
Then, based on this display, the steering state of the driver can be grasped quantitatively.
[0017]
The
Although not described in detail, the
Further, the
[0018]
The
The
[0019]
Here, the relationship between the muscle state of the driver's arm and the steering characteristics will be described.
First, the triceps brachii is described.
FIG. 2A is a diagram illustrating the relationship between the steering angle and the steering force for each of the four patterns having different steering reaction forces. FIG. 2B is a diagram illustrating the relationship between the steering angle and the steering angle within 20 degrees for the four patterns having different steering reaction forces. It is the figure which showed each myoelectric potential change of the triceps of the upper arm in the state which repeated steering to the left and right.
[0020]
In FIG. 2A, a is a steering characteristic 1 indicating the steering characteristic having the largest steering reaction force, b is a steering characteristic 2 indicating a steering characteristic having the second largest steering reaction force, and c is a steering characteristic having the third largest steering reaction force. The
Then, as shown by the data b, c, and d in FIG. 2B, in the
Therefore, when the myoelectric potential of the triceps brachii is approximately 0.016 mV or more, it can be evaluated that the driver starts to feel heavy steering operation.
As described above, the steering operation weight of the driver can be quantitatively indicated based on the myoelectric potential of the triceps.
[0021]
Next, the muscle state of the extensor carpi ulnaris is described.
FIG. 3A shows the relationship between the steering angle and the steering force for four patterns with different hysteresis, and FIG. 3B shows the relationship between the steering angle and the steering force within 20 deg for the four patterns with different steering reaction forces. FIG. 8 is a diagram showing changes in myoelectric potential of the extensor carpi ulnaris of the left arm in a state where the left arm is repeatedly steered left and right.
[0022]
In FIG. 3A, the width indicated by d is the steering characteristic 5 indicating the steering characteristic having the largest hysteresis, the width indicated by e is the steering characteristic 6 indicating the steering characteristic having the largest hysteresis, and the width indicated by f is the third. The steering characteristic 7 indicates a steering characteristic having a large hysteresis, and the width indicated by g is a steering characteristic 8 indicating a steering characteristic having a minimum hysteresis (zero hysteresis).
Then, as shown by d and e in FIG. 3B, in the
As described above, based on the myoelectric potential of the extensor carpi ulnaris, the steering pullback operation of the driver can be quantitatively indicated.
[0023]
Next, the processing for calculating the optimum steering characteristic by the steering characteristic optimizing
In step S1 of FIG. 4, a base steering characteristic is set based on information about the driver, such as the driver's height, gender, and preference for the steering characteristic. This is because the steering force characteristics shown in FIG. 2A differ depending on the driver's muscular strength and the like, and it is determined according to the difference whether the base steering characteristics and the triceps have started to largely activate. Set the judgment value to perform.
Subsequently, in step S2, a characteristic correction value is set based on the seating posture of the driver with respect to the seat based on the seat position and the steering position. This is because the muscle fatigue increases as the seat position is farther from the steering, and the muscle fatigue increases as the steering position increases, so that the base steering characteristics and the determination value set in step S1 are corrected to perform these corrections. Set the correction value to be used.
In step S3, the steering characteristic is provisionally set based on the base steering characteristic set in step S1 and the characteristic correction value set in step S2.
[0024]
Next, in step S4, it is determined whether the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed (for example, 80 km / h).
When YES is determined in the step S4, the process proceeds to a step S5 to determine whether or not the steering angle is within a predetermined angle (for example, 20 deg).
When YES is determined in the step S5, the process proceeds to a step S6 to determine whether or not the steering speed is equal to or lower than a predetermined speed.
When YES is determined in step S6, that is, when the vehicle speed is high and the steering angle is steered with a relatively small steering speed, the steering situation is such that the lane changes on a highway, and the steering feeling and the upper arm Since the correlation with the triceps and the correlation between the steering pullback and the extensor carpi ulnaris are high, the process goes to step S7 to collect the myoelectric potential data of the triceps brachii and that the data is being collected. Notify the driver.
When any one of the determinations in steps S4 to S6 is determined to be NO, the process returns without collecting myoelectric potential data of the triceps brachii.
[0025]
Subsequently, in step S8, it is determined whether or not the driver is concentrated on driving, and if the determination is YES, the process proceeds to step S9. Note that the determination in step S8 can be made based on, for example, the brain waves of the driver.
In step S9, the myoelectric potential data of the triceps brachii collected in step S7 is stored in the
If NO is determined in step S8, that is, if the driver is not concentrated on driving, the accuracy of determination of the triceps of the driver is reduced. A power drop warning is issued, and the process returns without storing the myoelectric potential data of the triceps brachii collected in step S7.
[0026]
Subsequently, in step S11, it is determined whether or not a predetermined amount of collected data, that is, a data amount capable of displaying the characteristics shown in FIG. 2 has been collected. If YES is determined, the process proceeds to step S12.
In step S12, it is determined whether the steering characteristic determination has been completed, that is, the myoelectric potential data of the triceps muscles collected in step S7 is equal to or greater than the determination value, and the triceps muscles start to act significantly during steering. Is determined.
When NO is determined in step S12, the process proceeds to step S13, in which the steering characteristic (steering reaction force value) is changed by a predetermined value, and the process returns. The steering characteristic (steering reaction force value) is changed by a predetermined value until the myoelectric potential data of the triceps brachii is equal to or greater than the determination value.
[0027]
If YES is determined in the step S13, the process proceeds to a step S14, in which the myoelectric potential data of the triceps brachii collected for each steering reaction force is displayed on the
Subsequently, in step S15, a steering reaction force value smaller than the steering reaction force value at which the myoelectric potential data of the triceps brachii is greater than or equal to the determination value is set as the optimum steering reaction force.
[0028]
Next, in step S16, the myoelectric potential data of the extensor carpi ulnaris are collected, and the driver is notified that the data is being collected.
In step S17, similarly to step S8, it is determined whether or not the driver is concentrated on driving. If the determination is YES, the process proceeds to step S18.
In step S18, the myoelectric potential data of the extensor carpi ulnaris collected in step S17 is stored in the
When NO is determined in step S17, that is, when the driver is not concentrated on driving, the accuracy of determination of the extensor carpi ulnaris of the driver is reduced. Then, a concentration drop warning is given, and the process returns without storing the myoelectric potential data of the extensor carpi ulnaris collected in step S16.
[0029]
Subsequently, in step S19, it is determined whether or not a predetermined amount of collected data, that is, a data amount capable of displaying the characteristics shown in FIG. 3 has been collected. If the determination is YES, the process proceeds to step S20.
In step S20, it is determined whether or not the steering characteristic determination is completed, that is, the myoelectric potential data of the ulnar carpal extensor collected in step S167 is equal to or greater than the determination value, and the activity of the ulnar carpal extensor during steering is determined. It is determined whether or not the pull-back operation is large.
When NO is determined in step S20, the process proceeds to step S21, the steering hysteresis width is changed by a predetermined value, and the process returns. Then, the steering hysteresis width is changed by a predetermined value until the myoelectric potential data of the ulnar carpal extensor is equal to or greater than the determination value.
[0030]
If YES is determined in the step S20, the process proceeds to a step S22, in which the EMG data of the extensor carpi ulnaris collected for each steering hysteresis width is displayed on the
Subsequently, in step S23, a steering hysteresis width smaller than the steering hysteresis width in which the myoelectric potential data of the extensor carpi ulnaris is equal to or greater than the determination value is set as the optimal steering hysteresis width.
[0031]
In step S24, the following performance is grasped based on the relationship between the steering of the steering wheel 1a and the behavior of the vehicle such as the lateral G and the yaw rate, and a driver whose steering speed is always slow and the behavior of the vehicle greatly appears with respect to the steering is determined. In other words, a correction value for correcting the steering reaction force value to be small and the steering characteristics to be lightened is set.
Subsequently, in step S25, the optimum steering characteristics are finally set based on the steering reaction force value set in step S15, the steering hysteresis width set in step S23, and the correction value set in step S24.
In step S26, the optimum steering characteristics for each driver are stored in the
[0032]
Next, the optimum steering characteristic changing process by the steering
In step S30, it is determined whether the ignition switch is turned on.
When YES is determined in the step S30, the process proceeds to a step S31, and it is determined whether or not the ignition switch was previously turned off.
When YES is determined in step S31, that is, when the ignition switch is turned ON from OFF for the first time, the process proceeds to step S32.
In step S32, the optimum steering characteristics stored corresponding to the driver recognized by the
In step S33, the steering characteristics of the
When it is determined NO in step S31, the process proceeds to step S34 without performing the processes in steps S32 and S33.
When the determination is NO in step S30, the process returns without performing any processing.
[0033]
As described above, according to the present embodiment, the optimum steering characteristic is calculated based on the muscle state of the driver, and the calculated optimum steering characteristic is transferred to the
In particular, since the steering reaction force is set based on the myoelectric potential of the triceps, the optimum steering weight according to the driver can be set.
Further, since the steering hysteresis width is set based on the myoelectric potential of the extensor carpi ulnaris, the amount of pullback operation can be set appropriately.
Further, since the steering reaction force is calculated based on the muscle state of the triceps determined when the driver is concentrated on driving, the steering reaction force characteristic accompanying the decrease in the determination accuracy of the muscle state of the triceps is reduced. The deviation of the value can be suppressed.
In addition, since the steering hysteresis width is calculated based on the muscle state of the extensor carpi ulnaris determined when the driver is concentrating on driving, the accuracy of determination of the muscle state of the extensor carpi ulnaris is reduced. The deviation of the steering hysteresis width can be suppressed.
In addition, the muscle state of the driver can be determined by the triceps
Further, since the steering characteristics are switched according to the driver determined by the
Further, since the optimum steering characteristics are stored in the optimum steering characteristics storage means 2a of the
[0034]
In the present embodiment, an example has been described in which the optimum steering characteristics are stored in the optimum steering characteristics storage means 2a of the
In this case, as shown in FIG. 6, the
[0035]
Further, in the present embodiment, the muscular state of the driver is determined by the triceps brachii detecting means 12 provided in the
[0036]
Further, in the present embodiment, an example has been shown in which the optimum steering characteristics are provided between the
[0037]
Further, in the present embodiment, an example in which the muscle potential of the triceps is directly detected as the determination of the muscle state of the triceps, but in addition, the muscle potential of the triceps is detected from the muscle potential of the biceps. May be estimated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a steering characteristic setting system according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing myoelectric potential characteristics of the triceps brachii.
FIG. 3 is a view showing myoelectric potential characteristics of the extensor carpi ulnaris.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an optimum steering characteristic calculation process performed by a steering characteristic optimization control unit of an evaluation vehicle according to the embodiment;
FIG. 5 is a flowchart showing a steering control process by a driver's automobile steering control unit according to the embodiment;
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an automobile of a driver according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
1: Evaluation vehicle 2: Information center 2a: Optimal steering characteristic storage means 2b: Optimal steering characteristic providing means 10: Steering optimization control unit (optimum steering characteristic calculation device, steering characteristic change device)
11: EEG detection means (concentration determination means)
12: Upper triceps detection means (muscle state determination means)
13: ulnar carpal extensor detection means (muscle state determination means)
30, 60: power steering device 40: display device 50: steering
Claims (5)
自動車の運転状態におけるドライバの腕の筋状態を判定する筋状態判定装置と、
該筋状態判定装置により判定された筋状態に関連する信号を受け、当該信号に基づいて上記ドライバに最適な操舵特性を算出する最適操舵特性算出装置と、
該最適操舵特性算出装置により算出された最適な操舵特性を、上記ドライバの自動車に備えられ当該自動車の操舵特性を制御する操舵制御ユニットに提供して操舵制御ユニット内で設定された操舵特性を変更する操舵特性変更装置とを備えることを特徴とする自動車の操舵特性設定システム。A steering characteristic setting system for setting a steering characteristic of an automobile,
A muscle state determination device that determines a muscle state of the driver's arm in a driving state of the automobile;
An optimum steering characteristic calculation device that receives a signal related to the muscle state determined by the muscle state determination device and calculates an optimum steering characteristic for the driver based on the signal;
The optimum steering characteristics calculated by the optimum steering characteristics calculation device are provided to a steering control unit provided in the driver's vehicle and controlling the steering characteristics of the vehicle to change the steering characteristics set in the steering control unit. A steering characteristic setting system for an automobile, comprising:
異なる複数のドライバ毎に対応した操舵特性を記憶する記憶手段と、
複数のドライバの内、実際に自動車を運転するドライバを識別するドライバ識別手段と、
該ドライバ識別手段により識別されたドライバに応じて操舵特性を切換える操舵特性切換手段とを備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ一つに記載の自動車の操舵特性設定システム。In the driver's car,
Storage means for storing steering characteristics corresponding to a plurality of different drivers;
Driver identification means for identifying a driver who actually drives a car among a plurality of drivers;
4. The steering characteristic setting system according to claim 1, further comprising: a steering characteristic switching unit configured to switch a steering characteristic according to the driver identified by the driver identification unit.
上記情報センターは、上記最適操舵特性算出装置から提供された最適な操舵特性を記憶する最適操舵特性記憶手段と、
該最適操舵特性記憶手段に記憶された操舵特性を上記ドライバの自動車の制御ユニットに提供する最適操舵特性提供手段とを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の自動車の操舵特性設定システム。The optimal steering characteristics calculation device provides the calculated optimal steering characteristics to the information center,
The information center is an optimal steering characteristic storage unit that stores an optimal steering characteristic provided by the optimal steering characteristic calculation device,
The vehicle according to any one of claims 1 to 4, further comprising: an optimum steering characteristic providing unit configured to provide the steering characteristic stored in the optimum steering characteristic storage unit to a control unit of the vehicle of the driver. Steering characteristic setting system.
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