JP2005292170A - 自転車シミュレーション装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ペダル及びクランクの回転位置を考慮して、より臨調感のある模擬運転が可能となる自転車シミュレーション装置を提供する。
【解決手段】自転車シミュレーション装置１０は、ハンドル２８の舵角を検出する舵角センサ５０と、模擬走行速度とハンドル２８の舵角とに基づき情景を表示するモニタ１４と、クランク３６Ｌ及び３６Ｒの回転位置を検出するクランク位置検出部４８とを有する。クランク位置検出部４８は、クランク軸３４上の２つの被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒと、左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒとを有する。主制御部の警告部は、模擬走行中で、舵角が左又は右の所定量以上であると判断される場合で、且つ舵角に基づくハンドル２８の操作方向のクランクが前記クランク位置検出部に基づき下方を向いていると判断される場合に警告を発する。
【選択図】図２

Description

本発明は、交通安全教育、ゲーム及び体力トレーニング等の用途に用いられる自転車シミュレーション装置に関し、特に、ペダルやハンドルの操作により表示部に表示される情景が変化する自転車シミュレーション装置に関する。
飛行機、自動車、自動二輪車、自転車等の運転を模擬体験するために、それぞれの乗り物に対応したシミュレーション装置が提案され、その一部が実用化されている。このうち、自転車シミュレーション装置は自動二輪車のシミュレーション装置と類似する点があるが、クランク及びペダルを有する点が大きく異なる（例えば、特許文献１参照）。
登録実用新案第２５８９５８１号
自転車シミュレーション装置はペダル及び該ペダルを漕ぐためのクランクが必須の構成要素であるが、従来の自転車シミュレーション装置においては、ペダルは単なる模擬自転車の走行手段として用いられている。つまり、自転車を運転する際のペダル及びクランクの回転位置は考慮されてなく、運転状況によっては臨調感に欠け、模擬運転の効果に劣る。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、自転車に特有のペダル及びクランクの回転位置を考慮して、より臨調感のある模擬運転が可能となる自転車シミュレーション装置を提供することを目的とする。
本発明に係る自転車シミュレーション装置は、先端にペダルが設けられ、クランク軸の左右に連結された一対のクランク、及び左右に回動可能なハンドルを備える模擬自転車と、前記ハンドルの舵角を検出するハンドル操作検出部と、前記ペダルを漕ぐことによって発生する模擬走行速度と前記舵角とに基づいて情景を表示する表示部と、前記クランクの回転位置を検出するクランク位置検出部と、前記模擬走行速度に基づき走行中と判断される場合で、前記舵角が左又は右の所定量以上であると判断される場合で、且つ前記舵角に基づく前記ハンドルの操作方向のクランクが前記クランク位置検出部に基づいて下方を向いていると判断される場合に警告を発する警告部と、を有することを特徴とする。
このように、ペダル及びクランクの回転位置を考慮して、コーナリング中と想定されるときにコーナの内側のペダル及びクランクが下方を向いているときに警告を発することにより、臨調感のある模擬運転を実現できる。
この場合、前記警告部により前記警告を発する際、自転車及び該自転車を運転する人物が揺動する画像を前記表示部に表示させるとともに、前記ペダルが路面と擦れる模擬音を所定の音声発生部から発すると、臨調感がより向上する。
また、前記クランク位置検出部は、一対の前記クランクに対してそれぞれ１つ以上設けられていると、各クランクが下方を向いていることを個別に検出可能となる。
前記クランク位置検出部は、前記クランク軸にともなって回転する被検出部と、該被検出部を検出する近接センサであると、廉価な構成で且つ簡便にクランクの回転位置を検出できる。
前記警告部は、さらに、前記模擬走行速度と前記舵角から求められる模擬バンク角が所定角度以上であることを条件として前記警告を発すると、臨調感が一層向上する。
本発明に係る自転車シミュレーション装置によれば、ペダル及びクランクの回転位置を考慮し、コーナリング中と想定される場合で、コーナの内側のペダル及びクランクが下方を向いているときに警告を発する。従って、臨調感のある模擬運転を実現できる。また、この警告は、自転車及び該自転車を運転する人物が揺動する画像を前記表示部に表示させるとともに、前記ペダルが路面と擦れる模擬音を所定の音声発生部から発するというように、視覚的及び聴覚的な警告とすることにより臨調感がより向上する。
以下、本発明に係る自転車シミュレーション装置について実施例の形態を挙げ、添付の図１〜図２９を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置１０は模擬自転車１２と、該模擬自転車１２の運転に応じた情景を画面１４ａに表示するモニタ１４と、運転者に対して音声指示を与えるとともに模擬音を発生するスピーカ（音声発生部）１５と、運転者が乗降する位置に設けられたマットスイッチ１６と、自転車シミュレーション装置１０の全体的な制御を行う主制御部１８とを有する。主制御部１８は模擬自転車１２の前方に配置され、モニタ１４及びスピーカ１５は主制御部１８の上部で模擬自転車１２の運転者から視認性の良い位置に配置されている。
モニタ１４の画面１４ａには、音声認識部１９０（図１０参照）の作用下に音声認識処理が有効となっていることを示すインジケータとしての音声認識マーク１９（図１４参照）が表示される。該音声認識マーク１９は、マイクの形状を示すマークと「マイクオン」という文字列から構成される。主制御部１８、モニタ１４及びスピーカ１５は４本の支柱２１によって昇降可能に支持されており、運転者の体型に合わせて高さの調整が可能である。モニタ１４は、例えば、ハンドル２８の上部に設けられる小型のものであってもよい。
次に、模擬自転車１２について説明する。以下、模擬自転車１２において左右に１つずつ設けられた機構については、左のものの番号符号に「Ｌ」を付し、右のものの番号符号に「Ｒ」を付すことにより区別して説明する。
模擬自転車１２は、フレーム２０と、該フレーム２０にシートピラーを介して接続されたサドル２４と、フレーム２０のヘッドチューブ２６を支軸として回動可能なハンドル２８と、ヘッドチューブ２６を固定支持するスタンドとしての２本のフロントフォーク２９と、フレーム２０の後端部に設けられた鉄製のフライホイール３０と、該フライホイール３０が床面から離間するようにフレーム２０を支えるバックスタンド３２とを有する。サドル２４及びハンドル２８は運転者の体型に合わせて高さの調整が可能である。
図１、図２及び図４に示すように、模擬自転車１２は、クランク軸３４の左右に連結された一対のクランク３６Ｌ及び３６Ｒと、該クランク３６Ｌ及び３６Ｒの先端に設けられたペダル３８Ｌ及び３８Ｒと、クランク軸３４の回転をフライホイール３０へ伝達する駆動力伝達部４０とを有する。
さらに、模擬自転車１２は、電気的な機構として、フライホイール３０に負荷を加える負荷部４２と、フライホイール３０を制動するための制動指示部４４と、フライホイール３０の回転速度を検出する速度検出部４６と、クランク３６Ｌ及び３６Ｒの回転位置を検出するクランク位置検出部４８と、ハンドル２８の舵角θHを検出する舵角センサ（ハンドル操作検出部）５０（図４参照）と、運転者の声を入力するためのマイクロホン５２と、サドル２４の後方下部に設けられたグリップ検出部５６とを有する。また、模擬自転車１２には、これらの電気的な機構から信号を受信するとともに所定の制御を行うための副制御部５８が設けられており、該副制御部５８と主制御部１８とはリアルタイムの相互通信が可能である。
図２及び図３に示すように、前記駆動力伝達部４０は、クランク軸３４に設けられた駆動ギア７０と、従動ギア７２ａ及び駆動ギア７２ｂを備える第１中間軸７２と、従動ギア７４ａ、駆動スプロケット７４ｂを備える第２中間軸７４とを有する。駆動ギア７０は従動ギア７２ａと噛合する一方、駆動ギア７２ｂは従動ギア７４ａと噛合しており、これにより、第２中間軸７４は、第１中間軸７２を介してクランク軸３４の駆動力を受けて回転する。
また、駆動力伝達部４０は、フライホイール３０を軸支するフリーハブ７６と、該フリーハブ７６に設けられた従動スプロケット７８と、駆動スプロケット７４ｂの駆動力を従動スプロケット７８に伝達するチェーン８０とを有する。クランク軸３４、第１中間軸７２及び第２中間軸７４はそれぞれ２つずつのベアリングにより軸支されている。フリーハブ７６にはベアリングが内蔵されている。
フリーハブ７６は、内部のワンウェイクラッチ機構により、従動スプロケット７８の正方向の回転駆動力のみをフライホイール３０に伝達する。従って、クランク軸３４が逆方向に回転する場合、又はフライホイール３０が正方向に回転している最中にクランク軸３４の回転が停止した場合には、フライホイール３０はクランク軸３４と無関係にその時点の回転状態（正方向への回転又は停止）が維持される。
前記負荷部４２は、一端がフレーム２０に軸支された円弧状の負荷板９０と、該負荷板９０の他端に接続されたプルケーブル９２と、プルケーブル９２を巻き取るドラム９４と、ドラム９４を回転駆動させるモータ９６とを有する。負荷板９０はフライホイール３０と同心状であって、内周側の面にはフライホイール３０の外周のリム３０ａと対面するように複数のフェライト磁石９８が貼り付けられている。負荷板９０はトーションスプリングによりフライホイール３０の方向に傾動付勢されており、プルケーブル９２が引かれていないときには、負荷板９０の他端に設けられたローラ９９がリム３０ａに当接して回転する。このとき、フェライト磁石９８とリム３０ａは非常に接近することとなり、フライホイール３０が回転する際にリム３０ａに渦電流が流れて渦電流損が発生し、フライホイール３０に負荷を与えることができる。渦電流によって負荷を与えることにより、機械的騒音の少ない静粛な運転が可能である。
また、モータ９６の作用下にプルケーブル９２を巻き取ることにより、負荷板９０が傾動してフェライト磁石９８がリム３０ａから離間する。従って、フライホイール３０に対する負荷は、モータ９６の作用下に調整可能であって、負荷板９０がリム３０ａから最も離間したときには、負荷は略０となる。負荷部４２によるフライホイール３０に対する負荷は制動力としても作用し、負荷部４２は制動手段を兼ねる。負荷部４２は、制動のための摺動部がないことから、機械制動により負荷を発生させる型式では必要としていたブレーキパッド等の部品交換が不要である。
さらに、想定されるギア段が高い場合であってペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいるときには負荷板９０をリム３０ａに接近させることにより運転者に対してペダル３８Ｌ、３８Ｒの操作を重く感じさせることができ、模擬的なギアチェンジを行うことができる。この場合、ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいないときには負荷板９０をリム３０ａから離間させ、不自然な制動が行われないようにするとよい。ペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕いでいるか否かは、左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒから得られる信号に基づいて判断することができる。
図４に示すように、前記制動指示部４４は、ハンドル２８に設けられた２つのブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒと、ハンドル２８からフロントフォーク２９に渡るブレーキワイヤ１０２ａ、１０２ｂと、弾性的に回転可能なプーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒと、回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒとを有する。ブレーキワイヤ１０２ａとブレーキワイヤ１０２ｂは途中でクロスし、両端がそれぞれブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒ及びプーリ１０４Ｒ、１０４Ｌに接続されている。
ブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒが引かれていないときには、プーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒは凸部１０８Ｌ及び１０８Ｒが上方を向くようにスプリング（図示せず）により弾性付勢されている。このとき、ブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒは、プーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒにより弾性付勢されて、ハンドル２８から離間している。
ブレーキレバー１００Ｌ、１００Ｒをハンドル２８の方向へ引くことによりプーリ１０４Ｌ、１０４Ｒは弾性的に回転し、凸部１０８Ｌ及び１０８Ｒは下方を向く。プーリ１０４Ｌ、１０４Ｒは、凸部１０８Ｌ、１０８Ｒがストッパ１１０Ｌ、１１０Ｒに当接するまで回転可能である。
プーリ１０４Ｌ、１０４Ｒの回転角度は回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒにより検出可能であり、検出された角度信号はそれぞれ副制御部５８へ供給される。副制御部５８では、検知されたプーリ１０４Ｌ及び１０４Ｒの回転角度信号、換言すればブレーキレバー１００Ｌ及び１００Ｒの操作（以下、ブレーキ操作という）の量に応じた信号に基づいて負荷部４２を制御してフライホイール３０に制動力を与える。例えば、プーリ１０４Ｌの回転角度とプーリ１０４Ｒの回転角度の加算値に比例して負荷板９０をフライホイール３０に接近させて負荷を増大させ、この加算値が最大値となるときに、負荷板９０をフライホイール３０に最も接近させる。ブレーキ操作がなされていないときには、負荷板９０をフライホイール３０から最も離間させて負荷を略０とする。
制動指示部４４では、ブレーキ操作が回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒによって電気信号に変換されることから、この操作量が副制御部５８で認識可能であって、これに対応した綿密な処理や調整が可能であるとともに、電気的に駆動される負荷部４２をブレーキとして兼用することができる。
また、図４に示すように、舵角センサ５０はヘッドチューブ２６の下端部に設けられており、ハンドル２８を支持するステム２８ａの回動角度を検出する。マイクロホン５２はハンドル２８上に設けられており、運転者の顔に近いことから運転者の声が明瞭に入力される。舵角センサ５０、マイクロホン５２は副制御部５８に接続されており、舵角θBの角度信号及び音声信号を供給する。
図２に戻り、速度検出部４６は、フレーム２０に対してブラケットを介して設けられた速度ピックアップ１２０と、フライホイール３０と同軸で一体的に回転するピックアップロータ１２２とを有する。ピックアップロータ１２２は、放射状の４枚のブレード１２２ａを有しており、速度ピックアップ１２０は各ブレード１２２ａが正面を通過することを検知することによりフライホイール３０の回転速度を検出する。フライホイール３０は実際の自転車における車輪とみなすことができ、フライホイール３０の回転速度を検出することにより、模擬自転車１２における模擬走行速度を検出することができる。速度ピックアップ１２０の検出信号は副制御部５８へ供給される。
図２、図３及び図５に示すように、クランク位置検出部４８は、クランク軸３４の中心から左右等距離位置に設けられた被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒと、左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒとを有する。左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、ステー１３３を介してクランク軸３４の近傍に設けられており、検出部の正面近傍をそれぞれ被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒが通過するように配置されている。左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、フレーム２０又は所定のケーシングに直接取り付けてもよい。
左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、例えば、ホール素子を用いたセンサであり、被検出物である被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒが検出部の正面にあるときにオンとなる。クランク位置検出部４８に左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒを用いることによって、廉価な構成で且つ簡便にクランクの回転位置を検出できる。
被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒは、それぞれクランク軸３４を中心として６０°の扇形の突起である。クランク３６Ｌが下方、クランク３６Ｒが上方をそれぞれ向いているとき、被検出突起１３０Ｌは、図２における鉛直下方から時計方向に４５°の角度（以下、基準角度と呼ぶ）を向き、被検出突起１３０Ｒは、基準角度から１８０°の方向を向くように取り付けられている。
左近接センサ１３２Ｌ及び右近接センサ１３２Ｒは、基準角度においてそれぞれ被検出突起１３０Ｌ及び１３０Ｒを検出可能な位置に設けられている。つまり、左近接センサ１３２Ｌは、クランク軸３４が回転する際、被検出突起１３０Ｌの中心が基準角度を中心として±３０°であるときオンとなり、それ以外のときにはオフとなる。一方、右近接センサ１３２Ｒは、クランク軸３４が回転する際、被検出突起１３０Ｒの中心が基準角度を中心として±３０°であるときオンとなり、それ以外のときにはオフとなる。すなわち、左側のクランク３６Ｌ及びペダル３８Ｌが下方を中心として±３０°であるときに左近接センサ１３２Ｌがオンとなり、右側のクランク３６Ｒ及びペダル３８Ｒが下方を中心として±３０°であるときに右近接センサ１３２Ｒがオンとなる。左近接センサ１３２Ｌ右近接センサ及び１３２Ｒで検出されたオン・オフの信号は副制御部５８に供給される。
また、図５の二点鎖線で示すように、基準角度から時計方向に９０°の位置に被検出突起１３０Ｌを検出する左近接センサ１３３Ｌと、被検出突起１３０Ｒを検出する右近接センサ１３３Ｒを設けるようにしてもよい。これにより、左近接センサ１３３Ｌがオンとなるときに、クランク３６Ｌが水平前方を向いていることを検出することができ、右近接センサ１３３Ｒがオンとなるときに、クランク３６Ｒが水平前方を向いていることを検出することができる。これによって、例えば、画面１４ａに表示される自転車のクランクの画像及び、運転者の足の画像を実際のクランク３６Ｌ及び３６Ｒの角度に応じて段階的に変化させてアニメーションのように表示させることができ、より現実的な画像が得られる。
さらに、図６に示すように、変形例に係るクランク位置検出部４８ａとして、被検出突起１３０Ｒを省略し、１つの被検出突起１３０Ｌと２つの近接センサ１３２ａ、１３２ｂを設け、近接センサ１３２ａ及び近接センサ１３２ｂをクランク軸３４を挟んで反対側に設けるようにしてもよい。この場合、前記左近接センサ１３２Ｌに相当する近接センサ１３２ａが被検出突起１３０Ｌを検出してオンとなるとき左のクランク３６Ｌが下方を向いており、前記右近接センサ１３２Ｒに相当する近接センサ１３２ｂが被検出突起１３０Ｌを検出してオンとなるとき右のクランク３６Ｒが下方を向いていることを検知可能である。さらにまた、クランク位置検出部として、クランク軸３４の回転角度を詳細に検出するロータリエンコーダ等の回転センサを設けてもよい。
図７に示すように、グリップ検出部５６は、サドル２４の後方下部に設けられたモーメンタリ式のリミットスイッチである後退スイッチ１４０と、該後退スイッチ１４０をオン・オフ操作するためのレバー１４２とを有する。
レバー１４２の前方部１４２ａは、サドル支持部１４４においてスプリング１４３で下方に弾性付勢されながら軸支されており、所定のストッパに当接している。レバー１４２の後方部１４２ｂは、サドル２４の後方部の幅と略同幅の板形状であり、後退スイッチ１４０の下方に配置されている。レバー１４２は、人の手により操作されて、スプリング１４３による適度な反力を受けながら持ち上げ可能であって、後方部１４２ｂが後退スイッチ１４０に当接するまで持ち上げられる。これにより後退スイッチ１４０はオンとなり、該オンの信号を副制御部５８へ供給する。このレバー１４２は、運転者が降車しているときに操作するものであり、後方部１４２ｂとサドル２４の後方上方部とを握るようにして操作するとよい。
後退スイッチ１４０は、レバー１４２を介して操作されることから、降車した運転者は後退スイッチ１４０を操作しやすい。また、レバー１４２を介して後退スイッチ１４０を操作することにより、レバー１４２の操作部である後方部１４２ｂは運転者の手が最も届きやすい箇所に配置することができるとともに、後退スイッチ１４０の大きさ、形状及び個数の設計上の選択自由度が大きい。
グリップ検出部５６は、サドル２４の後方下部に設けられていることから、運転者がサドル２４に着座する際、及びペダル３８Ｌ、３８Ｒを漕ぐ際の障害となることがない。
後退スイッチ１４０は、レバー１４２を介して操作されることから、降車した運転者は後退スイッチ１４０を操作しやすく、また後退スイッチ１４０自体は小型のもので足りる。グリップ検出部５６は、サドル２４の後方下部に設けられていることから、運転者がサドル２４に着座する際の障害となることがない。
図１に示すように、マットスイッチ１６は、独立した左スイッチ１５０Ｌと右スイッチ１５０Ｒとからなり、運転者が降車したときにフレーム２０のフロントチューブ２０ａを跨いで両足で踏むことができる位置に配置されている。つまり、左足は左スイッチ１５０Ｌを踏み、右足は右スイッチ１５０Ｒを踏む。左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒは踏まれることによってオンとなり、該オンの信号を副制御部５８へ供給する。
図８及び図９に示すように、左スイッチ１５０Ｌは、薄いマット状であり、裏面ゴム１６０と、該裏面ゴム１６０に貼られた複数の縦電極線１６２と、表面ゴム１６４と、該表面ゴム１６４に貼られた横電極線１６６と、縦電極線１６２と横電極線１６６との間に設けられた絶縁材１６８とを有する。各縦電極線１６２は２本の端子（図示せず）の一方に接続され、各横電極線１６６は他方の端子に接続されている。表面ゴム１６４及び絶縁材１６８は柔らかく、表面ゴム１６４を足で踏むことによって弾性変形し、縦電極線１６２と横電極線１６６がその交差部で接触する。これにより、２本の端子は導通し、オンとなる。また、足を放せば、表面ゴム１６４及び絶縁材１６８は元の形状に復帰し、縦電極線１６２と横電極線１６６は離間して、オフとなる。表面ゴム１６４には左足の足形と「ＬＥＦＴ」の文字がプリントされている。右スイッチ１５０Ｒは、構造上は左スイッチ１５０Ｌと同じであり、表面に右足の足形と「ＲＩＧＨＴ」の文字がプリントされている。
このように、左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒは、運転者の足の荷重を検知する感圧式であるが、運転者が足を着いたことを検知するものであれば、感温式、赤外線式、光学式、静電容量式等のスイッチであってもよい。
図１０に示すように、副制御部５８は、入力インタフェース部１７０と、ドライバ部１７２と、第１通信部１７４とを有し、主として、模擬自転車１２の電気的な機構と主制御部１８との間のインタフェース的な作用を奏する。入力インタフェース部１７０は、マイクロホン５２及び前記の各種センサと接続されており、アナログ信号及びデジタル信号の入力を行う。ドライバ部１７２は、モータ９６の制御を行う。第１通信部１７４は、主制御部１８との間で各種のデータの授受を行う。
主制御部１８は、模擬運転の状況を設定する状況設定部１８０と、走行状況に応じた演算処理を行う演算処理部１８２と、モニタ１４の表示制御を行う表示制御部１８４と、スピーカ１５の音声出力を行う音声ドライバ１８６と、運転者に対して所定の警告を行う警告部１８８と、マイクロホン５２から入力された音声を認識する音声認識部１９０と、前記第１通信部１７４との通信制御を行う第２通信部１９２とを有する。
実際上、主制御部１８は制御主体のＣＰＵ（Central Processing Unit）、と記憶部としてのＲＯＭ（Random Access Memory）、ＲＡＭ（Read Only Memory）、ＨＤ（Hard Disk）等を有しており、図１０に示す主制御部１８の各機能部は、ＣＰＵがＨＤに記録されたプログラムを読み込み、該プログラムをＲＯＭ、ＲＡＭ及び所定のハードウェアと協動しながら実行することにより実現される。また、主制御部１８は大容量の記憶部１９４と接続されており、種々のデータの書き込み及び読み取りが可能である。
図１１に示すように、記憶部１９４には、音声認識用で後述する歩行モード、後退モード及び走行モードに対応したの３つの辞書データが記録されている。つまり、走行モード以外のモード時に用いられる停止・歩行用辞書データ２００、走行モードのうち町中を走行する状況であるときに用いられる町中走行辞書データ２０２、走行モードのうち郊外を走行する状況であるときに用いられる郊外走行辞書データ２０４が記憶部１９４に設けられている。停止・歩行用辞書データ２００は、運転者が子供であるときに用いられる子供用辞書データ２００ａと、運転者が大人であるときに用いられる大人用辞書データ２００ｂと、子供と大人に共通に用いられる共通辞書データ２００ｃとからなる。同様に、町中走行辞書データ２０２は子供用辞書データ２０２ａ、大人用辞書データ２０２ｂ及び共通辞書データ２０２ｃとからなり、郊外走行辞書データ２０４は子供用辞書データ２０４ａ、大人用辞書データ２０４ｂ及び共通辞書データ２０４ｃとからなる。
各停止・歩行用辞書データ２００、町中走行辞書データ２０２及び郊外走行辞書データ２０４（以下、まとめて辞書データとも呼ぶ）は、複数の語句データが記録されており、所定の手順により語句データの追加、削除等の編集が可能である。各辞書データは、子供用及び大人用に分けられているが、言語別（例えば、日本語と英語）に分けてもよい。
図１２に示すように、町中走行辞書データ２０２は、コマンド欄２０６と処理欄２０８からなり、それぞれ子供用辞書データ２０２ａ、大人用辞書データ２０２ｂ及び共通辞書データ２０２ｃに分けて記録されている。
子供用辞書データ２０２ａのコマンド欄２０６ａには「うえ」、「した」、「うしろ」、「おもくする」及び「かるくする」等の語句データが記録されており、これらの語句データに対応する処理欄２０８には語句データに基づいて実行される処理が記録されている。つまり、「うえ」に対応する処理は「鳥瞰視点表示」であり、画面１４ａに鳥瞰視点で情景を表示することを示す。「した」に対応する処理は「運転者視点表示」であり、画面１４ａに運転者自身の視点で情景を表示することを示す。「おもくする」に対応する処理は「負荷増大・速度係数増大」であり、フライホイール３０に対する負荷を増大させるとともに、模擬速度を算出するための速度係数を増大させることを示す。「かるくする」に対応する処理は、「負荷軽減・速度係数減少」であり、フライホイール３０に対する負荷を軽減させるとともに、速度係数を減少させることを示す。
また、大人用辞書データ２０２ｂのコマンド欄２０６ｂには「ちょうかんしてん」、「うんてんしゃしてん」、「しふとあっぷ」及び「しふとだうん」等の語句データが記録されており、それぞれ子供用辞書データ２０２ａの「うえ」、「した」、「おもくする」及び「かるくする」と同じ処理を行うように設定・記録されている。
共通辞書データ２０２ｃのコマンド欄２０６ｃには「ひだり」及び「みぎ」等の語句データが記録されている。「ひだり」に対応する処理は「左方向画面表示」であり、その時点における運転者の左方向の画像を画面１４ａに表示させることを示す。「みぎ」に対応する処理は「右方向画面表示」であり、その時点における運転者の右方向の画像を画面１４ａに表示させることを示す。
停止・歩行用辞書データ２００及び郊外走行辞書データ２０４も、町中走行辞書データ２０２と同じ書式であり、停止・歩行用及び郊外走行用に必要な処理と、該処理を実行させるための語句データが記録されている。このうち、停止・歩行用辞書データ２００には、前記の語句データのうち「ひだり」及び「みぎ」と同じ語句データが記録されているが、停止及び歩行時に不要な「おもくする」、「かるくする」、「しふとあっぷ」及び「しふとだうん」等の語句データは記録されていない。
なお、停止・歩行用辞書データ２００、町中走行辞書データ２０２及び郊外走行辞書データ２０４は、認識された運転者の音声が入力されて所定の音声コマンド処理（図２７参照）を出力するように作用することから、音声フィルタとも呼ばれる。
次に、このように構成される自転車シミュレーション装置１０を用いて、自転車の模擬運転を行う方法について図１３〜図２７を参照しながら説明する。以下の説明は、所定の電源スイッチをオンとして主制御部１８及び副制御部５８を起動した後に主制御部１８と副制御部５８が協動的に行う処理に関するものである。以下の説明では、主制御部１８の処理と副制御部５８の処理を区別しないで説明し、また、断りのない限り表記したステップ番号順に処理が実行されるものとする。
図１３のステップＳ１において、マットスイッチ１６がオンとなったか否かを確認する。つまり、マットスイッチ１６の左スイッチ１５０Ｌ又は右スイッチ１５０Ｒの少なくとも一方がオンとなったときにはステップＳ２へ移り、双方ともオフであるときにはステップＳ１で待機する。つまり、運転者がマットスイッチ１６上に立つと、自動的にステップＳ２へ移ることとなり、それまでの間はステップＳ１で待機して所定の省電力モード（例えば、モニタ１４をオフにする）にしておくことができる。
ステップＳ２において、模擬運転を開始し画面１４ａ上に所定の開始画面（図１４参照）を表示する。この開始画面では、停止した自転車の画像と該自転車の横に起立した運転者である人物の画像を表示する。また、この画面１４ａに、「模擬運転を開始します。サドルに座ってペダルを漕いでください。」という文字を画面１４ａに表示させ、又は同様の言葉の音声をスピーカ１５から発する（以下、まとめて「指示を行う」という）。さらに、「子供用体験コースはハンドルを左に、大人用体験コースはハンドルを右に操作してください。」という指示を行う。
このように、マットスイッチ１６を踏むことにより模擬運転を自動的に開始することができ、複雑な操作が不要であって違和感なく模擬運転を開始することができる。また、運転者は、画面１４ａ又はスピーカ１５から発せられる指示に従って操作を行えばよく、マニュアル等が不要で容易な操作が可能であり、子供でも模擬運転を行うことができる。
ステップＳ３において、マットスイッチ１６がオフとなったか否かを確認する。つまり、左スイッチ１５０Ｌ又は右スイッチ１５０Ｒの双方がオフとなったときにはステップＳ４へ移り、少なくとも一方がオンであるときにはステップＳ３で待機する。
つまり、運転者がサドル２４に跨って、マットスイッチ１６から足を離すと、自動的にステップＳ４へ移って、模擬運転における実際の走行を開始することができる。このとき、前記の開始画面を終了するとともに、自転車の画像と該自転車に乗った人物の画像を表示する。
この際、舵角センサθHの信号に基づき、ハンドル２８が左に操作されていると認識される場合には子供用体験コースであって、運転者は子供であると判定される。また、右に操作されていると認識される場合には大人用体験コースであって、運転者は大人であると判定され、それぞれコースに応じた所定のフラグをセットする。
ステップＳ４において、所定の走行条件が成立しているか否かを確認する。走行条件が成立しているときにはステップＳ５の走行モードへ移り、走行条件が不成立であるときにはステップＳ６へ移る。
ステップＳ６において、模擬運転の状況が停止、一時停止又は信号が赤の状況であるか否かを確認する。停止、一時停止又は信号が赤である場合にはステップＳ７の足つきモードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ８へ移る。
ステップＳ８において、模擬運転の状況が、横断歩道等の歩行者優先路又は歩道等の歩行者専用路を通過する場合であるか否かを確認する。歩行者優先路又は歩行者専用路を通過する場合には、ステップＳ９の歩行モードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ１０へ移る。
ステップＳ１０において、模擬運転の状況が自転車を後退させる状況であるか否かを確認する。後退させる場合にはステップＳ１１の後退モードへ移り、それ以外の場合にはステップＳ１２へ移る。
ステップＳ１２において、所定の終了条件が成立しているか否かを確認する。終了条件が成立している場合には模擬運転を終了し、条件が不成立である場合にはステップＳ２へ戻り模擬運転を続行する。また、ステップＳ５、Ｓ７及びＳ９の処理の終了後においてもステップＳ２へ戻る。
模擬運転を終了する場合には、前記ステップＳ１と同様に、マットスイッチ１６がオンとなったか否かを確認する。この場合、マットスイッチ１６がオンとなったことにより、運転者が模擬自転車１２から降車したことを検出することができ、これに基づいて模擬運転を終了し、所定の省電力モード等のスタンバイ状態に戻る。なお、前記ステップＳ２において、マットスイッチ１６がオフとなった後の所定の期間に、模擬自転車１２の操作が全くなされない場合には、運転者がマットスイッチ１６を一旦踏んだが模擬自転車１２に乗ることなく立ち去ったと考えられることから、この場合においてもスタンバイ状態に戻るとよい。
次に、走行モードについて説明する。走行モードとは、運転者がサドル２４に座りながらペダル３８Ｌ及び３８Ｒを漕ぐとともにハンドル２８を操作して、模擬走行を行うためのモードである。
図１５に示すように、走行モード（図１３のステップＳ５）では、先ず、ステップＳ１０１において、データ入力処理を行う。この入力処理では舵角センサ５０、回転センサ１０６Ｌ、１０６Ｒ、速度ピックアップ１２０、左近接センサ１３２Ｌ、右近接センサ１３２Ｒ及び後退スイッチ１４０の信号を読み取る。このうち、アナログ信号については所定のＡＤ変換を行い、デジタル化したデータを読み込む。
また、この入力処理では、速度ピックアップ１２０から入力されるデータをＦＶ変換して模擬的な走行速度Ｖを求める。この際、想定されるギア段が高いときには、ＦＶ変換により求められたフライホイール３０の回転速度に対してギア段に対応した１．０以上の速度係数を乗算して走行速度Ｖを求める。
さらに、必要に応じて走行距離、最大速度、平均速度、走行時間等を求め、画面１４ａに表示するとよい（図１７参照）。さらにまた、必要に応じて左近接センサ１３２Ｌ、右近接センサ１３２Ｒからクランク軸３４の回転数を求めて、画面１４ａに表示してもよい。このクランク軸回転数に応じて、画面１４ａ上の運転者の足の回転速度を変えて表示すると、より現実的な画像が得られる。クランク軸回転数を適当な値に保持することは自転車の長距離走行時において身体的に重要なことであり、該クランク軸回転数を画面１４ａ上に表示するとトレーニングの用途として好適である。
走行速度Ｖは、必ずしも速度検出部４６により求められるものでなくても、運転者がペダル３８Ｌ及び３８Ｒを漕ぐことによって発生するパラメータに基づくものであればよく、例えば、前記クランク軸回転数とブレーキ操作の量を示す回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒの信号から推定するようにしてもよい。
ステップＳ１０２において、前記音声認識部１９０の作用下に音声入力処理を行い、マイクロホン５２から入力された運転者の音声を認識する。この音声入力処理の詳細な内容については後述する。
ステップＳ１０３において、フライホイール３０に対する負荷制御を行う。この負荷制御では、模擬運転の状況が加速時又は登坂時である場合には負荷を増大させ、平坦走行時又は下り走行時である場合には負荷を軽減させる。また、回転センサ１０６Ｌの信号と回転センサ１０６Ｒの信号の加算値に略比例させて負荷を増大させる。回転センサ１０６Ｌ及び１０６Ｒの信号はブレーキ操作と連動することから、これらのブレーキ操作により負荷が増大して制動作用を奏する。
フライホイール３０に対する負荷は、前記のとおり、モータ９６の作用下に負荷板９０の傾斜角度を調整し、フェライト磁石９８とリム３０ａとの距離を変更することにより行われる。
ステップＳ１０４において、走行状況がコーナリング（曲がり角の走行及びＵターン等を含む）中である場合のコーナ制御を行う。このコーナ制御の詳細な内容については後述する。
ステップＳ１０５においては、所定の条件を調べることにより走行モードを終了するか否かを判断する。続行する場合には前記ステップＳ１０１へ戻る。
なお、この走行モードの実行中においては、マットスイッチ１６の信号を調べ、走行速度Ｖが０でない走行中に、マットスイッチ１６がオンとなったときには、「走行中に足を着かないでください。」という指示を行うとよい。自転車シミュレーション装置１０の模擬運転を終了する際には、運転者はマットスイッチ１６を踏むだけで足り、特別な操作を行う必要がない。
一方、図１５に示した走行モードの処理とは別に、マルチタスク処理によって表示制御部１８４の処理が同時並行的に実行される。この表示制御部１８４では、走行モードの実行部とデータの授受を行いながら実行され、画面１４ａに表示する情景を変更するための制御を行う。この表示制御では、前記ステップＳ１０１で求めた走行速度Ｖ及び、舵角センサ５０により検出されるハンドル２８の舵角θHに基づいて画面１４ａに表示する情景をリアルタイムで変更する。
また、画面１４ａに表示される情景の視点は、前記ステップＳ１０２で得られた音声に基づいて変更され、該音声が「ひだり」であるときには、運転者の左方と想定される情景を表示し、「みぎ」であるときには、右方と想定される情景を表示する。音声が「まえ」であるときには、前方の表示に戻す。
さらに、音声が「うえ」であるときには、斜め後方から鳥瞰視点で前方をみた情景を自転車の画像及び該自転車に搭乗した人物の画像とともに表示させる。音声が「した」であるときには、運転者自身の視点で前方をみた情景を表示させる。音声が「こうほう」（後方）であるときには、後方を走る仮想車両から前方をみた情景を表示させる。
この表示制御部１８４は、足着きモード、歩行モード及び後退モードにおいてもマルチタスクとして同時並行的に実行され、画面１４ａの表示をリアルタイムで行う。
図１６に示すように、走行モードにおけるコーナ制御（図１５のステップＳ１０４）では、先ず、ステップＳ２０１において、走行速度Ｖが０であるか否かを確認する。走行速度Ｖが０であるときには停止中であることから、コーナ制御の処理を終了し、Ｖ＞０であるときには走行中と判断してステップＳ２０２へ移る。
ステップＳ２０２において、走行速度Ｖとハンドル２８の舵角θHから模擬的なバンク角θBを求める。バンク角θBを求め、種々の走行状況を作り出すことにより、臨調感のある模擬運転が可能となる。
ステップＳ２０３において、バンク角θBが所定閾値以上であるか否かを確認する。バンク角θBが閾値以上である場合にはコーナ制御を終了し、閾値未満である場合にはステップＳ２０４へ移る。
ステップＳ２０４において、ハンドル２８の舵角θHを確認する。舵角θHが０であるときには直進中であることからコーナ制御の処理を終了する。舵角θHがプラス値であり左方向へ操舵中であるときにはステップＳ２０５へ移り、マイナス値であり右方向へ操舵中であるときにはステップＳ２０６へ移る。
ステップＳ２０５において、左のクランク３６Ｌが下方を向いているか否かを確認する。具体的には、左近接センサ１３２Ｌがオンであるときにはクランク３６Ｌが下方を向いていることから、左近接センサ１３２Ｌの信号を調べ、該信号がオンであるときにはステップＳ２０７へ移り、オフであるときにはコーナ制御の処理を終了する。
ステップＳ２０６において、右のクランク３６Ｒが下方を向いているか否かを確認する。具体的には、右近接センサ１３２Ｒがオンであるときにはクランク３６Ｒが下方を向いていることから、右近接センサ１３２Ｒの信号を調べ、該信号がオンであるときにはステップＳ２０７へ移り、オフであるときにはコーナ制御の処理を終了する。
ステップＳ２０７において、警告処理を行う。つまり、このステップＳ２０７は、コーナリング中でバンク角θBが所定角度以上である場合であって、しかもコーナ内側のクランク３６Ｌ又は３６Ｒが下方を向いているときであることから、模擬運転の状況が、クランク３６Ｌの先端に設けられたペダル３８Ｌ又はクランク３６Ｒの先端に設けられたペダル３８Ｒが路面と擦れることとなる。このような状況を警告として発することにより、運転者に対して不正確な運転をしないように自転車の基礎的な運転方法を習得させることができる。
この警告は、前記警告部１８８（図１０参照）が表示制御部１８４及び音声ドライバ１８６と協動的に行い、スピーカ１５からペダル３８Ｌ及び３８Ｒが路面と擦れる模擬音を発生させるとともに、前記表示制御部１８４において自転車及び自転車に搭乗した人物が揺動する画像を画面１４ａに表示させる（図１７参照）。また、この画像では、特に、路面に擦っているペダル３８Ｌ又は３８Ｒを点滅表示、変色表示等により強調させてもよい。また、「警告」等の文字を画面１４ａに表示させて強調させてもよい。
このように視覚的及び聴覚的に運転者に対して警告することにより、該運転者はあたかも実際にペダル３８Ｌ又は３８Ｒを路面に擦ったように感じることができ、自転車の運転を習得する上で非常に効果的である。
また、運転者の好みに応じて、この警告の方法は選択的にしてもよく、例えば、電子的な警告音を発したり、音声で「ペダルが路面と擦れています。」と知らせるようにしてもよい。また、自転車シミュレーション装置１０をゲーム用として使用する場合には、このステップＳ２０７においてスコアの減点処理を行うとよい。この減点処理は後述する各種の警告処理中において行ってもよい。
このステップＳ２０７の後、コーナ制御処理を終了する。なお、このコーナ制御では、コーナ内側のクランクの状態のみを検査対象としているが、反対側であってコーナ外方側となるクランクの状態を検査してもよい。つまり、自転車の高速コーナリング中には、コーナ外方側のペダルを押圧気味に踏み下げておくことがよいとされていることから、コーナ外方側のクランクが正しく下げられていることを確認して、加点処理等を行うようにしてもよい。
コーナ制御において、警告を発する警告部であるステップＳ２０７は、バンク角θBとは無関係に、クランクが下げられている方向と同方向にハンドル２８が所定量以上操作されている場合に警告を発するようにしてもよい。また、走行速度Ｖと舵角θHに基づく所定のマップを検索することにより警告を発するようにしてもよい。
次に、足着きモードについて説明する。足着きモードとは、運転者に対して、一時停止箇所等で停止させるとともに足を路面に着かせて、安全確認等の動作を行わせるためのモードである。
図１８に示すように、足着きモード（図１３のステップＳ７）では、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２において、前記ステップＳ１０１及びステップＳ１０２（図１５参照）と同様のデータ入力処理及び音声入力処理を行う。
次いで、ステップＳ３０３において、走行速度Ｖが０であるか否かを確認する。走行速度Ｖが０でないときには、ステップＳ３０４において警告処理を行い、その後ステップＳ３０１へ戻る。つまり、走行速度Ｖが０となるまでステップＳ３０１〜Ｓ３０４を連続的に行いながら待機する。走行速度Ｖが０であるときには次のステップＳ３０５へ移る。
ステップＳ３０４における警告処理とは、例えば、「ブレーキをかけて停止して下さい。」等の指示を行う。また、模擬運転の状況が、交差点等における停止線をオーバしたと判断されたときには、より高レベルの警告として、大きい音量の警告や、より強調された表示の警告を行い、又は模擬運転を中断するようにしてもよい。
ステップＳ３０５において、前記ステップＳ１と同様に、マットスイッチ１６がオン（つまり、左スイッチ１５０Ｌ、右スイッチ１５０Ｒの少なくとも一方がオン）となったか否かを確認する。マットスイッチ１６がオンとなったときにはステップＳ３０７へ移り、オフであるときにはステップＳ３０８へ移る。
ステップＳ３０６において、表示制御部１８４により自転車の画像と該自転車のサドルに着座したまま路面に足を着いた人物の画像（図１９参照）を画面１４ａに表示する。また、画面１４ａに「左右の安全確認をして下さい。」という指示を行う。
このステップＳ３０６では、例えば、確実に左右を確認させるために、運転者に「左」、「右」と発声させるようにしてもよい。この場合、音声を音声認識部１９０で認識し、一時停止箇所における左右の画像を画面１４ａに表示させ、これらの画像に接近する車両が表示されているときには、再発進を禁止するようにするとよい。
ステップＳ３０７において、足着きモードが解除されたか否かを確認し、非解除であるときにはステップＳ３０１へ戻り足着きモードの処理を続行し、解除されたときには足着きモードの処理を終了する。足着きモードは、例えば、模擬運転の状況上、信号が赤から青に変わったとき、又は、左右の安全確認が確実になされたときに解除される。
一方、ステップＳ３０８では、走行速度が０となっているが運転者が足を着いていない状態であり、足着き警告を行う。すなわち、自転車に限らずオートバイ等を含む二輪車を運転する際に、一時停止の標識のある箇所では足を着いて確実に停止することが安全教育上重要である。つまり、減速するだけ、又は一瞬停止して足を着かずに再発進するようなことは避けなければならない。従って、マットスイッチ１６の信号に基づいて足を着いてないと確認される場合には足着き警告を行う。
この足着き警告は、図２０に示すように、前記表示制御部１８４において、自転車及び自転車に搭乗した人物が転倒（又は揺動）する画像を画面１４ａに表示させるとよい。「警告」、「完全に停止して足を着いて下さい。」等の指示を行うようにしてもよい。
また、このステップＳ３０８が実行される回数をカウントし、該回数が所定値以上となったときには、自転車が完全に倒れた画像を画面１４ａに表示するとともに、前記の高レベルの警告を行うようにしてもよい。
ステップＳ３０９において、前記ステップＳ３０７と同様に、足着きモードが解除されたか否かを確認し、解除されたときには足着きモードの処理を終了し、非解除であるときにはステップＳ３０５へ戻る。
次に、歩行モードについて説明する。歩行モードとは、歩行者専用路等で自転車を押し歩くためのモードであり、例えば、他の歩行者等の迷惑とならないような押し歩きを習得するためのモードである。
図２１に示すように、歩行モード（図１３のステップＳ９）では、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４において、前記ステップＳ３０１〜Ｓ３０４と同様の処理、つまりデータ入力処理、音声入力処理、走行速度の確認処理及び警告処理を行う。
ステップＳ４０３において走行速度Ｖが０であるときには、ステップＳ４０５において、運転者が歩行しているか否かを確認し、歩行を検知したときにはステップＳ４０６へ移り、それ以外のときにはステップＳ４０８へ移る。
この場合の歩行の検知は、図２２に示すように、左スイッチ１５０Ｌと右スイッチ１５０Ｒの信号に基づいて行われ、左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒの両方が所定時間以上連続的にオフである期間Ｔ１は、乗車中と判断される。左スイッチ１５０Ｌ又は右スイッチ１５０Ｒの一方のみが所定時間以上オンである期間Ｔ２及び期間Ｔ４は、片足着地と判断される。左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒの両方が所定時間以上連続的にオンである期間Ｔ３は、両足着地と判断される。左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒが交互にオン・オフを繰り返し、且つ左スイッチ１５０Ｌと右スイッチ１５０Ｒが双方ともオンとなる時間ｔが存在する期間Ｔ５は押し歩き中と判断される。また、左スイッチ１５０Ｌ及び右スイッチ１５０Ｒが交互にオン・オフを繰り返し、且つ左スイッチ１５０Ｌと右スイッチ１５０Ｒが双方ともオンとなる時間がない期間Ｔ６は押し走り状態と判断される。
つまり、ステップＳ４０５においては、期間Ｔ５であるときにはステップＳ４０６へ移り、期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４及びＴ６であるときにはステップＳ４０８へ移る。
ステップＳ４０６においては、表示制御部１８４により降車した運転者が自転車を押し歩きしている画像を画面１４ａに表示する（図２３参照）。このとき、舵角センサ５０により検出される舵角θHに基づいて画面１４ａ上の自転車の進行方向を変更させてもよい。また、押し歩きと押し走り区別を判断して前進速度を変更させてもよい。
ステップＳ４０７において、歩行モードが解除されたか否かを確認し、非解除であるときにはステップＳ４０１へ戻り歩行モードの処理を続行し、解除されたときには歩行モードの処理を終了する。歩行モードは、例えば、押し歩きをしている歩道又は横断歩道の終端部に達したときに解除される。
一方、ステップＳ４０８においては、運転者が押し歩きをしていない状態であり、歩行警告を行う。すなわち、歩道では自転車等の二輪車は押し歩くこととされており、押し歩きをしていないときにはマットスイッチ１６の信号に基づいて所定の警告を行う。
この歩行警告としては、「警告」、「停止してから押し歩いて下さい。」、「歩いて下さい。」、「走らないで下さい。」等の指示を行う。また、このステップＳ４０８が実行される回数をカウントし、該回数が所定値以上となったときには、前記の高レベルの警告を行うようにしてもよい。
ステップＳ４０９において、前記ステップＳ４０７と同様に、歩行モードが解除されたか否かを確認し、解除されたときには歩行モードの処理を終了し、非解除であるときにはステップＳ４０５へ戻る。
次に、後退モードについて説明する。後退モードは、降車した運転者が自転車を押しながら後退するモードである。例えば、図２４に示すように車道の左側を走行中に交差点で右折しようとするとき、矢印Ａで示す経路のように、一度直進してから方向を変えて横断歩道３００を押し歩くこととなるが、信号が赤であるときには一度歩道３０２へ待避するために後退することとなり、このとき後退モードとなる。
また、図２５に示すように、自転車の前方の模擬障害物３０４に接近しすぎた場合には自転車は前進することができなく後退しなければならないため、このような場合においても後退モードとなる。これらの場合以外にも駐輪場への自転車の出し入れ時等の後退動作を模した後退モードを設定してもよい。
図２６に示すように、後退モード（図１３のステップＳ１１）では、ステップＳ５０１〜ステップＳ５０４において、前記ステップＳ３０１〜Ｓ３０４と同様の処理、つまりデータ入力処理、音声入力処理、走行速度の確認処理及び警告処理を行う。
ステップＳ５０３において走行速度Ｖが０であるときには、ステップＳ５０５において前記ステップＳ１と同様に、マットスイッチ１６がオンとなったか否かを確認する。マットスイッチ１６がオンとなったときにはステップＳ５０６へ移り、オフであるときにはステップＳ５０３で待機する。
ステップＳ５０６において、後退スイッチ１４０がオンとなったか否かを確認する。後退スイッチ１４０がオンとなったときにはステップＳ５０７へ移り、オフであるときにはステップＳ５０６で待機する。つまり、降車して自転車を後退させるときには、左手でハンドル２８の左部を握り、右手でサドル２４を握りながら後退することが一般的である。（図２４及び図２５の人物の画像参照）サドル２４を握らずにハンドル２８だけを握ったまま後退させようとすると、ハンドル２８はヘッドチューブ２６の部分で回転してしまい、後退する方向が定まらないからである。従って、サドル２４をレバー１４２とともに握ることにより自転車を後退させる正しい姿勢が得られ、このとき後退スイッチ１４０がオンとなることから、該後退スイッチ１４０の信号を検出することにより自転車を後退させる準備ができたことを認識可能となる。
また、後退スイッチ１４０は、サドル２４の後方下部に設けられていることから、運転者がサドル２４に着座して前記走行モード等における通常の模擬走行を行っている時には触れにくく後退スイッチが誤操作されるおそれがない。つまり、後退スイッチ１４０は運転者が降車したときのみ操作しやすい位置に配置されており、降車して行う後退動作がより現実的となる。
ステップＳ５０７において、前記ステップＳ４０５と略同様に、歩行の検知を行い、歩行を検知したときにはステップＳ５０８へ移り、それ以外のときにはステップＳ５１０へ移る。このとき、運転者は模擬自転車１２の横に降車していることから、マットスイッチ１６のうち左スイッチ１５０Ｌと右スイッチ１５０Ｒの何れか一方を所定の時間間隔で踏むこととなる。従って、例えば、運転者が模擬自転車１２の左側に降車する場合を想定すると、図２２のタイムチャートのうち左スイッチ１５０Ｌの信号のみに基づいて歩行状態を検出してもよく、期間Ｔ５及びＴ６を歩行状態と判定すればよい。
ステップＳ５０８においては、図２４及び図２５に示すように、表示制御部１８４により降車した運転者が自転車を押しながら後退している画像を画面１４ａに表示する。このとき、舵角センサ５０により検出される舵角θHに基づいて画面１４ａ上の自転車の後退方向を変更させてもよい。
ステップＳ５０９において、後退モードが解除されたか否かを確認し、非解除であるときにはステップＳ５０１へ戻り後退モードの処理を続行し、解除されたときには後退モードの処理を終了する。図２４に示す例の場合、自転車が横断歩道３００から歩道３０２まで完全に後退したときに後退モードが解除される。
このように、後退モードにおいては、運転者が模擬自転車１２のグリップ検出部５６を操作するとともにマットスイッチ１６を所定の時間間隔で踏むという動作に基づいて、画面１４ａがこれに対応した画像が表示されることから、運転者はあたかも自転車を実際に後退させているように感じることができる。また、充分に後退した後には後退モードが解除されて任意の方向に進むことが可能となる。従って、模擬運転中に自転車が前方の模擬障害物に接近しすぎた場合であっても、模擬運転を終了させたり、又は模擬障害物を消去するという不自然な処理を行う必要がなく、現実的である。
次に、前記ステップＳ１０２、Ｓ３０２、Ｓ４０２及びＳ５０２において行われる音声認識処理の内容について図２７を参照しながら説明する。
先ず、ステップＳ６０１において、模擬運転上の状況が音声入力の有効な状況であるか否かを確認する。音声入力が無効な状況であるときにはステップＳ６０２へ移り、有効な状況であるときにはステップＳ６０３へ移る。
音声入力が有効な状況とは、例えば、足着きモード、歩行モード、後退モード及びコーナリング時以外の走行モードであって、前記ＣＰＵに加わる処理負荷が比較的少ない場合である。一方、音声入力が無効な状況とは、例えば、走行モードにおけるコーナリング時等でバンク角θBの演算や左近接センサ１３２Ｌ、右近接センサ１３２Ｒの信号に基づくクランク３６Ｌ、３６Ｒの回転角度の判断等の処理があり、ＣＰＵに加わる処理負荷が比較的多い場合である。
また、所定のシステムモニタやリソースメータに基づいて主制御部１８に加わる処理負荷を監視し、該処理負荷が所定値以上であるときには音声入力を無効としてもよい。
ステップＳ６０２においては、画面１４ａ上の音声認識マーク１９を消去又は薄い表示とし、音声認識が無効であることを示す。ステップＳ６０２の処理後、図２７に示す音声認識処理における今回の処理を終了する。
一方、ステップＳ６０３においては、画面１４ａ上で音声認識マーク１９を表示し、音声認識が有効であることを示す。運転者は音声認識マーク１９を見ることにより、音声認識による処理がその時点で有効であることを容易に認識可能である。
音声入力の有効・無効は、例えば、所定のランプの点灯・消灯により示すようにしてもよい。この場合、ランプはモニタ１４又はマイクロホン５２の近傍に設けるとよい。
ステップＳ６０４（辞書選定部）においては、記憶部１９４に記録された辞書データのうち１つを選択する。つまり、走行モード以外では停止・歩行用辞書データ２００を選択し、走行モードのうち町中を走行する状況であるときには町中走行辞書データ２０２を選択し、走行モードのうち郊外を走行する状況であるときには郊外走行辞書データ２０４を選択する。
また、前記ステップＳ３でセットしたフラグに基づき、運転者が子供であると判定される場合には、子供用辞書データ２００ａ、２０２ａ、２０４ａと共通辞書データ２００ｃ、２０２ｃ、２０４ｃを選択し、運転者が大人であると判定される場合には、大人用辞書データ２００ｂ、２０２ｂ、２０４ｂと共通辞書データ２００ｃ、２０２ｃ、２０４ｃを選択する。
例えば、運転者が子供であって、町中を走行する状況であるときには、町中走行辞書データ２０２のうち子供用辞書データ２０２ａと共通辞書データ２０２ｃを選択する。
なお、辞書データの選択はモードの移行時（例えば、図１３のステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８における分岐処理時）に行い、所定の辞書データを予め記憶部１９４からＲＡＭ等にロードしておいてもよい。これにより、データの高速アクセスが可能である。
ステップＳ６０５において、マイクロホン５２から入力された運転者の音声を解析し、例えば、「みぎ」や「ひだり」と発声されたことを認識する。
ステップＳ６０６において、前記ステップＳ６０５で認識された運転者の音声と前記ステップＳ６０４で選択された辞書データを参照し、認識された音声と適合する語句データを検索して特定する。
ステップＳ６０７において、前記ステップＳ６０６における検索処理で適合する語句データが辞書データ内に存在するか否かを確認する。適合する語句データが存在する場合にはステップＳ６０８へ移り、存在しない場合には今回の処理を終了する。
ステップＳ６０８において、認識された音声と適合する語句データに基づき音声コマンド処理を行う。例えば、町中走行辞書データ２０２が選択されている場合で、認識された音声が「ひだり」と認識されたときには、共通辞書データ２０２ｃ（図１２参照）を参照した後、表示制御部１８４と協動して運転者の左方と想定される情景を画面１４ａに表示する。また、町中走行辞書データ２０２が選択されている場合で、運転者が子供であって、且つ認識された音声が「おもくする」と認識されたときには、子供用辞書データ２０２ａを参照した後、副制御部５８を介してモータ９６を回転させて負荷板９０をリム３０ａに接近するように傾動させるとともに、走行速度Ｖを算出するための前記の速度係数を増加させる。さらに、その時点において想定されているギア段の値を画面１４ａに表示させる。このステップＳ６０８の処理の後、図２７に示す音声認識の今回の処理を終了する。
このような音声認識処理では、走行のモードや運転者に応じた個別の辞書データを選択して音声の解析を行うことにより個々の辞書データの容量は小さくて足りる。主制御部１８が辞書データを参照、検索する際の処理負荷は軽く、高速な処理が可能である。また、主制御部１８のＣＰＵ及びＲＡＭ等は廉価なもの又は小容量のもので足りる。さらに、辞書データは、走行のモードや運転者に応じて個別に設けられていることから、記録される語句データとして類似のものが併存することが避けられ、音声の誤認識が防止され認識精度が向上する。
子供用辞書データ２００ａ、２０２ａ、２０４ａと大人用辞書データ２００ｂ、２０２ｂ、２０４ｂが設けられていることから、一般的に子供が使う言葉（例えば、「重くする」という言葉）や大人が使う言葉（例えば、「シフトアップ」という言葉）を用いて、違和感なく音声コマンドを実行することができ、幅広い年齢層の運手者が使用できる。子供用辞書データ２００ａ、２０２ａ、２０４ａと大人用辞書データ２００ｂ、２０２ｂ、２０４ｂは区分されていることから、子供と大人に兼用のシステムとすることによる音声の誤認識の発生及び処理速度の低下等の弊害が発生することがない。自転車は子供も大人も運転する乗車物であることから、このような音声認識処理は種々の自転車シミュレーション装置のうち特に自転車用の自転車シミュレーション装置１０に有効である。また、日本語と英語のように言語別に辞書データを分けることにより、輸出を含む複数の仕向地で使用される自転車シミュレーション装置１０に有効である。
さらに、所定の状況下では音声認識処理を停止させることができるので、ＣＰＵに加わる処理負荷を抑制でき、負荷の均一化が可能となる。従って、軽負荷時におけるＣＰＵの能力が余剰となることがなく、ＣＰＵ稼働率の向上を図ることができる。しかも、音声認識処理の作動状態に応じて、音声認識マーク１９が画面１４ａにおいて表示・非表示となることから、運転者は一目で音声認識処理の作動状態を確認でき、適切なタイミングに音声で指示を与えることができ、この音声の指示を行うタイミングについて過度に注意を払う必要がなく、結果として自転車シミュレーション装置１０の操作性が向上する。
なお、図２８に示すように、左スイッチ１５０Ｌのさらに左側に、該左スイッチ１５０Ｌと同様の付加スイッチ１５１を設けておくことにより、歩行モード及び後退モードで左スイッチ１５０Ｌと付加スイッチ１５１とを交互に踏んで模擬的な歩行を行うようにしてもよい。これにより、実際の押し歩きと同じ姿勢で歩行動作及び後退動作を行うことができ、一層臨調感が高まる。この場合、運転者は、左足で付加スイッチ１５１を踏み、右足で左スイッチ１５０Ｌを踏む。右側に立って押し歩きをする習慣のある国において自転車シミュレーション装置１０を使用する場合は、付加スイッチ１５１を右スイッチ１５０Ｒの右側に設けるとよい。
また、前記のグリップ検出部５６は、サドル２４の後方下部に設けられているものとして説明したが、グリップ検出部５６に相当する操作部は運転者が、後退動作を行う際に操作しやすい位置に配置されていればよく、図２９に示すグリップ検出部２１０のようにサドル２４の後方に設けられていてもよい。
グリップ検出部２１０は、グリップ検出部５６の変形例であって、サドル２４の後方に設けられたモーメンタリ式のリミットスイッチである後退スイッチ２１２と、該後退スイッチ２１２をオン・オフ操作するためのレバー２１４と、支持部としてのブラケット２１６とを有する。レバー２１４は、後方の操作部２１４ａを操作することによってブラケット２１６に対してスプリング２１８の弾発力を受けながら前方へ弾性的にスライド可能であり、レバー２１４が前方へスライドしたときにコンタクタ２１４ｂが後退スイッチ２１２に当接して該後退スイッチをオン状態にする。操作部２１４ａは、後方下部から上方へ向かって延在しており、サドル２４の後方上部と略同じ高さである。運転者は、模擬自転車１２から降車したときに、サドル２４の上面と操作部２１４ａの後面とを同時に触れて、操作部２１４ａを引き寄せるようにして容易に操作することができる。このグリップ検出部２１０は、前記グリップ検出部５６と同様の効果を奏する。
自転車シミュレーション装置１０で模擬運転上の対象となる自転車は、三輪式自転車又はモータアシストサイクル等でもよく、少なくともハンドル、ペダル及びクランク等の自転車の基礎的構成部分を有するものであればよい。
本発明に係る自転車シミュレーション装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本実施の形態に係る自転車シミュレーション装置の斜視図である。 模擬自転車の拡大一部断面側面図である。 駆動力伝達部の断面平面図である。 模擬自転車の正面図である。 駆動力伝達部の模式斜視図である。 駆動力伝達部の変形例の模式斜視図である。 サドルの要部斜視図である。 左スイッチの平面図である。 左スイッチの断面図である。 自転車シミュレーション装置の電気的構成部分のブロック図である。 記憶部に記録された辞書データの区分を示す説明図である。 町中走行辞書データの内容を示す説明図である。 自転車シミュレーション装置を用いて、自転車の模擬運転を行う方法のメインルーチンのフローチャートである。 開始画面を示す図である。 走行モードのフローチャートである。 コーナ制御のフローチャートである。 コーナ走行中の警告を示す画面上の表示である。 足着きモードのフローチャートである。 足着きモード中で、一時停止をしている状態を示す画面上の表示である。 足着きモード中の警告を示す画面上の表示である。 歩行モードのフローチャートである。 マットスイッチにおける右スイッチ及び左スイッチの入力信号タイムチャートである。 歩行モード中の画面上の表示である。 後退モード中で、横断歩道から後退する状態を示す画面上の表示である。 後退モード中で、障害物の近傍から後退する状態を示す画面上の表示である。 後退モードのフローチャートである。 音声認識処理の内容を示すフローチャートである。 付加スイッチを備える自転車シミュレーション装置の斜視図である。 グリップ検出部の変形例の模式側面図である。
符号の説明
１０…自転車シミュレーション装置 １２…模擬自転車
１４…モニタ １４ａ…画面
１５…スピーカ １６…マットスイッチ
２４…サドル ２８…ハンドル
３０…フライホイール ３０ａ…リム
３４…クランク軸 ３６Ｌ、３６Ｒ…クランク
３８Ｌ、３８Ｒ…ペダル ４０…駆動力伝達部
４２…負荷部 ４４…制動指示部
４６…速度検出部 ４８、４８ａ…クランク位置検出部
５０…舵角センサ ５２…マイクロホン
５６…グリップ検出部 ９０…負荷板
９８…フェライト磁石 １０６Ｌ、１０６Ｒ…回転センサ
１２０…速度ピックアップ １２２…ピックアップロータ
１３０Ｌ、１３０Ｒ…被検出突起 １３２Ｌ…左近接センサ
１３２Ｒ…右近接センサ １４０…後退スイッチ
１４２…レバー １５０Ｌ…左スイッチ
１５０Ｒ…右スイッチ １８４…表示制御部
１８６…音声ドライバ １８８…警告部
１９０…音声認識部

Claims (5)

  1. 先端にペダルが設けられ、クランク軸の左右に連結された一対のクランク、及び左右に回動可能なハンドルを備える模擬自転車と、
    前記ハンドルの舵角を検出するハンドル操作検出部と、
    前記ペダルを漕ぐことによって発生する模擬走行速度と前記舵角とに基づいて情景を表示する表示部と、
    前記クランクの回転位置を検出するクランク位置検出部と、
    前記模擬走行速度に基づき走行中と判断される場合で、前記舵角が左又は右の所定量以上であると判断される場合で、且つ前記舵角に基づく前記ハンドルの操作方向のクランクが前記クランク位置検出部に基づいて下方を向いていると判断される場合に警告を発する警告部と、
    を有することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
  2. 請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
    前記警告部により前記警告を発する際、自転車及び該自転車を運転する人物が揺動する画像を前記表示部に表示させるとともに、前記ペダルが路面と擦れる模擬音を所定の音声発生部から発することを特徴とする自転車シミュレーション装置。
  3. 請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
    前記クランク位置検出部は、一対の前記クランクに対してそれぞれ１つ以上設けられることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
  4. 請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
    前記クランク位置検出部は、前記クランク軸にともなって回転する被検出部と、該被検出部を検出する近接センサであることを特徴とする自転車シミュレーション装置。
  5. 請求項１記載の自転車シミュレーション装置において、
    前記警告部は、さらに、前記模擬走行速度と前記舵角から求められる模擬バンク角が所定角度以上であることを条件として前記警告を発することを特徴とする自転車シミュレーション装置。

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