JP2010195144A - 車両運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の回避操作を円滑に素早く行わせ、回避時間を短縮することができる車両運転支援装置を提供する。
【解決手段】車両運転支援装置１は、車両１００の運転に関して運転者を支援する車両運転支援装置であって、運転者の手又は足を誘導しステアリング又はペダルに対する操作の予備動作を行わせる予備動作誘導手段としての予備動作刺激制御部２９及び電気刺激装置５１を備えている。この予備動作は、ステアリング又はブレーキペダルの遊び量分の操作に必要な身体の動作を超えない大きさの動作である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の運転に関して運転者を支援する車両運転支援装置に関するものである。

従来、走行中の車両運転者の支援を行う技術として、下記特許文献１に記載の運転支援装置が知られている。この運転支援装置では、例えば自動二輪車といったようなバランス動作により方向を変える乗物において、運転者の平衡感覚の受容器である前庭に電気刺激を与えることで、運転者にバランス動作を行わせ乗物の方向を変えさせることができることが開示されている。

特開２００６−２９８０１２号公報

しかしながら、例えば、走行中の車両の周囲に障害物が存在する場合には、当該障害物への衝突の回避時間をできるだけ短縮することが好ましい。また、例えば、走行中の車両が走行車線を逸脱しそうになった場合にも、当該車線逸脱の回避時間をできるだけ短縮することが好ましい。そして、このような回避時間を短縮する観点から、運転者が障害物や車線逸脱を意識する前に何らかの措置を行うことで、運転者に回避操作を円滑に素早く行わせるような運転支援が望まれる。

そこで本発明は、運転者の回避操作を円滑に素早く行わせ、回避時間を短縮することができる車両運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明の車両運転支援装置は、車両の運転に関して運転者を支援する車両運転支援装置であって、運転者の身体を誘導し車両の操作部位に対する操作の予備動作を行わせる予備動作誘導手段を備え、予備動作は、操作部位の遊び量分の操作に必要な身体の動作を超えない大きさの動作であることを特徴とする。

この車両運転支援装置では、予備動作誘導手段により運転者の身体を誘導して、操作部位に対する操作の予備動作を、運転者に行わせることができる。従って、例えば、車両の周囲に障害物が存在する場合に、運転者が当該障害物を意識するよりも前に予備的に上記予備動作を行わせれば、運転者は当該障害物を意識した後の回避操作を円滑に素早く行うことができる。また、この予備動作は、操作部位の遊び量分の操作に必要な身体の動作を超えない大きさの動作であるので、予備動作によって運転者の意志に無関係な車両の駆動が発生することが避けられる。

また、本発明の車両運転支援装置は、予備動作による操作部位の操作量が所定の上限値を超えた場合に、当該操作部位に対応する車両の駆動の駆動量を制限する駆動量制御手段を更に備えてもよい。

この構成によれば、運転者の予備動作により、万が一、想定よりも大きな操作部位の操作量が発生した場合にも、駆動量制御手段によって、車両の駆動の駆動量が制限される。従って、運転者の予備動作に起因する車両の駆動量が過度に大きくなってしまうことを避けることができる。

本発明の車両運転支援装置は、車両の走行車線逸脱を予知する車線逸脱予知手段を更に備え、予備動作誘導手段は、車線逸脱予知装置により走行車線逸脱が予知された場合には、当該走行車線逸脱を回避する操作に対応する予備動作を行わせることとしてもよい。車両が走行車線を逸脱しそうな場合、特に、素早い車線逸脱の回避操作の必要性が高いが、この車両運転支援装置の構成によれば、運転者が車線逸脱を回避する回避操作を円滑に素早く行うことができる。

本発明の車両運転支援措置は、車両の障害物との衝突を予知する障害物衝突予知手段を更に備え、予備動作誘導手段は、障害物衝突予知手段により障害物との衝突が予知された場合に、当該障害物との衝突を回避する操作に対応する予備動作を行わせることとしてもよい。車両の障害物との衝突が予知される場合には、特に、素早い障害物への衝突の回避操作の必要性が高いが、この車両運転支援装置の構成によれば、運転者が障害物への衝突を回避する回避操作を円滑に素早く行うことができる。

また、予備動作誘導手段は、運転者の筋肉に対して電気刺激を付与することとしてもよい。この構成によれば、電気刺激による運転者の筋肉の動きによって予備動作を行わせることができる。

本発明の車両運転支援装置によれば、運転者に対して回避操作を円滑に素早く行わせ、回避時間を短縮することができる。

本発明の車両運転支援装置を備える自動車のシステム構成を示すブロック図である。 身体各部位に電気刺激装置が装着された状態の運転者を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、運転者がステアリングを把持した状態を運転者側から見た図である。 走行車線逸脱が予知された場合の運転支援処理を示すフローチャートである。 動作量相関データの一例を示すグラフである。 運転者の腕に関する動作量相関データを作成する処理を示すフローチャートである。 障害物衝突が予知された場合の運転支援処理を示すフローチャートである。 運転者の足に関する動作量相関データを作成する処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る車両運転支援装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、車両運転支援装置１は自動車１００に搭載されている。この車両運転支援装置１による運転支援とは、走行中の自動車１００が走行車線を逸脱しそうになった場合、或いは自動車１００の障害物への衝突を回避する必要があるときにおいて、運転者によるステアリング操作又はペダル操作に先だって、運転者の身体の各部位の筋肉に電気刺激を付与して当該筋肉の動きを誘発し、ステアリング操作又はペダル操作の「予備動作」を運転者に行わせるものである。

この「予備動作」とは、例えば走行車線逸脱の回避操作、障害物衝突の回避操作などの回避操作が必要な場合において、運転者が回避操作を意識する前に、予め運転手の身体（例えば、手足）を、上記回避操作で動かすべき方向に僅かに動かすことをいう。予備動作により、運転者の動作は、回避のためのステアリング操作又はペダル操作に移行しやすくなり、結果として回避時間を短縮することができる。また、運転者の意志に無関係な予備動作のみで実際に自動車１００の駆動が行われることは好ましくないので、予備動作における動作の大きさは、ステアリングＭ３又はブレーキペダルＭ２の遊び量分の操作に必要な動作を超えない大きさとされる。すなわち、予備動作は、例えば、運転者の手足がピクッと動く程度かそれよりも少し大きい程度の動作である。予備動作がステアリングＭ３又はブレーキペダルＭ２の遊び量分以内で行われるので、予備動作によってステアリングＭ３又はブレーキペダルＭ２が動いたとしても、その動きは遊び量分以内であり直接に自動車１００の駆動が影響を受けることはない。

以下、このような運転支援を実現する車両運転支援装置１の構成について説明する。

図１に示すように、車両運転支援装置１は、走行中の自動車１００の走行車線の逸脱を予知する車線逸脱予知手段としてのＬＤＷ（Lane Departure Warning：走行車線逸脱警報）システム１１と、走行中の自動車１００の前方障害物を検出し衝突の可能性を検知する障害物衝突予知手段としてのＰＣＳ（Pre-Crash Safety：衝突安全）システム１３と、当該車両運転支援装置１を統括制御する運転支援ＥＣＵ２０を備えている。

運転支援ＥＣＵ２０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置等を含むコンピュータを主体として構成される電子制御ユニットである。運転支援ＥＣＵ２０は、回避操作要求部２１、ドライバ操作計測部２３、ハードリミッタ部２５、筋電データベース２７、予備動作刺激制御部２９と、を備えている。これらの構成要素２１〜２９は、運転支援ＥＣＵ２０のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のハードウエアが、予め定められたプログラムに従って動作することでソフトウエア的に実現されるものである。

ＬＤＷシステム１１は、例えば、車両前方の画像を取得する撮像カメラを備え、当該撮像カメラからの映像信号に基づいて走行車線を検出する画像処理を行うことで、自動車１００の走行車線逸脱を予知する。ＬＤＷシステム１１は、自動車１００の走行車線逸脱を予知した場合には、警報装置５４に警報信号を送信すると共に、逸脱予知信号を運転支援ＥＣＵ２０の回避操作要求部２１に送信する。

ＰＣＳシステム１３は、例えば、車両前方の先行車等の前方障害物との距離を検知するミリ波レーダーを備え、当該ミリ波レーダーからの検知信号に基づいて前方障害物との衝突の可能性を検知する。ＰＣＳシステム１３は、自動車１００が前方障害物への衝突の可能性が高い場合には、警報装置５４に警報信号を送信すると共に、衝突警報信号を運転支援ＥＣＵ２０の回避操作要求部２１に送信する。なお、ＰＣＳシステム１３においては、前方障害物を検出する手段として、ミリ波レーダーに代えて、車両前方の画像を取得するカメラと当該カメラの画像に基づいて前方障害物の検出を行う装置を採用してもよい。この場合のカメラとしては、赤外線画像が取得可能な赤外線カメラを用いてもよい。また、ミリ波レーダーに代えて、マイクロ波レーダーを用いてもよく、レーザーを用いた障害物検出装置を用いてもよい。

更に、車両運転支援装置１は、運転者によるステアリング操作及びペダル操作を検知するためのセンサ類を備えている。このセンサ類には、アクセルセンサ１５と、ブレーキセンサ１７と、ステアセンサ１９と、が含まれる。

アクセルセンサ１５は、自動車１００のアクセルペダル（操作部位）Ｍ１の踏み込み量（アクセル開度）を検出するセンサである。アクセルセンサ１５は、検出した踏み込み量をアクセルペダル信号として運転支援ＥＣＵ２０のドライバ操作計測部２３に送信する。同様に、ブレーキセンサ１７は、自動車１００のブレーキペダル（操作部位）Ｍ２の踏み込み量を検出するセンサである。ブレーキセンサ１７は、検出した踏み込み量をブレーキペダル信号として運転支援ＥＣＵ２０のドライバ操作計測部２３に送信する。同様に、ステアセンサ１９は、自動車１００のステアリング（操作部位）Ｍ３の操作角を検出するセンサである。ステアセンサ１９は、検出した操作角をステアリング信号として運転支援ＥＣＵ２０のドライバ操作計測部２３に送信する。

また、運転支援ＥＣＵ２０は、予備動作に起因する過剰なステアリング操作や過剰なペダル操作が万が一発生した場合に、当該操作を実際の車両の駆動に反映させないように、駆動量制御手段としてのハードリミッタ部２５を備えている。ハードリミッタ部２５は、自動車１００のＥＰＳ（電動パワーステアリング）装置５７への操舵角入力値を補正する操舵角入力補正部２５ａと、自動車１００のブレーキ装置５９へのブレーキ入力値を補正するブレーキ入力補正部２５ｂと、を有している。

更に、車両運転支援装置１は、運転者Ｄの身体の各部位に装着され、運転者の身体に接触する電極を通じて、各部位の筋肉に電気刺激を付与する電気刺激装置（予備動作誘導手段）５１を備えている。電気刺激装置５１は、運転者Ｄの身体各部に装着されるために、それぞれベルト等の装着具を備えてもよい。電気刺激装置５１は、運転支援ＥＣＵ２０の予備動作刺激制御部２９からの制御信号に従って、運転者の各筋肉に微弱電流を流す。電気刺激装置５１には、図２にも示すように、運転者の右上腕屈筋群に電気刺激を付与する右上腕屈筋群刺激装置５１ａと、左上腕屈筋群に電気刺激を付与する左上腕屈筋群刺激装置５１ｂと、右上腕伸筋群に電気刺激を付与する右上腕伸筋群刺激装置５１ｃと、左上腕伸筋群に電気刺激を付与する左上腕伸筋群刺激装置５１ｄと、が含まれる。これらの装置５１ａ〜５１ｂは、運転者の上腕部に装着され、上腕部の各筋肉に微弱電流を流すことで筋肉を僅かに動かして、運転者の腕の伸縮に関する予備動作を行わせるものである。

また、電気刺激装置５１には、運転者の右足大腿屈筋群に電気刺激を付与する右足大腿屈筋群刺激装置５１ｈと、右足大腿内転筋群に電気刺激を付与する右足大腿内転筋群刺激装置５１ｊと、右足大腿伸筋群に電気刺激を付与する右足大腿伸筋群刺激装置５１ｋと、が含まれる。これらの刺激装置５１ｈ〜５１ｋは、運転者の右足大腿部に装着され、右足大腿部の各筋肉に微弱電流を流すことで筋肉を僅かに動かして、運転者の右足の伸縮及び左右移動に関する予備動作を行わせるものである。更に、電気刺激装置５１には、運転者の僧帽筋に電気刺激を付与する僧帽筋刺激装置５１ｐが含まれる。この僧帽筋刺激装置５１ｐは、運転者の首に装着され、僧帽筋に微弱電流を流すことで当該僧帽筋を僅かに動かして、運転者の視線移動に関する予備動作を行わせるものである。また、この電気刺激装置５１の電気刺激による運転者の適切な予備動作が行われたか否かを検知すべく、運転者の動作をモニタリングするためのドライバ動作モニタカメラ５３を備えている。

また、適切な予備動作を運転者に行わせるためには、電気刺激装置５１によって身体の適切な位置の筋肉に、電気刺激を付与する必要がある。そこで、ＬＤＷシステム１１又はＰＣＳシステム１３からの回避操作要求に対応して、どの電気刺激装置５１に電流を付与すべきかを対応付けた刺激部位対応データが、筋電データベース２７に保存されている。

また、適切な大きさ予備動作を運転者に行わせるためには、適切な大きさの微弱電流を付与する必要がある。そして、どのような大きさの電流が適切であるかは、運転者の個人差によって異なり、また、運転者のステアリングＭ３の持ち方、シートへの腰掛け方といった運転姿勢によっても異なる。そこで、運転支援ＥＣＵ２０の筋電データベース２７には、運転者の腕、脚、又は首の動作量と、筋肉に付与する電流値との関係を示す動作量相関データが保存されている。この動作量相関データは、運転者個人毎に、身体の部位毎に、また、運転者の運転姿勢毎に、事前の作成処理により予め作成され筋電データベース２７に記録される。この動作量相関データの作成処理については、後述する。

また、車両運転支援装置１は、運転者の運転姿勢を検知するためのドライバ姿勢検出センサ５５を備えている。ドライバ姿勢検出センサ５５は、例えば、運転者の画像を撮像するカメラを備えており、撮像データの画像処理により運転中における運転者の運転姿勢を検知する。このドライバ姿勢検出センサ５５では、特に、運転者がステアリングＭ３のどの位置を把持しているかといった情報が取得される。すなわち、例えば、図３（ａ）に示すように、ステアリングＭ３の中心から見て右斜め下の位置を右手で把持し、左斜め下の位置を左手で把持している状態であるといった情報、或いは、図３（ｂ）に示すように、いわゆる「１０時１０分の位置」でステアリングＭ３を把持しているといったような情報が取得される。更に、ドライバ姿勢検出センサ５５では、運転者がシートに深く腰掛けている、或いは浅く腰掛けているといった情報が取得される。ここで取得された運転姿勢情報は、運転支援ＥＣＵ２０の予備動作刺激制御部２９に送信される。

続いて、このような構成の車両運転支援装置１に基づいて実行される運転支援処理について説明する。

〔走行車線逸脱が予知された場合の運転支援処理〕
以下、走行中の自動車１００が走行車線を左側へ逸脱しようとした場合を例として説明する。図４に示すように、まず、運転者が自動車１００の運転席に乗車したときに、左右の腕、足、股関節、首など、所定の各部位に対応する電気刺激装置５１を装着し（Ｓ１０１）、自動車１００の走行を開始させる（Ｓ１０３）。走行中において、ＬＤＷシステム１１が、左側への走行車線逸脱の可能性が高いと判断した場合（Ｓ１０５）、逸脱予知信号が運転支援ＥＣＵ２０の回避操作要求部２１に送信され、回避操作要求部２１は、左側への走行車線逸脱の回避操作としての右操舵の要求とその操舵量とを示す右操舵要求信号を、予備動作刺激制御部２９に出力する（Ｓ１０９）。また、このとき、ＬＤＷシステム１１から警報装置５４に警報信号が送信され、警報装置５４は、運転者に対する警報（警報音、警報画面表示など）を発する。

続いて、ドライバ姿勢検出センサ５５からの信号に基づいて、予備動作刺激制御部２９は、運転者の姿勢を検知する（Ｓ１１１）。ここでは、一例として、運転者によるステアリングＭ３の把持の仕方が、「１０時１０分の位置（図３（ｂ）参照）」である旨が検知されたものとして説明する。次に、予備動作刺激制御部２９は、筋電データベース２７を参照して、刺激部位対応データに基づいて、電気刺激を付与するべき電気刺激装置５１の部分を決定する。更に、「１０時１０分の位置でステアリングを把持する運転者の姿勢」に対応した動作量相関データを読み出し、当該動作量相関データに基づいて、付与すべき電流量を決定する（Ｓ１１３）。例えば、ここでは、左側への車線逸脱の回避操作として、運転者の左腕の動きによる右操舵の操作が要求されているので、その右操舵操作の予備動作を運転者の左腕に発生させるために、左上腕屈筋群刺激装置５１ｂへの電流付与が決定される。

詳細は後述するが、左上腕屈筋群刺激装置５１ｂの電流値と左上腕の動作量との相関を示す動作量相関データは例えば、図５に示すようなものである。図５中の点Ａ１は、運転者の左上腕がピクッと動くような状態を示しており、この点Ａ１に対応する電流値が、付与すべき電流量の幅の下限値に設定される。また、点Ａ３は、運転者の左腕の動きによってステアリングＭ３の遊び量分の操舵が為されてしまう状態を示しており、これを超えるような大きさの動作は、運転者が無意識に行う動作としては好ましくない。従って、点Ａ３と点Ａ１との間の点Ａ２に対応する電流値が、付与すべき電流量の狙い値として設定される。また、点Ａ４は、回避操作要求部２１が要求する右操舵の操舵量を満足する左上腕の動きに相当し、すなわち、車線逸脱の回避操作として必要とされる十分な操作量の左上腕の動きに相当する。

続いて、図４に示すように、予備動作刺激制御部２９は、上記決定に基づいて駆動信号を送信し、左上腕屈筋群刺激装置５１ｂに電流を発生させる（Ｓ１１５）。なお、この処理Ｓ１１５では、筋電データベース２７の動作量相関データに基づいて、最初は、付与すべき電流量の幅の下限値（図５の点Ａ１に相当）の電流を左上腕屈筋群刺激装置５１ｂに発生させる。更にこのとき、ドライバ動作モニタカメラ５３により運転者のモニタリングを行い（Ｓ１１７）、得られた運転者の画像データに基づいて、予備動作刺激制御部２９は、運転者の左腕上腕部に所望の予備動作が発生したか否かを判定する（Ｓ１１９）。ここで、予備動作が発生したと判定されない場合には、付与すべき電流量を増加した上で（Ｓ１２１）、処理Ｓ１１５〜Ｓ１１９を繰り返す。

処理Ｓ１１９において、左腕に予備動作が発生したと判定された場合とは、運転者の無意識のうちに、運転者の左腕上腕部の各筋肉が電流により僅かに動いたことを意味する。ここで、ドライバ操作計測部２３がステアセンサ１９からのステアリング信号を参照し、予備動作刺激制御部２９は、発生した上記予備動作によって所定値よりも大きいステアリング操舵角が発生したか否かを判定する（Ｓ１２３）。ここで、所定値とは、回避操作要求部２１による右操舵の操舵量を既に満たしてしまうほど大きいステアリング操舵角であり、図５における点Ａ４に相当する。このようなステアリング操舵角に対応するような自動車１００の大きな駆動が発生してしまうのは好ましくないので、処理Ｓ１２３の判定が”Ｙｅｓ”の場合には、ハードリミッタ部２５の操舵角入力補正部２５ａがＥＰＳ装置５７に介入し、ＥＰＳ装置５７に入力される操舵角入力値をキャンセルする（Ｓ１２５）。なお、操舵角入力補正部２５ａは、予備動作に起因する入力以降の操舵角入力には介入しない。従って、予備動作後に運転者が意識的に行う操舵については、操舵角入力値がＥＰＳ装置５７にそのまま入力され、自動車１００の駆動に反映される。

なお、車両の走行が継続中であれば、処理Ｓ１２３又はＳ１２５の後、処理はＳ１０５に戻り、上記処理が繰り返される。

〔動作量相関データの作成処理〕
次に、上記運転支援処理で用いられる筋電データベース２７の動作量相関データの作成処理について説明する。

図６に示すように、運転者は、自動車１００の運転席に乗車し、左右の腕、足、股関節、首など、所定の各部位に対応する電気刺激装置５１を装着する（Ｓ２０１）。この状態から運転者は、車両運転支援装置１に対してステアリングの把持の仕方に関する所定の運転姿勢を入力し、入力に対応する運転姿勢を取る（Ｓ２０３）。例えば、ここでは、運転者が「１０時１０分の位置」でステアリングを把持する旨の入力が行われるものとする。

この状態から、例えば、左上腕屈筋群刺激装置５１ｂに対して電流を発生させ、同時にドライバ動作モニタカメラ５３で運転者の左上腕の動作量を検知する（Ｓ２０５）。この処理Ｓ２０５を、電流値を変えながら繰り返すことで、例えば図５の曲線で示されるような左上腕屈筋群刺激装置５１ｂの電流値と左上腕の動作量との相関関係が得られる。そして、この相関関係が、「１０時１０分の位置」でステアリングを把持する運転姿勢における、左上腕屈筋群刺激装置５１ｂの電流値と左上腕の動作量との相関を示す動作量相関データとして、筋電データベース２７に記録される（Ｓ２０７）。

このような処理Ｓ２０１〜Ｓ２０７を、運転姿勢を変えながら、また、電流を発生させる電気刺激装置５１を変えながら繰り返すことで、当該運転者において、各運転姿勢に対応する、電気刺激装置５１の各部分についての各動作量相関データが筋電データベース２７に完成する。

以上説明したような運転支援によれば、運転者の腕を誘導することで、運転者が車線逸脱回避を意識する前に予備動作を行わせることができるので、運転者が車線逸脱回避を意識した後の操舵操作を円滑に素早く行わせることができ、回避時間を短縮することができる。また、この予備動作は、ステアリングＭ３の遊び量分の操作に必要な腕の動作を超えない大きさの動作であるので、予備動作によって運転者の意志に無関係な自動車１００の駆動が発生することが避けられる。

更に、運転者の予備動作により、万が一、想定よりも大きなステアリング操舵角が発生した場合にも、ハードリミッタ部２５によって、ＥＰＳ装置５７への操舵角入力値がキャンセルされるので、運転者の予備動作に起因する自動車１００の駆動量が過度に大きくなってしまうことを避けることができる。

〔前方障害物との衝突が予知された場合の処理〕
続いて、走行中の自動車１００が前方の障害物（例えば、先行車）に衝突しようとした場合を例として説明する。まず、図７に示すように、運転者が自動車１００の運転席に乗車したときに、左右の腕、足、股関節、首など、所定の各部位に対応する電気刺激装置５１を装着し（Ｓ３０１）、自動車１００の走行を開始させる（Ｓ３０３）。走行中において、ＰＣＳシステム１３が、前方障害物への衝突の可能性が高いと判断した場合（Ｓ３０５）、衝突警報信号が運転支援ＥＣＵ２０の回避操作要求部２１に送信され、回避操作要求部２１は、衝突の回避操作としてのブレーキ操作要求信号を、予備動作刺激制御部２９に出力する（Ｓ３０９）。また、このとき、ＰＣＳシステム１３から警報装置５４に警報信号が送信され、警報装置５４は、運転者に対する警報（警報音、警報画面表示など）を発する。

続いて、ドライバ姿勢検出センサ５５からの信号に基づいて、予備動作刺激制御部２９は、運転者の姿勢を検知する。更に、アクセルセンサ１５からの信号に基づいて、運転者の足によるアクセル踏み込み量が検知される。ここでは、一例として、アクセル踏み込み量が２０００回転に対応し、運転者がシートへの深く腰掛けている旨が検知されたものとして説明する（Ｓ３１１）。

次に、予備動作刺激制御部２９は、筋電データベース２７を参照して、刺激部位対応データに基づいて、電気刺激を付与するべき電気刺激装置５１の部分を決定する。更に、「アクセル踏み込み量が２０００回転であり、シートに深く腰掛けた運転者の姿勢」に対応した動作量相関データを読み出し、当該動作量相関データに基づいて、付与すべき電流量を決定する（Ｓ３１３）。例えば、ここでは、障害物との衝突回避操作として、運転者の右足の動きによるブレーキ操作が要求されているので、そのブレーキ操作の予備動作を運転者の右足に発生させるために、右足大腿屈筋群刺激装置５１ｈ、右足大腿内転筋群刺激装置５１ｊ、及び右足大腿伸筋群刺激装置５１ｋへの電流付与が決定される。

なお、運転者がアクセルペダルＭ１を踏み込んでいる状態から、ブレーキペダルＭ２を踏み込む動作に移行するためには、右足大腿屈筋群によってアクセルペダルＭ１から右足を離すように右足を上げ、右足大腿内転筋群によって右足をブレーキペダルＭ２に向かって左側に移動させ、右足大腿伸筋群によって右足をブレーキペダルＭ２に向かって下ろすといった一連の動作が必要である。このような一連の動作に関する予備動作を運転者に行わせるべく、上述のように、右足大腿屈筋群刺激装置５１ｈ、右足大腿内転筋群刺激装置５１ｊ、及び右足大腿伸筋群刺激装置５１ｋへの電流付与が決定される。

続いて、予備動作刺激制御部２９は、上記決定に基づいて駆動信号を送信し、右足大腿屈筋群刺激装置５１ｈ、右足大腿内転筋群刺激装置５１ｊ、及び右足大腿伸筋群刺激装置５１ｋに電流を発生させる（Ｓ３１５）。なお、この処理Ｓ３１５では、筋電データベース２７の動作量相関データに基づいて、予備動作として適切な右足の動きが発生するような電流が選択される。更にこのとき、ドライバ動作モニタカメラ５３により運転者のモニタリングを行い（Ｓ３１７）、得られた運転者の画像データに基づいて、予備動作刺激制御部２９は、運転者の右足に予備動作が発生したか否かを判定する（Ｓ３２１、Ｓ３２３、Ｓ３２５）。

すなわち、運転者の右足がアクセルペダルＭ１から上がったか否かが判定され（Ｓ３２１）、当該動作が発生していないと判定された場合には、右足大腿屈筋群刺激装置５１ｈに対して、電流値が増加された状態で再度の電気刺激付与が繰り返される（Ｓ３３１）。また、運転者の右足がアクセルペダルＭ１の位置からブレーキペダルＭ２の位置に左移動したか否かが判定され（Ｓ３２３）、当該動作が発生していないと判定された場合には、右足大腿内転筋群刺激装置５１ｊに対して、電流値が増加された状態で再度の電気刺激付与が繰り返される（Ｓ３３３）。また、運転者の右足がブレーキペダルＭ２に向けて下に移動したか否かが判定され（Ｓ３２５）、当該動作が発生していないと判定された場合には、右足大腿伸筋群刺激装置５１ｋに対して、電流値が増加された状態で再度の電気刺激付与が繰り返される（Ｓ３３５）。以上の処理により、運転者の右足がアクセルペダルＭ１からブレーキペダルＭ２まで移動し、運転者が障害物衝突回避を意識する前に、ブレーキペダルＭ２の踏み込み操作のための予備動作が完了する。なお、この予備動作が完了した時点では、運転者の右足は、ブレーキペダルＭ２の遊び量分よりも少ない踏み込み量でブレーキペダルＭ２に接触している状態である。このような予備動作により、運転者は障害物衝突回避を意識した後、円滑に素早くブレーキペダルＭ２を踏み込む操作を行うことができる。

次に、ドライバ操作計測部２３がブレーキセンサ１７からのブレーキ信号を参照し、予備動作刺激制御部２９は、発生した上記予備動作によって所定値よりも大きいブレーキペダル踏み込み量が発生したか否かを判定する（Ｓ３４１）。ここで、所定値とは、ブレーキが効き始める踏み込み量（すなわち、遊び量分を超えた踏み込み量）である。このようなブレーキ操作が、運転者の無意識のうちに発生してしまうのは好ましくないので、処理Ｓ３４１の判定が”Ｙｅｓ”の場合には、ハードリミッタ部２５のブレーキ入力補正部２５ｂがブレーキ装置５９に介入し、ブレーキ装置５９に入力されるブレーキ入力値をキャンセルする（Ｓ３４３）。なお、ブレーキ入力補正部２５ｂは、予備動作に起因する入力以降のブレーキ入力には介入しない。従って、予備動作後に運転者が意識的に行うブレーキ操作については、ブレーキ入力値がブレーキ装置５９にそのまま入力され、自動車１００の駆動に反映される。

なお、車両の走行が継続中であれば、処理Ｓ３４１又はＳ３４３の後、処理はＳ３０５に戻り、上記処理が繰り返される。

〔動作量相関データの作成処理〕
次に、上記運転支援処理で用いられる筋電データベース２７の動作量相関データの作成処理について説明する。

図８に示すように、運転者は、自動車１００の運転席に乗車し、左右の腕、足、股関節、首など、所定の各部位に対応する電気刺激装置５１を装着する（Ｓ４０１）。この状態から運転者は、車両運転支援装置１に対して、シートへの腰掛け方に関する所定の運転姿勢を入力し、入力に対応する運転姿勢を取る（Ｓ４０３）。例えば、ここでは、「アクセル踏み込み量が２０００回転であり、シートに深く腰掛けた姿勢」である旨の入力が行われるものとする。

この状態から、例えば、右足大腿屈筋群刺激装置５１ｈに対して電流を発生させ、同時にドライバ動作モニタカメラ５３で運転者の右足を上げる動作量を検知する（Ｓ４０５）。
同様に、右足大腿内転筋群刺激装置５１ｊに対して電流を発生させ、同時にドライバ動作モニタカメラ５３で運転者の右足を左に移動する動作量を検知する（Ｓ４０７）。更に同様に、右足大腿伸筋群刺激装置５１ｋに対して電流を発生させ、同時にドライバ動作モニタカメラ５３で運転者の右足を下に下ろす動作量を検知する（Ｓ４０９）。このような処理Ｓ４０５，Ｓ４０７，４０９を、電流値を変えながら繰り返すことで、電流値と運転者の右足の動作量との相関関係が得られる。そして、これらの相関関係を、動作量相関データとして、筋電データベース２７に記録する（Ｓ４１１）。

このような処理Ｓ４０１〜Ｓ４１１を、運転姿勢を変えながら繰り返すことで、当該運転者において、各運転姿勢に対応する、右足の各方向への各動作量相関データが筋電データベース２７に完成する。

以上説明したような運転支援によれば、運転者の右足を誘導することで、運転者が障害物衝突回避を意識する前に予備動作を行わせることができるので、運転者が障害物衝突回避を意識した後のブレーキ操作を円滑に素早く行わせることができ、回避時間を短縮することができる。また、この予備動作は、ブレーキペダルＭ２の遊び量分の操作に必要な踏み込み量を超えない大きさの動作であるので、予備動作によって運転者の意志に無関係な自動車１００の駆動が発生することが避けられる。

更に、運転者の予備動作により、万が一、想定よりも大きなブレーキ踏み込みが発生した場合にも、ハードリミッタ部２５によって、ブレーキ装置５９のブレーキ入力値がキャンセルされるので、運転者の予備動作に起因する自動車１００の駆動量が過度に大きくなってしまうことを避けることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、運転者の予備動作を発生させる予備動作誘導手段として、運転者の筋肉への電気刺激を行っているが、これに代えて、運転者に温感、冷感、痛感などを付与して予備動作を誘発してもよい。また、運転者の平衡感覚の受容器である前庭に電気刺激を付与して予備動作を誘発してもよい。但し、安全性を確保しやすい観点からは、筋肉への電気刺激により予備動作を誘発することが最も好ましい。また、実施形態では、駆動量制御手段として、ハードリミッタ部２５が、ＥＰＳ装置５７に入力される操舵角入力値或いはブレーキ装置５９に入力されるブレーキ入力値に介入することとしているが、これに代えて、ステアリング装置或いはブレーキ装置に機械的な動作規制を設けてもよい。また、スロットル開度を開かせなくする制御、ブレーキブースターの作動を規制する制御、操舵制御量の規制制御等を行ってもよい。また、実施形態では、運転者の腕又は足に予備動作を発生させているが、運転者の首に予備動作を発生させてもよい。この場合、例えば、自動車１００の後方から障害物（他車両など）が接近してきたときに、僧帽筋刺激装置５１ｐから運転者の僧帽筋に電気刺激を付与し、障害物確認のために運転者が首を動かして振り返るための予備動作を発生させてもよい。

また、予備動作刺激制御部２９が電気刺激装置５１によって運転者の予備動作を行わせた後、所定の時間内に運転者が回避操作を行わない場合には、運転者が居眠りなどの意識喪失状態にあると考えられる。従って、この場合には、予備動作刺激制御部２９は電気刺激装置５１の電流値を更に増加させて、運転者の筋肉伸縮による回避操作を強制的に行わせるようにしてもよい。

本発明は、車両の運転に関して運転者を支援する車両運転支援装置に関するものであり、運転者の回避操作を円滑に素早く行わせ、回避時間を短縮することを可能にするものである。

１…車両運転支援装置、１１…ＬＤＷシステム（車線逸脱予知手段）、１３…ＰＣＳシステム（障害物衝突予知手段）、２５…ハードリミッタ部（駆動量制御手段）、２９…予備動作刺激制御部（予備動作誘導手段）、５１…電気刺激装置（予備動作誘導手段）、Ｍ１…アクセルペダル（操作部位）、Ｍ２…ブレーキペダル（操作部位）、Ｍ３…ステアリング（操作部位）。

Claims (5)

1. 車両の運転に関して運転者を支援する車両運転支援装置であって、
   前記運転者の身体を誘導し前記車両の操作部位に対する操作の予備動作を行わせる予備動作誘導手段を備え、
   前記予備動作は、
   前記操作部位の遊び量分の操作に必要な身体の動作を超えない大きさの動作であることを特徴とする車両運転支援装置。
2. 前記予備動作による前記操作部位の操作量が所定の上限値を超えた場合に、当該操作部位に対応する前記車両の駆動の駆動量を制限する駆動量制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両運転支援装置。
3. 前記車両の走行車線逸脱を予知する車線逸脱予知手段を更に備え、
   前記予備動作誘導手段は、
   前記車線逸脱予知装置により前記走行車線逸脱が予知された場合には、
   当該走行車線逸脱を回避する操作に対応する前記予備動作を行わせることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両運転支援装置。
4. 前記車両の障害物との衝突を予知する障害物衝突予知手段を更に備え、
   前記予備動作誘導手段は、
   前記障害物衝突予知手段により前記障害物との衝突が予知された場合に、
   当該障害物との衝突を回避する操作に対応する前記予備動作を行わせることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両運転支援装置。
5. 前記予備動作誘導手段は、
   前記運転者の筋肉に対して電気刺激を付与することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両運転支援装置。
   

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