JP2010241370A - 運転操作補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 違和感を覚えることなく適切なペダル操作支援を行うことを可能とした運転操作補助装置を提供する。
【解決手段】 運転者状態判定部１は、車室カメラ１１で取得した画像から運転者の状態を判定し、走行環境判定部２は、前方カメラ１２、レーダ装置１３、路車間通信機１４、ナビゲーション装置１５等から取得した情報により、車両が走行している環境を判定する。シート制御部３は、取得した情報を基にして加速、減速の必要性を判定し、それに基づいて運転席シート４の座面を駆動モータ４２で駆動することにより、運転者のアクセル、ブレーキのペダル操作を支援する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の運転者の運転操作、特に、運転者によるブレーキペダル操作を支援する運転操作補助装置に関する。

一般的な自動車においては、運転者が車両の加速、制動を操作する手段として、それぞれアクセルペダル、ブレーキペダルが並列して設けられている。アクセルペダルとブレーキペダルは基本的に両者を同時に踏み込む操作を行うことはなく、同じ足（右足）を用いて適宜踏み替えを行って操作する手法がとられている。走行中に障害物回避等を目的に減速を行う場合、アクセルペダルからブレーキペダルへの踏み替えを行う場合があるが、そのようなアクセルペダル操作状態からブレーキペダル操作状態への移行を支援するものとして、特許文献１に記載された発明が知られている。これは、ブレーキペダルを略真上からブレーキアームによって支持する一方、真下の床面にスプリングを配設し、アクセルペダルをブレーキペダルの上に各々の軸線が交差するように配置するものである。具体的には、ブレーキペダルは踏み込み方向に操作する一方、アクセルペダルはこれと交差する横方向に操作することで、踏み替え操作なしでの操作を可能としている。

特開平７−１３２８０８号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術によれば、アクセルペダルとブレーキペダルとを同時に操作することが可能なため、操作対象を誤ってしまう可能性や、エンジン出力増大と制動力増大とを同時に行ってしまい、十分な加速力若しくは制動力が付与できず所望の加速、減速が行えない可能性がある。さらに、従来の車両と操作方法が大きく相違するため、不慣れな運転者が緊急時に戸惑ってしまう可能性がある。

そこで本発明は、運転者が違和感を覚えることなくアクセルペダル操作状態からブレーキペダル操作状態への移行支援を行うことを可能とした運転操作補助装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る運転操作補助装置は、運転者の制動操作の支援を行う運転操作補助装置であって、車両の走行状況に基づいて制動操作の必要性を判定する手段と、運転席シートの座面の少なくとも一部を駆動する駆動手段と、制動操作が必要と判定した場合に、駆動手段の駆動により、ブレーキペダルを操作する運転者の脚位置のアクセルペダル側からブレーキペダル側への移動を補助する補助手段と、を備えていることを特徴とする。

この駆動手段は、運転席のアクセルペダル側の前方部分を、持ち上げる手段、同部分を、アクセルペダルからブレーキペダル方向に平行する方向へとひねる方向に変形させる手段、運転席の少なくとも座面部分をその鉛直軸を中心に回転させる手段であるとよく、後者については、さらに、ブレーキペダルのペダル面を鉛直軸に対して回転させる手段を備えているとよい。

車両の走行状況に対する運転者の反応状態を推定または判定する手段をさらに備えており、推定または判定した運転者の反応状態に基づいて補助手段による補助操作を切り替えてもよい。

本発明によれば、制動操作が必要と判定した場合には、駆動手段により、運転者が着座している座面の少なくとも一部を駆動することにより、運転者の脚位置がアクセルペダル側からブレーキペダル側へと移動するように補助するので、運転者のアクセルペダルからブレーキペダルへの踏み替え操作を促すことができる。

運転者の反応状態に応じてこの補助操作の支援の可否、程度を切り替えることにより、運転者が補助操作を煩わしいと感じることなく適切な補助を行うことができる。

本発明に係る運転操作補助装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１の装置の動作を示すフローチャートである。 図１の装置における運転席の動作を説明する図である。 図１の装置における運転席の別の動作を説明する図である。 本発明に係る運転操作補助装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 図５の装置の動作を示すフローチャートである。 図５の装置における運転席の動作を説明する図である。 図５の装置におけるブレーキペダルの動作を説明する図である。 図５の装置における運転席とブレーキペダルの位置関係の変化を説明する図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は本発明に係る運転補助装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。この装置は、自動車に搭載されて運転者のペダル操作の支援を行うものである。車室カメラ１１は、車室内、例えば、ルームミラー付近や計器パネル内に配置され、運転席シート４に着座した運転手の顔画像を連続的に取得するものである。この車室カメラ１１としては、運転手に対し赤外光を照射し、その反射画像である赤外光像を取得するタイプのものを用いると、夜間等において車室内が暗い状況下でも運転手に影響を及ぼすことなくその顔画像を取得することができ、好ましい。

前方カメラ１２は、車両前方に配置され、前方進路の画像を連続的に取得する。レーダ装置１３は、車両の前方等に配置されて、車両周辺の障害物等の位置を検出する。路車間通信機１４は、路側等に配置された通信機を通じて付近の交通情報等を取得する。ナビゲーション装置１５は、自車両の位置情報を取得するとともに、位置情報に関連づけられた道路情報等を取得する。

運転者状態判定部１は、車室カメラ１１に接続され、取得した顔画像から画像認識等を行うことにより、運転者の年齢、注視状態（脇見、居眠り、注意散漫等の有無）等を判定する。走行環境判定部２は、前方カメラ１２で取得した画像の画像認識結果、レーダ装置１３で取得した障害物情報、路車間通信機１４で取得した交通情報、ナビゲーション装置１５で取得した位置情報、道路情報に基づいて車両周辺の走行環境（障害物の有無、その位置・種別やレーン数、レーン位置、規制速度、勾配等の情報）を把握する。

運転席シート４には、少なくとも座面の前方右側に圧力センサ４１と、同部分の座面を動かす駆動モータ４２が配置されている。シート制御部３は、運転者状態判定部１と、走行環境判定部２の判定結果を基に、駆動モータ４２を駆動して運転席シート４の座面の一部を動かし、変形させる。

運転者状態判定部１、走行環境判定部２、シート制御部３は、いずれもＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭその他の記憶装置等によって構成される。各部は、それぞれ別のハードウェアとして構成されていてもよいが、一部または全部のハードウェアを共有していてもよく、ソフトウェア的に実現されていてもよい。また、その他の制御装置（例えば、衝突回避やプリクラッシュ制御を行う制御装置）の一部として実現されていてもよい。

図２は、この装置による運転操作補助の動作を示すフローチャートである。これは、シート制御部３が運転者状態判定部１と、走行環境判定部２と協働して実行する。

最初に、運転者状態判定部１が車室カメラ１１で取得した画像を基にして運転者の状態を検知する（ステップＳ１）。運転者の状態としては、上述した年齢、脇見、居眠りの有無、注意散漫等の漫然と運転している状態等が挙げられる。運転者状態判定部１は検知した運転者の具体的な状態に基づいて走行状況に対する運転者の反応性を評価するとよい。以下の説明では、この反応性を、難、やや難、良好の３段階で評価する例を説明するが、さらに多段階に評価してもよく、逆に簡易的に２段階で評価してもよい。

次に、走行環境判定部２は、前方カメラ１２で取得した画像の画像認識結果、レーダ装置１３で取得した障害物情報、路車間通信機１４で取得した交通情報、ナビゲーション装置１５で取得した位置情報、道路情報に基づいて障害物の存在の有無、その衝突確率、車線逸脱可能性、走行環境、合流地点や車線規制、サグ・トンネル部の位置等を検知する（ステップＳ３）。走行環境判定部２は、こうした外界の状況に基づいて、加減速が必要か、減速が必要な場合には、その程度を判定する。以下の説明では、減速の程度を急減速と、緩減速の２段階で評価する例を説明するが、さらに多段階に評価してもよい。あるいは、目標の減速度を設定してもよい。

次に、シート制御部３は、現在走行中のエリアは、加速が必要なエリアであるか否かを判定する（ステップＳ５）。加速が必要なエリアと判定した場合には、ステップＳ７へと移行し、座面であるシートクッション右前部に配置された圧力センサ４１により、当該箇所に付与されている圧力を検知する。そして、運転者のアクセルペダルの踏み込み操作にあわせて、圧力センサ４１で検出される圧力を一定に保ちながら、駆動モータ４２を制御することにより、シートクッション右前部を徐々に下げる動作を行う（ステップＳ９）。この動作をシートクッション右前部が限界まで下がるか、運転者がアクセルペダルの踏み込み操作を解除してシートクッション右前部の圧力が軽減されるまで継続する（ステップＳ１１）。いずれかの条件が満たされた場合には、シートを駆動する処理を終了する。この場合は、シート右前部の位置を徐々に戻しておくとよい。

このように、加速が必要な場合には、シートクッションにかかる圧力を維持したまま、シートクッションの右前部を下げていくことで、シートクッションが下がりきるまでの間のアクセルペダル踏み込み時のシートクッションからの反力増大を抑制することができ、運転者のドライビングポジションを維持したままアクセルペダルへ踏力を伝えやすくなり、加速操作を容易に行うことができる。そして、シートクッションが下がりきると、そこからはアクセルペダル踏み込み時のシートクッションからの反力が増大するので、加速の際のストッパー感を運転者に感じさせることができる。

ステップＳ５で加速が必要なエリア内ではないと判定した場合には、ステップＳ１３へと移行し、運転者の状態と外界状況に応じて下記表１に示すシート作動判断表に基づいてシートの可動方法を選択し、選択方法に基づいて駆動モータ４２を作動させることでシート４を動かす（ステップＳ１５）。

図３、図４は、上記動作におけるシートの駆動状況を説明する図である。表１に示される「持ち上げ」とは、図３に示されるように、運転席シート４の右前部４５部分の座面（シートクッション）を上方向（図中の矢印Ｚ方向）に動かす場合を指し、「ひねり」とは、図４に示されるように、同じく運転席シート４の右前部４５部分を左方向（図中の矢印Ｙ方向）に動かす場合を指す。

すなわち、運転者の状態が「難」または「やや難」と判断した場合で、減速が必要と判断した場合と運転者の状態が「良好」と判断した場合でも急減速が必要と判断した場合には、右前部４５部分の座面を上方向に持ち上げるとともに、左方向にひねることにより、運転者の右大腿部を持ち上げつつ左方向にずらす力を作用させることで、運転者にアクセルペダルから足を離隔して、ブレーキペダルを操作するように促す。ここで、判断した運転者の状態が同一の場合（例えば運転者の状態が同じ「難」と判定した場合）には、緩減速で足りると判断した場合に比べて急減速が必要と判断した場合の持ち上げ、ひねりの程度を大きくするとよい。一方、判断した必要な減速量が同一の場合には、運転者の状態がより難であると判定した場合ほど、より良好な状態であると判定した状態に比べて持ち上げ、ひねりの程度を大きくするとよい。減速が不要な場合にはシートの駆動は行わない。

運転者の右大腿部が載せられている右前部４５部分を上に持ち上げて運転者の右足のアクセルペダルとの接触を切り離す力を加えることになり、加速状態を解除することが容易になるとともに、ブレーキペダルへの踏み替えるための初動を運転者の右足に与えることができ、その踏み替えが容易になる。また、ひねりを加えることにより、ブレーキペダルへの踏み替え方向への初動を加えることもでき、ブレーキペダル位置へと誘導することができるので、さらにその踏み替えが容易になる。また、シートの変形量を適切に設定することで、変形前と変形後では、運転者からアクセルペダルまでの距離が長くなる一方、ブレーキペダルまでの距離を変わらないか短くなるように設定することで、ブレーキペダルの操作を速やかに開始することができる。

外界状況、運転者の状況に応じて補助操作の程度を異ならせることで、運転者が補助操作を煩わしいと感じることなく、適切な補助を行うことができる。特に、運転者の反応状態が良好でない場合には、これらの補助操作により運転者が操作の必要性、操作すべき対象を素早く認識することができ、適切な操作を行うことができる。

本発明に係る運転補助装置の構成は上記構成に限られるものではない。図５は、本発明に係る運転補助装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。この装置は、運転席シート４をその鉛直軸を中心に回転させる駆動モータ４２を備え、ブレーキペダル５を回転させる駆動モータ５１を備えている点で図１に示される第１の実施形態と相違する。

図６は、その動作を示すフローチャートである。ステップＳ２１とＳ２３の処理内容は、いずれも図２に示される第１の実施形態におけるステップＳ１、Ｓ３の処理内容と同一である。続く、ステップＳ２５においては、運転者の状態と外界状況に応じて下記表２に示すシート作動判断表に基づいてシート４、ブレーキペダル５それぞれの可動方法を選択し、選択方法に基づいて駆動モータ４２、５１を作動させることでシート４、ブレーキペダル５を動かす。

図７〜図９は、上記動作におけるシート、ペダルの駆動状況を説明する図である。表２に示される「シート回転」とは、図７に示されるように、運転席シート４をその鉛直軸であるＺ軸を中心にして上から見て反時計回り（図中の矢印ａ方向）に回転させる場合を指し、「ペダル回転」とは、図８に示されるように、ブレーキペダル５のペダル面をアクセルペダル６方向に向くよう（図中の矢印ｂ方向）に動かす場合を指す。

すなわち、運転者の状態が「難」または「やや難」と判断した場合で、減速が必要と判断した場合と運転者の状態が「良好」と判断した場合でも急減速が必要と判断した場合には、シート４を反時計回りに回転させるとともに、ブレーキペダル５のペダル面をアクセルペダル６方向に向くよう回転させることで、図９（ａ）に示す位置関係から図９（ｂ）に示すように両者が正対する位置関係へと変化させる（図は、回転量を誇張して示している）。これにより、運転者にアクセルペダルから足を離隔して、ブレーキペダルを操作するように促す。ここで、判断した運転者の状態が同一の場合（例えば運転者の状態が同じ「難」と判定した場合）には、急減速が必要と判断した場合ほど、緩減速で足りると判断した場合に比べてシート、ペダルの回転量を大きくするとよい。一方、判断した必要な減速量が同一の場合には、運転者の状態がより難であると判定した場合ほど、より良好な状態であると判定した状態に比べてシート、ペダルの回転量を大きくするとよい。ここで、最大のシート回転量、ペダル回転量をとった場合に、ペダルとシートとが正対するようにするとよい。減速が不要な場合にはシートの駆動は行わない。

このようにシート４とブレーキペダル５とを正対させる方向へと駆動することにより、アクセルペダル６からブレーキペダル５への踏み替えを促すとともに、運転者の右足の踏み込み方向とブレーキペダル５のペダル面とを垂直に保つことができ、ブレーキペダル５へと伝えられる踏力の分散を防ぎ、運転者がブレーキペダル５操作を適切に行うことができ、速やかな減速を行うことができる。シートの回転量は右足のペダルを踏む部分が、アクセルペダル６位置からブレーキペダル５位置に移動する量に相当すればよいので、回転角度としては小さく、運転者のドライビングポジションは実質的に同一に保たれる。そのため、補助操作に対して運転者が違和感を覚えることが少ない。

第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて、シート、ペダルの回転と同時に、シートの座面の持ち上げ、ひねり駆動を行ってもよい。両者を組み合わせることで、より操作支援を効率よく行うことができる。

以上説明した実施形態では、運転者の顔画像に基づいて運転者の状態を把握する例を説明したが、その他の手法、例えば、運転者の各種生体反応（例えば、脈拍）を計測して運転者の状態を把握したり、それまでの運転操作の状態に基づいて運転者の状態を把握してもよい。あるいは、設定された運転者情報や運転者自身の設定に基づいて運転者の状態を把握してもよい。運転者の状態にかかわらず、運転者の設定により補助操作の有無、程度を切り替えるようにしてもよい。

例えば、運転者の年齢、脇見状態、漫然走行、居眠り、体温、心拍等をそれぞれ段階的に評価し、その評価値α_ｉにそれぞれ所定の重み付け係数Ｗ_ｉ（０〜１．０の値をとる）をかけて積算した値を運転者状態の評価値としてもよい。表３はこの評価を例示したものであり、運転者状態の評価値Ａは、Ａ＝α_１×Ｗ_１＋α_２×Ｗ_２＋α_３×Ｗ_３＋α_４×Ｗ_４＋α_５×Ｗ_５＋α_６×Ｗ_６として表される。ここで、居眠りについては、運転者の覚醒度をＤ０からＤ５の６段階（Ｄ０が最も覚醒している状態を指す）で評価するものとする。例えば、居眠り防止を主体としたシステムであれば、重みＷ_４を１．０とし、他の重みＷ_ｉは０．２程度に設定する。

走行環境の把握は、上記実施形態で説明した全てを備える必要はなく、また、説明した手法に限られるものではなく、衝突回避制御や、車線維持制御等に用いられる各種の手法を用いることが可能である。

また、外界状況についても運転者状態と同様の手法で総合的に評価してもよい。例えば、衝突可能性障害物の有無、その数、ＴＴＣ（衝突予測時間＝Time to collision）、ＴＬＣ（逸脱予想時間＝Time to lane crossing）、走行エリア、天候をそれぞれ段階的に評価し、その評価値β_ｉにそれぞれ所定の重み付け係数Ｗ_1ｉ（０〜１．０の値をとる）をかけて積算した値を外界状況の評価値としてもよい。表４はこの評価を例示したものであり、外界状況の評価値Ｂは、Ｂ＝β_１×Ｗ_１１＋β_２×Ｗ_１２＋β_３×Ｗ_１３＋β_４×Ｗ_１４＋β_５×Ｗ_１５＋β_６×Ｗ_１６として表される。例えば、衝突予測によるプリクラッシュセーフティーシステムであれば、重みＷ_１１〜Ｗ_１３を１．０とし、他の重みＷ_ｉは０．２程度に設定するとよい。

本発明においては、基幹部品であるアクセルペダルに変更を加えることなく、主として運転者が自身の着座位置・姿勢を調整するために使用する機能を流用して実現することが可能であり、コスト的に有利であるだけでなく、フェールセーフ機構の実現も容易であるなどメリットが大きい。

本発明は自動車のほか、加速、減速操作を異なるペダルで行う各種の車両についても適用可能である。

１…運転者状態判定部、２…走行環境判定部、３…シート制御部、４…運転席シート、５…ブレーキペダル、６…アクセルペダル、１１…車室カメラ、１２…前方カメラ、１３…レーダ装置、１４…路車間通信機、１５…ナビゲーション装置、４１…圧力センサ、４２、５１…駆動モータ、４５…右前部。

Claims (6)

1. 運転者の制動操作の支援を行う運転操作補助装置であって、
   車両の走行状況に基づいて制動操作の必要性を判定する手段と、
   運転席シートの座面の少なくとも一部を駆動する駆動手段と、
   制動操作が必要と判定した場合に、前記駆動手段の駆動により、ブレーキペダルを操作する運転者の脚位置のアクセルペダル側からブレーキペダル側への移動を補助する補助手段と、を備えていることを特徴とする運転操作補助装置。
2. 前記駆動手段は、運転席のアクセルペダル側の前方部分を、持ち上げる手段であることを特徴とする請求項１記載の運転操作補助装置。
3. 前記駆動手段は、運転席のアクセルペダル側の前方部分を、アクセルペダルからブレーキペダル方向に平行する方向へとひねる方向に変形させる手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の運転操作補助装置。
4. 前記駆動手段は、運転席の少なくとも座面部分をその鉛直軸を中心に回転させる手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の運転操作補助装置。
5. ブレーキペダルのペダル面を鉛直軸に対して回転させる手段をさらに備えている請求項４記載の運転操作補助装置。
6. 車両の走行状況に対する運転者の反応状態を推定または判定する手段をさらに備えており、推定または判定した運転者の反応状態に基づいて前記補助手段による補助操作を切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の運転操作補助装置。
   

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