JP2011245060A - 運転者心理状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、運転者心理状態推定装置に関し、運転者の心理状態を広範にかつ木目細かく推定することにある。
【解決手段】車両を運転する運転者により操作されるステアリングの少なくとも操舵方向とは異なる方向に加わる力の方向を検出する方向検出手段と、ステアリングの少なくとも操舵方向とは異なる方向に加わる力の大きさを検出する力量検出手段と、方向検出手段により検出されるステアリングに加わる力の方向と力量検出手段により検出されるステアリングに加わる力の大きさとに基づいて、運転者の心理状態を推定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、運転者心理状態推定装置に係り、特に、車両を運転する運転者の、例えば眠気やイライラ・不安，楽しい，リラックスなどの心理状態を推定するうえで好適な装置に関する。

従来、車両を運転する運転者の心理状態を推定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の装置は、運転者の生体情報（例えば心拍数や発汗量など）の変化に基づいてその心理状態を推定する。また、特許文献２記載の装置は、運転者により操作されるステアリングの操舵の滑らかさを算出し、その操舵滑らかさの推移により運転者の心理変化を推定する。

特開２００７−２７５１１５号公報 特開２００９−０４０１８４号公報

上記した特許文献１記載の装置では、運転者の心理状態を推定するうえで、その生体情報を用いるが、生体情報では運転者の覚醒度を推定することができるだけであるので、運転者の不安感やイライラ度などを正しく推定することはできない。例えば、人は喜んでもイライラしても、心拍数が上昇するものであるので、生体情報としての心拍数に基づいて広範な心理状態の中から運転者の木目細かな心理状態を推定することは困難である。

また、上記した特許文献２記載の装置では、運転者の心理状態を推定するうえで、ステアリングの操舵滑らかさを算出し、その推移を演算することが必要であるので、運転者の心理状態を正確に推定するのに運転者ごとにある程度長い演算時間が必要であると共に、運転者の心理状態を広範なものの中から木目細かく推定することは困難である。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、運転者の心理状態を広範にかつ木目細かく推定することが可能な運転者心理状態推定装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、車両を運転する運転者により操作されるステアリングに加わる力の方向を検出する方向検出手段と、前記ステアリングに加わる力の大きさを検出する力量検出手段と、前記方向検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の方向と前記力量検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の大きさとに基づいて、前記運転者の心理状態を推定する推定手段と、を備える運転者心理状態推定装置により達成される。

この態様の発明において、運転者の心理状態の推定は、ステアリングに加わる力の方向とその大きさとに基づいて行われる。一般的には、運転者の心理が眠気や疲労，イライラ，不安等の否定的なものであるときは、ステアリングに加わる力の方向が内向きであり、一方、運転者の心理が楽しいやリラックス状態等の肯定的なものであるときは、ステアリングに加わる力の方向が外向きである。また、運転者の心理が眠気や疲労，リラックス状態等にあるときは、ステアリングに加わる力が小さく、一方、運転者の心理がイライラや不安，楽しい状態等にあるときは、ステアリングに加わる力が大きい。従って、本発明によれば、運転者の心理状態を広範にかつ木目細かく推定することができる。

ところで、上記した運転者心理状態推定装置において、前記方向検出手段は、前記ステアリングの少なくとも操舵方向とは異なる方向に加わる力の方向を検出すると共に、前記力量検出手段は、前記ステアリングの少なくとも操舵方向とは異なる方向に加わる力の大きさを検出することとしてもよい。

また、上記した運転者心理状態推定装置において、前記推定手段は、前記方向検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の方向が該ステアリングの回転面上の中心向きであるか或いは径方向外向きであるか否かの判別結果と、前記力量検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の大きさが所定値以上であるか否かの判別結果と、に基づいて前記運転者の心理状態を推定することとしてもよい。

また、上記した運転者心理状態推定装置において、前記推定手段は、前記方向検出手段の検出結果と前記力量検出手段の検出結果との関係に基づいて、前記運転者の心理状態として、“楽しい”状態、“リラックス”状態、“不安”状態、及び“疲労・眠気”状態の何れにあるかを推定することとしてもよい。

また、上記した運転者真理状態推定装置において、前記推定手段により推定される前記運転者の心理状態に基づいて、該運転者に対して車両特性又は車内環境の変更を促す変更促進手段を備えることとしてもよい。

更に、上記した運転者心理状態推定装置において、前記推定手段により推定される前記運転者の心理状態に基づいて、車両特性又は車内環境を変更する変更手段を備えることとしてもよい。

本発明によれば、運転者の心理状態を広範にかつ木目細かく推定することができる。

本発明の一実施例である運転者心理状態推定装置の構成図である。 本実施例の運転者心理状態推定装置の備える六分力計及びその検出対象を表した図である。 本実施例の運転者心理状態推定装置を備える車載システムにおいて実行されるメインルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例の運転者心理状態推定装置において運転者の心理状態を推定すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。 運転者の心理状態とステアリングに加わる力の方向及び大きさとの関係を表した図である。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である運転者心理状態推定装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例の運転者心理状態推定装置の備える六分力計及びその検出対象を表した図を示す。尚、図２（Ａ）にはステアリングの表面図を、図２（Ｂ）には六分力計の検出対象をステアリングの表面側から見た際の図を、また、図２（Ｃ）には六分力計の検出対象をステアリングの側面側から見た際の図を、それぞれ示す。

本実施例の運転者心理状態推定装置１０は、車両に搭載されており、車両を運転する運転者が、例えば交通事故に繋がり易い注意力低下に陥る眠気や疲労、安全運転に適さないイライラや不安、運転に積極的な楽しい感情、及び運転に集中したリラックス状態にあるか否かを推定する装置であり、例えば、その推定結果を車両走行時における運転者の認知・判断・操作を支援するための装置へ出力する装置である。

運転者心理状態推定装置１０は、マイクロコンピュータ等により構成される電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１２を備えている。ＥＣＵ１２には、六分力計１４が電気的に接続されている。六分力計１４は、運転者により車両操舵を実現すべく操作されるステアリング１６（特に、運転者が手を置く部位或いは手で握るグリップ部位）に配設されており、ステアリング１６の左右対称の二箇所にそれぞれ設けられている。以下、ステアリング１６左側の六分力計１４を六分力計１４Ｌと、ステアリング１６右側の六分力計１４を六分力計１４Ｒと、それぞれ称す。

各六分力計１４Ｌ，１４Ｒはそれぞれ、ステアリング１６に加わる力の向き及びその大きさに応じた信号を出力するセンサである。各六分力計１４Ｌ，１４Ｒそれぞれは、ステアリング１６の回転軸に平行な方向Ｘ、ステアリング１６表面の接線方向（操舵方向）Ｙ、及び、ステアリング１６の回転軸に垂直な左右方向（内外方向）Ｚのそれぞれについて、ステアリング１６に加わる力の大きさに応じた信号を出力する。各六分力計１４Ｌ，１４ＲのＹ方向の出力を除くＸ方向の出力及びＺ方向の出力はそれぞれ、ＥＣＵ１２に供給される。

ＥＣＵ１２は、六分力計１４Ｌの出力信号に基づいて、ステアリング１６の左側においてＸ方向及びＺ方向に加わる力の大きさをそれぞれ検出すると共に、六分力計１４Ｒの出力信号に基づいて、ステアリング１６の右側においてＸ方向及びＺ方向に加わる力の大きさをそれぞれ検出する。そして、ＥＣＵ１２は、後に詳述する如く、これらの検出したステアリング１６に加わる力の方向及び大きさに基づいて、車両を運転する運転者の心理状態を推定する処理を行う。

ＥＣＵ１２には、また、車両特性や車内・車外の環境の変更を運転者に対して促す案内を行う案内手段１８が電気的に接続されている。案内手段１８は、インストルメントパネルやセンターパネルなどに設置されたディスプレイ装置や車内に設けられたスピーカ装置などであって、ＥＣＵ１２からの指令に従って案内を行う。ＥＣＵ１２は、上記の如く推定した運転者の心理状態に基づいて運転者に対して促すべき変更事項を設定し、その設定した変更を運転者に対して促す案内を行う指令を案内手段１８に対して供給する。

次に、図３乃至図５を参照して、本実施例の運転者心理状態推定装置１０の動作について説明する。図３は、本実施例の運転者心理状態推定装置１０を備える車載システムにおいて実行されるメインルーチンの一例のフローチャートを示す。図４は、本実施例の運転者心理状態推定装置１０において運転者の心理状態を推定すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図５は、運転者の心理状態とステアリングに加わる力の方向及び大きさとの関係を表した図を示す。

本実施例においては、車両がイグニションスイッチのオンにより起動されてその運転が開始されると、以後その実行中に、運転者心理状態推定装置１０が作動状態になる（ステップ１００の肯定判定）。運転者心理状態推定装置１０が作動状態にあるとき、所定時間ごとに、ＥＣＵ１２は、六分力計１４Ｌの出力信号に基づいて、ステアリング１６の左側においてＸ方向及びＺ方向に加わる力の大きさをそれぞれ検出すると共に、六分力計１４Ｒの出力信号に基づいて、ステアリング１６の右側においてＸ方向及びＺ方向に加わる力の大きさをそれぞれ検出し（ステップ１０２）、そして、運転者の心理状態を推定する処理を行う（ステップ１０４）。

具体的には、ＥＣＵ１２は、まず、運転者の心理状態を判定するための閾値を設定する（ステップ２００）。例えば、自車両を運転し得る運転者ごとにその心理状態とステアリング１６に加わる力との関係を規定した情報を予めデータベースに格納しておき、自車両を実際に運転する運転者のかかる関係をそのデータベースから読み出して、その運転者の心理状態を判定するためのステアリング１６に加わる力の閾値を設定する。この設定される閾値は、ステアリング１６を操舵方向とは異なる方向に押す力の大きさに関するもの、及び、ステアリング１６を押す力が回転面上において中心向き（径方向内向き）であるのか或いは径方向外向きであるのかを判別するための方向に関するものであって、予め実験的に心理状態に対応して求められたものであればよい。

次に、ＥＣＵ１２は、六分力計１４を用いてステアリング１６に加わる力の方向Ｘ，Ｚごとの大きさを検出する（ステップ２０２）。そして、ＥＣＵ１２は、上記ステップ２０２で検出した方向Ｘ，Ｚごとの力の大きさを合算することにより運転者がステアリング１６を操舵方向とは異なる方向に押す力Ｆの大きさを計測し、その押す力Ｆの大きさが閾値以上であるか否かを判別する（ステップ２０４）。尚、この閾値は、運転者の心理状態として“楽しい”状態及び“イライラ・不安”状態と“集中したリラックス”状態及び“疲労・眠気”状態とを区別するためのものであり、上記したステップ２００で設定されたものであって、例えば２０Ｎなどに設定される。

その判別の結果、押す力Ｆの大きさが閾値以上であるときは、次に、その押す力について径方向外向きに閾値以上の力が作用しているか或いは中心向きに閾値以上の力が作用しているか否かを判別する（ステップ２０６）。尚、この閾値は、運転者の心理状態として“楽しい”状態と“イライラ・不安”状態とを区別するためのものであり、上記したステップ２００で設定されたものであって、例えば１５Ｎなどに設定される。また、径方向外向きの閾値と中心向きの閾値とは、互いに同じ値であってもよいが、異なる値であってもよい。

そして、その判別の結果、押す力について径方向外向きに閾値以上の力が作用していると判別した場合は、運転者が“楽しい”心理状態にあると判定する（ステップ２０８）。一方、押す力について中心向きに閾値以上の力が作用していると判別した場合は、運転者が“イライラ・不安”な心理状態にあると判定する（ステップ２１０）。

また、上記ステップ２０４における判別の結果、押す力Ｆの大きさが閾値未満であるときは、次に、その押す力について径方向外向きに閾値以上の力が作用しているか或いは中心向きに閾値以上の力が作用しているか否かを判別する（ステップ２１２）。尚、この閾値は、運転者の心理状態として“集中したリラックス”状態と“疲労・眠気”状態とを区別するためのものであり、上記したステップ２００で設定されたものであって、例えば１５Ｎなどに設定される。また、この閾値は、ステップ２０６において用いられる閾値と互いに同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。更に、径方向外向きの閾値と中心向きの閾値とは、互いに同じ値であってもよいが、異なる値であってもよい。

そして、その判別の結果、押す力について径方向外向きに閾値以上の力が作用していると判別した場合は、運転者が“集中したリラックス”した心理状態にあると判定する（ステップ２１４）。一方、押す力について中心向きに閾値以上の力が作用していると判別した場合は、運転者が“疲労・眠気”のある心理状態にあると判定する（ステップ２１６）。

尚、ＥＣＵ１２は、上記したステップ２０６における判別の結果及びステップ２１２における判別の結果、ステアリング１６を押す力について径方向外向きに閾値以上の力が作用しておらずかつ中心向きに閾値以上の力が作用していない場合は、運転者の心理状態が、“楽しい”状態、“イライラ・不安”状態、“集中したリラックス”状態、及び“疲労・眠気”状態の何れにも該当しないと判定すること、或いは、心理状態判定を保留することとすればよい。

また、ＥＣＵ１２は、上記したステップ２０８，２１０，２１４，２１６における運転者の心理状態の判定を、ステップ２０４において押す力Ｆの大きさが閾値以上であるか否かの判別結果と、ステップ２０６，２１２において径方向外向きに閾値以上の力が作用しているか或いは中心向きに閾値以上の力が作用しているか否かの判別結果と、に基づいて行うこととしているが、ステップ２０４においては押す力Ｆの大きさが閾値以上である状態が所定時間以上長く継続するか否かの判別結果と、ステップ２０６，２１２においては径方向外向きに閾値以上の力が作用する状態が所定時間以上長く継続するか否か或いは中心向きに閾値以上の力が作用する状態が所定時間以上長く継続するか否かの判別結果と、に基づいて行うこととしてもよい。

このように図４に示す処理においては、運転者がステアリング１６を操舵方向とは異なる方向に押す力Ｆの大きさが閾値以上であるか否か、及び、その押す力について径方向外向きに閾値以上の力が作用しているか或いは中心向きに閾値以上の力が作用しているか否かに基づいて、運転者の心理状態が、“楽しい”状態、“イライラ・不安”状態、“集中したリラックス”状態、及び“疲労・眠気”状態の何れに該当するかを判定することができる。

一般的に、図５に示す如く、運転者の覚醒度が高いほど、ステアリング１６を操舵方向とは異なる方向に押す力Ｆが大きくなるので、この押す力が比較的大きい場合は、運転者の心理状態が“楽しい”状態又は“イライラ・不安”状態にあると判断でき、一方、運転者の覚醒度が低いほど、ステアリング１６を操舵方向とは異なる方向に押す力Ｆが小さくなるので、この押す力が比較的小さい場合は、運転者の心理状態が“集中したリラックス”状態又は“疲労・眠気”状態にあると判断できる。また、運転者の情動が肯定的なものである場合は、ステアリング１６を径方向外向きに押す力が大きくなるので、ステアリング１６を押す力の方向が径方向外向きにある場合は、運転者の心理状態が“楽しい”状態又は“集中したリラックス”状態にあると判断でき、一方、運転者の情動が否定的なものである場合は、ステアリング１６を中心向きに押す力が大きくなるので、ステアリング１６を押す力の方向が中心向きにある場合は、運転者の心理状態が“イライラ・不安”状態又は“疲労・眠気”状態にあると判断できる。

従って、本実施例の運転者心理状態推定装置１０によれば、ステアリング１６を操舵方向とは異なる方向に押す力Ｆの方向と大きさとにより、運転者の心理状態を広範にかつ木目細かく推定することが可能である。

本実施例において、上記の如く運転者の心理状態が推定されると（ステップ１０４）、次に、ＥＣＵ１２は、その推定した運転者の心理状態に応じて運転者に対して車両特性又は車内環境の変更を促す案内を行う指令信号を案内手段１８に対して供給する（ステップ１０６）。案内手段１８は、ＥＣＵ１２からの指令信号に従って、運転者に対して車両特性（例えば、操舵反力、車両シートのサイドサポートの強さ、サスペンションのバネ・アブソーバ特性、ヘッドレストの高さなど）又は車内環境（例えば、エアコン、車室照明、音楽など）の変更を促す案内を実施する。

例えば、推定された運転者の心理状態が“疲労・眠気”状態にある場合は、案内手段１８は、エアコンの設定温度を現状よりも下げるように指示する案内又は眠気を覚ます音楽をかけるように指示する案内をディスプレイに文字表示させ或いはスピーカから音声出力させる。また、推定された運転者の心理状態が“イライラ・不安”状態にある場合は、案内手段１８は、運転者を和まし或いは励ます音楽をかけるように指示する案内をディスプレイに文字表示させ或いはスピーカから音声出力させる。

案内手段１８が上記の如く車両特性や車内環境の変更を促す案内を実施すると、運転者はその案内手段１８による案内を認知することができる。運転者が案内手段１８による案内を認知して、その案内に係る車両特性や車内環境を変更するためのスイッチ（例えば、エアコン設定温度を低下させるスイッチや選曲スイッチなど）を操作すると（ステップ１０８の肯定判定）、そのスイッチ操作に基づいて車両特性や車内環境が変更される（ステップ１１０）。

このように図３に示す処理においては、運転者の心理状態が推定されると、その推定された運転者の心理状態に応じて運転者に対して車両特性又は車内環境の変更を促す案内を設定して、その案内を案内手段１８から実施させることができる。そして、運転者がその案内に従ったスイッチ操作を行った場合に、運転者の心理状態に応じた車両特性又は車内環境を実現させることができる。従って、本実施例によれば、上記の如く推定された運転者の心理状態に対応して車両運転に適した案内を運転者に対して行うことが可能であると共に、その心理状態に対応して車両運転に適した車両特性又は車内環境を実現することが可能である。このため、車両の運転環境を運転者の心理状態に適合したものとすることができ、車両走行の安全性を常に維持することが可能である。

尚、上記の実施例においては、ＥＣＵ１２が、図４に示すルーチン中ステップ２０６，２１２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「方向検出手段」が、ステップ２０４の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「力量検出手段」が、ステップ２０８，２１０，２１４，２１６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「推定手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「変更促進手段」が、それぞれ実現されている。

ところで、上記の実施例においては、ステアリング１６に設置された六分力計１４を用いてステアリング１６に加わる力の大きさ及び方向を検出し、それらの検出結果に基づいて運転者の心理状態を推定するが、ステアリング１６の両側に設置された２つの六分力計１４Ｌ，１４Ｒを用いてそれぞれ検出されるステアリング１６の左側及び右側に加わる力について、力の大きさ及び方向に基づいて図４に示す処理に従って推定される運転者の心理状態が互いに一致する場合に、その一致する心理状態を装置として推定確定を行う心理状態とすることとしてもよい。

また、上記の実施例においては、運転者の心理状態が推定された後、ディスプレイ装置やスピーカ装置などの案内手段１８を用いて、その推定した心理状態に応じて運転者に対して車両特性又は車内環境の変更を促す案内を行い、運転者のスイッチ操作により車両特性又は車内環境を変更させることとしているが、推定した運転者の心理状態に応じて直接的に車両特性又は車内環境を変更させることとしてもよい。例えば、推定された運転者の心理状態が“疲労・眠気”状態にある場合は、ＥＣＵ１２がエアコン装置に対してエアコンの設定温度を現状よりも下げるように指示し或いは音楽プレーヤに対して眠気を覚ます音楽をかけるように指示する。かかる変形例によれば、推定された運転者の心理状態に対応して自動的に車両特性又は車内環境をその心理状態に適したものへ変更することが可能となる。この場合には、ＥＣＵ１２が推定した運転者の心理状態に対応して車両特性又は車内環境を変更することにより特許請求の範囲に記載した「変更手段」が実現される。

１０ 運転者心理状態推定装置
１２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１４ 六分力計
１６ ステアリング
１８ 案内手段

Claims (6)

1. 車両を運転する運転者により操作されるステアリングに加わる力の方向を検出する方向検出手段と、
   前記ステアリングに加わる力の大きさを検出する力量検出手段と、
   前記方向検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の方向と前記力量検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の大きさとに基づいて、前記運転者の心理状態を推定する推定手段と、
   を備えることを特徴とする運転者心理状態推定装置。
2. 前記方向検出手段は、前記ステアリングの少なくとも操舵方向とは異なる方向に加わる力の方向を検出すると共に、
   前記力量検出手段は、前記ステアリングの少なくとも操舵方向とは異なる方向に加わる力の大きさを検出することを特徴とする請求項１記載の運転者心理状態推定装置。
3. 前記推定手段は、前記方向検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の方向が該ステアリングの回転面上の中心向きであるか或いは径方向外向きであるか否かの判別結果と、前記力量検出手段により検出される前記ステアリングに加わる力の大きさが所定値以上であるか否かの判別結果と、に基づいて前記運転者の心理状態を推定することを特徴とする請求項２記載の運転者心理状態推定装置。
4. 前記推定手段は、前記方向検出手段の検出結果と前記力量検出手段の検出結果との関係に基づいて、前記運転者の心理状態として、“楽しい”状態、“リラックス”状態、“不安”状態、及び“疲労・眠気”状態の何れにあるかを推定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の運転者心理状態推定装置。
5. 前記推定手段により推定される前記運転者の心理状態に基づいて、該運転者に対して車両特性又は車内環境の変更を促す変更促進手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の運転者心理状態推定装置。
6. 前記推定手段により推定される前記運転者の心理状態に基づいて、車両特性又は車内環境を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の運転者心理状態推定装置。

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