JP2012236512A - Apparatus for maintaining standing posture for vehicle - Google Patents

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Seiichi Kobayashi
誠一 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately maintain a posture of a seated person in standing posture when a vehicle turns.SOLUTION: An apparatus for maintaining the standing posture for the vehicle maintains the standing posture of the person 12 seated in the vehicle 10 in the standing posture. The apparatus includes: a load supporting device 13 for contacting with soles of the seated person 12 to support feet of the seated person 12 and for forming a relative height difference between the right-and-left feet of the seated person 12 relative to a floor 17 of the vehicle 10; and a control unit 16 for controlling the load supporting device 13 so that the relative height difference is formed between the right-and-left feet of the seated person 12 when the vehicle 10 turns.

Description

本発明は、車両に立位姿勢で着座した着座者の姿勢を保持する車両用立位姿勢保持装置に関する。   The present invention relates to a vehicle standing posture holding device that holds the posture of a seated person who is seated in a vehicle in a standing posture.

従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている(特許文献1参照)。この文献には、立位姿勢で着座運転する際のシート装置の技術が提案されている。このシート装置は、背もたれ部とシート部とによって形成された背もたれパットを備え、この背もたれパットが昇降調整機構を介して運転席に取り付けられている。これにより、運転姿勢の選択を可能として、長時間運転による着座者の疲労を軽減している。   Conventionally, as this type of technology, for example, those described in the following documents are known (see Patent Document 1). This document proposes a technology of a seat device when performing a seating operation in a standing posture. The seat device includes a backrest pad formed by a backrest portion and a seat portion, and the backrest pad is attached to a driver's seat via an elevation adjustment mechanism. As a result, the driving posture can be selected, and the fatigue of the seated person due to long-time driving is reduced.

特開2005−132525号公報JP 2005-132525 A

上記従来のシート装置において、着座者が搭乗している車両が旋回運動する際に、発生する旋回加速度(着座者に対する遠心力)の作用で、着座者の身体に働く慣性により臀部や脚部がシート部分から容易に離れてしまうおそれがあった。また、足部(踵部)で体重を支持しているため、旋回外側(体幹が移動してしまう方向)に足部の沈み込む量が増加してしまうおそれがあった。これらのことから、車両の旋回時に、着座者の姿勢を保持するのが困難になるといった不具合を招いていた。   In the above conventional seat device, when the vehicle on which the occupant is boarding makes a turning motion, the hips and legs are caused by the inertia acting on the occupant's body due to the action of the turning acceleration (centrifugal force on the occupant). There was a possibility that the sheet portion could be easily separated. In addition, since the weight is supported by the foot (buttock), there is a possibility that the amount of the foot sinking increases outside the turning (the direction in which the trunk moves). For these reasons, there has been a problem that it becomes difficult to maintain the posture of the seated person when the vehicle turns.

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の旋回時に、立位姿勢の着座者の姿勢を的確に保持する車両用立位姿勢保持装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a vehicle standing posture holding device that accurately holds the posture of a seated person in a standing posture when the vehicle turns. There is to do.

上記目的を達成するために、本発明は、車両の旋回時に、車両の床面に対して車両に立位姿勢で着座した着座者の左右の足に相対的な高低差を形成することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that, when the vehicle turns, a relative height difference is formed between the left and right feet of a seated person seated in a standing posture on the vehicle floor. And

本発明によれば、車両の旋回外側の足における車両の床面からの高さが、旋回内側の足における車両の床面からの高さよりも高くなるように制御されるので、着座者の立位姿勢を的確に保持することが可能となる。   According to the present invention, the height of the foot outside the turning of the vehicle from the floor of the vehicle is controlled to be higher than the height of the foot inside of the turning from the floor of the vehicle. It is possible to accurately maintain the position posture.

本発明の実施形態1に係る車両用立位姿勢保持装置が設けられた車両の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle provided with a vehicle standing posture maintaining apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る、車両用立位姿勢保持装置における制御ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control unit in the standing position holding | maintenance apparatus for vehicles based on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る、車両用立位姿勢保持装置における動作処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the operation process in the standing position holding | maintenance apparatus for vehicles based on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る、着座者12の立位姿勢状態を示す正面図である。It is a front view which shows the standing posture state of the seated person 12 based on Embodiment 1 of this invention. 車両の車線変更動作と、横加速度ならびに躍度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between lane change operation | movement of a vehicle, lateral acceleration, and jerk. 本発明の実施形態2に係る、車両用立位姿勢保持装置における動作処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the operation | movement process in the standing position holding | maintenance apparatus for vehicles based on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2に係る、車両の旋回動作と、旋回動作時における横加速度と躍度の関係、ならびに横加速度と躍度との線形結合の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the linear combination of the turning motion of a vehicle based on Embodiment 2 of this invention, the lateral acceleration at the time of turning operation, and jerk, and the lateral acceleration and jerk. 本発明の実施形態3に係る、車両用立位姿勢保持装置が設けられた車両に着座した着座者12の立位姿勢状態を示す正面図である。It is a front view which shows the standing posture state of the seated person 12 seated on the vehicle provided with the standing posture holding apparatus for vehicles based on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3に係る、車両の旋回方向の躍度と荷重支持部の高さ変位の目標値の対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the jerk of the turning direction of a vehicle based on Embodiment 3 of this invention, and the target value of the height displacement of a load support part.

以下、図面を用いて本発明を実施するための実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1に係る車両用立位姿勢保持装置が設けられた車両の構成を示す図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は側面図、同図(c)は正面図である。図1に示す実施形態1において、車両10の操縦者(運転者)は、乗員支持装置(シート装置)11により略立位姿勢で着座が可能となるように支持される。略立位姿勢で着座した着座者12は、車両10の旋回時に車両用立位姿勢保持装置によりその立位姿勢が保持される。車両用立位姿勢保持装置は、荷重支持装置13、アクチュエータ14、加速度センサ15、制御ユニット16を備えている。
(Embodiment 1)
1A and 1B are diagrams showing a configuration of a vehicle provided with a vehicle standing posture holding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a top view, FIG. 1B is a side view, and FIG. FIG. (C) is a front view. In the first embodiment shown in FIG. 1, a driver (driver) of the vehicle 10 is supported by an occupant support device (seat device) 11 so as to be seated in a substantially standing posture. The seated person 12 seated in a substantially standing posture is held in the standing posture by the vehicle standing posture holding device when the vehicle 10 turns. The vehicle standing posture holding device includes a load support device 13, an actuator 14, an acceleration sensor 15, and a control unit 16.

荷重支持装置13は、車両10の床面フロア17に設けられた荷重支持部131と、荷重支持部131を回転させる回転軸132とを備えて構成される。荷重支持部131は、その支持面(表面)がシート装置11により支持されて着座した着座者12の足裏に接地(接触)して着座者12の下肢を支持する。したがって、荷重支持部131は、シート装置11により支持されて着座した着座者12の足裏が接触する位置の床面フロア17上に設けられる。   The load support device 13 includes a load support portion 131 provided on the floor surface 17 of the vehicle 10 and a rotating shaft 132 that rotates the load support portion 131. The load support portion 131 supports the lower limb of the seated person 12 by grounding (contacting) the support surface (front surface) with the sole of the seated person 12 seated while being supported by the seat device 11. Therefore, the load support portion 131 is provided on the floor surface floor 17 at a position where the sole of the seated person 12 who is seated supported by the seat device 11 comes into contact.

荷重支持部131は、その中央部の車両10の前後方向に回転軸132が設けられている。この回転軸132は、アクチュエータ14により回転駆動される。荷重支持部131は、回転軸132の回転により車両10の床面フロア17に対して独立して、回転軸132を中心に左右方向(車両10の前後方向に対して垂直方向)に可動して傾斜する。荷重支持部131は、その傾斜により回転軸132を境とした左右の支持面に、床面フロア17からの相対的な高さ変位を形成する。このような作用により、荷重支持装置13は、車両10の床面フロア17に対して独立して、着座者12の右足を上昇かつ左足を下降させ、あるいは着座者12の右足を下降かつ左足を上昇させて着座者12を支持する機能を有している。すなわち、荷重支持装置13は、着座者12の足裏に接触して着座者12の足を支持し、車両10の床面フロア17に対して着座者12の左右の足に相対的な高低差を形成する荷重支持手段として機能する。   The load support portion 131 is provided with a rotation shaft 132 in the front-rear direction of the vehicle 10 at the center thereof. The rotating shaft 132 is rotationally driven by the actuator 14. The load support unit 131 is movable in the left-right direction (perpendicular to the front-rear direction of the vehicle 10) about the rotation shaft 132 independently of the floor surface 17 of the vehicle 10 by the rotation of the rotation shaft 132. Tilt. The load support part 131 forms a relative height displacement from the floor surface floor 17 on the left and right support surfaces with the rotation shaft 132 as a boundary due to the inclination thereof. By such an action, the load supporting device 13 raises the right leg of the seated person 12 and lowers the left leg independently of the floor surface 17 of the vehicle 10 or lowers the right leg of the seated person 12 and lowers the left leg. It has a function of supporting the seated person 12 by raising it. That is, the load supporting device 13 supports the feet of the seated person 12 by contacting the soles of the seated person 12, and the relative height difference between the left and right feet of the seated person 12 with respect to the floor surface 17 of the vehicle 10. It functions as a load support means for forming the.

車両10を操縦運転する着座者12に対して、操作装置として腕による操作系(ハンドルやアーム等)と足による操作系(ペダル等)が構成されるが、足による操作系は、荷重支持装置13の荷重支持部131上に設置することができる。   For a seated person 12 who controls the vehicle 10, an operating system (handle, arm, etc.) using an arm and an operating system (pedal, etc.) using a foot are configured as operating devices. It can be installed on 13 load support portions 131.

アクチュエータ14は、制御ユニット16から与えられる駆動信号に基づいて、荷重支持装置13の回転軸132を回転駆動する。   The actuator 14 rotationally drives the rotary shaft 132 of the load support device 13 based on the drive signal given from the control unit 16.

加速度センサ15は、車両10が旋回時に車両の側方向(横方向)の横加速度を検出し、検出した横加速度を制御ユニット16に与える。   The acceleration sensor 15 detects lateral acceleration in the lateral direction (lateral direction) of the vehicle when the vehicle 10 makes a turn, and gives the detected lateral acceleration to the control unit 16.

制御ユニット16は、図2に示すように、躍度演算部161、傾斜量演算部162、アクチュエータ駆動部163を備えて構成され、アクチュエータ14を駆動制御することで荷重支持装置13の傾斜動作を制御する。   As shown in FIG. 2, the control unit 16 includes a jerk calculation unit 161, an inclination amount calculation unit 162, and an actuator driving unit 163, and controls the actuator 14 to control the inclination operation of the load support device 13. Control.

図2において、躍度演算部161は、加速度センサ15で検出された横加速度を入力し、この横加速度を微分して躍度(加加速度=加速度の時間変化)を演算する。   In FIG. 2, a jerk calculator 161 receives the lateral acceleration detected by the acceleration sensor 15, and calculates the jerk (jerk acceleration = time change of acceleration) by differentiating the lateral acceleration.

傾斜量演算部162は、躍度演算部161で算出された躍度に基づいて、荷重支持部131の傾斜量を演算する。傾斜量は、例えば(躍度×係数)として算出することができる。ここで、上記係数は、予め実機による実験やシミュレーションなどの机上解析等によって傾斜量と躍度との対応関係を求め、それらの対応関係を規定するものとして設定される。この対応関係は、例えばマップとして制御ユニット16に記憶されて用意される。   The tilt amount calculation unit 162 calculates the tilt amount of the load support unit 131 based on the jerk calculated by the jerk calculation unit 161. The amount of inclination can be calculated, for example, as (jumping rate × coefficient). Here, the coefficient is set in advance so as to obtain a correspondence relationship between the amount of inclination and the jerk by a desktop analysis such as an experiment or simulation using an actual machine and to define the correspondence relationship. This correspondence relationship is stored and prepared in the control unit 16 as a map, for example.

アクチュエータ駆動部163は、傾斜量演算部162で算出された傾斜量に基づいて、アクチュエータ14を駆動制御する駆動信号を生成し、生成した駆動信号をアクチュエータ14に与えてアクチュエータ14を駆動制御する。すなわち、アクチュエータ駆動部163は、荷重支持装置13の荷重支持部131が傾斜量演算部162で算出された傾斜量となるようにアクチュエータ14を駆動制御する。   The actuator driving unit 163 generates a drive signal for driving and controlling the actuator 14 based on the tilt amount calculated by the tilt amount calculating unit 162, and gives the generated drive signal to the actuator 14 to drive and control the actuator 14. That is, the actuator driving unit 163 drives and controls the actuator 14 so that the load supporting unit 131 of the load supporting device 13 has the tilt amount calculated by the tilt amount calculating unit 162.

このような制御ユニット16は、予め内部に保有するプログラム(制御ロジック)に基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、CPU、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。したがって、アクチュエータを駆動制御する一連の処理は、制御手段という、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的な手段(制御ユニット16)によって実現されたものである。   Such a control unit 16 includes, for example, a microcomputer provided with resources such as a CPU, a storage device, and an input / output device necessary for a computer that controls various operation processes based on a program (control logic) held in advance. It is realized by. Therefore, a series of processes for driving and controlling the actuator is realized by a specific means (control unit 16) in which software and hardware resources cooperate with each other.

図3はこの実施形態1に係る、荷重支持装置13を制御する際の制御手順を示すフローチャートである。図3において、先ず加速度センサ15で検出された横加速度を躍度演算部161に読み込んだ後(ステップS30)、横加速度(α)を微分して躍度(J)を算出する(ステップS31)。続いて、算出した躍度(J)に前述した係数(a)を乗算して傾斜量(H)を算出する(ステップS32)。次いで、算出した傾斜量に基づいて、駆動信号を生成し、生成した駆動信号をアクチュエータ14に出力してアクチュエータ14を駆動制御する(ステップS33)。このような手順を実行することで、荷重支持装置13の荷重支持部131を傾斜させる。   FIG. 3 is a flowchart showing a control procedure when controlling the load supporting device 13 according to the first embodiment. In FIG. 3, first, the lateral acceleration detected by the acceleration sensor 15 is read into the jerk calculation unit 161 (step S30), and then the jerk (J) is calculated by differentiating the lateral acceleration (α) (step S31). . Subsequently, the amount of inclination (H) is calculated by multiplying the calculated jerk (J) by the coefficient (a) described above (step S32). Next, a drive signal is generated based on the calculated tilt amount, and the generated drive signal is output to the actuator 14 to drive-control the actuator 14 (step S33). By executing such a procedure, the load support portion 131 of the load support device 13 is inclined.

図4は着座者12の立位姿勢状態を示す正面図であり、同図(a)は車両10の直進または停止時、同図(b)は車両10の旋回、例えば右旋回時の様子を示している。   FIG. 4 is a front view showing a standing posture state of the seated person 12. FIG. 4A shows a state in which the vehicle 10 goes straight or stops, and FIG. 4B shows a state in which the vehicle 10 turns, for example, turns right. Is shown.

図4において、車両10の一般的な走行中に左右の旋回に伴って、略立位姿勢を保って車両10に着座している着座者12が車両10より遠心力を受けると、自身の慣性により旋回方向外側へ身体、下肢を中心として特に体幹部にモーメントが作用する。このような状況において、荷重支持装置13は、足が体荷重の一部を分担し、その旋回外側の足(踵部)が旋回内側の足よりも相対的に高さが高くなるように制御される。すなわち、荷重支持装置13は、旋回外側の足が旋回内側の足よりも相対的に高さが高くなるように荷重支持部131が傾斜する。これにより、立位姿勢が車外地面に対して垂直に起立する向きに反モーメントを作用させ、旋回による身体の傾きを押し戻すことが可能となる。   In FIG. 4, when a seated person 12 seated in the vehicle 10 while maintaining a substantially standing posture is subjected to centrifugal force from the vehicle 10 as the vehicle 10 turns in the left-right direction during general traveling, its inertia As a result, a moment acts on the body and the lower limb, especially on the trunk, outward in the turning direction. In such a situation, the load support device 13 is controlled so that the foot shares a part of the body load, and the foot on the outside of the turn (the heel) is relatively higher than the foot on the inside of the turn. Is done. That is, in the load support device 13, the load support portion 131 is inclined so that the foot on the outside of the turn is relatively higher than the foot on the inside of the turn. As a result, it is possible to apply a reaction moment in a direction in which the standing posture stands vertically with respect to the ground outside the vehicle, and to push back the inclination of the body due to turning.

したがって、車両10の旋回等の車両運動に際して、着座者12の姿勢保持に要する筋力を相対的に低減することとが可能となる。上記筋力は、伸筋と屈筋が同時に収縮して拮抗筋力を発生して、関節の回転固定トルクを増強して関節を固定することで、より安定的な姿勢を保持しようとする力である。これにより、長時間の着座に対して筋肉の違和感を低減させるとともに、安心感を向上させることができる。   Accordingly, it is possible to relatively reduce the muscular strength required to maintain the posture of the seated person 12 during vehicle movement such as turning of the vehicle 10. The muscle strength is a force that attempts to maintain a more stable posture by simultaneously generating an antagonistic muscle force by contracting the extensor and flexor muscles and increasing the rotational fixing torque of the joint to fix the joint. Thereby, it is possible to reduce a sense of discomfort in the muscles for a long time sitting and improve a sense of security.

また、この作用により、姿勢を保持しようとする着座者12の負担、特に下肢および体幹の筋肉作用を補助することが可能となる。これにより、着座者12の姿勢を旋回時においても安定化させることができる。   Also, this action can assist the burden on the seated person 12 who wants to maintain his posture, particularly the muscular action of the lower limbs and trunk. Thereby, the posture of the seated person 12 can be stabilized even when turning.

なお、身体に生じる負荷は、単に発生する筋力ではなく、拮抗する筋肉による下肢関節および体幹関節(脊柱)の固定等の筋力が旋回外側脚部から旋回内側脚部へ分担が移動することと同じであるので、筋肉負担の局在化を防ぎ、違和感を低減することができる。   It should be noted that the load generated on the body is not simply the muscle force generated, but the muscle force such as the fixation of the lower limb joint and trunk joint (spine) by the antagonizing muscle moves from the turning outer leg to the turning inner leg. Since it is the same, localization of a muscle burden can be prevented and a sense of incongruity can be reduced.

また、車両10が旋回するときには、床面フロア17の旋回外側が下降傾斜するので、荷重支持装置13は、左右の足の相対的な高さがこの下降傾斜に対して反対方向の傾斜面を形成する。これにより、車外の地面に対する着座者12の頭部傾斜角度は、車両10の停止時あるいは定常直進時に近い浅いものとなる。その結果、視野の傾斜を緩和して運転操作に対して姿勢保持に対する安心感を向上することができる。   Further, when the vehicle 10 turns, the turning outside of the floor floor 17 is inclined downward, so that the load support device 13 has an inclined surface in which the relative height of the left and right feet is opposite to the downward inclination. Form. Thereby, the head inclination angle of the seated person 12 with respect to the ground outside the vehicle becomes shallow when the vehicle 10 is stopped or when the vehicle goes straight. As a result, the inclination of the visual field can be relaxed and the sense of security for maintaining the posture with respect to the driving operation can be improved.

図5は車両の旋回動作例えば一般的な車線変更動作と、横加速度ならびに躍度との関係を示す図である。図5において、同図(a)は車速80km/h程度での車線変更時の車両の前方(x方向)ならびに側方(y方向)の毎時の移動量を示し、同図(b)は同図(a)に対応した横加速度ならびに躍度の時間変化を示している。   FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a turning operation of the vehicle, for example, a general lane change operation, and lateral acceleration and jerk. In FIG. 5, (a) shows the amount of movement of the vehicle forward (x direction) and side (y direction) per hour when the lane is changed at a vehicle speed of about 80 km / h, and FIG. The lateral acceleration and jerk change over time corresponding to FIG.

図5において、単に加速度の時間変化を追っていくと旋回初期の大きさが緩慢であり、着座者12の荷重変化への対応を遅らせてしまう可能性がある。また、最大加速度を受ける図5における2秒時は、すでに次の車両運動(左旋回から右旋回へ)と移行を開始する。このときには、着座者12の荷重変化を次のステップへと変化させるべく、荷重支持部131の支持面の高さを躍度が示すような逆方向に制御を移行する必要がある。したがって、この実施形態1で採用した、躍度に基づいて荷重支持装置13を制御することで、車両10の挙動変化に追随同期して着座者12の姿勢を安定化させることが可能となる。   In FIG. 5, simply following the time change of the acceleration, the magnitude of the initial turning is slow, and there is a possibility that the response to the load change of the seated person 12 is delayed. Further, at the time of 2 seconds in FIG. 5 where the maximum acceleration is received, the transition to the next vehicle movement (from left turn to right turn) has already started. At this time, in order to change the load change of the seated person 12 to the next step, it is necessary to shift the control in the reverse direction such that the height indicates the height of the support surface of the load support portion 131. Therefore, by controlling the load support device 13 based on the jerk adopted in the first embodiment, the posture of the seated person 12 can be stabilized in synchronization with the behavior change of the vehicle 10.

また、身体の姿勢を保持するような筋肉には、筋肉の伸びを感知する受容器の機能があり、身体姿勢保持ではこの受容器による刺激に対して脳での指令なしに瞬時に対応する反射機能(体性反射)により姿勢の変化を補正する仕組みが作用している。そのため、荷重値(加速度)そのものではなく、荷重変化値(躍度=加加速度:加速度変化)を変数にして足部の高さ変位を制御することで、着座者12の感覚にも同期した自然な姿勢保持の補助が可能となる。   In addition, muscles that hold the body posture have a function of a receptor that senses muscle stretch, and in body posture maintenance, reflexes that respond instantaneously to the stimulation by this receptor without commands from the brain. A mechanism that corrects changes in posture by function (physical reflex) works. For this reason, the height change of the foot is controlled by using the load change value (acceleration = jerk: acceleration change) as a variable instead of the load value (acceleration) itself, so that the naturalness synchronized with the sense of the seated person 12 is also achieved. It is possible to assist in maintaining a proper posture.

このように、上記実施形態1では、車両の旋回運動に際して着座者身体の側方へ加速度(遠心力)が作用した際に、荷重支持装置13によって支えられてる着座者12の左右の足(踵部)の高低差が変位する。すなわち、荷重支持部131の傾斜により、身体の対地移動方向(遠心力の方向)の足元が反対側の足元に対して高くなるように押し上げられる。これにより、体幹の重心軸が、正面視において旋回時の旋回外側位置から旋回内側方向に向かって移動する。この結果、体幹(身体の上半身)全体が停止時あるいは定常直進時時に近いような対地垂直状態で安定して保持することができる。   As described above, in the first embodiment, when acceleration (centrifugal force) is applied to the side of the seated person's body during the turning motion of the vehicle, the left and right feet (踵) of the seated person 12 supported by the load support device 13. The height difference of the part is displaced. That is, due to the inclination of the load support portion 131, the foot in the body movement direction (the direction of centrifugal force) is pushed up so as to be higher than the foot on the opposite side. Thereby, the center-of-gravity axis of the trunk moves toward the inside of the turn from the turning outside position at the time of turning in the front view. As a result, the entire trunk (upper body) can be stably held in a vertical state to the ground that is close to when stopped or when going straight.

また、車両10の旋回に伴う着座者12への作用は、遠心力による旋回加速度の変化が足部(踵部)からの自重による荷重の変化として表れる。このことに着目して、荷重(力)の変化、すなわち加速度の変化(躍度)に基づいて左右の足の相対的な高低差を発生、制御することで、着座者12の姿勢保持に供する筋肉の作用に同期した素早い足部支持の補助が可能となる。これにより、車両の旋回時に、着座者の姿勢を迅速かつ的確に保持することが可能となる
(実施形態2)
図6はこの実施形態2に係る、荷重支持装置13を制御する際の制御手順を示すフローチャートである。この実施形態2では、制御における変数として、躍度のみならず作用する加速度を線形結合的に取り込むようにしている。これにより、一定加速度状態、すなわち定常旋回や路面状況による車両10の定常的な傾斜継続時に、着座者12の荷重支持部131の相対高さ変位を制御することを可能としている。なお、一定加速度状態の判別は、加速度値にある閾値を設け、この閾値よりも大きな加速度が生じる場合においてはその後の加速度定常状態が推定されるものとして、躍度による制御に加えて加速度も制御変数へ加える。その際に、加速度と躍度を線形結合した形式で導入することが考えられる。
Moreover, the effect | action with respect to the seated person 12 accompanying the turning of the vehicle 10 shows the change of the turning acceleration by a centrifugal force as a change of the load by the dead weight from a foot | leg part (buttock part). By paying attention to this, the relative height difference between the left and right feet is generated and controlled based on a change in load (force), that is, a change in acceleration (jumping degree), thereby providing posture maintenance for the seated person 12. It is possible to assist the foot support quickly in synchronization with the action of the muscles. This makes it possible to quickly and accurately hold the seated person's posture when the vehicle turns (Embodiment 2).
FIG. 6 is a flowchart showing a control procedure when controlling the load supporting device 13 according to the second embodiment. In the second embodiment, not only jerk but also acting acceleration is taken in linearly as a variable in control. Thereby, it is possible to control the relative height displacement of the load support part 131 of the seated person 12 when the vehicle 10 is in a constant acceleration state, that is, when the vehicle 10 is continuously tilted due to steady turning or road surface conditions. In order to determine the constant acceleration state, a threshold value is set for the acceleration value, and if acceleration greater than this threshold value occurs, the subsequent steady acceleration state is estimated. Add to variable. In that case, it is conceivable to introduce acceleration and jerk in a form of linear combination.

図6において、先ず加速度センサ15で検出された横加速度を躍度演算部161に読み込んだ後(ステップS60)、横加速度(α)を微分して躍度(J)を算出する(ステップS61)。続いて、加速度が上記閾値(α0)よりも大きいか否かを判別する(ステップS62)。判別の結果、加速度が閾値以下である場合は、算出した躍度(J)に先の実施形態1で説明した係数(a)を乗算して傾斜量(H)を算出する(ステップS63)。   In FIG. 6, first, the lateral acceleration detected by the acceleration sensor 15 is read into the jerk calculation unit 161 (step S60), and then the jerk (J) is calculated by differentiating the lateral acceleration (α) (step S61). . Subsequently, it is determined whether or not the acceleration is larger than the threshold value (α0) (step S62). As a result of the determination, if the acceleration is equal to or less than the threshold value, the inclination (H) is calculated by multiplying the calculated jerk (J) by the coefficient (a) described in the first embodiment (step S63).

一方、加速度が閾値以上である場合には、算出した躍度(J)に先の実施形態1で説明した係数(a)を乗算し、加速度に係数(a)とは異なる係数(b)を乗算し、双方の乗算結果を加えて傾斜量(H)を算出する(ステップS64)。次いで、ステップS63またはステップS64で算出した傾斜量に基づいて、駆動信号を生成し、生成した駆動信号をアクチュエータ14に出力してアクチュエータ14を駆動制御する(ステップS65)。このような手順を実行することで、荷重支持装置13の荷重支持部131を傾斜させる。 On the other hand, when the acceleration is equal to or greater than the threshold, the calculated jerk (J) is multiplied by the coefficient (a) described in the first embodiment, and the acceleration is multiplied by a coefficient (b) different from the coefficient (a). Multiplication is performed, and the result of both multiplications is added to calculate the amount of inclination (H) (step S64). Next, a drive signal is generated based on the tilt amount calculated in step S63 or step S64, and the generated drive signal is output to the actuator 14 to drive-control the actuator 14 (step S65). By executing such a procedure, the load support portion 131 of the load support device 13 is inclined.

上記係数(b)は、予め実機による実験やシミュレーションなどの机上解析等によって傾斜量と加速度との対応関係を求め、それらの対応関係を規定するものとして設定される。この対応関係は、例えばマップとして制御ユニット16に記憶されて用意される。なお、係数(a)と係数(b)は、a+b=1として設定される。   The coefficient (b) is set in advance so as to obtain a correspondence relationship between the tilt amount and the acceleration by a desktop analysis such as an experiment or simulation using an actual machine and to define the correspondence relationship. This correspondence relationship is stored and prepared in the control unit 16 as a map, for example. The coefficient (a) and the coefficient (b) are set as a + b = 1.

図7は車両の旋回動作と、旋回動作時における横加速度と躍度の関係、ならびに横加速度と躍度との線形結合の関係を示す図である。図7において、同図(a)は車速80km/h程度での旋回動作時における車両の毎時の移動量(2次元、x軸およびy軸)を示している。同図(b)は同図(a)に対応した横加速度、躍度ならびに横加速度と躍度との線形結合の関係における時間変化を示している。   FIG. 7 is a diagram illustrating the turning operation of the vehicle, the relationship between the lateral acceleration and the jerk during the turning operation, and the relationship between the linear acceleration and the jerk. In FIG. 7, (a) shows the amount of movement of the vehicle per hour (two-dimensional, x-axis and y-axis) during a turning operation at a vehicle speed of about 80 km / h. FIG. 4B shows temporal changes in the relationship between the lateral acceleration and the jerk and the linear combination of the lateral acceleration and jerk corresponding to FIG.

図7(a)に示すような定常円旋回の例では、単に躍度のみで車両運動を決定してしまう場合は、最大加速度変化率を示した後、支持面の高さ設定値は躍度とともに零に漸近してしまうことになる。しかし、このとき加速度は変化しないが加速度値そのものは存在するので、図7に示す横加速度と躍度との線形結合の関係に示すような一定の支持面の相対高さを保つ制御を行うことで、最も適切な身体安定化を実現するができる。   In the example of steady circular turning as shown in FIG. 7A, when the vehicle motion is determined only by the jerk, after the maximum acceleration change rate is shown, the height setting value of the support surface is the jerk. Asymptotically approaching zero. However, since the acceleration does not change at this time, but the acceleration value itself exists, control is performed to maintain a constant relative height of the support surface as shown in the linear relationship between the lateral acceleration and jerk shown in FIG. The most appropriate body stabilization can be achieved.

このように、上記実施形態2では、車両10の旋回時に、旋回外側の足部の高さを相対的に高くする制御において、加速度により左右足部の相対的な高さの大きさ(値)およびその高さの保持(時間)の制御を加えることが可能となる。これにより、定常的な旋回あるいは路面状況などによる車両の定常的な傾きに対応するといった一定時間の足部相対高さの保持が必要な場合に、着座者12の姿勢保持を補助をすることができる。   As described above, in the second embodiment, in the control for relatively increasing the height of the foot part outside the turn when the vehicle 10 is turning, the magnitude (value) of the relative height of the left and right foot parts by the acceleration. It is possible to add control of the height (time) of the height. Thus, when it is necessary to maintain the foot relative height for a certain period of time, such as corresponding to the steady inclination of the vehicle due to steady turning or road surface conditions, the posture maintenance of the seated person 12 can be assisted. it can.

(実施形態3)
図8は本発明の実施形態3に係る車両用立位姿勢保持装置を採用した際の、着座者12の立位姿勢状態を示す正面図であり、同図(a)は車両10の直進または停止時、同図(b)は車両10の旋回、例えば右旋回時の様子を示している。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a front view showing a standing posture state of the seated person 12 when the vehicle standing posture holding device according to the third embodiment of the present invention is adopted, and FIG. When the vehicle is stopped, FIG. 5B shows a state where the vehicle 10 is turning, for example, turning right.

この実施形態3において、先の実施形態1と異なる点は、荷重支持装置13に代えて荷重支持装置80を設け、着座者12の足の高さ変位の目標値を設定して制御するようにしたことである。   The third embodiment is different from the first embodiment in that a load support device 80 is provided instead of the load support device 13, and a target value for the height displacement of the seated person 12 is set and controlled. It is that.

荷重支持装置80は、荷重支持部801(801a、801b)とアクチュエータ802を備えて構成される。荷重支持部801は、着座者12の左右の足をそれどれ独立して個別に床面フロア17からの高さを変位させる。すなわち、荷重支持部801は、着座者12の左右の足にそれぞれ対応して独立した荷重支持部801a、801bを備えている。荷重支持部801は、荷重支持部801aによって着座者12の右足の高さを変位させ、荷重支持部801bによって着座者12の左足の高さを変位させる。これにより、荷重支持装置80は、着座者12の足裏に接触して着座者12の足を支持し、車両10の床面フロア17に対して着座者12の左右の足に相対的な高低差を形成する荷重支持手段として機能する。   The load support device 80 includes a load support portion 801 (801a, 801b) and an actuator 802. The load support portion 801 displaces the left and right feet of the seated person 12 independently from each other independently of the height from the floor surface 17. That is, the load support portion 801 includes independent load support portions 801a and 801b corresponding to the left and right feet of the seated person 12, respectively. The load supporter 801 displaces the height of the right leg of the seated person 12 by the load supporter 801a, and displaces the height of the left leg of the seated person 12 by the load supporter 801b. As a result, the load support device 80 comes into contact with the sole of the seated person 12 to support the foot of the seated person 12, and is relatively high with respect to the left and right legs of the seated person 12 with respect to the floor surface 17 of the vehicle 10. It functions as a load support means for forming a difference.

アクチュエータ802は、制御ユニット16から与えられる駆動信号に基づいて、それぞれの荷重支持部801a、801bを駆動してその高さを独立して個別に変位させる。   The actuator 802 drives each of the load support portions 801a and 801b based on the drive signal given from the control unit 16 and independently displaces the height thereof.

制御ユニット16は、図9に示す対応関係にしたがって荷重支持部801a、801bの高さ変位の目標値を設定する。図9は車両10の旋回方向の躍度(横軸)と荷重支持部801a、801bの高さ変位の目標値(縦軸)の対応関係を示す図である。これらの対応関係は、予め実機による実験やシミュレーションなどの机上解析等によって求め、例えばマップとして制御ユニット16に記憶されて用意される。なお、先の実施形態2で採用した技術、すなわち躍度に加速度を加味した線形結合関係にしたがって荷重支持部801a、801bの高さ変位の目標値を設定するようにしてもよい。その場合には、躍度に加速度を加えた値と高さ変位の目標値との関係を予め実機による実験やシミュレーションなどの机上解析等によって求め、例えばマップとして制御ユニット16に記憶して用意しておく。   The control unit 16 sets the target value of the height displacement of the load support portions 801a and 801b according to the correspondence shown in FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the jerk (horizontal axis) of the turning direction of the vehicle 10 and the target value (vertical axis) of the height displacement of the load support portions 801a and 801b. These correspondences are obtained in advance by desktop analysis such as experiments or simulations with actual machines, and are stored and prepared in the control unit 16 as a map, for example. Note that the target value of the height displacement of the load support portions 801a and 801b may be set according to the technique employed in the second embodiment, that is, the linear combination relationship in which acceleration is added to the jerk. In that case, the relationship between the value obtained by adding acceleration to the jerk and the target value of the height displacement is obtained in advance by desktop analysis such as experiments or simulations with an actual machine, and stored in the control unit 16 as a map, for example. Keep it.

図8に戻って、例えば車両10が右旋回する場合には、荷重支持部801bが上昇変位して着座者12の左足の高さを上昇させることで、先の実施形態1と同様に旋回外側の足が旋回内側の足よりも相対的に高さが高くなるように制御している。これとは逆に、荷重支持部801aが下降変位して着座者12の右足の高さを下降させることで、先の実施形態1と同様に旋回外側の足が旋回内側の足よりも相対的に高さが高くなるように制御することもできる。また、上記動作を組み合わせて同時に実施し、旋回外側の足を上昇させ、かつ旋回内側の足を下降させて、着座者12の左右の足に相対的な高低差を形成することもできる。なお、車両10が左旋回する場合は、上記とは左右の足の高さが逆となるように制御される。   Returning to FIG. 8, for example, when the vehicle 10 turns to the right, the load support portion 801 b is displaced upward to raise the height of the left leg of the seated person 12, thereby turning as in the first embodiment. Control is performed so that the outer foot is relatively higher in height than the inner foot. On the contrary, the load support portion 801a is displaced downward to lower the height of the right foot of the seated person 12, so that the foot on the outside of the turn is relative to the foot on the inside of the turn as in the first embodiment. It is also possible to control the height to be higher. In addition, the above operations can be combined and performed simultaneously to raise the foot outside the turn and lower the foot inside the turn to form a relative height difference between the left and right feet of the seated person 12. When the vehicle 10 turns left, the left and right foot heights are controlled to be opposite to the above.

このように、上記実施形態3では、荷重を支持している左右足部の相対的な高さの変位を左右独立に変化させることができる。これにより、旋回外側の足のみを上昇させて着座者12の姿勢保持を補助することが可能となり、もしくは旋回内側の足のみを下降させて同じく着座者12の姿勢保持を補助することが可能となる。また、これら上昇ならびに下降動作を連動させて旋回外側の足部を高くしかつ旋回内側の足部を低くするように変化させてことも可能となる。これにより、旋回外・内側の足部の相対的な高低差を設定する際の自由度を高めることができる。なお、この自由度は車室内などの空間に関わる高さ等の制約や着座者12の身体的特徴、特に身長に対応して、単に荷重支持部を上昇あるいは下降できない場合に有効な施策に供することができる。   Thus, in the said Embodiment 3, the displacement of the relative height of the right-and-left foot part which is supporting the load can be changed independently right and left. As a result, it is possible to assist in maintaining the posture of the seated person 12 by raising only the foot outside the turn, or to assist in maintaining the posture of the seated person 12 by lowering only the foot inside the turn. Become. In addition, it is possible to change the foot portion on the outer side of the turn to be higher and the foot portion on the inner side of the turn to be lower by interlocking the ascending and descending operations. Thereby, the freedom degree at the time of setting the relative level difference of the foot part outside and inside of turning can be raised. This degree of freedom is an effective measure when the load support part cannot simply be raised or lowered in response to restrictions such as height related to the space such as the passenger compartment and the physical characteristics of the seated person 12, particularly the height. be able to.

10…車両
11…シート装置
12…着座者
13,80…荷重支持装置
14,802…アクチュエータ
15…加速度センサ
16…制御ユニット
17…床面フロア
131,801,801a,801b…荷重支持部
132…回転軸
161…躍度演算部
162…傾斜量演算部
163…アクチュエータ駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle 11 ... Seat apparatus 12 ... Seated person 13, 80 ... Load support apparatus 14,802 ... Actuator 15 ... Acceleration sensor 16 ... Control unit 17 ... Floor floor 131, 801, 801a, 801b ... Load support part 132 ... Rotation Axis 161 ... jerk calculation part 162 ... inclination amount calculation part 163 ... actuator drive part

Claims (4)

車両に立位姿勢で着座した着座者の姿勢を保持する車両用立位姿勢保持装置において、
前記着座者の足裏に接触して前記着座者の足を支持し、前記車両の床面に対して前記着座者の左右の足に相対的な高低差を形成可能な荷重支持手段と、
前記車両の旋回時に、前記車両の旋回外側の足における前記車両の床面からの高さが、旋回内側の足における前記車両の床面からの高さよりも高くなるよう、前記着座者の左右の足に相対的な高低差を形成するように前記荷重支持手段を制御する制御手段と
を有することを特徴とする車両用立位姿勢保持装置。
In a vehicle standing posture holding device for holding the posture of a seated person seated in a standing posture on a vehicle,
A load support means capable of supporting a foot of the seated person in contact with the sole of the seated person and forming a height difference relative to the left and right feet of the seated person with respect to a floor surface of the vehicle;
When the vehicle turns, the left and right sides of the seated person are positioned such that the height of the foot outside the vehicle turning from the floor of the vehicle is higher than the height of the foot inside the turning from the floor of the vehicle. A vehicle standing posture holding apparatus, comprising: a control unit that controls the load support unit so as to form a relative height difference with respect to the foot.
前記車両の前後方向に対して横方向の加速度を検出する加速度検出手段を備え、
前記荷重支持手段は、前記制御手段が前記加速度検出手段で検出された加速度を微分して算出した躍度に基づいて、前記車両の旋回方向外側の足における前記車両の床面からの高さが、前記車両の旋回方向内側の足における前記車両の床面からの高さよりも高くなるように制御される
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用立位姿勢保持装置。
An acceleration detecting means for detecting an acceleration in a lateral direction with respect to the longitudinal direction of the vehicle;
The load support means has a height from a floor surface of the vehicle at a foot outside the turning direction of the vehicle based on a jerk calculated by the control means by differentiating the acceleration detected by the acceleration detection means. The vehicle standing posture holding device according to claim 1, wherein the vehicle is controlled so as to be higher than a height from a floor surface of the vehicle at a foot inside the turning direction of the vehicle.
前記車両の前後方向に対して横方向の加速度を検出する加速度検出手段を備え、
前記荷重支持手段は、前記加速度検出手段で検出された加速度、ならびに前記制御手段が前記加速度検出手段で検出された加速度を微分して算出した躍度に基づいて、前記車両の旋回方向外側の足における前記車両の床面からの高さが、前記車両の旋回方向内側の足における前記車両の床面からの高さよりも高くなるように制御され、かつその制御状態が保持される
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用立位姿勢保持装置。
An acceleration detecting means for detecting an acceleration in a lateral direction with respect to the longitudinal direction of the vehicle;
The load support means is configured to detect a foot on the outer side in the turning direction of the vehicle based on the acceleration detected by the acceleration detection means and the jerk calculated by the control means by differentiating the acceleration detected by the acceleration detection means. In which the height from the floor surface of the vehicle is controlled to be higher than the height from the floor surface of the vehicle at the inner foot in the turning direction of the vehicle, and the control state is maintained. The vehicle standing posture holding device according to claim 1.
前記荷重支持手段は、着座者の左右の足をそれぞれ独立して個別に上昇もしくは下降させて、前記着座者の左右の足に相対的な高低差を形成する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用立位姿勢保持装置。
The said load support means raises or descends a seated person's right and left leg independently, respectively, and forms a relative height difference with the said seated person's right and left leg. 4. The vehicle standing posture holding device according to claim 1.
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