JP2016088497A - 作業能力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業者が使用している能力を考慮して、作業者の能力を適正化するための制御を実施する作業能力制御システムを提供する。
【解決手段】演算部は、対象者が使用している能力を数値化し、対象者が実施するために必要な能力を数値化している。これによって必要能力値と使用能力値とを比較することができる。そして演算部は、比較した結果、使用能力値が必要能力値に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるようにアクチュエータ部から出力される情報の内容を変更する。
【選択図】図３

Description

本発明は、作業者の能力を適正化するための制御を実施する作業能力制御システムに関する。

従来技術では、車両に乗車しているユーザの状態を検出し、その検出結果から、ユーザが望む形態となるように車載装置の動作を自律的に制御している。これによって車両に乗車しているユーザの満足度を常に高レベルに維持するようにしている（たとえば特許文献１参照）。

特開２００７−１４５２２５号公報

前述の特許文献１に記載の従来技術では、ユーザの満足度を高くするもてなし制御を実施しているが、ユーザの使用している能力を考慮せずに、もてなし制御を実施している。ユーザの使用している能力を考慮しないと、もてなし制御など自動的に実施される制御がユーザに煩わしく感じる場合がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、作業者が使用している能力を考慮して、作業者の能力を適正化するための制御を実施する作業能力制御システムを提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、作業者が作業内容によって使用している能力を指標化する固有指標手段（１２）と、作業環境および作業内容に基づいて作業者が作業内容を実施するために必要な能力を指標化する一般指標手段（１２）とを含み、制御手段（１２）は、固有指標と一般指標とを比較し、固有指標が一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるように出力手段から出力される情報の内容を変更することを特徴とする作業能力制御システムである。

このような本発明に従えば、固有指標手段によって作業者が使用している能力を指標化し、一般指標手段によって作業者が実施するために必要な能力を指標化している。これによって固有指標と一般指標とを比較することができる。そして制御手段は、比較した結果、固有指標が一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるように出力手段から出力される情報の内容を変更する。これによって、たとえば一般指標が固有指標よりも高く、作業内容に必要な能力が不足している場合には、出力手段からの情報によって能力を引き出す方向に促すことができる。またたとえば一般指標が固有指標よりも低く、作業内容に対して過度に能力を使用している場合には、出力手段の情報によって能力を抑制する方向に促すことができる。これによって作業者は作業内容に応じて最も効率良く必要な能力が発揮されるように促される。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

作業能力制御システム１０を簡略化して示すブロック図である。 能力制御処理を示すフローチャートである。 能力制御処理を説明するための図である。 運転支援システム２０を示すブロック図である。 自動運転中の処理を示すフローチャートである。 手動運転に切り替わるときの処理を示すフローチャートである。 自動運転に切り替わるときの処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図３を用いて説明する。作業能力制御システム１０は、作業者（対象者ともいう）が使用している能力を考慮して、対象者の能力を適正化するための制御を実施するシステムである。対象者とは、仕事を遂行する人全般を指し、たとえば運転者および工場作業者などである。作業能力制御システム１０は、時々刻々と環境が変化する中で、対象者が仕事を遂行しなければいけない環境に適用される。たとえば自動車の運転および工場での所定作業が、変化する環境の中で実施する作業にあたる。

作業能力制御システム１０は、具体的には自分でコントロールすることが困難である人の能力を指標化し、現在の状況下で必要な能力を使っているか判断し、必要な能力に過不足がある場合に、能力の過不足を補うように各部を制御するシステムである。作業能力制御システム１０は、図１に示すように、センシング部１１、演算部１２およびアクチュエータ部１３を含んで構成される。

センシング部１１は、環境状況、対象者の属性および特性、ならびに対象者の現在の状態を把握するための内容取得手段および環境取得手段である。環境および状況とは、時間的に変化し、仕事を実施する上で環境および状況変化が影響を与える空間を指す。たとえば運転者にとっては、道路状況や車室内環境を指し、工場作業者にとっては、実施する作業内容の変化や現場環境を指す。センシング部１１は、取得した情報を演算部１２に与える。

センシング部１１は、たとえばカメラ、赤外線カメラおよびマイクなどの環境センシング手法によって、対象者を取り巻く作業環境に関する情報を取得する。またセンシング部１１は、たとえば個人認証によって、対象者の属性および特性を取得する。したがってセンシング部１１は、対象者の固有情報を取得する固有取得手段としても機能する。またセンシング部１１は、たとえば生体センシングおよび機器の操作状態によって対象者の現在の状態を取得する。したがってセンシング部１１は、対象者の現在の作業内容に関する情報を取得する内容取得手段としても機能する。固有情報は、対象者の性別、年齢、血液型および経歴など予め記憶手段に記憶されている個人情報と、センシング部１１によって取得される生体情報とを含む。

演算部１２は、センシング部１１からの情報に基づいて、アクチュエータ部１３を制御する制御手段である。演算部１２は、たとえば電子制御装置（Electronic Control Unit：略称ＥＣＵ）によって実現される。演算部１２は、センシング部１１で把握した各状態から、ある環境下で仕事を遂行するために必要な能力、対象者がそもそも持っている仕事を遂行するために使える能力、現在、対象者が仕事を遂行するために使用している能力を演算する。

したがって演算部１２は、対象者が作業内容によって使用している能力を指標化する固有指標手段として機能する。また演算部１２は、作業環境および作業内容に基づいて対象者が作業内容を実施するために必要な能力を指標化する一般指標手段としても機能する。

アクチュエータ部１３は、対象者の仕事を遂行する能力を変化させることが可能な各種刺激を行う手段である。したがってアクチュエータ部１３は、対象者に対して作業内容に関連する情報を出力する出力手段としての機能を有する。アクチュエータ部１３は、単独もしくは複数の五感刺激が可能な装置によって、対象者の能力を変化可能な装置によって実現される。したがってアクチュエータ部１３は、その種類によって情報の出力だけでなく、対象者の作業内容を補助する補助動作を行うこともできる。アクチュエータ部１３は、たとえば車両用空調装置およびナビゲーション装置によって実現される。車両用空調装置によって、車内環境を変化させることによって、対象者の運転を補助することができる。またナビゲーション装置にて表示される情報、および出力される音などによっても対象者に影響を与えることができる。またすでに対象者に仕事を遂行する能力を割かせている装置の出力を低下させたり、停止することで、仕事を減らすことで仕事を遂行する能力を確保しても良い。

次に、演算部１２の能力制御処理に関して図２を用いて説明する。図２に示す能力制御処理は、演算部１２によって短時間に繰り返し実施される処理である。ステップＳ１では、センシング部１１から各種のデータを取得し、ステップＳ２に移る。ステップＳ２では、センシング部１１によって目標値Ｚを演算し、ステップＳ２に移る。目標値Ｚは、ある環境下で対象者が仕事を遂行するために必要な必要能力値である。

ステップＳ３では、目標の補正値θを演算し、ステップＳ４に移る。補正値θは、対象者がそもそも持っている仕事を遂行するために使える能力値である。したがって補正値θは、個人情報によって異なり、たとえば血液型、運動経験、年齢および性別などによって決定される。

ステップＳ４では、現在値Ｘを演算し、ステップＳ５に移る。現在値Ｘは、現在、対象者が仕事を遂行するために使用している能力値である。現在値Ｘは、たとえば対象者の生体情報から演算される。

ステップＳ５では、アクチュエータ部１３のデバイスの作動判定をするために、補正値θに目標値Ｚを乗算した値と現在値Ｘとを比較する。そして比較した結果、乗算した値が現在値Ｘ以上の場合には、ステップＳ６に移り、現在値Ｘ未満の場合には、本フローを終了する。

ステップＳ６では、アクチュエータ部１３の作動信号を演算し、ステップＳ７に移る。作動信号としては、乗算した値が現在値Ｘ以上なので、対象者の必要能力値を上回っているので、必要能力値が高まるように、または現在遂行している仕事量が減るように、アクチュエータ部１３の作動信号を演算する。ステップＳ７では、演算した作動信号をアクチュエータ部１３に出力し、本フローを終了する。

このように環境および状況に応じて変化する仕事を遂行するために必要な目標値Ｚと、対象者が現在使用している現在値Ｘを比較している。そして現在値Ｘが目標値Ｚよりも低い場合、対象者の現在使用している能力値を上げるためのフィードバックを実施し、仕事を遂行するために必要な能力値を達成するように促している。

換言すると、演算部１２は、固有指標手段によって得られた固有指標である現在値Ｘと一般指標手段よって得られた一般指標である補正後の目標値Ｚとを比較する。そして演算部１２は、固有指標が一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるようにアクチュエータ部１３から出力される情報の内容を変更する。

次に、演算部１２による各値の算出方法の一例について説明する。まず、環境および状況に応じて変化する仕事を遂行するために必要な必要能力値の算出方法に関して説明する。必要能力値は、作業環境、作業内容および固有情報に基づいて対象者が実施するための必要な能力を指標化した値である。たとえば対象者は、車両を運転する運転者であり、作業内容は、車両の運転であり、作業環境は、車内の環境情報、車外の天候情報および道路状況に関する情報である場合について説明する。

対象者が実施する仕事に必要な能力の項目を、表１〜表３に示すように、環境および状況に紐付けしており、予めロム（Read-Only Memory：略称ＲＯＭ）などに記憶されている。これによって対象者が実際に仕事を実施している時の生体データ（生体情報）を使用し、たとえば機械学習によって数値化することができる。現在使用している使用能力値と関連する生体データの一例として、眠気、集中力およびストレスがある。

表１に示すように、眠気、集中力、ストレスについて走行場所によって異なるので基準値Ａ、Ｂ、Ｃとして、基準値に対して走行場所によって補正係数をα１、α２、β１、β２、γ１、γ２を用いて補正している。補正は基準の走行場所における基準値よりも厳しい判定が必要な走行場所においては補正係数を加算し、厳しい判定が不必要な走行場所においては補正係数を減算することで実施する。

表２に示すように、眠気、集中力、ストレスについて走行環境によって異なるので基準値Ｄ、Ｅ、Ｆとして、基準値に対して走行環境によって補正係数をα３、α４、β３、β４、γ３、γ４を用いて補正している。補正は基準の走行環境における基準値よりも厳しい判定が必要な走行環境においては補正係数を加算し、厳しい判定が不必要な走行環境においては補正係数を減算することで実施する。

表３に示すように、眠気、集中力、ストレスについて天候によって異なるので基準値Ｇ、Ｈ、Ｉとして、基準値に対して天候によって補正係数をα５、α６、β５、β６、γ５、γ６を用いて補正している。補正は基準の天候における基準値よりも厳しい判定が必要な天候においては補正係数を加算し、厳しい判定が不必要な天候においては補正係数を減算することで実施する。

これら表１〜表３に示す値を取得し、次式（１）〜（３）によって眠気、集中力およびストレスをそれぞれ数値化する。ここでａ１〜ａ３は、走行場所において補正する係数である。ｂ１〜ｂ３は、走行環境において補正する係数である。ｃ１〜ｃ３は、天候において補正する係数である。ｄ１〜ｄ３は、全体を補正する係数である。補正する係数は、たとえば対象者の仕事を遂行するために必要な能力値を決めるパラメータであり、対象者の属性および特性を考慮している。属性および特性とは、たとえば仕事に対する熟練度や身体能力や健康状態などを指す。
眠気＝ａ１×走行場所＋ｂ１×走行環境＋ｃ１×天候＋ｄ１ …（１）
集中力＝ａ２×走行場所＋ｂ２×走行環境＋ｃ２×天候＋ｄ２ …（２）
ストレス＝ａ３×走行場所＋ｂ３×走行環境＋ｃ３×天候＋ｄ３ …（３）

式（１）〜（３）に、走行場所が高速道路であり、走行環境が混んでおり、天候が小雨の場合には、次式（４）〜（６）のようになる。眠気＝ａ１×（Ａ＋α２）＋ｂ１×（Ｄ＋α３）＋ｃ１×（Ｇ＋α５）＋ｄ１ …（４）集中力＝ａ２×（Ａ＋α２）＋ｂ２×（Ｄ＋α３）＋ｃ２×（Ｇ＋α５）＋ｄ２…（５）ストレス＝ａ３×（Ａ＋α２）＋ｂ３×（Ｄ＋α３）＋ｃ３×（Ｇ＋α５）＋ｄ３…（６）

次に、対象者が現在使用している使用能力値の算出方法に関して説明する。使用能力値は、作業内容および生体情報に基づいて対象者が作業内容によって使用している能力を指標化した値である。数値化する生体データと能力値の関係は、前述の必要能力値の算出と同じとなる。集中力は、たとえば脳波α波の含有率、および前頭葉の脳血流の状態を用いて把握することができる。眠気は、たとえば脳波θ波の含有率、眼球運動および顔表情筋の弛緩度合いを用いて把握することができる。ストレスは、たとえば顔表面の温度分布および緊張性による発汗度合いを用いて把握することができる。これらを前述の式（１）〜（３）にて算出された値と比較できるように数値化する。これらの生体データと能力値の関係は一例であり、前述の生体データと能力の関係に限るものではない。集中力などの数値化について、前述の生体データに限らず、前述の生体データを含む他の複数の生体データを用いて集中力などを把握して数値化してもよい。

次に、図３を用いて対象者の必要能力値と使用能力値の比較について説明する。図３では、運転者が運転という作業を実施している場合に、使用能力値の演算をグラフで示している。必要能力値は、前述したように対象者の属性および特性によって変化する。

図３では、例として、（ａ）熟練者が高速走行している場合、（ｂ）初心者が高速走行している場合、（ｃ）熟練者が雨天時に高速走行している場合、（ｄ）初心者が雨天時に高速走行している場合を示している。（ａ）〜（ｃ）の場合は、必要能力値が使用能力値を下回っているので現状を維持する。しかし（ｄ）の場合は、必要能力値Ｌ４が使用能力値Ｘ１を上回っている。したがってアクチュエータ部１３に対して、高速走行から速度を低下させたり、運転者がリラックスする音楽を出力したり、車内環境を改善するように空調を制御する。これによって必要能力値が低下するか、使用能力値が上昇させることができる。

以上説明したように本実施形態の演算部１２は、対象者が使用している能力を数値化し、対象者が実施するために必要な能力を数値化している。これによって必要能力値と使用能力値とを比較することができる。そして演算部１２は、比較した結果、使用能力値が必要能力値に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるようにアクチュエータ部１３から出力される情報の内容を変更する。これによって、たとえば必要能力値が使用能力値よりも高く、作業内容に必要な能力が不足している場合には、アクチュエータ部１３からの情報によって能力を引き出す方向に促すことができる。またたとえば必要能力値が使用能力値よりも低く、作業内容に対して過度に能力を使用している場合には、アクチュエータ部１３の情報によって能力を抑制する方向に促すことができる。これによって対象者は作業内容に必要な能力が発揮されるように促される。

また本実施形態では、必要能力値は、作業環境、作業内容および固有情報に基づいて対象者が実施するための必要な能力を指標化している。したがって対象者の固有情報を用いて必要能力値を指標化しているので、個人の能力を必要能力値に反映することができる。これによって必要能力値の演算精度を向上することができる。

さらに本実施形態では、使用能力値は、作業内容および生体情報に基づいて作業者が作業内容によって使用している能力を指標化している。したがって対象者の生体情報を用いて使用能力値を指標化しているので、対象者の現在の生体情報を使用能力値に反映することができる。これによって使用能力値の演算精度を向上することができる。

このように本実施形態の作業能力制御システム１０では、環境および状況に応じて変化する仕事を遂行するために必要な能力値を判断し、対象者の現在使っている能力値を比較し、必要なフィードバックを乗員に与えている。これによって対象者は効率良く、仕事を遂行することが可能となり、ヒューマンエラーの発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図４〜図７を用いて説明する。本実施形態では、第１実施形態の作業能力制御システム１０を、車両の運転を支援する運転支援システム２０に適用している。したがって運転支援システム２０は、作業能力制御システム１０における作業者を運転者に設定し、運転者の使用している能力を考慮して運転者の能力を適正化するための制御を実施する。図４に示す運転支援システム２０は、車両を自動運転の状態と手動運転の状態とで切り替えることができる。運転支援システム２０は、車両に搭載される。運転支援システム２０は、運転支援装置２１、周辺環境認識装置２２、車両挙動関連センサ２３、ブレーキスイッチ２４、アクセルスイッチ２５、操舵トルクセンサ２６、車室内カメラ２７、生体センサ２８、車両制御ＥＣＵ２９、車両用空調装置３０、音響装置３１、臭い発生装置３２および運転切替スイッチ３３を含んで構成される。以降では、運転支援システム２０を搭載した車両を自車と呼ぶ。

周辺環境認識装置２２は、自車周辺の所定範囲を撮像するカメラ、レーザレーダ等のセンサを備えており、これらのセンサで検出した情報をもとに、自車の周辺環境を認識する。認識対象となる周辺環境の一例としては、自車周辺の道路形状、先行車や自車周辺の障害物等がある。

周辺環境認識装置２２は、たとえば、カメラの撮像画像に対してエッジ検出等の周知の画像認識処理を行うことで車線を認識する。そして周辺環境認識装置２２は、認識した車線の車線幅、車線の曲率半径、車線中心からの自車のオフセット量等を算出することで、自車周辺の道路形状を認識する。

また周辺環境認識装置２２は、カメラの撮像画像に対してエッジ検出やテンプレートマッチング等の周知の画像認識処理を行うことで自車の先行車や自車周辺の障害物の大きさ、自車との相対位置を特定する。そして周辺環境認識装置２２は、特定した障害物の時間変化によって障害物の速度や移動方向を特定する。周辺環境認識装置２２は、他にも、レーザレーダやミリ波レーダやソナーを用いる場合には、送信した探査波が物体に反射して生じた反射波の受信強度に基づいて障害物を検出する。

車両挙動関連センサ２３は、自車の挙動に関連する情報を検出する。車両挙動関連センサ２３としては、自車の車速を検出する車速センサ、自車の加速度を検出する加速度センサ、自車の角速度を検出するジャイロセンサ、測位衛星システムの測位衛星から自車位置を演算できる情報を受信する受信機などがある。

ブレーキスイッチ２４は、自車のブレーキペダルの踏み込み操作がなされているときにオンになる一方、自車のブレーキペダルの踏み込み操作がなされていないときにはオフになるスイッチである。ブレーキスイッチ２４は、オンオフに応じた信号を出力する。アクセルスイッチ２５は、自車のアクセルペダルの踏み込み操作がなされているときにオンになる一方、自車のアクセルペダルの踏み込み操作がなされていないときにはオフになるスイッチである。アクセルスイッチ２５は、オンオフに応じた信号を出力する。操舵トルクセンサ２６は、運転者によって自車のステアリングホイールに印加された操舵トルクを検出する。

車室内カメラ２７は、固有情報取得手段であって、自車の運転者が集中力を欠いた状態であるかを判定するために運転者をセンシングする生体情報センサであって、自車の運転者の顔を含む範囲を逐次、たとえば１００ｍｓｅｃごと撮像する。車室内カメラ２７は、たとえばステアリングコラムカバーの上面部などの、運転者の顔を含む範囲を撮像可能な位置に設置されればよい。車室内カメラ２７は、光学式のカメラであってもよいし、可視光の少ない環境下においても撮像可能な赤外線カメラであってもよい。

生体センサ２８は、固有情報取得手段であって、運転者の生体情報を検出するセンサである。生体センサ２８は、たとえば心拍センサ、呼吸センサ、脳波センサ、体温センサ、および血圧センサによって実現される。心拍センサは、自車の運転者の心拍数を計測する。呼吸センサは、運転者の呼吸数を計測する。脳波センサは、運転者の脳波の振幅および周波数を計測する。体温センサは、運転者の体温を計測する。血圧センサは、運転者の血圧を計測する。

車両制御ＥＣＵ２９は、自車の加減速制御や操舵制御を行う電子制御装置である。車両制御ＥＣＵ２９としては、操舵制御を行う操舵ＥＣＵや、加減速制御を行うエンジンＥＣＵ及びブレーキＥＣＵなどがある。また車両制御ＥＣＵ２９は、制御手段であって、車両用空調装置３０、音響装置３１および臭い発生装置３２も制御する。

車両用空調装置３０は、出力手段であって、車室内を空調する空調装置である。車両用空調装置３０は、運転者が設定した設定温度となるように、車室内に吹き出す空調風の温度を制御する。車両用空調装置３０は、車両制御ＥＣＵ２９によっても制御される。

音響装置３１は、出力手段であって、カーオディオとも呼ばれ、車室内に音を出力する。音響装置３１は、予め記憶部に記憶されている楽曲、または記憶媒体に記憶されている楽曲を再生する。記憶部に記憶されている楽曲には、運転者のリラックスに効果的な音、および覚醒を促す警告音なども含まれる。運転者は、音響装置３１の操作部を操作することによって、楽曲の選択、ボリュームおよび再生順序などを決定することができる。音響装置３１は、車両制御ＥＣＵ２９によっても制御される。

臭い発生装置３２は、出力手段であって、車室内に臭いを出力する。臭い発生装置３２は、予め格納されている複数の芳香剤を出力する。芳香剤からの臭いには、リラックスに効果的な臭いだけでなく、覚醒を促す刺激臭も含まれる。運転者は、臭い発生装置３２の操作部を操作することによって、芳香剤の種類、および放出量などを決定することができる。臭い発生装置３２は、車両制御ＥＣＵ２９によっても制御される。

運転切替スイッチ３３は、運転支援装置２１に接続されている。運転切替スイッチ３３は、運転者によって操作される。運転切替スイッチ３３は、操作されると自動運転と手動運転とを切り替える。運転切替スイッチ３３は、たとえば自車のステアリング等に設けられている。運転切替スイッチ３３は、たとえば自動運転を実施する旨の操作入力を受け付けた場合に、手動運転から自動運転に切り替える信号を運転支援装置２１に送信する。同様に、運転切替スイッチ３３は、たとえば手動運転を実施する旨の操作入力を受け付けた場合に、自動運転から手動運転に切り替える信号を運転支援装置２１に送信する。

運転支援装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスを備え、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。たとえば、運転支援装置２１は、自動運転と手動運転とを切り替えることができ、自動運転に切り替えている場合には、車両制御ＥＣＵ２９に指示を行って自動運転を行う。運転支援装置２１は、自動運転中における自車の運転者の運転操作、つまりオーバーライドを検出したことをもとに、自動運転から手動運転への切り替えを行う。なお、運転支援装置２１が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

運転支援装置２１は、図４に示すように、自動運転制御部４１、オーバーライド検出部４２、ドライバ指標化部４３、および運転切替部４４を備えている。自動運転制御部４１は、制御手段であって、周辺環境認識装置２２で認識した自車の周辺環境と、車両挙動関連センサ２３で検出した自車の挙動に関連する情報とに基づいて、目標とする進路や速度を決定する。そして、自動運転制御部４１は、決定した情報を指示信号として車両制御ＥＣＵ２９に送信する。すると車両制御ＥＣＵ２９は、自動運転制御部４１から送信された指示信号に基づいて、操舵角、ブレーキ圧、吸気量、変速比等を変化させ、目標とする進路や速度で自車が走行するように自動運転を行う。自動運転の一例としては、高速道路等で自車の走行車線を維持して走行する自動運転や、自車の異常時に路肩に退避する自動運転や、先行車に追従して走行する自動運転などがある。

オーバーライド検出部４２は、自動運転制御部４１での自動運転中におけるオーバーライドを検出する。一例として、ブレーキスイッチ２４がオンの場合には運転者によるブレーキ操作を検出し、アクセルスイッチ２５がオンの場合には運転者によるアクセル操作を検出し、操舵トルクセンサ２６で検出する操舵トルクから運転者によるステアリング操作を検出する。なお、運転者によるブレーキ操作は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキストロークセンサの信号をもとに検出してもよい。同様に、運転者によるアクセル操作は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサの信号をもとに検出してもよい。

ドライバ指標化部４３は、固有指標手段であって、車室内カメラ２７によって撮影された画像、および生体センサ２８が計測した生体情報に基づいて、自車の運転者の状態を指標化する。ドライバ指標化部４３は、車室内カメラ２７で撮像した自車の運転者の顔を含む画像と、生体センサ２８が計測した生体情報とをもとに、自車の運転者の眠気、集中力、ストレスを逐次指標化する。眠気を指標化して覚醒度とする場合は、たとえば撮像画像からは運転者の目の開き度合い、および眼球運動および顔表情筋の弛緩度合いを用い、生体センサ２８が計測した脳波θ波の含有率を用いる。また集中力を指標化して集中度とする場合は、たとえば生体センサ２８が計測した脳波θ波の含有率、および前頭葉の脳血流の状態を用いる。またストレスを指標化して快適度とする場合は、たとえば生体センサ２８が計測した顔表面の温度分布および緊張性による発汗度合いを用いる。

運転切替部４４は、自動運転と手動運転との切り替えを行う。運転切替部４４は、たとえば運転切替スイッチ３３から自動運転の実施を要求する信号を受信した場合に、手動運転から自動運転に切り替える。同様に、手動運転の実施を要求する信号を受信した場合に、自動運転から手動運転に切り替える。また運転切替部４４は、自動運転可能なエリアになると、手動運転から自動運転へ切り替える。

また運転切替部４４は、オーバーライド検出部４２でオーバーライドを検出した場合に、ドライバ指標化部４３で非覚醒状態と判定していた場合には、オーバーライドを無効と判定する。運転者が非覚醒状態で行った操作なので、正しい操作でない可能性が比較的高いからである。一方、オーバーライド検出部４２でオーバーライドを検出した場合に、ドライバ指標化部４３で覚醒状態と判定していた場合には、オーバーライドを有効と判定する。運転切替部４４は、オーバーライドを有効と判定した場合に、自動運転から手動運転へ切り替える。

次に、自動運転制御部４１の具体的な制御について、図５〜図７のフローチャートを用いて説明する。図５〜図７に示す処理は、運転支援装置２１が電源投入状態、つまり車両のイグニッションがオンの場合に、自動運転制御部４１によって短時間に繰り返し実施される。

ステップＳ５１では、自動運転中であるか否かを判断し、自動運転中の場合には、ステップＳ５２に移り、自動運転中でない場合には、本フローを終了する。ステップＳ５２では、自動運転中であるので運転者の覚醒度を取得し、ステップＳ５３に移る。覚醒度は、前述のようにドライバ指標化部４３から取得する。

ステップＳ５３では、取得した覚醒度を予め定める基準値と比較して、監視作業が可能か否かを判断する。基準値は、一般指標であって、自動運転を監視するのに必要な能力を数値化したものである。その結果、監視作業が可能な場合には、本フローを終了し、監視作業が可能でない場合には、ステップＳ５４に移る。自動運転中でも運転者は、自動運転を監視する必要があるので、覚醒度が低い場合には、覚醒度を向上させる必要がある。

そこでステップＳ５４では、覚醒度が向上するように、各部を制御し、本フローを終了する。覚醒度が向上する制御として、たとえば車両用空調装置３０から冷風を顔に向けて吹き出すように制御する。また臭い発生装置３２から、刺激臭が出力されるように制御する。また音響装置３１から、警告音やアップテンポの音楽などが出力されるように制御する。これらの一部、組み合わせ、または全部によって覚醒度の向上を促すことができる。

このように図５に示すフローチャートでは、運転者は自動運転中に運転操作をしなくてよいが、主権を持っているので、監視作業をする必要がある。このとき、脳波および顔面表情に基づいて運転者の覚醒度を取得し、監視作業に必要な覚醒度にあるか判断する。そして必要な覚醒度に不足している場合、警告音、冷風、刺激臭などの手段によって、覚醒度を適正な状態となるように制御する。これによって自動運転の監視に必要な必要能力値に、運転者の使用能力値を近づけることができる。したがって運転者主権の自動運転中に、運転者の運転を支援することができる。

次に、図６を用いて、自動運転から手動運転に切り替えるときの制御に関して説明する。ステップＳ６１では、運転切替部４４によって自動運転から手動運転に切替えられたか否かを判断し、手動運転に切替えられた場合には、ステップＳ６２に移り、切替えられていない場合には、本フローを終了する。

ステップＳ６２では、手動運転に切替えられたので、覚醒度および集中度を取得し、ステップＳ６３に移る。覚醒度および集中度は、前述のようにドライバ指標化部４３から取得する。

ステップＳ６３では、自動運転から手動運転となるので、運転者の覚醒度および集中度が手動運転に適正な値になるように、各部を制御し、本フローを終了する。適正な値は、一般指標であって、手動運転を実施するのに必要な能力を数値化したものである。ステップＳ６３で実施される手動運転適性制御は、たとえば覚醒度が低い場合には、覚醒度が向上するように前述の図５の覚醒度向上制御が実施される。たとえば集中度が低い場合には、手動運転に集中できるように、音響装置３１から集中を高める音楽を出力するように制御する。このときの基準となる覚醒度は、自動運転の監視作業よりも高い値に設定される。手動運転は、監視作業よりも必要な能力が高いからである。

このように図６に示すフローチャートでは、自動運転から手動運転に切り替わるとき、運転者が手動運転に適した状態になるように、各部が制御される。これによって手動運転に必要な必要能力値に、運転者の使用能力値を近づけることができる。

また手動運転中は、前述の第１実施形態の図３と同様に、必要能力値と使用能力値とを比較して、車両用空調装置３０、音響装置３１および臭い発生装置３２などを制御する。たとえば渋滞などにより、ストレスが高く快適度が低い場合には、鎮静効果のある香りやリズムが緩やかな楽曲を出力し、快適度を向上させる。また手動運転中に、覚醒度が低くなった場合にも、覚醒度が手動運転の適正値となるように、制御される。

次に、図７を用いて、手動運転から自動運転に切り替えるときの制御に関して説明する。ステップＳ７１では、運転切替部４４によって手動運転から自動運転に切替えられたか否かを判断し、自動運転に切替えられた場合には、ステップＳ７２に移り、切替えられていない場合には、本フローを終了する。

ステップＳ７２では、自動運転に切替えられたので、覚醒度および快適度を取得し、ステップＳ７３に移る。覚醒度および快適度は、前述のようにドライバ指標化部４３から取得する。

ステップＳ７３では、手動運転から自動運転となるので、運転者の覚醒度および快適度が自動運転に適正な値になるように、各部を制御し、本フローを終了する。適正な値は、一般指標であって、自動運転が実施されるときに必要な能力を数値化したものである。ステップＳ７３で実施される自動運転適性制御は、たとえば快適度が低く覚醒度が高いようであれば、自動運転に適した快適度となるように、リズムが緩やかな楽曲および香りを出力するように、音響装置３１および臭い発生装置３２を制御する。

このように図７に示すフローチャートでは、手動運転から自動運転に切り替わるとき、運転者が自動運転に適した状態になるように、各部が制御される。これによって自動運転に必要な必要能力値に、運転者の使用能力値を近づけることができる。

本実施形態では、自動運転制御部４１は、運転切替部４４によって自動運転と手動運転とが切替られるときに、固有指標と一般指標とを比較し、固有指標が一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるように装置３０，３１，３２を制御する。車両用空調装置３０、音響装置３１および臭い発生装置３２は、出力手段であって、運転者の車両の運転を補助する補助動作を行う。たとえば車両用空調装置３０は、車室内を空調することによって、車室内を快適にして運転を補助する。また音響装置３１は、車室内に楽曲を出力することによって、運転者をリラックスさせて運転を補助する。また臭い発生装置３２は、刺激臭を発生させることによって、運転者を覚醒させて運転を補助する。したがって自動運転と手動運転とが切り替わって求められる一般指標が変化しても、固有指標を一般指標に対して過不足がなくなるように、すなわち固有指標を一般指標に近づけることができる。

また本実施形態では、自動運転制御部４１は、自動運転中のときに、固有指標と一般指標とを比較し、固有指標が一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるように、車両用空調装置３０、音響装置３１および臭い発生装置３２を制御する。したがって自動運転中に運転者が自動運転の監視をする場合、固有指標を監視に対応する一般指標に対して過不足がなくなるように制御することができる。したがって運転者の監視を補助し、監視を怠ることを抑制することができる。

本実施形態では、自動運転中でも運転者の操作を受け付ける自動運転であるが、このような運転者に主権がある自動運転に限るものではない。たとえば車両に主権があり、自動運転に運転者の操作を受け付けない完全自動運転であってもよい。このような場合には、運転者は監視する必要はないので、運転者の要望する環境、たとえば仮眠をとりたい場合には、心拍数よりもやや低い拍数の楽曲をおよび仮眠に適した香りを出力するように、音響装置３１および臭い発生装置３２を制御する。また、照明も制御できる構成であれば、仮眠に適した室内環境となるように、照明などを制御してもよい。

また運転切替部４４は、運転者の体調が悪い場合にも、手動運転から自動運転に切り替えてもよい。運転切替部４４は、生体センサ２８および車室内カメラ２７の状況から、病気などで運転者の覚醒度が低く、その低い状態が装置３０，３１，３２によって改善されない場合には、自動運転に移行して、安全な場所で停止させてもよい。また生体センサ２８によって運転者が飲酒状態であることを検出した場合には、車両が停止中であるならば走行を禁止し、走行中であるならば自動運転に移行して、安全な場所で停止させてもよい。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、センシング部１１は、直接各種の情報を検出しているがこのような構成に限るものではない。たとえばセンシング部１１は、サーバなどから情報を取得してもよい。

前述の第１実施形態では、必要能力値および一般能力値は数値化して比較しているが、数値化した制御に限るものではない。数値化ではなく、予め定める段階によってレベル分けし、レベルを比較することによって、比較してもよい。したがって数値化でなく、予め優劣が付けられた指標であれば、数値に限るものではない。

前述の第２実施形態では、固有情報取得手段は、車両に搭載されている車室内カメラ２７および生体センサ２８によって実現されているが、車両に搭載されている必要はない。たとえば運転者が身につけているウェアラブル端末および運転者に取り付けられているセンサと通信して、運転者の各種情報を取得してもよい。

前述の第２実施形態では、運転者の作業内容の一つは自動運転の監視であるが、車両の自動運転の監視に限るものではない。たとえば飛行機、宇宙船、人工衛星、電車、バスなどの移動手段および交通手段を監視する監視者に対して本システムを適用してもよい。また施設および建物を監視する監視室に駐在している監視者に対して本システムを適用してもよい。

前述の第２実施形態では、自動運転と手動運転とが切り替える場面で、作業者の固有指標を用いて、各種アクチュエータを制御しているが、このような場面に限るものではない。たとえばオフィスで仕事と休憩とを切り替える場面で用いてもよく、たとえば飛行機のパイロットが自動運転と手動運転を切り替える場面で用いてもよい。また、たとえば長距離バスの運転手およびタクシードライバーにおいて、お客様の乗車中の場合と乗車していない場合とが切り替わるときに、適用してもよい。また、たとえば本システムを勉強机に搭載し、勉強および仕事と休憩との切り替える場面で用いてもよい。同様に車両の後席、飛行機のビジネスクラスのシートなど、タスクと休息とを切り替えて使われる空間で用いてもよい。

さらに工場のラインで使用してもよい。定位置にて単純作業を繰り返すライン作業や夜勤業務など、人が覚醒レベルを維持し続けることが困難な環境で用いることで、作業内容に必要な覚醒度や集中度を適正な状態に保つことが可能となる。また作業者の状態を管理者に情報として出力することで、体調不良の作業者を検知し、安全面に配慮し、作業者に休息を促すことができる。

１０…作業能力制御システム １１…センシング部（内容取得手段，環境取得手段，固有取得手段） １２…演算部（固有指標手段，一般指標手段，制御手段）
１３…アクチュエータ部（出力手段） ２０…運転支援システム
２１…運転支援装置 ２７…車室内カメラ（固有取得手段）
２８…生体センサ（固有取得手段） ２９…車両制御ＥＣＵ（制御手段）
３０…車両用空調装置（出力手段） ３１…音響装置（出力手段）
３２…臭い発生装置（出力手段） ３３…運転切替スイッチ
４１…自動運転制御部（制御手段、一般指標手段） ４２…オーバーライド検出部
４３…ドライバ指標化部（固有指標手段） ４４…運転切替部

Claims (6)

1. 作業者の現在の作業内容に関する情報を取得する内容取得手段（１１）と、
   前記作業者を取り巻く作業環境に関する情報を取得する環境取得手段（１１）と、
   前記作業者が前記作業内容によって使用している能力を指標化する固有指標手段（１２，４３）と、
   前記作業環境および前記作業内容に基づいて前記作業者が前記作業内容を実施するために必要な能力を指標化する一般指標手段（１２，４１）と、
   前記作業者に対して前記作業内容に関連する情報を出力する出力手段（１３，３０〜３２）と、
   前記出力手段を制御する制御手段（１２，２９，４１）と、を含み、
   前記制御手段は、前記固有指標手段によって得られた固有指標と前記一般指標手段よって得られた一般指標とを比較し、前記固有指標が前記一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるように前記出力手段から出力される情報の内容を変更することを特徴とする作業能力制御システム。
2. 前記作業者の固有情報を取得する固有取得手段（１１，２７，２８）を、さらに含み、
   前記一般指標手段は、前記作業環境、前記作業内容および前記固有情報に基づいて前記作業者が実施するための必要な能力を指標化することを特徴とする請求項１に記載の作業能力制御システム。
3. 前記固有情報には、前記作業者の生体情報が含まれ、
   前記固有指標手段は、前記作業内容および前記生体情報に基づいて前記作業者が前記作業内容によって使用している能力を指標化することを特徴とする請求項２に記載の作業能力制御システム。
4. 前記作業者は、車両を運転する運転者であり、
   前記作業内容は、前記車両の運転であり、
   前記作業環境は、車内の環境情報、車外の天候情報および道路状況に関する情報であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の作業能力制御システム。
5. 自動運転を行う前記車両に搭載され、
   自動運転と手動運転とを切り替える運転切替部（４４）をさらに含み、
   前記出力手段は、前記運転者の前記車両の運転を補助する補助動作を行い、
   前記制御手段は、前記運転切替部によって自動運転と手動運転とが切替られるときに、前記固有指標と前記一般指標とを比較し、前記固有指標が前記一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるように前記出力手段が行う補助動作の内容を変更することを特徴とする請求項４に記載の作業能力制御システム。
6. 自動運転を行う前記車両に搭載され、
   自動運転中の前記作業内容は、自動運転の監視であり、
   前記出力手段は、前記運転者の自動運転の監視を補助する補助動作を行い、
   前記制御手段は、前記車両が自動運転中のときに、前記固有指標と前記一般指標とを比較し、前記固有指標が前記一般指標に対して過不足がある場合には、過不足がなくなるように前記出力手段が行う補助動作の内容を変更することを特徴とする請求項４に記載の作業能力制御システム。

Images