JP2016130708A - Vehicle behavior reproduction system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両挙動を再現するための車両挙動再現システムに関する。 The present invention relates to a vehicle behavior reproduction system for reproducing vehicle behavior.
本出願人は、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪の4つの車輪に対応する4つの車軸が取り付けられた車体と、車体を支持しかつ車体に6自由度の運動をさせるための第1モーションベースと、各車軸を支持し、各車軸に6自由度の運動をさせるための4つの第2モーションベースとを含む車両挙動再現装置を開発している(下記特許文献1参照)。
In order to support the vehicle body and cause the vehicle body to move with 6 degrees of freedom, the applicant of the present invention has four axles corresponding to the four wheels of the left front wheel, the right front wheel, the left rear wheel, and the right rear wheel. Has developed a vehicle behavior reproduction device including a first motion base and four second motion bases for supporting each axle and causing each axle to move with six degrees of freedom (see
前述の本出願人が既に開発している車両挙動再現装置においては、各モーションベースは、固定ベースと、固定ベースの上方に配置された可動ベースと、固定ベースと可動ベースとの間に連結され、可動ベースに6自由度の運動をさせるためのアクチュエータと、アクチュエータを制御するためのモーションコントローラとを含む。アクチュエータは、例えば、6個の電動シリンダおよびそれを駆動するためのサーボアンプを含む。各電動シリンダのサーボアンプには、当該電動シリンダのシリンダロッドを手動操作によって伸縮させるためのロッド伸縮用ボタンが設けられている。つまり、操作者は、ロッド伸縮用ボタンを操作することにより、電動シリンダのシリンダロッドを伸縮させることができる。 In the above-described vehicle behavior reproduction device developed by the present applicant, each motion base is connected between a fixed base, a movable base disposed above the fixed base, and the fixed base and the movable base. , An actuator for causing the movable base to move with 6 degrees of freedom, and a motion controller for controlling the actuator. The actuator includes, for example, six electric cylinders and a servo amplifier for driving it. The servo amplifier of each electric cylinder is provided with a rod expansion / contraction button for extending / contracting the cylinder rod of the electric cylinder by manual operation. That is, the operator can expand and contract the cylinder rod of the electric cylinder by operating the rod expansion / contraction button.
車両挙動再現装置によって車両挙動再現動作が行われている場合、いずれかのモーションベースの6自由度のいずれかの運動が可動範囲の限界に達することがある。つまり、いずれかの電動シリンダが、その可動範囲の限界に達することがある。この場合に、車両挙動再現動作を続けると、可動範囲の限界に達した電動シリンダはその限界を超えては動くことができないのに対し、可動範囲の限界に達していない電動シリンダはまだ動けるので、車両挙動装置の車体は予期しない姿勢となるおそれがある。 When the vehicle behavior reproduction operation is performed by the vehicle behavior reproduction device, any motion with six degrees of freedom of any motion base may reach the limit of the movable range. That is, any electric cylinder may reach the limit of its movable range. In this case, if the vehicle behavior reproduction operation is continued, the electric cylinder that has reached the limit of the movable range cannot move beyond that limit, while the electric cylinder that has not reached the limit of the movable range can still move. The vehicle body of the vehicle behavior device may be in an unexpected posture.
そこで、本出願人は、いずれかの電動シリンダが可動範囲の限界に達した場合に、車両挙動再現装置を非常停止させることができる車両挙動再現システムを提案している。
つまり、各電動シリンダに、電動シリンダが可動範囲の限界に達したことを、限界エラーとして検出するためのリミットスイッチを取り付ける。そして、車両挙動再現動作中にいずれかのリミットスイッチによって限界エラーが検出されたときには、全てのモーションベースへの電力供給を遮断する。車両挙動再現動作中に各モーションベースへの電力供給が遮断されることを非常停止といい、非常停止後に全てのモーションベースへの電力供給が復帰されたことを非常停止状態が解除されたということにする。全てのモーションベースが非常停止状態となった場合には、車両挙動再現装置による車両挙動再現動作は禁止状態とされる。
In view of this, the present applicant has proposed a vehicle behavior reproduction system capable of emergency stopping the vehicle behavior reproduction device when any of the electric cylinders reaches the limit of the movable range.
That is, a limit switch for detecting that the electric cylinder has reached the limit of the movable range as a limit error is attached to each electric cylinder. When a limit error is detected by any of the limit switches during the vehicle behavior reproduction operation, power supply to all the motion bases is cut off. The interruption of power supply to each motion base during vehicle behavior reproduction is called an emergency stop, and the emergency stop state has been canceled when the power supply to all motion bases has been restored after an emergency stop. To. When all the motion bases are in the emergency stop state, the vehicle behavior reproduction operation by the vehicle behavior reproduction device is prohibited.
全てのモーションベースが非常停止状態となった場合、車両挙動再現装置に車両挙動再現動作を行わせるためには、非常停止状態を解除させた後、初期化処理によって各モーションベースの位置・姿勢を初期位置(中立位置)に戻す必要がある。これは、非常停止状態になった場合には、各モーションベースの位置・姿勢を初期位置に戻さないと、各モーションベースの位置・姿勢を正確に特定することができないからである。初期化処理では、例えば、操作者が初期化させたいモーションベースを指定する毎に、指定されたモーションベースの位置・姿勢が初期位置に自動的に戻される。 When all the motion bases are in an emergency stop state, in order for the vehicle behavior reproduction device to perform the vehicle behavior reproduction operation, after canceling the emergency stop state, the position / posture of each motion base is determined by initialization processing. It is necessary to return to the initial position (neutral position). This is because the position / posture of each motion base cannot be accurately specified unless the position / posture of each motion base is returned to the initial position in an emergency stop state. In the initialization process, for example, every time the operator designates a motion base to be initialized, the designated motion base position / posture is automatically returned to the initial position.
ただし、限界エラーが検出されている状態で初期化処理を行うことは好ましくない。そこで、限界エラーが検出されることによって車両挙動再現装置が非常停止された場合には、非常停止状態の解除後に操作者の操作によって限界エラーが解除されるまでは(限界エラーが検出されない状態とされるまでは)、初期化処理の実行が禁止されている。限界エラーの解除は、操作者が目視によって限界エラーが検出されている電動シリンダを特定し、特定した電動シリンダのサーボアンプに設けられたロッド伸縮用ボタンを操作することによって行われる。 However, it is not preferable to perform the initialization process in a state where a limit error is detected. Therefore, when the vehicle behavior reproduction device is emergency stopped due to detection of a limit error, the limit error is canceled by the operator's operation after the emergency stop state is canceled (the limit error is not detected). Until it is done, the initialization process is prohibited. The limit error is released by the operator identifying the electric cylinder in which the limit error has been detected by visual observation and operating a rod expansion / contraction button provided in the servo amplifier of the identified electric cylinder.
つまり、限界エラーが検出されて非常停止状態にされた場合に車両挙動再現動作を行える状態に戻すためには、操作者は、非常停止状態を解除し、限界エラーを解除し、全てのモーションベースを初期位置に戻すといった作業を行う必要がある。このため、限界エラーが発生した場合には、車両挙動再現動作を行える状態に戻すために時間がかかるとともに、操作者の負担が増加するという問題がある。 In other words, when a limit error is detected and an emergency stop state is detected, the operator can cancel the emergency stop state, cancel the limit error, and return all motion It is necessary to perform a work such as returning to the initial position. For this reason, when a limit error occurs, there is a problem that it takes time to return to a state in which the vehicle behavior reproduction operation can be performed, and the burden on the operator increases.
この発明の目的は、限界エラーが発生するのを未然に回避できる車両挙動再現システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a vehicle behavior reproduction system that can avoid the occurrence of a limit error.
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、複数の車軸(21S,22S,23S,24S)が取り付けられた車体(2)と、前記車体を支持しかつ前記車体に6自由度の運動をさせるための第1モーションベース(3)と、前記各車軸を支持しかつ前記各車軸に6自由度の運動をさせるための複数の第2モーションベース(4〜7)と、前記各モーションベースに車両挙動再現用の指令値を与える車両挙動再現制御手段(41)と、前記複数のモーションベースの6自由度運動のいずれかが可動範囲の限界に達したことが検出されたときに、限界エラーが発生したとして、全てのモーションベースを非常停止させる非常停止手段(44)とを含む車両挙動再現システム(100)であって、前記複数のモーションベースの6自由度運動のいずれかが、前記可動範囲の両端よりも両端が内側に設定されているエラー回避用可動範囲の限界に達したことが検出されたときに、前記複数のモーションベースを一時停止させる一時停止手段(42)を含む、車両挙動再現システムである。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成では、複数のモーションベースの6自由度運動のいずれかが、可動範囲の両端よりも両端が内側に設定されているエラー回避用可動範囲の限界に達したことが検出されたときには、複数のモーションベースが一時停止される。これにより、限界エラーが発生するのを未然に回避することができる。これにより、限界エラーが発生した場合にかかる時間および労力の浪費を削減できる。 In this configuration, when it is detected that one of a plurality of motion-based six-degree-of-freedom motions has reached the limit of the error avoiding movable range in which both ends are set inward from both ends of the movable range, The motion base of is paused. As a result, the occurrence of a limit error can be avoided in advance. This can reduce waste of time and labor when a limit error occurs.
請求項2記載の発明は、前記車両挙動再現制御手段によって前記各モーションベースに与えられる指令値の履歴を記憶する記憶手段(45)と、前記一時停止手段によって前記複数のモーションベースが一時停止された後、前記記憶手段に記憶されている過去の指令値に基いて、前記複数のモーションベースを駆動して、前記各モーションベースの位置・姿勢を、前記エラー回避用可動範囲の限界に達したことが検出されたときよりも前の位置・姿勢に戻す戻し制御手段(42)とをさらに含む、請求項1に記載の車両挙動再現システム。
According to a second aspect of the present invention, the plurality of motion bases are temporarily stopped by the storage means (45) for storing a history of command values given to the respective motion bases by the vehicle behavior reproduction control means, and the temporary stop means. After that, based on past command values stored in the storage means, the plurality of motion bases are driven, and the position / posture of each motion base has reached the limit of the movable range for error avoidance. The vehicle behavior reproduction system according to
請求項3記載の発明は、前記各モーションベースは複数のシリンダ(CY1〜CY6)を含み、前記非常停止手段は、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかがシリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときに、限界エラーが発生したとして、前記複数のモーションベースを非常停止させるように構成されており、前記一時停止手段は、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記シリンダ可動範囲の両端よりも両端が内側に設定されているエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときに、前記複数のモーションベースを一時停止させるように構成されており、前記戻し制御手段は、前記各モーションベースの位置・姿勢を、前記エラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときよりも前の位置・姿勢に戻すように構成されている、請求項2に記載の車両挙動再現システムである。
According to a third aspect of the present invention, each of the motion bases includes a plurality of cylinders (CY1 to CY6), and the emergency stop means is configured such that any one of the plurality of cylinders of the plurality of motion bases has a cylinder movable range. When it is detected that a limit has been reached, the plurality of motion bases are configured to be emergency stopped if a limit error has occurred, and the pause means is configured to stop the plurality of motion bases. When it is detected that one of the cylinders has reached the limit of the cylinder range for error avoidance in which both ends are set inside the both ends of the cylinder movable range, the plurality of motion bases are temporarily stopped. The return control means is configured to change the position / orientation of each motion base to the error avoidance series. That reaches the limit of the dust movable range is configured to return to the position and posture of the prior When detected, a vehicle behavior reproducing system according to
請求項4記載の発明は、前記各シリンダに、当該シリンダが前記シリンダ可動範囲の限界に達したことを検出するためのリミットスイッチ(71a〜76a,71b〜76b)が設けられており、前記非常停止手段は、前記複数のリミットセンサのいずれかによって、複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記シリンダ可動範囲の限界に達していることが検出されたときに、前記複数のモーションベースを非常停止させるように構成されている、請求項3に記載の車両挙動再現システムである。
According to a fourth aspect of the present invention, each of the cylinders is provided with a limit switch (71a to 76a, 71b to 76b) for detecting that the cylinder has reached the limit of the movable range of the cylinder. When the stop means detects that any of the plurality of motion-based cylinders has reached the limit of the cylinder movable range by any of the plurality of limit sensors, The vehicle behavior reproduction system according to
請求項5記載の発明は、前記各シリンダに、当該シリンダのシリンダロッド伸縮量を検出するための伸縮量検出器(61〜66)が設けられており、前記一時停止手段は、前記各伸縮量検出器によって検出されるシリンダロッド伸縮量に基いて、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記エラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記エラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したと判別されたときに、前記複数のモーションベースを一時停止させる手段とを含む、請求項3または4に記載の車両挙動再現システムである。
According to a fifth aspect of the present invention, each cylinder is provided with an expansion / contraction amount detector (61-66) for detecting a cylinder rod expansion / contraction amount of the cylinder. Discriminating means for discriminating whether any of the plurality of cylinders of the plurality of motion bases has reached the limit of the error avoiding cylinder movable range based on a cylinder rod expansion / contraction amount detected by a detector. And when the determining means determines that any one of the plurality of cylinders of the plurality of motion bases has reached the limit of the cylinder range for error avoidance, the plurality of motion bases are temporarily stopped. The vehicle behavior reproduction system according to
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る車両挙動再現システムに用いられる車両挙動再現装置の外観を図解的に示す概略斜視図である。図2は、図1の車両挙動再現装置を図解的に示す正面図である。図3は、図1の車両挙動再現装置を図解的に示す側面図である。図4は、図1の車両挙動再現装置を図解的に示す平面図である。図4では、車体は省略されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view schematically showing the appearance of a vehicle behavior reproduction device used in a vehicle behavior reproduction system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view schematically showing the vehicle behavior reproduction device of FIG. FIG. 3 is a side view schematically showing the vehicle behavior reproduction device of FIG. FIG. 4 is a plan view schematically showing the vehicle behavior reproduction device of FIG. In FIG. 4, the vehicle body is omitted.
車両挙動再現装置1は、左前輪21、右前輪22、左後輪23および右後輪24の4つの車輪に対応する4つの車軸21S,22S,23S,24Sが取り付けられた車体2を含む。車両挙動再現装置1は、車体2を支持し、かつ車体2に6自由度の運動をさせるための第1モーションベース3と、各車軸21S,22S,23S,24Sを支持し、かつ各車軸21S,22S,23S,24Sに6自由度の運動をさせるための4つの第2モーションベース4,5,6,7とをさらに含む。
The vehicle
図1または図3においては、車体2の前端が符号2fで示され、車体2の後端が符号2rで示されている。車体2の4つの車軸21S,22S,23S,24Sには、左前輪21、右前輪22、左後輪23および右後輪24が一体回転可能に連結されている。
車体2には、各種の自動車部品の試験品が搭載されてもよい。図1〜図4の例では、車体2には、電動パワーステアリング装置(EPS:electric power steering)8と、左後輪23および右後輪24を電動モータによって駆動するための後輪駆動モジュール9とが試験品として搭載されている。
In FIG. 1 or FIG. 3, the front end of the
The
各モーションベース3,4,5,6,7は、床上に載置された定盤10上に固定されている。各モーションベース3,4,5,6,7は、定盤10に固定された固定ベース11と、固定ベース11の上方に配置された可動ベース12と、固定ベース11と可動ベース12との間に連結され、可動ベース12に6自由度の運動(前後、左右、上下、ロール、ピッチおよびヨーの運動)をさせるためのアクチュエータ13と、アクチュエータ13を制御するためのモーションコントローラ14(図6参照)とを含む。アクチュエータ13は、6個の電動シリンダCY1〜CY6(図6参照)およびそれを駆動するためのサーボアンプSA1〜SA6(図6参照)とを含む。この明細書において、モーションベース3,4,5,6,7の位置・姿勢とは、可動ベース12の位置・姿勢を意味する。また、この明細書において、モーションベース3,4,5,6,7を移動させる(初期位置へ戻す)とは、可動ベース12を移動させる(初期位置へ戻す)ことを意味する。
Each
図1〜図4は、第1モーションベース3および各第2モーションベース4,5,6,7が初期位置(中立位置)にある状態を示している。この実施形態では、モーションベースが初期位置にある状態とは、モーションベースの可動ベースが、その6自由度の運動全てに対する可動範囲の中央に位置している状態をいう。この実施形態では、第1モーションベース3の初期位置における高さ位置と、各第2モーションベース4〜7の初期位置における高さ位置とは等しい。したがって、全てのモーションベース3〜7が初期位置にあるときには、第1モーションベース3の可動ベース12の高さ位置と、各第2モーションベース4〜7の可動ベース12の高さ位置とは等しい。
1 to 4 show a state in which the
この実施形態では、全てのモーションベース3〜7が初期位置にあるときに、車体2がほぼ水平な姿勢(定盤10表面とほぼ平行な姿勢)となるように、第1モーションベース3と車体2との間にスペーサ101が設けられている。具体的には、第1モーションベース3の可動ベース12上面には、スペーサ101が固定されている。スペーサ101の上面には、車体2の中央部が載せられた状態で車体2が固定されている。つまり、車体2は、スペーサ101を介して第1モーションベース3に固定されている。
In this embodiment, when all the
第2モーションベース4,5,6および7の可動ベース12には、それぞれ左前輪21、右前輪22、左後輪23および右後輪24が載せられている。つまり、車輪21,22,23,24は、それぞれ第2モーションベース4,5,6,7によって支持されている。言い換えれば、車軸21S,22S,23S,24Sの外端部は、それぞれ車輪21,22,23,24を介して、第2モーションベース4,5,6,7に支持されている。
A
この車両挙動再現装置1では、第1モーションベース3のアクチュエータ13を駆動制御することによって、各種の車体姿勢を作ることができる。また、第2モーションベース4,5,6,7のアクチュエータ13を個別に駆動制御することによって、各種の路面状態を作ることができる。したがって、各モーションベース3,4,5,6,7のアクチュエータ13を個別に制御することにより、各種の車両走行状態(車両挙動)を模擬(再現)することが可能である。
In the vehicle
また、この車両挙動再現装置1では、第2モーションベース4,5,6,7によって各車輪21〜24が支持されている状態で、第1モーションベース3によって車体2に直接に力を加えることができる。これにより、実車両の加速時、減速時、旋回時等に車体に作用する慣性力と同様な力を、車輪21〜24(車軸21S〜24S)を支持している部材に対して車体2を相対的に走行させることなく、車体2に与えることができる。また、この車両挙動再現装置1では、第1モーションベース3によって、車体2をヨーイング運動させることができる。これにより、ヨーイング運動を模擬することができる。
In the vehicle
以下、車両挙動再現装置1を用いた車両挙動再現システムについて説明する。
図5は、車両挙動再現システムの全体的な電気的構成を示すブロック図である。
この車両挙動再現システム100は、ドライビングシミュレータ30と、車両挙動再現装置1と、モーションベース制御装置40(以下、単に「制御装置40」という。)とを備えている。ドライビングシミュレータ30は、仮想的に車両の運転をシミュレートするものであり、運転者によって操作される。
Hereinafter, a vehicle behavior reproduction system using the vehicle
FIG. 5 is a block diagram showing the overall electrical configuration of the vehicle behavior reproduction system.
The vehicle
制御装置40は、車両挙動再現装置1の各モーションベース3,4,5,6,7を制御する。制御装置40は、例えば、コンピュータから構成される。制御装置40は、1または複数のコンピュータと1または複数のプログラマブルコントローラとによって構成されてもよい。制御装置40には、各モーションベース3,4,5,6,7の他、操作部51、表示部52、非常停止/解除ボタン53、運転準備ボタン54、配電盤55等が接続されている。非常停止/解除ボタン53は、車両挙動再現装置1(各モーションベース3,4,5,6,7)を非常停止させたり、非常停止状態を解除させたりするために操作されるボタンである。運転準備ボタン54は、後述する限界エラーによって車両挙動再現装置1が非常停止状態になったときに、非常停止状態を解除するために操作されるボタンである。配電盤55は、各モーションベース3〜7への電力供給を制御するための装置である。
The
図6は、各モーションベース3,4,5,6,7の電気的構成を示している。
各モーションベース3,4,5,6,7は、アクチュエータ13と、アクチュエータ13を制御するためのモーションコントローラ14とを含む。アクチュエータ13は、6個の電動シリンダCY1〜CY6と、6個の電動シリンダCY1〜CY6をそれぞれ駆動するための6個のサーボアンプSA1〜SA6とを含む。各サーボアンプSA1〜SA6は、モーションコントローラ14によって制御される。各電動シリンダCY1〜CY6のサーボアンプSA1〜SA6には、当該電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドを手動操作によって伸縮させるためのロッド伸縮用ボタン(図示略)が設けられている。つまり、操作者は、サーボアンプSA1〜SA6のロッド伸縮用ボタンを操作することにより、電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドを伸縮させることができる。
FIG. 6 shows the electrical configuration of each of the
Each
各電動シリンダCY1〜CY6は、サーボモータを含んでいる。各電動シリンダCY1〜CY6には、サーボモータの回転角(シリンダロッド伸縮量)を検出するための回転角センサ(伸縮量検出器)61〜66が設けられている。各回転角センサ61〜66の出力信号c1〜c6は、サーボアンプSA1〜SA6に送られる。各回転角センサ61〜66の出力信号c1〜c6は、サーボアンプSA1〜SA6およびモーションコントローラ14を介して、制御装置40にも送られる。
Each electric cylinder CY1 to CY6 includes a servo motor. The electric cylinders CY1 to CY6 are provided with rotation angle sensors (expansion / contraction amount detectors) 61 to 66 for detecting the rotation angle (cylinder rod expansion / contraction amount) of the servo motor. Output signals c1 to c6 of the respective rotation angle sensors 61 to 66 are sent to the servo amplifiers SA1 to SA6. Output signals c1 to c6 of the respective rotation angle sensors 61 to 66 are also sent to the
各電動シリンダCY1〜CY6には、シリンダロッドがその可動範囲(シリンダ可動範囲)の下限に達したことを、下限エラーとして検出するための下限リミットセンサ71a〜76aが設けられている。また、各電動シリンダCY1〜CY6には、シリンダロッドがその可動範囲(シリンダ可動範囲)の上限に達したことを、上限エラーとして検出するための上限リミットセンサ71b〜76bが設けられている。各下限リミットセンサ71a〜76aの出力信号a1〜a6および各上限リミットセンサ71b〜76bの出力信号b1〜b6は、モーションコントローラ14を介して、制御装置40に送られる。以下において、下限エラーと上限エラーとを区別せずに総称するときには、「限界エラー」ということにする。
Each electric cylinder CY1 to CY6 is provided with
図5に戻り、ドライビングシミュレータ30からは、ドライビングシミュレータ30の運転操作に応じたハンドル角情報(操舵角情報)、アクセル開度情報、ブレーキ踏力情報等が出力される。
制御装置40は、機能処理部として、車両挙動再現制御部41と、限界エラー回避制御部(一時停止手段および戻し制御手段)42と、初期化制御部43と、非常停止/解除制御部(非常停止手段)44とを含んでいる。また、制御装置40は、履歴メモリ45を備えている。
Returning to FIG. 5, the steering
The
車両挙動再現制御部41は、車両モデル41Aと、指令値生成部41Bとを備えている。車両モデル41Aには、ドライビングシミュレータ30から出力されるハンドル角情報、アクセル開度情報およびブレーキ踏力情報が入力する。車両モデル41Aは、これらの入力情報に基づいて、ドライビングシミュレータ30によってシミュレートされている運転状況に応じた車体の位置・姿勢および各車輪の位置・姿勢を演算する。
The vehicle behavior
指令値生成部41Bは、車両モデル41Aによって演算された車体の位置・姿勢および各車輪の位置・姿勢に基づいて、各モーションベース3,4,5,6,7がとるべき位置・姿勢の指令値(位置・姿勢指令値)を所定の制御周期毎に生成する。つまり、指令値生成部41Bは、各モーションベース3〜7に対して車両挙動再現用の位置・姿勢指令値を生成する。各モーションベース3〜7に対する位置・姿勢指令値は、各モーションベース3,4,5,6,7に固定されたxyz座標系のx座標値(X)、y座標値(Y)、z座標値(Z)、x軸周りの回転角(Roll)、y軸周りの回転角(Pitch)およびz軸周りの回転角(Yaw)から構成される。
The command
指令値生成部41Bによって生成された各モーションベース3,4,5,6,7それぞれに対する位置・姿勢指令値は、履歴メモリ45に記憶されるととともに、対応するモーションベース3,4,5,6,7のモーションコントローラ14に与えられる。履歴メモリ45には、図7に示すように、位置・姿勢指令値が時間順に記憶される。
各モーションコントローラ14は、指令値生成部41Bから与えられた位置・姿勢指令値に基づいて、対応するアクチュエータ13を制御する。これにより、各モーションベース3,4,5,6,7の可動ベース12の位置・姿勢が、位置・姿勢指令値に応じた位置・姿勢となるように制御される。これにより、ドライビングシミュレータ30の運転操作に応じた車両挙動が、車両挙動再現装置1によって再現される。
The position / posture command values for the
Each
非常停止/解除制御部44は、車両挙動再現装置1によって車両挙動が再現されている場合に、リミットセンサ71a〜76a,71b〜76bのいずれかによって限界エラーが検出されたときまたは非常停止/解除ボタン53がオンされたときには、配電盤55を制御して、全てのモーションベース3〜7への電力供給を遮断する。非常停止/解除制御部44によって、全てのモーションベース3〜7への電力供給が遮断された状態を非常停止状態といい、非常停止後に全てのモーションベース3〜7への電力供給が復帰されたことを非常停止状態が解除されたということにする。なお、リミットセンサ71a〜76a,71b〜76bのいずれかによって限界エラーが検出されたときには、非常停止/解除制御部44は、表示部52に限界エラーが発生した旨の表示(限界エラー表示)を行う。
The emergency stop / cancel
車両挙動再現装置1が非常停止状態になると、車両挙動再現制御部41は動作禁止状態とされる。車両挙動再現制御部41による動作禁止状態を解除するためには、非常停止状態を解除した後、各モーションベース3〜7の位置・姿勢を初期位置に戻すための処理(初期化処理)を行う必要がある。これは、非常停止状態になった場合には、各モーションベース3〜7の位置・姿勢を初期位置に戻さないと、各モーションベース3〜7の位置・姿勢を正確に特定することができないからである。
When the vehicle
ただし、限界エラーが検出されたことによって車両挙動再現装置1が非常停止された場合には、限界エラーが検出された状態で初期化処理を行うことは好ましくない。そこで、限界エラーが検出されることによって車両挙動再現装置1が非常停止された場合には、非常停止状態の解除後において、操作者の操作によって限界エラーが解除されるまでは(限界エラーが検出されない状態とされるまでは)、初期化処理の実行が禁止される。限界エラーの解除は、操作者が目視によって限界エラーが検出されている電動シリンダCY1〜CY6を特定し、特定した電動シリンダCY1〜CY6のサーボアンプSA1〜SA6に設けられたロッド伸縮用ボタンを操作することによって行われる。後述するように、限界エラーが解除されると、初期化制御部43による初期化処理が開始される。
However, when the vehicle
非常停止/解除ボタン53がオンされることによって車両挙動再現装置1が非常停止状態となった場合には、操作者によって非常停止/解除ボタン53がオフされたときに、非常停止/解除制御部44は、配電盤55を制御して非常停止状態を解除する。非常停止/解除ボタン53の操作によって非常停止状態が解除されたときには、非常停止/解除制御部44は、図8に示すように、表示部52に各モーションベース3〜7に対応する初期化ボタン83〜87を含む操作画面を表示するとともに、初期化開始指令を初期化制御部43に与える。
When the vehicle
一方、限界エラーが検出されることによって車両挙動再現装置1が非常停止状態となった場合には、操作者によって運転準備ボタン54が操作されたときに、非常停止/解除制御部44は、配電盤55を制御して非常停止状態を解除する。運転準備ボタン54の操作によって非常停止状態が解除されたときには、非常停止/解除制御部44は、表示部52への限界エラー表示を維持させる。この場合には、表示部52に初期化ボタン83〜87を含む操作画面は表示されない。この場合、操作者は、目視によって限界エラーが検出されている電動シリンダCY1〜CY6を特定し、特定した電動シリンダCY1〜CY6のサーボアンプSA1〜SA6に設けられたロッド伸縮用ボタンを操作することによって、限界エラーを解除する。限界エラーが解除されると、非常停止/解除制御部44は、限界エラー表示を消去する。そして、非常停止/解除制御部44は、図8に示すように、表示部52に各モーションベース3〜7に対応する初期化ボタン83〜87を含む操作画面を表示するとともに、初期化開始指令を初期化制御部43に与える。
On the other hand, when the vehicle
初期化制御部43は、初期化開始指令が与えられると、初期化処理を実行する。
図9は、初期化制御部43によって実行される初期化処理の手順の一例を示すフローチャートである。
初期化開始指令が与えられると(ステップS1:YES)、初期化制御部43は、全てのモーションベース3〜7が初期化されたか否かを判別する(ステップS2)。つまり、初期化制御部43は、全てのモーションベース3〜7に対してそれを初期位置に戻すための初期化処理(後述するステップS4の処理)が実行されたか否かを判別する。いずれかのモーションベース3〜7が初期化されていない場合には(ステップS2:NO)、初期化制御部43は、いずれかの初期化ボタン83〜87が操作されたか否かを判別する(ステップS3)。
The
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the procedure of the initialization process executed by the
When the initialization start command is given (step S1: YES), the
初期化ボタン83〜87のいずれもが操作されなかった場合には(ステップS3:NO)、ステップS2に戻る。前記ステップS3において、いずれかの初期化ボタン83〜87が操作されたと判別された場合には(ステップS3:YES)、初期化制御部43は、ステップS4に移行する。ステップS4では、初期化制御部43は、操作された初期化ボタン83〜87に対応するモーションベース3〜7を初期位置に段階的に戻すための位置・姿勢指令値を生成する。初期化制御部43によって生成された位置・姿勢指令値は、対応するモーションベース3〜7のモーションコントローラ14に与えられる。これにより、対応するモーションベース4〜7が初期位置に戻される。この後、初期化制御部43は、ステップS2に戻る。
If none of the
このようにして、全てのモーションベース3〜7が初期位置に戻されると(初期化されると)、ステップS2で肯定判定されるので(ステップS2:YES)、初期化制御部43は、車両挙動再現制御部41の動作禁止状態を解除する(ステップS5)。これにより、車両挙動再現制御部41による車両挙動再現制御が可能となる。そして、初期化制御部43は、今回の処理を終了する。
Thus, when all the
この実施形態では、限界エラーが検出されて非常停止状態にされた場合に車両挙動再現動作を行える状態に戻すためには、操作者は、非常停止状態を解除し、限界エラーを解除し、全てのモーションベース3〜7を初期位置に戻すといった作業を行う必要がある。このため、限界エラーが発生した場合には、車両挙動再現動作を行える状態に戻すために時間がかかるとともに、操作者の負担が増加する。
In this embodiment, in order to return to the state where the vehicle behavior reproduction operation can be performed when the limit error is detected and the emergency stop state is set, the operator cancels the emergency stop state, cancels the limit error, It is necessary to perform an operation of returning the
そこで、この実施形態では、限界エラーが発生するのを回避して、限界エラーが発生した場合にかかる時間および労力の浪費を削減するために、限界エラー回避制御部42が設けられている。限界エラー回避制御部42は、車両挙動再現制御部41によって車両挙動再現制御が行われているときに、限界エラー回避処理を実行する。
図10は、限界エラー回避制御部42によって実行される限界エラー回避処理の手順の一例を示すフローチャートである。
Therefore, in this embodiment, the limit error
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a procedure of limit error avoidance processing executed by the limit error
各モーションベース3〜7に6本ずつ電動シリンダCY1〜CY6が設けられているので、車両挙動再現装置1には30本の電動シリンダCY1〜CY6が設けられている。30本の電動シリンダCY1〜CY6に、1〜30の識別番号が与えられているものとする。
各電動シリンダCY1〜CY6に、シリンダ可動範囲よりも狭い範囲のエラー回避用シリンダ可動範囲が設定されている。エラー回避用シリンダ可動範囲の下限は、シリンダ可動範囲の下限よりも上限側に設定されている。エラー回避用シリンダ可動範囲の上限は、シリンダ可動範囲の上限よりも下限側に設定されている。つまり、エラー回避用シリンダ可動範囲の両端は、それぞれ、シリンダ可動範囲の両端よりも内側に設定されている。
Since six electric cylinders CY1 to CY6 are provided in each of the
Each electric cylinder CY1 to CY6 has an error avoidance cylinder movable range narrower than the cylinder movable range. The lower limit of the error avoidance cylinder movable range is set to the upper limit side than the lower limit of the cylinder movable range. The upper limit of the error avoidance cylinder movable range is set to the lower limit side than the upper limit of the cylinder movable range. In other words, both ends of the error avoidance cylinder movable range are set inside the both ends of the cylinder movable range.
限界エラー回避制御部42は、識別番号を表す変数nに1を設定する(ステップS11)。以下において、識別番号nの電動シリンダCY1〜CY6に設けられた回転角センサ61〜66を、「識別番号nに対応する回転角センサ61〜66」ということにする。限界エラー回避制御部42は、識別番号nに対応する回転角センサ61〜66によって検出される回転角(シリンダロッド伸縮量)に基いて、識別番号nの電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したか否かを判別する(ステップS12)。
The limit error
ステップS12の処理について具体的に説明する。回転角センサ61〜66によって検出される回転角(シリンダロッド伸縮量)は、シリンダ本体に対するシリンダロッドの伸張量が大きいほど大きくなるものとする。回転角センサ61〜66によって検出される回転角のエラー回避用シリンダ可動範囲の下限に対応する値を下限閾値とし、エラー回避用シリンダ可動範囲の上限に対応する値を上限閾値とする。ステップS12では、限界エラー回避制御部42は、識別番号nに対応する回転角センサ61〜66によって検出される回転角が下限閾値以下であるか否かおよび上限閾値以上であるか否かを判別する。識別番号nに対応する回転角センサ61〜66によって検出される回転角が下限閾値以下であるかまたは上限閾値以上であると判別された場合には、限界エラー回避制御部42は、識別番号nの電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したと判別する。一方、識別番号nに対応する回転角センサ61〜66によって検出される回転角が下限閾値より大きくかつ上限閾値よりも小さいと判別された場合には、限界エラー回避制御部42は、識別番号nの電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達していないと判別する。
The process of step S12 will be specifically described. It is assumed that the rotation angle (cylinder rod expansion / contraction amount) detected by the rotation angle sensors 61 to 66 increases as the extension amount of the cylinder rod with respect to the cylinder body increases. A value corresponding to the lower limit of the error avoidance cylinder movable range of the rotation angle detected by the rotation angle sensors 61 to 66 is set as a lower limit threshold, and a value corresponding to the upper limit of the error avoidance cylinder movable range is set as an upper limit threshold. In step S12, the limit error
前記ステップS12において、識別番号nの電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達していないと判別された場合には(ステップS12:NO)、限界エラー回避制御部42は、変数nが30未満であるか否かを判別する(ステップS13)。変数nが30未満であれば(ステップS13:YES)、限界エラー回避制御部42は、変数nを1だけインクリメントした後(ステップS14)、ステップS12に戻る。前記ステップS13において、変数nが30以上であると判別された場合には(ステップS13:NO)、限界エラー回避制御部42は、ステップS11に戻る。このようにして、30個の電動シリンダCY1〜CY6それぞれについて、所定の順番でかつ循環的に、その電動シリンダのシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したか否かが判別される。
If it is determined in step S12 that the cylinder rods of the electric cylinders CY1 to CY6 with the identification number n have not reached the limit of the error avoidance cylinder movable range (step S12: NO), the limit error
前記ステップS12において、識別番号nの電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したと判別された場合には(ステップS12:YES)、限界エラー回避制御部42は、全てのモーションベース3〜7を一時停止させるとともに停止車両挙動再現制御部41の動作を停止させる(ステップS15)。全てのモーションベース3〜7を一時停止させるとは、全てのモーションベース3〜7への電力供給を遮断せずに、全てのモーションベース3〜7を停止させることをいう。例えば、限界エラー回避制御部42は、全てのモーションベース3〜7を停止させる指令を対応するモーションコントローラ14に出力してもよいし、車両挙動再現制御部41からモーションコントローラ14に位置・姿勢指令値が与えられないようにしてもよい。
If it is determined in step S12 that the cylinder rods of the electric cylinders CY1 to CY6 with the identification number n have reached the limit of the cylinder range for error avoidance (step S12: YES), the limit error
次に、限界エラー回避制御部42は、履歴メモリ25の記憶履歴に基いて、全てのモーションベース3〜7の位置・姿勢を、1制御周期前の状態に戻す(ステップS16)。これを繰り返して、全てのモーションベース3〜7の位置・姿勢を、M制御周期前の状態に戻す(ステップS17)。Mは予め設定された定数であり、1以上の整数である。これにより、各モーションションベース3〜7の位置・姿勢が、いずれかの電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときよりも前の位置・姿勢に戻される。そして、今回の処理を終了する。
Next, the limit error
M制御周期戻った状態で、運転条件を変えないで車両挙動再現動作を再度行えば、いずれかのシリンダのシリンダロッドがエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に再度達することが予想されるので、車両挙動再現動作を再度行う場合には運転条件を一部変更することが好ましい。
上記実施形態では、複数のモーションベース3〜7の複数の電動シリンダCY1〜CY6のいずれかのシリンダロッドが、シリンダ可動範囲の両端よりも両端が内側に設定されているエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときには、複数のモーションベース3〜7が一時停止される。これにより、限界エラーが発生するのを未然に回避することができる。これにより、限界エラーが発生した場合にかかる時間および労力の浪費を削減できる。また、一時停止後に、各モーションションベース3〜7の位置・姿勢が、いずれかの電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用可動範囲の限界に達したことが検出されたよりも前の位置・姿勢に戻される。これにより、各モーションションベース3〜7の位置・姿勢を、限界エラーが発生するおそれのない位置まで戻すことができる。
If the vehicle behavior reproduction operation is performed again without changing the driving conditions in the state where the M control period has returned, the cylinder rod of one of the cylinders is expected to reach the limit of the error avoiding cylinder movable range again. When performing the behavior reproduction operation again, it is preferable to partially change the operating conditions.
In the above-described embodiment, the cylinder rod of any of the plurality of electric cylinders CY1 to CY6 of the plurality of
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、限界エラー回避制御部42は、各電動シリンダCY1〜CY6に設けられた回転角センサ61〜66の出力信号に基いて、当該電動シリンダCY1〜CY6のシリンダロッドがエラー回避用可動範囲の限界に達したか否かを判別している。しかし、限界エラー回避制御部42は、回転角センサ61〜66以外のセンサを用いて、電動シリンダのシリンダロッドがエラー回避用可動範囲の限界に達したか否かを判別してもよい。回転角センサ61〜66以外のセンサとしては、例えば、電動シリンダのシリンダロッドがエラー回避用可動範囲の限界に達したことを検出するためのリミットスイッチであってもよい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the limit error
また、前述の実施形態では、図9のステップS1で初期化開始指令が与えられた時点において、モーションベース3〜7の中に初期位置にあるものが存在していたとしても、全てのモーションベースに対する初期化処理(ステップS4の処理)が完了した後でなければ、車両挙動再現制御部41の動作禁止状態は解除されない。しかし、図9のステップS1で初期化開始指令が与えられた時点で初期位置にあるモーションベースに対しては初期化処理(ステップS4の処理)を行わなくても、それ以外のモーションベースに対する初期化処理が完了したときに、車両挙動再現制御部41の動作禁止状態を解除するようにしてもよい。この場合には、前記ステップS2では、初期化制御部43は、全てのモーションベース3〜7が初期位置にあるか否かを判別すればよい。
Further, in the above-described embodiment, even if the
また、前述の実施形態では、各車軸21S〜24Sに車輪21〜24が装着されているが、各車軸21S〜24Sに車輪21〜24を装着せずに、各車軸21S〜24Sをそれぞれ各第2モーションベース4〜7に載せるようにしてもよい。
なお、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Further, in the above-described embodiment, the
The present invention can be modified in various ways within the scope of the matters described in the claims.
1…車両挙動再現装置、2…車体、3…第1モーションベース、4〜7…第2モーションベース、11…固定ベース、12…可動ベース、13…アクチュエータ、14…モーションコントローラ、21〜24…車輪、21S〜24S…車軸、30…ドライビングシミュレータ、40…モーションベース制御装置、41…車両挙動再現制御部、42…限界エラー回避制御部、43…初期化制御部、44…非常停止/解除制御部、45…履歴メモリ、53…非常停止/解除ボタン、54…運転準備ボタン、55…配電盤、83〜87…初期化ボタン、100…車両挙動再現システム、101…スペーサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数のモーションベースの6自由度運動のいずれかが、前記可動範囲の両端よりも両端が内側に設定されているエラー回避用可動範囲の限界に達したことが検出されたときに、前記複数のモーションベースを一時停止させる一時停止手段を含む、車両挙動再現システム。 A vehicle body having a plurality of axles attached thereto, a first motion base for supporting the vehicle body and causing the vehicle body to move in six degrees of freedom, and supporting each of the axles and moving in six degrees of freedom on each axle. A plurality of second motion bases, vehicle behavior reproduction control means for giving a command value for vehicle behavior reproduction to each of the motion bases, and any one of the six-degree-of-freedom motions of the plurality of motion bases within a movable range. A vehicle behavior reproduction system including emergency stop means for emergency stopping all motion bases when a limit error occurs when it is detected that a limit has been reached,
When it is detected that one of the motion-free six-degree-of-freedom motions of the plurality of motion bases has reached the limit of the error avoiding movable range in which both ends are set to the inner side than both ends of the movable range, A vehicle behavior reproduction system including a pause means for temporarily stopping the motion base of the vehicle.
前記一時停止手段によって前記複数のモーションベースが一時停止された後、前記記憶手段に記憶されている過去の指令値に基いて、前記複数のモーションベースを駆動して、前記各モーションベースの位置・姿勢を、前記エラー回避用可動範囲の限界に達したことが検出されたときよりも前の位置・姿勢に戻す戻し制御手段とをさらに含む、請求項1に記載の車両挙動再現システム。 Storage means for storing a history of command values given to each motion base by the vehicle behavior reproduction control means;
After the plurality of motion bases are temporarily stopped by the pause means, the plurality of motion bases are driven based on past command values stored in the storage means, and the position of each motion base is The vehicle behavior reproduction system according to claim 1, further comprising return control means for returning the posture to a position / posture before the time when it is detected that the limit of the movable range for error avoidance is reached.
前記非常停止手段は、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかがシリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときに、限界エラーが発生したとして、前記複数のモーションベースを非常停止させるように構成されており、
前記一時停止手段は、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記シリンダ可動範囲の両端よりも両端が内側に設定されているエラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときに、前記複数のモーションベースを一時停止させるように構成されており、
前記戻し制御手段は、前記各モーションベースの位置・姿勢を、前記エラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したことが検出されたときよりも前の位置・姿勢に戻すように構成されている、請求項2に記載の車両挙動再現システム。 Each motion base includes a plurality of cylinders;
The emergency stop means determines that a limit error has occurred when any of the plurality of cylinders of the plurality of motion bases has reached a limit of a cylinder movable range, and Is configured to make an emergency stop,
The temporary stop means that any one of the plurality of motion-based cylinders has reached the limit of the error avoiding cylinder movable range in which both ends are set inward from both ends of the cylinder movable range. Is configured to pause the plurality of motion bases when detected.
The return control means is configured to return the position / posture of each motion base to the previous position / posture when it is detected that the limit of the error avoidance cylinder movable range has been reached. The vehicle behavior reproduction system according to claim 2.
前記非常停止手段は、前記複数のリミットセンサのいずれかによって、複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記シリンダ可動範囲の限界に達していることが検出されたときに、前記複数のモーションベースを非常停止させるように構成されている、請求項3に記載の車両挙動再現システム。 Each cylinder is provided with a limit switch for detecting that the cylinder has reached the limit of the cylinder movable range,
When the emergency stop means detects that any of the plurality of motion-based cylinders has reached the limit of the cylinder movable range by any of the plurality of limit sensors, The vehicle behavior reproduction system according to claim 3, wherein the plurality of motion bases are configured to make an emergency stop.
前記一時停止手段は、
前記各伸縮量検出器によって検出されるシリンダロッド伸縮量に基いて、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記エラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって、前記複数のモーションベースの前記複数のシリンダのうちのいずれかが前記エラー回避用シリンダ可動範囲の限界に達したと判別されたときに、前記複数のモーションベースを一時停止させる手段とを含む、請求項3または4に記載の車両挙動再現システム。 Each cylinder is provided with an expansion / contraction amount detector for detecting the cylinder rod expansion / contraction amount of the cylinder,
The pause means is
Based on the cylinder rod expansion / contraction amount detected by each expansion / contraction amount detector, it is determined whether any of the plurality of cylinders of the plurality of motion bases has reached the limit of the cylinder range for error avoidance. Discriminating means for discriminating;
Means for temporarily stopping the plurality of motion bases when it is determined by the determination means that any of the plurality of cylinders of the plurality of motion bases has reached the limit of the error avoiding cylinder movable range; The vehicle behavior reproduction system according to claim 3 or 4, comprising:
Priority Applications (1)
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