JP2020117085A - Vehicular posture control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各車輪と車体との間に作用する力を制御することにより車両の姿勢を制御する車両の姿勢制御装置に係る。 The present invention relates to a vehicle attitude control device that controls the attitude of a vehicle by controlling the force that acts between each wheel and the vehicle body.
道路を走行する自動車などの車両においては、加減速及び旋回などのように車両が加速度を発生する走行運動をすると、車両及び乗員に慣性力が作用する。その結果、車体はピッチング及びローリングのような姿勢変化を生じ、乗員はシートなどに対する姿勢を変化する。そのため、乗員はシートなどに対する姿勢変化が過剰にならないよう、筋肉を働かせてできるだけ元の姿勢を確保しようとする。よって、この筋肉の作用による姿勢確保が繰り返されると、乗員に疲労が蓄積する。 In a vehicle such as an automobile running on a road, when the vehicle makes a running motion such as acceleration or deceleration or turning to generate acceleration, inertial force acts on the vehicle and an occupant. As a result, the vehicle body undergoes posture changes such as pitching and rolling, and the occupant changes its posture with respect to the seat and the like. Therefore, the occupant tries to secure his original posture as much as possible by working his muscles so that the posture of the seat does not change excessively. Therefore, if the posture is secured by the action of this muscle repeatedly, fatigue is accumulated in the occupant.
〔発明が解決しようとする課題〕
シートなどに対する乗員の姿勢変化を低減することによって乗員の疲労の蓄積を低減すべく、シートベルトによるシートに対する乗員の拘束度合を高くすることが考えられる。しかし、その場合には車両及び乗員に慣性力が作用しない通常の走行時において乗員が不快感を覚えることが避けられない。
[Problems to be Solved by the Invention]
It is conceivable to increase the degree of restraint of the occupant on the seat by the seat belt in order to reduce the accumulation of fatigue of the occupant by reducing the change in the occupant's posture with respect to the seat or the like. However, in that case, it is inevitable that the occupant feels uncomfortable during normal traveling in which no inertial force acts on the vehicle and the occupant.
また、従来知られている車両用姿勢制御装置のように、車体の姿勢変化が減少するように車体の姿勢を制御することが考えられる。しかし、車体の姿勢変化が減少するように車体の姿勢を制御しても、乗員に作用する慣性力は減少しないので、シートなどに対する乗員の姿勢変化が却って大きくなり、乗員の疲労の蓄積が却って悪化する。 Further, it is conceivable to control the attitude of the vehicle body so that the change in the attitude of the vehicle body is reduced, as in a conventionally known vehicle attitude control device. However, even if the attitude of the vehicle body is controlled so as to reduce the attitude change of the vehicle body, the inertial force acting on the occupant does not decrease, so the attitude change of the occupant with respect to the seat and the like becomes rather large, and the accumulation of fatigue of the occupant is avoided. Getting worse.
これに対し、車両の走行に起因して乗員に作用する慣性力に少なくとも部分的に対向する力が乗員に作用するよう車体の姿勢を修正すれば、シートなどに対する乗員の姿勢変化を減少させて乗員の疲労の蓄積を低減することができると考えられる。 On the other hand, if the attitude of the vehicle body is corrected so that a force that at least partially opposes the inertial force that acts on the occupant due to the traveling of the vehicle acts on the occupant, the posture change of the occupant with respect to the seat or the like can be reduced. It is considered that the accumulation of fatigue of the occupant can be reduced.
上記特許文献1には、同乗者の前後移動または横移動を車内カメラにて撮像し、撮像結果に基づいて旋回時にアクティブサスペンションを制御することによって車体の姿勢を制御する車両用制御装置が記載されている。しかし、この車両用制御装置は、車両の走行に起因して乗員に作用する慣性力に対向する力が乗員に作用するよう車体の姿勢を修正するようにはなっていないので、シートなどに対する乗員の姿勢変化を減少させて乗員の疲労の蓄積を低減することはできない。 The above-mentioned Patent Document 1 describes a vehicle control device that controls a posture of a vehicle body by capturing an image of a passenger's longitudinal movement or lateral movement with an in-vehicle camera and controlling an active suspension during turning based on the imaged result. ing. However, this vehicle control device is not designed to correct the posture of the vehicle body so that the force that opposes the inertial force acting on the occupant due to the traveling of the vehicle acts on the occupant. It is not possible to reduce the change in posture of the passenger and reduce the accumulation of fatigue of the occupant.
本発明の課題は、シートなどに対する乗員の姿勢変化を減少させて乗員の疲労の蓄積を低減することができるよう構成された車両の姿勢制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an attitude control device for a vehicle configured so as to reduce changes in the attitude of an occupant with respect to a seat or the like and reduce accumulation of fatigue of the occupant.
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、各車輪(12FL〜12RR)と車体(14)との間に作用する力を制御することにより車両(16)の姿勢を制御する車両の姿勢制御装置(10)であって、車両の乗員(18)を撮像するカメラ(20)と、カメラにより撮像された画像に基づいて乗員の骨格姿勢(56)を推定し、理想骨格姿勢(58)と推定された骨格姿勢との差分に基づいて乗員の筋力及びシート反力の少なくとも一方を推定し、乗員の筋力及びシート反力の少なくとも一方に基づいて乗員の姿勢が理想的な姿勢に近づくように車体(14)の姿勢を修正するよう構成された制御ユニット(24)と、を含む車両の姿勢制御装置が提供される。
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
According to the present invention, there is provided a vehicle attitude control device (10) for controlling the attitude of a vehicle (16) by controlling a force acting between each wheel (12FL to 12RR) and a vehicle body (14). Of the vehicle occupant (18) of the vehicle, and the skeleton posture (56) of the occupant estimated based on the image captured by the camera to determine the ideal skeleton posture (58). At least one of the occupant's muscle force and seat reaction force is estimated based on the difference, and the posture of the vehicle body (14) is adjusted so that the occupant's posture approaches an ideal posture based on at least one of the occupant's muscle force and seat reaction force. A vehicle attitude control system is provided that includes a control unit (24) configured to modify.
上記の構成によれば、カメラにより撮像された画像に基づいて乗員の骨格姿勢が推定され、乗員の骨格姿勢に基づいて乗員の筋力及びシート反力の少なくとも一方が推定され、乗員の筋力及びシート反力の少なくとも一方に基づいて乗員の姿勢が理想的な姿勢に近づくように車体の姿勢が修正される。 According to the above configuration, the skeletal posture of the occupant is estimated based on the image captured by the camera, and at least one of the muscular force of the occupant and the seat reaction force is estimated based on the skeletal posture of the occupant. The posture of the vehicle body is corrected so that the posture of the occupant approaches the ideal posture based on at least one of the reaction forces.
後述のように、理想的な姿勢は乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力が最小になる姿勢である。よって、上記の構成によれば、乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力が小さくなるように車体の姿勢が修正されるので、乗員の疲労の蓄積を低減することができる。なお、乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力が小さくなるのは、上記のように車体の姿勢を修正することにより、車両の走行に起因して乗員に作用する慣性力に少なくとも部分的に対向する力を乗員に作用させ、乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力を低減することができることによると考えられる。 As described later, the ideal posture is a posture in which the extra muscle force of the occupant and the seat reaction force acting on the occupant are minimized. Therefore, according to the above configuration, the posture of the vehicle body is corrected so that the extra muscular force of the occupant and the seat reaction force acting on the occupant are reduced, so that the accumulation of fatigue of the occupant can be reduced. It should be noted that the excessive muscle force of the occupant and the seat reaction force acting on the occupant become small because the inertia force acting on the occupant due to the traveling of the vehicle is at least partly due to the correction of the posture of the vehicle body as described above. It is conceivable that the opposing force is applied to the occupant to reduce the extra muscle force of the occupant and the seat reaction force acting on the occupant.
本発明の姿勢制御装置において、「理想的な姿勢」は、乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力が最小になる姿勢である。また、「乗員の筋力」は、乗員の主要な筋肉が発生する力であってよく、「シート反力」は、シート自体の反力のみでなく、シートベルトなどからの反力を含む概念である。 In the posture control device of the present invention, the "ideal posture" is a posture in which the excessive muscle force of the occupant and the seat reaction force acting on the occupant are minimized. In addition, "passenger muscular strength" may be the force generated by the main muscles of the occupant, and "seat reaction force" is a concept that includes not only the reaction force of the seat itself but also the reaction force from the seat belt or the like. is there.
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 In the above description, in order to help understanding of the present invention, the reference numerals used in the embodiments are attached in parentheses to the configurations of the invention corresponding to the embodiments to be described later. However, each component of the present invention is not limited to the component of the embodiment corresponding to the reference numeral in parentheses. Other objects, other features and attendant advantages of the present invention will be easily understood from the description of the embodiments of the present invention described with reference to the following drawings.
[実施形態]
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施形態にかかる姿勢制御装置10は、後に詳細に説明するように、左右の前輪12FL、12FR及び左右の後輪12RL、12RRと車体14との間に作用する主として上下方向の力を制御することにより、車両16の姿勢を制御するよう構成されている。図1には詳細に示されていないが、前輪12FL及び12FRは転舵輪であり、後輪12RL及び12RRは非転舵輪である。
The
姿勢制御装置10は、車両16の乗員18を撮像するカメラ20と、車輪12FL、12FR、12RL及び12RRのサスペンション22FL、22FR、22RL及び22RRを制御する制御ユニットとしての電子制御装置24と、を含んでいる。カメラ20は、運転者及び助手席同乗者を撮像可能な例えばCCDカメラ、赤外線カメラなどであってよい。なお、カメラ20は、図2に示されていように、車室2内にてルームミラー4の上方にてウインドシールド6の内面又はルーフパネル8に取り付けられていてよい。
The
図1に示されているように、前輪サスペンション22FL及び22FRは、それぞれサスペンションアーム26FL及び26FRを含み、後輪サスペンション22RL及び22RRは、それぞれサスペンションアーム26RL及び26RRを含んでいる。図1においては、サスペンションアーム26FL〜26RRは、それぞれ一つずつしか図示されていないが、これらのアームはそれぞれ複数設けられていてよい。 As shown in FIG. 1, the front wheel suspensions 22FL and 22FR include suspension arms 26FL and 26FR, respectively, and the rear wheel suspensions 22RL and 22RR include suspension arms 26RL and 26RR, respectively. Although only one suspension arm 26FL to 26RR is shown in FIG. 1, a plurality of these arms may be provided.
更に、前輪サスペンション22FL及び22FRは、それぞれショックアブソーバ28FL及び28FR及びサスペンションスプリング30FL及び30FRを含んでいる。同様に、後輪サスペンション22RL及び22RRは、それぞれショックアブソーバ28RL及び28RR及びサスペンションスプリング30RL及び30RRを含んでいる。ショックアブソーバ28FL〜28RRの減衰係数は一定であるが、これらのショックアブソーバは減衰力可変式のショックアブソーバであってもよい。 Further, the front wheel suspensions 22FL and 22FR include shock absorbers 28FL and 28FR and suspension springs 30FL and 30FR, respectively. Similarly, the rear wheel suspensions 22RL and 22RR include shock absorbers 28RL and 28RR and suspension springs 30RL and 30RR, respectively. The damping coefficients of the shock absorbers 28FL to 28RR are constant, but these shock absorbers may be variable damping force type shock absorbers.
図示の実施形態においては、ショックアブソーバ28FL及び28FRは、それぞれ上端にて車体14に連結され、下端にて車輪支持部材32FL及び32FRに連結されている。
同様に、ショックアブソーバ28RL及び28RRは、それぞれ上端にて車体14に連結され、下端にて車輪支持部材32RL及び32RRに連結されている。
In the illustrated embodiment, the shock absorbers 28FL and 28FR are respectively connected to the
Similarly, the shock absorbers 28RL and 28RR are connected to the
なお、サスペンション22FL〜2RRは、それぞれ車輪12FL〜12RR及び車体14が互いに他に対し上下方向に変位することを許容する限り、任意の形式のサスペンションであってよく、独立懸架式のサスペンションであることが好ましい。また、サスペンションスプリング30FL〜30RRは、圧縮コイルスプリング、エアスプリングなどの任意のスプリングであってよい。
The suspensions 22FL to 2RR may be suspensions of any type as long as they allow the wheels 12FL to 12RR and the
以上の説明から解るように、少なくとも車体14は車両16のばね上を構成しており、少なくとも車輪12FL〜12RR及び車輪支持部材32FL〜32RRは、車両16のばね下を構成している。
As can be understood from the above description, at least the
更に、図示の実施形態においては、車体14とショックアブソーバ28FL〜28RRのピストンロッドとの間には、それぞれアクチュエータ34FL〜34RRが設けられている。アクチュエータ34FL〜34RRは、車体と車輪12FL〜12RRとの間に作用する力を油圧式又は電磁式に発生するアクチュエータとして機能する。アクチュエータ34FL〜34RRは、ショックアブソーバ28FL〜28RR及びサスペンションスプリング30FL〜30RRなどと共働して、アクティブサスペンションを構成している。なお、アクチュエータ34FL〜34RRは、電子制御装置24によって制御されることにより、車体と車輪との間に作用する力を制御することができる限り、当技術分野において公知の任意の構成のアクチュエータであってよい。
Further, in the illustrated embodiment, actuators 34FL to 34RR are provided between the
図3に示されているように、カメラ20は、斜め前方且つ斜め上方からシート36に着座する乗員18を撮像し、撮像された画像情報を電子制御装置24へ出力する。乗員18は、運転者のみが乗車している場合には運転者であり、運転者及び助手席同乗者が乗車している場合には運転者及び助手席同乗者である。電子制御装置24は、入力された画像情報を処理することにより、正面の斜め上方から乗員18を撮像した正面画像情報に変換する。
As shown in FIG. 3, the
なお、入力された画像情報は、車両の横方向且つ上方から乗員18を撮像した側面画像情報にも変換されてよい。また、図2において20′にて示されているように、それぞれ正面の斜め上方から運転者及び助手席同乗者を撮像することにより正面画像を取得する二つのカメラが設けられていてもよい。
In addition, the input image information may be converted into side image information in which the
電子制御装置24は、後に詳細に説明するように、正面画像情報に基づいて乗員18の体表面姿勢を推定し、体表面姿勢に基づいて乗員18の骨格姿勢を推定する。更に、電子制御装置24は、正面画像情報に基づいて乗員18の顔面認証を行うことにより、乗員を特定する。
As will be described later in detail, the
周知のように、道路を走行する自動車などの車両は、走行時に6自由度の運動をする。即ち、車両は、前後方向、横方向、上下方向、ピッチ軸周り、ロール軸周り及び上下軸周りの運動をする。前後方向、横方向及び上下方向の運動が乗員の姿勢に及ぼす影響は、ピッチ軸周り、ロール軸周り及び上下軸周りの運動が乗員の姿勢に及ぼす影響に比して小さい。前後方向の運動は車両の走行に必要な運動であり、前後方向及び横方向の運動に起因する乗員の姿勢の変化を低減するために車両の姿勢を制御することは困難である。また、上下方向の運動はショックアブソーバによる制振作用や車両の制振制御によって低減される。 As is well known, a vehicle such as an automobile running on a road has six degrees of freedom during running. That is, the vehicle moves in the front-rear direction, the lateral direction, the vertical direction, around the pitch axis, around the roll axis, and around the vertical axis. The influence of the longitudinal, lateral, and vertical movements on the posture of the occupant is smaller than the influences of the movements around the pitch axis, the roll axis, and the vertical axis on the posture of the occupant. The movement in the front-back direction is a movement necessary for traveling of the vehicle, and it is difficult to control the posture of the vehicle in order to reduce the change in the posture of the occupant caused by the movement in the front-rear direction and the lateral direction. Further, the vertical movement is reduced by the damping action of the shock absorber and the damping control of the vehicle.
軸周りの運動のうち、ピッチ軸周りの運動(ピッチング)及びロール軸周りの運動(ローリング)は、それぞれ車両の加減速に伴う前後方向の荷重移動及び旋回に伴う横方向の荷重移動に起因して発生する。これに対し、上下軸周りの運動(ヨーイング)は、車両の旋回、進行方向の変更など車両の走行に必要な運動である。よって、実施形態においては、主としてピッチング及びローリングに起因する乗員の姿勢変化が低減されるよう、車両の姿勢が制御される。 Among the movements about the axis, the movements about the pitch axis (pitching) and the movements about the roll axis (rolling) are caused by the load movement in the front-rear direction accompanying the acceleration and deceleration of the vehicle and the load movement in the lateral direction accompanying the turning, respectively. Occurs. On the other hand, the motion about the vertical axis (yawing) is a motion required for running the vehicle such as turning the vehicle and changing the traveling direction. Therefore, in the embodiment, the posture of the vehicle is controlled so that the posture change of the occupant mainly caused by pitching and rolling is reduced.
車両16には、ピッチング及びローリングの指標値である車体14のピッチ角θp及びロール角θrを推定するための車両16の運動状態量として、それぞれ車両の前後加速度Gx及び横加速度Gyを検出する前後加速度センサ40及び横加速度センサ42が設けられている。前後加速度Gx及び横加速度Gyを示す信号は電子制御装置24に入力される。電子制御装置24は、当技術分野において公知の要領にて車両の前後加速度Gx及び横加速度Gyに基づいてそれぞれ車体14のピッチ角θp及びロール角θrを推定する。
The
図1には詳細に示されていないが、電子制御装置24は、マイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいる。マイクロコンピュータは、CPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成を有している。ROMは、運転者及び助手席同乗者について、幾つかの体格毎に理想骨格姿勢のデータを記憶している。
Although not shown in detail in FIG. 1, the
CPUは、理想骨格姿勢と推定骨格姿勢との差及び車体14のピッチ角θp、ロール角θrに基づいて、乗員の主要な筋肉の筋力及びシート反力を推定する。CPUは、乗員の筋力及びシート反力に基づいて乗員の姿勢を理想的な姿勢に近づけるための目標姿勢修正量として車体14のピッチ角θp及びロール角θrの目標修正量Δθpt及びΔθrtを算出する。更に、CPUは、車体14のピッチ角θp及びロール角θrがそれぞれ標修正量Δθpt及びΔθrtだけ修正されるように、各車輪のアクチュエータ34FL〜34RRを制御することによって車体の姿勢を制御し、これにより乗員の姿勢を理想的な姿勢に近づける。なお、理想骨格姿勢は、理想的な姿勢と同様に、不必要な筋力及びシート反力が最小になる姿勢である。
The CPU estimates the muscular force of the occupant's main muscles and the seat reaction force based on the difference between the ideal skeletal posture and the estimated skeletal posture and the pitch angle θp and the roll angle θr of the
CPUが以上の制御を行うための図4及び図5に示されたフローチャートに対応する姿勢制御プログラムが、ROMに格納されており、車体の姿勢は同制御プログラムに従ってCPUにより制御される。ROMには図6に示されたフローチャートに対応する警報制御プログラムも格納されている。RAMは、制御プログラムに従ってCPUが行う処理に必要なデータを一時的に記憶する。なお、電子制御装置24は、後述のように、必要に応じてナビゲーション装置44と通信し、必要に応じて警報装置46を作動させる。
An attitude control program corresponding to the flowcharts shown in FIGS. 4 and 5 for the CPU to perform the above control is stored in the ROM, and the attitude of the vehicle body is controlled by the CPU in accordance with the control program. An alarm control program corresponding to the flowchart shown in FIG. 6 is also stored in the ROM. The RAM temporarily stores data necessary for the processing performed by the CPU according to the control program. The
<車両の姿勢制御のメインルーチン(図4)>
次に、図4に示されたフローチャートを参照して、実施形態における車両の姿勢制御のメインルーチンについて説明する。なお、図4に示されたフローチャートによる姿勢制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに電子制御装置24によって所定の時間毎に繰返し実行される。
<Main routine of vehicle attitude control (Fig. 4)>
Next, the main routine of the attitude control of the vehicle in the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The attitude control according to the flowchart shown in FIG. 4 is repeatedly executed at predetermined time intervals by the
まず、ステップ10においては、カメラ20により撮像された画像情報を示す信号及びそれぞれ前後加速度センサ40及び横加速度センサ42により検出された前後加速度Gx及び横加速度Gyを示す信号が読み込まれる。
First, in
ステップ20においては、読み込まれた画像情報が画像処理ことにより、図7に示されているように乗員18の正面画像50の情報に変換される。更に、正面画像50の情報に基づいて乗員の顔面認証が行われることにより、乗員が既に特定済の乗員であるか否かの判別が行われる。例えば、乗員がP1さんであるかP2さんであるか・・・の判別が行われる。肯定判別が行われたときには姿勢制御はステップ40へ進み、否定判別が行われたときには姿勢制御はステップ30へ進む。
In
なお、乗員の特定は、図7に示されているように、乗員18の頭部C1、頸部C2、右肩C3、左肩C4及び腰部C5の位置を特定し、それらの位置の関係に基づいて行われてもよく、顔面認証及び位置の関係の両方に基づいて行われてもよい。
The occupant is identified by identifying the positions of the head C1, neck C2, right shoulder C3, left shoulder C4 and waist C5 of the
ステップ30においては、ステップ20において特定された乗員が新規の乗員Pnさん(nは正の整数)として登録されるよう、乗員Pnさんの顔面認証の情報(及び/又は体の各部位の位置関係の情報)がROMに書き込まれる。
In
ステップ40においては、図7に示されているように、正面画像情報50に基づいて乗員18の頭部C1、頸部C2、右肩C3、左肩C4及び腰部C5の位置及びそれらを結ぶ線として、乗員18の体表面姿勢52が推定される。
In
ステップ50においては、乗員の姿勢が定常的な姿勢であるか否かの判別、即ちナビゲーション装置44などの補機を操作したり、車室2内にて荷物などを移動したりする状況ではないか否かの判別が行われる。なお、この判別は、例えば前回のサイクルにおいて特定された乗員18の体表面姿勢と今回のサイクルにおいてされた乗員18の体表面姿勢との相違度合に基づいて行われてよい。否定判別が行われたときには姿勢制御はステップ10へ戻り、肯定判別が行われたときには姿勢制御はステップ60へ進む。
In
ステップ60においては、図8に示されているように、体表面姿勢52に基づいて乗員18の骨格54について頭部C1′、頸部C2′、右肩C3′、左肩C4′及び腰部C5′の位置が特定され、それらの位置を結ぶ線として乗員18の骨格姿勢56が推定される。なお、乗員18の骨格姿勢56が推定されるのは、運転者の不必要な筋力及びシート反力を低減するための車体の姿勢修正量を正確に算出するためには、体表面姿勢よりも骨格姿勢に基づく算出の方が好ましいからである。
In
例えば、図9及び図10は、それぞれ標準体型の乗員18A及び肥満体型の乗員18Bについて、車両の横方向に見た場合の体表面姿勢52及び骨格姿勢56を示している。図9と図10との比較から、車体の姿勢修正量は、体表面姿勢よりも骨格姿勢に基づいて算出される方が好ましいことが解る。
For example, FIG. 9 and FIG. 10 show a
ステップ70においては、推定された骨格姿勢56に基づいてROMから乗員18の体型に対応する理想骨格姿勢58の情報が読み込まれる。なお、ROMは、種々の体型の乗員について、図11に示されているように、車両のローリングのような姿勢変化が生じていないときの乗員の標準的な姿勢として、理想骨格姿勢58の情報を記憶している。更に、理想骨格姿勢58と推定された骨格姿勢56との差分が、例えば頭部C1′、頸部C2′、右肩C3′、左肩C4′及び腰部C5′の位置の相違量として算出される。
In
ROMは、頭部C1′、頸部C2′、右肩C3′、左肩C4′及び腰部C5′のそれぞれについて、位置の相違量の許容値を記憶している。ステップ80においては、上記複数の部位の位置の相違量の少なくとも一つが対応する許容値よりも大きいか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには車体の姿勢の修正は不要であるので、姿勢制御はステップ10へ戻り、肯定判別が行われたときには姿勢制御はステップ90へ進む。
The ROM stores the permissible value of the difference in position for each of the head C1', the neck C2', the right shoulder C3', the left shoulder C4', and the waist C5'. In
ステップ90においては、図5に示されたサブルーチンに従って、乗員の不必要な筋力及びシート反力が低減されるよう、車体14の姿勢が修正される。なお、助手席に同乗者が乗車している場合には、上記ステップ20乃至80は運転者及び同乗者のそれぞれについて実行され、運転者及び同乗者のうち大きい方の位置の相違量に基づいてステップ90が実行される。
In
なお、図には示されていないが、読み込まれた画像情報が画像処理によって乗員18の側面画像情報に変換され、側面画像情報に基づいて車両の横方向に見た体表面姿勢、骨格姿勢なども求められてもよい。更に、車両の横方向に見た体表面姿勢、骨格姿勢などに基づいて理想骨格姿と骨格姿勢との差分などが算出されてもよい。
Although not shown in the figure, the read image information is converted into side image information of the
<車両の姿勢制御のサブルーチン(図5)>
ステップ95においては、車両の前後加速度Gx及び横加速度Gyに基づいてそれぞれ車体14のピッチ角θp及びロール角θrが推定されることにより、車体14の姿勢が推定される。更に、乗員18の骨格姿勢56及び車体14の姿勢に基づいて、ROMに格納されているマップが参照されることにより、乗員の主要な筋肉の筋力及び乗員に作用するシート反力が推定される。
<Vehicle posture control subroutine (Fig. 5)>
In
主要な筋肉は、図12に示されているように、僧帽筋60、腹斜筋62及び腰方形筋64であってよいが、これらに限定されない。各筋肉の両端間の距離が各体型に応じて決定される標準値よりも大きい場合及び小さいには、筋力はそれぞれ縮みの筋力及び伸びの筋力であり、距離と標準値との差が大きいほど筋力も大きい。シート反力は、図13に示されているように、乗員18が例えば側弯部、腹部及び臀部においてシート36及びシートベルト66から受ける力Fsr1、Fsr2及びFsr3として推定される。なお、以上のステップは、車体14のピッチ姿勢が標準の姿勢から変化している場合には、上述の車体のロール姿勢の変化の場合と同様に実行される。
The primary muscles may be, but are not limited to, the
ステップ100においては、乗員18の骨格姿勢56、筋力及びシート反力に基づいて、車体14のピッチ角θp及びロール角θrを低減する方向への姿勢修正量と、姿勢を修正したときに得られる乗員18の予測骨格姿勢(図示せず)とが推定される。
In
ステップ105においては、乗員18の理想骨格姿勢58と予測骨格姿勢との差分と車体のピッチ姿勢修正量Δθp及びロール姿勢修正量Δθrとの関係が算出される。例えば、図14の破線は、頭部、頸部、右肩、左肩及び腰部について、理想骨格姿勢58と予測骨格姿勢との差分と車体のロール姿勢修正量Δθrとの関係の一例を示している。図14において、実線は上記各部位の理想骨格姿勢と予測骨格姿勢との差分の合計を示しており、一点鎖線は理想骨格姿勢58と予測骨格姿勢との差分の許容値を示している。
In
ステップ110においては、理想骨格姿勢と予測骨格姿勢との差分の合計が0になる車体の目標ピッチ姿勢修正量Δθp及び目標ロール姿勢修正量Δθrとして、それぞれピッチ角の目標修正量Δθpt及びロール角の目標修正量Δθrtが算出される。例えば、図14において、実線と横軸との交点(×にて示されている)の値がロール角の目標修正量Δθrtである。
In
ステップ115においては、ナビゲーション装置44から入力される走行履歴情報に基づいて、車両16が現在走行中の道路及び走行方向がかつて走行したことがある道路及び走行方向であるか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには姿勢制御はステップ130へ進み、肯定判別が行われたときには姿勢制御はステップ120へ進む。
In
ステップ120においては、現在の車体の姿勢と以前同一の道路を同一の方向へ走行した際にROMに記憶された車体の姿勢との差分が許容範囲内であるか否かの判別が行われる。この判別は、例えば現在の車体14のピッチ角θp及びロール角θrとROMに記憶された車体のピッチ角θpm及びロール角θrmとの差分Δθpm及びΔθrmの大きさがそれぞれ基準値Δθpm及びΔθrm(正の定数)以下であるか否かの判別であってよい。否定判別が行われたときには姿勢制御はステップ130へ進み、肯定判別が行われたときには姿勢制御はステップ125へ進む。
In
ステップ125においては、以前同一の道路を同一の方向へ走行した際にROMに記憶されたピッチ角の目標修正量Δθpt及びロール角の目標修正量Δθrtが読み出される。更に、目標修正量Δθpt及び目標修正量Δθrtに基づいて各車輪のアクチュエータ34FL〜34RRが制御されることによって車体のピッチ姿勢及びロール姿勢がそれぞれ目標ピッチ姿勢及び目標ロール姿勢になるように制御される。
In
ステップ130においては、ステップ110において算出されたピッチ角の目標修正量Δθpt及びロール角の目標修正量Δθrtに基づいて各車輪のアクチュエータ34FL〜34RRが制御されることによって車体のピッチ姿勢及びロール姿勢がそれぞれ目標ピッチ姿勢及び目標ロール姿勢になるように制御される。
In
ステップ135においては、上記ステップ10、40及び50と同様の処理により乗員18の骨格姿勢56が推定され、上記ステップ70と同様に、理想骨格姿勢58と推定された骨格姿勢56との差分が算出される。更に、理想骨格姿勢58と推定された骨格姿勢56との差分が許容範囲内であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには姿勢制御はステップ145へ進み、否定判別が行われたときには姿勢制御はステップ140へ進む。なお、ステップ135において、予め設定された回数連続して否定判別が行われたときには、姿勢制御はステップ10へ戻るようになっていてもよい。
In
ステップ140においては、理想骨格姿勢58と推定された骨格姿勢56との差分に基づいて、それぞれ目標修正量Δθpt及び目標修正量Δθrtの補正量Δθpta及びΔθrtaが算出される。目標修正量Δθptと補正量Δθptaとの和が補正後の目標修正量Δθpttとして算出され、目標修正量Δθrtと補正量Δθrtaとの和が補正後の目標修正量Δθrttとして算出される。更に、補正後の目標修正量Δθptt及び補正後の目標修正量Δθrttに基づいて各車輪のアクチュエータ34FL〜34RRが制御されることによって車体のピッチ姿勢及びロール姿勢が制御される。
In
ステップ145においては、次サイクルの姿勢制御に備えて、乗員18の体表面姿勢52及び骨格姿勢56のデータ、運転者の筋力及びシート反力のデータなどがRAMに保存される。更に、ピッチ角の目標修正量Δθpt及びロール角の目標修正量Δθrtと道路及び走行方向との関係がROMに保存される。なお、必要なデータなどは、ROMに保存されるのではなく、それらの少なくとも一部が通信装置を介してクラウドに保存されてもよい。
In
なお、運転者及び助手席同乗者がいる場合において、運転者についての車体の目標姿勢修正量と同乗者についての車体の目標姿勢修正量とが大きく相違する場合には、車体の姿勢は大きい方の目標姿勢修正量に基づいて制御されてよい。 If there is a large difference between the target posture correction amount of the vehicle body for the driver and the target posture correction amount of the vehicle body for the passenger when there is a driver and a passenger in the passenger seat, the one with a larger body posture is used. It may be controlled based on the target posture correction amount.
<警報制御ルーチン(図6)>
次に、図6に示されたフローチャートを参照して、実施形態における警報制御のルーチンについて説明する。なお、図6に示されたフローチャートによる警報制御も、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに電子制御装置24によって所定の時間毎に繰返し実行される。
<Alarm control routine (Fig. 6)>
Next, the alarm control routine in the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The alarm control according to the flowchart shown in FIG. 6 is also repeatedly executed at predetermined time intervals by the
まず、ステップ210においては、上述のステップ70において算出された理想骨格姿勢58と推定された骨格姿勢56との差分のデータ及び上述のステップ95において算出された僧帽筋60、腹斜筋62及び腰方形筋64の筋力のデータが読み込まれる。
First, in
ステップ220においては、僧帽筋60、腹斜筋62及び腰方形筋64の筋力について、筋力と姿勢の差分との積が各筋肉の疲労蓄積量Ea1〜Ea3として算出され、RAMに保存される。図15は疲労蓄積量Ea1〜Ea3の変化の一例を示している。
At
ステップ230においては、疲労蓄積量Ea1〜Ea3の全てが基準値Eac(正の定数)以下であるか否かの判別により、疲労蓄積量Ea1〜Ea3が許容範囲内にあるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには警報制御はステップ210へ戻り、否定判別が行われたときには警報制御はステップ240へ進む。この場合、図15において×にて示されているように、疲労蓄積量Ea1〜Ea3の何れか一つでも基準値Eacを越えたときに、疲労蓄積量が許容範囲内にないと判別される。
In
ステップ240においては、警報装置46が作動されることにより、乗員、特に運転者に休憩を取るよう促す警報が発せられる。警報は聴覚警報、視覚警報、それらの組合せの何れであってもよい。
In
なお、図6には示されていないが、車両の走行が終了し、イグニッションスイッチがオフにされたときには、リレー回路によって所定の時間電子制御装置24の機能が維持され、RAMに保存されている疲労蓄積量Ea1〜Ea3のデータが消去される。
Although not shown in FIG. 6, when the vehicle has finished traveling and the ignition switch has been turned off, the function of the
以上の説明から解るように、実施形態によれば、カメラ20により撮像された画像に基づいて乗員18の骨格姿勢56が推定され、乗員の骨格姿勢に基づいて乗員の筋力及びシート反力が推定され、乗員の筋力及びシート反力に基づいて乗員の骨格姿勢が理想骨格姿勢58に近づくように車体14の姿勢が修正される。
As can be understood from the above description, according to the embodiment, the
よって、実施形態によれば、乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力が小さくなるように車体の姿勢を修正し、乗員の疲労の蓄積を低減することができる。なお、乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力が小さくなるのは、上述のように車体の姿勢を修正することにより、車両16の走行に起因して乗員に作用する慣性力に少なくとも部分的に対向する力を乗員に作用させ、乗員の余分な筋力及び乗員に作用するシート反力を低減することができることによる。
Therefore, according to the embodiment, it is possible to correct the posture of the vehicle body so as to reduce the extra muscular force of the occupant and the seat reaction force acting on the occupant, and reduce the accumulation of fatigue of the occupant. It should be noted that the excess muscle force of the occupant and the seat reaction force acting on the occupant become small because at least the inertial force acting on the occupant due to the traveling of the
特に、実施形態によれば、図6に示されたフローチャートに従って警報制御が行われ、疲労蓄積量Ea1〜Ea3の何れかが許容範囲内にないときには、警報装置46が作動される。これにより、乗員、特に運転者に休憩を取るよう促す警報が発せられるので、乗員、特に運転者に休憩を取るよう促すことができる。
Particularly, according to the embodiment, the alarm control is performed according to the flowchart shown in FIG. 6, and the
更に、実施形態によれば、乗員の筋力及びシート反力に基づいて乗員の骨格姿勢が理想骨格姿勢58に近づくように車体14の姿勢が修正される。よって、乗員の筋力及びシート反力の一方のみに基づいて乗員の骨格姿勢が理想骨格姿勢に近づくように車体14の姿勢が修正される場合に比して、車体の姿勢を適正に修正することができる。
Furthermore, according to the embodiment, the posture of the
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 Although the present invention has been described above in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上述の実施形態においては、車体の姿勢の修正は、アクティブサスペンションとして機能するサスペンション22FL〜22RLが制御されることによって各車輪12FL〜12RLと車体14との間に作用する力が制御されることにより行われる。しかし、各車輪と車体との間に作用する力の少なくとも一部は、アクティブスタビライザ装置により制御されてもよく、車輪の制駆動力の一部がサスペンションによって上下力に変換されることを利用して制御されてもよい。
For example, in the above-described embodiment, in correcting the attitude of the vehicle body, the forces acting between the wheels 12FL to 12RL and the
また、上述の実施形態においては、乗員の骨格姿勢56に基づいて乗員の筋力及びシート反力が推定され、乗員の筋力及びシート反力に基づいて乗員の姿勢を理想的な姿勢に近づけるための目標姿勢修正量が算出されるようになっている。しかし、乗員の筋力及びシート反力の少なくとも一方が省略されてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the occupant's muscle force and seat reaction force are estimated based on the occupant's
更に、上述の実施形態においては、カメラは前席の乗員を撮像するカメラであるが、後席の乗員を撮像するカメラも設けられてよい。後席の乗員を撮像するカメラも設けられ、後席の乗員がある場合には、運転者、助手席同乗者及び後席の乗員について予め優先順位が設定され、車体の姿勢は最も優先順位が高い乗員の目標姿勢修正量に基づいて制御されてよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the camera is a camera that captures an occupant in the front seat, but a camera that captures an occupant in the rear seat may be provided. There is also a camera that captures the image of the passenger in the rear seat.If there is a passenger in the rear seat, priority is set in advance for the driver, passenger in the passenger seat, and passengers in the rear seat. The control may be performed based on a high target posture correction amount of the occupant.
また、車両の走行挙動を制御する挙動制御及び運転者の運転を支援する運転支援制御のような他の車両制御の制御内容と姿勢制御の制御内容とが矛盾する場合には、姿勢制御の制御よりも他の車両制御の制御が優先して実行されてよい。 In addition, when the control content of the other vehicle control such as the behavior control that controls the traveling behavior of the vehicle and the driving support control that assists the driver's driving conflicts with the control content of the attitude control, the control of the attitude control is performed. Other vehicle control control may be executed with priority.
更に、上述の実施形態においては、車体の姿勢制御はピッチング及びローリングについて行われるようになっているが、例えばピッチングについての車体の姿勢制御が省略されてもよく、逆にヒーブのような他のモードについての車体の姿勢制御が追加されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the attitude control of the vehicle body is performed for pitching and rolling. However, for example, the attitude control of the vehicle body for pitching may be omitted. Attitude control of the vehicle body regarding modes may be added.
更に、上述の実施形態においては、ステップ20及び30において、車両の乗員が特定され、新規の乗員については登録が行われるようになっているが、これらのステップは省略されてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the occupant of the vehicle is identified and the new occupant is registered in
更に、上述の実施形態においては、ステップ115において、現在走行中の道路及び走行方向がかつて走行したことがある道路及び走行方向であるか否かの判別が行われ、ステップ120において、現在の車体の姿勢と以前走行した際の車体の姿勢との差分が許容範囲内であるか否かの判別が行われる。しかし、これらのステップ115、120及びステップ125が省略されてもよい。
Further, in the above-described embodiment, in
更に、上述の実施形態においては、警報制御ルーチンは姿勢制御ルーチンとは別の制御ルーチンとして実行されるようになっている。しかし、警報制御ルーチンは姿勢制御ルーチンの一部として実行されてもよく、警報制御ルーチンが省略されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the warning control routine is executed as a control routine different from the attitude control routine. However, the warning control routine may be executed as part of the attitude control routine, and the warning control routine may be omitted.
10…姿勢制御装置、12FL〜12RL…車輪、24…電子制動装置、14…車体、16…車両、18…乗員、20…カメラ、22FL〜22RL…サスペンション、40…前後加速度センサ、42…横加速度センサ、44…ナビゲーション装置、46…警報装置、50…正面画像、52…体表面姿勢、56…骨格姿勢、58…理想骨格姿勢
10... Attitude control device, 12FL-12RL... Wheels, 24... Electronic braking device, 14... Car body, 16... Vehicle, 18... Occupant, 20... Camera, 22FL-22RL... Suspension, 40... Longitudinal acceleration sensor, 42... Lateral acceleration Sensor, 44... Navigation device, 46... Warning device, 50... Front image, 52... Body surface posture, 56... Skeleton posture, 58... Ideal skeleton posture
Claims (1)
A posture control device for a vehicle, which controls a posture of a vehicle by controlling a force acting between each wheel and a vehicle body, comprising: a camera for capturing an image of an occupant of the vehicle; and an image captured by the camera. Estimate the occupant's skeletal posture, and estimate at least one of the occupant's muscle force and seat reaction force based on the difference between the ideal skeletal posture and the estimated skeletal posture, and based on at least one of the occupant's muscle force and seat reaction force. A posture control device for a vehicle, comprising: a control unit configured to correct the posture of the vehicle body so that the posture of the occupant approaches an ideal posture.
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