JP2751383B2 - 操作具の操作感の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《発明の分野》 この発明は手動操作用の操作具の操作感の制御装置に
関し、特にレバー等の手動操作用の操作具の操作時に操
作者が受ける操作感をファジィ制御によって制御する操
作具の操作感の制御装置に関する。

《発明の概要》 この発明は、操作具としてのレバー入力装置にファジ
ィ制御を用い、入力操作に応じた操作抵抗等を発生させ
て操作感を快適にしたものである。

《従来技術とその問題点》 従来、自動車の変速レバーのような機械式のレバー入
力装置は、操作時に機械的な抵抗が発生するため入力操
作に応じた操作感が得られる。近年この種のレバー入力
装置も電子化されて、レバーの操作量、操作位置等を電
気的に検出し入力信号として取り込めるものが出現して
きた。この電子化されたレバー入力装置は、一般に、設
定された操作位置ごとにレバーを保持する機構が設けら
れている。

しかしながら、これらの電子化された装置では、機械
式装置で得られるような操作時の手応えを再現すること
が難しく、操作者に違和感や不安感を抱かせる場合があ
る。

また電子化した場合は操作入力数、設定位置等の変更
が回路的に容易であるにもかかわらず、保持機構の変更
が困難であるため、設定変更への対応が劣るという問題
がある。

《発明の目的》 この発明は上記の問題点を解消するためになされたも
ので、その目的とするところは、操作時の手応えや保持
力、ロック位置等を任意に設定でき、操作性にすぐれた
操作具の操作感の制御装置を提供することにある。

《発明の構成と効果》 上記目的を達成するために、請求項１の発明は、手動
操作用の操作具の操作時に、操作者が前記操作具を通じ
て受ける力によって操作者に生じる操作感を制御するた
めの操作具の制御装置であって、 上記操作具に対する手動操作時に被操作装置に加えら
れる操作量を検出する操作量検出手段と、 上記操作量検出手段で検出された操作量を、上記操作
具を通じて操作者が受けるべき力に対応する値に変換す
る変換手段と、 上記変換手段で得られた上記値に対応する力を上記操
作具を通じて操作者に与えるアクチュエータと、 を備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、操作具としてのレバーの回
動位置に対応して操作者が受ける操作感の入力処理が行
われる操作具の操作感の制御装置において、 上記レバーの回動操作を検出するセンサと、 このセンサの出力を、予め設定されている上記操作具
を通じて操作者が受けるべき力に対応する値に変換する
変換手段と、 上記変換手段で得られた上記値に基づき、上記レバー
に付与するトルク量を算出するトルク量算出手段と、 上記レバーの支軸部に設置され、算出されたトルク量
に基づき、上記レバーにトルクを付与するトルク発生手
段と、 を備えたことを特徴とする。

この発明は、このように、操作量検出手段で操作具に
対する手動操作時の操作量を検出し、変換手段ではこの
検出された操作量を、上記操作具を通じて操作者が受け
るべき力に対応する値に変換し、アクチュエータは上記
変換手段で得られた上記値に対応する力を上記操作具を
通じて操作者に与えるようにしたので、操作時に操作者
が受ける操作感を自由に設定できる。

従って、操作性に優れた操作具の操作感の制御装置を
得ることができる。

また、この発明では、センサでレバーの回動操作を検
出し、変換手段ではこのセンサの出力を、予め設定され
ている上記操作具を通じて操作者が受けるべき力に対応
する値に変換し、トルク量算出手段では上記値に基づ
き、上記レバーに付与するトルク量を算出し、上記レバ
ーの支軸部に設置されたトルク発生手段では算出された
トルク量に基づき、上記レバーにトルクを付与するよう
にしたので、同じく操作時に操作者が受ける操作感を自
由に設定できる。

従って、操作性に優れた操作具の操作感の制御装置を
得ることができる。

《実施例の説明》 次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る操作具の操作感の制御装置を
レバー入力装置に適用した場合の外観図である。

図において、レバー３は支軸４により紙面と垂直方向
に回動自在に軸支され、さらに支軸４を保持するヨーク
部材14が、固定部15と支軸５に支持されて、レバー３を
紙面上の時計、反時計方向に回動自在にする。

支軸４の右端部にはレバー３の回動角度を検出するセ
ンサ１が、左端部にはレバー３にトルクを付勢するモー
タ11が装着されている。同様に支軸５の手前側にはレバ
ー３の別方向の回動角度を検出するセンサ２が、反対側
にはトルクを付勢するモータ12が装着されている。

なお、上記トルクは特許請求の範囲の「力」に相当す
る。

センサ１、２は、レバー３の互いに直交する方向の回
転角度θ１、θ２を検出する。

モータ11、12は、それぞれ入力された電流i1、i2に比
例したトルクを発生し支軸４、５を介してレバー３へ伝
達する。

第２図は第１図に示した実施例を操作した際のレバー
移動経路を示すものであり、Ｈ型経路の各端点P1〜P4を
設定点とし、それらの位置でレバー３に適度な保持力が
発生する。

第３図は、上記実施例の電気的構成を示すブロック図
である。

操作部６は、レバー３の操作に応じて検出した回動角
度θ１、θ２を、被操作装置７および微分器８、９、推
論部10へ送る。

被操作装置７では、入力された回動角度θ１、θ２に
従って各種の操作が実行される。

微分器８、９はそれぞれ入力された回動角度θ１、θ
２の変化量を検出して推論部10へ送る。

推論部10は、入力された回動角度θ１、θ２、および
それらの変化量に基づき、ファジィ推論をおこなって、
モータ11、12へ送る電流値i1、i2を求め操作部６へ送
る。

これらの処理が実行されることにより、操作部６では
常にレバー３の操作量に対応した操作感が得られ、また
設定位置にレバー３が移動すると、トルク値が大きくな
り、操作抵抗が増大してレバー３を保持する。

第４図は、第３図に示した推論部10の構成を示すブロ
ック図である。

図において、入力装置としてのレバー角度センサ１、
２は、それぞれ測定した回動角度θ１、θ２をサンプル
・ホールド回路43、44へ送る。

サンプル・ホールド回路43、44は入力した回動角度θ
１、θ２を所定間隔で保持し、信号x1、x2としてファジ
ィ推論装置45へ送る。

ファジィ推論装置45は、入力信号x1、x2のメンバシッ
プ関数の適合度（メンバシップ値）に応じて、ブロック
46のファジィ・ルールに基づいた最適の出力値をファジ
ィ推論により演算し、その結果を非ファジィ化して得ら
れた出力信号y1、y2、y3をアンプ47、48、49へそれぞれ
送る。ブロック46に格納されているファジィ・ルール
は、入力された回動角度の値を前件部とし、それに対応
するモータ電流を後半部としたものである。

アンプ47、48、49は、信号y1、y2、y3をそれぞれ増幅
した後、電流値i1、i2、i3として出力装置であるモータ
11、12およびモータロック装置13へ送る。

モータロック装置13は、モータをロック、つまりレバ
ー３の回動を禁止するための装置であり、信号y3に１が
出力されるとモータ11、12の両方または何れかの回転を
ロックする。

次に、このレバー３をロックする動作の応用について
説明する。

第２図に示すようにレバーの自由度が２である場合、
Ｈ型の移動軌跡を得るにはレバーの移動を何らの手段を
用いて規制しなければならない。従来は機構的にガイド
していたが、このモータロック装置13を用いれば、２個
のモータのうち何れかを常にロックしておくというルー
ルを設定しておくことにより、容易に実現できる。つま
り、一方のモータを所定の角度でロックしている間の
み、他方のモータを回動自在とすることで、レバーの移
動軌跡を直交する複数の直線にすることができる。

なお、第４図では、ファジィ推論装置45への入力信号
として、レバーの回動角度θ１、θ２のみを用いたが、
回動角度θ１、θ２の変化量を入力すると、さらに多様
な操作感を実現することができる。

また、推論部10の内部構成を、第４図に示したファジ
ィ推論装置45を用いることなく、通常のマイクロコンピ
ュータにすることも可能である。

第５図は、ファジィ推論装置45に入力される入力信号
x1、x2をファジィ化し、さらに演算結果を具体的な出力
値に非ファジィ化する際に用いられるメンバシップ関数
を示すグラフである。図ａはセンサ１が測定したレバー
３の検出角度x1、図ｂはセンサ２が測定したレバー３の
他の方向の検出角度x2に関するメンバシップ関数であ
る。これら各図の横軸には具体的な検出角度が表されて
いる。

さらに図ｃはモータ11へ送る電流値y1、図ｄはモータ
12へ送る電流値y2に関するメンバシップ関数である。

なお、出力y3は、単なる２値出力であるので図示を省
略する。

以上のように構成されたこのレバー入力装置は、操作
者の好みや、操作上の設定条件に合わせてモータ11、12
のトルク値を任意にファジィルール上に設定できるた
め、使い勝手の応用が広がる。

また、いったん設定した設定数や設定位置について
も、ファジィルールを変更するというソフト上の処理だ
け簡単に変更が可能であるため、レバー入力装置の汎用
性を増すことができる。

さらに、このレバー入力装置を従来の機械式のレバー
入力装置に適用すると、本来の操作時の手応えに加え
て、新たな操作部を付け加えたり、あるいは従来の操作
抵抗が大き過ぎる操作位置ではモータのトルクを操作方
向に発生させて抵抗を弱め、操作を容易にすることも可
能である。

また、第６図、第７図はこの発明の第２実施例を示す
ものである。この実施例は、上記実施例を自由度１に限
定したもので、構成、動作は上記実施例に含まれるので
説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る操作具の操作感の制御装置をレバ
ー入力装置に適用した場合の第１実施例を示す外観図、
第２図は第１図におけるレバーの移動経路を示す説明
図、第３図は電気的構成を示すブロック図、第４図は推
論部の構成を示すブロック図、第５図はファジィ推論装
置に設定されているメンバシップ関数を示すグラフ、第
６図は第２実施例の外観図、第７図は第６図におけるレ
バーの移動経路を示す説明図である。 １……センサ ２……センサ ３……レバー ４……支軸 ５……支軸 ６……操作部 ７……被操作装置 ８……微分器 ９……微分器 10……推論部 11……モータ 12……モータ 13……モータロック装置 43……サンプル・ホールド回路 44……サンプル・ホールド回路 45……ファジィ推論装置 47……アンプ 48……アンプ 49……アンプ i1……電流 i2……電流 θ１……回動角度 θ２……回動角度

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手動操作用の操作具の操作時に、操作者が
   前記操作具を通じて受ける力によって操作者に生じる操
   作感を制御するための操作具の制御装置であって、 上記操作具に対する手動操作時に被操作装置に加えられ
   る操作量を検出する操作量検出手段と、 上記操作量検出手段で検出された操作量を、上記操作具
   を通じて操作者が受けるべき力に対応する値に変換する
   変換手段と、 上記変換手段で得られた上記値に対応する力を上記操作
   具を通じて操作者に与えるアクチュエータと、 を備えたことを特徴とする操作具の操作感の制御装置。
2. 【請求項２】操作具としてのレバーの回動位置に対応し
   て操作者が受ける操作感の入力処理が行われる操作具の
   操作感の制御装置において、 上記レバーの回動操作を検出するセンサと、 このセンサの出力を、予め設定されている上記操作具を
   通じて操作者が受けるべき力に対応する値に変換する変
   換手段と、 上記変換手段で得られた上記値に基づき、上記レバーに
   付与するトルク量を算出するトルク量算出手段と、 上記レバーの支軸部に設置され、算出されたトルク量に
   基づき、上記レバーにトルクを付与するトルク発生手段
   と、 を備えたことを特徴とする操作具の操作感の制御装置。