JP3828991B2 - Motorcycle riding simulation equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行路を含む映像が表示された画面を見ながら、操作者(乗り手、運転者)が、模型二輪車を操作してライディングシミュレーションを行う二輪車のライディングシミュレーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、乗り手が各種操作可能な模型二輪車と、この模型二輪車の走行状態に係る走行路を含む所望の映像を表示するCRT等を利用した表示器とを組み合わせた二輪車用のライディングシミュレーション装置が、遊技用として、あるいは二輪車の運転教育用として使用に供されている。
【0003】
例えば、特開平4−51078号公報に公表されているように、基台上に設けられ、前後、左右および上下方向に移動自在な移動台と、この移動台の動きを駆動する駆動手段と、前記移動台上に設置され乗り手が操作可能な模型二輪車と、前記模型二輪車の前方に配置され、予め記憶された走行路を含む映像を表示するディスプレイ装置と、乗り手の操縦操作や動きに応じて前記駆動手段を制御して前記模型二輪車のヨー、ロールおよびピッチ動を制御するとともに、前記ディスプレイ装置に表示される映像を前記模型二輪車の走行状態に応じて変化させる制御手段とを備える二輪車のライディングシミュレーション装置が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際の自動二輪車で実際の路面を旋回走行中に、濡れたマンホール等摩擦係数の異なる路面を通過した場合、ハンドル、ロールの動きに加えヨー方向にも動きを感じる。そして、その場合、実際上、ハンドルとロールの動きに時間差があることから、乗り手には、それぞれ、前輪と後輪の動きとして感じられる。
【0005】
上記従来技術に係る二輪車のライディングシミュレーション装置は、ハンドルの動き、ロールの動きおよびヨー方向の動きをそれぞれ再現するためのステアリングモータ、ロールモータおよびヨーモータの各軸モータを備えているので、路面を旋回中に、濡れたマンホール等摩擦係数の異なる路面を通過した場合においても、そのときの挙動を適切に再現することができる。
【0006】
しかし、そのような挙動を適切に再現することができる一方、上記従来の二輪車のライディングシミュレーション装置は、高価であるという問題がある。そこで、コストを低減することを鋭意検討した結果、映像表現でほとんどカバーすることのできるヨー動に係わるヨーモータを削減すればよいことを見出した。
【0007】
しかしながら、ヨーモータを削減した場合、路面を旋回走行中に、濡れたマンホール等を通過する際のヨーの動き(ヨー動)を模型二輪車にどのように与えればよいのかという新たな課題が発生した。
【0008】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、ヨー動のための機械構造を有しない模型二輪車において、映像を見ながらの模擬旋回走行中に、路面中の摩擦係数の異なる箇所を通過した場合に発生するヨー動を擬似的かつ適切に模型二輪車の操作者に与えることを可能とする二輪車のライディングシミュレーション装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は、例えば、図面に示すように、
操作者による模型二輪車の操縦操作に基づいて、ディスプレイ装置上に走行路を映像として表示し、走行状態を疑似体験させる二輪車のライディングシミュレーション装置において、
前記操作者のハンドル操作に対応した回転角を前記ハンドルに与えるステアリングモータと、
前記操作者の体重移動量に対応して前記模型二輪車をロール方向に傾斜させるロールモータと、
前記操作者のハンドル操作と前記体重移動量と路面の状況に応じて、前記ステアリングモータと前記ロールモータとを制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、旋回走行中に、前記模型二輪車が路面中、摩擦抵抗の異なる部分を通過することを検出したとき、前記ステアリングモータによる回転角を変化させた後に、時間遅れを持って、前記ロールモータを一定量回転駆動するようにすることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、操作者の操作により模型二輪車が曲線走行路を旋回走行中に、モータ制御手段が、前記模型二輪車が路面中、摩擦抵抗の異なる部分を通過することを検出したとき、ステアリングモータによる回転角を変化させた後に、時間遅れを持って、ロールモータを一定量回転駆動するようにしている。
【0011】
これにより、前後輪が各々旋回方向外側に滑る感覚を与え、さらに2つの動きに時間差を設けることで前後輪が別々に摩擦係数の異なるポイントを通過した感覚を与えることができ、それが結果としてヨーの動きを感覚的に再現することとなる。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この場合、時間遅れは、ステアリングモータによる回転角の変化を開始させた時点から一定時間経過後にロールモータの回転駆動を開始するようにしてもよい。また、ステアリングモータによる回転角の変化を開始させた時点から、直ちに、ロールモータを徐々に回転駆動するようにしてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0014】
図1は、この一実施の形態に係る二輪車のライディングシミュレーション装置10の概略構成説明図である。
【0015】
ライディングシミュレーション装置10は、床面34に設置されている制御機構12と、この制御機構12に対し連結機構14を介して着脱自在なモーションユニット部16と、前記制御機構12に対して通信線200(200a、200b)で接続される制御テーブル(インストラクターテーブルともいう。)201とを備える。
【0016】
制御機構12は、ミニコンピュータ等の制御回路18とCGI発生装置23を収容する本体部19と、この本体部19の上部に設けられるディスプレイボックス20とを備えている。制御テーブル201は、制御機構12に対してホストコンピュータとしても動作するコンピュータ202と、このコンピュータ202に接続される、入力手段としてのキーボード203、マウス204と、表示手段であるCRTディスプレイ等のモニタ205とを備えている。なお、制御機構12およびコンピュータ202は、制御、判断、計算手段等として機能する中央処理装置としてのCPUと、システムプログラム等が記憶される記憶手段としてのROMと、ワーク用等に使用される記憶手段としてのRAMを有している。
【0017】
図2にも示すように、ディスプレイボックス20は、スピーカユニット22を組み込むとともに、スクリーンを有する投写型ディスプレイ(ディスプレイ、スクリーンまたは画面ともいう。)24を有する。
【0018】
図1に示すように、ディスプレイ装置25は、基本的には、ディスプレイ24とCGI発生装置23とから構成され、そのスクリーン24上に走行路を含む種々の走行状態を表示する。この場合、CGI発生装置23は、制御回路18から伝達される情報(入力情報)およびコンピュータ202から伝達される情報(入力情報)と自身のコンピュータ(CPU、ROM、RAM、ハードディスク等の大容量記憶装置等を含む。)を用いてディスプレイ24に動体(例えば、他車両)および静体(例えば、風景、走行路)の動きのパターンを迅速に表示する。
【0019】
制御回路18から伝達される情報とは、基本的には、模型二輪車30の挙動に係わる、現在位置データ、現在ヨーデータ、現在速度データ、現在加速度データ、現在ピッチ動データ、現在ロール動データであり、これらのデータ(以下、これらのデータを模型二輪車の現在走行データまたは模型二輪車の現在挙動情報データともいう。)が時々刻々入力されるのに応じて、CGI発生装置23は、予め記憶されている風景を含む走行路の映像情報を発生する。
【0020】
スクリーン24上に表示される映像は、CGI発生装置23から通信線200を介してNTSC信号としてコンピュータ202にも供給され、そのモニタ205上にも表示することが可能である。
【0021】
モーションユニット部16は、連結機構14を介して制御機構12に着脱自在な基台26を備え、この基台26上に乗り手28が操作可能な自動二輪車の模型二輪車30と、この模型二輪車30を実際の二輪車の挙動に則して駆動する駆動機構32とが装着される。
【0022】
基台26は、この基台26を床面34上で移動させるための複数の車輪36と、基台26を床面34上で移動不能なように固定するための複数の固定部38とを備える。固定部38は、ねじ軸40を設けており、このねじ軸40が基台26にねじこまれることにより、固定部38が上下方向に移動自在である。
【0023】
基台26上に支持枠42が設けられ、この支持枠42の上部側には、車幅方向に延びるピッチ軸44(図2も参照)を介して模型二輪車30の車体46が前後方向(ピッチ方向)に揺動自在に支持される。また、支持枠42には、支点48を中心に揺動自在なピッチモータ50が支持され、このピッチモータ50に連結されたねじ軸52には、車体46に揺動自在に支持されたナット54が螺合する。さらに、支持枠42には、水平方向にロール軸56を有するロールモータ58が支持され、このロールモータ58の図示しない出力軸に車体46が係合する。
【0024】
模型二輪車30のハンドル60は、ハンドルトルクセンサ(ハンドル操作量検出手段)94とステアリングモータ62の回転軸(ステア軸ともいう)64とに直結されており、制御回路18は、このハンドルトルクセンサ94の出力信号に基づき、ステアリングモータ62を介して乗り手28のハンドル60の回動操作に対応する回転角を付与する。
【0025】
駆動機構32は、ピッチモータ50、ロールモータ58およびステアリングモータ62により構成される。
【0026】
図3に示すように、モーションユニット部16側には、乗り手28が右手で操作するフロントブレーキレバー97に連結されたフロントブレーキ圧センサ98やリヤブレーキペダル99に連結されたリヤブレーキ圧センサ100、さらにアクセルであるスロットルグリップ63に連結されたアクセル開度センサ90等、参照符号90〜100に示す各種センサの他、所望のスイッチを備えたハンドルスイッチ102およびギヤシフトペダル103(図1には示していないが、乗り手28の左足で操作される。)に連結されたギヤポジションスイッチ104が、信号線を介してコネクタ70の一端側に接続される。また、駆動機構32を構成するピッチモータ50、ロールモータ58およびステアリングモータ62が、信号線を介してコネクタ72の一端側に接続される。
【0027】
一方、制御機構12側には、コネクタ70、72の他端側から信号線に接続される制御回路18が設けられている。
【0028】
この制御回路18には、乗り手28に風を送る電動ファン106、振動発生器108、スピーカユニット22およびディスプレイ装置25が接続されるとともに、映像用の通信線200bとデータ伝送用の通信線200aとを介して制御テーブル201が接続されている。
【0029】
ステアリングモータ62、ロールモータ58およびピッチモータ50のモータ制御手段としても機能する制御回路18から前記ディスプレイ装置25を構成するCGI発生装置23に対して模型二輪車30の情報が伝達されることで、この模型二輪車30の情報に応じた映像がディスプレイ24上に表示される。
【0030】
次に、このように構成されるライディングシミュレーション装置10の動作について説明する。
【0031】
乗り手28が、ハンドル60に設けられているアクセルとしてのスロットルグリップ63やフロントブレーキレバー97やクラッチレバー91を操作することで、アクセル開度センサ90の出力信号やフロントブレーキ圧センサ98の出力信号およびクラッチレバー角センサ92の出力信号が制御回路18に供給される。また、リヤブレーキペダル99を操作することで、リヤブレーキ圧センサ100の出力信号が制御回路18に供給される。さらに、クラッチレバー91の操作に伴うギヤシフトペダル103の操作により、ギヤポジションスイッチ104のギヤポジション情報(ギヤ位置であり、例えば、5速のうちの1速またはニュートラル位置情報)が制御回路18に供給される。
【0032】
一方、模型二輪車30上で乗り手28の体重の移動方向や移動量が、体重移動量検出センサとして機能するリーントルクセンサ96により検出され、その出力信号が制御回路18に送られる。
【0033】
これらの出力信号に基づいて、制御回路18は、駆動機構32を駆動制御するとともに、ディスプレイ装置25等を駆動制御する。
【0034】
例えば、乗り手28がフロントブレーキレバー97の操作を行い、ブレーキをかけると、フロントブレーキ圧センサ98により検出されるブレーキ圧に応じてピッチモータ50が駆動されて模型二輪車30が前傾され、ブレーキング時の挙動が再現される。一方、スロットルグリップ63の操作によりアクセルを急速に開いた場合も同様に、アクセル開度センサ90により検出される開度に応じてピッチモータ50が駆動され、このピッチモータ50の作用下に模型二輪車30が後傾され、加速操作時の挙動が再現される。
【0035】
また、乗り手28が体重移動を行うと、その体重の移動方向および移動量と走行速度とに基づいてロールモータ58が駆動され、車体46が車幅方向TD(図2参照)に傾動してコーナリング(旋回)時の挙動が再現される。このときの体重移動に伴って、体重移動方向にハンドル60が切られる、すなわちステアリングが切られることになる。このとき、ハンドルトルクセンサ94によりハンドル60の操作量に応じたステアリングトルクが検出され、検出されたステアリングトルクに応じて制御回路18によりステアリングモータ62が駆動されて、ハンドル60が切られる方向と反対方向の回転角がハンドル60に与えられ、実車によるものと同様の操縦感覚が実現される。
【0036】
上述したような乗り手28の種々の操作が行われる際に、制御回路18からリアルタイムに模型二輪車30の現在の挙動情報データがCGI発生装置23に供給されることで、ディスプレイ24に模型二輪車30の走行状態に基づいた風景と他車両の映像を含む走行路の映像がリアルタイムで表示されるため、乗り手28は、実車によるものと同等の走行感覚を得ることができる。
【0037】
次に、模型二輪車30による旋回走行中に、路面の摩擦係数の異なる箇所、例えば、滑りやすい路面である濡れたマンホール上を通過した場合のこの発明の要部に係る操縦感覚の再現手法について、図4に示したフローチャートを参照して詳しく説明する。なお、このフローチャートの制御主体は制御回路18である。
【0038】
制御回路18には、模型二輪車30が走行するコースシナリオが記憶されており、模型二輪車30は、このコースシナリオに基づく仮想空間内を走行する。制御回路18は、乗り手28のスロットルグリップ63、ハンドル60、フロントブレーキレバー97、リヤブレーキペダル99、ギヤシフトペダル103等の操作量とエンジン回転特性等の特性とに基づいて、模型二輪車30の仮想空間内での座標をサイクルタイム(単に、サイクルともいう。)Ts毎に、この実施の形態では33ms毎に制御式により計算する。この計算された座標に基づきCGI発生装置23は、ディスプレイ24上に走行風景を映像として表示する。
【0039】
そして、特定座標毎に制御式中の変数を通過したことを意味するトリガを発生し、このトリガに基づいて、例えば、旋回中の濡れたマンホール通過の挙動を再現する。
【0040】
そこで、まず、現在、模型二輪車30が交差点中を左旋回(左折)しているものとする。この場合、その交差点に入る直前の位置で、旋回中の濡れたマンホール通過の挙動を再現するための設定ファイルを読み込む(ステップS1)。
【0041】
次に、読み込んだ設定ファイルから濡れたマンホールを通過する際のハンドルの全動き量Small(deg)とロールの全動き量Rmall(deg)を読み出し、1サイクルTs毎に模型二輪車30を構成するステアリングモータ62とロールモータ58に与えるべき指令値としての、微小ハンドル動き量ΔS(deg/sec)と微小ロール動き量ΔR(deg/sec)をそれぞれ計算する(ステップS2)。
【0042】
ハンドルの全動き量Smallとロールの全動き量Rmallとは、左折の際の旋回半径、旋回速度によって変化させることができ、例えば、数度(deg)のオーダーであれば、旋回中に濡れたマンホールを通過する際の挙動を再現できることを確認している。そして、ハンドルの全動き量Smallを与えるための所定時間(ステア軸の作動時間ともいう。)Tsall(msオーダー)で、ハンドルの全動き量Smallを割ってサイクルタイムTsを掛けることで、1サイクルTs当たりの微小ハンドル動き量ΔSを計算することができ、同様に、ロールの全動き量Rmallを与えるための所定時間(ロール軸の作動時間ともいう。)Trallで、ロールの全動き量Rmallを割ってサイクルタイムTsを掛けることで1サイクルTs当たりの微小ロール動き量ΔRを計算することができる。
【0043】
すなわち、微小ハンドル動き量ΔSと微小ロール動き量ΔRは、それぞれ次の(1)式および(2)式により計算することができる。
【0044】
ΔS=(Small/Tsall)×Ts …(1)
ΔR=(Rmall/Trall)×Ts …(2)
ステップS3以降の処理の説明の理解を容易にするために、まず、図5を利用して、実際の自動二輪車116が旋回中に濡れたマンホールを通過する場合の動作例について説明する。図5は、前輪112と後輪114のみで表現した実際の自動二輪車116を平面的に見た図である。
【0045】
図5の(a)に示す自動二輪車116の旋回走行状態において、前輪112が図5の(b)に示すように、マンホール110にさしかかったとき、路面の摩擦係数が小さくなるために、ハンドル60がハンドルモータ62により外側に切られ前輪112が旋回方向外側に滑る感覚が与えられる。前輪112がマンホール110を通過中には、ステアリングの切れ角が徐々に小さくなるように制御される。次いで、後輪114がマンホール110を通過中には、ロール角が徐々に大きくなり、後輪114が旋回方向外側に滑る感覚が与えられる。
【0046】
その後、図5の(c)に示す後輪114がマンホール110を通過した時点では、自動二輪車116が、一定のステアリング軸の切れ角、ロール角となる。
【0047】
図5を参照して説明した、旋回走行中の自動二輪車116が濡れたマンホール110を通過する挙動を模型二輪車30に与えるための処理をステップS3以降の処理の説明に先立ち、図6の波形図を参照して総括的に説明する。
【0048】
図6の(a)における時間軸上の時点t0において、ステア角(ハンドル60の切れ角)Sm0、ロール角Rm0で旋回中に濡れたマンホールにさしかかった時に、図6の(b)の動作開始トリガStrigが発生する。
【0049】
これにより、ステアリングモータ62を駆動してハンドル60を、図6の(c)に示すように、予め定められたステア動の作動時間Tsallに対応する分のハンドル60の全動き量Smallを与え、ハンドル60を旋回方向外側に切る。
【0050】
そして、ハンドル60が外側に動かされている途中の時点t2において、ロールモータ58を駆動して車体46をロール角Rm0からさらに回転方向内側に傾け開始する。次いで、時点t3でステアリングの挙動が収まった後に、ロール軸の作動時間Trallの経過時点t4において、ロールの全動き量Rmall分の動きを終了する。したがって、ロールの挙動は、ステアリングの挙動の開始時点t1から開始遅れ時間ta経過後の時点t2で開始し、かつステアリング挙動の終了時点t3から到達遅れ時間tbの経過後の時点t4で終了するように制御されている。
【0051】
このように、旋回中、濡れたマンホール110にさしかかったとき、まず、ハンドル60が旋回方向外側に切られることにより前輪112が外側に滑る挙動が感じられ、その後、車体のロール角R_a大きくなることにより後輪が外側に滑る挙動が感じられる。これにより疑似的にヨー動の感覚を得ることができる。さらにハンドル60が旋回方向と逆に切れることにより、この感覚は一層強まる。
【0052】
なお、図6において、符号n_s_tは、ハンドル60の全動き量Smallを達成するためのサイクルタイムTs毎に行われる微小ハンドル動き量ΔSを起こさせるためのステアリング制御総回数であり、ステア軸の作動時間TsallをサイクルタイムTsで割った次の(3)式で計算することができる。
【0053】
n_s_t=Tsall÷Ts …(3)
同様に、図6において、符号n_l_tは、ロールの全動き量Rmallを達成するためのサイクルタイム毎Ts毎に行われる微小ロール動き量ΔRを起こさせるためのロール制御総回数であり、ロール軸の作動時間TrallをサイクルタイムTsで割った次の(4)式で計算することができる。
【0054】
n_l_t=Trall÷Ts …(4)
また、図6において、符号n_dは、開始遅れ時間taを達成するためのサイクルタイムTs換算の待ち回数であり、開始遅れ時間taをサイクルタイムTsで割った次の(5)式で計算することができる。
【0055】
n_d=ta÷Ts …(5)
以上の説明が、旋回中に濡れたマンホールを通過する場合の挙動についての総括的な説明である。
【0056】
そこで、図4のフローチャートにもどり、濡れたマンホールを通過したかどうかを模型二輪車30の仮想空間上の現在位置座標から確認する(ステップS3)。マンホールの通過開始を確認した場合には、マンホール通過フラグm_flagをm_flag=1とする(フラグを立てる。)(ステップS4)。マンホールの通過開始を確認していない場合には(ステップS3:NO)、マンホールフラグm_flagがm_flag=1であるかどうかを確認して、マンホール通過開始までステップS3とステップS5の経路を繰り返す。
【0057】
ステップS4の処理を行った時点、すなわちマンホールフラグm_flagがm_flag=1となったとき(ステップS5:YES)の時点t0{図6の(a)参照}で動作開始トリガStrig{図6の(b)参照}が発生する。
【0058】
次いで、回数チェック変数nがステアリング制御総回数n_s_tより小さいかどうかを確認する(n<n_s_t、ステップS6)。小さい場合には、ステア軸の作動回数n_sを回数チェック変数nとする(n_s=n、ステップS7)。
【0059】
次に、(6)式に示すように、旋回のための乗り手28によるハンドル60の操作によるステア角Sm_r{図6の(c)参照}に、微小ハンドル動き量ΔS×ステア軸の作動回数n_sを加えて値をステア角Smの指令値としてステアリングモータ62に与える(ステップS8)。
【0060】
Sm=Sm_r+ΔS×n_s …(6)
ステップS6の判定が成立しないときには、ステア軸の作動回数n_sをステアリング制御総回数n_s_tとして(n_s=n_s_t、ステップS9)、(6)式の処理を行う。なお、ステップS9の処理後にステップS8の処理が行われた時点が、図6の(c)の時点t3に対応する。
【0061】
次いで、回数チェック変数nがn_d以上の値であるかどうかを確認する(n≧n_d、ステップS9)。
【0062】
ステップS9の判定が成立しないとき、すなわちn<n_dのときには、n_lの値を0値として(n_1=0、ステップS10)、次の(7)式に示すように、乗り手28の旋回のための体重移動等に基づくロール角Rm_r{図6の(d)参照}に、ΔR×ロール軸の作動回数n_lを加えた値をロール角Rmの指令値としてロールモータ58に与える(ステップS11)。
【0063】
Rm=Rm_r+ΔR×n_l …(7)
なお、ステップS10の処理が行われている間は、(7)式の右辺第2項はゼロ値であり、図6の(d)中、taの期間に相当する。
【0064】
ステップS9の判定結果が成立したとき、すなわち、回数チェック変数nが、n≧n_dのときには、換言すれば、時点t2以降の時点では、n−(n_d)がn_l_t以下であるかどうかを判定して{n−(n_d)<n_l_t、ステップS12}、時点t2〜時点t4の間の処理を継続すべきかどうかを判定する。
【0065】
ステップS12の判定が成立した場合には、時点t2〜時点t3の間におけるロール角Rmを徐々に大きくする処理を行うためにn_l=n−(n_d)とし(ステップS13)、(7)式に基づく処理を行う。これにより、時点t2〜時点t3におけるロール角Rmの変化の挙動を再現することができる。
【0066】
ステップS12の処理が成立しなくなった時点は、ロール角Rmが、Rm=Rm_r+Rmallとなった時点t4であり、この時点t4以降では、n_l=n_l_t(ステップS14)として(7)式によるステップS11の処理を行う。この時点t4以降では、ロール角Rmも変化しなくなる。
【0067】
ステップS6からステップS11までの処理は、コンピュータ処理上は、サイクルタイムTs毎に行われる。このため、サイクルタイムTs毎に、回数チェック変数nの更新処理n=n+1が行われる(ステップS15)。
【0068】
そして、サイクルタイムTs毎にマンホール上の挙動が終了したかどうかを確認し(ステップS16)、挙動が終了していない場合には、ステップS6〜ステップS15までの処理をサイクルタイムTs毎に繰り返し、挙動終了後には、マンホールフラグm_flagをm_flag=0値として処理を終了する。
【0069】
上述の実施の形態においては、模型二輪車30の旋回中に濡れたマンホールを通過しようとする場合、図5から理解できるように、ハンドルの動きから一定時間経過後にロールの動きを与えることで、ハンドルが旋回方向外側に切られることにより前輪が外側に滑る挙動が感じられ、その後車体のロール角が大きくなることにより後輪が外側に滑る挙動が感じられる。これにより疑似的にヨー動の感覚を得るようにしている。さらにハンドルが旋回方向と逆に切れることによりこの感覚は一層強められる。
【0070】
図7は、この発明の他の実施の形態を説明する波形図であり、図7の(a)に示す動作開始トリガStrig{図6の(b)と同じもの}が発生したとき、ハンドル60、すなわちステア角Smは直ちに動きを開始するが{図7の(b)参照}、これと同時にロール、すなわちロール角Rmも徐々に動きを開始させ{図7の(c)参照}、ハンドル60の動き終了後に少し長い時間tcをもってロールの動きが停止するようにしても、換言すれば、到達時間遅れを長くすることで、上述の実施の形態と略同様な効果が達成される。
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、操作者の操縦操作により模型二輪車が曲線走行路を旋回走行中に、モータ制御手段が、前記模型二輪車が路面中、摩擦抵抗の異なる部分を通過することを検出したとき、ステアリングモータによる回転角を変化させた後に、時間遅れを持って、ロールモータを一定量回転駆動するようにしている。
【0072】
このため、ロール動がハンドルより時間的に遅く動く感覚を再現することが可能となり、結果としてヨーの動きを感覚的に再現することができる。
【0073】
この場合、時間遅れは、ステアリングモータによる回転角の変化を開始させた時点から一定時間経過後にロールモータの回転駆動を開始するようにしてもよい。また、ステアリングモータによる回転角の変化を開始させた時点から、直ちに、ロールモータを徐々に回転駆動するようにしてもよい。
【0074】
すなわち、この発明によれば、ヨー動のための機械構造を有しない模型二輪車において、映像を見ながらの模擬旋回走行中に、路面中の摩擦係数の異なる箇所を通過した場合に発生するヨー動を擬似的かつ適切に模型二輪車の操作者に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態の全体構成を示す説明図である。
【図2】図1例の装置を後方から見た図である。
【図3】図1例の装置の電気回路的ブロック図である。
【図4】ロール動算出の説明に供されるフローチャートである。
【図5】旋回中に濡れたマンホールを通過する際の挙動を説明する線図である。
【図6】図4例の装置の動作説明に供される波形図である。
【図7】他の実施の形態の動作説明に供される波形図である。
【符号の説明】
10…ライディングシミュレーション装置
12…制御機構 16…モーションユニット部
18…制御回路 23…CGI発生装置
24…ディスプレイ 25…ディスプレイ装置
28…乗り手 30…模型二輪車
46…車体 56…ロール軸
58…ロールモータ 60…ハンドル
62…ステアリングモータ 64…回転軸
94…ハンドルトルクセンサ 96…リーントルクセンサ
Sm…ステア角 Rm…ロール角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a riding simulation apparatus for a motorcycle in which an operator (rider, driver) operates a model motorcycle to perform a riding simulation while viewing a screen on which an image including a travel path is displayed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a riding simulation apparatus for two-wheeled vehicles that combines a model two-wheeled vehicle that can be operated by a rider and a display using a CRT or the like that displays a desired image including a traveling path related to the traveling state of the modeled motorcycle. It is used for games or for motorcycle driving education.
[0003]
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-51078, a movable table provided on the base and movable in the front-rear, left-right, and vertical directions, and a driving unit that drives the movement of the movable table, A model two-wheeled vehicle that is installed on the moving table and that can be operated by the rider, a display device that is disposed in front of the model two-wheeled vehicle and displays a video including a pre-stored travel path, and a rider's maneuvering operation and movement Two-wheeled vehicle riding comprising: control means for controlling the drive means to control yaw, roll and pitch movement of the model motorcycle, and changing the image displayed on the display device according to the running state of the model motorcycle Simulation devices are known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when an actual motorcycle turns on an actual road surface and passes a road surface having a different coefficient of friction such as a wet manhole, a movement in the yaw direction is felt in addition to the movement of the steering wheel and roll. In this case, since there is a time difference between the movement of the steering wheel and the roll in practice, the rider feels the movement of the front wheel and the rear wheel, respectively.
[0005]
The motorcycle riding simulation apparatus according to the above-described conventional technology includes a steering motor, a roll motor, and a yaw motor for reproducing the movement of the steering wheel, the movement of the roll, and the movement of the yaw direction, respectively. Even when the vehicle passes through road surfaces having different friction coefficients, such as wet manholes, the behavior at that time can be appropriately reproduced.
[0006]
However, while such behavior can be appropriately reproduced, the conventional motorcycle riding simulation apparatus has a problem that it is expensive. Therefore, as a result of diligent study to reduce the cost, it was found that the yaw motor related to the yaw motion that can be almost covered by the video expression should be reduced.
[0007]
However, when the number of yaw motors is reduced, a new problem arises as to how to give the model motorcycle the yaw movement (yaw movement) when passing through a wet manhole or the like while turning on the road surface.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems, and in a model motorcycle having no mechanical structure for yaw movement, the coefficient of friction on the road surface is different during simulated turning while viewing the image. An object of the present invention is to provide a riding simulation apparatus for a two-wheeled vehicle capable of giving a model two-wheeled vehicle operator a yaw motion generated when passing through a place in a pseudo and appropriate manner.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, for example, as shown in the drawings,
In the motorcycle riding simulation device, based on the operation of the model motorcycle by the operator, the traveling road is displayed as an image on the display device, and the driving state is simulated.
A steering motor that gives the handle a rotation angle corresponding to the handle operation of the operator;
A roll motor that inclines the model motorcycle in a roll direction corresponding to the weight shift amount of the operator;
Motor control means for controlling the steering motor and the roll motor according to the handle operation of the operator, the weight shift amount and the road surface condition,
The motor control means has a time delay after changing the rotation angle by the steering motor when detecting that the model motorcycle passes through different parts of the frictional resistance on the road surface during turning. The roll motor is rotationally driven by a certain amount.
[0010]
According to this invention, when the model two-wheeled vehicle is turning on a curved road by an operator's operation, the motor control means detects that the model two-wheel vehicle passes through different portions of the friction resistance on the road surface. After changing the rotation angle by the motor, the roll motor is rotated by a certain amount with a time delay.
[0011]
This gives the front and rear wheels a sense of sliding outward in the turning direction, and by providing a time difference between the two movements, the front and rear wheels can separately give a sense of passing through different points of friction coefficient, which results in The movement of the yaw will be reproduced sensuously.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In this case, time delay, but it may also be configured to start the rotation of the roll motor after a predetermined time has elapsed from the time when to start the change of the rotation angle by the steering motor. Alternatively , the roll motor may be gradually driven to rotate immediately after the change of the rotation angle by the steering motor is started.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory diagram of a two-wheeled vehicle
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
As shown in FIG. 2, the
[0018]
As shown in FIG. 1, the
[0019]
The information transmitted from the
[0020]
The video displayed on the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
A
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
As shown in FIG. 3, on the
[0027]
On the other hand, on the
[0028]
The
[0029]
Information of the
[0030]
Next, the operation of the riding
[0031]
When the
[0032]
On the other hand, the moving direction and moving amount of the weight of the
[0033]
Based on these output signals, the
[0034]
For example, when the
[0035]
Further, when the
[0036]
When various operations of the
[0037]
Next, a method of reproducing the steering feeling according to the main part of the present invention when passing through a wet manhole which is a slippery road surface, for example, a portion having a different friction coefficient on the road surface during turning by the
[0038]
The
[0039]
And the trigger which means having passed the variable in a control formula for every specific coordinate is generated, Based on this trigger, for example, the behavior of the passage of the wet manhole during turning is reproduced.
[0040]
Therefore, first, it is assumed that the
[0041]
Next, the total motion amount Small (deg) of the steering wheel and the total motion amount Rmall (deg) of the roll when passing through the wet manhole are read from the read setting file, and the steering which constitutes the
[0042]
The total movement amount Small of the steering wheel and the total movement amount Rmall of the roll can be changed depending on the turning radius and the turning speed at the time of left turn. For example, if the order is several degrees (deg), the handle is wet during turning. It has been confirmed that the behavior when passing through a manhole can be reproduced. Then, the cycle time Ts is multiplied by the cycle time Ts by dividing the total motion amount Small of the handle by a predetermined time (also referred to as the steering shaft operating time) Tsall (ms order) for giving the total amount of motion Small of the handle. The minute handle movement amount ΔS per Ts can be calculated. Similarly, the roll total movement amount Rmall is calculated for a predetermined time (also called roll shaft operation time) Trail for giving the total roll movement amount Rmall. By dividing and multiplying by the cycle time Ts, the minute roll movement amount ΔR per cycle Ts can be calculated.
[0043]
That is, the minute handle movement amount ΔS and the minute roll movement amount ΔR can be calculated by the following equations (1) and (2), respectively.
[0044]
ΔS = (Small / Tsall) × Ts (1)
ΔR = (Rmall / Tall) × Ts (2)
In order to facilitate understanding of the description of the processing after step S3, an operation example in the case where the
[0045]
In the turning state of the
[0046]
Thereafter, when the
[0047]
Prior to the description of the processing from step S3 onward, the waveform diagram of FIG. 6 shows the processing for giving the
[0048]
At the time point t0 on the time axis in FIG. 6 (a), the operation of FIG. 6 (b) is started when the wet manhole is reached during turning with the steer angle (the turning angle of the handle 60) Sm0 and the roll angle Rm0. A trigger Strig occurs.
[0049]
As a result, the
[0050]
Then, at time t2 in the middle of moving the
[0051]
In this way, when the vehicle approaches the
[0052]
In FIG. 6, the symbol n_s_t is the total number of steering controls for causing the minute handle movement amount ΔS performed every cycle time Ts to achieve the total movement amount Small of the
[0053]
n_s_t = Tsall ÷ Ts (3)
Similarly, in FIG. 6, the symbol n_l_t is the total number of roll controls for causing the minute roll motion amount ΔR performed every cycle time Ts to achieve the total motion amount Rmall of the roll. The operation time Trail can be calculated by the following equation (4) obtained by dividing the operation time Trail by the cycle time Ts.
[0054]
n_l_t = Tall ÷ Ts (4)
In FIG. 6, symbol n_d is the number of waiting times in terms of cycle time Ts for achieving the start delay time ta, and is calculated by the following equation (5) obtained by dividing the start delay time ta by the cycle time Ts. Can do.
[0055]
n_d = ta ÷ Ts (5)
The above description is a comprehensive description of the behavior when passing through a wet manhole during turning.
[0056]
Therefore, returning to the flowchart of FIG. 4, it is confirmed from the current position coordinates in the virtual space of the
[0057]
At the time when the process of step S4 is performed, that is, when the manhole flag m_flag becomes m_flag = 1 (step S5: YES), the operation start trigger Strig {b in FIG. 6 (b) in FIG. ) Reference} occurs.
[0058]
Next, it is confirmed whether the number check variable n is smaller than the total number of steering control times n_s_t (n <n_s_t, step S6). If it is smaller, the steering shaft actuation number n_s is set to the number check variable n (n_s = n, step S7).
[0059]
Next, as shown in the equation (6), the steering angle Sm_r {see FIG. 6 (c)} by the operation of the
[0060]
Sm = Sm_r + ΔS × n_s (6)
When the determination in step S6 is not satisfied, the steering shaft operation number n_s is set as the total number of steering control times n_s_t (n_s = n_s_t, step S9), and the processing of equation (6) is performed. Note that the time point when the process of step S8 is performed after the process of step S9 corresponds to the time point t3 of FIG. 6C.
[0061]
Next, it is confirmed whether or not the number check variable n is a value greater than or equal to n_d (n ≧ n_d, step S9).
[0062]
When the determination of step S9 is not satisfied, that is, when n <n_d, the value of n_l is set to 0 (n_1 = 0, step S10), and as shown in the following equation (7), A value obtained by adding ΔR × the number n_l of roll shaft actuations to the roll angle Rm_r {refer to FIG. 6 (d)} based on weight shift or the like is given to the
[0063]
Rm = Rm_r + ΔR × n_l (7)
While the process of step S10 is being performed, the second term on the right side of equation (7) is a zero value, which corresponds to the period ta in FIG.
[0064]
When the determination result in step S9 is satisfied, that is, when the number check variable n is n ≧ n_d, in other words, at time points after time t2, it is determined whether n− (n_d) is equal to or less than n_l_t. {N− (n_d) <n_l_t, step S12}, and determines whether or not the process between time t2 and time t4 should be continued.
[0065]
If the determination in step S12 is satisfied, n_l = n− (n_d) is set in order to gradually increase the roll angle Rm between time t2 and time t3 (step S13), Process based on. Thereby, the change behavior of the roll angle Rm from the time point t2 to the time point t3 can be reproduced.
[0066]
The time point at which the process of step S12 is no longer established is a time point t4 when the roll angle Rm becomes Rm = Rm_r + Rmall. After this time point t4, n_l = n_l_t (step S14) is set as shown in step S11 of equation (7). Process. After this time t4, the roll angle Rm also does not change.
[0067]
The processing from step S6 to step S11 is performed every cycle time Ts in terms of computer processing. For this reason, update processing n = n + 1 of the number check variable n is performed every cycle time Ts (step S15).
[0068]
Then, it is confirmed whether or not the behavior on the manhole is finished every cycle time Ts (step S16). If the behavior is not finished, the processing from step S6 to step S15 is repeated every cycle time Ts, After the behavior is finished, the manhole flag m_flag is set to m_flag = 0 value, and the process is finished.
[0069]
In the above-described embodiment, when trying to pass through a wet manhole while turning the
[0070]
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining another embodiment of the present invention. When the operation start trigger Strig {the same as FIG. 6B) is generated as shown in FIG. That is, the steer angle Sm starts to move immediately (see FIG. 7B), but at the same time, the roll, that is, the roll angle Rm also starts to move gradually {see FIG. 7C}, and the
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the motor control means passes through different portions of the frictional resistance on the road surface of the model motorcycle while the model motorcycle is turning on the curved road by the operator's steering operation. When this is detected, the roll motor is rotated by a certain amount with a time delay after the rotation angle of the steering motor is changed.
[0072]
For this reason, it is possible to reproduce the sense that the roll motion moves later in time than the handle, and as a result, the yaw motion can be reproduced sensuously.
[0073]
In this case, time delay, but it may also be configured to start the rotation of the roll motor after a predetermined time has elapsed from the time when to start the change of the rotation angle by the steering motor. Alternatively , the roll motor may be gradually driven to rotate immediately after the change of the rotation angle by the steering motor is started.
[0074]
That is, according to the present invention, in a model two-wheeled vehicle that does not have a mechanical structure for yaw movement, yaw movement that occurs when passing through a portion having a different friction coefficient on the road surface during simulated turning while viewing the image. Can be given to the operator of the model motorcycle in a pseudo and appropriate manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a rear view of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is an electric circuit block diagram of the apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart for explaining roll motion calculation.
FIG. 5 is a diagram for explaining the behavior when passing through a wet manhole during turning.
6 is a waveform diagram for explaining the operation of the apparatus in the example of FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a waveform diagram used for explaining the operation of another embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記操作者のハンドル操作に対応した回転角を前記ハンドルに与えるステアリングモータと、
前記操作者の体重移動量に対応して前記模型二輪車をロール方向に傾斜させるロールモータと、
前記操作者のハンドル操作と前記体重移動量と路面の状況に応じて、前記ステアリングモータと前記ロールモータとを制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、旋回走行中に、前記模型二輪車が路面中、摩擦抵抗の異なる部分を通過することを検出したとき、前記ステアリングモータによる回転角を変化させた後に、時間遅れを持って、前記ロールモータを一定量回転駆動するようにしたことを特徴とする二輪車のライディングシミュレーション装置。In the motorcycle riding simulation device, based on the operation of the model motorcycle by the operator, the traveling road is displayed as an image on the display device, and the driving state is simulated.
A steering motor that gives the handle a rotation angle corresponding to the handle operation of the operator;
A roll motor that inclines the model motorcycle in a roll direction corresponding to the weight shift amount of the operator;
Motor control means for controlling the steering motor and the roll motor according to the handle operation of the operator, the weight shift amount and the road surface condition,
The motor control means has a time delay after changing the rotation angle by the steering motor when detecting that the model motorcycle passes through different parts of the frictional resistance on the road surface during turning. A riding simulation apparatus for a motorcycle, wherein the roll motor is rotationally driven by a certain amount.
前記操作者のハンドル操作に対応した回転角を前記ハンドルに与えるステアリングモータと、
前記操作者の体重移動量に対応して前記模型二輪車をロール方向に傾斜させるロールモータと、
前記操作者のハンドル操作と前記体重移動量と路面の状況に応じて、前記ステアリングモータと前記ロールモータとを制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、旋回走行中に、前記模型二輪車が路面中、摩擦抵抗の異なる部分を通過することを検出したとき、前記ステアリングモータによる回転角の変化を開始させた時点から、直ちに、前記ロールモータを徐々に回転駆動するようにしたことを特徴とする二輪車のライディングシミュレーション装置。 In the motorcycle riding simulation device, based on the operation of the model motorcycle by the operator, the traveling road is displayed as an image on the display device, and the driving state is simulated.
A steering motor that gives the handle a rotation angle corresponding to the handle operation of the operator;
A roll motor that inclines the model motorcycle in a roll direction corresponding to the weight shift amount of the operator;
Motor control means for controlling the steering motor and the roll motor according to the handle operation of the operator, the weight shift amount and the road surface condition,
When the motor control means detects that the model two-wheeled vehicle passes through different portions of the frictional resistance on the road surface during turning, immediately after starting the change of the rotation angle by the steering motor, A riding simulation apparatus for a two-wheeled vehicle, wherein a roll motor is gradually rotated.
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