JP4681571B2 - Driving simulator and driving simulation method - Google Patents
Driving simulator and driving simulation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4681571B2 JP4681571B2 JP2007050808A JP2007050808A JP4681571B2 JP 4681571 B2 JP4681571 B2 JP 4681571B2 JP 2007050808 A JP2007050808 A JP 2007050808A JP 2007050808 A JP2007050808 A JP 2007050808A JP 4681571 B2 JP4681571 B2 JP 4681571B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration
- target
- sensation
- motion base
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Description
本発明は、乗り物の運転シミュレータ及び運転シミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a vehicle driving simulator and a driving simulation method.
ドライビングシミュレータやフライトシミュレータのような乗り物の運転シミュレータが知られている。運転シミュレータは、例えば、操作装置(例示:ステアリングハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル)からの操作信号に基づいて乗り物の反応(例示:運動)をコンピュータで計算し、計算結果を操作パネル表示(例示:速度計、エンジン回転数計の表示)、視界画像、動揺装置による動き、音響で出力する。 Vehicle driving simulators such as driving simulators and flight simulators are known. For example, the driving simulator calculates a vehicle reaction (example: exercise) by a computer based on an operation signal from an operation device (example: steering handle, accelerator pedal, brake pedal), and displays the calculation result on an operation panel (example: Output with speedometer, engine speed meter), field of view image, motion by shaking device, and sound.
ここで、コンピュータで計算した乗り物の運動を運転者が乗り込むキャビンの運動でそのまま再現すれば、運転者は乗り物に乗っている場合と同じ運動感覚を感じる。しかし、この方法は、日本一周ドライブをシミュレーションするために日本の国土と同じ広さの敷地が必要であるため、現実的でない。そこで、コンピュータで計算した乗り物の運動とは異なる運動ではあるが、乗り物に乗っている場合に近い運動感覚を運転者が感じるような運動をキャビンにさせることが行われている。 Here, if the movement of the vehicle calculated by the computer is reproduced as it is with the movement of the cabin in which the driver gets in, the driver feels the same sensation of movement as when riding the vehicle. However, this method is not practical because it requires a site of the same size as the Japanese land to simulate a round-trip drive in Japan. Thus, although the movement is different from the movement of the vehicle calculated by the computer, the cabin is caused to make a movement that makes the driver feel a movement sensation close to that when riding the vehicle.
例えば特許文献1は、重力が運転者の横方向の成分を有するように運転者が乗り込んだキャビンをロールさせることで自動車がカーブを曲がるときに生じる定常的な低周波域の横加速度を模擬するドライビングシミュレータを開示している。
For example,
しかし、キャビンの運動とコンピュータで計算した乗り物の運動とが完全には一致しないため、運転者は運動について違和感を覚える場合がある。このような違和感が大きい場合、シミュレータ酔いが起きる確率が高いと考えられている。 However, because the cabin motion and the vehicle motion calculated by the computer do not completely match, the driver may feel uncomfortable about the motion. When such a sense of incongruity is large, it is considered that the probability of simulator sickness is high.
一方、前庭器官が検出する加速度感覚(平衡感覚)は、現実の加速度とは異なることが知られている。前庭器官は、重力を含む並進加速度についての並進加速度感覚を検出する耳石器官と、角加速度についての角加速度感を検出する三半規管とを備えている。耳石器官に入力される現実の並進加速度と耳石器官から出力される並進加速度感覚との関係を表現する数式モデルが提案されている。三半規管に入力される現実の角加速度と三半規管から出力される角加速度感覚との関係を表現する数式モデルが提案されている。 On the other hand, it is known that the acceleration sensation (equilibrium sensation) detected by the vestibular organ is different from the actual acceleration. The vestibular organ includes an otolith organ that detects a sense of translational acceleration regarding translational acceleration including gravity, and a semicircular canal that detects a sense of angular acceleration regarding angular acceleration. A mathematical model that represents the relationship between the actual translational acceleration input to the otolith organ and the translational acceleration sensation output from the otolith organ has been proposed. A mathematical model that represents the relationship between the actual angular acceleration input to the semicircular canal and the angular acceleration sense output from the semicircular canal has been proposed.
本発明の目的は、運動についての違和感が少ない運転シミュレータ及び運転シミュレーション方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a driving simulator and a driving simulation method with less discomfort about exercise.
以下に、(発明を実施するための最良の形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための最良の形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers used in (Best Mode for Carrying Out the Invention). These numbers are added to clarify the correspondence between the description of (Claims) and (Best Mode for Carrying Out the Invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).
本発明による運転シミュレータ(1)は、被験者(2)を乗せるモーションベース(3)と、前記モーションベースに取り付けられた操作装置(4)と、前記操作装置の操作に基づいて仮想の乗り物の加速度(ac、αc)を演算する運動演算部(6)と、前記加速度に基づいて前記モーションベースが実現すべき目標加速度(aMB、αMB)を演算する目標加速度演算部(16)と、前記目標加速度に基づいて前記モーションベースを動かすサーボ装置(10)と、加速度感覚推定部(20、23)と、目標加速度修正部(17)とを具備する。前記加速度感覚推定部は、前記モーションベースが前記加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第1加速度感覚(ac’’、αc’’)を数式モデル(21、22、24、25)に基づいて推定し、前記モーションベースが前記目標加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第2加速度感覚(aMB’’、αMB’’)を前記数式モデルに基づいて推定する。前記目標加速度修正部は、前記第1加速度感覚と前記第2加速度感覚とに基づいて前記目標加速度を修正する。 The driving simulator (1) according to the present invention includes a motion base (3) on which a subject (2) is placed, an operating device (4) attached to the motion base, and an acceleration of a virtual vehicle based on the operation of the operating device. A motion calculation unit (6) for calculating (ac, αc), a target acceleration calculation unit (16) for calculating a target acceleration (aMB, αMB) to be realized by the motion base based on the acceleration, and the target acceleration A servo device (10) for moving the motion base based on the above, an acceleration sensation estimation unit (20, 23), and a target acceleration correction unit (17). The acceleration sensation estimation unit calculates a first acceleration sensation (ac ″, αc ″) that the subject will feel when the motion base moves at the acceleration, using mathematical models (21, 22, 24, 25). The second acceleration sensation (aMB ″, αMB ″) that the subject will feel when the motion base moves at the target acceleration is estimated based on the mathematical model. The target acceleration correcting unit corrects the target acceleration based on the first acceleration sensation and the second acceleration sensation.
本発明においては、第1加速度感覚と第2加速度感覚のずれが小さくなるように目標加速度を修正することで、被験者の感じる運動についての違和感を小さくすることが可能である。 In the present invention, it is possible to reduce the sense of incongruity about the motion felt by the subject by correcting the target acceleration so as to reduce the difference between the first acceleration sensation and the second acceleration sensation.
前記加速度は、並進加速度(ac)と角加速度(αc)とを含むことが好ましい。前記第1加速度感覚は、第1並進加速度感覚(ac’’)と第1角加速度感覚(αc’’)とを含むことが好ましい。前記目標加速度は、目標並進加速度(aMB)と目標角加速度(αMB)とを含むことが好ましい。前記第2加速度感覚は、第2並進加速度感覚(aMB’’)と第2角加速度感覚(αMB’’)とを含むことが好ましい。前記数式モデルは、第1数式モデル(21、24)と第2数式モデル(22、25)とを含むことが好ましい。前記加速度感覚推定部は、前記第1数式モデルを用いて前記並進加速度から前記第1並進加速度感覚を推定し、前記第2数式モデルを用いて前記角加速度から前記第1角加速度感覚を推定し、前記第1数式モデルを用いて前記目標並進加速度から前記第2並進加速度感覚を推定し、前記第2数式モデルを用いて前記目標角加速度から前記第2角加速度感覚を推定することが好ましい。 The acceleration preferably includes translational acceleration (ac) and angular acceleration (αc). The first acceleration sensation preferably includes a first translational acceleration sensation (ac ″) and a first angular acceleration sensation (αc ″). The target acceleration preferably includes a target translational acceleration (aMB) and a target angular acceleration (αMB). The second acceleration sensation preferably includes a second translational acceleration sensation (aMB ″) and a second angular acceleration sensation (αMB ″). The mathematical model preferably includes a first mathematical model (21, 24) and a second mathematical model (22, 25). The acceleration sensation estimation unit estimates the first translational acceleration sensation from the translational acceleration using the first mathematical model, and estimates the first angular acceleration sensation from the angular acceleration using the second mathematical model. Preferably, the second translational acceleration sensation is estimated from the target translational acceleration using the first mathematical model, and the second angular acceleration sensation is estimated from the target angular acceleration using the second mathematical model.
したがって、並進加速度感覚の推定と、角加速度感覚の推定とに、異なる数式モデルを用いることで、推定精度が向上する。 Therefore, the estimation accuracy is improved by using different mathematical models for estimation of translational acceleration sensation and angular acceleration sensation.
前記運転シミュレータは、比較器(27)と、タイマ(28)とを具備することが好ましい。前記比較器は、前記第1加速度感覚と前記第2加速度感覚とのずれが所定のずれより大きい間、前記タイマにタイマオン信号を出力する。前記タイマは、前記タイマオン信号の入力が所定の時間を超えて持続している間、前記目標加速度修正部に修正オン信号を出力する。前記目標加速度修正部は、前記修正オン信号が入力している間、前記ずれが小さくなるように前記目標加速度を修正することが好ましい。 The driving simulator preferably includes a comparator (27) and a timer (28). The comparator outputs a timer-on signal to the timer while the difference between the first acceleration sensation and the second acceleration sensation is greater than a predetermined deviation. The timer outputs a correction on signal to the target acceleration correction unit while the input of the timer on signal continues for a predetermined time. It is preferable that the target acceleration correcting unit corrects the target acceleration so that the shift becomes small while the correction on signal is input.
したがって、目標加速度が必要以上に頻繁に修正されることが防がれる。 Therefore, it is possible to prevent the target acceleration from being corrected more frequently than necessary.
前記運転シミュレータは、前記目標加速度を2階積分して前記モーションベースの目標位置(xMB、θMB)を演算する2階積分部(18)と、ローパスフィルタ(29)と、速度−センター位置変換部(30)と、シフト量演算部(31)とを具備することが好ましい。前記運動演算部は、前記乗り物の速度(vc)を演算することが好ましい。前記速度−センター位置変換部は、前記ローパスフィルタを通過した前記速度の低周波成分(vc’)に対応した前記モーションベースのセンター位置(xc)を出力する。前記シフト量演算部は、前記センター位置と前記モーションベースの現在位置(PMBS)とに基づき、前記モーションベースを前記センター位置に近づけるためのシフト量(ΔxMB)を演算する。前記サーボ装置は、前記モーションベースが前記目標位置と前記シフト量との和で表される位置をとるように前記モーションベースを動かすことが好ましい。 The driving simulator includes a second-order integration unit (18) that calculates the motion-based target position (xMB, θMB) by second-order integration of the target acceleration, a low-pass filter (29), and a speed-center position conversion unit. (30) and a shift amount calculation unit (31) are preferably provided. It is preferable that the motion calculation unit calculates a speed (vc) of the vehicle. The speed-center position conversion unit outputs the motion-based center position (xc) corresponding to the low-frequency component (vc ′) of the speed that has passed through the low-pass filter. The shift amount calculation unit calculates a shift amount (ΔxMB) for bringing the motion base closer to the center position based on the center position and the current position of the motion base (PMBS). Preferably, the servo device moves the motion base so that the motion base takes a position represented by a sum of the target position and the shift amount.
したがって、例えば車両のブレーキ時の加速度を良好に模擬することが可能である。 Therefore, for example, the acceleration at the time of braking of the vehicle can be simulated well.
本発明による運転シミュレーション方法は、被験者(2)を乗せるモーションベース(3)に取り付けられた操作装置(4)の操作に基づいて仮想の乗り物の加速度(ac、αc)を演算する加速度演算ステップと、前記加速度に基づいて前記モーションベースが実現すべき目標加速度(aMB、αMB)を演算する目標加速度演算ステップと、前記モーションベースが前記加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第1加速度感覚(ac’’、αc’’)を数式モデル(21、22、24、25)に基づいて推定する第1加速度感覚推定ステップと、前記モーションベースが前記目標加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第2加速度感覚(aMB’’、αMB’’)を前記数式モデルに基づいて推定する第2加速度感覚推定ステップと、前記第1加速度感覚と前期第2加速度感覚とに基づいて前記目標加速度を修正する目標加速度修正ステップと、前記目標加速度に基づいて前記モーションベースを動かすモーションベース駆動ステップとを具備する。 The driving simulation method according to the present invention includes an acceleration calculation step of calculating acceleration (ac, αc) of a virtual vehicle based on an operation of an operating device (4) attached to a motion base (3) on which a subject (2) is placed. A target acceleration calculation step of calculating a target acceleration (aMB, αMB) to be realized by the motion base based on the acceleration, and a first acceleration that the subject will feel when the motion base moves at the acceleration A first acceleration sensation estimation step for estimating a sensation (ac ″, αc ″) based on a mathematical model (21, 22, 24, 25); and when the motion base moves at the target acceleration, Second acceleration for estimating a second acceleration sensation (aMB ″, αMB ″) that will be felt based on the mathematical model. A target acceleration correcting step for correcting the target acceleration based on the first acceleration sensation and the second acceleration sensation in the previous period, and a motion base driving step for moving the motion base based on the target acceleration. To do.
前記加速度は、並進加速度(ac)と角加速度(αc)とを含むことが好ましい。前記第1加速度感覚は、第1並進加速度感覚(ac’’)と第1角加速度感覚(αc’’)とを含むことが好ましい。前記目標加速度は、目標並進加速度(aMB)と目標角加速度(αMB)とを含むことが好ましい。前記第2加速度感覚は、第2並進加速度感覚(aMB’’)と第2角加速度感覚(αMB’’)とを含むことが好ましい。前記数式モデルは、第1数式モデル(21、24)と第2数式モデル(22、25)とを含むことが好ましい。前記第1加速度感覚推定ステップは、前記第1数式モデルを用いて前記並進加速度から前記第1並進加速度感覚を推定するステップと、前記第2数式モデルを用いて前記角加速度から前記第1角加速度感覚を推定するステップとを備えることが好ましい。前記第2加速度感覚推定ステップは、前記第1数式モデルを用いて前記目標並進加速度から前記第2並進加速度感覚を推定するステップと、前記第2数式モデルを用いて前記目標角加速度から前記第2角加速度感覚を推定するステップとを備えることが好ましい。 The acceleration preferably includes translational acceleration (ac) and angular acceleration (αc). The first acceleration sensation preferably includes a first translational acceleration sensation (ac ″) and a first angular acceleration sensation (αc ″). The target acceleration preferably includes a target translational acceleration (aMB) and a target angular acceleration (αMB). The second acceleration sensation preferably includes a second translational acceleration sensation (aMB ″) and a second angular acceleration sensation (αMB ″). The mathematical model preferably includes a first mathematical model (21, 24) and a second mathematical model (22, 25). The first acceleration sensation estimation step includes the step of estimating the first translation acceleration sensation from the translation acceleration using the first mathematical model, and the first angular acceleration from the angular acceleration using the second mathematical model. Preferably including a step of estimating a sense. The second acceleration sensation estimation step includes the step of estimating the second translational acceleration sensation from the target translational acceleration using the first mathematical model, and the second angular acceleration from the target angular acceleration using the second mathematical model. It is preferable to include a step of estimating an angular acceleration sensation.
前記目標加速度修正ステップにおいては、前記第1加速度感覚と前記第2加速度感覚とのずれが所定のずれより大きい状態が所定の時間を超えて持続している間だけ、前記ずれが小さくなるように前記目標加速度を修正することが好ましい。 In the target acceleration correction step, the deviation is reduced only while the state where the deviation between the first acceleration sensation and the second acceleration sensation is greater than a predetermined deviation continues for a predetermined time. It is preferable to correct the target acceleration.
前記運転シミュレーション方法は、前記目標加速度を2階積分して前記モーションベースの目標位置(xMB、θMB)を演算するステップと、前記乗り物の速度(vc)を演算する速度演算ステップと、前記速度の低周波成分(vc’)に対応した前記モーションベースのセンター位置(xc)を求めるステップと、前記センター位置と前記モーションベースの現在位置(PMBS)とに基づき、前記モーションベースを前記センター位置に近づけるためのシフト量(ΔxMB)を演算するステップと、前記モーションベースが前記目標位置と前記シフト量との和で表される位置をとるように前記モーションベースを動かすステップとを具備することが好ましい。 In the driving simulation method, the target acceleration is second-order integrated to calculate the motion-based target position (xMB, θMB), the speed calculation step to calculate the vehicle speed (vc), Based on the step of obtaining the center position (xc) of the motion base corresponding to the low frequency component (vc ′), and the center position and the current position (PMBS) of the motion base, the motion base is brought close to the center position. It is preferable that the method includes a step of calculating a shift amount (ΔxMB) and a step of moving the motion base so that the motion base takes a position represented by a sum of the target position and the shift amount.
本発明によれば、運動についての違和感が少ない運転シミュレータ及び運転シミュレーション装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the driving simulator and driving simulation apparatus with little discomfort about an exercise | movement are provided.
添付図面を参照して、本発明による運転シミュレータ及び運転シミュレーション方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。本発明による運転シミュレータ及び運転シミュレーション方法は、車両の運転を模擬するするドライビングシミュレータの場合について以下に説明される。本発明による運転シミュレータ及び運転シミュレーション方法は、航空機の操縦を模擬するフライトシミュレータ、オートバイの運転を模擬するライディングシミュレータ、鉄道車両の運転を模擬するトレインシミュレータであってもよい。 The best mode for carrying out a driving simulator and a driving simulation method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The driving simulator and driving simulation method according to the present invention will be described below in the case of a driving simulator that simulates driving of a vehicle. The driving simulator and the driving simulation method according to the present invention may be a flight simulator that simulates aircraft operation, a riding simulator that simulates driving of a motorcycle, or a train simulator that simulates driving of a railway vehicle.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る運転シミュレータ1を示している。運転シミュレータ1は、被験者2が乗り込むモーションベース3と、モーションベース3に取り付けられた操作装置4と、情報処理装置5と、模擬視界発生装置9と、サーボ装置10とを備えている。情報処理装置5は、車両運動演算部6と、模擬視界演算部7と、モーションベース目標位置演算部8とを備えている。操作装置4は、ステアリングハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダルを備えている。操作装置4は、被験者2の操作を示す操作信号を車両運動演算部6に出力する。車両運動演算部6は、操作信号に基づいて仮想の車両の運動を演算する。車両運動演算部6は、演算結果に基づいて、車両の位置を示す車両位置Pcを模擬視界演算部7に出力し、車両の並進速度を示す車両並進速度vcと車両の加速度を示す車両加速度Acとをモーションベース目標位置演算部8に出力する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a driving
車両並進速度vcは、下記式に示されるように、第1成分vc1と、第2成分vc2と、第3成分vc3とを有するベクトルである。
車両加速度Acは、下記式に示されるように、並進加速度第1成分ac1と、並進加速度第2成分ac2と、並進加速度第3成分ac3と、角加速度第1成分αc1と、角加速度第2成分αc2と、角加速度第3成分αc3とを有するベクトルである。
模擬視界演算部7は、車両位置Pcに基づいて被験者2に示すべき視界画像を示す模擬視界信号を生成し、模擬視界発生装置9に出力する。模擬視界発生装置9は、模擬視界信号に基づいて被験者2に視界画像を表示する。視界画像は、車両の運転者の視界の画像である。したがって、模擬視界発生装置9は車両の運転者が感じるであろう視覚刺激を被験者2に与える。
The simulated visual
サーボ装置10は、6つのアクチュエータを備えている。各アクチュエータの駆動シャフト10aがモーションベース3に接続されている。サーボ装置10は、モーションベース3に6自由度の運動をさせる。サーボ装置10は、モーションベース3の現在位置を示すモーションベース検出位置PMBSとモーションベース3の現在速度を示すモーションベース検出速度VMBSとをモーションベース目標位置演算部8に出力する。
The
モーションベース目標位置演算部8は、車両並進速度vcと、車両加速度Acと、モーションベース検出位置PMBSと、モーションベース検出速度VMBSとに基づいて、モーションベース3が取るべき目標位置を示すモーションベース目標位置PMB*を演算してサーボ装置10に出力する。サーボ装置10は、モーションベース目標位置PMB*に基づいてモーションベース3を動かす。したがって、モーションベース3は車両の運転者が感じるであろう運動刺激を被験者2に与える。
The motion base target
被験者2の行う操作と、視覚刺激と、運動刺激とは、相互に関連している。したがって、被験者2は、車両に実際に乗っているかのような感覚を覚える。
The operation performed by the
図2は、サーボ装置10を示している。サーボ装置10は、座標変換部11と、制御部12と、駆動部13と、位置検出器14と、微分部15とを備えている。
FIG. 2 shows the
モーションベース目標位置PMB*は、座標変換部11に入力される。モーションベース目標位置PMB*は、モーションベース3の前後方向に沿う第1目標位置と、モーションベース3の左右方向に沿う第2目標位置と、モーションベース3の上下方向に沿う第3目標位置と、モーションベース3のロール角度を示す第1目標角度と、モーションベース3のピッチ角度を示す第2目標角度と、モーションベース3のヨー角度を示す第3目標角度とを有するベクトルである。ここで、モーションベース3の上下方向は、モーションベース3に対して固定され、必ずしも鉛直方向と平行ではない。
The motion base target position PMB * is input to the coordinate
座標変換部11は、所定の変換規則に基づいて、モーションベース目標位置PMB*を駆動シャフト目標位置PA*に変換して制御部12に出力する。駆動シャフト目標位置PA*は、6つの駆動シャフト10aの位置を示すベクトルである。位置検出器14は、6つの駆動シャフト10aの現在位置を検出し、これらを示すベクトルとしての駆動シャフト検出位置PASを座標変換部11と制御部12とに出力する。制御部12は、駆動シャフト検出位置PASが駆動シャフト目標位置PA*に一致するように駆動部13の6つのアクチュエータを動かす。座標変換部11は、所定の変換規則に基づいて駆動シャフト検出位置PASをモーションベース検出位置PMBSに変換してモーションベース目標位置演算部8と微分部15とに出力する。モーションベース検出位置PMBSは、モーションベース3の前後方向に沿う第1検出位置と、モーションベース3の左右方向に沿う第2検出位置と、モーションベース3の上下方向に沿う第3検出位置と、モーションベース3のロール角度を示す第1検出角度と、モーションベース3のピッチ角度を示す第2検出角度と、モーションベース3のヨー角度を示す第3検出角度とを有するベクトルである。微分部15は、モーションベース検出位置PMBSを微分してモーションベース検出速度VMBSを演算し、モーションベース目標位置演算部8に出力する。モーションベース検出速度VMBSは、モーションベース3の前後方向に沿う第1検出速度と、モーションベース3の左右方向に沿う第2検出速度と、モーションベース3の上下方向に沿う第3検出速度と、モーションベース3のロール角速度を示す第1検出角速度と、モーションベース3のピッチ角速度を示す第2検出角速度と、モーションベース3のヨー角速度を示す第3検出角速度とを有するベクトルである。座標変換部11及び位置検出器14を含むユニットは、モーションベース3の現在位置を検出する位置検出器と呼ばれる場合がある。座標変換部11、位置検出器14及び微分部15を含むユニットは、モーションベース3の現在速度を検出する速度検出器と呼ばれる場合がある。
The coordinate
図3は、モーションベース目標位置演算部8を示している。モーションベース目標位置演算部8は、目標加速度演算部16と、目標加速度修正部17と、2階積分部18と、加算器19と、加速度感覚推定部20と、加速度感覚推定部23と、違和感推定部26と、比較器27と、タイマ28と、ローパスフィルタ29と、速度−センター位置変換部30と、シフト量演算部31とを備えている。
FIG. 3 shows the motion base target
車両加速度Acは、車両並進加速度acと車両角加速度αcとに分けられて目標加速度演算部16と加速度感覚推定部23とに入力される。車両並進加速度acは、下記式に示すように、並進加速度第1成分ac1と、並進加速度第2成分ac2と、並進加速度第3成分ac3とを有するベクトルである。
目標加速度演算部16には、モーションベース3の位置についての制限を示すモーションベース位置リミッタ値PLと、モーションベース3の速度についての制限を示すモーションベース速度リミッタ値VLと、モーションベース3の加速度についての制限を示すモーションベース加速度リミッタ値ALと、モーションベース検出位置PMBSと、モーションベース検出速度VMBSとが入力される。目標加速度演算部16は、モーションベース3が実現すべきモーションベース目標並進加速度aMBを車両並進加速度acに基づいて演算し、モーションベース3が実現すべきモーションベース目標角加速度αMBを車両角加速度αcに基づいて演算し、モーションベース目標並進加速度aMB及びモーションベース目標角加速度αMBを目標加速度修正部17に出力する。このとき、目標加速度演算部16は、モーションベース検出位置PMBSがモーションベース位置リミッタ値PLに係る制限内に収まるように、モーションベース検出速度VMBSがモーションベース速度リミッタ値VLに係る制限内に収まるように、モーションベース目標並進加速度aMB及びモーションベース目標角加速度αMBがモーションベース加速度リミッタ値ALに係る制限内に収まるように、モーションベース目標並進加速度aMB及びモーションベース目標角加速度αMBを演算する。 The target acceleration calculation unit 16 includes a motion base position limiter value PL indicating a restriction on the position of the motion base 3, a motion base speed limiter value VL indicating a restriction on the speed of the motion base 3, and an acceleration of the motion base 3. A motion base acceleration limiter value AL indicating the limit, a motion base detection position PMBS, and a motion base detection speed VMBS are input. The target acceleration calculation unit 16 calculates the motion base target translational acceleration aMB that the motion base 3 should realize based on the vehicle translation acceleration ac, and converts the motion base target angular acceleration αMB that the motion base 3 should realize to the vehicle angular acceleration αc. The motion base target translational acceleration aMB and the motion base target angular acceleration αMB are output to the target acceleration correction unit 17. At this time, the target acceleration calculation unit 16 makes the motion base detection speed VMBS fall within the limit related to the motion base speed limiter value VL so that the motion base detection position PMBS falls within the limit related to the motion base position limiter value PL. In addition, the motion base target translational acceleration aMB and the motion base target angular acceleration αMB are calculated so that the motion base target translational acceleration aMB and the motion base target angular acceleration αMB are within the limits related to the motion base acceleration limiter value AL.
モーションベース目標並進加速度aMBは、下記式に示すように、目標並進加速度第1成分aMB1と、目標並進加速度第2成分aMB2と、目標並進加速度第3成分aMB3とを有するベクトルである。
モーションベース目標角加速度αMBは、下記式に示すように、目標角加速度第1成分αMB1と、目標角加速度第2成分αMB2と、目標角加速度第3成分αMB3とを有するベクトルである。
目標加速度演算部16は、車両並進加速度acの低周波成分に基づいてモーションベース目標角加速度αMBを演算する場合がある。この場合、例えばモーションベース3を一定のロール角度に傾けることにより、車両がカーブした道路上を走っているときに生じる横方向の定常的な並進加速度を被験者2に与えることができる。 The target acceleration calculation unit 16 may calculate the motion base target angular acceleration αMB based on the low frequency component of the vehicle translational acceleration ac. In this case, for example, by tilting the motion base 3 to a certain roll angle, it is possible to give the subject 2 a steady translational acceleration in the lateral direction that occurs when the vehicle is running on a curved road.
目標加速度修正部17は、修正アルゴリズムに基づき、必要に応じてモーションベース目標並進加速度aMBを修正し、必要に応じてモーションベース目標角加速度αMBを修正する。目標加速度修正部17は、修正後モーションベース目標並進加速度aMB’と修正後モーションベース目標角加速度αMB’とを、2階積分部18と加速度感覚推定部20とに出力する。修正後モーションベース目標並進加速度aMB’は、モーションベース目標並進加速度aMBが修正されたものである場合もあるし、モーションベース目標並進加速度aMBと同一である場合もある。修正後モーションベース目標角加速度αMB’は、モーションベース目標角加速度αMBが修正されたものである場合もあるし、モーションベース目標角加速度αMBと同一である場合もある。
The target acceleration correction unit 17 corrects the motion base target translational acceleration aMB as necessary based on the correction algorithm, and corrects the motion base target angular acceleration αMB as necessary. The target acceleration correction unit 17 outputs the corrected motion base target translational acceleration aMB ′ and the corrected motion base target angular acceleration αMB ′ to the second-
修正後モーションベース目標並進加速度aMB’は、下記式に示すように、修正後目標並進加速度第1成分aMB1’と、修正後目標並進加速度第2成分aMB2’と、修正後目標並進加速度第3成分aMB3’とを有するベクトルである。
修正後モーションベース目標角加速度αMB’は、下記式に示すように、修正後目標角加速度第1成分αMB1’と、修正後目標角加速度第2成分αMB2’と、修正後目標角加速度第3成分αMB3’とを有するベクトルである。
2階積分部18は、修正後モーションベース目標並進加速度aMB’を2階積分してモーションベース目標並進位置xMBを生成し、加算器19に出力する。モーションベース目標並進位置xMBは、モーションベース3の目標並進位置(前後位置、左右位置、上下位置)を示すベクトルである。2階積分部18は、修正後モーションベース目標角加速度αMB’を2階積分してモーションベース目標角度θMBを生成し、出力する。モーションベース目標角度θMBは、モーションベース3の目標角度(ロール角度、ピッチ角度、ヨー角度)を示すベクトルである。
The second-
加算器19は、シフト量演算部31が出力したシフト量ΔxMBをモーションベース目標並進位置xMBに加算する。シフト量ΔxMBは、後で説明される。モーションベース目標並進位置xMB及びシフト量ΔxMBの和とモーションベース目標角度θMBとから構成されるモーションベース目標位置PMB*がサーボ装置10に入力される。
The
加速度感覚推定部20は、耳石器官を表す数式モデルとしての耳石器官モデル21を用いて修正後モーションベース目標並進加速度aMB’から並進加速度感覚aMB’’を推定する。並進加速度感覚aMB’’は、モーションベース3が修正後モーションベース目標並進加速度aMB’で示される並進加速度運動をした場合に被験者2が感じるであろう感覚である。耳石器官モデル21は、図4に示すように、修正後モーションベース目標並進加速度aMB’から高周波成分及び低周波成分を取り除く伝達関数32と、パワーの大きさが設定値より小さい成分を取り除く伝達関数33とを備えている。伝達関数32は、耳石器官の周波数特性を表していれば、図4に示されたものに限定されない。伝達関数33は、耳石器官の不感帯を表していれば、図4に示されたものに限定されない。伝達関数32及び伝達関数33の順序は、図4に示す順序の逆でもよい。
The acceleration
加速度感覚推定部20は、三半規管を表す数式モデルとしての三半規管モデル22を用いて修正後モーションベース目標角加速度αMB’から角加速度感覚αMB’’を推定する。角加速度感覚αMB’’は、モーションベース3が修正後モーションベース目標角加速度αMB’で示される角加速度運動をした場合に被験者2が感じるであろう感覚である。三半規管モデル22は、図5に示すように、修正後モーションベース目標角加速度αMB’から高周波成分を取り除く伝達関数34と、低周波成分を取り除く伝達関数35と、パワーの大きさが設定値より小さい成分を取り除く伝達関数36とを備えている。伝達関数34及び伝達関数35は、三半規管の周波数特性を表していれば、図5に示されたものに限定されない。伝達関数36は、三半規管の不感帯を表していれば、図5に示されたものに限定されない。伝達関数34、伝達関数35及び伝達関数36の順序は、これらの6通りの順列のいずれであってもよい。
The acceleration
加速度感覚推定部23は、耳石器官を表す数式モデルとしての耳石器官モデル24を用いて車両並進加速度acから並進加速度感覚ac’’を推定する。並進加速度感覚ac’’は、モーションベース3が車両並進加速度acで示される並進加速度運動をした場合に被験者2が感じるであろう感覚である。耳石器官モデル24は、図4に示すように、耳石器官モデル21と同様である。
The acceleration
加速度感覚推定部23は、三半規管を表す数式モデルとしての三半規管モデル25を用いて車両角加速度αcから角加速度感覚αc’’を推定する。角加速度感覚αc’’は、モーションベース3が車両角加速度αcで示される角加速度運動をした場合に被験者2が感じるであろう感覚である。三半規管モデル25は、図5に示すように、三半規管モデル22と同様である。
The acceleration
耳石器官モデル21、三半規管モデル22、耳石器官モデル24、三半規管モデル25は、前庭器官モデルと呼ばれる場合がある。
The
並進加速度感覚aMB’’は、下記式に示されるように、並進加速度感覚第1成分aMB1’’と、並進加速度感覚第2成分aMB2’’と、並進加速度感覚第3成分aMB3’’とを有するベクトルである。
角加速度感覚αMB’’は、下記式に示されるように、角加速度感覚第1成分αMB1’’と、角加速度感覚第2成分αMB2’’と、角加速度感覚第3成分αMB3’’とを有するベクトルである。
並進加速度感覚ac’’は、下記式に示されるように、並進加速度感覚第1成分ac1’’と、並進加速度感覚第2成分ac2’’と、並進加速度感覚第3成分ac3’’とを有するベクトルである。
角加速度感覚αc’’は、下記式に示されるように、角加速度感覚第1成分αc1’’と、角加速度感覚第2成分αc2’’と、角加速度感覚第3成分αc3’’とを有するベクトルである。
ここで、並進加速度感覚ac’’及び角加速度感覚αc’’から構成される加速度感覚Ac’’は、下記式で表されるベクトルである。
違和感推定部26は、加速度感覚AMB’’(並進加速度感覚aMB’’及び角加速度感覚αMB’’)と加速度感覚Ac’’(角加速度感覚ac’’及び角加速度感覚αc’’)とに基づいて被験者2が感じるであろう運動についての違和感を推定する。すなわち、違和感推定部26は、加速度感覚AMB’’と加速度感覚Ac’’とから、被験者2が感じるであろう運動についての違和感を示す違和感Errを演算する。違和感推定部26は違和感Errを目標加速度修正部17と比較器27とに出力する。
The
違和感Errは、下記式に示すように、第1成分e1乃至第n成分enを有するベクトルである。
違和感Errの第k成分ekは、下記式で表される。ここで、kは1以上n以下の自然数である。
加速度感覚誤差ΔA’’は、下記式に示すように、加速度感覚Ac’’と加速度感覚AMB’’の差で表される。
速度感覚∫Ac’’は、下記式に示すように、並進速度感覚第1成分vc1’’と、並進速度感覚第2成分vc2’’と、並進速度感覚第3成分vc3’’と、角速度感覚第1成分ωc1’’と、角速度感覚第2成分ωc2’’と、角速度感覚第3成分ωc3’’とを有するベクトルである。
速度感覚∫AMB’’は、下記式に示すように、並進速度感覚第1成分vMB1’’と、並進速度感覚第2成分vMB2’’と、並進速度感覚第3成分vMB3’’と、角速度感覚第1成分ωMB1’’と、角速度感覚第2成分ωMB2’’と、角速度感覚第3成分ωMB3’’とを有するベクトルである。
速度感覚誤差∫ΔA’’は、下記式に示すように、速度感覚∫Ac’’と速度感覚∫AMB’’の差で表される。
比較器27には、違和感Errの閾値を示す違和感閾値Ethが入力される。違和感閾値Ethは、下記式に示されるように、第1成分eth1乃至第n成分ethnを有するベクトルである。
タイマ28は、第1成分e1乃至第n成分enに対応する第1タイマ乃至第nタイマを備えている。タイマ28には、違和感持続時間閾値Tthが入力される。違和感持続時間閾値Tthは、下記式に示されるように、第1違和感持続時間閾値t1乃至第n違和感持続時間閾値tnを有するベクトルである。
タイマ28は、第k成分ekの大きさが第k成分ethkより大きいことを示すタイマオン信号が入力されると、第k成分ekに対応する第kタイマでタイマオン信号の入力の持続時間を監視する。タイマ28は、第k成分ekに関するタイマオン信号の持続時間が第k違和感持続時間閾値tkを超えている間、そのことを示す修正オン信号を目標加速度修正部17に出力する。タイマ28は、第k成分ekの大きさが第k成分ethkより大きいことを示すタイマオン信号の入力が中断すると、修正オン信号の出力を停止し、第kタイマをリセットする。
When the timer-on signal indicating that the magnitude of the k-th component ek is larger than the k-th component ethk is input, the
目標加速度修正部17は、第k成分ekについての修正オン信号が入力されている間だけ、第k成分ekの大きさが小さくなるように、モーションベース目標並進加速度aMB、モーションベース目標角加速度αMB又は両方を修正アルゴリズムに基づいて修正する。目標加速度修正部17は、修正の内容と修正を行ったときの違和感Errの変化とに基づいて、修正アルゴリズムを修正することが好ましい。この場合、運転シミュレータ1を使用するほど、目標加速度修正部17の行う修正が適正化される。
The target acceleration correction unit 17 reduces the magnitude of the k-th component ek only while the correction on signal for the k-th component ek is input, so that the motion-based target translational acceleration aMB and the motion-based target angular acceleration αMB are reduced. Or both are corrected based on the correction algorithm. The target acceleration correcting unit 17 preferably corrects the correction algorithm based on the content of the correction and the change in the uncomfortable feeling Err when the correction is made. In this case, the correction performed by the target acceleration correcting unit 17 is optimized as the driving
次に、違和感Errが下記式で表される場合の、比較器27、タイマ28、目標加速度修正部17の動作について説明する。
上記式で表された違和感Errは、第1成分e1乃至第9成分e9を有している。第1成分e1は、並進加速度感覚誤差第1成分Δa1’’である。第2成分e2は、並進加速度感覚誤差第2成分Δa2’’である。第3成分e3は、並進加速度感覚誤差第3成分Δa3’’である。第4成分e4は、角加速度感覚誤差第1成分Δα1’’である。第5成分e5は、角加速度感覚誤差第2成分Δα2’’である。第6成分e6は、角加速度感覚誤差第3成分Δα3’’である。第7成分e7は、角速度感覚第1成分ωc1’’及び角速度感覚第2成分ωc2’’の積と、角速度感覚第1成分ωMB1’’及び角速度感覚第2成分ωMB2’’の積との差である。第8成分e8は、角速度感覚第2成分ωc2’’及び角速度感覚第3成分ωc3’’の積と、角速度感覚第2成分ωMB2’’及び角速度感覚第3成分ωMB3’’の積との差である。第9成分e9は、角速度感覚第3成分ωc3’’及び角速度感覚第1成分ωc1’’の積と、角速度感覚第3成分ωMB3’’及び角速度感覚第1成分ωMB1’’の積との差である。第1軸まわりの角速度と第1軸と垂直な第2軸まわりの角速度との積の誤差は、運動の違和感に大きく影響すると考えられている。 The uncomfortable feeling Err represented by the above formula has a first component e1 to a ninth component e9. The first component e1 is a translational acceleration sensory error first component Δa1 ″. The second component e2 is a translational acceleration sensory error second component Δa2 ″. The third component e3 is a translational acceleration sensory error third component Δa3 ″. The fourth component e4 is an angular acceleration sensory error first component Δα1 ″. The fifth component e5 is an angular acceleration sensory error second component Δα2 ″. The sixth component e6 is an angular acceleration sensory error third component Δα3 ″. The seventh component e7 is a difference between the product of the angular velocity sense first component ωc1 ″ and the angular velocity sense second component ωc2 ″ and the product of the angular velocity sense first component ωMB1 ″ and the angular velocity sense second component ωMB2 ″. is there. The eighth component e8 is a difference between the product of the angular velocity sense second component ωc2 ″ and the angular velocity sense third component ωc3 ″ and the product of the angular velocity sense second component ωMB2 ″ and the angular velocity sense third component ωMB3 ″. is there. The ninth component e9 is a difference between the product of the angular velocity sense third component ωc3 ″ and the angular velocity sense first component ωc1 ″ and the product of the angular velocity sense third component ωMB3 ″ and the angular velocity sense first component ωMB1 ″. is there. An error in the product of the angular velocity around the first axis and the angular velocity around the second axis perpendicular to the first axis is considered to greatly affect the sense of discomfort in motion.
比較器27は、第1成分e1としての並進加速度感覚誤差第1成分Δa1’’の大きさが第1成分eth1より大きい場合、そのことを示すタイマオン信号をタイマ28に出力する。
When the magnitude of the translational acceleration sensory error first component Δa1 ″ as the first component e1 is larger than the first component eth1, the
タイマ28は、このようなタイマオン信号が第1違和感持続時間閾値t1を越えて持続して入力されている間、第1成分e1に係る修正オン信号を目標加速度修正部17に出力する。
The
目標加速度修正部17は、第1成分e1に係る修正オン信号が入力されている間、並進加速度感覚誤差第1成分Δa1’’が正の場合はaMB1’>aMB1となるように修正を行い、並進加速度感覚誤差第1成分Δa1’’が負の場合はaMB1’<aMB1となるように修正を行う。 The target acceleration correction unit 17 corrects the translation acceleration sensory error first component Δa1 ″ so as to satisfy aMB1 ′> aMB1 while the correction on signal related to the first component e1 is input. When the translational acceleration sensory error first component Δa1 ″ is negative, correction is performed so that aMB1 ′ <aMB1.
運転シミュレータ1においては、目標加速度修正部17と、加速度感覚推定部20と、加速度感覚推定部23と、違和感推定部26と、比較器27と、タイマ28とにより、被験者2が感じる運動の違和感が小さく抑えられる。
In the driving
与えられる運動刺激が視覚刺激や操作と大きく異なる場合であっても、その状態が一定時間以上持続しないと人間は違和感を感じないことが知られている。したがって、運転シミュレータ1がタイマ28を備えることにより、目標加速度修正部17による修正が必要以上に頻繁に行われることが防がれる。したがって、修正後モーションベース目標並進加速度aMB’及び修正後モーションベース目標角加速度αMB’が不安定になることが防がれる。運転シミュレータ1がタイマ28を備える場合、目標加速度修正部17による修正幅を大きくすることが可能である。
It is known that even if the motion stimulus given is significantly different from the visual stimulus or operation, the human will not feel uncomfortable unless the state lasts for a certain period of time. Therefore, by providing the driving
なお、比較器27がタイマオン信号を目標加速度修正部17に出力し、タイマオン信号が入力されている間だけ目標加速度修正部17が修正を行うようにしてもよい。この場合、目標加速度修正部17が修正するときの修正幅を小さくすれば、修正後モーションベース目標並進加速度aMB’及び修正後モーションベース目標角加速度αMB’が不安定になることが防がれる。
The
目標加速度修正部17は、違和感Errの絶対値が所定の閾値より大きい場合に、目標加速度修正部17の絶対値が小さくなるように修正を行ってもよい。 The target acceleration correction unit 17 may perform correction so that the absolute value of the target acceleration correction unit 17 becomes smaller when the absolute value of the uncomfortable feeling Err is larger than a predetermined threshold value.
次に、ローパスフィルタ29、速度−センター位置変換部30及びシフト量演算部31の動作を説明する。車両並進速度vcは、ローパスフィルタ29に入力される。ローパスフィルタ29は、車両並進速度vcの低周波成分としての車両並進速度の低周波成分vc’を速度−センター位置変換部30に出力する。
Next, operations of the low-
車両並進速度の低周波成分vc’は、下記式に示されるように、第1成分vc1の低周波成分としての第1成分vc1’と、第2成分vc2の低周波成分としての第2成分vc2’と、第3成分vc3の低周波成分としての第3成分vc3’とを有するベクトルである。
速度−センター位置変換部30は、所定の変換規則に基づいて車両並進速度の低周波成分vc’に対応するモーションベース3のセンター位置(並進位置)を示すセンター位置xcを出力する。センター位置xcは、下記式に示すように、センター位置第1成分xc1と、センター位置第2成分xc2と、センター位置第3成分xc3とを有するベクトルである。
シフト量演算部31は、モーションベース検出位置PMBSが示すモーションベース3の現在位置(並進位置)がセンター位置xcの示すセンター位置に近づくようにシフト量ΔxMBを演算し、加算器19に出力する。シフト量ΔxMBは、モーションベース3の前後方向、左右方向及び上下方向の変位量を示すベクトルである。シフト量演算部31は、被験者2がシフト量ΔxMBに起因する加速度を感じないように、シフト量ΔxMBの大きさ、又はシフト量ΔxMBの各成分の大きさを一定値以下に抑えることが好ましい。
The shift
例えば、ブレーキ時の加速度をモーションベース3で実現するためには、ブレーキをかける前の車両の速度が大きいほどモーションベース3を後方に大きく並進移動させる必要がある。すなわち、モーションベース3の前方部分が鉛直下向きに下がるように傾けた状態でモーションベース3を後方に大きく動かす必要がある。この場合の移動量を大きくとるために、速度−センター位置変換部30が用いる変換規則は、第1成分vc1’が示す車両の前方への速度が大きいほどセンター位置第1成分xc1がモーションベース3の前方寄りの位置を示し、センター位置第3成分xc3がモーションベース3の下方寄りの位置を示すように設定されていることが好ましい。
For example, in order to realize the acceleration at the time of braking with the motion base 3, it is necessary to move the motion base 3 in a greater translational direction backward as the speed of the vehicle before braking is increased. That is, it is necessary to move the motion base 3 rearward in a state where the front portion of the motion base 3 is tilted so as to be lowered vertically downward. In order to increase the amount of movement in this case, the conversion rule used by the speed-center
ローパスフィルタ29と、速度−センター位置変換部30と、シフト量演算部31とにより、モーションベース3の加速度が車両の加速度に近づく。したがって、運転シミュレータ1においては、運動についての違和感が少ない。
The acceleration of the motion base 3 approaches the acceleration of the vehicle by the low-
1…運転シミュレータ
2…被験者
3…モーションベース
4…操作装置
5…情報処理装置
6…車両運動演算部
7…模擬視界演算部
8…モーションベース目標位置演算部
9…模擬視界発生装置
10…サーボ装置
10a…駆動シャフト
11…座標変換部
12…制御部
13…駆動部
14…位置検出器
15…微分部
16…目標加速度演算部
17…目標加速度修正部
18…2階積分部
19…加算器
20、23…加速度感覚推定部
21、24…耳石器官モデル
22、25…三半規管モデル
26…違和感推定部
27…比較器
28…タイマ
29…ローパスフィルタ
30…速度−センター位置変換部
31…シフト量演算部
32、33、34、35、36…伝達関数
Pc…車両位置
vc…車両速並進度
vc’…車両並進速度の低周波成分
Ac…車両加速度
ac…車両並進加速度
αc…車両角加速度
PMBS…モーションベース検出位置
VMBS…モーションベース検出速度
PMB*…モーションベース目標位置
PL…モーションベース位置リミッタ値
VL…モーションベース速度リミッタ値
AL…モーションベース加速度リミッタ値
aMB…モーションベース目標並進加速度
αMB…モーションベース目標角加速度
aMB’…修正後モーションベース目標並進加速度
αMB’…修正後モーションベース目標角加速度
xMB…モーションベース目標並進位置
θMB…モーションベース目標角度
AMB’’Ac’’…加速度感覚
aMB’’、ac’’…並進加速度感覚
αMB’’、αc’’…角加速度感覚
PA*…駆動シャフト目標位置
PAS…駆動シャフト検出位置
Err…違和感
Eth…違和感閾値
ΔA’’…加速度感覚誤差
∫Ac’’、∫AMB’’…速度感覚
∫ΔA’’…速度感覚誤差
Tth…違和感持続時間閾値
xc…センター位置
ΔxMB…シフト量
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記モーションベースに取り付けられた操作装置と、
前記操作装置の操作に基づいて仮想の乗り物の加速度を演算する運動演算部と、
前記加速度に基づいて前記モーションベースが実現すべき目標加速度を演算する目標加速度演算部と、
前記目標加速度に基づいて前記モーションベースを動かすサーボ装置と、
加速度感覚推定部と、
目標加速度修正部と
を具備し、
前記加速度感覚推定部は、前記モーションベースが前記加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第1加速度感覚を数式モデルに基づいて推定し、前記モーションベースが前記目標加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第2加速度感覚を前記数式モデルに基づいて推定し、
前記目標加速度修正部は、前記第1加速度感覚と前記第2加速度感覚とに基づいて前記目標加速度を修正する
運転シミュレータ。 A motion base on which the subject is placed,
An operating device attached to the motion base;
A motion calculation unit for calculating the acceleration of a virtual vehicle based on the operation of the operation device;
A target acceleration calculator for calculating a target acceleration to be realized by the motion base based on the acceleration;
A servo device for moving the motion base based on the target acceleration;
An acceleration sensation estimation unit;
A target acceleration correction unit,
The acceleration sensation estimation unit estimates a first acceleration sensation that the subject will feel when the motion base moves at the acceleration based on a mathematical model, and when the motion base moves at the target acceleration. Estimating a second acceleration sensation that the subject will feel based on the mathematical model;
The target acceleration correcting unit corrects the target acceleration based on the first acceleration sensation and the second acceleration sensation.
前記第1加速度感覚は、第1並進加速度感覚と第1角加速度感覚とを含み、
前記目標加速度は、目標並進加速度と目標角加速度とを含み、
前記第2加速度感覚は、第2並進加速度感覚と第2角加速度感覚とを含み、
前記数式モデルは、第1数式モデルと第2数式モデルとを含み、
前記加速度感覚推定部は、前記第1数式モデルを用いて前記並進加速度から前記第1並進加速度感覚を推定し、前記第2数式モデルを用いて前記角加速度から前記第1角加速度感覚を推定し、前記第1数式モデルを用いて前記目標並進加速度から前記第2並進加速度感覚を推定し、前記第2数式モデルを用いて前記目標角加速度から前記第2角加速度感覚を推定する
請求項1の運転シミュレータ。 The acceleration includes translational acceleration and angular acceleration,
The first acceleration sensation includes a first translational acceleration sensation and a first angular acceleration sensation,
The target acceleration includes a target translational acceleration and a target angular acceleration,
The second acceleration sensation includes a second translational acceleration sensation and a second angular acceleration sensation,
The mathematical model includes a first mathematical model and a second mathematical model,
The acceleration sensation estimation unit estimates the first translational acceleration sensation from the translational acceleration using the first mathematical model, and estimates the first angular acceleration sensation from the angular acceleration using the second mathematical model. The second translational acceleration sensation is estimated from the target translational acceleration using the first mathematical model, and the second angular acceleration sensation is estimated from the target angular acceleration using the second mathematical model. Driving simulator.
タイマと
を具備し、
前記比較器は、前記第1加速度感覚と前記第2加速度感覚とのずれが所定のずれより大きい間、前記タイマにタイマオン信号を出力し、
前記タイマは、前記タイマオン信号の入力が所定の時間を超えて持続している間、前記目標加速度修正部に修正オン信号を出力し、
前記目標加速度修正部は、前記修正オン信号が入力している間、前記ずれが小さくなるように前記目標加速度を修正する
請求項1又は2の運転シミュレータ。 A comparator;
A timer,
The comparator outputs a timer on signal to the timer while a difference between the first acceleration sensation and the second acceleration sensation is larger than a predetermined deviation.
The timer outputs a correction on signal to the target acceleration correction unit while the input of the timer on signal continues beyond a predetermined time,
The driving simulator according to claim 1 or 2, wherein the target acceleration correcting unit corrects the target acceleration so that the deviation is reduced while the correction on signal is input.
ローパスフィルタと、
速度−センター位置変換部と、
シフト量演算部と
を具備し、
前記運動演算部は、前記乗り物の速度を演算し、
前記速度−センター位置変換部は、前記ローパスフィルタを通過した前記速度の低周波成分に対応した前記モーションベースのセンター位置を出力し、
前記シフト量演算部は、前記センター位置と前記モーションベースの現在位置とに基づき、前記モーションベースを前記センター位置に近づけるためのシフト量を演算し、
前記サーボ装置は、前記モーションベースが前記目標位置と前記シフト量との和で表される位置をとるように前記モーションベースを動かす
請求項1乃至3のいずれかに記載の運転シミュレータ。 A second-order integration unit that performs second-order integration of the target acceleration to calculate the motion-based target position;
A low-pass filter,
A speed-center position converter,
A shift amount calculation unit,
The motion calculation unit calculates the speed of the vehicle,
The speed-center position conversion unit outputs the center position of the motion base corresponding to the low frequency component of the speed that has passed through the low-pass filter,
The shift amount calculation unit calculates a shift amount for bringing the motion base closer to the center position based on the center position and the current position of the motion base.
The driving simulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the servo device moves the motion base so that the motion base takes a position represented by a sum of the target position and the shift amount.
前記運転シミュレータの目標加速度演算部が、前記加速度に基づいて前記モーションベースが実現すべき目標加速度を演算する目標加速度演算ステップと、
前記運転シミュレータの加速度感覚推定部が、前記モーションベースが前記加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第1加速度感覚を数式モデルに基づいて推定する第1加速度感覚推定ステップと、
前記加速度感覚推定部が、前記モーションベースが前記目標加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第2加速度感覚を前記数式モデルに基づいて推定する第2加速度感覚推定ステップと、
前記運転シミュレータの目標加速度修正部が、前記第1加速度感覚と前記第2加速度感覚とに基づいて前記目標加速度を修正する目標加速度修正ステップと、
サーボ装置が、前記目標加速度に基づいて前記モーションベースを動かすモーションベース駆動ステップと
を具備する
運転シミュレーション方法。 The motion calculation unit of the driving simulator calculates the acceleration of the virtual vehicle based on the operation of the operating device attached to the motion base on which the subject is placed,
A target acceleration calculation unit of the driving simulator calculates a target acceleration to be realized by the motion base based on the acceleration; and
A first acceleration sensation estimation step , wherein the acceleration sensation estimation unit of the driving simulator estimates a first acceleration sensation that the subject will feel when the motion base moves at the acceleration based on a mathematical model;
A second acceleration sensation estimation step, wherein the acceleration sensation estimation unit estimates a second acceleration sensation that the subject will feel when the motion base moves at the target acceleration based on the mathematical model;
Target acceleration correcting section of the driving simulator, and a target acceleration correction step for correcting the target acceleration based on the second acceleration sensation and the first acceleration sensation,
A servo simulation method comprising: a motion base drive step for moving the motion base based on the target acceleration.
前記第1加速度感覚は、第1並進加速度感覚と第1角加速度感覚とを含み、
前記目標加速度は、目標並進加速度と目標角加速度とを含み、
前記第2加速度感覚は、第2並進加速度感覚と第2角加速度感覚とを含み、
前記数式モデルは、第1数式モデルと第2数式モデルとを含み、
前記第1加速度感覚推定ステップは、
前記加速度感覚推定部が、前記第1数式モデルを用いて前記並進加速度から前記第1並進加速度感覚を推定するステップと、
前記加速度感覚推定部が、前記第2数式モデルを用いて前記角加速度から前記第1角加速度感覚を推定するステップと
を備え、
前記第2加速度感覚推定ステップは、
前記加速度感覚推定部が、前記第1数式モデルを用いて前記目標並進加速度から前記第2並進加速度感覚を推定するステップと、
前記加速度感覚推定部が、前記第2数式モデルを用いて前記目標角加速度から前記第2角加速度感覚を推定するステップと
を備える
請求項5の運転シミュレーション方法。 The acceleration includes translational acceleration and angular acceleration,
The first acceleration sensation includes a first translational acceleration sensation and a first angular acceleration sensation,
The target acceleration includes a target translational acceleration and a target angular acceleration,
The second acceleration sensation includes a second translational acceleration sensation and a second angular acceleration sensation,
The mathematical model includes a first mathematical model and a second mathematical model,
The first acceleration sensation estimation step includes:
The acceleration sensation estimation unit estimating the first translational acceleration sensation from the translational acceleration using the first mathematical model;
The acceleration sensation estimation unit includes estimating the first angular acceleration sensation from the angular acceleration using the second mathematical model;
The second acceleration sensation estimation step includes:
The acceleration sensation estimation unit estimating the second translational acceleration sensation from the target translational acceleration using the first mathematical model;
The driving simulation method according to claim 5, wherein the acceleration sensation estimation unit includes the step of estimating the second angular acceleration sensation from the target angular acceleration using the second mathematical model.
前記目標加速度修正部は、前記第1加速度感覚と前記第2加速度感覚とのずれが所定のずれより大きい状態が所定の時間を超えて持続している間だけ、前記ずれが小さくなるように前記目標加速度を修正する
請求項5又は6の運転シミュレーション方法。 In the target acceleration correction step,
The target acceleration correction unit is configured to reduce the deviation only while the state where the deviation between the first acceleration sensation and the second acceleration sensation is greater than a predetermined deviation continues for a predetermined time. The driving simulation method according to claim 5 or 6, wherein the target acceleration is corrected.
前記運動演算部が、前記乗り物の速度を演算する速度演算ステップと、
前記運転シミュレータの速度−センター位置変換部が、前記速度の低周波成分に対応した前記モーションベースのセンター位置を求めるステップと、
前記運転シミュレータのシフト量演算部が、前記センター位置と前記モーションベースの現在位置とに基づき、前記モーションベースを前記センター位置に近づけるためのシフト量を演算するステップと、
前記サーボ装置が、前記モーションベースが前記目標位置と前記シフト量との和で表される位置をとるように前記モーションベースを動かすステップと
を具備する
請求項5乃至7のいずれかに記載の運転シミュレーション方法。 A second-order integration unit of the driving simulator calculates the motion-based target position by performing second-order integration of the target acceleration;
A speed calculation step in which the motion calculation unit calculates the speed of the vehicle;
A step of calculating a center position of the motion base corresponding to a low-frequency component of the speed , a speed-center position conversion unit of the driving simulator ;
A shift amount calculation unit of the driving simulator calculates a shift amount for bringing the motion base closer to the center position based on the center position and the current position of the motion base;
The operation according to any one of claims 5 to 7, wherein the servo device includes a step of moving the motion base so that the motion base takes a position represented by a sum of the target position and the shift amount. Simulation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007050808A JP4681571B2 (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Driving simulator and driving simulation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007050808A JP4681571B2 (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Driving simulator and driving simulation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008216400A JP2008216400A (en) | 2008-09-18 |
JP4681571B2 true JP4681571B2 (en) | 2011-05-11 |
Family
ID=39836553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007050808A Active JP4681571B2 (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Driving simulator and driving simulation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4681571B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5193071B2 (en) * | 2009-01-08 | 2013-05-08 | 三菱重工業株式会社 | Acceleration simulator and acceleration simulation method |
JP5427424B2 (en) * | 2009-01-28 | 2014-02-26 | 三菱重工業株式会社 | Acceleration simulator and acceleration simulation method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003288001A (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Yasuyoshi Tagawa | Method for controlling oscillating device for bodily sensation acceleration simulator |
WO2005066918A1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Seijiro Tomita | Simulation device and data transmission/reception method for simulation device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08248872A (en) * | 1995-03-08 | 1996-09-27 | Toyota Motor Corp | Simulated driving test device |
JP2630305B2 (en) * | 1995-04-28 | 1997-07-16 | 日本電気株式会社 | Exercise simulator for moving objects |
-
2007
- 2007-02-28 JP JP2007050808A patent/JP4681571B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003288001A (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Yasuyoshi Tagawa | Method for controlling oscillating device for bodily sensation acceleration simulator |
WO2005066918A1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Seijiro Tomita | Simulation device and data transmission/reception method for simulation device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008216400A (en) | 2008-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8370025B2 (en) | Steering apparatus, steering method, and computer readable storage medium | |
WO2007004734A1 (en) | Acceleration sensation evaluating device and vehicle controller | |
JP2013177064A (en) | Vehicle control device, steering simulation device and program | |
KR101880262B1 (en) | Racing simulator using virtual reality | |
US20100070248A1 (en) | Generation of controls for a simulator mobile platform | |
JP2006007843A (en) | Vehicle steering device | |
JP4681571B2 (en) | Driving simulator and driving simulation method | |
Fischer et al. | Evaluation of methods for measuring speed perception in a driving simulator | |
Ukita et al. | A simulation study on lane-change control of automated vehicles to reduce motion sickness based on a computational mode | |
JP7177465B2 (en) | Evaluation device, control device, motion sickness reduction system, evaluation method, and computer program | |
CN113223365B (en) | Train driving simulation dynamic control method, system, terminal and medium | |
Rengifo et al. | Impact of human-centered vestibular system model for motion control in a driving simulator | |
JP2008296605A (en) | Operational reaction force controller for vehicle | |
JP4898367B2 (en) | Acceleration simulator | |
JP2009137516A (en) | Steering device | |
JP2007245908A (en) | Vehicular steering device | |
JP7217874B2 (en) | EVALUATION DEVICE, CONTROL DEVICE, SYSTEM FOR IMPROVING OPERATING SECONDITY, EVALUATION METHOD, AND COMPUTER PROGRAM | |
JP5053139B2 (en) | Vehicle behavior control device | |
Capustiac et al. | Motion cueing: From design until implementation | |
JP4736591B2 (en) | Driving simulation test equipment | |
JP2007245904A (en) | Vehicular steering device | |
WO2021043400A1 (en) | A system and a method for determining a feedback torque to be applied to a steering wheel | |
JP2009128378A (en) | Driving simulation test system | |
Kemeny | Recent developments in visuo-vestibular restitution of self-motion in driving simulation | |
CN114333490B (en) | Moon surface virtual driving somatosensory feedback method based on gesture tracking |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100325 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101004 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110111 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110204 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4681571 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |