JP4736591B2 - Driving simulation test equipment - Google Patents

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Description

本発明は、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬する運転模擬試験装置に関する。   The present invention relates to a driving simulation test apparatus that simulates the movement of a vehicle according to the driving operation of a subject.

車両の開発や運転者の訓練などを目的として、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬体感することができるドライビングシミュレータが知られている。ドライビングシミュレータは、各種操作系やメータなどを装備する車両モデルが内部に設置されたドームを備えており、ドームのチルト運動(ピッチ方向、ロール方向、ヨー方向)を制御するとともにドームの並進運動(前後方向、左右方向)を制御する(特許文献1参照)。このドームへのチルト運動や並進運動によって車両モデルに前後加速度や横加速度あるいはピッチ角やロール角などを模擬的に作用させ、被験者に車両を運転している感覚を模擬体感させる。例えば、車両が走行する場合、車両には前後加速度や横加速度が作用する。ドライビングシミュレータにおいて所定の目標加速度を模擬する場合、模擬する目標加速度にハイパスフィルタをかけた出力に基づいて並進運動を制御し、ローパスフィルタをかけた出力に基づいてチルト運動を制御する。
特開平8−241031号公報
For the purpose of vehicle development, driver training, and the like, a driving simulator that can simulate the motion of the vehicle according to the driving operation of a subject is known. The driving simulator is equipped with a dome with a vehicle model equipped with various operation systems and meters, etc., which controls the tilt movement (pitch direction, roll direction, yaw direction) of the dome and translates the dome ( The front-rear direction and the left-right direction are controlled (see Patent Document 1). By tilting or translating to the dome, the vehicle model is caused to simulate the longitudinal acceleration, the lateral acceleration, the pitch angle, the roll angle, or the like so that the subject can experience the feeling of driving the vehicle. For example, when the vehicle travels, longitudinal acceleration and lateral acceleration act on the vehicle. When a predetermined target acceleration is simulated in the driving simulator, the translational motion is controlled based on an output obtained by applying a high-pass filter to the simulated target acceleration, and the tilt motion is controlled based on an output obtained by applying a low-pass filter.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-24031

しかしながら、被験者による運転操作によって急加速などで大きて立ち上がりの速い加速度を模擬する場合、ドライビングシミュレータでは、ドームを短時間で長い距離移動させなければならない。そのため、長い並進距離が必要となり、設備規模を大きくしなければならない。   However, in the case of simulating acceleration that is large and quickly rises due to sudden acceleration or the like by driving operation by the subject, the driving simulator must move the dome for a long distance in a short time. Therefore, a long translation distance is required, and the equipment scale must be increased.

そこで、本発明は、大きな加速度の場合でも省スペースで模擬することができる運転試験模擬装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a driving test simulation device that can be simulated in a space-saving manner even in the case of a large acceleration.

本発明に係る運転模擬試験装置は、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬する運転模擬試験装置であって、被験者が運転操作を行うことができるとともに、被験者が車両の運動状態を体感するための運転体感手段と、直交するX方向の並進移動とY方向の並進移動によって、運転体感手段を並進運動させる並進運動手段と、運転体感手段をチルト運動させるチルト運動手段と、被験者の運転操作に基づいて目標加速度を算出し、当該目標加速度を模擬するために並進運動手段及びチルト運動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段は、並進運動における移動距離を短くするために上限の所定加速度を設け、目標加速度の大きさが所定加速度以下の場合には目標加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に基づいてチルト運動制御を行い、目標加速度の大きさが所定加速度を超える場合には所定加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に並進運動における所定加速度を超える分の加速度を加味した加速度に基づいてチルト運動制御を行うことを特徴とする。 A driving simulation test apparatus according to the present invention is a driving simulation test apparatus that simulates the movement of a vehicle in accordance with the driving operation of the subject, the subject can perform the driving operation, and the subject can experience the motion state of the vehicle. Driving sensation means for translating, translational movement means for translating the driving sensation means by translation in the X direction and translational movement in the Y direction, tilt movement means for tilting the driving sensation means, and driving of the subject Control means for calculating the target acceleration based on the operation and controlling the drive of the translational motion means and the tilt motion means to simulate the target acceleration, and the control means is for shortening the moving distance in the translational motion. the predetermined acceleration upper limit is provided, the line translational movement control on the basis of the acceleration of the translation component according to the target acceleration when the size of the target acceleration is less than a predetermined acceleration At the same time, the tilt motion control is performed based on the acceleration of the tilt motion according to the target acceleration, and when the target acceleration exceeds the predetermined acceleration, the translation motion control is performed based on the acceleration of the translation motion according to the predetermined acceleration. In addition, the tilt motion control is performed based on an acceleration obtained by adding an acceleration corresponding to a target acceleration to a tilt motion corresponding to a target acceleration and an acceleration corresponding to a predetermined acceleration in the translation motion.

この運転試験模擬装置では、運転体感手段において被験者が運転操作を行い、制御手段によりその運転操作に基づいて目標加速度を算出する。そして、運転模擬試験装置では、制御手段により、その目標加速度になるように並進運動手段及びチルト運動手段の駆動を制御する。並進運動手段では車両体感手段を前後左右に並進させるとともに、チルト運動手段では車両体感手段を所定方向(例えば、ピッチ方向、ロール方向)にチルト運動させる。すると、この並進運動とチルト運動によって、運転体感手段に目標加速度に相当する加速度が作用する。特に、運転模擬試験装置では、制御手段により、目標加速度が所定加速度以下か否かを判定する。所定加速度は、車両の走行において通常走行時に発生頻度が低い加速度であり、比較的大きな加速度である。目標加速度が所定加速度以下の場合、運転模擬試験装置では、制御手段により、目標加速度に応じた並進運動分の加速度に基づく通常の並進運動制御を行うとともに、目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に基づく通常のチルト運動制御を行う。加速度が所定加速度以下の場合、車両の乗員が通常体感している加速度なので、感覚的にもその加速度の大小を判断できる。そこで、その目標加速度を精度良く模擬するために、並進運動とチルト運動とを組み合わせ、加速度を正確に模擬する。目標加速度が所定加速度を超える場合、運転模擬試験装置では、制御手段により、所定加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに、目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に並進運動における所定加速度を超える分の加速度を加味した加速度に基づいてチルト運動制御を行う。所定加速度を超える場合、車両の乗員が通常殆ど体感していない大きな加速度なので、感覚的には大きな加速度ということは認識できるが、その加速度の大小まで正確に判断できない。そこで、並進運動においては所定加速度を上限とした加速度を模擬し、チルト運動においては並進運動によって模擬する必要のある(目標加速度―所定加速度)分の加速度を上乗せした加速度を模擬する。このように、所定加速度を超える大きな加速度を模擬する場合、並進運動において所定加速度を上限とし、並進運動における運転体感手段の移動距離を減少させる。そして、チルト運動において並進運動で抑制した加速度を補うようなチルト角を与える。その結果、被験者は、所定加速度を超える場合でも運転操作に応じた加速度を体感することができる。このように、運転模擬試験装置は、大きな加速度の場合でも、並進運動において所定加速度を上限としているので、並進距離を減少でき、設備規模を省スペース化できる。また、運転模擬試験装置は、チルト運動において所定加速度を超える分のチルト角を付加するので、模擬精度も保つことができる。   In this driving test simulation apparatus, the subject performs a driving operation in the driving experience means, and the control means calculates the target acceleration based on the driving operation. In the driving simulation test apparatus, the drive of the translational motion means and the tilt motion means is controlled by the control means so as to achieve the target acceleration. The translational motion means translates the vehicle sensation means back and forth, right and left, and the tilt motion means tilts the vehicle sensation means in a predetermined direction (for example, pitch direction and roll direction). Then, the acceleration corresponding to the target acceleration acts on the driver's body sensation means by this translational motion and tilt motion. In particular, in the driving simulation test apparatus, the control means determines whether the target acceleration is equal to or less than a predetermined acceleration. The predetermined acceleration is an acceleration with a low frequency of occurrence during normal traveling in traveling of the vehicle, and is a relatively large acceleration. When the target acceleration is equal to or lower than the predetermined acceleration, the driving simulation test apparatus performs normal translational motion control based on the translational motion acceleration according to the target acceleration by the control means, and the tilt motion acceleration according to the target acceleration. Normal tilt motion control based on the above is performed. When the acceleration is equal to or lower than the predetermined acceleration, the acceleration is normally felt by the vehicle occupant, so that the magnitude of the acceleration can be judged sensuously. Therefore, in order to accurately simulate the target acceleration, translational motion and tilt motion are combined to accurately simulate acceleration. When the target acceleration exceeds the predetermined acceleration, the driving simulation test apparatus performs the translational motion control based on the translational motion acceleration corresponding to the predetermined acceleration by the control means, and the tilt motion acceleration corresponding to the target acceleration. Tilt motion control is performed on the basis of acceleration that takes into account acceleration exceeding a predetermined acceleration in translational motion. When the acceleration exceeds the predetermined acceleration, it is a large acceleration that a vehicle occupant usually hardly feels. Therefore, it can be perceived that the acceleration is large, but the magnitude of the acceleration cannot be accurately determined. Therefore, in translational motion, acceleration with an upper limit of a predetermined acceleration is simulated, and in tilt motion, acceleration obtained by adding acceleration (target acceleration-predetermined acceleration) that needs to be simulated by translational motion is simulated. As described above, when simulating a large acceleration exceeding the predetermined acceleration, the predetermined acceleration is set as the upper limit in the translational motion, and the moving distance of the driving sensation means in the translational motion is reduced. Then, a tilt angle is provided so as to compensate for the acceleration suppressed by the translational motion in the tilting motion. As a result, the subject can experience the acceleration according to the driving operation even when the predetermined acceleration is exceeded. As described above, the driving simulation test apparatus sets the predetermined acceleration as the upper limit in translational motion even in the case of large acceleration, so that the translational distance can be reduced and the equipment scale can be saved. In addition, since the driving simulation test apparatus adds a tilt angle that exceeds a predetermined acceleration in the tilt motion, simulation accuracy can be maintained.

本発明によれば、大きな加速度の場合でも、並進距離を減少でき、省スペースで模擬することができる。   According to the present invention, even in the case of a large acceleration, the translation distance can be reduced, and simulation can be performed in a space-saving manner.

以下、図面を参照して、本発明に係る運転試験模擬装置の実施の形態を説明する。   Embodiments of an operation test simulator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施の形態では、本発明に係る運転模擬試験装置を、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬するドライビングシミュレータに適用する。本実施の形態に係るドライビングシミュレータは、車両モデルが内部に設置されるドームを備え、ドームを並進運動するためのXY並進機構、ドームをチルト運動するためのヘキサポッドを備えている。特に、本実施の形態に係るドライビングシミュレータでは、加速度を模擬する際に目標加速度0.3Gを境界として並進運動及びチルト運動における制御を切り替える。   In the present embodiment, the driving simulation test apparatus according to the present invention is applied to a driving simulator that simulates the movement of a vehicle in accordance with the driving operation of a subject. The driving simulator according to the present embodiment includes a dome in which a vehicle model is installed, and includes an XY translation mechanism for translating the dome and a hexapod for tilting the dome. In particular, in the driving simulator according to the present embodiment, when simulating acceleration, control in translation motion and tilt motion is switched with the target acceleration 0.3G as a boundary.

図1〜図5を参照して、本実施の形態に係るドライビングシミュレータ1について説明する。図1は、本実施の形態に係るドライビングシミュレータの全体を示す斜視図である。図2は、図1のドームの内部及びヘキサポッドを示す正面図である。図3は、本実施の形態に係るドライビングシミュレータの構成図である。図4は、目標加速度と体感加速度の一例である。図5は、本実施の形態に係る目標加速度0.3Gでの切替制御を行う場合と行わない場合の並進模擬加速度、チルト模擬加速度、並進速度、並進移動距離の一例である。   With reference to FIGS. 1-5, the driving simulator 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view showing the entire driving simulator according to the present embodiment. FIG. 2 is a front view showing the inside of the dome of FIG. 1 and the hexapod. FIG. 3 is a configuration diagram of the driving simulator according to the present embodiment. FIG. 4 is an example of target acceleration and sensory acceleration. FIG. 5 is an example of translational simulation acceleration, tilt simulation acceleration, translational speed, and translational travel distance when switching control is performed with the target acceleration 0.3G according to the present embodiment and when it is not performed.

ドライビングシミュレータ1は、被験者の運転操作に応じて車両の運動状態を算出し、その算出した運動状態を被験者が体感できるようにドーム(車両モデル)に対して各種運動を行う。特に、ドライビングシミュレータ1では、省スペース化を目的として、目標加速度が0.3G以下の場合には目標加速度に応じた通常の並進制御及びチルト制御を行い、目標加速度が0.3Gを超える場合には0.3Gを上限とした並進制御を行うとともに0.3Gを超える並進制御分のチルト角を付加したチルト制御を行う。そのために、ドライビングシミュレータ1は、主なものとして、ドーム2、XY並進機構3、ヘキサポッド4、基板5、支持部6、車両モデル7、スクリーン8、プロジェクタ9、スピーカ10、データベース11、コンピュータ12を備えている。   The driving simulator 1 calculates the motion state of the vehicle according to the driving operation of the subject, and performs various motions on the dome (vehicle model) so that the subject can experience the calculated motion state. In particular, the driving simulator 1 performs normal translation control and tilt control according to the target acceleration when the target acceleration is 0.3 G or less for the purpose of space saving, and when the target acceleration exceeds 0.3 G. Performs translation control with an upper limit of 0.3 G and tilt control with a tilt angle corresponding to translation control exceeding 0.3 G. For this purpose, the driving simulator 1 mainly includes a dome 2, an XY translation mechanism 3, a hexapod 4, a substrate 5, a support unit 6, a vehicle model 7, a screen 8, a projector 9, a speaker 10, a database 11, and a computer 12. It has.

なお、本実施の形態では、ドライビングシミュレータ1が特許請求の範囲に記載する運転模擬試験装置に相当し、XY並進機構3が特許請求の範囲に記載する並進運動手段に相当し、ヘキサポッド4が特許請求の範囲に記載するチルト運動手段に相当し、車両モデル7が特許請求の範囲に記載する運転体感手段に相当し、コンピュータ12が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。   In the present embodiment, the driving simulator 1 corresponds to the driving simulation test apparatus described in the claims, the XY translation mechanism 3 corresponds to the translational movement means described in the claims, and the hexapod 4 includes The vehicle corresponds to the tilt motion means described in the claims, the vehicle model 7 corresponds to the driving experience means described in the claims, and the computer 12 corresponds to the control means described in the claims.

ドーム2は、略円筒形状であり、底面に円形状の基板5が設けられる。基板5の上面には、車両モデル7の4輪の位置にそれぞれ支持部6,・・・が設置され、この4個の支持部6,・・・によって車両モデル7が支持される。ドーム2内の車両モデル7の周りには、スクリーン8,・・・が設けられる。スクリーン8,・・・は、車両モデル7の前方、両側方、後方などに設けられる。また、ドーム2内の上方には、各スクリーン8,・・・に投影可能な位置及び角度でプロジェクタ9,・・・がそれぞれ設けられる。   The dome 2 has a substantially cylindrical shape, and a circular substrate 5 is provided on the bottom surface. On the upper surface of the substrate 5, support portions 6,. A screen 8 is provided around the vehicle model 7 in the dome 2. The screens 8 are provided on the front, both sides, the rear, etc. of the vehicle model 7. Further, projectors 9 are provided above the dome 2 at positions and angles that can be projected onto the screens 8.

XY並進機構3は、ドーム2をX方向及びX方向に直交するY方向にそれぞれ並進運動させるための機構である。XY並進機構3には、X方向に沿って6対のレール3a,・・・が敷設され、各レール3a,・・・の間にベルト3b,・・・がそれぞれ1本づつ設けられる。また、XY並進機構3には、6対のレール3a,・・・の上にY方向に沿って1対のレール3cが配置され、レール3cの間にベルト3dが設けられる。レール3cは、レール3a,・・・上をX方向に沿って移動自在に設けられ、下部に6本のベルト3b,・・・が取り付けられている。レール3c上には、ヘキサポッド4の台座となる移動台3eが配置される。移動台3eは、レール3c上をY方向に沿って移動自在に設けられ、下面にベルト3dが取り付けられている。   The XY translation mechanism 3 is a mechanism for causing the dome 2 to translate in the X direction and the Y direction orthogonal to the X direction. In the XY translation mechanism 3, six pairs of rails 3a,... Are laid along the X direction, and one belt 3b,. In the XY translation mechanism 3, a pair of rails 3c are arranged along the Y direction on six pairs of rails 3a,..., And a belt 3d is provided between the rails 3c. The rail 3c is movably provided on the rails 3a,... Along the X direction, and six belts 3b,. On the rail 3c, a moving table 3e serving as a base for the hexapod 4 is disposed. The movable table 3e is provided so as to be movable along the Y direction on the rail 3c, and a belt 3d is attached to the lower surface.

6本のベルト3b,・・・は、X並進駆動モータ3f,・・・によってそれぞれ回転駆動され、レール3cをX方向に並進移動させる。X並進駆動モータ3f,・・・は、モータ制御部3g,・・・から駆動電流がそれぞれ供給されると、駆動電流に応じてそれぞれ回転する。モータ制御部3g,・・・は、コンピュータ12からのX並進制御信号をそれぞれ受信すると、そのX並進制御信号に応じて駆動電流をそれぞれ供給する。ベルト3dは、Y並進駆動モータ3hによって回転駆動され、移動台3eをY方向に並進移動させる。Y並進駆動モータ3hは、モータ制御部3iから駆動電流が供給されると、駆動電流に応じて回転する。モータ制御部3iは、コンピュータ12からのY並進制御信号を受信すると、そのY並進制御信号に応じて駆動電流を供給する。   The six belts 3b,... Are rotationally driven by X translation drive motors 3f,... To translate the rail 3c in the X direction. When the drive current is supplied from the motor control units 3g,..., The X translation drive motors 3f,. When each of the motor control units 3g,... Receives an X translation control signal from the computer 12, the motor control unit 3g supplies a drive current according to the X translation control signal. The belt 3d is rotationally driven by the Y translation drive motor 3h, and translates the movable table 3e in the Y direction. The Y translation drive motor 3h rotates according to the drive current when the drive current is supplied from the motor control unit 3i. When receiving the Y translation control signal from the computer 12, the motor control unit 3i supplies a drive current according to the Y translation control signal.

ヘキサポッド4は、ドーム2をピッチ方向、ロール方向、ヨー方向にそれぞれチルト運動するための機構である。ヘキサポッド4は、6本の油圧シリンダ4a,・・・を備えており、油圧シリンダ4a,・・・が移動台3eと基板5の支持台5aとの間に配設される。油圧シリンダ4a,・・・は、油圧制御部4b,・・・から作動油圧がそれぞれ供給されると、作動油圧に応じてそれぞれ伸縮する。油圧制御部4b,・・・は、コンピュータ12からのヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ受信すると、そのヘキサポッドシリンダ制御信号に応じて作動油圧をそれぞれ供給する。6本の油圧シリンダ4a,・・・がそれぞれ伸縮することによって、基板5(ドーム2)が移動台3eに対して三次元的に傾く。なお、図3には、油圧シリンダ4a及び油圧制御部4bを1個づつしか描いていないが、実際には6個づつある。   The hexapod 4 is a mechanism for tilting the dome 2 in the pitch direction, roll direction, and yaw direction. The hexapod 4 includes six hydraulic cylinders 4a,..., And the hydraulic cylinders 4a,... Are disposed between the moving base 3e and the support base 5a of the substrate 5. When the hydraulic pressure is supplied from the hydraulic pressure control units 4b,..., The hydraulic cylinders 4a,. When the hydraulic pressure control units 4b,... Each receive a hexapod cylinder control signal from the computer 12, the hydraulic pressure control units 4b,. As the six hydraulic cylinders 4a,... Expand and contract, the substrate 5 (dome 2) tilts three-dimensionally with respect to the moving table 3e. In FIG. 3, only one hydraulic cylinder 4a and one hydraulic control unit 4b are illustrated, but in reality there are six.

車両モデル7は、車両の車体及び車両の内装などを備えており、被験者が着座して各種運転操作を行うことができる。そのために、車両モデル7には、操作部7aやメータ7bなどが装備されている。操作部7aは、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバーなどから構成される。また、操作部7aには、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイールの各操作量を検出するための各センサやシフトレバーのシフトポジションを検出するためのセンサが設けられている。操作部7aの各センサでは、それぞれ検出した検出値を検出信号としてコンピュータ12にそれぞれ送信する。また、操作部7aのアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバーには、操作反力発生部7cによって被験者が体感する操作反力が与えられる。操作反力発生部7cは、コンピュータ12から操作反力信号をそれぞれ受信すると、各操作反力信号に応じて操作反力をそれぞれ発生させる。メータ7bは、スペードメータ、タコメータ、シフトポジションの表示部などから構成される。メータ7bでは、コンピュータ12から各メータや表示部に対する各車両情報信号をそれぞれ受信すると、各車両情報信号に応じて各メータをそれぞれ駆動したり、表示部を表示する。   The vehicle model 7 includes a vehicle body and an interior of the vehicle, and the subject can sit and perform various driving operations. For this purpose, the vehicle model 7 is equipped with an operation unit 7a, a meter 7b, and the like. The operation unit 7a includes an accelerator pedal, a brake pedal, a steering wheel, a shift lever, and the like. Further, the operation unit 7a is provided with sensors for detecting the operation amounts of the accelerator pedal, the brake pedal, and the steering wheel, and a sensor for detecting the shift position of the shift lever. Each sensor of the operation unit 7a transmits the detected value to the computer 12 as a detection signal. In addition, an operation reaction force experienced by the subject is given to the accelerator pedal, the brake pedal, the steering wheel, and the shift lever of the operation unit 7a by the operation reaction force generation unit 7c. When receiving the operation reaction force signal from the computer 12, the operation reaction force generation unit 7c generates an operation reaction force according to each operation reaction force signal. The meter 7b includes a spade meter, a tachometer, a shift position display unit, and the like. When the meter 7b receives each vehicle information signal for each meter and display unit from the computer 12, the meter 7b drives each meter according to each vehicle information signal and displays the display unit.

プロジェクタ9,・・・では、コンピュータ12から画像信号をそれぞれ受信すると、各画像信号に応じて模擬画像(模擬走行路を走行した場合に車両内から見える景色の画像)を各スクリーン8,・・・にそれぞれ投影する。被験者は、スクリーン8,・・・に投影されている模擬画像を見ながら走行路や標識、信号、他車両、歩行者などの情報を取得し、その情報に応じた運転操作を行う。スピーカ10では、コンピュータ12から音信号を受信すると、各音信号に応じて模擬音(走行中に運転者に聞こえる音(排気音、エンジン音、風切音、ロードノイズなどを合成した音))を出力する。データベース11は、模擬走行路を走行した場合の各走行位置における車両内から見える景色の画像情報、模擬走行路を走行した場合の道路情報(勾配、凹凸、路面摩擦係数など)、走行中に運転者に聞こえる音情報などを格納したデータベースであり、コンピュータ12に接続される。   When the projector 9 receives image signals from the computer 12, the projectors 9,... Display simulated images (scenery images that can be seen from inside the vehicle when traveling on the simulated road) in accordance with the image signals. Project to each. The subject obtains information such as a traveling path, a sign, a signal, another vehicle, and a pedestrian while viewing a simulated image projected on the screen 8,... And performs a driving operation according to the information. When the speaker 10 receives a sound signal from the computer 12, the speaker 10 simulates a sound corresponding to each sound signal (a sound that can be heard by the driver while driving (a sound synthesized from exhaust sound, engine sound, wind noise, road noise, etc.)). Is output. The database 11 includes image information of the scenery seen from inside the vehicle at each travel position when traveling on the simulated traveling road, road information (gradient, unevenness, road friction coefficient, etc.) when traveling on the simulated traveling road, and driving while traveling It is a database storing sound information that can be heard by a person, and is connected to the computer 12.

コンピュータ12は、ドライビングシミュレータ1を統括制御するコンピュータである。コンピュータ12では、車両運動算出、被験者に運転操作を体感させるための運転制御、プロジェクタ9による画像表示をするための画像処理、スピーカ10から音出力するための音処理、ドーム2(車両モデル7)に対する各種運動するための駆動制御などを行う。   The computer 12 is a computer that performs overall control of the driving simulator 1. In the computer 12, calculation of vehicle motion, driving control for causing the subject to experience driving operation, image processing for displaying an image by the projector 9, sound processing for outputting sound from the speaker 10, dome 2 (vehicle model 7) It performs drive control for various movements.

車両運動算出について説明する。コンピュータ12では、操作部7aの各センサからの検出信号を受信するとともに、データベース11から模擬走行路において現在走行中の道路の環境情報を取り入れる。そして、コンピュータ12では、一定時間毎に、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイールの各操作量やシフトポジション及び現在走行している道路の環境情報に基づいて、車体の運動方程式により模擬走行路を走行している車両の運動を算出する。車両の運動としては、車両に作用する加速度(直進走行の場合には前後加速度のみが発生、旋回走行の場合には前後加速度及び横加速度が発生)、車両のピッチ角、ロール角、ヨー角、車速、エンジン回転数などである。   The vehicle motion calculation will be described. The computer 12 receives detection signals from the sensors of the operation unit 7a, and takes in environmental information of the road currently running on the simulated running road from the database 11. Then, the computer 12 travels on the simulated travel path at regular intervals based on the equation of motion of the vehicle body based on the operation amount and shift position of the accelerator pedal, the brake pedal, and the steering wheel, and the environmental information of the road that is currently traveling. Calculate the motion of the running vehicle. The vehicle motion includes acceleration acting on the vehicle (only longitudinal acceleration occurs when traveling straight, longitudinal acceleration and lateral acceleration occur when turning), vehicle pitch angle, roll angle, yaw angle, Such as vehicle speed and engine speed.

運転制御について説明する。コンピュータ12では、算出によって求めた車速やエンジン回転数及びシフトポジションなどを車両情報信号としてメータ7bに送信する。また、コンピュータ12では、算出によって求めた車両の運動情報に基づいて、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及びシフトレバーの各操作反力をそれぞれ算出し、各操作反力を操作反力信号として操作反力発生部7cにそれぞれ送信する。   The operation control will be described. The computer 12 transmits the vehicle speed, engine speed, shift position, and the like obtained by calculation to the meter 7b as vehicle information signals. Further, the computer 12 calculates each reaction force of the accelerator pedal, the brake pedal, the steering wheel, and the shift lever based on the vehicle motion information obtained by the calculation, and operates each operation reaction force as an operation reaction force signal. Each is transmitted to the reaction force generator 7c.

画像処理について説明する。コンピュータ12では、算出によって求めた車両の運動情報に基づいて、模擬走行路における現在の走行位置を算出する。そして、コンピュータ12では、データベース11から現在の走行位置における車両内から見える景色の画像情報を取得する。そして、コンピュータ12では、取得した画像情報に基づいて各プロジェクタ9,・・・用の画像信号をそれぞれ生成し、各画像信号をプロジェクタ9,・・・にそれぞれ送信する。   Image processing will be described. The computer 12 calculates the current travel position on the simulated travel path based on the vehicle motion information obtained by the calculation. Then, the computer 12 acquires image information of the scenery that can be seen from inside the vehicle at the current traveling position from the database 11. Then, the computer 12 generates an image signal for each projector 9,... Based on the acquired image information, and transmits each image signal to the projector 9,.

音処理について説明する。コンピュータ12では、データベース11から走行中に運転者に聞こえる音情報を取り入れる。そして、コンピュータ12では、取り入れた音情報に基づいて、車速や道路の環境情報などに応じて運転者に聞こえる合成音を生成し、その合成音を音信号としてスピーカ10に送信する。   The sound processing will be described. The computer 12 takes in sound information that can be heard by the driver while traveling from the database 11. Then, the computer 12 generates a synthesized sound that can be heard by the driver based on the taken sound information according to the vehicle speed, road environment information, and the like, and transmits the synthesized sound to the speaker 10 as a sound signal.

駆動制御について説明する。コンピュータ12では、車両に作用する加速度が求められると、この加速度を目標加速度fAA(s)とする。そして、コンピュータ12では、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下か否かを判定する。車両の走行状態では、0.3G以下の加速度(直進走行の場合には前後加速度、旋回走行の場合には前後加速度+横加速度)で走行している頻度が高く、0.3Gを超える加速度で走行している頻度は非常に低い。この0.3G超える加速度は、急加速時や急ブレーキ時の加速度に相当し、緊急のときに発生する場合が多い。したがって、0.3G以下の加速度については、車両の乗員は、通常よく体感しており、感覚的にその加速度がどの程度の大きさかを判断できる。そこで、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下の場合、その目標加速度fAA(s)を精度良く模擬するために、目標加速度fAA(s)に応じた並進制御とチルト制御とを組み合わせた通常の制御を行う。一方、0.3Gを超える加速度については、車両の乗員は、あまり体感していない大きな加速度なので、感覚的には大きな加速度ということは認識できるが、その加速度がどの程度大きいのかを正確に感じ難い。そこで、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3Gを超える場合、0.3Gを上限とした並進制御を行い、並進制御で行うべき0.3Gを超える加速度分を付加した加速度に応じたチルト制御を行う。 The drive control will be described. When the computer 12 determines the acceleration acting on the vehicle, the acceleration is set as the target acceleration f AA (s). Then, the computer 12 determines whether or not the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less. In the running state of the vehicle, the frequency of running with an acceleration of 0.3 G or less (longitudinal acceleration in the case of straight running, longitudinal acceleration + lateral acceleration in the case of turning) is high, and at an acceleration exceeding 0.3 G The frequency of running is very low. The acceleration exceeding 0.3 G corresponds to acceleration during sudden acceleration or braking, and often occurs in an emergency. Therefore, the vehicle occupant usually feels well about the acceleration of 0.3 G or less, and can judge how much the acceleration is sensuously. Therefore, when the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less, in order to simulate the target acceleration f AA (s) with high accuracy, translation control and tilt according to the target acceleration f AA (s) are performed. Normal control combined with control is performed. On the other hand, the acceleration exceeding 0.3G is a large acceleration that the vehicle occupant does not experience so much, so it can be recognized that the acceleration is large sensuously, but it is difficult to accurately detect how large the acceleration is. . Therefore, when the absolute value of the target acceleration f AA (s) exceeds 0.3 G, translation control with 0.3 G as the upper limit is performed, and the acceleration corresponding to the acceleration that exceeds 0.3 G to be performed in translation control is added. Tilt control is performed.

具体的には、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下の場合、コンピュータ12では、式(1)により目標加速度fAA(s)に応じた並進模擬加速度fSA(s)を算出するとともに、式(2)により目標加速度fAA(s)に応じたチルト模擬加速度fTA(s)を算出する。 Specifically, when the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less, the computer 12 calculates the translational simulated acceleration f SA (s) corresponding to the target acceleration f AA (s) according to the equation (1). And a tilt simulated acceleration f TA (s) corresponding to the target acceleration f AA (s) is calculated by the equation (2).

Figure 0004736591
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目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3Gを超える場合、コンピュータ12では、式(3)により、0.3Gを上限とした並進模擬加速度fSA(s)を算出する。また、コンピュータ12では、式(4)により、並進制御における0.3Gを超える加速度(fAA(s)[1−LP(s)]HP(s)−0.3[1−LP(s)]HP(s))を付加したチルト模擬加速度fTA(s)を算出する。 When the absolute value of the target acceleration f AA (s) exceeds 0.3 G, the computer 12 calculates a translational simulated acceleration f SA (s) with 0.3 G as the upper limit by Equation (3). Further, in the computer 12, the acceleration (f AA (s) [1-LP (s)] HP (s) -0.3 [1-LP (s) exceeding 0.3 G in the translation control is obtained by Expression (4). ] Calculate tilt simulated acceleration f TA (s) with HP (s)) added.

Figure 0004736591
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LP(s)はローパスフィルタであり、HP(s)はハイパスフィルタである。Aは、スケールファクタである。そして、コンピュータ12では、式(5)によりチルト模擬加速度fTA(s)からチルト角αを算出する。 LP (s) is a low-pass filter, and HP (s) is a high-pass filter. A is a scale factor. Then, the computer 12 calculates the tilt angle α from the simulated tilt acceleration f TA (s) according to the equation (5).

Figure 0004736591
Figure 0004736591

9.8は、重力加速度である。目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3Gを超える場合、このチルト角αには車両モデル7の前方側を高くするピッチ角が付加され、この増分のピッチ角により並進制御で通常制御する0.3Gを超える加速度を発生させることになる。 9.8 is gravitational acceleration. When the absolute value of the target acceleration f AA (s) exceeds 0.3 G, a pitch angle that increases the front side of the vehicle model 7 is added to the tilt angle α, and normal control is performed by translation control based on this incremental pitch angle. Thus, an acceleration exceeding 0.3 G is generated.

コンピュータ12では、並進模擬加速度fSA(s)を進行方向に応じてX方向の加速度とY方向の加速度に分解する。そして、コンピュータ12では、X方向の並進模擬加速度からX方向の並進制御量を算出するとともに、Y方向の並進模擬加速度からY方向の並進制御量を算出する。さらに、コンピュータ12では、X方向の並進制御量を与えるために必要なX並進駆動モータ3fのモータトルクを算出し、X並進駆動モータ3fのモータトルクに応じてX並進制御信号を設定し、各X並進制御信号を対応するモータ制御部3g,・・・にそれぞれ送信する。また、コンピュータ12では、Y方向の並進制御量を与えるために必要なY並進駆動モータ3hのモータトルクを算出し、Y並進駆動モータ3hのモータトルクに応じてY並進制御信号を設定し、Y並進制御信号をモータ制御部3iに送信する。 In the computer 12, the translation simulation acceleration f SA (s) is decomposed into an acceleration in the X direction and an acceleration in the Y direction according to the traveling direction. Then, the computer 12 calculates a translation control amount in the X direction from the translational simulation acceleration in the X direction, and calculates a translation control amount in the Y direction from the translational simulation acceleration in the Y direction. Further, the computer 12 calculates the motor torque of the X translation drive motor 3f necessary for giving the translation control amount in the X direction, sets the X translation control signal according to the motor torque of the X translation drive motor 3f, The X translation control signal is transmitted to the corresponding motor control unit 3g,. Further, the computer 12 calculates the motor torque of the Y translation drive motor 3h necessary for giving the translation control amount in the Y direction, sets the Y translation control signal according to the motor torque of the Y translation drive motor 3h, A translation control signal is transmitted to the motor control unit 3i.

また、コンピュータ12では、チルト角αを与えるために必要なヘキサポッド4の各油圧シリンダ4a,・・・のシリンダ長をそれぞれ算出する。さらに、コンピュータ12では、各シリンダ長に応じてヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ設定し、各ヘキサポッドシリンダ制御信号を対応する油圧制御部4b,・・・にそれぞれ送信する。   Further, the computer 12 calculates the cylinder length of each hydraulic cylinder 4a,... Of the hexapod 4 necessary for giving the tilt angle α. Further, the computer 12 sets a hexapod cylinder control signal in accordance with each cylinder length, and transmits each hexapod cylinder control signal to the corresponding hydraulic control unit 4b,.

なお、車両運動としてピッチ角、ロール角、ヨー角などが求められている場合、コンピュータ12では、車両運動の加速度(目標加速度fAA(s))を模擬するためのチルト角αにその求められたピッチ角などを加味する。そして、コンピュータ12では、その加味したチルト角を与えるために必要なヘキサポッド4の各油圧シリンダ4a,・・・のシリンダ長をそれぞれ算出し、各シリンダ長に応じてヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ設定し、各ヘキサポッドシリンダ制御信号を対応する油圧制御部4b,・・・にそれぞれ送信する。 When a pitch angle, a roll angle, a yaw angle, or the like is required as the vehicle motion, the computer 12 determines the tilt angle α for simulating the acceleration of the vehicle motion (target acceleration f AA (s)). Take into account the pitch angle. Then, the computer 12 calculates the cylinder lengths of the hydraulic cylinders 4a,... Of the hexapod 4 necessary for giving the added tilt angle, and generates hexapod cylinder control signals according to the cylinder lengths. Then, each hexapod cylinder control signal is transmitted to the corresponding hydraulic control unit 4b,.

図4には、目標加速度AAの時間変化の一例を示しており、被験者のアクセル操作に応じて加速した場合であり、0.3Gを超える加速度が発生している。目標加速度AAは、加速度が0から増加し、0.3Gを超える一定の加速度になった後に加速度が減少して0になっている。図5には、図4に示す目標加速度AAに対して、0.3Gでの切替制御を行った場合の並進模擬加速度SA、チルト模擬加速度TA、並進速度V、並進移動距離Lの各時間変化が実線で示され、切替制御を行わない通常制御を行った場合(つまり、目標加速度fAA(s)が0.3G以下の場合に求めた並進模擬加速度fSA(s)とチルト模擬加速度fTA(s)だけによる制御)の並進模擬加速度SA’、チルト模擬加速度TA’、並進速度V’、並進移動距離L’の各時間変化が破線で示されている。 FIG. 4 shows an example of a time change of the target acceleration AA, which is a case where the acceleration is performed according to the accelerator operation of the subject, and an acceleration exceeding 0.3 G is generated. The target acceleration AA increases from zero, and after reaching a constant acceleration exceeding 0.3 G, the acceleration decreases to zero. FIG. 5 shows time-dependent changes in the translational simulation acceleration SA, the tilt simulation acceleration TA, the translational speed V, and the translational movement distance L when switching control at 0.3 G is performed on the target acceleration AA shown in FIG. Is shown by a solid line, and the normal simulation without switching control is performed (that is, the translational simulation acceleration f SA (s) and the tilt simulation acceleration f obtained when the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less. Each time change of the translation simulation acceleration SA ′, the tilt simulation acceleration TA ′, the translation speed V ′, and the translation movement distance L ′ of the control (only by TA (s)) is shown by broken lines.

並進模擬加速度SA’は、目標加速度AAが増加時にプラス側で増減する加速度となり、一定時には0となり、減少時にはマイナス側で増減する加速度となる。並進模擬加速度SAは、目標加速度AAが0.3Gになるまでは並進模擬加速度SA’と同じ変化であり、目標加速度AAが0.3Gを超えると並進模擬加速度SA’より小さくなる。チルト模擬加速度TA’は、目標加速度AAが増加時に増加する加速度となり、一定時にはプラス側で略一定となり、減少時には減少する加速度となる。チルト模擬加速度TAは、目標加速度AAが0.3Gになるまではチルト模擬加速度TA’と同じ変化であり、目標加速度AAが0.3Gを超えるとチルト模擬加速度TA’より急激に立ち上がり、チルト模擬加速度TA’より大きくなる。   The translational simulation acceleration SA ′ is an acceleration that increases or decreases on the plus side when the target acceleration AA increases, becomes 0 when the target acceleration AA increases, and becomes an acceleration that increases or decreases on the minus side when decreasing. The translational simulation acceleration SA is the same change as the translational simulation acceleration SA 'until the target acceleration AA reaches 0.3G, and becomes smaller than the translational simulation acceleration SA' when the target acceleration AA exceeds 0.3G. The tilt simulated acceleration TA 'is an acceleration that increases when the target acceleration AA increases, becomes substantially constant on the plus side when constant, and decreases when it decreases. The tilt simulated acceleration TA is the same change as the tilt simulated acceleration TA ′ until the target acceleration AA reaches 0.3 G. When the target acceleration AA exceeds 0.3 G, the tilt simulated acceleration TA rises more rapidly than the tilt simulated acceleration TA ′, and the tilt simulation is performed. The acceleration becomes larger than TA ′.

並進速度V’は、並進模擬加速度SA’に応じて変化し(時間積分したもの)、並進模擬加速度SA’がプラス値の時には増加し、0の時には略一定となり、マイナス値の時には減少する。並進速度Vは、並進模擬加速度SAに応じて変化し(時間積分したもの)、目標加速度AAが0.3Gになるまでは並進速度V’と同じ変化であり、目標加速度AAが0.3Gを超えると並進速度V’より小さくなる。並進移動距離L’は、並進速度V’に応じて変化し(時間積分したもの)、並進速度V’がプラス値なのでプラス側に増加していく。したがって、ドーム2(車両モデル7)は、並進運動の運動範囲の限界に近づいていく。並進移動距離Lは、並進速度Vに応じて変化し(時間積分したもの)、目標加速度AAが0.3Gになるまでは並進移動距離L’と同じ変化であり、目標加速度AAが0.3Gを超えると並進移動距離L’より小さくなる。したがって、車両モデル7は、並進運動の運動範囲の限界に近づきにくくなっている。   The translation speed V ′ changes according to the translation simulation acceleration SA ′ (time-integrated), increases when the translation simulation acceleration SA ′ is a positive value, becomes substantially constant when the value is 0, and decreases when the value is a negative value. The translation speed V changes according to the translation simulation acceleration SA (time integration), and is the same change as the translation speed V ′ until the target acceleration AA reaches 0.3 G, and the target acceleration AA is 0.3 G. When it exceeds, it becomes smaller than translation speed V '. The translational movement distance L ′ changes according to the translational velocity V ′ (time-integrated) and increases to the plus side because the translational velocity V ′ is a positive value. Accordingly, the dome 2 (vehicle model 7) approaches the limit of the translational motion range. The translational movement distance L changes according to the translational velocity V (integrated over time), and is the same change as the translational movement distance L ′ until the target acceleration AA reaches 0.3G, and the target acceleration AA is 0.3G. Exceeds the translational distance L ′. Therefore, the vehicle model 7 is less likely to approach the limit of the translational motion range.

図4に示すように、車両モデル7に作用している実際の加速度BA(被験者が感じる体感加速度)は、切替制御を行った場合(並進模擬加速度SAとチルト模擬加速度TAからなる加速度)あるいは切替制御を行わなかった場合(並進模擬加速度SA’とチルト模擬加速度TA’からなる加速度)でも同様のものが得られ、目標加速度AAに沿ったものとなっている。しかし、車両モデル7の移動距離としては、切替制御を行った場合の方が短くなる。   As shown in FIG. 4, the actual acceleration BA acting on the vehicle model 7 (sensory acceleration felt by the subject) is switched or controlled (acceleration consisting of a translational simulation acceleration SA and a tilt simulation acceleration TA) or switching. Even when the control is not performed (acceleration composed of the translational simulation acceleration SA ′ and the tilt simulation acceleration TA ′), the same thing is obtained and is in line with the target acceleration AA. However, the moving distance of the vehicle model 7 is shorter when the switching control is performed.

図1〜図3を参照して、ドライビングシミュレータ1の動作について説明する。特に、コンピュータ12における駆動制御については図6のフローチャートに沿って説明する。図6は、本実施の形態に係るコンピュータにおける駆動制御の流れを示すフローチャートである。   The operation of the driving simulator 1 will be described with reference to FIGS. In particular, drive control in the computer 12 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a flow of drive control in the computer according to the present embodiment.

被験者が、車両モデル7のシートに着座し、操作部7aに対して所定操作を行う。操作部7aでは、各センサによってアクセルペダルなどの各操作量を検出するとともにシフトレバーのシフトポジションを検出し、その各検出信号をコンピュータ12にそれぞれ送信する。   The subject sits on the seat of the vehicle model 7 and performs a predetermined operation on the operation unit 7a. In the operation unit 7a, each sensor detects each operation amount of the accelerator pedal and the like, detects the shift position of the shift lever, and transmits each detection signal to the computer 12.

コンピュータ12では、一定時間毎に、各検出信号を受信すると、各検出信号に示される各操作量やシフトポジションに基づいて車体の運動方程式を算出し、車両運動として加速度(目標加速度fAA(s))、車両のピッチ角、ロール角、ヨー角、車速、エンジン回転数などを導出する(S1)。 When the computer 12 receives each detection signal at regular time intervals, the computer 12 calculates a motion equation of the vehicle body based on each operation amount and shift position indicated by each detection signal, and the acceleration (target acceleration f AA (s )), The vehicle pitch angle, roll angle, yaw angle, vehicle speed, engine speed, etc. are derived (S1).

コンピュータ12では、車速、エンジン回転数、シフトポジションなどの情報を車両情報信号としてメータ7bに送信する。メータ7bでは、車両情報信号を受信すると、車両情報信号に応じて、各メータを駆動するとともに現在のシフトポジションを表示する。また、コンピュータ12では、車両運動に基づいて、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及びシフトレバーの各操作反力をそれぞれ算出し、各操作反力を操作反力信号として操作反力発生部7cにそれぞれ送信する。操作反力発生部7cでは、各操作反力信号を受信すると、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール及びシフトレバーに対して各操作反力をそれぞれ与える。   The computer 12 transmits information such as the vehicle speed, engine speed, and shift position to the meter 7b as a vehicle information signal. When receiving the vehicle information signal, the meter 7b drives each meter and displays the current shift position in accordance with the vehicle information signal. Further, the computer 12 calculates each reaction force of the accelerator pedal, the brake pedal, the steering wheel, and the shift lever based on the vehicle motion, and outputs each operation reaction force to the operation reaction force generator 7c as an operation reaction force signal. Send each one. When the operation reaction force generation unit 7c receives each operation reaction force signal, the operation reaction force generation unit 7c applies each operation reaction force to the accelerator pedal, the brake pedal, the steering wheel, and the shift lever.

また、コンピュータ12では、車両運動に基づいて模擬走行路における現在の走行位置を算出し、データベース11から現在の走行位置に対応する画像情報を取得する。そして、コンピュータ12では、その画像情報に基づいて各画像信号をそれぞれ生成し、各画像信号をプロジェクタ9,・・・にそれぞれ送信する。各プロジェクタ9,・・・では、コンピュータ12から画像信号をそれぞれ受信すると、各画像信号に応じて模擬画像を各スクリーン8,・・・にそれぞれ投影する。   Further, the computer 12 calculates the current travel position on the simulated travel path based on the vehicle motion, and acquires image information corresponding to the current travel position from the database 11. Then, the computer 12 generates each image signal based on the image information, and transmits each image signal to the projectors 9. Each projector 9,... Receives an image signal from the computer 12, and projects a simulated image on each screen 8,.

また、コンピュータ12では、データベース11から音情報を取り入れ、その音情報に基づいて車速や道路情報などに応じて合成音を生成し、その合成音を音信号としてスピーカ10に送信する。スピーカ10では、コンピュータ12から音信号を受信すると、各音声信号に応じて擬似音を出力する。   Further, the computer 12 takes sound information from the database 11, generates a synthesized sound according to the vehicle speed, road information, and the like based on the sound information, and transmits the synthesized sound to the speaker 10 as a sound signal. When the speaker 10 receives a sound signal from the computer 12, the speaker 10 outputs a pseudo sound according to each sound signal.

コンピュータ12では、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下か否かを判定する(S2)。 The computer 12 determines whether or not the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less (S2).

S2にて目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下と判定した場合、コンピュータ12では、式(1)により目標加速度fAA(s)にハイパスフィルタをかけた出力によって並進模擬加速度fSA(s)を算出する(S3)。また、コンピュータ12では、式(2)により目標加速度fAA(s)にローパスフィルタをかけた出力によってチルト模擬加速度fTA(s)を算出する(S4)。 If it is determined in S2 that the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less, the computer 12 uses the output obtained by applying a high-pass filter to the target acceleration f AA (s) according to Equation (1). f SA (s) is calculated (S3). Further, the computer 12 calculates the simulated tilt acceleration f TA (s) from the output obtained by applying the low-pass filter to the target acceleration f AA (s) according to the equation (2) (S4).

S2にて目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3Gを超えたと判定した場合、コンピュータ12では、式(3)により0.3Gにハイパスフィルタをかけた出力によって並進模擬加速度fSA(s)を算出する(S5)。また、コンピュータ12では、式(4)により目標加速度fAA(s)にローパスフィルタをかけた出力に対して0.3Gを超える並進模擬加速度分を加味したチルト模擬加速度fTA(s)を算出する(S6)。 When it is determined in S2 that the absolute value of the target acceleration f AA (s) exceeds 0.3G, the computer 12 uses the output obtained by applying a high-pass filter to 0.3G according to the expression (3), and calculates the translational simulated acceleration f SA ( s) is calculated (S5). Further, the computer 12 calculates a simulated tilt acceleration f TA (s) by adding a translational simulation acceleration exceeding 0.3 G to the output obtained by applying a low-pass filter to the target acceleration f AA (s) according to the equation (4). (S6).

そして、コンピュータ12では、式(5)によりチルト模擬加速度fTA(s)からチルト角αを算出する(S7)。 Then, the computer 12 calculates the tilt angle α from the simulated tilt acceleration f TA (s) according to the equation (5) (S7).

コンピュータ12では、並進模擬加速度fSA(s)からX方向の並進制御量とY方向の並進制御量を算出する(S8)。そして、コンピュータ12では、X方向の並進制御量からX並進駆動モータ3fのモータトルクを算出し、このモータトルクに応じてX並進制御信号を設定し、各X並進制御信号を対応するモータ制御部3g,・・・にそれぞれ送信する(S8)。モータ制御部3g,・・・では、コンピュータ12からのX並進制御信号をそれぞれ受信すると、そのX並進制御信号に応じて駆動電流をX並進駆動モータ3f,・・・にそれぞれ供給する。X並進駆動モータ3f,・・・では、各駆動電流に応じてそれぞれ回転駆動し、各ベルト3b,・・・を回転させる。この6本のベルト3b,・・・の回転によって、レール3c及びベルト3dなどをX方向に平行移動させる。また、コンピュータ12では、Y方向の並進制御量からY並進駆動モータ3hのモータトルクを算出し、このモータトルクに応じてY並進制御信号を設定し、Y並進制御信号をモータ制御部3iに送信する(S8)。モータ制御部3iでは、コンピュータ12からのY並進制御信号を受信すると、そのY並進制御信号に応じて駆動電流をY並進駆動モータ3hに供給する。Y並進駆動モータ3hでは、駆動電流に応じて回転駆動し、ベルト3dを回転させる。このベルト3dの回転によって、ドーム2をY方向に平行移動させる。これによって、XY並進機構3では、ドーム2(車両モデル7)を求めた並進模擬加速度fSA(s)で並進運動させる。この並進運動では、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下の場合には目標加速度fAA(s)に応じた通常の並進模擬加速度fSA(s)で車両モデル7が移動し、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3Gを超える場合には0.3Gに応じた並進模擬加速度fSA(s)で車両モデル7が移動する。したがって、被験者には、0.3Gを上限とした並進模擬加速度fSA(s)が作用する。 The computer 12 calculates the translation control amount in the X direction and the translation control amount in the Y direction from the translational simulated acceleration f SA (s) (S8). The computer 12 calculates the motor torque of the X translation drive motor 3f from the translation control amount in the X direction, sets an X translation control signal in accordance with the motor torque, and assigns each X translation control signal to a corresponding motor control unit. 3g,... (S8). When each of the motor control units 3g,... Receives an X translation control signal from the computer 12, it supplies a drive current to each of the X translation drive motors 3f,. The X translation drive motors 3f,... Are rotated according to the drive currents to rotate the belts 3b,. By the rotation of the six belts 3b,..., The rail 3c and the belt 3d are translated in the X direction. Further, the computer 12 calculates the motor torque of the Y translation drive motor 3h from the translation control amount in the Y direction, sets a Y translation control signal according to the motor torque, and transmits the Y translation control signal to the motor control unit 3i. (S8). When the motor control unit 3i receives the Y translation control signal from the computer 12, the motor control unit 3i supplies a drive current to the Y translation drive motor 3h according to the Y translation control signal. The Y translation drive motor 3h is rotationally driven according to the drive current to rotate the belt 3d. The dome 2 is translated in the Y direction by the rotation of the belt 3d. As a result, the XY translation mechanism 3 translates the dome 2 (vehicle model 7) with the calculated translational acceleration f SA (s). In this translational movement, when the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less, the vehicle model 7 moves at a normal translational simulated acceleration f SA (s) corresponding to the target acceleration f AA (s). When the absolute value of the target acceleration f AA (s) exceeds 0.3G, the vehicle model 7 moves with the translational simulation acceleration f SA (s) corresponding to 0.3G. Therefore, translational simulation acceleration f SA (s) with 0.3 G as the upper limit acts on the subject.

コンピュータ12では、チルト角αに基づいてヘキサポッド4の各油圧シリンダ4a,・・・のシリンダ長をそれぞれ算出し、各シリンダ長に応じてヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ設定し、各ヘキサポッドシリンダ制御信号を対応する油圧制御部4b,・・・にそれぞれ送信する(S8)。各油圧制御部4b,・・・では、各ヘキサポッドシリンダ制御信号をそれぞれ受信すると、そのヘキサポッドシリンダ制御信号に応じて作動油圧を各油圧シリンダ4a,・・・にそれぞれ供給する。各油圧シリンダ4a,・・・では作動油圧に応じてそれぞれ伸縮し、ヘキサポッド4ではドーム2(車両モデル7)に対してチルト角αを与える。このチルト運動では、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下の場合には目標加速度fAA(s)に応じた通常のチルト角αで車両モデル7を傾け、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3Gを超えた場合には目標加速度fAA(s)に応じた通常のチルト角より並進制御での0.3Gを超える分の加速度に応じたピッチ角が加わったチルト角αで車両モデル7を傾ける。そのため、被験者には、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3G以下の場合には目標加速度fAA(s)に応じた通常のチルト模擬加速度が作用し、目標加速度fAA(s)の絶対値が0.3Gを超えた場合には通常のチルト模擬加速度より並進制御での0.3Gを超える分の加速度を付加したチルト模擬加速度fTA(s)が作用する。その結果、被験者には、並進模擬加速度fSA(s)とチルト模擬加速度fTA(s)からなる加速度が作用し、目標加速度fAA(s)に相当する加速感を体感する。 The computer 12 calculates the cylinder length of each hydraulic cylinder 4a of the hexapod 4 based on the tilt angle α, sets a hexapod cylinder control signal according to each cylinder length, and sets each hexapod cylinder. A control signal is transmitted to the corresponding hydraulic control unit 4b,... (S8). When each of the hydraulic control units 4b,... Receives each hexapod cylinder control signal, it supplies the hydraulic pressure to each of the hydraulic cylinders 4a,. Each of the hydraulic cylinders 4a,... Expands and contracts according to the operating hydraulic pressure, and the hexapod 4 gives a tilt angle α to the dome 2 (vehicle model 7). In this tilt motion, when the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less, the vehicle model 7 is tilted at a normal tilt angle α corresponding to the target acceleration f AA (s), and the target acceleration f AA When the absolute value of (s) exceeds 0.3 G, a pitch angle corresponding to the acceleration exceeding 0.3 G in the translation control is added from the normal tilt angle corresponding to the target acceleration f AA (s). The vehicle model 7 is tilted at the tilt angle α. Therefore, when the absolute value of the target acceleration f AA (s) is 0.3 G or less, a normal tilt simulation acceleration corresponding to the target acceleration f AA (s) acts on the subject, and the target acceleration f AA (s When the absolute value of) exceeds 0.3 G, the simulated tilt acceleration f TA (s) to which the acceleration equivalent to 0.3 G in the translation control is applied is applied rather than the normal tilt simulated acceleration. As a result, the subject is subjected to acceleration composed of the translational simulated acceleration f SA (s) and the simulated tilt acceleration f TA (s), and feels an acceleration feeling corresponding to the target acceleration f AA (s).

このドライビングシミュレータ1によれば、模擬する加速度が0.3Gを超える場合には0.3Gを上限とした並進模擬加速度fSA(s)で並進運動を行うことにより、並進距離を短くすることができ、設備規模を省スペース化できる。また、ドライビングシミュレータ1によれば、模擬する加速度が0.3Gを超える場合には並進制御での0.3Gを超える分の加速度を付加したチルト模擬加速度fTA(s)を発生させるチルト角でチルト運動を行うことにより、並進運動における減速分を補って目標加速度fAA(S)に相当する加速感を発生させることができ、加速度を精度良く模擬することができる。 According to this driving simulator 1, when the acceleration to be simulated exceeds 0.3G, the translation distance can be shortened by performing the translational motion with the translational simulation acceleration f SA (s) with 0.3G as the upper limit. This can save space for the equipment scale. Further, according to the driving simulator 1, when the acceleration to be simulated exceeds 0.3G, the tilt angle that generates the tilt simulated acceleration f TA (s) to which the acceleration exceeding 0.3G in the translation control is added is used. By performing the tilt motion, it is possible to compensate for the deceleration amount in the translation motion and generate an acceleration feeling corresponding to the target acceleration f AA (S), and to accurately simulate the acceleration.

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、本実施の形態では1つのコンピュータで構成しているが、車両運動算出用のコンピュータ、XY並進機構などの駆動制御用のコンピュータ、画像処理用のコンピュータ、音処理用のコンピュータなどの複数のコンピュータで構成してもよい。   For example, in this embodiment, a single computer is used. However, a plurality of computers such as a computer for calculating vehicle motion, a computer for driving control such as an XY translation mechanism, a computer for image processing, a computer for sound processing, etc. You may comprise with a computer.

また、本実施の形態では目標加速度0.3Gを境界として並進制御及びチルト制御を切り替える構成としたが、0.3Gに限定するものでなく、他の値を境界として切り替えてもよい。   In the present embodiment, the translation control and the tilt control are switched with the target acceleration of 0.3 G as a boundary. However, the present invention is not limited to 0.3 G, and another value may be switched with the boundary.

本実施の形態に係るドライビングシミュレータの全体を示す斜視図である。It is a perspective view showing the whole driving simulator concerning this embodiment. 図1のドームの内部及びヘキサポッドを示す正面図である。It is a front view which shows the inside of the dome of FIG. 1, and a hexapod. 本実施の形態に係るドライビングシミュレータの構成図である。It is a block diagram of the driving simulator which concerns on this Embodiment. 目標加速度と体感加速度の一例である。It is an example of target acceleration and sensory acceleration. 本実施の形態に係る目標加速度0.3Gでの切替制御を行う場合と行わない場合の並進模擬加速度、チルト模擬加速度、並進速度、並進移動距離の一例である。It is an example of the translation simulated acceleration, tilt simulated acceleration, translation speed, and translational movement distance when switching control is performed with the target acceleration of 0.3 G according to the present embodiment. 本実施の形態に係るコンピュータにおける駆動制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the drive control in the computer which concerns on this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…ドライビングシミュレータ、2…ドーム、3…XY並進機構、3a,3c…レール、3b,3d…ベルト、3e…移動台、3f…X並進駆動モータ、3g,3i…モータ制御部、3h…Y並進駆動モータ、4…ヘキサポッド、4a…油圧シリンダ、4b…油圧制御部、5…基板、5a…支持台、6…支持部、7…車両モデル、7a…操作部、7b…メータ、7c…操作反力発生部、8…スクリーン、9…プロジェクタ、10…スピーカ、11…データベース、12…コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Driving simulator, 2 ... Dome, 3 ... XY translation mechanism, 3a, 3c ... Rail, 3b, 3d ... Belt, 3e ... Moving table, 3f ... X translation drive motor, 3g, 3i ... Motor control part, 3h ... Y Translation drive motor, 4 ... hexapod, 4a ... hydraulic cylinder, 4b ... hydraulic control unit, 5 ... substrate, 5a ... support base, 6 ... support unit, 7 ... vehicle model, 7a ... operating unit, 7b ... meter, 7c ... Operation reaction force generator, 8 ... screen, 9 ... projector, 10 ... speaker, 11 ... database, 12 ... computer

Claims (1)

被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬する運転模擬試験装置であって、
被験者が運転操作を行うことができるとともに、被験者が車両の運動状態を体感するための運転体感手段と、
直交するX方向の並進移動とY方向の並進移動によって、前記運転体感手段を並進運動させる並進運動手段と、
前記運転体感手段をチルト運動させるチルト運動手段と、
被験者の運転操作に基づいて目標加速度を算出し、当該目標加速度を模擬するために前記並進運動手段及び前記チルト運動手段の駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、並進運動における移動距離を短くするために上限の所定加速度を設け、目標加速度の大きさが所定加速度以下の場合には目標加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に基づいてチルト運動制御を行い、目標加速度の大きさが所定加速度を超える場合には所定加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うとともに目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に並進運動における所定加速度を超える分の加速度を加味した加速度に基づいてチルト運動制御を行うことを特徴とする運転模擬試験装置。
A driving simulation test device that simulates the movement of a vehicle according to the driving operation of a subject,
A driving experience means for allowing the subject to perform a driving operation, and for the subject to experience the motion state of the vehicle,
Translational motion means for translating the driving experience means by translational movement in the X direction and translational movement in the Y direction orthogonal to each other;
Tilt motion means for tilting the driver experience means;
Control means for calculating a target acceleration based on the driving operation of the subject and controlling the drive of the translational motion means and the tilt motion means in order to simulate the target acceleration,
The control means provides an upper limit predetermined acceleration in order to shorten the moving distance in the translational motion , and when the target acceleration is equal to or smaller than the predetermined acceleration, the translational motion is based on the translational acceleration corresponding to the target acceleration. Control and tilt motion control based on the acceleration of the tilt motion according to the target acceleration, and if the target acceleration exceeds the predetermined acceleration, the translation based on the acceleration of the translation motion according to the predetermined acceleration A driving simulation test apparatus characterized by performing a motion control and performing a tilt motion control based on an acceleration of a tilt motion corresponding to a target acceleration and an acceleration exceeding a predetermined acceleration in a translational motion.
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