JP4736592B2 - 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。
ドライビングシミュレータは限られた設備スペースに設けられるので、並進運動の運動範囲も限られた範囲となる。しかし、被験者による運転操作によって急加速などで大きくて立ち上がりの速い加速度を模擬する場合、長い並進距離が必要となり、その並進距離が並進運動の運動範囲を超えてしまう。そこで、ドライビングシミュレータには、ドームが並進運動の運動範囲を超えて壁に衝突しないように、並進運動の運動範囲の限界にリミッタが設けられている。リミッタは、ドームが限界を超えた場合にはドームを強制的に停止させるためのハード的なリミッタとドームが限界を超えた場合にはドームを停止制御するソフト的なリミッタがある。これらリミッタが作動すると、並進加速度の模擬が中断するので、ドームが急停止する。そのため、ドームに減速方向に大きな加速度が作用し、ショックが発生する。 Since the driving simulator is provided in a limited facility space, the range of translational motion is also limited. However, when simulating acceleration that is large and quickly rises due to sudden acceleration or the like by a driving operation by a subject, a long translation distance is required, and the translation distance exceeds the motion range of the translational motion. Therefore, the driving simulator is provided with a limiter at the limit of the translational motion range so that the dome does not collide with the wall beyond the translational motion range. The limiter includes a hard limiter for forcibly stopping the dome when the dome exceeds the limit and a soft limiter for stopping and controlling the dome when the dome exceeds the limit. When these limiters are activated, the translation acceleration simulation is interrupted, so that the dome stops suddenly. Therefore, a large acceleration acts on the dome in the deceleration direction, and a shock is generated.
そこで、本発明は、加速度を模擬する場合に並進運動の運動範囲を超えないように制御する運転模擬試験装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the driving | running | working simulation test apparatus controlled so that it may not exceed the movement range of a translational motion, when simulating 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方向とY方向の並進運動から規定される四角形状の運動範囲において、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車両の運動を演算し、当該車両の運動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、並進運動において運転操作に関係なく並進運動の運動範囲の限界に応じて並進移動速度を減速させるとともにチルト運動において当該並進運動における並進移動速度を減速させるときの減速度をキャンセルするような加速度を発生させるためのチルト角分を加えることを特徴とする。 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 experience means, translation motion means that translates the driver experience means in a rectangular motion range defined by orthogonal X-direction and Y-direction translation motions , and tilt motion that causes the driver experience means to tilt Means for calculating the movement of the vehicle based on the driving operation of the subject, and controlling means for controlling the drive of the translational movement means and the tilting movement means to simulate the movement of the vehicle. translation speed in the translational motion in the tilt motion with slowing the translation speed according to limits of the range of motion of translation regardless driving operation in Adding a tilt angle component for generating an acceleration that cancels the deceleration when decelerating, characterized.
この運転模擬試験装置では、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車両の運動(例えば、前後加速度、横加速度)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算出した車両の運動に応じて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。特に、運転模擬試験装置では、制御手段により、車両の運動に応じた模擬加速度から並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの距離や時間などに応じて並進移動速度を減速させて並進運動手段の駆動を制御するとともに、車両の運動に応じた模擬チルト角にその減速度に応じたチルト角分を加えてチルト運動手段の駆動を制御する。並進運動の運動範囲の限界に基づいて並進運動において並進移動速度を減速させることによって、運転体感手段をその限界に達した時点あるいは達する前に停止させることができる。しかし、並進運動において運転操作に関係なく減速を作用させるので、被験者が余計な減速感を感じてしまう。そのため、この減速感を被験者が体感しないようにする必要がある。そこで、チルト運動において車両体感手段にその減速度をキャンセルするようなチルト角を与える(つまり、被験者が減速感を感じない方向に車両体感手段を所定角余分に傾ける)。その結果、被験者は、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、並進運動において並進運動の運動範囲限界に応じて並進移動速度を減速させるので、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界を超えない。この限界にリミッタを設けてある場合、リミッタが作動することを防止できるので、リミッタによるショックが発生しない。さらに、並進運動の運動範囲の限界を調整することによって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、被験者も余計な減速感を感じないので、模擬精度も保つことができる。 In this driving simulation test apparatus, a subject performs a driving operation in the driving experience means, and the motion of the vehicle (for example, longitudinal acceleration and lateral acceleration) is calculated by the control means based on the driving operation. In the driving simulation test apparatus, the drive of the translational movement means and the tilt movement means is controlled by the control means according to the calculated movement of the vehicle. 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). In particular, in the driving simulation test apparatus, the translation means is decelerated by the control means according to the distance or time from the simulated acceleration corresponding to the motion of the vehicle to the limit of the motion range of the translation motion. And driving the tilt motion means by adding the tilt angle corresponding to the deceleration to the simulated tilt angle corresponding to the motion of the vehicle. By decelerating the translational movement speed in the translational motion based on the limit of the motion range of the translational motion, the driving experience means can be stopped at or before reaching the limit. However, since the deceleration is applied regardless of the driving operation in the translational movement, the subject feels an extra feeling of deceleration. Therefore, it is necessary to prevent the subject from experiencing this feeling of deceleration. Therefore, a tilt angle that cancels the deceleration is given to the vehicle experience means in the tilt motion (that is, the vehicle experience means is tilted by a predetermined angle in a direction in which the subject does not feel a deceleration feeling). As a result, the subject can experience acceleration according to the driving operation. Thus, since the driving simulation test apparatus decelerates the translational movement speed according to the motion range limit of the translational motion in the translational motion, the driving experience means does not exceed the limit of the motion range of the translational motion. When a limiter is provided at this limit, it is possible to prevent the limiter from operating, so that no shock is generated by the limiter. Furthermore, the translation distance can be reduced by adjusting the limit of the motion range of the translation motion, and the equipment scale can be saved. In addition, the driving simulation test apparatus can maintain the simulation accuracy because the subject does not feel an excessive deceleration.
本発明の上記運転模擬試験装置では、制御手段は、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの距離が基準距離未満になった場合、並進運動において運転操作に関係なく並進運動の運動範囲の限界に応じて並進移動速度を減速させるとともにチルト運動において当該並進運動における並進移動速度を減速させるときの減速度をキャンセルするような加速度を発生させるためのチルト角分を加える構成としてもよい。 In the driving simulation test apparatus of the present invention, the control means translates the translation motion regardless of the driving operation in the translation motion when the distance until the driving sensation means reaches the limit of the motion range of the translation motion is less than the reference distance. As a configuration to add a tilt angle for generating acceleration that decelerates the translation movement speed in the tilt motion and cancels the deceleration when the translation motion speed in the translation motion is decelerated in the tilt motion according to the limit of the motion range Also good.
この運転模擬試験装置の制御手段では、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの距離を求め、その距離が基準距離未満になったか否かを判定する。基準距離は、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界を超えないように減速制御を開始する基準となる距離であり、並進運動の運動範囲の限界などを考慮して設定される。求めた距離が基準距離未満になったと判定した場合、制御手段では、並進移動速度を減速させて並進運動手段の駆動を制御するとともに、その減速度に応じたチルト角分を加えてチルト運動手段の駆動を制御する。このように、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界にある程度近づいた場合にだけ減速制御を行うので、基準距離より離れている場合には並進運動制御とチルト運動制御による通常の高精度の加速度模擬を行うことができる。 The control means of the driving simulation test apparatus obtains a distance until the driving sensation means reaches the limit of the translational motion range, and determines whether or not the distance is less than the reference distance. The reference distance is a distance that serves as a reference for starting the deceleration control so that the driving experience means does not exceed the limit of the translational motion range, and is set in consideration of the limit of the translational motion range. When it is determined that the obtained distance is less than the reference distance, the control means controls the drive of the translational movement means by decelerating the translational movement speed, and adds the tilt angle corresponding to the deceleration to the tilting movement means. Control the drive. As described above, the deceleration control is performed only when the driving sensation means approaches the limit of the motion range of the translational motion to some extent. Acceleration simulation can be performed.
本発明の上記運転模擬試験装置では、制御手段は、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの時間が基準時間未満になった場合、並進運動において運転操作に関係なく並進運動の運動範囲の限界に応じて並進移動速度を減速させるとともにチルト運動において当該並進運動における並進移動速度を減速させるときの減速度をキャンセルするような加速度を発生させるためのチルト角分を加える構成としてもよい。 In the driving simulation test apparatus of the present invention, when the time until the driving sensation means reaches the limit of the motion range of the translational motion is less than the reference time, the translational motion is translated regardless of the driving operation in the translational motion. As a configuration to add a tilt angle for generating acceleration that decelerates the translation movement speed in the tilt motion and cancels the deceleration when the translation motion speed in the translation motion is decelerated in the tilt motion according to the limit of the motion range Also good.
この運転模擬試験装置の制御手段では、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの時間を求め、その時間が基準時間未満になったか否かを判定する。基準時間は、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界を超えないように減速制御を開始する基準となる時間であり、並進運動の運動範囲の限界などを考慮して設定される。求めた時間が基準時間未満になったと判定した場合、制御手段では、並進移動速度を減速させて並進運動手段の駆動を制御するとともに、その減速度に応じたチルト角分を加えてチルト運動手段の駆動を制御する。このように、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界にある程度の時間内で到達する場合にだけ減速制御を行うので、基準時間より到達するまでに時間を要する場合には並進運動制御とチルト運動制御とによる通常の高精度の加速度模擬を行うことができる。 In the control means of this driving simulation test apparatus, the time until the driving sensation means reaches the limit of the translational motion range is obtained, and it is determined whether or not the time is less than the reference time. The reference time is a reference time for starting the deceleration control so that the driving experience means does not exceed the limit of the translational motion range, and is set in consideration of the limit of the translational motion range. When it is determined that the obtained time is less than the reference time, the control means controls the drive of the translational movement means by decelerating the translational movement speed and adds the tilt angle corresponding to the deceleration to the tilting movement means. Control the drive. In this way, deceleration control is performed only when the driving experience means reaches the limit of the range of translational motion within a certain amount of time, so if it takes time to reach the reference time, translational motion control and tilt Normal high-precision acceleration simulation by motion control can be performed.
本発明の上記運転模擬試験装置では、到達するまでの距離を求める際に並進運動の四角形状の運動範囲の4つの各辺の限界に到達するまでの4つの各距離の不連続性を緩和するためのローパスフィルタを用いる構成としてもよい。また、本発明の上記運転模擬試験装置では、到達するまでの時間を求める際に並進運動の四角形状の運動範囲の4つの各辺の限界に到達するまでの4つの各時間の不連続性を緩和するためのローパスフィルタを用いる構成としてもよい。 In the driving simulation test apparatus of the present invention, when determining the distance to reach, the discontinuity of each of the four distances until reaching the limit of each of the four sides of the translational quadrangular motion range is alleviated. For this reason, a low-pass filter may be used . Further, in the above operation simulation test apparatus of the present invention, when determining the time to reach, the discontinuity of each of the four times until the limit of each of the four sides of the quadrangular motion range of the translational motion is reached. A configuration using a low-pass filter for relaxing may be used.
通常、並進運動は前後左右方向の運動なので、並進運動の運動範囲は四角形状の範囲である。そのため、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの距離や時間を求める場合、その四角形の4つの各辺に到達するまでの距離や時間を求めることになる。したがって、運転体感手段が進行方向を変え、運転体感手段が向かっている辺が変わると、運転体感手段と辺との距離が変わり、その求める距離や時間が不連続に変化する。その結果、減速制御を行う際の減速度も不連続に変化し、並進運動による模擬加速度及びチルト運動による模擬加速度が急に変化し、被験者に違和感を与えてしまう。そこで、運転模擬試験装置の制御手段では、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの時間や距離を求める際にローパスフィルタを用いて求める距離や時間の不連続性を緩和し、このローパスフィルタを通した時間や距離から減速度を導き出す。そのため、運転体感手段で進行方向を変え、運転体感手段が向かっている辺が変わった場合でも、減速度が滑らかに変化し、並進運動においては減速の変化が滑らかとなり、チルト運動においてもチルト角の変化が滑らかになる。その結果、減速制御中の不連続な変化が抑制され、被験者が違和感を感じない。 Usually, the translational motion is a motion in the front-rear and left-right directions, so the motion range of the translational motion is a quadrangular range. Therefore, when obtaining the distance and time until the driving experience means reaches the limit of the translational motion range, the distance and time until reaching the four sides of the rectangle are obtained. Therefore, when the driving experience means changes the traveling direction and the side toward which the driving experience means is directed changes, the distance between the driving experience means and the side changes, and the required distance and time change discontinuously. As a result, the deceleration during the deceleration control also changes discontinuously, and the simulated acceleration due to translational motion and the simulated acceleration due to tilt motion suddenly change, giving the subject a sense of incongruity. Therefore, the control means of the driving simulation test device alleviates the distance and time discontinuity obtained by using a low-pass filter when calculating the time and distance until the driving experience means reaches the limit of the range of translational motion. The deceleration is derived from the time and distance passed through the low-pass filter. Therefore, even if the direction of travel is changed by the driving experience means, and the side where the driving experience means is directed changes, the deceleration changes smoothly, the change in deceleration becomes smooth in translational motion, and the tilt angle also in tilt motion Changes smoothly. As a result, discontinuous changes during deceleration control are suppressed, and the subject does not feel uncomfortable.
本発明の上記運転模擬試験装置では、到達するまでの距離を求める際に並進運動の四角形状の運動範囲の限界の4つの各コーナ部を曲線としてもよい。また、本発明の上記運転模擬試験装置では、到達するまでの時間を求める際に並進運動の四角形状の運動範囲の限界の4つの各コーナ部を曲線としてもよい。 In the driving simulation test device of the present invention may be a curved four respective corners of the limits of the rectangular range of motion translation when determining the distance to reach. In the driving simulation test apparatus according to the present invention, the four corner portions at the limit of the quadrangular motion range of the translational motion may be curved when obtaining the time to reach.
上記したように、並進運動の運動範囲は四角形状の範囲であり、運転体感手段が向かっている方向が変わると距離や時間が不連続に変化する。そこで、運転模擬試験装置の制御手段では、その四角形の4つのコーナ部を曲線とした並進運動の運動範囲の限界を設定し、運転体感手段が並進運動の運動範囲の限界に到達するまでの時間や距離を求める。これによって、運動範囲の限界が4つの直線とその直線間の曲線によって連続的に繋がり、求める距離や時間の不連続性を緩和でき、上記と同様の効果が得られる。 As described above, the motion range of the translational motion is a quadrangular range, and the distance and time change discontinuously when the direction in which the driving experience means is directed changes. Therefore, the control means of the driving simulation test apparatus sets the limit of the translational motion range with the four corners of the rectangle as curves, and the time until the driving experience means reaches the limit of the translational motion range. And find the distance. As a result, the limit of the movement range is continuously connected by four straight lines and a curve between the straight lines, and the discontinuity of the distance and time to be obtained can be relaxed, and the same effect as described above can be obtained.
本発明によれば、加速度を模擬する場合に運転体感手段を並進運動の運動範囲を超えないように制御することができる。 According to the present invention, it is possible to control the driving experience means so as not to exceed the motion range of the translational motion when simulating acceleration.
以下、図面を参照して、本発明に係る運転模擬試験装置の実施の形態を説明する。 Embodiments of a driving simulation test apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施の形態では、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、ドームがリミッタの作動限界域を超えないように、並進運動において減速を行うとともに、チルト運動においてその減速度に応じたチルト角を付加する。本実施の形態には、減速制御の違いにより4つの形態があり、第1の実施の形態がリミッタ作動限界域に到達するまでの時間に応じて並進制御及びチルト制御を切替制御する形態であり、第2の実施の形態が第1の実施の形態に対してリミッタ作動限界域に到達するまでの時間を求める際にローパスフィルタを用いる形態であり、第3の実施の形態が第1の実施の形態に対してリミッタ作動限界域に到達するまでの時間を求める際にリミッタ作動限界域のコーナ部を曲線とする形態であり、第4の実施の形態がリミッタ作動限界域に到達するまでの時間による並進制御及びチルト制御を連続制御する形態である。 In the present embodiment, in this 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, the dome is decelerated during translation so that the dome does not exceed the limit operating range of the limiter, and a tilt angle corresponding to the deceleration is added during tilt movement. In this embodiment, there are four modes depending on the difference in deceleration control, and the first embodiment switches the translation control and tilt control according to the time until the limiter operation limit range is reached. The second embodiment uses a low-pass filter when determining the time until the limiter operation limit region is reached, compared to the first embodiment, and the third embodiment is the first embodiment. When the time required to reach the limiter operation limit region is obtained with respect to the form of the above, the corner portion of the limiter operation limit region is a curve, and until the fourth embodiment reaches the limiter operation limit region This is a form in which translation control and tilt control by time are continuously controlled.
図1〜図4を参照して、第1の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、並進運動におけるリミッタ作動限界域を示す図である。 The driving simulator 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 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 a diagram showing a limiter operation limit region in translational motion.
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、ドームがリミッタ作動限界域を超えることを防止するために、リミッタ到達時間が基準時間以上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、リミッタ到達時間が基準時間未満になった場合にはリミッタ到達時間に応じて減速する並進制御を行うとともにその減速度に応じてピッチ方向のチルト角を付加するチルト制御を行う。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、X方向位置検出センサ12、Y方向位置検出センサ13、コンピュータ14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, in the driving simulator 1, in order to prevent the dome from exceeding the limiter operation limit region, when the limiter arrival time is equal to or longer than the reference time, normal translation control and tilt control according to the target acceleration is performed to reach the limiter. When the time becomes less than the reference time, translation control for decelerating according to the limiter arrival time is performed, and tilt control for adding a tilt angle in the pitch direction according to the deceleration is performed. For this purpose, the driving simulator 1 mainly includes a
なお、第1の実施の形態では、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14が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。
In the first 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
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
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
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14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14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
並進運動には、X方向のレール3a,・・・とY方向のレール3cの長さによって規定されるドーム2の運動範囲が設定され、この運動範囲の限界域にリミッタを作動させるリミッタ作動限界域が設定されている。リミッタ作動限界域は、X方向では0、Xmaxが限界域であり、Y方向では0,Ymaxが限界域である(図4参照)。XY並進機構3には、ハード的なリミッタとして、ドーム2がリミッタ作動限界域を超えたか否かを判定するセンサ(図示せず)が設けられ、このセンサによってドーム2がリミッタ作動限界域を超えたと判定した場合にドーム2を停止させる停止装置(図示せず)が設けられている。停止装置としては、例えば、X並進駆動モータ3f及びY並進駆動モータ3hへの電力供給を遮断する装置である。
For the translational motion, a motion range of the
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14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
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14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14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14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
プロジェクタ9,・・・では、コンピュータ14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14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14に接続される。
When the projector 9 receives image signals from the computer 14, 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
X方向位置検出センサ12は、ドーム2(車両モデル7)のX方向の位置xを検出するセンサであり、その検出値をX方向位置信号としてコンピュータ14に送信する。位置xの取りうる範囲は、0からXmaxまでの値をとる。Y方向位置検出センサ13は、ドーム2(車両モデル7)のY方向の位置yを検出するセンサであり、その検出値をY方向位置信号としてコンピュータ14に送信する。位置yの取りうる範囲は、0からYmaxまでの値をとる。
The X direction
コンピュータ14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14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 14 is a computer that performs overall control of the driving simulator 1. In the computer 14, vehicle motion calculation, 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
車両運動算出について説明する。コンピュータ14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14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 14 receives detection signals from the respective sensors of the
運転制御について説明する。コンピュータ14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14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 14 transmits the vehicle speed, engine speed, shift position, and the like obtained by calculation to the
画像処理について説明する。コンピュータ14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14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14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 14 calculates the current travel position on the simulated travel path based on the vehicle motion information obtained by the calculation. Then, the computer 14 acquires image information of the scenery that can be seen from inside the vehicle at the current traveling position from the
音処理について説明する。コンピュータ14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14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 14 takes in sound information that can be heard by the driver while traveling from the
駆動制御について説明する。コンピュータ14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。また、コンピュータ14では、一定時間毎に、X方向位置検出センサ12からのX方向位置信号に示されるX方向の位置xを取得するとともに、Y方向位置検出センサ13からのY方向位置信号に示されるY方向の位置yを取得する。そして、コンピュータ14では、位置xを時間微分してドーム2(車両モデル7)のX方向の並進速度Vxを算出するとともに、位置yを時間微分してドーム2のY方向の並進速度Vyを算出する。
The drive control will be described. When the computer 14 determines the acceleration acting on the vehicle, the acceleration is set as the target acceleration f AA (s). In addition, the computer 14 acquires the X-direction position x indicated by the X-direction position signal from the X-direction
ここで、この並進速度(Vx,Vy)でドーム2が並進移動している場合のドーム2がリミッタ作動限界域に到達するまでの時間(リミッタ到達時間T)を求める。リミッタ作動限界域は、上記したように、四角形の4辺からなり、X方向の0とXmax、Y方向の0とYmaxが各辺の限界域となっている(図4参照)。そこで、ドーム2がこの各辺の限界域に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4をそれぞれ算出し、その4つの時間の中で最も早く到達する時間をリミッタ到達時間Tとする。具体的には、コンピュータ14では、X方向の並進速度Vxが0より大きいか否か(つまり、リミッタ作動限界域のX方向においてXmaxの限界域に向かっているか否か)を判定し、0より大きい場合(限界域Xmaxに向かっている場合)には式(1)によりX方向の限界域Xmaxに到達するまでの時間T1を算出し、0より小さい場合(限界域0に向かっている場合)には式(2)によりX方向の限界域0に到達するまでの時間T2を算出し、算出されない場合にはT1,T2に無限大を設定する。また、コンピュータ14では、Y方向の並進速度Vyが0より大きいか否か(つまり、リミッタ作動限界域のY方向においてYmaxの限界域に向かっているか否か)を判定し、0より大きい場合(限界域Ymaxに向かっている場合)には式(3)によりY方向の限界域Ymaxに到達するまでの時間T3を算出し、0より小さい場合(限界域0に向かっている場合)には式(4)によりY方向の限界域0に到達するまでの時間T4を算出し、算出されない場合にはT3,T4に無限大を設定する。そして、コンピュータ14では、式(5)により、T1,T2,T3,T4の中から最小時間を選択し、リミッタ到達時間Tとする。
Here, a time (limiter arrival time T) until the
そして、コンピュータ14では、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上か否かを判定する。基準時間Tsは、ドーム2がリミッタ作動限界域を超えないように(つまり、リミッタが作動しないように)減速制御を開始する基準となる時間であり、リミッタ作動限界域などを考慮して設定される。この基準時間Tsが小さいほど、リミッタ作動限界域に近い位置で減速制御が開始し、通常の並進制御とチルト制御との組み合わせるによる制御を行う範囲が広がる。
Then, the computer 14 determines whether or not the limiter arrival time T is equal to or longer than the reference time Ts. The reference time Ts is a reference time for starting the deceleration control so that the
リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上の場合、コンピュータ14では、式(6)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(7)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。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。 When the limiter arrival time T is equal to or longer than the reference time Ts, the computer 14 calculates the translational simulation acceleration f SA (s) corresponding to the target acceleration f AA (s) by the equation (6) and the target by the equation (7). A simulated tilt acceleration f TA (s) corresponding to the acceleration f AA (s) is calculated. LP (s) is a low-pass filter, and HP (s) is a high-pass filter.
リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合、コンピュータ14では、式(8)により並進速度(Vx,Vy)から車両モデル7の並進速度Vを算出し、式(9)により並進速度Vとリミッタ到達時間Tを用いてリミッタ到達減速度Aを算出する。リミッタ到達減速度Aは、車両モデル7が進行している方向とは反対方向の加速度であり、車両モデル7がリミッタ作動限界域に達したときにその並進速度を0にするための減速度である。
When the limiter arrival time T is less than the reference time Ts, the computer 14 calculates the translation speed V of the
リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合、ドーム2(車両モデル7)がリミッタ作動限界域に接近しているので、リミッタ到達減速度Aにより、並進運動において車両モデル7の並進速度を減速させる。そのために、コンピュータ14では、(10)により、目標加速度fAA(s)に応じた並進模擬加速度(fAA(s)[1−LP(s)]HP(s))に対して反対方向のリミッタ到達減速度Aを作用させた並進模擬加速度fSA(s)を算出する。
When the limiter arrival time T is less than the reference time Ts, the dome 2 (vehicle model 7) is approaching the limiter operation limit region, and therefore the translation speed of the
この並進模擬加速度fSA(s)には進行方向とは反対方向のリミッタ到達減速度Aが作用するので、このリミッタ到達減速度Aによる減速感を被験者が感じないようにする必要がある。そこで、リミッタ到達減速度Aをキャンセルするような加速感を発生させるために、車両モデル7に対してチルト運動によるピッチ方向のチルト角を付加する。そのために、コンピュータ14では、式(11)により、目標加速度fAA(s)に応じたチルト模擬加速度(fAA(s)LP(s))に対してリミッタ到達減速度A分を付加したチルト模擬加速度fTA(s)を算出する。
Since the limiter arrival deceleration A in the direction opposite to the traveling direction acts on this translational simulation acceleration f SA (s), it is necessary to prevent the subject from feeling a sense of deceleration due to this limiter arrival deceleration A. Therefore, in order to generate an acceleration feeling that cancels the limiter arrival deceleration A, a tilt angle in the pitch direction by a tilt motion is added to the
さらに、コンピュータ14では、式(12)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。 Further, the computer 14 calculates the tilt angle α from the simulated tilt acceleration f TA (s) according to the equation (12).
9.8は、重力加速度である。このチルト角αには車両モデル7の前方側を高くするチルト角が付加されているので、この増分のチルト角によりリミッタ到達減速度Aに応じた加速度感が発生することになる。
9.8 is gravitational acceleration. Since a tilt angle for increasing the front side of the
コンピュータ14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14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14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14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 14, the translational 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 14 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 14 calculates the motor torque of the X
また、コンピュータ14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14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 14 calculates the cylinder length of each
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14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14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 14 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 14 calculates the cylinder lengths of the
また、コンピュータ14では、位置検出センサ12,13から取得したドーム2の位置(x,y)により、ドーム2がリミッタ作動限界域を超えたか否かを判定する。ドーム2がリミッタ作動限界域を超えていない場合、コンピュータ14では、駆動制御を継続する。ドーム2がリミッタ作動限界域を超えた場合、コンピュータ14では、モータトルクを0としたX並進制御信号、Y並進制御信号をモータ制御部3g,3iにそれぞれ送信し、駆動制御を停止する。
Further, the computer 14 determines whether or not the
図1〜図4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14における駆動制御については図5のフローチャートに沿って説明する。図5は、第1の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 14 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a flow of drive control in the computer according to the first 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14にそれぞれ送信する。また、X方向位置検出センサ12では、ドーム2のX方向の位置xを検出し、X方向位置信号をコンピュータ14に送信する。Y方向位置検出センサ13では、ドーム2のY方向の位置yを検出し、Y方向位置信号をコンピュータ14に送信する。
The subject sits on the seat of the
コンピュータ14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(S10)。 When the computer 14 receives each detection signal at regular intervals, the computer 14 calculates a motion equation of the vehicle body based on each operation amount and shift position indicated by each detection signal, and calculates acceleration (target acceleration f AA (s )), The vehicle pitch angle, roll angle, yaw angle, vehicle speed, engine speed, etc. are derived (S10).
コンピュータ14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14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演算し、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 14 transmits information such as the vehicle speed, engine speed, and shift position to the
また、コンピュータ14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演算し、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14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14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 14 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
また、コンピュータ14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14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 14 takes sound information from the
コンピュータ14では、一定時間毎に、X方向位置信号及びY方向位置信号を受信し、ドーム2(車両モデル7)の位置(x,y)を取得する(S11)。そして、コンピュータ14では、一定時間毎に、車両モデル7の位置(x,y)を時間微分してX方向とY方向の並進速度(Vx,Vy)を算出する(S12)。
The computer 14 receives the X direction position signal and the Y direction position signal at regular intervals, and acquires the position (x, y) of the dome 2 (vehicle model 7) (S11). Then, the computer 14 calculates the translational speeds (Vx, Vy) in the X direction and the Y direction by differentiating the position (x, y) of the
コンピュータ14では、X方向の並進速度Vxを用いて、Vx>0の場合には式(1)により車両モデル7がX方向のリミッタ作動限界域Xmaxに到達するまでの時間T1を算出し、Vx<0の場合には式(2)により車両モデル7がX方向のリミッタ作動限界域0に到達するまでの時間T2を算出する(S13)。また、コンピュータ14では、Y方向の並進速度Vyを用いて、Vy>0の場合には式(3)により車両モデル7がY方向のリミッタ作動限界域Ymaxに到達するまでの時間T3を算出し、Vy<0の場合には式(4)により車両モデル7がY方向のリミッタ作動限界域0に到達するまでの時間T4を算出する(S13)。コンピュータ14では、式(5)によりT1,T2,T3,T4の中から最小となるリミッタ到達時間Tを選択する(S13)。そして、コンピュータ14では、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上か否かを判定する(S14)。
The computer 14 uses the translation velocity Vx in the X direction to calculate a time T1 until the
S14にてリミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上と判定した場合、コンピュータ14では、式(6)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(S15)。また、コンピュータ14では、式(7)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(S16)。 If it is determined in S14 that the limiter arrival time T is equal to or longer than the reference time Ts, the computer 14 calculates the translational simulated acceleration f SA (s) by the output obtained by applying the high-pass filter to the target acceleration f AA (s) according to the equation (6). Calculate (S15). Further, the computer 14 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 (7) (S16).
S14にてリミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満と判定した場合、コンピュータ14では、式(8)により並進速度(Vx,Vy)から車両モデル7の並進速度Vを算出し、式(9)により並進速度Vからリミッタ到達減速度Aを算出する(S17)。そして、コンピュータ14では、式(10)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対してリミッタ到達減速度Aによって減速させた並進模擬加速度fSA(s)を算出する(S18)。また、コンピュータ14では、式(11)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リミッタ到達減速度Aによって増速させたチルト模擬加速度fTA(s)を算出する(S19)。
If it is determined in S14 that the limiter arrival time T is less than the reference time Ts, the computer 14 calculates the translation speed V of the
コンピュータ14では、式(12)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(S20)。 The computer 14 calculates the tilt angle α from the simulated tilt acceleration f TA (s) according to the equation (12) (S20).
コンピュータ14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(S21)。そして、コンピュータ14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(S21)。モータ制御部3g,・・・では、コンピュータ14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14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(S21)。モータ制御部3iでは、コンピュータ14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、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上の場合(車両モデル7がリミッタ作動限界域からある程度離れている場合)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、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合(車両モデル7がリミッタ作動限界域にある程度近づいている場合)には目標加速度fAA(s)に応じた通常の並進模擬加速度よりリミッタ減速度A分小さい並進模擬加速度fSA(s)で車両モデル7が移動する。そして、車両モデル7がリミッタ作動限界域に達した時点で車両モデル7の並進速度が0となり、車両モデル7が停止する。被験者には、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上の場合には通常の並進模擬加速度fSA(s)が作用し、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合にはリミッタ到達減速Aで減速した並進模擬加速度fSA(s)が作用する。
The computer 14 calculates a translation control amount in the X direction and a translation control amount in the Y direction from the simulated translational acceleration f SA (s) (S21). The computer 14 calculates the motor torque of the X
コンピュータ14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演算し、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(S21)。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、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上の場合には目標加速度fAA(s)に応じた通常のチルト角で車両モデル7を傾け、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合には目標加速度fAA(s)に応じた通常のチルト角よりリミッタ到達減速度Aに応じたピッチ角が加わった角度で車両モデル7を傾ける。そのため、被験者には、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上の場合には通常のチルト模擬加速度fTA(s)が作用し、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合には通常のチルト模擬加速度よりリミッタ到達減速度Aで増速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、常時、目標加速度fAA(s)に相当する加速感を体感する。
The computer 14 calculates the cylinder length of each
このドライビングシミュレータ1によれば、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合にはリミッタ到達減速度Aによって減速させたことにより、ドーム2(車両モデル7)をリミッタ到達限界域で停止させることができる。したがって、リミッタが作動することなく、リミッタ作動時のショックが発生することはない。また、ドライビングシミュレータ1によれば、ミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合にはリミッタ到達減速度Aによって増速させ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感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。さらに、ドライビングシミュレータ1では、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上の場合には通常の目標加速度fAA(s)に応じた並進制御とチルト制御を行うので、加速度を高精度に模擬することができる。 According to this driving simulator 1, when the limiter arrival time T is less than the reference time Ts, the dome 2 (vehicle model 7) can be stopped in the limiter reach limit region by decelerating by the limiter arrival deceleration A. it can. Therefore, the limiter does not operate and no shock is generated when the limiter is operated. Further, according to the driving simulator 1, when the limiter arrival time T is less than the reference time Ts, the tilt motion is performed at the tilt angle that generates the simulated tilt acceleration f TA (s) increased by the limiter arrival deceleration A. Thus, it is possible to compensate for the feeling of deceleration in translational motion and generate an acceleration feeling corresponding to the target acceleration f AA (S), and to accurately simulate the acceleration. Furthermore, in the driving simulator 1, when the limiter arrival time T is equal to or longer than the reference time Ts, translation control and tilt control are performed according to the normal target acceleration f AA (s), so that the acceleration can be simulated with high accuracy. it can.
図1〜図4を参照して、第2の実施の形態に係るドライビングシミュレータ21について説明する。ドライビングシミュレータ21では、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1と同様の構成について同一の符号を付し、その説明を省略する。 A driving simulator 21 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the driving simulator 21, the same components as those in the driving simulator 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
ドライビングシミュレータ21は、ドライビングシミュレータ1と比較すると、リミッタ到達時間の求め方のみが異なる。ドライビングシミュレータ21では、リミッタ到達時間が不連続に変化することを防止するために、リミッタ到達時間を求める際にローパスフィルタを用いる。ドライビングシミュレータ21は、ドライビングシミュレータ1とはコンピュータにおける制御のみが異なり、第1の実施の形態に係るコンピュータ14の代わりにコンピュータ24を備えている。なお、第2の実施の形態では、ドライビングシミュレータ21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、コンピュータ24が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。 The driving simulator 21 differs from the driving simulator 1 only in how to determine the limiter arrival time. In the driving simulator 21, a low pass filter is used when obtaining the limiter arrival time in order to prevent the limiter arrival time from changing discontinuously. The driving simulator 21 differs from the driving simulator 1 only in computer control, and includes a computer 24 instead of the computer 14 according to the first embodiment. In the second embodiment, the driving simulator 21 corresponds to the driving simulation test apparatus described in the claims, and the computer 24 corresponds to the control means described in the claims.
上記したように、リミッタ作動限界域は、4つの辺からなる四角形状の範囲である(図4参照)。そのため、第1の実施の形態のように、リミッタ到達時間Tを求める場合、その4つの各辺の限界域に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4をそれぞれ求め、その中から最小の時間を選択する。したがって、車両モデル7が進行方向を変え、車両モデル7が向かっている辺が変わると、選択する時間T1,T2,T3,T4が切り替わり、リミッタ到達時間Tが不連続に変化する。その結果、減速制御を行う際のリミッタ到達減速度Aも不連続に変化し、並進模擬加速度及びチルト模擬加速度が急に変化し、被験者に違和感を与えてしまう。そこで、時間T1,T2,T3,T4の中から選択する対象が変わった場合でも、その値の変化を緩和するために、ローパルフィルタを利用する。
As described above, the limiter operation limit area is a quadrangular range having four sides (see FIG. 4). Therefore, when the limiter arrival time T is obtained as in the first embodiment, the times T1, T2, T3, and T4 until reaching the limit area of each of the four sides are obtained, and the minimum time is obtained from them. Select a time. Therefore, when the
コンピュータ24は、ドライビングシミュレータ21を統括制御するコンピュータであり、コンピュータ14と同様のコンピュータである。コンピュータ24は、コンピュータ14と駆動制御においてリミッタ到達時間の求めた方のみが異なる。そこで、リミッタ到達時間の求め方について詳細に説明する。 The computer 24 is a computer that performs overall control of the driving simulator 21 and is the same computer as the computer 14. The computer 24 differs from the computer 14 only in the way of obtaining the limiter arrival time in drive control. Therefore, how to determine the limiter arrival time will be described in detail.
コンピュータ24では、第1の実施の形態と同様に、式(1)〜式(4)によりリミッタ作動限界域に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4を算出し、式(5)により時間T1,T2,T3,T4の中から最小のリミッタ到達時間Tを選択する。そして、コンピュータ24では、式(13)により、選択したリミッタ到達時間TをローパスフィルタLP(s)に通してリミッタ到達時間TFを求める。リミッタ到達時間TFは、リミッタ到達時間Tの値の急激な変化が取り除かれ値となり、到達するまでの時間T1,T2,T3,T4の中から選択される対象が切り替わった場合でもその値の変化が緩和された値となる。 As in the first embodiment, the computer 24 calculates times T1, T2, T3, and T4 until reaching the limiter operation limit region by using the equations (1) to (4), and by using the equation (5). The minimum limiter arrival time T is selected from the times T1, T2, T3, and T4. Then, the computer 24 obtains the limiter arrival time TF by passing the selected limiter arrival time T through the low-pass filter LP (s) according to the equation (13). The limiter arrival time TF is a value obtained by removing a sudden change in the value of the limiter arrival time T, and even when the target selected from the times T1, T2, T3, and T4 until reaching the limiter changes, the value of the limiter arrival time TF changes. Becomes a relaxed value.
リミッタ到達時間TFを求めると、第1の実施の形態と同様に、基準時間Tsとの比較を行い、リミッタ到達時間TFが基準時間Ts以上の場合又はリミッタ到達時間TFが基準時間Ts未満の場合の並進模擬加速度fSA(s)及びチルト模擬加速度fTA(s)を算出する。この際、リミッタ到達時間TFが基準時間Ts未満の場合、コンピュータ24では、式(14)により、並進速度Vとリミッタ到達時間TFを用いてリミッタ到達減速度Aを算出する。 When the limiter arrival time TF is obtained, it is compared with the reference time Ts as in the first embodiment, and the limiter arrival time TF is greater than or equal to the reference time Ts or the limiter arrival time TF is less than the reference time Ts. The simulated translation acceleration f SA (s) and the simulated tilt acceleration f TA (s) are calculated. At this time, if the limiter arrival time TF is less than the reference time Ts, the computer 24 calculates the limiter arrival deceleration A using the translation speed V and the limiter arrival time TF according to the equation (14).
到達するまでの時間T1,T2,T3,T4の中から選択される対象が切り替わった場合でも、リミッタ到達時間TFが滑らかな変化しているので、このリミッタ到達減速度Aも滑らかな変化となる。 Even when the target selected from the time T1, T2, T3, and T4 to reach is switched, the limiter arrival time TF changes smoothly, so that the limiter arrival deceleration A also changes smoothly. .
図1〜図4を参照して、ドライビングシミュレータ21の動作について説明する。特に、コンピュータ24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、第2の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。ドライビングシミュレータ21における動作としては、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1における動作と比較すると、リミッタ到達時間を求める動作だけが異なるので、その点について詳細に説明する。 The operation of the driving simulator 21 will be described with reference to FIGS. In particular, the drive control in the computer 24 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 second embodiment. The operation in the driving simulator 21 is different from the operation in the driving simulator 1 according to the first embodiment only in the operation for obtaining the limiter arrival time, and this will be described in detail.
コンピュータ24では、一定時間毎に、被験者の運転操作に応じて目標加速度fAA(s)を算出する(S30)。コンピュータ24では、一定時間毎に、X方向位置信号及びY方向位置信号を受信し、車両モデル7の位置(x,y)を取得し(S31)、その位置(x,y)を時間微分して並進速度(Vx,Vy)を算出する(S32)。そして、コンピュータ24では、並進速度(Vx,Vy)を用いてリミッタ作動限界域に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4をそれぞれ算出し、そのT1,T2,T3,T4中から最小のリミッタ到達時間Tを選択する(S33)。さらに、コンピュータ24では、式(13)によりリミッタ到達時間Tをローパスフィルタに通し、リミッタ到達時間TFを得る(S34)。このリミッタ到達時間TFは、T1,T2,T3,T4が切り替わった場合でも、滑らかに変化する。 The computer 24 calculates the target acceleration f AA (s) according to the driving operation of the subject at regular intervals (S30). The computer 24 receives the X direction position signal and the Y direction position signal at regular intervals, acquires the position (x, y) of the vehicle model 7 (S31), and time-differentiates the position (x, y). Then, the translation speed (Vx, Vy) is calculated (S32). Then, the computer 24 calculates the times T1, T2, T3, and T4 until reaching the limiter operation limit region using the translational speed (Vx, Vy), respectively, and the minimum of the T1, T2, T3, and T4 is calculated. A limiter arrival time T is selected (S33). Further, the computer 24 obtains the limiter arrival time TF by passing the limiter arrival time T through the low-pass filter according to the equation (13) (S34). This limiter arrival time TF changes smoothly even when T1, T2, T3, and T4 are switched.
そして、コンピュータ24では、リミッタ到達時間TFが基準時間Ts以上か否かを判定する(S35)。S35にてリミッタ到達時間TFが基準時間Ts以上と判定した場合、コンピュータ24では、目標加速度fAA(s)に基づいて、並進模擬加速度fSA(s)を算出するとともに(S36)、チルト模擬加速度fTA(s)を算出する(S37)。S35にてリミッタ到達時間TFが基準時間Ts未満と判定した場合、コンピュータ24では、式(14)により、並進速度Vをリミッタ到達時間TFで除算してリミッタ到達減速度Aを算出する(S38)。このリミッタ到達減速度Aは、T1,T2,T3,T4が切り替わった場合でも、リミッタ到達時間TFに応じて滑らかに変化する。そして、コンピュータ24では、目標加速度fAA(S)に基づいて、リミッタ到達減速度Aによって減速させた並進模擬加速度fSA(s)を算出するとともに(S39)、リミッタ到達減速度Aによって増速させたチルト模擬加速度fTA(s)を算出する(S40)。コンピュータ24では、チルト模擬加速度fTA(s)からチルト角αを算出する(S41)。 Then, the computer 24 determines whether or not the limiter arrival time TF is equal to or longer than the reference time Ts (S35). When it is determined in S35 that the limiter arrival time TF is equal to or longer than the reference time Ts, the computer 24 calculates a translational simulation acceleration f SA (s) based on the target acceleration f AA (s) (S36) and also simulates tilt. The acceleration f TA (s) is calculated (S37). When it is determined in S35 that the limiter arrival time TF is less than the reference time Ts, the computer 24 calculates the limiter arrival deceleration A by dividing the translation speed V by the limiter arrival time TF according to the equation (14) (S38). . The limiter arrival deceleration A changes smoothly according to the limiter arrival time TF even when T1, T2, T3, and T4 are switched. Then, the computer 24 calculates the translational simulated acceleration f SA (s) decelerated by the limiter arrival deceleration A based on the target acceleration f AA (S) (S39) and increases the speed by the limiter arrival deceleration A. The tilt simulated acceleration f TA (s) is calculated (S40). The computer 24 calculates the tilt angle α from the simulated tilt acceleration f TA (s) (S41).
そして、コンピュータ24では、第1の実施の形態と同様に、並進模擬加速度fSA(s)に基づいて並進制御を行うとともに、チルト角αに基づいてチルト制御を行う(S42)。すると、XY並進機構3では、第1の実施の形態と同様に、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、リミッタ到達時間TFが基準時間Ts未満の場合に車両モデル7が進行方向を変えても(つまり、車両モデル7が向かっているリミッタ作動限界域の辺が変わっても)、並進模擬加速度fSA(s)は滑らかに変化する。また、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、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合に車両モデル7が進行方向を変えても、チルト角(チルト模擬加速度fTA(s))が滑らかに変化する。そのため、被験者は、車両モデル7が進行方向を変えても、模擬加速度が急激に変化するという違和感を感じない。
Then, in the computer 24, as in the first embodiment, translation control is performed based on the translational simulation acceleration f SA (s), and tilt control is performed based on the tilt angle α (S42). Then, in the XY translation mechanism 3, as in the first embodiment, the dome 2 (vehicle model 7) is translated at the calculated translational acceleration f SA (s). In this translational motion, even when the limiter arrival time TF is less than the reference time Ts, the
このドライビングシミュレータ21によれば、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1と同様の効果を有する。さらに、ドライビングシミュレータ21によれば、ローパスフィルタを用いてリミッタ到達時間を求めることにより、各辺に対する到達時間T1,T2,T3,T4を選択する際の切り替わりによるリミッタ到達時間Tの不連続性を緩和し、リミッタ到達時間TFを滑らかに変化させる。そのため、リミッタ到達減速度Aも滑らかに変化し、並進模擬加速度fSA(s)及びチルト模擬加速度fTA(s)も滑らかに変化する。したがって、被験者は、模擬加速度が急に変化することによる違和感を感じない。 The driving simulator 21 has the same effect as the driving simulator 1 according to the first embodiment. Furthermore, according to the driving simulator 21, the limiter arrival time is obtained by using a low-pass filter, whereby the discontinuity of the limiter arrival time T due to switching when the arrival times T1, T2, T3, and T4 for each side are selected. The limiter arrival time TF is changed smoothly. Therefore, the limiter arrival deceleration A also changes smoothly, and the translation simulation acceleration f SA (s) and the tilt simulation acceleration f TA (s) also change smoothly. Therefore, the subject does not feel discomfort due to the sudden change in the simulated acceleration.
図1〜図3及び図7を参照して、第3の実施の形態に係るドライビングシミュレータ31について説明する。図7は、並進運動におけるリミッタ作動限界域に対してコーナ部を曲線に設定した場合の図である。ドライビングシミュレータ31では、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1と同様の構成について同一の符号を付し、その説明を省略する。
A driving
ドライビングシミュレータ31は、ドライビングシミュレータ1と比較すると、リミッタ到達時間の求め方のみが異なる。ドライビングシミュレータ31では、リミッタ到達時間が不連続に変化することを防止するために、リミッタ作動限界域の設定を変更し、その変更したリミッタ作動限界域に応じてリミッタ到達時間を求める。ドライビングシミュレータ31は、ドライビングシミュレータ1とはコンピュータにおける制御のみが異なり、第1の実施の形態に係るコンピュータ14の代わりにコンピュータ34を備えている。なお、第3の実施の形態では、ドライビングシミュレータ31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、コンピュータ34が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。
The driving
第2の実施の形態で説明したように、四角形状のリミッタ作動限界域の場合、車両モデル7が進行方向を変え、車両モデル7が向かっている辺が変わると、選択する時間T1,T2,T3,T4が切り替わり、リミッタ到達時間Tが不連続に変化する。そこで、第3の実施の形態では、リミッタ作動限界域を、4つのコーナ部を同一の半径を持つ曲線する(図7参照)。これによって、リミッタ作動限界域が4つの直線部とその直線部間を曲線で繋げるコーナ部とからなり、車両モデル7が進行方向を変えた場合に車両モデル7が向かっている辺が変わるときでも連続的に辺が変わっていく。
As described in the second embodiment, in the case of the square limiter operation limit region, when the
コンピュータ34は、ドライビングシミュレータ31を統括制御するコンピュータであり、コンピュータ14と同様のコンピュータである。コンピュータ34は、コンピュータ14と駆動制御においてリミッタ到達時間の求めた方のみが異なる。そこで、リミッタ到達時間の求め方について詳細に説明する。
The computer 34 is a computer that performs overall control of the driving
上記したように、リミッタ作動限界域は、4つの直線部と4つの曲線のコーナ部とからなる。そこで、ドーム2がこの各直線部に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4をそれぞれ算出するとともにドーム2がこの各コーナ部に到達するまでの時間TR1,TR2,TR3,TR4をそれぞれ算出し、その8つの時間の中で最も早く到達する時間をリミッタ到達時間Tとする。
As described above, the limiter operation limit region is composed of four straight portions and four curved corner portions. Therefore, the time T1, T2, T3, T4 until the
コンピュータ34では、第1の実施の形態と同様の方法により、各直線部の限界域に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4をそれぞれ算出する。 The computer 34 calculates times T1, T2, T3, and T4 until reaching the limit area of each straight line portion by the same method as in the first embodiment.
コンピュータ34では、式(15)により車両モデル7とコーナ部R1との距離D1を算出し、式(16)により車両モデル7とコーナ部R2との距離D2を算出し、式(17)により車両モデル7とコーナ部R3との距離D3を算出し、式(18)により車両モデル7とコーナ部R4との距離D4を算出する。
In the computer 34, the distance D1 between the
F1(R1)、F2(R2)、F3(R3)、F4(R4)は、コーナ部R1,R2,R3,R4の曲線を示す関数である。f(x,y)は、車両モデル7の位置を示す関数である。
F1 (R1), F2 (R2), F3 (R3), and F4 (R4) are functions indicating curves of the corner portions R1, R2, R3, and R4. f (x, y) is a function indicating the position of the
そして、コンピュータ34では、上記の式(8)により、車両モデル7の並進速度(Vx,Vy)から並進速度Vを算出する。さらに、コンピュータ34では、式(19)により距離D1を用いてコーナ部R1に到達するまでの時間TR1を算出し、式(20)により距離D2を用いてコーナ部R2に到達するまでの時間TR2を算出し、式(21)により距離D3を用いてコーナ部R3に到達するまでの時間TR3を算出し、式(22)により距離D4を用いてコーナ部R4に到達するまでの時間TR4を算出する。
Then, the computer 34 calculates the translation speed V from the translation speed (Vx, Vy) of the
そして、コンピュータ34では、式(23)により、T1,T2,T3,T4,TR1,TR2,TR3,TR4の中から最小時間を選択し、リミッタ到達時間Tとする。到達するまでの時間T1とT4との間はTR1によって連続的な時間となり、T4とT2との間はTR2によって連続的な時間となり、T3とT1との間はTR3によって連続的な時間となり、T2とT3との間はTR4によって連続的な時間となる。したがって、T1,T2,T3,T4,TR1,TR2,TR3,TR4の中から選択する対象が切り替わった場合でも、リミッタ到達時間Tは連続的な時間となる。 Then, the computer 34 selects the minimum time from T1, T2, T3, T4, TR1, TR2, TR3, and TR4 according to the equation (23), and sets it as the limiter arrival time T. The time between arrival T1 and T4 becomes continuous time by TR1, the time between T4 and T2 becomes continuous time by TR2, the time between T3 and T1 becomes continuous time by TR3, The time between T2 and T3 is a continuous time by TR4. Therefore, even when the object to be selected from T1, T2, T3, T4, TR1, TR2, TR3, and TR4 is switched, the limiter arrival time T is a continuous time.
リミッタ到達時間Tを求めると、コンピュータ34では、第1の実施の形態と同様に、基準時間Tsとの比較を行い、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上の場合又はリミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合の並進模擬加速度fSA(s)及びチルト模擬加速度fTA(s)を算出する。この際、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合、コンピュータ34では、上記の式(9)により、並進速度Vとリミッタ到達時間Tを用いてリミッタ到達減速度Aを算出する。T1,T2,T3,T4,TR1,TR2,TR3,TR4の中から選択する対象が切り替わった場合でも、リミッタ到達時間Tは連続的な時間となるので、このリミッタ到達減速度Aも連続的に変化する。 When the limiter arrival time T is obtained, the computer 34 compares the limiter arrival time T with the reference time Ts in the same manner as in the first embodiment. A translation simulation acceleration f SA (s) and a tilt simulation acceleration f TA (s) in the case of less than Ts are calculated. At this time, if the limiter arrival time T is less than the reference time Ts, the computer 34 calculates the limiter arrival deceleration A using the translation speed V and the limiter arrival time T by the above equation (9). Even when the object to be selected from T1, T2, T3, T4, TR1, TR2, TR3, and TR4 is switched, the limiter arrival time T is a continuous time. Change.
図1〜図3及び図7を参照して、ドライビングシミュレータ31の動作について説明する。特に、コンピュータ34における駆動制御については図8のフローチャートに沿って説明する。図8は、第3の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。ドライビングシミュレータ31における動作としては、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1における動作と比較すると、リミッタ到達時間を求める動作だけが異なるので、その点について詳細に説明する。
The operation of the driving
コンピュータ34では、一定時間毎に、被験者の運転操作に応じて目標加速度fAA(s)を算出する(S50)。コンピュータ34では、一定時間毎に、X方向位置信号及びY方向位置信号を受信し、車両モデル7の位置(x,y)を取得し(S51)、その位置(x,y)を時間微分して並進速度(Vx,Vy)を算出する(S52)。 The computer 34 calculates the target acceleration f AA (s) according to the driving operation of the subject at regular intervals (S50). The computer 34 receives the X direction position signal and the Y direction position signal at regular intervals, acquires the position (x, y) of the vehicle model 7 (S51), and time-differentiates the position (x, y). Then, the translation speed (Vx, Vy) is calculated (S52).
コンピュータ34では、式(15)〜式(18)により車両モデル7がリミッタ作動限界域のコーナ部R1,R2,R3,R3に到達するまでの到達距離D1,D2,D3,D4をそれぞれ算出し、式(19)〜式(22)により車両モデル7がコーナ部R1,R2,R3,R3に到達するまでの到達時間TR1,TR2,TR3,TR4をそれぞれ算出する(S53)。また、コンピュータ34では、式(1)〜式(4)によりリミッタ作動限界域の各直線部に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4をそれぞれ算出する(S54)。そして、コンピュータ34では、式(23)により、そのT1,T2,T3,T4,TR1,TR2,TR3,TR4中から最小のリミッタ到達時間Tを選択する(S55)。このリミッタ到達時間Tは、T1,T2,T3,T4,TR1,TR2,TR3,TR4が切り替わった場合でも連続的に変化する。
The computer 34 calculates the reach distances D1, D2, D3, and D4 until the
そして、コンピュータ34では、第1の実施の形態と同様に、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上か否かを判定し(S56)、S56にてリミッタ到達時間Tが基準時間Ts以上と判定した場合には目標加速度fAA(s)に基づいて並進模擬加速度fSA(s)、チルト模擬加速度fTA(s)を算出し(S57,S58)、S56にてリミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満と判定した場合にはリミッタ到達減速度Aを算出し(S59)、リミッタ到達減速度Aを考慮して並進模擬加速度fSA(s)、チルト模擬加速度fTA(s)を算出する(S60,S61)。リミッタ到達減速度Aは、T1,T2,T3,T4,TR1,TR2,TR3,TR4が切り替わった場合でも、リミッタ到達時間Tに応じて連続的に変化する。そして、コンピュータ34では、チルト模擬加速度fTA(s)からチルト角αを算出する(S62)。 Then, in the computer 34, as in the first embodiment, it is determined whether or not the limiter arrival time T is equal to or greater than the reference time Ts (S56). In S56, the limiter arrival time T is determined to be equal to or greater than the reference time Ts. In this case, the translation simulation acceleration f SA (s) and the tilt simulation acceleration f TA (s) are calculated based on the target acceleration f AA (s) (S57, S58), and the limiter arrival time T is the reference time Ts in S56. If it is determined that the limiter arrival deceleration A is determined (S59), the translation simulation acceleration f SA (s) and the tilt simulation acceleration f TA (s) are calculated in consideration of the limiter arrival deceleration A (S60). , S61). The limiter arrival deceleration A continuously changes according to the limiter arrival time T even when T1, T2, T3, T4, TR1, TR2, TR3, and TR4 are switched. Then, the computer 34 calculates the tilt angle α from the simulated tilt acceleration f TA (s) (S62).
そして、コンピュータ34では、第1の実施の形態と同様に、並進模擬加速度fSA(s)に基づいて並進制御を行うとともに、チルト角αに基づいてチルト制御を行う(S63)。すると、XY並進機構3では、第1の実施の形態と同様に、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、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合に車両モデル7が進行方向を変えても、並進模擬加速度fSA(s)は連続的に変化する。また、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、リミッタ到達時間Tが基準時間Ts未満の場合に車両モデル7が進行方向を変えても、チルト角(チルト模擬加速度fTA(s))が連続的に変化する。そのため、被験者は、車両モデル7が進行方向を変えても、模擬加速度が急激に変化するという違和感を感じない。
Then, in the computer 34, as in the first embodiment, translation control is performed based on the translational simulation acceleration f SA (s), and tilt control is performed based on the tilt angle α (S63). Then, in the XY translation mechanism 3, as in the first embodiment, the dome 2 (vehicle model 7) is translated at the calculated translational acceleration f SA (s). In this translational movement, even if the
このドライビングシミュレータ31によれば、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1と同様の効果を有する。さらに、ドライビングシミュレータ31によれば、リミッタ作動限界域のコーナ部を曲線としてリミッタ到達時間を求めることにより、到達時間が切り替わった場合でもリミッタ到達時間Tが連続的に変化する。そのため、リミッタ到達減速度Aも連続的に変化し、並進模擬加速度fSA(s)及びチルト模擬加速度fTA(s)も連続的に変化する。したがって、被験者は、模擬加速度が急に変化することによる違和感を感じない。
The driving
図1〜図4を参照して、第4の実施の形態に係るドライビングシミュレータ41について説明する。ドライビングシミュレータ41では、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1と同様の構成について同一の符号を付し、その説明を省略する。 A driving simulator 41 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the driving simulator 41, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the driving simulator 1 which concerns on 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
ドライビングシミュレータ41は、ドライビングシミュレータ1と比較すると、リミッタ到達時間による並進制御及びチルト制御の切替制御を行わない連続制御である点が異なる。ドライビングシミュレータ41では、ドームがリミッタ作動限界域を超えないことを防止するために、常時、リミッタ到達時間に応じて減速する並進制御を行うとともにその減速度に応じてピッチ方向のチルト角を付加するチルト制御を行う。ドライビングシミュレータ41は、ドライビングシミュレータ1とはコンピュータにおける制御のみが異なり、第1の実施の形態に係るコンピュータ14の代わりにコンピュータ44を備えている。なお、第4の実施の形態では、ドライビングシミュレータ41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、コンピュータ44が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。 The driving simulator 41 is different from the driving simulator 1 in that the driving simulator 41 is a continuous control that does not perform the switching control between the translation control and the tilt control by the limiter arrival time. In the driving simulator 41, in order to prevent the dome from exceeding the limiter operating limit region, translation control that always decelerates according to the limiter arrival time is performed and a tilt angle in the pitch direction is added according to the deceleration. Tilt control is performed. The driving simulator 41 is different from the driving simulator 1 only in computer control, and includes a computer 44 instead of the computer 14 according to the first embodiment. In the fourth embodiment, the driving simulator 41 corresponds to the driving simulation test apparatus described in the claims, and the computer 44 corresponds to the control means described in the claims.
コンピュータ44は、ドライビングシミュレータ41を統括制御するコンピュータであり、コンピュータ14と同様のコンピュータである。コンピュータ44は、コンピュータ14と駆動制御において連続制御である点が異なる。そこで、連続制御について詳細に説明する。 The computer 44 is a computer that performs overall control of the driving simulator 41 and is the same computer as the computer 14. The computer 44 is different from the computer 14 in that the drive control is continuous control. Therefore, the continuous control will be described in detail.
コンピュータ44では、第1の実施の形態と同様の方法により、一定時間毎に、リミッタ到達時間Tを算出する。そして、コンピュータ44では、上記の式(8)により並進速度(Vx,Vy)から車両モデル7の並進速度Vを算出し、上記の式(9)により並進速度Vとリミッタ到達時間Tからリミッタ到達減速度Aを算出する。
In the computer 44, the limiter arrival time T is calculated at fixed time intervals by the same method as in the first embodiment. Then, the computer 44 calculates the translation speed V of the
さらに、コンピュータ44では、上記の式(10)により、目標加速度fAA(s)に応じた並進模擬加速度(fAA(s)[1−LP(s)]HP(s))に対して反対方向のリミッタ到達減速度Aを作用させた並進模擬加速度fSA(s)を算出する。また、コンピュータ44では、上記の式(11)により、目標加速度fAA(s)に応じたチルト模擬加速度(fAA(s)LP(s))に対してリミッタ到達減速度A分を付加したチルト模擬加速度fTA(s)を算出する。さらに、コンピュータ44では、上記の式(12)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。そして、コンピュータ44では、第1の実施の形態と同様に、並進模擬加速度fSA(s)に基づいて並進制御を行い、チルト角αに基づいてチルト制御を行う。このように、コンピュータ44では、常時、リミッタ到達時間Tからリミッタ到達減速度Aを求めて、並進制御において連続的に減速制御を行う。 Furthermore, opposite the computer 44, by the above equation (10), against the translational simulated acceleration corresponding to the target acceleration f AA (s) (f AA (s) [1-LP (s)] HP (s)) The translational simulation acceleration f SA (s) in which the direction limiter arrival deceleration A is applied is calculated. In the computer 44, the limiter arrival deceleration A is added to the simulated tilt acceleration (f AA (s) LP (s)) corresponding to the target acceleration f AA (s) by the above equation (11). Tilt simulation acceleration f TA (s) is calculated. Further, the computer 44 calculates the tilt angle α from the simulated tilt acceleration f TA (s) by the above equation (12). In the computer 44, as in the first embodiment, translation control is performed based on the translational simulation acceleration f SA (s), and tilt control is performed based on the tilt angle α. As described above, the computer 44 always obtains the limiter arrival deceleration A from the limiter arrival time T and continuously performs the deceleration control in the translation control.
図1〜図4を参照して、ドライビングシミュレータ41の動作について説明する。特に、コンピュータ44における駆動制御については図9のフローチャートに沿って説明する。図9は、第4の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。ドライビングシミュレータ41における動作としては、第1の実施の形態に係るドライビングシミュレータ1における動作と比較すると、駆動制御の連続制御の動作だけが異なるので、その点について詳細に説明する。 The operation of the driving simulator 41 will be described with reference to FIGS. In particular, drive control in the computer 44 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a flow of drive control in the computer according to the fourth embodiment. The operation in the driving simulator 41 is different from the operation in the driving simulator 1 according to the first embodiment only in the operation of the continuous control of the drive control, and this point will be described in detail.
コンピュータ44では、一定時間毎に、被験者の運転操作に応じて目標加速度fAA(s)を算出する(S70)。コンピュータ44では、一定時間毎に、X方向位置信号及びY方向位置信号を受信し、車両モデル7の位置(x,y)を取得し(S71)、その位置(x,y)を時間微分して並進速度(Vx,Vy)を算出する(S72)。そして、コンピュータ44では、並進速度(Vx,Vy)を用いてリミッタ作動限界域に到達するまでの時間T1,T2,T3,T4をそれぞれ算出し、そのT1,T2,T3,T4中から最小のリミッタ到達時間Tを選択する(S73)。さらに、コンピュータ44では、並進速度(Vx,Vy)から車両モデル7の並進速度Vを算出し、並進速度Vをリミッタ到達時間Tで除算してリミッタ到達減速度Aを算出する(S74)。コンピュータ44では、目標加速度fAA(s)にハイパスフィルタをかけた出力に対してリミッタ到達減速度Aによって減速させた並進模擬加速度fSA(s)を算出する(S75)。また、コンピュータ44では、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リミッタ到達減速度Aによって増速させたチルト模擬加速度fTA(s)を算出する(S76)。コンピュータ44では、チルト模擬加速度fTA(s)からチルト角αを算出する(S77)。
The computer 44 calculates the target acceleration f AA (s) according to the driving operation of the subject at regular intervals (S70). The computer 44 receives the X direction position signal and the Y direction position signal at regular intervals, acquires the position (x, y) of the vehicle model 7 (S71), and time-differentiates the position (x, y). Then, the translation speed (Vx, Vy) is calculated (S72). Then, the computer 44 calculates the times T1, T2, T3, and T4 until reaching the limiter operation limit region using the translational speeds (Vx, Vy), respectively, and the minimum of the T1, T2, T3, and T4 is calculated. A limiter arrival time T is selected (S73). Further, the computer 44 calculates the translation speed V of the
そして、コンピュータ44では、第1の実施の形態と同様に、並進模擬加速度fSA(s)に基づいて並進制御を行うとともに、チルト角αに基づいてチルト制御を行う(S78)。すると、XY並進機構3では、第1の実施の形態と同様に、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、常時、目標加速度fAA(s)に応じた通常の並進模擬加速度よりリミッタ減速度A分小さい並進模擬加速度fSA(s)で車両モデル7が移動する。そして、車両モデル7がリミッタ作動限界域に達した時点で車両モデル7の並進速度が0となり、車両モデル7が停止する。被験者には、常時、リミッタ到達減速度Aで減速した並進模擬加速度fSA(s)が作用する。また、ヘキサポッド4では、第1の実施の形態と同様に、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)に応じた通常のチルト角よりリミッタ到達減速度Aに応じたピッチ角が加わった角度で車両モデル7を傾ける。そのため、被験者には、常時、通常のチルト模擬加速度よりリミッタ到達減速度Aで増速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、常時、目標加速度fAA(s)に相当する加速感を体感する。
Then, in the computer 44, as in the first embodiment, the translation control is performed based on the translational simulation acceleration f SA (s), and the tilt control is performed based on the tilt angle α (S78). Then, in the XY translation mechanism 3, as in the first embodiment, the dome 2 (vehicle model 7) is translated at the calculated translational acceleration f SA (s). In this translational movement, the
このドライビングシミュレータ41によれば、常時、リミッタ到達減速度Aによって減速させたことにより、ドーム2(車両モデル7)をリミッタ到達限界域で停止させることができる。したがって、リミッタが作動することなく、リミッタ作動時のショックが発生することはない。また、ドライビングシミュレータ41によれば、常時、リミッタ到達減速度Aによって増速させ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感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 41, the dome 2 (vehicle model 7) can be stopped in the limiter reach limit region by always decelerating by the limiter reach deceleration A. Therefore, the limiter does not operate and no shock is generated when the limiter is operated. In addition, according to the driving simulator 41, the tilting motion is always performed at the tilt angle that generates the simulated tilt acceleration f TA (s) increased by the limiter arrival deceleration A, thereby supplementing the feeling of deceleration in the translational motion. An acceleration feeling corresponding to the target acceleration f AA (S) can be generated, and the acceleration can be simulated with high accuracy.
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、車両運動演算用のコンピュータ、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, but a plurality of computers such as a computer for vehicle motion calculation, a computer for drive 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、第1〜第3の実施の形態ではリミッタ到達時間が基準時間未満になったか否かによって並進制御及びチルト制御を切り替える構成としたが、車両モデルの現在位置からリミッタ作動限界までの距離を求め、このリミッタ到達距離が基準距離未満になったか否かによって並進制御及びチルト制御を切り替える構成としてもよい。 In the first to third embodiments, the translation control and the tilt control are switched depending on whether the limiter arrival time is less than the reference time. However, the distance from the current position of the vehicle model to the limiter operation limit is set. The translation control and the tilt control may be switched depending on whether the limiter reach distance is less than the reference distance.
また、第4の実施の形態では第1の実施の形態と同様の方法によりリミッタ到達時間を求める構成としたが、第2の実施の形態のようにローパスフィルタを用いてもよいし、あるいは、第3の実施の形態のようにリミッタ作動限界域のコーナ部を曲線としてもよい。 In the fourth embodiment, the limiter arrival time is obtained by the same method as in the first embodiment. However, a low-pass filter may be used as in the second embodiment, or The corner portion of the limiter operation limit region may be a curve as in the third embodiment.
1,21,31,41…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…X方向位置検出センサ、13…Y方向位置検出センサ、14,24,34,44…コンピュータ
1, 21, 31, 41 ... 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 unit, 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, 7 ... Meter, 7c ... Operation reaction force generator, 8 ... Screen, 9 ... Projector, 10 ... Speaker, 11 ... Database, 12 ... X direction position detection sensor, 13 ... Y direction position detection sensor, 14, 24, 34, 44 ... Computer
Claims (7)
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方向とY方向の並進運動から規定される四角形状の運動範囲において、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車両の運動を演算し、当該車両の運動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、並進運動において運転操作に関係なく並進運動の運動範囲の限界に応じて並進移動速度を減速させるとともにチルト運動において当該並進運動における並進移動速度を減速させるときの減速度をキャンセルするような加速度を発生させるためのチルト角分を加える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 driver's body sensation means in a rectangular motion range defined by orthogonal X-direction and Y-direction translational motions ;
Tilt motion means for tilting the driver experience means;
Control means for calculating the movement of the vehicle based on the driving operation of the subject, and controlling the drive of the translation movement means and the tilt movement means in order to simulate the movement of the vehicle,
The control means decelerates the translational movement speed according to the limit of the translational motion range in the translational movement regardless of the driving operation, and cancels the deceleration when the translational movement speed in the translational movement is decelerated in the tilting movement. A driving simulation test apparatus characterized by adding a tilt angle for generating such acceleration .
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