JP5925299B2 - 自動車両における運転者支援システムの機能試験のためのダミー物体 - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車両における運転者支援システムの機能試験のための、頭部、骨格部、胴体部、可動式の腕部および可動式の脚部を備えた３次元のダミー物体に関する。

自動車両の周囲状況の検知を目的としたセンサシステムを含む運転者支援システムの自動車両への組み込みが知られている。このような運転者支援システムは危険な交通状況を認識して、運転手に警告するものであり、それによって事故を回避することができる。さらに、運転者支援システムは、例えばブレーキ、ステアリング機能あるいはエアバッグといった自動車の一定の構成要素が状況に応じて起動されることによって、事故後遺症を防止ないし緩和することができる。

運転者支援システムの機能試験用のシステムは、例えば独国特許発明第１０２００７０３５４７４号明細書により知られている。試験するべき運転者支援システムを組み込んだ自動車はテストコースを移動することができ、自動車の周囲状況に関する情報を受け取って処理する。該システムはさらに、実際の交通状況を模擬するために、運転者支援システムによって認識され得る周囲領域に少なくとも一時的に存在するようにテストコースを移動可能な剛性ダミー物体を少なくとも１つ有する。自動車から離れて自動車の動きから独立して動くことのできるダミー物体がレール装置に配置されており、これによってダミー物体の機械的に安定した設置が保証され、ダミー物体の移動が両方向に再現可能な方法で誘導され得る。

米国特許出願公開第２００５／０１５５４４１号明細書により、ダミー物体と自動車両との衝突を模擬するためのシステムが知られている。レールシステムにロープで吊され、近づいて来る自動車両の走行方向に対して横へ移動可能なダミー物体は、人体を模擬したもので、頭部、頸部、胴体部ならびに腕部と脚部を備えている。その内部には木製の骨格部がある。

独国特許出願公開第１０２００８０２５５３９号明細書は、走行路に沿って移動する自動車両における歩行者保護システム用のテスト装置を明らかにする。ここでは歩行者を模擬し、自動車両の走行路に対して横に移動可能なダミー物体が考慮されている。該ダミー物体は基本的に２次元形状で、胴体部、両脚部および少なくとも一方の腕部を有している。両脚部の少なくとも一方および／あるいは少なくとも一方の腕部は、作動装置によってロープおよび／あるいは連動桿を介して胴体部に対して相対的に動かすことができる。その際、両脚部および装備された少なくとも一方の腕部は操り人形形式で、腕部も脚部も前後に振り動かすことができるように胴体部に可動に取り付けられている。胴体部、腕部および脚部は厚さ約３ｍｍのプラスチック板で形成され、自動車に面した側は発泡材で覆われている。

しかし、道路交通における歩行者の身体活動は根本的により複雑である。基本的に３つの基本的動作形態、すなわち歩行、駆足および疾走が認められ得る。歩行は道路交通において最もよく見られる前進形態である。その際一方の足が常に地面に接触しており、もう一方の足は体の前方で着地し、四肢はほぼ真っ直ぐに伸びて、上体は基本的に直立したままである。駆足時は、一時的に両足共に地面から離れて、歩幅は歩行時より大きい。大抵の場合一方の足が体の真下で着地し、上体はほぼ直立ないし僅かに前傾している。速度は比較的長い間一定であり得る。道路交通においては、最初は物体、例えば駐車している自動車の陰に隠れて見えない子供が、駆足で現れる事態が非常に頻繁に見られる。第三の前進形態である疾走においては、速度は比較的短い間しか維持できない。両足共に地面から離れて、体の下方で母趾球において着地し、歩幅は非常に大きく、上体は明らかに前傾する。

運転者に危険な状況を警告する、あるいは独立的に運転に介入する能動的運転者支援システムにおいては、ダミー物体を使用した適切な方法でその機能的安全性を試験する必要がある。発生し得る然るべき交通状況を可能な限り現実に近づけて再現する試験方法およびダミー物体が必要である。歩行者認識においてその検知プロセスは通常２段階で実行される。最初の検知段階では、関連する周辺領域におけるできる限り全ての歩行者が認識されることが重要である。ここでは、歩行者の可能性ありとして誤って物体を検知することも受け入れる。第２段階である分類においては、検知された物体が歩行者あるいは非歩行者として分類される。分類に対しては、検知された物体の経時的特徴、例えば脚の動きが区分けに用いられる。ここで、例えば独国特許出願公開第１０２００８０２５５３９号明細書で知られているように、２次元のテスト物体がダミー物体として用いられると、単純な歩行者の横断を模擬する際に、その視野角が自動車の接近の結果として６０°まで変化し得る。その際、輪郭のみを描く形状の２次元の物体が線形状に変わり得る。これによって、運転者支援システムの開発と試験の際のデータに誤りが生じ得る。

独国特許発明第１０２００７０３５４７４号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１５５４４１号明細書 独国特許出願公開第１０２００８０２５５３９号明細書

したがってダミー物体を３次元で可能な限り人間に似せて形成し、できる限り現実に即して動かすことが重要である。ここで、特に歩行者ないし自転車運転手として、自動車両における運転者支援システムの機能試験に使用することができ、可能な限り現実に近い動作特性を、特に歩行、駆足および疾走という動作形式において模擬することを可能にし、３次元の物体としてできる限り現実に近い視覚表示およびレーダ反射を全ての視野角から可能にし、少なくとも脚の動きに関する外的身体活動も内的動作特性も再現することのできるダミー物体の提供を課題とする発明が登場する。

提起された課題は発明に従って、骨格部が空所を備えた胴体骨格部を有し、腕部および脚部が胴体骨格部と関節式に結合されており、その際、両脚部はそれぞれ上腿部およびこれと関節式に結合している下腿部を１つずつ有し、胴体骨格部には駆動装置および受信／制御装置が組み込まれており、後者が、動かされたダミー物体の相対速度に対応する信号を入力変数として受け取り、それによって、組み込まれた動作機構を用いて、ダミー物体の相対速度に応じた上腿部および下腿部の動作パターンを変更できることにより解決される。

したがって発明に従ったダミー物体は、少なくとも脚の動きに関する非常に現実に近い内的動作特性が、例えば、歩行、駆足および疾走の動作パターンといった一定の動作パターンに合わせて実現され得るように形成されている。胴体骨格部を有するダミー物体の骨格構造によって、高強度で、衝撃に強く、非常に軽量な仕様、ならびに駆動装置および制御装置および必要であれば受信装置の組み込みが可能になる。

発明のより好ましい実施形態において、胴体骨格部には頭部を支持する中央支柱が１本、肩部分が２つ、および骨盤部分が２つ含まれ、一体的に形成されている。これによって胴体骨格部の安定した、そして同時に軽量の仕様が可能になる。

歩調−歩行、駆足および疾走−に応じて異なる動作パターンをできる限り現実に忠実に模擬する目的で、上腿部と胴体骨格部の中央支柱の間の脚制限角度、および上腿部と下腿部の間の膝制限角度の変更を、脚の動作パターンに含めることが考慮されている。

発明に従ったダミー物体のより好ましい実施形態において、両腕部はそれぞれ上腕部とこれと関節式に結合している前腕部を１つずつ有し、その際上腕部および前腕部は、組み込まれた動作機構を用いて、ダミー物体の相対速度に応じて変更可能な動作パターンに従って動かすことができる。したがってこのように形成されたダミー物体においては、上腕部と胴体骨格部の中央支柱の間の腕角度、および上腕部と前腕部の間の肘角度の変更が腕部の動作パターンに含まれる場合は特に、腕部の動きも十分に現実に忠実に模擬することができる。

腕部および脚部の動きを最適に模擬するためには、ダミー物体が他の骨格部分、特に各上腕部に上腕要素各１つおよび各上腿部に上腿要素各１つを備えていると有利である。

中空に形成された胴体骨格部の構成要素において駆動装置および制御装置もしくは受信装置の他に、再充電可能な蓄電池付きの電池パックも配置あるいは組み込み可能である。

外から見ることのできるダミー物体の身体部分は、相応する人の身体部分をできる限り現実に近づけて模擬するものである。これは特に、ダミー物体のより好ましい実施形態に従って頭部、腕部および／あるいは脚部および／あるいは胴体部の少なくとも一部がＥＰＰあるいはＥＰＥ製の成型品である場合に実現され得る。その際、腕部および／あるいは脚部および／あるいは胴体部の少なくとも一部が膨張式のプラスチック中空体として形成され得る。骨格部分はレーダによる把握が可能で、安定しているが軽い材料で形成するものとする。したがって骨格部分がＣＦＲＰで製造されていると特に有利である。

発明に従って形成されたダミー物体は異なるモーションシステムに連結され得る。モーションシステムは総合システムの一部であり、ダミー物体の再現可能な被制御動作を可能にする。

特に、レールシステムなどを介して上からダミー物体を動かすモーションシステムが知られている。相応の結合要素あるいは連結要素が既にダミー物体自体に装備されていると有利である。したがって例えば中央支柱を、頭部から上に突出し、モーションシステム、特にレールシステムを備えたモーションシステムに対する結合要素となる棒部材と不動に連結しておくことができる。この結合によって、ダミー物体を非常に速く衝突領域から引き出すことができる。

さらに、骨格部の中央支柱ないし棒部材と連結されて、モーションシステムに対する追加的結合要素となる、特にアラミド繊維、ＰＰ繊維ないしＰＥ繊維製のロープを考慮しておくことができる。

ダミー物体における動作機構は、望みの動作過程に従って相応に動かされる、あるいは制御される多数の単一構成要素で構成される。関節部に配置された、身体部分を動かす個々の構成要素がサーボ駆動装置である動作機構が特に可変的である。

前腕部と上腕部、あるいは下腿部と上腿部との動作結合を機械式の動作接続ないし機構を介して実行する変形形態も可能である。

そのような下腿部ないし前腕部を動かすための強制連結に対する連結機構のより好ましい変形形態においては、それぞれ胴体骨格部と不動に連結した連結リンク部品が考慮されており、肘関節部あるいは膝関節部と不動に結合した関節用ブラケット、関節用ブラケットと連結リンク部品の間の剛性連結要素、および関節用ブラケットと胴体骨格部ないしこれと不動に連結した骨格部分の間の弾性連結要素が含まれる。

剛性連結要素には、連結リンク部品と接続して、連結リンク部品の２本の形状の異なるリンクガイドレールを滑走することのできる滑り要素が備わっている。リンクガイドレールの延び具合を相応に指定することにより、これに従って上腿部あるいは上腕部の動作時に現実に忠実に下腿部ないし前腕部の相応の動作を同時に行う、あるいは適合させることができる。

本発明のさらに別の実施形態において、ダミー物体に組み込まれた動作機構には、アングル歯車を用いて肩関節部および股関節部を回転させる２本の軸を駆動する、非同期駆動方式のモータを備えた駆動装置が含まれている。

発明に従ったダミー物体は他のモーションシステムを用いて移動ないし動作することもできる。基本的にケーブルカーと同様に、吊り下げロープおよび牽引ロープを使用するモーションシステムにおいては、ダミー物体の胴体部は、モーションシステムの前記ロープの一方、特に吊り下げロープにおいて、滑走ないしローラを介した移動が可能に吊り下げられ得るように形成しておくことができる。

本発明のその他の特徴、利点および詳細は、実施例を表す図面に基づいて、以下により詳細に説明される。

発明に従って形成されたダミー物体の正面図である。 動作段階におけるダミー物体を斜め方向から見た図である。 直立、歩行、駆足および疾走時のダミー物体の図である。 直立、歩行、駆足および疾走時のダミー物体の図である。 直立、歩行、駆足および疾走時のダミー物体の図である。 直立、歩行、駆足および疾走時のダミー物体の図である。 動作段階におけるダミー物体の側面図である。 ダミー物体の脚部の動作特性に関するグラフである。 ダミー物体の脚部の動作特性に関するグラフである。 ダミー物体の脚部の動作特性に関するグラフである。 動作機構の変形形態の基本原理を示した図である。 動作機構の変形形態の基本原理を示した図である。 動作機構の変形形態の基本原理を示した図である。 動作機構の変形形態の基本原理を示した図である。 図１１に示した動作機構の脚部の動作の、連続して起こる動作段階を示した図である。 図１１に示した動作機構の脚部の動作の、連続して起こる動作段階を示した図である。 図１１に示した動作機構の脚部の動作の、連続して起こる動作段階を示した図である。 図１１に示した動作機構の脚部の動作の、連続して起こる動作段階を示した図である。 図１１に示した動作機構の脚部の動作の、連続して起こる動作段階を示した図である。 図１１に示した動作機構の脚部の動作の、連続して起こる動作段階を示した図である。 腕部および脚部に対する動作機構の別の実施形態を有する、ダミー物体の骨格部を示した図である。 ダミー物体に対するモーションシステムの実施形態の基本原理を示した図である。 発明に従ったダミー物体に対するモーションシステムの別の実施形態の基本原理を示した図である。 発明に従ったダミー物体に対するモーションシステムの別の実施形態の基本原理を示した図である。 発明に従ったダミー物体に対するモーションシステムの別の実施形態の基本原理を示した図である。

図において歩行者を模擬するダミー物体１が例として示される。ダミー物体１は３次元の身体を有し、ここに示した実施形態においては平均的身長の成人を模擬する。発明に従って形成されたダミー物体１は、例えば３歳および６歳の子供、成人ならびに高齢者を表すために、異なる身長で、あるいはダミーグループに分けて製造される。ダミー物体１は胴体骨格部３から成る骨格部２を１つ、上腕要素４を２つ、および上腿要素６を２つ有する。胴体骨格部３は好ましくは一体的に形成されており、基本的に人の脊柱に相当する垂直に立つ１本の中央支柱３ａ、２つの同じ角度で、主として直角に同支柱から突出する肩部分３ｂ、および２つの同様に同じ角度で、主として直角に同支柱から突出し、肩部分３ｂより短く形成された骨盤部分３ｃで構成される。中央支柱３ａには、肩部分３ｂから突出し、頭部８を支える短い首部分３′ａが備わっている。胴体骨格部３の構成要素、上腕要素４および上腿要素６は、主としてレーダによって把握され得る、防水、高強度で、衝撃に強い材料、特にＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）製の管として形成されている。胴体骨格部３の空所、主として中央支柱３ａの内部には、図１に示すように、モータを少なくとも１つ備えた駆動装置１８、受信／制御装置２２および電源、主として充電可能な蓄電池付きの電池パック２１が収容されている。胴体骨格部３における、外から到達可能で密閉可能な開口部によって、これらの構成要素の組み込み、交換および整備が可能になる。

上腕要素４および上腿要素６は、それぞれ肩関節部５ないし股関節部７を用いて、それぞれ胴体骨格部３の肩部分３ｂないし骨盤部分３ｃと連結している。

頭部８は、ＥＰＰ（発泡ポリプロピレン）あるいはＥＰＥ（発泡ポリエチレン）のフライス加工、あるいは発泡成形によって人の頭部を象った部材であり、胴体骨格部３と不動に連結している。頭部表面には、頭部８を赤外線カメラシステムで表示可能にするために、通電加熱可能なマット（抵抗加熱マット）を取り付けておくことができる。頭部外側は例えば肌色の天然ゴムあるいはシリコーンが被覆ないし塗布されている。上腕要素４には肘関節部９を介して前腕部１１が、上腿要素６には膝関節部１０を介して下腿部１２が取り付けられており、その際、前腕部１１および下腿部１２には骨格部分は含まれない。肩部分３ｂおよび中央支柱３ａの大部分を覆う胴体部１３は人の胸郭を象った部材であり、ＥＰＰ、ＥＰＥないしＰＵ（ポリウレタン）発泡体から交差リブ構造形式で形成され、フライス加工ないし切削加工された成型品、あるいはＰＶＣから成る膨張式の部材、あるいは発泡成形部材である。胴体部１３は、ダミー物体１の自動車との意図しない衝突が起こった場合の損傷に対して胴体骨格部３を保護する。上腕要素４は上腕部４ａで、上腿要素６は上腿部６ａで覆われている。上腕部４ａ、前腕部１１、上腿部６ａおよび下腿部１２は、相応の人の身体部分を模擬する、僅かに錐状に形成された部材であり、膨張式の主としてＰＶＣから成る中空体、あるいはＥＰＰないしＥＰＥで形成され、フライス加工ないし切削加工によって相応の形状に作られた部材である。前腕部１１の自由端部には、赤外線カメラシステムを用いて「手の部分」の表示を可能にするために、通電加熱可能なマット（抵抗加熱マット）を取り付けておくことができる。下腿部１２は主として下腿部１２の構成要素である足部分１４と不動に連結されている。関節部５、７、９および１０は主として整備不要の衝撃に強い、プラスチック、例えばポリアミド（ＰＡ）ないしポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製の滑り・ラジアル軸受けである。

頭部８には例えばガラス繊維積層材ないしアラミド強化プラスチックから成る棒部材１５を差し込んでおくことができ、これは胴体骨格部３と不動に連結されている。棒部材１５には、主としてアラミド繊維、ＰＰ繊維ないしＰＥ繊維製のロープ１６が接続しており、これは棒部材１５と共に、後から説明するように、モーションシステムにおけるダミー物体１の結合要素となる。ここには示されないが、ダミー物体１は好ましくは重量の少ない織物製の防水被覆で覆われている。該被覆は、複数の要素、主としてズボンと上着、あるいはつなぎ服に相応する上下一体式で形成され、靴を模した物を取り付けておくことができる。

ダミー物体１が実行できる動作は、人の少なくとも脚の動作、好ましくは腕の動作も模擬する動作である。脚部および腕部の動作は、ダミー物体１がダミー物体の視線方向（図７を参照）に不動点に対して相対的に動く速度である、相対速度Ｖ_ｒｅｌに応じて制御される。相対速度Ｖ_ｒｅｌの決定ないし算定は、ダミー物体１が導入される、例えば移動システム、超音波ないし赤外線測定システム、レーザ三角測量システム、差動型ＧＰＳ、光バリアシステム、キャスタあるいは速度計などを備えた総合システム（モーションシステム）の中で行われる。動作過程の開始時、ダミー物体１は図３に示すように、両脚部を真っ直ぐ平行に揃えて直立しており、相対速度は０ｍ／ｓである。相対速度Ｖ_ｒｅｌの増加直後に、ダミー物体１は右脚部ないし左脚部を動かすことによって動作を開始し、脚部とは逆の動きで好ましくは腕部の動作も実行される。動作過程に対する標準的な入力変数は、ダミーグループ（子供、成人、高齢者）に応じて変更される相対速度Ｖ_ｒｅｌのみであることが好ましい。図４は歩行時、図５は駆足時、図６は非常に速い駆足ないし疾走時のダミー物体１を示しており、その際、図３から６においてはダミー物体１の個々の構成要素は示されていない。

動作パターンをできる限り現実に忠実に模擬するために、ダミーの分類、すなわち各ダミー物体１が例えば３歳ないし６歳の子供、成人あるいは高齢者のどれを表すのかが追加として考慮される。各ダミー物体のグループは動作パターンにおいて別の動作過程を有する。相応するプログラムが動作過程に応じて駆動装置および動作機構の構成要素を制御する。

図７はダミー物体１の側面図であり、動作パターン（歩行、駆足、疾走）に応じて大きさの異なる角度（α_ｇ、α′_ｇ、α、α′、β_ｇ、β′_ｇ、βおよびβ′）を示している。「α」で示した角度は脚角度−上腿要素６と（中央支柱３ａの）垂線の間の角度−、「β」で示した角度は膝角度−上腿要素６と下腿１２を通る中心線の間の角度−である。角度α_ｇ、α′_ｇ、β_ｇおよびβ′_ｇは、脚の動作の各反転ポイントに位置するそれぞれの制限角度である。図７では例としてダミー物体１は制限角度を伴う動作状態にある。相対速度Ｖ_ｒｅｌの増加あるいは減少に応じて、人体の動作と同様に、脚制限角度α_ｇ、α′_ｇ、ならびに該角度に従属する膝制限角度β_ｇ、β′_ｇ、歩行率および歩幅が変化する。同様の認識が、図７に描かれている、腕制限角度γ_ｇ、γ′_ｇならびに肘制限角度δ_ｇ、δ′_ｇにも当てはまる。角度γ_ｇ、γ′_ｇは上腕要素４と（中央支柱３ａの）垂線の間、角度δ_ｇ、δ′_ｇは上腕要素４と前腕部１１を通る中心線の間で確定される。角度γ、γ′、δおよびδ′は動作の間にその都度変化する角度である。

図８および９は、「成人」として分類されたダミー物体１の動作特性を表すグラフを示す。図８は脚制限角度α_ｇおよびα′_ｇ、図９は膝制限角度β_ｇおよびβ′_ｇを、それぞれ相対速度Ｖ_ｒｅｌに従って示している。該動作過程は、接地しようとする足と地面との間隔を最大５ｃｍに維持して、相対運動が発生しないように制御される。

図１０のグラフは、例として、歩行時の「成人」として分類されたダミー物体１の３歩分の連続歩行動作中の脚角度α_、α′および膝角度β、β′の変化を示している。脚角度α_、α′は１歩進む間に１度、両方の脚制限角度α_ｇおよびα′_ｇの間で変化する。膝角度β、β′は１歩進む間に２度、それぞれ約１８０°の膝制限角度β_ｇから２つの大きさの異なる膝制限角度β′_ｇまでの間で変化し、その際、第１の膝制限角度β′_ｇは立脚相において約１６０°、第２の角度は遊脚相において約１３５°である。

ダミー物体１の腕部および脚部を動かすための動作機構を実現する可能性は多数ある。可能な変形形態の１つにおいては、各関節部５、７、９および１０が専用のサーボ駆動装置（サーボ制御装置付きのサーボモータ）によって個別に動かされる。脚角度「α」および膝角度「β」ならびに腕角度「γ」および肘角度「δ」は互いに独立して電気制御可能である。組み込まれたサーボ駆動装置およびこれと共同で作用する構成要素は、できる限り重量の少ないものとする。その他の、ここには示していない発明の変化形態に従って、ダミー物体１に、同様に関節部を用いて腕部ないし脚部と連結している独立した手部分と足部分が存在する場合は、これらも別々のサーボ駆動装置を用いて、他のサーボ駆動装置から独立して動かされ得る。したがってこの実施形態は動作過程の選択ないしプログラミングに関して非常に順応性がある。

さらに他の動作機構の変形形態では、肩関節部５および股関節部７が別々のサーボ駆動装置を用いて動かされる、あるいは制御される。前腕部１１および／あるいは下腿部１２の動作は、それぞれ動作中に生じる脚角度あるいは腕角度に応じた動作機構によって実行され得る。その際、膝関節部１０あるいは肘関節部９をサーボ駆動装置によって制御することも考慮しておくことができる。図１１、１２ａから１２ｃおよび図１３ａから１３ｆは、膝角度β、β′を脚角度α_、α′に応じて制御する機構の作動方法と形態を図示している。各機構の中心構成要素は、例えば中央支柱３ａと不動に連結している２つの支持要素３ｄに不動かつ回転不能に配置されている、２つの連結リンク部品１７である。連結リンク部品１７は例えばフライス加工されたアルミニウムないしプラスチック部材で、図面では略図としてのみ示されている２つのリンクガイドレール１７ａ、１７ｂを有している。考慮された各動作形態（歩行、駆足、疾走）および各ダミーグループ（３歳の子供、６歳の子供、成人、高齢者）に対して、特別に形成されたリンクガイドレール１７ａ、１７ｂを備えた連結リンク部品１７を用いる必要があることから、連結リンク部品１７は胴体骨格部３において交換可能に取り付けられる。膝関節部１０には例えばアルミニウムあるいはプラスチック部材である、特にダミー物体１の視線方向に延びる関節用ブラケット２８が取り付けられている。関節用ブラケット２８の一方の先端は、例えば金属材料ないしプラスチック製のロープ、ボーデンケーブルあるいは棒部材である回転不能な剛性接続要素２９の一方の先端と不動に接続されている。関節用ブラケット２８のもう一方の先端は、例えばプラスチックコードないしゴムコードないしバネという第２の曲がりやすい弾性接続要素３０と接続されている。弾性接続要素３０の第２の先端は、ここに示した形態においては、骨盤部分３ｃに取り付けられており、接続要素２９の第２の先端は連結リンク部品１７と動作接続している。これに加えて、接続要素２９の先端には、金属部材ないしプラスチック部材である滑り要素３１が配置されており、これは、以下に説明するように、リンクガイドレール１７ａおよび１７ｂ上を滑走する。接続要素２９はさらに、脚部の動作に関係なく上腿要素６に対して常に平行に並んでいるように配置されている。図１１および図１３ａから１３ｆにおいて略図としてのみ示した下腿部１２が、上腿要素６に対して相対的に動く動作の発端は、股関節部７の回転である。２つのリンクガイドレール１７ａ、１７ｂによって、上述の大きさの異なる膝制限角度β_ｇ、β′_ｇを伴う動作が実行され得る。滑り要素３１は、上腿部６ａが進行方向前方に動くと、リンクガイドレール１７ａに沿って矢印の方向（図１２ａから図１２ｅ）に移動する。上腿部６ａが進行方向と逆向きに動けば、リンクガイドレール１７ｂを滑り要素３１が滑走する。リンクガイドレール１７ａおよび１７ｂはそれぞれの大きさおよび望みの角度変化に応じて設計され、その際リンクガイドレール１７ａは全体としてリンクガイドレール１７ｂより大きく湾曲している。

図１３ａから１３ｆにおいては、一歩進む間の「持ち上げる」脚部の位置の経時的変化が示されている。リンクガイドレール１７ａおよび１７ｂを介して強制制御される接続要素２９によって、一歩進む間の実際の脚の動作過程に応じて膝角度β、β′が変化するように、関節用ブラケット２８、したがって膝関節部１０が動かされる。図１３ａは持ち上げる前の脚部の最も後方の位置、図１３ｂおよび１３ｃは持ち上げる途中の位置、図１３ｄは「接地」直前の位置を示す。この間、滑り要素３１はリンクガイドレール１７ａに沿って動く。図１３ｅは「接地」の際の最も前方に出た状態の脚部の位置に相当する。滑り要素３１は「反転ポイント」に位置する。図１３ｆでは脚部は再び後方に動き、滑り要素３１はリンクガイドレール１７ｂに沿った動きを開始したところである。

図１２ａから１２ｃでは、旋回可能に配置されたバネ式のフラップ３４を用いて滑り要素３１をリンクガイドレール１７ａからリンクガイドレール１７ｂに導く可能性が示唆されている。

動作機構の別の変形形態は図１４に図示される。胴体骨格部３の中央支柱３ａにおいて、腕部および脚部の動作に対する非同期駆動方式の、主として炭素繊維複合樹脂製の軸１９、２０を駆動するモータを有する駆動装置１８′が組み込まれており、これはアングル歯車３２、３３を介して肩関節部５および股関節部７の相応の回転運動を発生させる。駆動装置１８′の電源供給に対しては、胴体骨格部３の中央支柱３ａに電池パック２１が配置されている。受信／制御装置２２は無線で相対速度Ｖ_ｒｅｌあるいはこれに対応する信号を受信することができ、この信号を処理して、駆動装置１８′に対する制御変数を提供する。

ダミー物体１のモーションシステムへの結合は骨格部２と不動に接続した棒部材１５およびアラミド繊維、ＰＰ繊維ないしＰＥ繊維製の追加のロープ１６を介して実行され得る。ダミー物体１は支持枠に置かれたレールシステム、地面に配置された走行台ないし台車ないし自動車の走行方向横に配置されたレールないしロープ牽引システムに結合され得る。棒部材および／あるいはロープおよび他の要素との結合は視覚的にできる限り目立たないものとし、したがって、断面積が小さく、レーダによって把握されない材料で形成したものとする。モーションシステムに対してダミー物体１を補強して安定させる追加のロープ１６によって、ダミー物体１の例えば風といった外的影響による結合箇所に対する揺れを十分に防止することができる。

モーションシステムは総合システムの一部であり、ダミー物体の再現可能な被制御動作を可能にする。

図１５はダミー物体１を上から動かすレールシステムを図示している。ダミー物体１の結合要素、棒部材１５およびロープ１６は、例えば歯付ベルトを介して駆動モータに連結されている高架移動滑車２３に不動に接続されており、これによって、ダミー物体１の所定の動作および所定の駆動速度、したがって相対速度Ｖ_ｒｅｌが調整され得る。それぞれの駆動速度は駆動モータによって無線でダミー物体１にある受信／制御装置２２に伝送される。

図１６および１６ａにおいて図示されたモーションシステムの変形形態では、支持ロープ２４および牽引ロープ２５を備えたロープシステムが考慮されている。ダミー物体１の胴体部１３はローラ２４ａを用いて滑り進行するように支持ロープ２４に吊されており、牽引ロープ２５が胴体部１３に固定されて、２つのローラ２６を介して方向転換されて導かれている。ローラ２６の一方に、牽引ロープ２５に対する駆動装置が備わっている。相対速度Ｖ_ｒｅｌを胴体部１３内で支持ロープ２４に接する牽引ローラ２４ｂを介して直接算定すること、もしくは駆動モータの駆動速度を無線で受信／制御装置２２に伝送することが可能である。

その他の図１７に示したモーションシステムの変形形態においては、台車２７、走行ロボットないし走行台が考慮されている。台車２７は遠隔操作が可能であるか、あるいはロープないし歯付ベルト駆動装置と接続しておくことができる。台車２７の駆動ローラを介して相対速度Ｖ_ｒｅｌは直接、有線接続もされて、脚部および腕部を動かすためにダミー物体１の動作機構に伝送することができ、この場合は受信装置が不要である。この代わりとして、台車２７に専用の駆動装置を備えておくことが可能である。

発明に従ったダミー物体１を既存のモーションシステムにおいてできる限り弾力的に使用可能にするために、ダミー物体１に伝送されるデータ用の送信所が考慮されている。したがって、相対速度Ｖ_ｒｅｌに比例する相応のデータを無線もしくは無線ＬＡＮで伝達するために、例えば、駆動システムの回転数を利用することができる。さらに、ダミー物体の胴体部１３内に配置された、例えば超音波、レーザ、赤外線ないしレーダ方式の距離計を、ダミー物体１と比較的隔たった対象物との距離を測定するために使用することができる。この測定から相対速度Ｖ_ｒｅｌを算出することができ、これもまた同様にダミー物体１の内的動作を制御する。さらに（応答機ないし差動型ＧＰＳを用いた）位置検知システムを介して速度を無線ないし無線ＬＡＮでダミー物体１に伝送することが可能である。

発明に従って実現されたダミー物体は自転車走行ダミーとしても使用され得る。このためには、発明に従って相応に動作するダミーが自転車のフレームと不動に連結される。その際自転車フレームに配置された駆動モータがペダルを介して脚部を動かすことができ、腕部、胴体部および頭部は動かされない。

１ ダミー物体
２ 骨格部
３ 胴体骨格部
３ａ 中央支柱
３′ａ 首部分
３ｂ 肩部分
３ｃ 骨盤部分
３ｄ 支持要素
４ 上腕要素
４ａ 上腕部
５ 肩関節部
６ 上腿要素
６ａ 上腿部
７ 股関節部
８ 頭部
９ 肘関節部
１０ 膝関節部
１１ 前腕部
１２ 下腿部
１３ 胴体部
１４ 足部分
１５ 棒部材
１６ ロープ
１７ 連結リンク部品
１７ａ リンクガイドレール
１７ｂ リンクガイドレール
１８ 駆動装置
１８′ 駆動装置
１９ 軸
２０ 軸
２１ 電池パック
２１′ 電池パック
２２ 受信／制御装置
２３ 高架移動滑車
２４ 支持ロープ
２４ａ ローラ
２４ｂ 牽引ローラ
２５ 牽引ロープ
２６ ローラ
２７ 台車
２８ 関節用ブラケット
２９ 接続要素
３０ 接続要素
３１ 滑り要素
３２ アングル歯車
３３ アングル歯車
３４ フラップ
α_ｇ 制限角度
α′_ｇ 制限角度
α 脚角度
α′ 脚角度
β_ｇ 制限角度
β′_ｇ 制限角度
β 膝角度
β′ 膝角度
γ 腕角度
γ′ 腕角度
δ 肘角度
δ′ 肘角度
Ｖ_ｒｅｌ 相対速度

Claims (27)

1. 自動車両における運転者支援システムの機能試験を目的として、頭部、骨格部、可動式の腕部、および、可動式の脚部を備えた３次元のダミー物体であって、
   前記骨格部は、空所を備えた胴体骨格部を有し、
   前記腕部および前記脚部が、前記胴体骨格部と関節式に結合されており、
   両方の前記脚部は、それぞれ上腿部、および、これと関節式に結合している下腿部を１つずつ有し、
   前記胴体骨格部には、駆動装置および受信／制御装置が組み込まれており、
   前記受信／制御装置は、動かされた前記ダミー物体の相対速度（Ｖ_ｒｅｌ）に対応する信号を入力変数として受け取り、それにより、組み込まれた動作機構を用いて、前記ダミー物体の相対速度（Ｖ_ｒｅｌ）に応じて、前記上腿部および前記下腿部の動作パターンを変更できる、
   ことを特徴とするダミー物体。
2. 前記胴体骨格部には、前記頭部を支持する中央支柱が１本、肩部分が２つ、および、骨盤部分が２つ含まれる、
   請求項１に記載のダミー物体。
3. 脚の前記動作パターンには、前記上腿部と前記胴体骨格部の中央支柱との間の脚角度（α、α′）、および、前記上腿部と前記下腿部との間の膝角度（β、β′）の変更が含まれる、
   請求項１または２に記載のダミー物体。
4. 両方の前記腕部は、それぞれ前記上腕部、および、これと関節式に結合している前記前腕部を１つずつ有し、
   前記上腕部および前記前腕部は、前記組み込まれた動作機構を用いて、前記ダミー物体の相対速度（Ｖ_ｒｅｌ）に応じて変更可能な動作パターンに従って動かすことができる、
   請求項１に記載のダミー物体。
5. 腕部の前記動作パターンには、前記上腕部と前記胴体骨格部の中央支柱との間の腕角度（γ、γ′）、および、前記上腕部と前記前腕部との間の肘角度（δ、δ′）の変更が含まれる、
   請求項２または４に記載のダミー物体。
6. 前記腕部は、前記脚部とは逆の動きで動かすことができる、
   請求項１乃至５のいずれか１つに記載のダミー物体。
7. 各前記腕部は、他の骨格部分として上腕要素を各１つ備えている、
   請求項１乃至６のいずれか１つに記載のダミー物体。
8. 各前記上腿部は、他の骨格部分として上腿要素各１つを備えている、
   請求項１乃至６のいずれか１つに記載のダミー物体。
9. 中央支柱には、電池パックが組み込まれている、
   請求項１乃至６のいずれか１つに記載のダミー物体。
10. 前記頭部、両方の前記腕部、及び/又は、両方の前記脚部、及び/又は、胴体部の少なくとも一部が、ＥＰＰあるいはＥＰＥ製の成型品である、
    請求項１乃至９のいずれか１つに記載のダミー物体。
11. 両方の前記腕部、及び/又は、両方の前記脚部、及び/又は、胴体部の少なくとも一部が、膨張式のプラスチック中空体である、
    請求項１乃至９のいずれか１つに記載のダミー物体。
12. 前記胴体骨格部は、一体的に形成されている、
    請求項１乃至１１のいずれか１つに記載のダミー物体。
13. 前記骨格部分は、ＣＦＲＰ製である、
    請求項１乃至１２のいずれか１つに記載のダミー物体。
14. 前記中央支柱は、前記頭部から上に突出し、モーションシステムに対する結合要素となる棒部材と不動に連結している、
    請求項２に記載のダミー物体。
15. 前記中央支柱は、前記モーションシステムに対する追加的結合要素となる、特にアラミド繊維、ＰＰ繊維、または、ＰＥ繊維製の、ロープと不動に連結している、
    請求項１４に記載のダミー物体。
16. 前記動作機構に、少なくとも関節部の一部に配置されたサーボ駆動装置が含まれる、
    請求項１乃至４のいずれか１つに記載のダミー物体。
17. 前記前腕部は、前記上腕部と機械式に動作接続されている、
    請求項１乃至４のいずれか１つ、または、請求項１６に記載のダミー物体。
18. 前記下腿部は、前記上腿部と機械式に動作接続されている、
    請求項１乃至４のいずれか１つ、または、請求項１６に記載のダミー物体。
19. 連結機構には、前記胴体骨格部と不動に連結した連結リンク部品、膝関節部と不動に結合した関節用ブラケット、前記関節用ブラケットと連結リンク部品との間の剛性連結要素、または、前記関節用ブラケットと胴体骨格部との間の弾性連結要素、が含まれている、
    請求項１７または１８に記載のダミー物体。
20. 前記剛性連結要素には、前記連結リンク部品と動作接続している滑り要素が備わっている、
    請求項１９に記載のダミー物体。
21. 前記連結リンク部品には、滑り要素に対するリンクガイドレールが少なくとも１つ備わっている、
    請求項１９または２０に記載のダミー物体。
22. 前記連結リンク部品には、相互に移行し合う、形状の異なる前記リンクガイドレールが２つ備わっている、
    請求項２１に記載のダミー物体。
23. 前記動作機構には、アングル歯車を用いて肩関節部および股関節部を回転させる２本の軸を駆動する、非同期駆動方式のモータを備えた駆動装置が含まれている、
    請求項１乃至４のいずれか１つに記載のダミー物体。
24. 中央支柱は、前記頭部から上に突出する棒部材と不動に接続されて、上方に配置されたレールシステムに対する結合が成立し、歯付ベルト駆動装置などを介して動かされる、
    請求項１乃至２３のいずれか１つに記載のダミー物体。
25. 中央支柱は、中央部の横側で棒部材と不動に接続されて、横側に配置されたレールシステムとの結合が成立し、歯付ベルト駆動装置などを介して動かされる、
    請求項１乃至２３のいずれか１つに記載のダミー物体。
26. 中央支柱は、ローラを介して移動するように支持ロープに吊されており、牽引ロープないし歯付ベルト駆動装置を介して動かされる、
    請求項１乃至２３のいずれか１つに記載のダミー物体。
27. 中央支柱は、下方で棒部材と不動に連結しており、下方に配置されたモーションシステム、走行台などに対する結合が成立し、これによって動かされる、
    請求項１乃至２３のいずれか１つに記載のダミー物体。
    

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