JPH08128925A

JPH08128925A - 自動運転装置の学習方法

Info

Publication number: JPH08128925A
Application number: JP6290718A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ogawa; 恭広小川; Takao Konishi; 隆夫小西
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1994-10-30
Filing date: 1994-10-30
Publication date: 1996-05-21
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: JP3479362B2

Abstract

(57)【要約】【目的】試験車両ごとにペダルやシフトレバーの反力
が異なるような場合であっても、その影響を受けること
なく、適切にストローク量を決定することができる自動
運転装置の学習方法を提供することを目的としている。【構成】自動車のアクセル、ブレーキ、クラッチの各
ペダル６，７，８およびシフトレバー９をそれぞれ操作
するアクチュエータ１４，１５，１６，１７，１８を備
えた自動運転装置によって自動車を自動運転する方法に
おいて、前記アクチュエータ１４〜１８をそれぞれ駆動
するモータＭにおける電流値の二次微分を用いて電流値
変化の傾きの変化率を計算し、この変化率からアクチュ
エータ１４〜１８のストローク量におけるフルスケール
点を決定するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばシャシダイナ
モメータのローラ上に駆動輪を載せて自動車を走行させ
て、自動車の動的な走行性能試験を室内などにおいて行
う実車走行シミュレート運転において、自動車やエンジ
ンを自動運転する自動運転装置の学習方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車の動的な走行性能試験
のため、シャシダイナモメータによって実車走行シミュ
レート運転が行われており、近時、この実車走行シミュ
レート運転に、油圧や空気圧あるいはＤＣモータなどに
よって複数のアクチュエータを個々に操作し、このアク
チュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダル、
クラッチペダルなどの踏み込み操作や、シフトレバーの
切り換えを行えるようにした自動車自動運転ロボットが
用いられるようになってきている。

【０００３】このような自動車自動運転ロボットによっ
て、試験対象である自動車（以下、試験車両と言う）を
予め定められている走行パターンに基づいてプログラム
運転するには、前記ペダルやシフトレバーをそれぞれ操
作するアクチュエータを車体にしっかりと取り付けた
後、自動車自動運転ロボットに、各ペダルやシフトレバ
ーを操作するための操作量（ストローク量）や座標を記
憶させる。各ペダルやシフトレバーの位置は、従来、リ
モコンなどで手動で設定するか、自動車自動運転ロボッ
ト自身が自動的に学習して記憶し、試験運転中は前記座
標を用いて各アクチュエータの制御を行っていた。

【０００４】ところで、前記自動車自動運転ロボットに
おいては、例えば、アクセル、ブレーキ、クラッチの各
ペダルを一杯踏み込んだ位置〔これをフルスケール点と
言う〕を決めるのに次のようにしていた。すなわち、図
１０は、アクチュエータのストロークとその時の電流値
の関係を示すグラフで、モータの駆動によって各アクチ
ュエータが踏み込んだときのモータに流れる電流値を計
測し、これがある一定の値Ｉ_fを超えた点をフルスケー
ル点Ｓ_fとしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、フルスケール点Ｓ_fを決める電流値Ｉ_f
が一定であるため、次のような不都合があった。すなわ
ち、ペダルの反力が小さい場合、図１１（Ａ）に示すよ
うに、電流値が一定値Ｉ_f以上になるには、真のフルス
トローク値Ｓ_f’よりもＳ_f−Ｓ_f’だけ大きい位置Ｓ
_fをフルストローク位置として学習する。つまり、人間
が一杯に踏み込んだ位置では点Ｉ_fに電流値が到達せ
ず、さらに、ペダルを押してしまうため、所定の姿勢で
固定されている自動車自動運転ロボットを押し上げよう
とする力が作用する。なお、前記Ｓ_f−Ｓ_f’の量は、
自動車自動運転ロボットが斜め上に起き上がった分に比
例して大きくなる。

【０００６】逆に、ペダルの反力が小さい場合、図１１
（Ｂ）に示すように、真のストローク値Ｓ_f’よりもＳ
_f’−Ｓ_fだけ小さい位置Ｓ_fをフルストローク位置と
して学習する。つまり、人間が一杯に踏み込んだ位置に
到達する前にＩ_fに到達し、実際のストローク量より小
さい値を学習してしまう。なお、このようなことは、シ
フトレバーを操作するアクチュエータにおいても同様に
生じている。

【０００７】このように、従来の自動運転装置の学習方
法においては、ペダルやシフトレバーの反力の大きさの
影響を受け、適切な位置を自動車自動運転ロボットに学
習させることができないといった課題があった。

【０００８】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、試験車両ごとにペダルやシフトレバーの反力
が異なるような場合であっても、その影響を受けること
なく、適切にストローク量を決定することができる自動
運転装置の学習方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、自動車のアクセル、ブレーキ、クラッ
チの各ペダルおよびシフトレバーをそれぞれ操作するア
クチュエータを備えた自動運転装置によって自動車を自
動運転する方法において、前記アクチュエータをそれぞ
れ駆動するモータにおける電流値の二次微分を用いて電
流値変化の傾きの変化率を計算し、この変化率からアク
チュエータのストローク量におけるフルスケール点を決
定するようにしている。

【００１０】この場合、モータにおける電流値に代え
て、モータにおけるトルクを用いるようにしてもよい。

【００１１】

【作用】ペダルやシフトレバーを操作するためのアクチ
ュエータを駆動するモータに流れる電流を二次微分する
ことにより、電流値変化の傾きを得ることができるの
で、電流値そのものを用いた場合と異なり、試験車両ご
とにペダルやシフトレバーの反力が異なるような場合で
あっても、その影響を受けることなく、適切にストロー
ク量を決定することができる。

【００１２】

【実施例】図１〜図３は、この発明方法で用いる自動運
転装置としての自動車自動運転ロボット（以下、単にロ
ボットと言う）の一例を示し、図１において、１は試験
車両で、その駆動車輪２をローラ３に載置させた状態で
シャシダイナモメータに搭載されているとともに、その
運転席４にはロボット５が設置されている。

【００１３】それぞれ前記ロボット５には、試験車両１
のアクセルペダル６、ブレーキペダル７、クラッチペダ
ル８およびシフトレバー９をそれぞれ操作するアクチュ
エータが設けられている。すなわち、図２に示すよう
に、ロボット５には、その本体１０の上面両端部に固着
されて本体１０の前方に突出した取付けバー１１ａ，１
１ｂの端部に架設状に支持ロッド１２が設けられ、この
支持ロッド１２に適宜の間隔をおいて設けられる３つの
支持部材１３に、アクセルペダル６、ブレーキペダル
７、クラッチペダル８をそれぞれ操作するアクチュエー
タ１４，１５，１６が保持されている。

【００１４】また、シフトレバー９を操作するアクチュ
エータは、シフトレバー９が、図６にも示すように、Ｘ
軸方向およびＹ軸方向に移動するところから、Ｘ軸アク
チュエータ１７とＹ軸アクチュエータ１８とからなる。
すなわち、Ｘ軸アクチュエータ１７は、前記本体１０の
Ｘ方向に延設されたレール１９上にスライド自在、か
つ、固定自在に設けられたベース２０に回動自在に立設
されたアーム２１に取付けられている。そして、このＸ
軸アクチュエータ１７のシャフト部の先端に取付けベー
ス２２が設けられ、このベース２２にＹ軸アクチュエー
タ１８が保持されている。

【００１５】そして、前記アクチュエータ１４〜１８
は、互いに同じ構成であるので、アクセルペダル用アク
チュエータ１４を例にとって図３を参照しながらその構
造を説明する。すなわち、図３において、２３はハウジ
ングで、その内部にボールねじ２４と、これに螺合する
シャフト部２５と、シャフト部２５をガイドする回り止
め部材２６が設けられるとともに、シャフト部２５に一
端が固定されたスライド軸２７がハウジング２８外に延
設され、このスライド軸２７の他端にアクセルペダル６
を押圧するための押圧部２８が設けられている。そし
て、Ｍはエンコーダ（図示してない）を備えたモータ
で、その回転はプーリーおよびタイミングベルトよりな
る伝達機構Ｌを介してボールねじ２４に伝えられる。ま
た、図示してないが、押圧部２８の先端には、アクセル
ペダル６に接触したことを検出する近接センサが取り付
けられている。

【００１６】なお、前記ロボット５は、適宜の固定手段
をによって運転席４に固定されている。また、前記各ア
クチュエータ１４〜１８は、図示してない制御装置によ
って制御される。そして、近接センサなど各センサの出
力はこの制御装置に入力されるように構成されている。

【００１７】次に、上記構成のロボット５における学習
方法について説明する。まず、ペダル位置の学習の一例
を、図４を参照しながら説明する。例えばアクセルペダ
ル用アクチュエータ１４を踏み込んでいくときに、モー
タＭに流れる電流値とそのときのスライド軸２７の位置
（ストローク量）を測定する。このストローク量は、モ
ータＭに設けられているエンコーダによって検出され
る。

【００１８】前記計測された電流値は、ボールねじ２４
の偏心の影響を受けるため、図４（Ａ）に示すように、
ギザギザした状態の曲線Ｉとなる。そこで、この曲線Ｉ
に移動平均処理またはフィルタ処理など平滑処理によっ
て整形し、同図（Ｂ）に示すような滑らかな曲線IIを得
る。

【００１９】そして、前記平滑処理した電流値に対し
て、まず、一次微分（ｄＩ／ｄｔ）を行うことにより、
同図（Ｃ）において符号III で示すような曲線が得られ
る。さらに、この曲線III を微分（二次微分）すること
により、同図（Ｃ）において符号IVで示すような曲線が
得られる。この場合、微分の近似として差分を用いる。

【００２０】前記二次微分における変化率のうち、ある
一定およびある一定範囲の大きさ以上のものから最も大
きい変化率の値を探して、その値におけるストローク値
をフルスケールとする。図４（Ｃ）においては、符号Ａ
で示す部分における変化率が最大であるので、この点に
おけるストローク値をフルスケールＳ_fとするのであ
る。

【００２１】そして、実際のペダル位置の学習において
は、アクセルペダル用アクチュエータ１４がアクセルペ
ダル６と接触し始める点をゼロとして学習するが、この
ときは電流変化を見て検出しているのではなく、アクセ
ルペダル用アクチュエータ１４の先端部に設けられてい
る近接センサで検出している。したがって、この部分に
おける変化、すなわち、図４（Ｃ）において符号Ｂで示
す範囲の変化は無視するのがよい。

【００２２】なお、他のブレーキ用アクチュエータ１５
およびクラッチ用アクチュエータ１６についても、上述
と同様に行えばよいことは言うまでもない。

【００２３】ところで、モータＭにおけるトルクと電流
とにおいては、トルク＝定数×電流なる関係が成立するため、電流値を用いる代わりに、モ
ータＭのトルクを用い、このトルクの二次微分を求める
ようにしてもよい。

【００２４】また、上述の実施例では、アクセルペダル
用アクチュエータ１４がアクセルペダル６と接触し始め
た点を近接センサによって検出するようにしているが、
図５に示すように、二次微分において最初に大きく変化
する点Ｓ_pを検出し、この点をペダルに接触し始めた位
置としてもよい。

【００２５】そして、シフト位置の学習は、前記ペダル
位置の学習法と同様に行うことができる。今、５速使用
のＭＴ（マニュアル操作）車におけるシフト位置の学習
を例にして、図６〜図９を参照しながら説明する。

【００２６】まず、前提条件として、ロボット５は運転
席４にゆるみなくセットされており、Ｘ軸アクチュエー
タ１７およびＹ軸アクチュエータ１８は、ニュートラル
位置にあるものとして、その座標を原点（０，０）とす
る。

【００２７】学習手順（１）まず、シフトレバー９をＸ軸の右方向（５速側）
に移動させ、そのときのモータＭの電流値とＸ軸アクチ
ュエータ１７の位置を計測する。

【００２８】（２）計測されたモータＭの電流値は、ボ
ールねじ２４の偏心の影響を受けて、図７に示すよう
に、ギザギザした変化になるので、上述の実施例と同様
に、平滑処理を行い、図８（Ａ）に示すような滑らかな
曲線にする。

【００２９】（３）前記平滑処理した電流値に対して、
二次微分を行う〔図８（Ｃ）参照〕。

【００３０】（４）前記二次微分データの最大となるス
トローク位置をシフトレバー９のＸ軸方向の右端の位置
とする〔図８（Ｃ）参照〕。

【００３１】（５）次に、シフトレバー９をＸ軸の左方
向（１速側）に移動させ、そのときのモータＭの電流値
とＸ軸アクチュエータ１７の位置を計測する。これによ
り、前記図７と同様の電流値曲線が得られる。

【００３２】（６）そして、前記（２）〜（４）と同様
の手順でシフトレバー９のＸ軸方向の左端の位置を求め
る。

【００３３】（７）シフトレバー９をニュートラル位置
に戻す。

【００３４】（８）シフトレバー９をＹ軸の前方向（３
速側）に移動させ、そのときのモータＭの電流値とＹ軸
アクチュエータ１７の位置を計測する〔図９（Ａ）参
照〕。なお、この図９（Ａ）は、平滑処理後の電流値を
示している。

【００３５】（９）前記平滑処理した電流値に対して一
次微分の変化が負から正になったところのストローク位
置を３速のシフトイン位置として学習する〔図９（Ｂ）
参照〕。

【００３６】（１０）３速のシフトイン位置（座標値は
プラス）より前方位置（Ｙ軸座標が大きくなってゆく範
囲）で平滑処理した電流値に対して二次微分データが最
大となるストローク位置を３速のシフトフルスケール位
置とする〔図９（Ｃ）参照〕。

【００３７】（１１）シフトレバー９をニュートラル位
置に戻す。

【００３８】（１２）シフトレバー９をＹ軸の後方向
（４速側）に移動させ、そのときのモータＭの電流値と
Ｙ軸アクチュエータ１７の位置を計測する。これによ
り、前記図９（Ａ）と同様の電流値曲線が得られる。

【００３９】（１３）平滑処理した電流値に対して一次
微分の変化が負から正になったところのストローク位置
を４速のシフトイン位置として学習する〔図９（Ｂ）参
照〕。

【００４０】（１４）４速のシフトイン位置（座標値は
マイナス）より後方位置（Ｙ軸座標が小さくなってゆく
範囲）で平滑処理した電流値に対して二次微分データが
最大となるストローク位置を４速のシフトフルスケール
位置とする〔図９（Ｃ）参照〕。

【００４１】（１５）前記（８）〜（１４）と同様の方
法で、残りの１速、２速、５速のＹ軸のストローク位置
の学習を行う。このとき、Ｘ軸の位置は、１速、２速に
ついては（６）で求めた位置、５速については（２）で
求めた位置とする。

【００４２】なお、図９（Ｃ）において、符号Ｃで示す
部分は、３速シフトよりも大きい座標範囲で最大の値を
示す部分であり、符号Ｄで示す部分は、４速シフトより
も大きい座標範囲で最大の値を示す部分である。

【００４３】ところで、上述した学習手順では、全ての
シフト位置を学習するようにしているが、１速と５速に
ついては、３速のＹ軸方向の学習値をそのまま利用し、
２速については、４速のＹ軸方向の学習値をそのまま利
用するようにしてもよい。

【００４４】なお、このシフト位置の学習においても、
電流値を用いる代わりに、モータＭのトルクを用い、こ
のトルクの二次微分を求めるようにしてもよく、また、
この発明は、５速のＭＴ車に限られるものではないこと
は言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、電流値そのものを用いるのではなく、その二次微分
をとって、変化率を用いるようにしているので、試験車
両ごとに異なるペダルやシフトレバーの反力に影響され
ることなく、適切なストローク量を決定できる。そし
て、自動運転装置の車両に対する固定の強さの違いによ
って生ずる同じ車両におけるストローク量のバラツキを
少なくすることができ、常に一定のストローク量を設定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法で用いるロボットの一例を示す側
面図である。

【図２】前記ロボットの拡大平面図である。

【図３】アクチュエータの構成の一例を示す図である。

【図４】この発明方法におけるペダル位置の学習の一例
を説明するための図である。

【図５】この発明方法におけるペダル位置の学習の他の
例を説明するための図である。

【図６】シフト位置の一例を示す図である。

【図７】シフトレバーをＸ軸方向に移動させたときのモ
ータの電流値を示す図である。

【図８】この発明方法におけるシフト位置（Ｘ軸方向）
の学習の一例を説明するための図である。

【図９】この発明方法におけるシフト位置（Ｙ軸方向）
の学習の一例を説明するための図である。

【図１０】従来技術を説明するための図である。

【図１１】従来技術の問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

６，７，８…ペダル、９…シフトレバー、１４，１５，
１６，１７，１８…アクチュエータ、Ｍ…モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車のアクセル、ブレーキ、クラッチ
の各ペダルおよびシフトレバーをそれぞれ操作するアク
チュエータを備えた自動運転装置によって自動車を自動
運転する方法において、前記アクチュエータをそれぞれ
駆動するモータにおける電流値の二次微分を用いて電流
値変化の傾きの変化率を計算し、この変化率からアクチ
ュエータのストローク量におけるフルスケール点を決定
することを特徴とする自動運転装置の学習方法。
【請求項２】自動車のアクセル、ブレーキ、クラッチ
の各ペダルおよびシフトレバーをそれぞれ操作するアク
チュエータを備えた自動運転装置によって自動車を自動
運転する方法において、前記アクチュエータをそれぞれ
駆動するモータにおけるトルクの二次微分を用いてトル
ク変化の傾きの変化率を計算し、この変化率からアクチ
ュエータのストローク量におけるフルスケール点を決定
することを特徴とする自動運転装置の学習方法。