JPH08301136A - Steering operation reactive force regulating device - Google Patents
Steering operation reactive force regulating deviceInfo
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- JPH08301136A JPH08301136A JP10849095A JP10849095A JPH08301136A JP H08301136 A JPH08301136 A JP H08301136A JP 10849095 A JP10849095 A JP 10849095A JP 10849095 A JP10849095 A JP 10849095A JP H08301136 A JPH08301136 A JP H08301136A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ステアリング装置の
操作反力を調節して運転者の疲労を軽減するステアリン
グ操作反力調節装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering operation reaction force adjusting device for adjusting an operation reaction force of a steering device to reduce driver's fatigue.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のステアリング装置の操作反力を調
節する装置としては、例えば特開平5−85379号公
報に示されたものがある。この装置は、車速の検知信号
に応じてパワーステアリング装置の作動オイル流量を調
節し、図20の(ア)のような特性を得るようにしたも
のである。即ち、この装置によれば車速が高くなるに応
じて操作反力を増大させ、低速走行時には軽く、高速走
行時には若干重い操作感覚を得るようにしたものであ
る。2. Description of the Related Art As a conventional device for adjusting the operation reaction force of a steering device, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-85379. This device adjusts the operating oil flow rate of the power steering device in accordance with the vehicle speed detection signal to obtain the characteristic shown in FIG. That is, according to this device, the operation reaction force is increased as the vehicle speed increases, and a light operation feeling is obtained at low speed traveling and a slightly heavy operation feeling is obtained at high speed traveling.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置では、ステアリング装置の操作反力を調節するパラ
メータが車速となっており、運転者の上肢の状態等は一
切考慮されていないものであった。即ち、運転者の上肢
の状態はステアリングホイールの操舵角や運転者の体
格、運転姿勢等によって異なり、同じ操作感を得られる
とは限らない。これを図21を用いて説明する。However, in the above device, the parameter for adjusting the operation reaction force of the steering device is the vehicle speed, and the condition of the driver's upper limb is not taken into consideration at all. . That is, the state of the upper limbs of the driver varies depending on the steering angle of the steering wheel, the physique of the driver, the driving posture, etc., and the same operation feeling is not always obtained. This will be described with reference to FIG.
【0004】この図21(a)は横軸に操舵角αを取
り、縦軸に人間が感じる筋負担を取っている。図21
(b)は、操舵角αを示している。そして、(a)の
(イ)のカーブはステアリング操作反力、即ちステアリ
ングホイールから乗員の手に入力される反力が一定の場
合に人間が感じる筋負担のカーブを示している。この
(イ)のカーブのようにステアリング操舵角が異なると
運転者の筋負担は異なり、舵角が大きくなる程運転者は
操作しづらいと感じると考えられる。又、運転者が変わ
り、肩とステアリングホイールとの位置関係が変わった
場合でも、筋負担に変化を生じる。これを図22を用い
て説明する。In FIG. 21A, the horizontal axis represents the steering angle α, and the vertical axis represents the muscle load felt by humans. Figure 21
(B) shows the steering angle α. The curve (a) in (a) shows the curve of the muscle load that humans feel when the steering operation reaction force, that is, the reaction force input from the steering wheel to the occupant's hand is constant. It is considered that when the steering angle is different like the curve of (a), the muscle load on the driver is different, and the driver feels more difficult to operate as the steering angle increases. Further, even when the driver changes and the positional relationship between the shoulder and the steering wheel changes, the muscle load also changes. This will be described with reference to FIG.
【0005】図22の(a)は、ステアリングホイール
SWと乗員Pとの関係を示している。Rはステアリング
ホイールWに対する握り点位置を示し、Qは肩関節の位
置を示している。そして、R,Qの前後方向の距離を
X、上下方向の距離をYとした場合に、それぞれX,Y
の違いに対する筋負担の変化を(b)の(ウ)、(c)
の(エ)のように示される。この(ウ)、(エ)の変化
は操作反力が一定である場合にX,Yの変化に対する筋
負担の変化を表している。この(ウ)、(エ)のように
運転者が変わり、X,Yが変化すると操作反力が一定で
あるにも拘らず筋負担が変化している。即ち、運転者の
上肢が長くなる等X,Yが大きくなり、運転者は操作し
ずらく感じる可能性がある。又、長時間運転する場合の
運転者の負担を考えてもステアリング反力は運転者に運
転状況のインフォメーションを与える分だけあれば良
く、必要以上の上肢負荷は筋疲労を引き起こしやすくさ
せるだけである。FIG. 22 (a) shows the relationship between the steering wheel SW and the occupant P. R indicates the position of the grip point with respect to the steering wheel W, and Q indicates the position of the shoulder joint. When the distance in the front-rear direction of R and Q is X and the distance in the up-and-down direction is Y, X and Y respectively.
Change in muscle burden due to difference in (b) (c), (c)
It is shown as (d). These changes in (c) and (d) represent changes in muscle load with respect to changes in X and Y when the operation reaction force is constant. When the driver changes as shown in (C) and (D) and X and Y change, the muscle load changes despite the constant operation reaction force. That is, X and Y become large, such as the upper limbs of the driver becoming longer, and the driver may find it difficult to operate. Also, considering the burden on the driver when driving for a long time, the steering reaction force may be enough to give the driver information about the driving situation, and an excessive load on the upper limb only causes muscle fatigue easily. .
【0006】そこで、この発明は、操舵角や運転者の姿
勢、体格が異なる場合でも一定の上肢負荷で操作するこ
とのできるステアリング操作反力調節装置の提供を目的
とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a steering operation reaction force adjusting device which can be operated with a constant upper limb load even when the steering angle, the driver's posture, and the physique are different.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、ステアリング装置の操作反力を
調節する反力調節手段と、運転者の状態を検出する状態
検出手段と、該状態検出手段による運転者の状態検出に
基づき、該運転者の上肢負荷状態が一定となるように前
記反力調節手段を制御する制御手段とよりなることを特
徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 comprises a reaction force adjusting means for adjusting the operation reaction force of the steering device, and a state detecting means for detecting the state of the driver. The control means controls the reaction force adjusting means so that the upper limb load state of the driver becomes constant based on the driver's state detection by the state detecting means.
【0008】請求項2の発明は、ステアリング装置の操
作反力を調節する反力調節手段と、運転者が上肢を保持
する筋力を検出する筋力検出手段と、運転者のステアリ
ング操作筋力の目標値を設定する目標筋力設定手段と、
前記筋力検出手段が検出する筋力と前記目標筋力設定手
段が設定する目標値とからステアリング装置の操作反力
を決定する操作反力演算手段と、該操作反力演算手段が
決定した操作反力に基づき前記反力調節手段を制御する
制御手段とよりなることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, a reaction force adjusting means for adjusting the operation reaction force of the steering device, a muscle force detecting means for detecting the muscle force of the driver holding the upper limb, and a target value of the steering operation muscle force of the driver. Target muscle force setting means for setting
An operation reaction force calculation unit that determines an operation reaction force of the steering device from a muscle force detected by the muscle force detection unit and a target value set by the target muscle force setting unit, and an operation reaction force determined by the operation reaction force calculation unit. It is characterized by comprising control means for controlling the reaction force adjusting means based on the above.
【0009】請求項3の発明は、請求項2記載のステア
リング操作反力調節装置であって、前記筋力検出手段
は、運転者の体格を検出する体格検出部を有し、運転者
の体格に応じた筋力を検出することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided the steering operation reaction force adjusting device according to the second aspect, wherein the muscle force detecting means has a physique detecting section for detecting the physique of the driver. It is characterized by detecting a corresponding muscle force.
【0010】請求項4の発明は、請求項2又は3記載の
ステアリング操作反力調節装置であって、前記筋力検出
手段は、運転者の姿勢を検出する姿勢検出部を有し、運
転者の姿勢に応じた筋力を検出することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the steering operation reaction force adjusting device according to the second or third aspect, wherein the muscle force detecting means has a posture detecting section for detecting a posture of the driver. It is characterized by detecting a muscle force according to a posture.
【0011】請求項5の発明は、請求項4記載のステア
リング操作反力調節装置であって、前記姿勢検出部は、
シートスライド位置、シートバック角度、シートクッシ
ョン角度、ステアリング操作角からステアリング装置に
対する運転者の肩関節位置、肘関節位置を演算して運転
者の姿勢とすることを特徴とする。A fifth aspect of the present invention is the steering operation reaction force adjusting device according to the fourth aspect, wherein the posture detecting section is
It is characterized in that the driver's shoulder joint position and elbow joint position with respect to the steering device are calculated from the seat slide position, seat back angle, seat cushion angle, and steering operation angle to obtain the driver's posture.
【0012】請求項6の発明は、請求項2記載のステア
リング操作反力調節装置であって、前記目標筋力設定手
段は、前記運転者の上肢の筋長を検出する筋長検出部を
有し、該筋長に応じた前記目標値を決定することを特徴
とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the steering operation reaction force adjusting device according to the second aspect, the target muscle force setting means has a muscle length detecting section for detecting a muscle length of the upper limb of the driver. The target value is determined according to the muscle length.
【0013】請求項7の発明は、請求項6記載のステア
リング操作反力調節装置であって、前記筋長検出部は、
シートスライド位置、シートバック角度、シートクッシ
ョン角度、ステアリング操作角からステアリング装置に
対する運転者の肩関節位置、肘関節位置を演算して上肢
の状態を検出し、該上肢の状態から上肢の関節角度を求
め、該関節角度に応じた筋長を検出することを特徴とす
る。According to a seventh aspect of the invention, there is provided the steering operation reaction force adjusting device according to the sixth aspect, wherein the muscle length detecting section comprises:
From the seat slide position, seat back angle, seat cushion angle, and steering operation angle, the driver's shoulder joint position and elbow joint position relative to the steering device are calculated to detect the upper limb state, and the upper limb joint angle is calculated from the upper limb state. It is characterized in that the obtained muscle length is detected and the muscle length corresponding to the joint angle is detected.
【0014】請求項8の発明は、請求項6〜7のいずれ
かに記載のステアリング操作反力調節装置であって、前
記目標筋力設定手段は、運転者の体格検出部を有し、運
転者の体格に応じた目標値を設定することを特徴とす
る。The invention according to claim 8 is the steering operation reaction force adjusting device according to any one of claims 6 to 7, wherein the target muscle force setting means has a physique detecting portion for the driver, It is characterized by setting a target value according to the physique.
【0015】請求項9の発明は、請求項1記載のステア
リング操作反力調節装置であって、前記状態検出手段
は、前記ステアリング装置の舵角を検出する舵角検出部
を有し、前記制御手段は、検出舵角からステアリング装
置の操作反力を決定し制御を行なうことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the steering operation reaction force adjusting device according to the first aspect, the state detecting means has a steering angle detecting section for detecting a steering angle of the steering device, and the control is performed. The means determines the operation reaction force of the steering device from the detected steering angle and performs control.
【0016】請求項10の発明は、請求項9記載のステ
アリング操作反力調節装置であって、前記状態検出手段
は、運転者の体格を検出する体格検出部を有し、前記制
御手段は、運転者の体格に応じてステアリング装置の操
作反力を決定し制御を行なうことを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the steering operation reaction force adjusting device according to the ninth aspect, the state detecting means has a physique detecting section for detecting the physique of the driver, and the control means comprises: It is characterized in that the operation reaction force of the steering device is determined and controlled according to the physique of the driver.
【0017】請求項11の発明は、請求項9記載のステ
アリング操作反力調節装置であって、前記状態検出手段
は、シートスライド位置、シートバック角度、シートク
ッション角度、ステアリング操作角から運転者の肩関節
位置とステアリング装置に対する握り点との位置関係を
求め、前記制御手段は、握り点までの位置関係に応じて
ステアリング装置の操作反力を決定し制御を行なうこと
を特徴とする。According to an eleventh aspect of the present invention, in the steering operation reaction force adjusting device according to the ninth aspect, the state detecting means detects the driver from the seat slide position, the seat back angle, the seat cushion angle, and the steering operation angle. The positional relationship between the shoulder joint position and the grip point with respect to the steering device is obtained, and the control means determines and controls the operation reaction force of the steering device according to the positional relationship up to the grip point.
【0018】[0018]
【作用】上記手段の請求項1の発明によれば、運転者の
姿勢の状態、体格の状態、更には操舵状態等運転者の状
態を状態検出手段が検出する。この状態検出手段による
運転者の状態検出に基づき制御手段が反力調節手段を制
御し、運転者の上肢負荷状態が一定となるようにするこ
とができる。According to the first aspect of the present invention, the state detecting means detects the state of the driver's posture, the state of the physique, and further the state of the driver such as the steering state. The control means controls the reaction force adjusting means based on the driver's state detection by the state detecting means, so that the driver's upper limb load state can be kept constant.
【0019】請求項2の発明では、筋力検出手段が運転
者が上肢を保持する筋力を検出する。又、目標筋力設定
手段が運転者のステアリング操作筋力の目標値を設定す
る。そして、検出した筋力と設定した目標値とから演算
手段がステアリング装置の操作反力を決定する。次に制
御手段が決定した操作反力に基づき、反力調節手段を制
御し、ステアリング操作に際して運転者の上肢負荷状態
を略一定にすることができる。According to the second aspect of the invention, the muscle force detecting means detects the muscle force of the driver holding the upper limb. Further, the target muscle force setting means sets a target value of the driver's steering operation muscle force. Then, the calculation means determines the operation reaction force of the steering device from the detected muscle force and the set target value. Next, the reaction force adjusting means is controlled based on the operation reaction force determined by the control means, and the driver's upper limb load state can be made substantially constant during steering operation.
【0020】請求項3の発明では、請求項2の発明の作
用に加え、筋力検出手段は、その体格検出部によって運
転者の体格を検出し、運転者の体格に応じた筋力を検出
することができる。従って、演算手段は運転者の体格に
応じた操作反力を決定することができる。According to the third aspect of the invention, in addition to the function of the second aspect of the invention, the muscle force detecting means detects the physique of the driver by the physique detecting section, and detects the muscular force corresponding to the physique of the driver. You can Therefore, the calculation means can determine the operation reaction force according to the physique of the driver.
【0021】請求項4の発明では、請求項2又は3の発
明の作用に加え、筋力検出手段は状態検出部が検出した
運転者の状態に応じた筋力を検出することができる。According to the invention of claim 4, in addition to the operation of the invention of claim 2 or 3, the muscle force detecting means can detect the muscle force corresponding to the driver's state detected by the state detecting section.
【0022】請求項5の発明では、請求項4の発明の作
用に加え、状態検出部は、シートスライド位置、シート
バック角度、シートクッション角度、ステアリング操作
角からステアリング装置に対する運転者の肩関節位置、
肘関節位置を演算して運転者の状態とすることができ
る。従って、運転者の肩関節位置、肘関節位置に応じた
筋力を検出することができる。According to the fifth aspect of the invention, in addition to the operation of the fourth aspect of the invention, the state detecting section determines the driver's shoulder joint position relative to the steering device from the seat slide position, the seat back angle, the seat cushion angle, and the steering operation angle. ,
The elbow joint position can be calculated to obtain the driver's state. Therefore, it is possible to detect the muscle force according to the shoulder joint position and the elbow joint position of the driver.
【0023】請求項6の発明では、請求項2の発明の作
用に加え、目標筋力設定手段は、筋長検出部によって運
転者の上肢の筋長を検出し、この筋長に応じて運転者の
ステアリング操作筋力の目標値を設定することができ
る。In the sixth aspect of the invention, in addition to the function of the second aspect of the invention, the target muscle force setting means detects the muscle length of the upper limb of the driver by the muscle length detecting section, and the driver according to the muscle length. The target value of the steering operation muscle strength of can be set.
【0024】請求項7の発明では、請求項6の発明の作
用に加え、筋長検出部は、シートスライド位置、シート
バック角度、シートクッション角度、ステアリング操作
角からステアリング装置に対する運転者の肩関節位置、
肘関節位置を演算して上肢の状態を検出し、この上肢の
状態から上肢の関節角度を求め、この関節角度に応じた
筋長を検出することができる。According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the operation of the sixth aspect, the muscle length detecting portion determines the shoulder joint of the driver with respect to the steering device from the seat slide position, the seat back angle, the seat cushion angle, and the steering operation angle. position,
It is possible to calculate the elbow joint position, detect the state of the upper limb, obtain the joint angle of the upper limb from the state of the upper limb, and detect the muscle length according to the joint angle.
【0025】請求項8の発明では、請求項6〜7の発明
の作用に加え、目標筋力設定手段は、運転者の体格検出
部によって体格を検出し、運転者の体格に応じた目標値
を設定することができる。In the eighth aspect of the invention, in addition to the actions of the sixth to seventh aspects, the target muscle force setting means detects the physique by the physique detecting section of the driver, and sets the target value according to the physique of the driver. Can be set.
【0026】請求項9の発明では、請求項1の発明の作
用に加え、状態検出手段は、舵角検出部によって検出し
たステアリング装置の舵角によって運転者の状態を検出
し、制御手段は検出舵角からステアリング装置の操作反
力を決定して制御することができる。According to the invention of claim 9, in addition to the operation of the invention of claim 1, the state detecting means detects the state of the driver by the steering angle of the steering device detected by the steering angle detecting portion, and the control means detects it. The operation reaction force of the steering device can be determined and controlled from the steering angle.
【0027】請求項10の発明では、請求項9の発明の
作用に加え、状態検出手段は、体格検出部によって検出
した体格により運転者の状態を検出し、制御手段は運転
者の体格に応じてステアリング装置の操作反力を決定
し、制御することができる。According to the tenth aspect of the invention, in addition to the operation of the ninth aspect of the invention, the state detecting means detects the state of the driver based on the physique detected by the physique detecting section, and the control means responds to the physique of the driver. It is possible to determine and control the operation reaction force of the steering device.
【0028】請求項11の発明では、請求項9の発明の
作用に加え、状態検出手段は、シートスライド位置、シ
ートバック角度、シートクッション角度、ステアリング
操舵角から運転者の肩関節位置とステアリング装置に対
する握り点との位置関係を求め、制御手段は、握り点ま
での位置関係に応じてステアリング装置の操作反力を決
定し、制御することができる。According to the eleventh aspect of the invention, in addition to the action of the ninth aspect of the invention, the state detecting means determines the shoulder joint position of the driver and the steering device from the seat slide position, the seat back angle, the seat cushion angle, and the steering steering angle. The control unit can determine and control the operation reaction force of the steering device according to the positional relationship up to the grip point with respect to the grip point.
【0029】[0029]
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0030】(第1実施例)図1は、この発明の第1実
施例に係るステアリング操作反力調節装置の概略構成図
を示している。この図1のように、このステアリング操
作反力調節装置は、反力調節装置1、舵角センサ3を備
えている。又、シート5にはシートスライドセンサ7、
シートクッション角センサ9、及びシートバック角セン
サ11が設けられている。更に、図示しないアクセルペ
ダルにはペダル位置検出センサ13が設けられている。(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic block diagram of a steering operation reaction force adjusting device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the steering operation reaction force adjusting device includes a reaction force adjusting device 1 and a steering angle sensor 3. Further, the seat 5 has a seat slide sensor 7,
A seat cushion angle sensor 9 and a seat back angle sensor 11 are provided. Further, a pedal position detection sensor 13 is provided on the accelerator pedal (not shown).
【0031】前記反力調節装置1は、ステアリング装置
の操作反力、即ちステアリングホイールSWの操作反力
を調節するものであり、具体的には例えば、パワーステ
アリング装置の流量を調節する構成となっている。前記
舵角センサ3は、ステアリングホイールSWの操舵角を
検出する。前記シートスライドセンサ7は、シート5の
スライド位置を検出する。前記シートクッション角セン
サ9は、シート5のシートクッション角を検出する。前
記シートバック角センサ11は、シート5のシートバッ
ク角を検出する。前記ペダル位置検出センサ13は、図
示しないアクセルペダルのペダル踏込み角を検出する。
各センサ3,7,9,11,13の出力信号はコントロ
ーラ15へ入力されるようになっている。このコントロ
ーラ15は決められた制御ロジックによって前記反力調
節装置1を制御する構成となっている。The reaction force adjusting device 1 is for adjusting the operation reaction force of the steering device, that is, the operation reaction force of the steering wheel SW. Specifically, for example, it has a structure for adjusting the flow rate of the power steering device. ing. The steering angle sensor 3 detects the steering angle of the steering wheel SW. The seat slide sensor 7 detects the slide position of the seat 5. The seat cushion angle sensor 9 detects the seat cushion angle of the seat 5. The seat back angle sensor 11 detects the seat back angle of the seat 5. The pedal position detection sensor 13 detects a pedal depression angle of an accelerator pedal (not shown).
The output signals of the sensors 3, 7, 9, 11, 13 are input to the controller 15. The controller 15 is configured to control the reaction force adjusting device 1 by a determined control logic.
【0032】図2は、図1をブロック化して示したもの
である。この図2のようにシートスライドセンサ7及び
シートクッション角センサ9は、運転者の体格を検出す
る体格検出部17を構成している。又、舵角センサ3、
シートスライドセンサ7、シートクッション角センサ
9、シートバック角センサ11は運転者の姿勢を検出す
る姿勢検出部19を構成している。又、同時に運転者の
上肢の筋長を検出する筋長検出部21を構成している。
そして、これら姿勢検出部19及び筋長検出部21は、
運転者の状態を検出する状態検出手段及び運転者が上肢
を保持する筋力を検出する筋力検出手段を構成してい
る。FIG. 2 is a block diagram of FIG. As shown in FIG. 2, the seat slide sensor 7 and the seat cushion angle sensor 9 constitute a physique detection unit 17 that detects the physique of the driver. In addition, the steering angle sensor 3,
The seat slide sensor 7, the seat cushion angle sensor 9, and the seat back angle sensor 11 form a posture detection unit 19 that detects the posture of the driver. At the same time, a muscle length detection unit 21 for detecting the muscle length of the upper limb of the driver is configured.
Then, the posture detection unit 19 and the muscle length detection unit 21
The state detecting means for detecting the state of the driver and the muscle force detecting means for detecting the muscle force of the driver holding the upper limb are configured.
【0033】前記コントローラ15は、運転者の上肢負
荷状態が一定となるように反力調節手段を制御する制御
手段を構成している。又、運転者のステアリング操作筋
力の目標値を設定する目標筋力設定手段を構成してい
る。更に、筋力検出手段が検出する筋力と目標筋力設定
手段が設定する目標値とからステアリング装置の操作反
力を決定する操作反力演算手段を構成している。前記操
作反力調節装置1は、ステアリング装置の操作反力を調
節する反力調節手段を構成している。The controller 15 constitutes a control means for controlling the reaction force adjusting means so that the driver's upper limb load condition becomes constant. Further, a target muscle force setting means for setting a target value of the driver's steering operation muscle force is configured. Furthermore, an operation reaction force calculation means for determining an operation reaction force of the steering device from the muscle force detected by the muscle force detection means and the target value set by the target muscle force setting means is configured. The operation reaction force adjusting device 1 constitutes reaction force adjusting means for adjusting the operation reaction force of the steering device.
【0034】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
【0035】この発明の第1実施例に係るステアリング
操作反力調節装置は、後述するフローチャートで説明す
るように、まず現在の上肢の各筋の負荷、即ち上肢を保
持するための現在筋力を求め、ステアリング反力を発生
させた時の人間の使用すべき一定値の筋力(目標筋力)
を設定し、現在筋力が目標筋力と等しくなるようにして
人間が感じる操作感(負荷)が一定になるようにしたも
のである。In the steering operation reaction force adjusting device according to the first embodiment of the present invention, as will be described later with reference to a flow chart, first, the load of each muscle of the current upper limb, that is, the current muscular force for holding the upper limb is obtained. , A constant muscle force to be used by humans when the steering reaction force is generated (target muscle force)
Is set so that the current muscular strength becomes equal to the target muscular strength so that the operational feeling (load) felt by humans becomes constant.
【0036】現在筋力の検出 ここで現在筋力とは、運転者の体格、姿勢等から検出さ
れ、運転者が現在上肢を保持するために必要とされる筋
力である。Detection of Current Muscle Strength Here, the current muscle strength is the muscle strength detected from the physique, posture, etc. of the driver and required for the driver to currently hold his / her upper limbs.
【0037】まず、図3,図4によりステアリングホイ
ールSWを操作している時の運転者の上肢の状態を説明
する。図3は、ステアリングホイールSWを握っている
上肢の状態を斜視図で示し、図4は、ステアリングホイ
ールSWを操作している乗員を側面から見て模式的に示
したものである。First, the state of the upper limb of the driver when operating the steering wheel SW will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing a state of the upper limb holding the steering wheel SW, and FIG. 4 is a schematic view of an occupant operating the steering wheel SW as viewed from the side.
【0038】まず、図3において、上肢23は握り点R
によってステアリングホイールSWを握りながら操作し
ている。この上肢23の肩関節を25、肘関節を27、
上腕を29、前腕を31、上腕を動かす筋を33、前腕
を動かす筋を35で示している。又、ステアリング中心
は37であり、舵角をαで示している。図4では更に、
腰を39、膝を41で示している。そして、現在筋力は
握り点Rとの関係で検出される。肩関節25から握り点
Rまでの水平、垂直距離はX,Yとしている。又、この
現在筋力は運転者の状態、即ち姿勢や体格によって異な
るため、この姿勢や体格を考慮した検出を行なってい
る。First, in FIG. 3, the upper limb 23 has a grip point R.
Is operating while holding the steering wheel SW. The shoulder joint of this upper limb 23 is 25, the elbow joint is 27,
The upper arm is 29, the forearm is 31, the muscle for moving the upper arm is 33, and the muscle for moving the forearm is 35. Further, the steering center is 37 and the steering angle is indicated by α. Further in FIG.
The waist is shown at 39 and the knee is shown at 41. Then, the current muscular strength is detected in relation to the grip point R. The horizontal and vertical distances from the shoulder joint 25 to the grip point R are X and Y. Further, since the current muscular strength varies depending on the state of the driver, that is, the posture and the physique, the detection is performed in consideration of the posture and the physique.
【0039】まず、図5の関係を用いて運転者の体格を
推定する。この図5は、横軸にシートスライド位置、縦
軸に体格を取り、クッション角の大、中、小により体格
とシートスライド位置との関係を3本のグラフ(オ)、
(カ)、(キ)で示している。従って、クッション角と
シートスライド位置とから運転者の体格を推定すること
ができる。First, the physique of the driver is estimated using the relationship shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the seat slide position and the vertical axis represents the physique, and the relationship between the physique and the seat slide position is shown in three graphs (e) according to the cushion angles of large, medium and small.
It is shown by (F) and (K). Therefore, the physique of the driver can be estimated from the cushion angle and the seat slide position.
【0040】図6は、体格による操作反力係数T1 を求
めるグラフ(ク)を示している。この操作反力係数T1
は後述する目標筋力の補正に用いる。又、体格が推定さ
れると、体格に比例する上腕29の長さ(肩関節25か
ら肘関節27までの距離)及び前腕31の長さ(ここで
は肘関節27からステアリング握り点Rまでの距離)を
求めることができる。又、握り点Rは、ステアリング舵
角αから推定する。肘関節27の位置は肩関節25の位
置、上腕29の長さ、前腕31の長さから幾何学的に計
算することができる。FIG. 6 shows a graph (K) for obtaining the operation reaction force coefficient T 1 depending on the physique. This operation reaction force coefficient T 1
Is used to correct the target muscle force described later. When the physique is estimated, the length of the upper arm 29 (distance from the shoulder joint 25 to the elbow joint 27) and the length of the forearm 31 (here, the distance from the elbow joint 27 to the steering grip point R) are proportional to the physique. ) Can be asked. The grip point R is estimated from the steering angle α. The position of the elbow joint 27 can be geometrically calculated from the position of the shoulder joint 25, the length of the upper arm 29, and the length of the forearm 31.
【0041】次に、図7,図8は肩関節25から握り点
Rまでの水平、垂直距離X,Y位置とその姿勢を保持す
るための上肢23の使用する筋の負荷との関係を示して
いる。Next, FIGS. 7 and 8 show the relationship between the horizontal and vertical distances X and Y positions from the shoulder joint 25 to the grip point R and the load of the muscles used by the upper limb 23 to maintain the posture. ing.
【0042】図7は、垂直距離Yを一定として、水平距
離Xを変化させた場合の上腕29及び前腕31の筋負荷
の変化を(ケ)、(コ)で表している。図8は、水平距
離Xを一定とし、垂直距離Yを変化させた時の上腕29
及び前腕31の筋負荷の変化を(サ)、(シ)で表して
いる。例えば図4で示す握り点位置R(A)と握り点位
置R(B)とでは、図7からも明らかなように肩関節2
5に近い握り点R(B)の方が保持のための筋負荷が小
さいことが分かる。そして、検出したX,Yによって図
7,図8から上肢を保持するための現在の筋負荷(現在
筋力)を求める。FIG. 7 shows changes in the muscle loads of the upper arm 29 and the forearm 31 when the horizontal distance X is changed while the vertical distance Y is kept constant, by (X) and (X). FIG. 8 shows the upper arm 29 when the horizontal distance X is constant and the vertical distance Y is changed.
Also, changes in the muscle load of the forearm 31 are represented by (SA) and (SI). For example, in the grip point position R (A) and the grip point position R (B) shown in FIG. 4, as shown in FIG.
It can be seen that the grip point R (B) closer to 5 has a smaller muscle load for holding. Then, the current muscle load (current muscle force) for holding the upper limb is obtained from FIGS. 7 and 8 based on the detected X and Y.
【0043】目標筋力 次に、ステアリング反力を発生させた時の人間が使用す
べき一定値の筋力(目標筋力)を上腕29及び前腕31
毎に予め設定しておく。この発明の第1実施例では、人
間が感じる操作感(負荷)が一定となるように上腕2
9、前腕31の少なくとも一方の筋力が目標筋力と等し
くなるよう操作反力を調節するものである。ここで、同
一の操作反力であっても人間が感じる操作感(負荷)
は、運転者の体格や筋長によって異なるため、体格及び
筋長を考慮した目標筋力を設定する。ここで、目標筋力
の体格による補正は、前記図6で求めた操作反力係数T
1 を目標筋力に掛けることによって行なう。Target muscle force Next, a constant value of the muscle force (target muscle force) that should be used by the human when the steering reaction force is generated is set to the upper arm 29 and the forearm 31.
Set in advance for each. In the first embodiment of the present invention, the upper arm 2 is arranged so that the operation feeling (load) felt by a person becomes constant.
9. The operation reaction force is adjusted so that the muscle force of at least one of the forearms 31 becomes equal to the target muscle force. Here, the feeling of operation (load) that a human feels even with the same operation reaction force
Is different depending on the physique and muscle length of the driver, so the target muscular strength is set in consideration of the physique and muscle length. Here, the correction of the target muscle force based on the physique is performed by the operation reaction force coefficient T obtained in FIG.
This is done by multiplying the target strength by 1 .
【0044】次に、筋長についてであるが、筋長Lと発
生できる筋力(最大筋力)は、図9(a)に示すような
関係がある。従って、運転者に同じ操作感を感じさせる
ために目標筋力を補正する必要がある。図9(a)の
(ス)は筋長Lと発生できる筋力(最大筋力)との関係
を表したものである。(セ)は上肢保持に使う筋力(現
在筋力)を表している。又、(ソ)は最大筋力(ス)の
変化に応じて補正した目標筋力を表している。即ち、筋
長Lの変化に応じて変わる最大筋力(ス)に応じ、目標
筋力(ソ)を補正しているのである。図9(b)は筋長
Lと筋力との関係を示している。そして、目標筋力
(ソ)の補正は、図10で求める操作反力係数K2 によ
って行なう。この図10は筋長Lと補正のための操作反
力係数K2 との関係(タ)を表している。筋長が100
%、即ち伸びも縮みもしていない状態では、操作反力係
数K2 =1.0となっている。ここで、前記筋長Lは、
関節角度(上腕29の筋は肩関節角度、前腕31の筋は
肘関節角度)と、図11(a)の(チ)に示す関係があ
る。(b)は肘関節角度を示している。そして、上記の
ようにして求めた上肢の状態から関節角度を計算し、図
11(a)から筋長Lを求めることができる。Next, regarding the muscle length, the muscle length L and the muscle force that can be generated (maximum muscle force) have a relationship as shown in FIG. 9 (a). Therefore, it is necessary to correct the target muscle force so that the driver feels the same operation feeling. 9A shows the relationship between the muscle length L and the muscle force that can be generated (maximum muscle force). (C) represents the muscular strength (current muscular strength) used to hold the upper limb. Further, (SO) represents the target muscle force corrected according to the change in the maximum muscle force (S). That is, the target muscle force (SO) is corrected according to the maximum muscle force (SU) that changes according to the change in the muscle length L. FIG. 9B shows the relationship between the muscle length L and the muscle force. Then, the target muscle force (SO) is corrected by the operation reaction force coefficient K 2 obtained in FIG. FIG. 10 shows the relationship (T) between the muscle length L and the operation reaction force coefficient K 2 for correction. 100 muscle length
%, That is, in the state where neither expansion nor contraction occurs, the operation reaction force coefficient K 2 = 1.0. Here, the muscle length L is
The joint angle (the muscle of the upper arm 29 is the shoulder joint angle, the muscle of the forearm 31 is the elbow joint angle) and the relationship shown in (h) of FIG. 11A. (B) has shown the elbow joint angle. Then, the joint angle can be calculated from the state of the upper limb obtained as described above, and the muscle length L can be obtained from FIG.
【0045】操作反力 上記のようにして現在筋力、目標筋力が求まった時、ス
テアリングホイールSWの操作反力を計算する。まず、
目標筋力から現在の筋力を引き、ステアリング操作反力
による筋力を求める(上腕、前腕)。このイメージを前
記図9(a)に示す。即ち、(a)の斜線部分(ツ)が
目標筋力(ソ)と現在筋力(セ)との差を示している。Operation reaction force When the current muscle force and the target muscle force are obtained as described above, the operation reaction force of the steering wheel SW is calculated. First,
The current muscular strength is subtracted from the target muscular strength to obtain the muscular strength due to the steering operation reaction force (upper arm, forearm). This image is shown in FIG. 9 (a). That is, the hatched portion (T) in (a) shows the difference between the target muscle force (SO) and the current muscle force (SE).
【0046】次に、このステアリング操作反力による筋
力からステアリング操作反力を求めるものであり、これ
を図12,図13を用いて説明する。Next, the steering operation reaction force is obtained from the muscle force generated by the steering operation reaction force, which will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
【0047】図12は、肘関節の場合を示している。こ
こで、ステアリング操作反力に対して必要な筋力をf1
とし、肘関節27から筋付着点43までのモーメントア
ームをL1mとし、一定値とする。又、前腕31の長さを
L1 、握り点Rと肘関節27を結ぶ直線と略直交する方
向と、操作反力F1 とのなす角をθ1 としている。角度
θ1 は前記のようにして求めた上肢23の状態から求め
ることができる。そして、ステアリングホイールSWの
操作反力はF1 として求めることができる。即ち、幾何
学的な関係から F1 =(L1 cos θ1 )/(f1 ×L1m) となる。FIG. 12 shows the case of an elbow joint. Here, the muscle force necessary for the steering operation reaction force is f 1
And the moment arm from the elbow joint 27 to the muscle attachment point 43 is set to L 1m and is set to a constant value. Further, the length of the forearm 31 is L 1 , and the angle formed by the operation reaction force F 1 and the direction substantially orthogonal to the straight line connecting the grip point R and the elbow joint 27 is θ 1 . The angle θ 1 can be obtained from the state of the upper limb 23 obtained as described above. Then, the operation reaction force of the steering wheel SW can be obtained as F 1 . That is, from the geometrical relationship, F 1 = (L 1 cos θ 1 ) / (f 1 × L 1m ).
【0048】図13は、肩関節25の場合を示してい
る。この場合もステアリング操作反力による筋力をf2
とし、筋付着点を45とし、モーメントアームをL2mと
している。又、握り点Rから肩関節25までの距離をL
2 とし、握り点Rと肩関節25とを結ぶ線分に対し略直
交する方向と操作反力F2 とのなす角をθ2 としてい
る。従って、この場合も幾何学的な関係から F2 =(L2 cos θ2 )/(f2 ×L2m) によって求めることができる。FIG. 13 shows the case of the shoulder joint 25. Also in this case, the muscle force due to the steering operation reaction force is f 2
The muscle attachment point is 45 and the moment arm is L 2m . Also, the distance from the grip point R to the shoulder joint 25 is L
The angle formed by the operation reaction force F 2 and the direction substantially orthogonal to the line segment connecting the grip point R and the shoulder joint 25 is θ 2 . Therefore, also in this case, it is possible to obtain from the geometrical relationship by F 2 = (L 2 cos θ 2 ) / (f 2 × L 2m ).
【0049】要するに、図1,図2のように舵角センサ
3、シートスライドセンサ7、シートクッション角セン
サ9、シートバック角センサ11、及びペダル位置検出
センサ13の検出信号がコントローラ15に入力され、
コントローラ15は各信号から体格、運転姿勢に応じた
現在筋力を演算し、設定した目標筋力との関係において
ステアリングホイールSWの操作反力を演算する。演算
した操作反力によってコントローラ15は、反力調節装
置1を制御するのである。In short, detection signals of the steering angle sensor 3, the seat slide sensor 7, the seat cushion angle sensor 9, the seat back angle sensor 11, and the pedal position detection sensor 13 are input to the controller 15 as shown in FIGS. ,
The controller 15 calculates the current muscle force according to the physique and the driving posture from each signal, and calculates the operation reaction force of the steering wheel SW in relation to the set target muscle force. The controller 15 controls the reaction force adjusting device 1 by the calculated operation reaction force.
【0050】図14はコントローラ15による制御フロ
ーチャートを示している。操作反力の決定は上記のよう
な原理によって行なわれ、以下のように制御されるもの
である。FIG. 14 shows a control flow chart by the controller 15. The operation reaction force is determined according to the above-mentioned principle and is controlled as follows.
【0051】即ち、制御が開始されると、ステップS1
でシートスライド位置、クッション角が検知され、体格
の推定と操作反力係数T1 が求められる。That is, when the control is started, step S1
At, the seat slide position and the cushion angle are detected to estimate the physique and the operation reaction force coefficient T 1 .
【0052】次に、ステップS2では、シートバック角
を検知し、体格から肩関節の位置が求められる。ステッ
プS3では、体格から上腕の長さ、前腕の長さが推定さ
れ、舵角αから握り点及び肘関節位置、肘、肩関節角度
が推定される。Next, in step S2, the seat back angle is detected and the position of the shoulder joint is obtained from the physique. In step S3, the length of the upper arm and the length of the forearm are estimated from the physique, and the grip point and the elbow joint position, the elbow, and the shoulder joint angle are estimated from the steering angle α.
【0053】ステップS4では目標筋力が設定される。
この目標筋力はステップS1で求めた操作反力係数T1
によって補正される。即ち、前腕目標筋力としてFref1
´=T1 ×Fref1、上腕目標筋力としてFref2´=T1
×Fref2として設定される。In step S4, the target muscle force is set.
This target muscle force is the operation reaction force coefficient T 1 obtained in step S1.
Is corrected by. That is, F ref1 as the forearm target muscle strength
′ = T 1 × F ref1 and F ref2 ′ = T 1 as the upper arm target muscle force
Set as × F ref2 .
【0054】ステップS5では、関節角度から筋長Lを
求め、操作反力係数K2 を算出する(図9,図10)。In step S5, the muscle length L is obtained from the joint angle and the operation reaction force coefficient K 2 is calculated (FIGS. 9 and 10).
【0055】ステップS6では、筋長Lに応じて目標筋
力を補正するために、ステップS4で求めた目標筋力F
ref1´,Fref2´にK2 を掛ける補正を行なう。即ち、
Fre f1″=K2 ×Fref1´,Fref2″=K2 ×Fref2´
となる。In step S6, in order to correct the target muscle force according to the muscle length L, the target muscle force F obtained in step S4 is calculated.
ref1 ', F ref2' is corrected to apply a K 2 in. That is,
F re f1 "= K 2 × F ref1 ', F ref2" = K 2 × F ref2'
Becomes
【0056】ステップS7では、上肢の現在筋力(現在
の負荷)Fl1,Fl2を求める(図7,図8)。In step S7, the current muscle strength (current load) F l1 and F l2 of the upper limb is obtained (FIGS. 7 and 8).
【0057】ステップS8では、目標筋力と現在筋力と
の差、即ちステアリング操作反力による筋力を求める。
FS1=Fref1″−Fl1,FS2=Fref2″−Fl2 ステップS9では、ステアリング操作反力による筋力か
らステアリング操作反力F1 ,F2 を求める(図12,
図13)。In step S8, the difference between the target muscle force and the current muscle force, that is, the muscle force due to the steering operation reaction force is obtained.
F S1 = F ref1 ″ −F l1 , F S2 = F ref2 ″ −F l2 In step S 9, steering operation reaction forces F 1 and F 2 are obtained from the muscle force generated by the steering operation reaction force (FIG. 12,
(Fig. 13).
【0058】ステップS10では、操作反力F1 ,F2
のどちらか小さい方を選択する。これは、肘関節の筋、
肩関節の筋共に目標筋力を越えないようにするためであ
る。即ち、F1 >F2 ならば、F=F2 とし、F1 <F
2 ならば、F=F1 とする。In step S10, the operation reaction forces F 1 , F 2
Select whichever is smaller. This is the muscle of the elbow joint,
This is to prevent the muscles of the shoulder joint from exceeding the target muscle strength. That is, if F 1 > F 2, then F = F 2 and F 1 <F
If 2, then F = F 1 .
【0059】ステップS11では、反力調節装置を操作
反力がFとなるように駆動する。In step S11, the reaction force adjusting device is driven so that the operation reaction force becomes F.
【0060】ステップS10では、運転者がシートスラ
イド、シートバック、シートクッションを操作したか否
かが判断される。即ち、これらが操作されれば、運転者
の姿勢が変化するため、再び体格の推定、操作反力係数
T1 を求めるようにするためである。従って、シートス
ライド等が操作されていれば、ステップS1へ戻り、操
作されていなければ、ステップS3へ移行する。In step S10, it is determined whether or not the driver has operated the seat slide, seat back, and seat cushion. That is, if these are operated, the posture of the driver changes, so that the physique is estimated and the operation reaction force coefficient T 1 is obtained again. Therefore, if the seat slide or the like is operated, the process returns to step S1, and if not operated, the process proceeds to step S3.
【0061】このようにして目標筋力を設定し、現在筋
力との差からステアリングホイールの操作反力を求めて
制御するため、ステアリングホイールの操舵角に拘ら
ず、運転者は常に一定の筋負荷で操作することができ、
良好な操作フィーリングを得ることができる。又、体格
の違いや姿勢変化を考慮した目標筋力の補正を行なって
いるため、運転者が異なったり運転姿勢が異なっても一
定の筋負荷で操作することができ、良好な操作フィーリ
ングを維持することができる。In this way, the target muscular force is set, and the control is performed by obtaining the steering wheel operation reaction force from the difference with the current muscular force. Therefore, regardless of the steering angle of the steering wheel, the driver always applies a constant muscular load. Can be operated,
A good operation feeling can be obtained. In addition, because the target muscle strength is corrected in consideration of differences in physique and posture changes, it is possible to operate with a constant muscle load even if the driver is different or the driving posture is different, maintaining a good operation feeling. can do.
【0062】(第2実施例)この実施例は、上肢の現在
筋力を求めることなく、操作反力を演算するようにした
ものである。基本的な構成は第1実施例と同様であり、
図1,図2を共用する。そして、この第2実施例では、
舵角センサ3がステアリング装置の舵角を検出する舵角
検出部47を構成している。この実施例では舵角αと図
4のようにして求めた距離X,Yとから操作反力を決定
している。(Second Embodiment) In this embodiment, the operation reaction force is calculated without obtaining the current muscle force of the upper limb. The basic configuration is the same as that of the first embodiment,
1 and 2 are shared. And in this second embodiment,
The steering angle sensor 3 constitutes a steering angle detection unit 47 that detects the steering angle of the steering device. In this embodiment, the operation reaction force is determined from the steering angle α and the distances X and Y obtained as shown in FIG.
【0063】図15は、舵角αと操作反力Fαとの関係
を示している。舵角αは図15(b)のようになってい
る。即ち、握り点がR1 ,R2 ,R3 ,R4 と移動する
につれて、舵角αが0度から増加することとしている。
又、逆方向の操作も同様な考え方である。そして、
(a)のように舵角αが0度から次第に増加すると、操
作反力Fαは次第に減少し90度で最小になった後、そ
の後増大している。このような関係から舵角αによる操
作反力Fαを求めることができる。FIG. 15 shows the relationship between the steering angle α and the operation reaction force F α . The steering angle α is as shown in FIG. That is, the rudder angle α increases from 0 degree as the grip point moves to R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 .
Further, the operation in the opposite direction has the same concept. And
As shown in (a), when the steering angle α gradually increases from 0 degree, the operation reaction force F α gradually decreases, reaches a minimum at 90 degrees, and then increases. From this relationship, the operation reaction force F α due to the steering angle α can be obtained.
【0064】次に、乗員の体格や姿勢によって操作反力
を補正するため、距離X、距離Yによる操作反力係数を
求める。距離Xと操作反力係数KX の関係は、図16の
ようになっており、距離Yと操作反力係数KY との関係
は、図17のようになっている。この図16,図17か
ら操作反力係数KX ,KY を求めることができる。そし
て、コントローラ15による制御は図18のフローチャ
ートに基づいて行なわれる。このフローチャートが実行
されると、まずステップS1でシートスライド位置、ク
ッション角が検知され、運転者の体格及び操作反力係数
T1 が求められる(図5,図6)。Next, in order to correct the operation reaction force according to the physique and posture of the occupant, the operation reaction force coefficient by the distance X and the distance Y is obtained. The relationship between the distance X and the operation reaction force coefficient K X is as shown in FIG. 16, and the relationship between the distance Y and the operation reaction force coefficient K Y is as shown in FIG. From these FIGS. 16 and 17, the operation reaction force coefficients K X and K Y can be obtained. Then, the control by the controller 15 is performed based on the flowchart of FIG. When this flowchart is executed, first, in step S1, the seat slide position and the cushion angle are detected, and the physique of the driver and the operation reaction force coefficient T 1 are obtained (FIGS. 5 and 6).
【0065】次に、ステップS2では、シートバック角
が検出され、求められた体格から肩関節の位置が求めら
れる。Next, in step S2, the seat back angle is detected, and the shoulder joint position is obtained from the obtained physique.
【0066】ステップS3では、舵角αが検知され、操
作反力Fαが求められる(図15)。In step S3, the steering angle α is detected and the operation reaction force F α is obtained (FIG. 15).
【0067】ステップS4では、肩関節位置及び舵角α
より肩から握り点までの距離X,Yを求め、操作反力係
数KX ,KY を求める。In step S4, the shoulder joint position and the steering angle α
Further, the distances X and Y from the shoulder to the grip point are obtained, and the operation reaction force coefficients K X and K Y are obtained.
【0068】ステップS5では、運転者の体格及び姿勢
によって操作反力を補正するため、操作反力係数T1 ,
KX ,KY をステップS3で求めた操作反力Fαに掛け
る。即ち、F=Fα×T1 ×KX ×KY となる。In step S5, since the operation reaction force is corrected according to the physique and posture of the driver, the operation reaction force coefficient T 1 ,
Multiply K X and K Y by the operation reaction force F α obtained in step S3. That is, the F = F α × T 1 × K X × K Y.
【0069】ステップS6では、コントローラによって
反力調節装置が操作反力がFとなるように制御される。In step S6, the controller controls the reaction force adjusting device so that the operation reaction force becomes F.
【0070】ステップS7では、運転者がシートスライ
ド等を操作したか否かが判断され、操作されていれば、
ステップS1へ移行し、操作されていなければステップ
S3へ移行する。In step S7, it is determined whether or not the driver has operated the seat slide or the like.
The process proceeds to step S1, and if not operated, the process proceeds to step S3.
【0071】従って、この実施例でも第1実施例と同様
な作用効果を奏する他、上肢の状態を求めることなく、
舵角αの検出によって操作反力を求めることができ、よ
り制御を簡単にすることができる。Therefore, in this embodiment as well, the same effects as those of the first embodiment are obtained, and in addition, the state of the upper limb is not required,
The operation reaction force can be obtained by detecting the steering angle α, and the control can be further simplified.
【0072】尚、上記各実施例では、運転者が感じる操
作筋力が一定になるようステアリング操作反力を算出し
たが、更に上肢の動かし易さの指標を追加してステアリ
ング操作反力を求めることもできる。これは、上肢の関
節を一定量動かした時にステアリングホイールが大きく
操作できる時は操作反力は小さく、小さくしか操舵でき
ない場合はステアリング操作反力を大きくするものであ
る。In each of the above-mentioned embodiments, the steering operation reaction force is calculated so that the operation muscle force felt by the driver is constant, but the steering operation reaction force is calculated by further adding the index of the ease of moving the upper limb. You can also This is to increase the steering operation reaction force when the steering wheel can be operated largely when the joint of the upper limb is moved by a certain amount, and when the steering wheel can be steered only a small amount.
【0073】まず、上肢が現在の状態にある時、ステア
リングホイールを一定舵角操舵する時の関節角度の変化
量を計算で求め、図19から操作反力係数K3 を求め
る。この係数K3 を上記各実施例で求めたステアリング
操作反力に掛けて最終的なステアリング操作反力とする
ものである。従って、この場合は、運転者が感じる操作
筋力を一定にすることができると共に、上肢を動かし易
くなり、より良好な操作フィーリングで疲労軽減を図る
ことができる。First, when the upper limb is in the current state, the amount of change in the joint angle when the steering wheel is steered at a constant steering angle is calculated, and the operation reaction force coefficient K 3 is calculated from FIG. The coefficient K 3 is multiplied by the steering operation reaction force obtained in each of the above-described embodiments to obtain the final steering operation reaction force. Therefore, in this case, the operating muscle force felt by the driver can be made constant, the upper limbs can be easily moved, and fatigue can be reduced with a better operating feeling.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の発
明によれば、運転者の上肢負荷状態を一定にすることが
でき、良好な操作フィーリングを得ることができる。As is apparent from the above, according to the invention of claim 1, the load condition of the driver's upper limbs can be made constant, and a good operation feeling can be obtained.
【0075】請求項2の発明では、運転者が上肢を保持
する筋力の検出と、目標値との設定により上肢負荷状態
を一定にすることができ、良好な操作フィーリングを得
ることができる。従って、運転者の疲労を著しく軽減す
ることができる。According to the second aspect of the present invention, the driver can keep the upper limb load state constant by detecting the muscular force holding the upper limb and setting the target value, and a good operation feeling can be obtained. Therefore, the fatigue of the driver can be significantly reduced.
【0076】請求項3の発明では、請求項2の発明の効
果に加え運転者の体格に応じた制御を行なうことがで
き、運転者が異なる場合でも、上肢負荷状態を一定にす
ることができ、良好な操作フィーリングにより疲労軽減
を図ることができる。According to the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 2, control can be performed according to the physique of the driver, and the upper limb load state can be made constant even when the driver is different. Fatigue can be reduced by a good operation feeling.
【0077】請求項4の発明では、請求項2又は3の発
明の効果に加え、運転者の姿勢に応じた制御を行なうこ
とができる。従って、シートスライドを操作する等し
て、運転者の姿勢が変化した場合でも上肢負荷状態を一
定にすることができ、良好な操作フィーリングにより疲
労軽減を図ることができる。According to the invention of claim 4, in addition to the effect of the invention of claim 2 or 3, it is possible to perform control according to the posture of the driver. Therefore, even if the driver's posture changes by operating the seat slide or the like, the upper limb load state can be made constant, and fatigue can be reduced by a good operation feeling.
【0078】請求項5の発明では、請求項4の発明の効
果に加え、運転者の肩関節位置、肘関節位置を演算して
運転者の姿勢を検出するため、正確な姿勢検出を行なう
ことができる。従って、上肢負荷状態を一定にすること
を正確に行なうことができ、より良好な操作フィーリン
グで疲労軽減を図ることができる。According to the invention of claim 5, in addition to the effect of the invention of claim 4, since the posture of the driver is detected by calculating the shoulder joint position and elbow joint position of the driver, accurate posture detection is performed. You can Therefore, the upper limb load state can be made constant, and fatigue can be reduced with a better operation feeling.
【0079】請求項6の発明では、請求項2の発明の効
果に加え、筋長に応じた目標値を設定することができ
る。従って、運転者の姿勢が変化する等して、筋長が変
わった場合でも上肢負荷状態を一定にすることができ、
より良好な操作フィーリングで疲労軽減を図ることがで
きる。In the invention of claim 6, in addition to the effect of the invention of claim 2, a target value can be set according to the muscle length. Therefore, even if the muscle length changes, such as when the driver's posture changes, the upper limb load state can be made constant,
Fatigue can be reduced with a better operation feeling.
【0080】請求項7の発明では、請求項6の発明の効
果に加え、関節角度に応じた筋長を検出することがで
き、より正確な筋長を測定することができる。従って、
より良好な操作フィーリングで疲労軽減を図ることがで
きる。According to the invention of claim 7, in addition to the effect of the invention of claim 6, the muscle length corresponding to the joint angle can be detected, and the more accurate muscle length can be measured. Therefore,
Fatigue can be reduced with a better operation feeling.
【0081】請求項8の発明では、請求項6〜7のいず
れかの発明の効果に加え、運転者の体格に応じた目標値
を設定することができる。従って、運転者が変わった場
合でも正確な目標値を設定することができ、より良好な
操作フィーリングで疲労軽減を図ることができる。According to the invention of claim 8, in addition to the effect of any one of claims 6 to 7, a target value can be set according to the physique of the driver. Therefore, an accurate target value can be set even when the driver changes, and fatigue can be reduced with a better operating feeling.
【0082】請求項9の発明では、請求項1の発明の効
果に加え、検出舵角から操作反力を決定することができ
る。従って、上肢負荷を特に検出する必要がなく、制御
をより簡単に行なわせることができる。In the ninth aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the operation reaction force can be determined from the detected steering angle. Therefore, it is not necessary to detect the load on the upper limbs, and the control can be performed more easily.
【0083】請求項10の発明では、請求項9の発明の
効果に加え、運転者の体格に応じた操作反力を決定する
ことができる。従って、運転者が変わった場合でも良好
な操作フィーリングで疲労軽減を図ることができる。According to the invention of claim 10, in addition to the effect of the invention of claim 9, the operation reaction force can be determined according to the physique of the driver. Therefore, even if the driver changes, fatigue can be reduced with a good operation feeling.
【0084】請求項11の発明では、請求項9の発明の
効果に加え、肩関節位置と握り点までの位置関係に応じ
て操作反力を決定することができる。従って、運転者が
姿勢を変える等しても、正確に操作反力を決定すること
ができ、上肢負荷状態を一定にすることができる。従っ
て、より良好な操作フィーリングで疲労軽減を図ること
ができる。According to the eleventh aspect of the invention, in addition to the effect of the ninth aspect, the operation reaction force can be determined according to the positional relationship between the shoulder joint position and the grip point. Therefore, even if the driver changes his / her posture, the operation reaction force can be accurately determined, and the load condition of the upper limbs can be made constant. Therefore, fatigue can be reduced with a better operation feeling.
【図1】この発明の第1,第2実施例に係る概略構成図
である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram according to first and second embodiments of the present invention.
【図2】第1,第2実施例に係るブロック図である。FIG. 2 is a block diagram according to first and second embodiments.
【図3】上肢の状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state of an upper limb.
【図4】運転姿勢を示す側面から見た模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing a driving posture as seen from a side surface.
【図5】体格とシートスライド位置、クッション角との
関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a physique, a seat slide position, and a cushion angle.
【図6】体格と操作反力係数との関係を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a physique and an operation reaction force coefficient.
【図7】握り点位置Xと筋負荷との関係を示すグラフで
ある。FIG. 7 is a graph showing the relationship between grip point position X and muscle load.
【図8】握り点位置Yと筋負荷との関係を示すグラフで
ある。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the grip point position Y and muscle load.
【図9】筋長と筋力との関係を説明するものであり、
(a)は筋長と筋力との関係を示すグラフ、(b)は筋
長と筋力との説明図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between muscle length and muscle strength,
(A) is a graph showing the relationship between muscle length and muscle strength, and (b) is an explanatory diagram of muscle length and muscle strength.
【図10】筋長と操作反力係数との関係を示すグラフで
ある。FIG. 10 is a graph showing the relationship between muscle length and operation reaction force coefficient.
【図11】関節角度と筋長との関係を説明するもので、
(a)は関節角度と筋長との関係を示すグラフ、(b)
は関節角度の説明図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between joint angle and muscle length,
(A) is a graph showing the relationship between joint angle and muscle length, (b)
FIG. 6 is an explanatory diagram of joint angles.
【図12】肘関節に関する操作反力の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of an operation reaction force regarding an elbow joint.
【図13】肩関節に関する操作反力の説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of an operation reaction force regarding a shoulder joint.
【図14】第1実施例に係るフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart according to the first embodiment.
【図15】第2実施例に係る舵角と操作反力との関係を
説明するもので、(a)は舵角と操作反力との関係のグ
ラフ、(b)は舵角の説明図である。15A and 15B are views for explaining the relationship between the steering angle and the operation reaction force according to the second embodiment, FIG. 15A is a graph of the relationship between the steering angle and the operation reaction force, and FIG. Is.
【図16】距離Xと操作反力係数との関係を示すグラフ
である。FIG. 16 is a graph showing the relationship between the distance X and the operation reaction force coefficient.
【図17】距離Yと操作反力係数との関係を示すグラフ
である。FIG. 17 is a graph showing the relationship between the distance Y and the operation reaction force coefficient.
【図18】第2実施例に係るフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart according to the second embodiment.
【図19】肩関節の角度変化量と操作反力係数との関係
のグラフである。FIG. 19 is a graph showing the relationship between the amount of shoulder joint angle change and the operation reaction force coefficient.
【図20】従来例の車速と操舵角との関係を示すグラフ
である。FIG. 20 is a graph showing the relationship between vehicle speed and steering angle in a conventional example.
【図21】舵角と人間が感じる筋負担との関係を説明す
るもので、(a)は舵角と人間が感じる筋負担との関係
を示すグラフ、(b)は舵角の説明図である。FIG. 21 illustrates a relationship between a steering angle and a muscle load felt by a human, (a) is a graph showing a relationship between a steering angle and a muscle load felt by a human, and (b) is an explanatory diagram of the steering angle. is there.
【図22】操作反力が一定の場合の人間が感じる筋負担
を説明するもので、(a)は運転姿勢の模式図、(b)
は距離Xと人間が感じる筋負担との関係を示すグラフ、
(c)は距離Yと人間が感じる筋負担との関係を示すグ
ラフである。22A and 22B are diagrams for explaining a muscle load that a human feels when an operation reaction force is constant. FIG. 22A is a schematic diagram of a driving posture, and FIG.
Is a graph showing the relationship between the distance X and the muscle load felt by humans,
(C) is a graph showing the relationship between the distance Y and the muscle load felt by humans.
1 反力調節装置(反力調節手段) 3 舵角センサ(状態検出手段、筋力検出手段) 7 シートスライドセンサ(状態検出手段、筋力検出手
段) 9 シートクッション角センサ(状態検出手段、筋力検
出手段) 11 シートバック角センサ(状態検出手段、筋力検出
手段) 15 コントローラ(制御手段、目標筋力設定手段、操
作反力演算手段) 17 体格検出部 19 姿勢検出部 21 筋長検出部 47 舵角検出部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction force adjusting device (reaction force adjusting means) 3 Rudder angle sensor (state detecting means, muscle force detecting means) 7 Seat slide sensor (state detecting means, muscle force detecting means) 9 Seat cushion angle sensor (state detecting means, muscle force detecting means) ) 11 seat back angle sensor (state detecting means, muscle force detecting means) 15 controller (control means, target muscle force setting means, operation reaction force calculating means) 17 physique detecting section 19 posture detecting section 21 muscle length detecting section 47 rudder angle detecting section
Claims (11)
反力調節手段と、 運転者の状態を検出する状態検出手段と、 該状態検出手段による運転者の状態検出に基づき、該運
転者の上肢負荷状態が一定となるように前記反力調節手
段を制御する制御手段とよりなることを特徴とするステ
アリング操作反力調節装置。1. A reaction force adjusting means for adjusting an operation reaction force of a steering device, a state detecting means for detecting a state of a driver, and an upper limb of the driver based on the state of the driver detected by the state detecting means. A steering operation reaction force adjusting device, comprising: a control unit that controls the reaction force adjusting unit so that a load state is constant.
反力調節手段と、 運転者が上肢を保持する筋力を検出する筋力検出手段
と、 運転者のステアリング操作筋力の目標値を設定する目標
筋力設定手段と、 前記筋力検出手段が検出する筋力と前記目標筋力設定手
段が設定する目標値とからステアリング装置の操作反力
を決定する操作反力演算手段と、 該操作反力演算手段が決定した操作反力に基づき前記反
力調節手段を制御する制御手段とよりなることを特徴と
するステアリング操作反力調節装置。2. A reaction force adjusting means for adjusting an operation reaction force of a steering device, a muscle force detecting means for detecting a muscle force of a driver holding an upper limb, and a target muscle force for setting a target value of a driver's steering operation muscle force. Setting means, operation reaction force calculation means for determining the operation reaction force of the steering device from the muscle force detected by the muscle force detection means and the target value set by the target muscle force setting means, and the operation reaction force calculation means A steering operation reaction force adjusting device comprising: a control unit that controls the reaction force adjusting unit based on an operation reaction force.
節装置であって、 前記筋力検出手段は、運転者の体格を検出する体格検出
部を有し、運転者の体格に応じた筋力を検出することを
特徴とするステアリング操作反力調節装置。3. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 2, wherein the muscle force detecting unit has a physique detecting unit that detects a physique of the driver, and detects a muscular force according to the physique of the driver. A steering operation reaction force adjusting device characterized by:
反力調節装置であって、 前記筋力検出手段は、運転者の姿勢を検出する姿勢検出
部を有し、運転者の姿勢に応じた筋力を検出することを
特徴とするステアリング操作反力調節装置。4. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 2, wherein the muscle force detecting unit has a posture detecting unit that detects a posture of the driver, and the muscle force according to the posture of the driver. A steering operation reaction force adjusting device characterized by detecting
節装置であって、 前記姿勢検出部は、シートスライド位置、シートバック
角度、シートクッション角度、ステアリング操作角から
ステアリング装置に対する運転者の肩関節位置、肘関節
位置を演算して運転者の姿勢とすることを特徴とするス
テアリング操作反力調節装置。5. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 4, wherein the posture detecting unit is a shoulder joint of the driver with respect to the steering device based on a seat slide position, a seat back angle, a seat cushion angle, and a steering operation angle. A steering operation reaction force adjusting device characterized by calculating a position and an elbow joint position to obtain a driver's posture.
節装置であって、 前記目標筋力設定手段は、前記運転者の上肢の筋長を検
出する筋長検出部を有し、該筋長に応じた前記目標値を
決定することを特徴とするステアリング操作反力調節装
置。6. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 2, wherein the target muscle force setting means has a muscle length detecting section for detecting a muscle length of an upper limb of the driver, and A steering operation reaction force adjusting device, wherein the target value is determined according to the steering operation reaction force.
節装置であって、 前記筋長検出部は、シートスライド位置、シートバック
角度、シートクッション角度、ステアリング操作角から
ステアリング装置に対する運転者の肩関節位置、肘関節
位置を演算して上肢の状態を検出し、該上肢の状態から
上肢の関節角度を求め、該関節角度に応じた筋長を検出
することを特徴とするステアリング操作反力調節装置。7. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 6, wherein the muscle length detecting section is a shoulder of a driver with respect to a steering device from a seat slide position, a seat back angle, a seat cushion angle, and a steering operation angle. Steering operation reaction force adjustment characterized by calculating the joint position and elbow joint position to detect the state of the upper limb, obtaining the joint angle of the upper limb from the state of the upper limb, and detecting the muscle length according to the joint angle apparatus.
リング操作反力調節装置であって、 前記目標筋力設定手段は、運転者の体格検出部を有し、
運転者の体格に応じた目標値を設定することを特徴とす
るステアリング操作反力調節装置。8. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 6, wherein the target muscle force setting means has a driver's physique detecting section,
A steering operation reaction force adjusting device characterized by setting a target value according to a physique of a driver.
節装置であって、 前記状態検出手段は、前記ステアリング装置の舵角を検
出する舵角検出部を有し、 前記制御手段は、検出舵角からステアリング装置の操作
反力を決定し制御を行なうことを特徴とするステアリン
グ操作反力調節装置。9. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 1, wherein the state detecting unit includes a steering angle detecting unit that detects a steering angle of the steering device, and the control unit includes a detecting steering unit. A steering operation reaction force adjusting device characterized by determining an operation reaction force of a steering device from a corner and performing control.
調節装置であって、 前記状態検出手段は、運転者の体格を検出する体格検出
部を有し、 前記制御手段は、運転者の体格に応じてステアリング装
置の操作反力を決定し制御を行なうことを特徴とするス
テアリング操作反力調節装置。10. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 9, wherein the state detecting unit has a physique detecting unit that detects the physique of the driver, and the control unit determines the physique of the driver. A steering operation reaction force adjusting device characterized by determining an operation reaction force of a steering device in accordance with the control.
調節装置であって、 前記状態検出手段は、シートスライド位置、シートバッ
ク角度、シートクッション角度、ステアリング操作角か
ら運転者の肩関節位置とステアリング装置に対する握り
点との位置関係を求め、 前記制御手段は、握り点までの位置関係に応じてステア
リング装置の操作反力を決定し制御を行なうことを特徴
とするステアリング操作反力調節装置。11. The steering operation reaction force adjusting device according to claim 9, wherein the state detecting means determines a driver's shoulder joint position and steering from a seat slide position, a seat back angle, a seat cushion angle, and a steering operation angle. A steering operation reaction force adjusting device, characterized in that a positional relationship between the device and a grip point is obtained, and the control means performs control by determining an operation reaction force of the steering device according to the positional relationship up to the grip point.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10849095A JP3477904B2 (en) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | Steering operation reaction force adjustment device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10849095A JP3477904B2 (en) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | Steering operation reaction force adjustment device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08301136A true JPH08301136A (en) | 1996-11-19 |
JP3477904B2 JP3477904B2 (en) | 2003-12-10 |
Family
ID=14486097
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10849095A Expired - Fee Related JP3477904B2 (en) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | Steering operation reaction force adjustment device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3477904B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006240443A (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Wheel steering system, and steering reaction force control method |
JP2010023629A (en) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Toyota Motor Corp | Operation support device and operation support method |
JP2017047701A (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | マツダ株式会社 | Driving support device |
-
1995
- 1995-05-02 JP JP10849095A patent/JP3477904B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006240443A (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Wheel steering system, and steering reaction force control method |
JP4534800B2 (en) * | 2005-03-02 | 2010-09-01 | 横浜ゴム株式会社 | Wheel steering system and steering reaction force control method |
JP2010023629A (en) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Toyota Motor Corp | Operation support device and operation support method |
JP2017047701A (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | マツダ株式会社 | Driving support device |
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Publication number | Publication date |
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JP3477904B2 (en) | 2003-12-10 |
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