WO2017187605A1 - 制御装置 - Google Patents

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WO2017187605A1
WO2017187605A1 PCT/JP2016/063371 JP2016063371W WO2017187605A1 WO 2017187605 A1 WO2017187605 A1 WO 2017187605A1 JP 2016063371 W JP2016063371 W JP 2016063371W WO 2017187605 A1 WO2017187605 A1 WO 2017187605A1
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WO
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external information
information
operation amount
control
control device
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PCT/JP2016/063371
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English (en)
French (fr)
Inventor
健太 前田
辰也 堀口
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W40/09Driving style or behaviour
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential

Definitions

  • the present invention relates to a control device that reproduces the characteristics of an operator.
  • an operation is supported on a control target having at least one of an operation support mode in which the control target is operated according to an operation input by the operator and an automatic operation mode in which the control target is automatically operated regardless of the operator input.
  • a control device that learns and reproduces an operator's operation characteristics in advance to reduce an operator's uncomfortable feeling and anxiety.
  • Patent Document 1 extracts vehicle control information from the inter-vehicle distance, acceleration, and deceleration during manual travel.
  • a technique for realizing traveling suitable for characteristics is disclosed.
  • Patent Document 2 describes the driver of the host vehicle based on vehicle-related information such as travel state information of the host vehicle, road state information, and environment state information, driver vehicle operation information, and occupant state information indicating the occupant state.
  • vehicle-related information such as travel state information of the host vehicle, road state information, and environment state information, driver vehicle operation information, and occupant state information indicating the occupant state.
  • the information used to determine the change in the driver's intention is determined in advance, and the information that is not used for the determination of the change in the driver's intention or is not acquired in the first place is not used for the change in the driver's characteristics. It may not be detected sufficiently.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to utilize a large number of diverse information obtained from a cloud server according to the progress of IoT (Internet of Things) society, It is an object of the present invention to provide a control device that more appropriately predicts an operation tendency change of a driver, an occupant, etc., and changes operation support and a control method according to an operator's experience and skill change.
  • IoT Internet of Things
  • a control device includes an internal information acquisition unit that acquires internal information that is information directly obtainable from a control target, and an operation that acquires an operation amount of an operator for the control target.
  • External information selection for acquiring a plurality of external information that is information not directly acquired from the control target and selecting external information that explains the change in the operation amount from the acquired external information Means for determining the operation of the control object using at least one of the internal information and the operation amount, and the external information selected by the external information selection means, and the external information
  • the selection unit changes the selection of the external information as time passes, and a relational expression between the selected external information and the operation amount acquired by the operation amount acquisition unit Calculated, the operation determining means is characterized in determining the operation of said controlled object in accordance with the relational expression calculated by the external information selecting means.
  • an appropriate operation support / control method is changed in accordance with an operator's experience and skill change, and an operation is performed. It is possible to provide a control device that reduces a sense of discomfort and anxiety of an operator, suppresses variations in operation characteristics among operators, and unifies operation (driving) skills at a high level.
  • Example 1 of the control apparatus It is the block diagram which showed the structure of Example 1 of the control apparatus which concerns on this invention. It is the block diagram which showed the detailed structure of Example 1 of the control apparatus which concerns on this invention. It is explanatory drawing which showed an example of operation amount or an operation tendency, and distribution of external information.
  • A) is a figure which showed an example of the time transition of selection of external information
  • B) is a figure which showed an example of the time transition of a correlation coefficient.
  • A) is a figure which showed an example of the time transition of selection of external information
  • B) is a figure which showed an example of the time transition of a correlation coefficient.
  • (A) is the figure which showed an example of the time transition of external information selection
  • (B) is the figure which showed an example of the time transition of a correlation coefficient. It is explanatory drawing which showed the whole structure of the construction machine carrying Example 3 of the control apparatus which concerns on this invention. It is explanatory drawing which showed the system configuration
  • Example 1 which is an example of the control apparatus of this invention is demonstrated using FIG. 1 thru
  • FIG. 1 is a block diagram showing a part of the configuration of the control device according to the first embodiment of the present invention.
  • the control device 1 includes at least an operation amount acquisition unit 2, an external information selection unit 3, an internal information acquisition unit 4, and an operation determination unit 5.
  • the control device 1 has, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output device.
  • the ROM stores a control flow described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the control device 1 determines the operation of the control target 11 and controls an actuator (not shown) mounted on the control target 11 so as to realize the operation.
  • the structure which calculates and transmits a command value with respect to the control apparatus (not shown) which controls each actuator mounted in the control object 11 may be sufficient.
  • the control device of each actuator receives the command value of the control device 1 through communication or the like, and controls each actuator mounted on the control target 11 based on the command value.
  • Actuator varies depending on the type and configuration of the control target 11. For example, if the controlled object 11 is a vehicle, an engine throttle, a brake pump, an electric power steering motor, and the like are actuators (see Example 2 described later). If the control object 11 is a construction machine such as a shovel car, a hydraulic pump of a hydraulic system that determines the operation of the shovel is an actuator (see Example 3 described later).
  • the operation amount acquisition means 2 inputs the operation amount 9 of the operator to the control device 1 and stores it in the RAM.
  • an analog-digital converter that converts the analog voltage into a digital signal is provided.
  • the operation amount is the rotation number or rotation angle of the handle / lever or the like and the pulse voltage of the encoder attached to the rotating portion of the handle or lever is acquired as the operation amount, 0 is obtained when the voltage is less than the threshold value.
  • the control object 11 including an input device such as a control panel including a switch or a button or a touch panel, an operation input of the operator by the input device is handled as an operation amount.
  • the amount of operation varies depending on the type and configuration of the control target 11. For example, if the control object 11 is a vehicle, the steering wheel angle, steering torque, accelerator pedal and brake pedal angles, pedaling force, and the like are acquired as operation amounts (see Example 2 described later). Further, if the control object 11 is a construction machine such as a shovel car, an angle of a lever for instructing raising / lowering of the shovel is acquired as an operation amount (see Example 3 described later).
  • the internal information acquisition unit 3 acquires at least one of information on various sensors (not shown) mounted on the control target 11 and a part of internal calculation information calculated inside the control device 1 and stores it in the RAM. . That is, it is information that can be directly acquired from the control target 11, and the obtained information is determined by the type and configuration of the control target 11. For example, if the control object 11 is a vehicle, the rotational speed acquired by the rotation angle sensor attached to each wheel, the longitudinal acceleration and yaw rate acquired by the acceleration / gyro sensor attached to the vehicle body, the vehicle received by the GPS receiver Current information, object recognition information around the vehicle acquired by a camera, millimeter wave sensor, sonar, and the like are internal information (see Example 2 described later). The internal information also includes internal calculation information such as intermediate variables calculated inside the control device 1 and control command values finally commanded to the actuator.
  • the external information selection unit 4 acquires external information 10 that cannot be acquired by the internal information acquisition unit 3 from the outside by communication or the like.
  • the number of external information 10 acquired here always changes (according to time).
  • a correlation coefficient (or correlation value) between the external information and the operation amount is calculated from the current value and past value of the external information and the current value and past value of the operation amount, and the absolute value of the correlation coefficient is a predetermined value.
  • a relational expression between the external information and the operation amount is calculated from the current value and past value of the selected external information, and the current value and past value of the operation amount, and the command operation amount is calculated from the current value of the external information and the relational expression.
  • the command operation amount corresponds to the setting of the inter-vehicle distance with the preceding vehicle, the setting of the maximum speed, and the like.
  • the operation tendency of the operator may be calculated from the relationship between the internal information acquired by the internal information acquisition means 3 and the operation amount, and the operation tendency may be used instead of the operation amount.
  • the inter-vehicle distance from a preceding vehicle detected by a camera, millimeter wave radar, or the like is acquired as internal information, and the relationship between the inter-vehicle distance and the accelerator / brake pedal force is calculated as an operation tendency.
  • the reciprocal of the inter-vehicle time the value obtained by dividing the inter-vehicle distance by the current speed of the host vehicle
  • the accelerator / brake pedal force is also good.
  • External information acquired by the external information selection means 4 is classified into information received using a dedicated terminal and information received using a general-purpose communication terminal that can be connected to the Internet.
  • a dedicated terminal For example, in the case of a vehicle, examples such as reception of traffic information by VICS (registered trademark) and reception of map information by a car navigation system are already known.
  • VICS registered trademark
  • map information For example, information that could not be used conventionally can be received by a general-purpose communication terminal that can be connected to the Internet.
  • regional information on the region in which the vehicle is traveling (where the current region is, human characteristics and driving characteristics of the region), weather information (weather, illuminance, temperature, humidity, road surface) Temperature, snow cover, etc.), driver's personal identification information and attributes (age / gender), general driving characteristics of the driver with the attribute, driving history of the driver and other vehicles, Operation characteristics in devices other than vehicles, personal schedule of the driver, internet access history of the driver and preferences estimated based on the history, health information and ecological information of the driver (medical history, visual acuity, heart rate Various kinds of information that can be acquired via the Internet, such as blood pressure, eye line, and the like, is acquired as external information.
  • a sensor provided in the control target 11.
  • weather information is acquired as external information in a vehicle in which the illuminance sensor and the raindrop sensor are not mounted.
  • the operating characteristics of the operator always change according to changes in the psychological state, skill and experience of the operator. Also, since the number and type of external information acquired on the Internet changes daily, the correlation coefficient between the external information and the manipulated variable is always calculated. As a result, the selection of external information changes over time. To do.
  • the selection of the external information by the external information selection means 4 may be performed by receiving external information to be selected from an external storage device or a cloud server existing outside the control device 1. That is, the external storage device or cloud server stores the current value and past value of external information, the current value and past value of operation amount, and the correlation between external information and operation amount in the external storage device or cloud server The number is calculated and external information whose correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value is selected.
  • the control device 1 receives which external information should be selected from the external storage device or the cloud server. For example, when information indicating that the external information A and the external information D should be selected is received from the five external information A to E, the external information selection unit 4 uses the relational expression between the external information A and the external information D and the operation amount. Is calculated.
  • a relational expression between the external information and the operation amount is calculated from the current value and past value of the selected external information and the current value and past value of the operation amount.
  • the relational expression may be transmitted by communication.
  • the external information selection unit 4 calculates the command operation amount using the received relational expression as it is, and transmits the command operation amount to the operation determination unit 5.
  • the operation determination unit 5 determines the operation of the control target 11 based on the command operation amount calculated by the external information selection unit 4. And the control command value of each actuator mounted in the control object 11 is calculated so that the said operation
  • the control device 1 is configured to directly control the actuator, a physical quantity for operating each actuator is calculated.
  • the vehicle acceleration command value is calculated according to the setting of the inter-vehicle distance with the preceding vehicle, the maximum speed setting, etc., and the engine throttle and brake Control the pressure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the external information selection means 4 of the first embodiment of the control device according to the present invention.
  • the external information selection unit 4 includes at least a storage unit 6, a correlation calculation / explanatory variable selection unit 7, and an operation feature amount calculation unit 8.
  • the storage unit 6 stores the current value and past value of the manipulated variable and the current value and past value of the external information in an auxiliary storage device such as a RAM, HDD, or SSD. Also, the operator's operation tendency is calculated from the stored operation amount. For example, in the case of a vehicle, by calculating the high-frequency component of the steering wheel angle, the degree of wobbling of the operator (driver) is calculated as the operation tendency. Alternatively, as described above, the operation tendency of the operator may be calculated from the relationship between the internal information acquired by the internal information acquisition unit 3 and the operation amount, and the operation tendency may be used instead of the operation amount.
  • Correlation calculation / explanatory variable selection means 7 determines the change in the operation amount or the operation tendency when the operation amount or the operation tendency stored in the storage means 6 differs from the operation amount or the operation tendency acquired at a certain time. Then, the correlation coefficient between the two is calculated from the change of all the acquired external information. Then, external information whose absolute value of the correlation coefficient is larger than a predetermined threshold value is selected.
  • the horizontal axis represents the value of the external information X
  • the vertical axis represents the value of the operation amount or the operation tendency (hereinafter, simply referred to as the operation amount) U at that time.
  • Equation 1 the absolute value of the correlation coefficient increases as the relationship between the external information X and the operation amount U increases, that is, as the minor axis direction 14 is smaller than the major axis direction 13 of the ellipse 12 illustrated in FIG. Become. Further, when the correlation coefficient is small, it indicates that the relationship between the external information X and the manipulated variable U is small. For example, in the example of FIG. 3, there is a relationship that the operation amount U increases as the external information X increases, and the correlation coefficient at this time is a value between 0 and 1.
  • the correlation coefficient is a value between ⁇ 1 and 0. Therefore, when the absolute value of the correlation coefficient is higher than a predetermined threshold, the external information X is selected because there is a relationship between the external information X and the manipulated variable U.
  • the threshold value may be fixed or variable.
  • the number of external information to be selected may be fixed, and the number of external information may be selected in descending order of the correlation coefficient.
  • FIG. 4 shows an example of a change over time of selection of the external information X in the control device 1 with a certain device as the control object 11.
  • 4A shows an example of the time transition of external information selection
  • FIG. 4A shows an example of the time transition of the correlation coefficient at that time.
  • this device acquires a total of three pieces of external information A to C at the start of use.
  • the external information A whose correlation coefficient with the operation amount change of the operator was equal to or greater than the threshold value was selected, and the operation of the apparatus was determined based on the external information A.
  • the external information B and the external information C are not selected because the relationship with the operation amount change is small, that is, the absolute value of the correlation coefficient is equal to or less than a predetermined value.
  • the correlation coefficient with the external information A decreases with time
  • the correlation coefficient with the external information B and the external information C increases, and the correlation coefficient of the external information B exceeds the threshold value after about 0.6 years. Therefore, the external information B is selected.
  • the correlation coefficient of the external information A fell below the threshold value, so the selection was canceled, and acquisition of the external information D was newly started at almost the same timing. Has selected the external information D so that it exceeds the threshold. On the other hand, the correlation coefficient of the external information D, which was initially high, decreases with time, and since the threshold value fell below about 2.9 years, the selection is cancelled.
  • External information C was acquired from the beginning, but the correlation coefficient, which was initially less than the threshold, gradually increased, and after about two years, the selection exceeded the threshold and started its selection. Acquisition of the external information E is started at substantially the same timing, and the external information E is selected because the correlation coefficient exceeds the threshold value.
  • the correlation calculation / explanatory variable selection means 7 changes the selection of external information over time based on the value of the correlation coefficient.
  • the type of external information to be acquired also changes with the passage of time, a new correlation coefficient is calculated every time the external information changes, and the necessity of selection is determined.
  • the correlation coefficient is not calculated correctly while the number of data is small. Therefore, as shown in the example of the external information A, D, and E in FIG. 4B, immediately after starting the acquisition of the external information, the threshold value is set to be equal to or less than the threshold, the number of data is sufficiently accumulated in the storage means 6, and the correlation coefficient is the threshold Select as external information from the moment of exceeding.
  • the operation feature amount calculation means 8 calculates a relational expression between both based on the current value and past value of the external information selected by the correlation calculation / explanatory variable selection means 7 and the current value and past value of the operation amount or operation tendency. To do. In addition, an operation feature amount is calculated based on the calculated relational expression and the current value of the external information.
  • FIG. 5 shows an example of the distribution of the external information X and the operation amount or the operation tendency U, as in FIG.
  • A is a coefficient relating to X
  • B is a constant.
  • This relational expression is represented as a straight line 15 in FIG.
  • the relational expression represented by the straight line 15 is derived using, for example, the least square method and the following Expression 3.
  • [A, B] ⁇ T ( ⁇ ⁇ T ⁇ ⁇ ) ⁇ ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ T ⁇ t
  • [X1, X2,..., XN] ⁇ T
  • t [U1, U2,..., UN] ⁇ T
  • Xk and Uk with the subscript k appended to X and U Represents the k-th data.
  • T represents transposition.
  • the correlation coefficient is set to a threshold value or less immediately after the start of acquisition of external information until the number of data is sufficiently accumulated in the storage means 6.
  • external information is not selected until the number of data is sufficiently accumulated, and during that time, the relational expression may not sufficiently reflect the operation amount or operation tendency of the operator. Therefore, as shown in FIG. 6, the external information selection information of the different control target operation information in the other control target (different control target) of the same operator is acquired, and the initial value of the external information selection in the control target 11 (that is, The initial value of the relational expression) may be used.
  • FIG. 6 shows a case where the external information A, D, E is selected in the other control target. At this time, unlike FIG. 4, the external information A, D, and E are selected after the correlation coefficient is calculated to be equal to or greater than the threshold immediately after the start of acquisition.
  • FIG. 7 is an example in which the transition of the selection of external information at the same time of the same control target is compared between the operator A and the operator B.
  • FIG. 7A shows a time transition of selection of external information by the operator A, and this transition is the same as FIG. 4A.
  • FIG. 7B is a time transition of selection of external information by the operator B.
  • the external information B is not selected, and the external information D and the external information E Selection time is different. In this case, even if the same control target is operated, the operator A and the operator B perform different operations.
  • the operation feature quantity calculation means 8 delivers the calculated operation feature quantity to the action determination means 5, and the action determination means 5 determines the action of the control object 11 based on the operation feature quantity as described above.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the system flow of the first embodiment of the control device according to the present invention. In this flow, it is determined at each calculation step whether or not the external information selection needs to be changed. If the change is necessary, the external information selection is changed according to a predetermined means, and the operation amount or the operation tendency and the selected external information and The relationship (correlation coefficient) is calculated, and the operation of the control target 11 is determined.
  • an operation amount is acquired by the operation amount acquisition means 2, external information is acquired by the external information selection means 4, and internal information is acquired by the internal information acquisition means 3 (S101).
  • an operation amount or an operation tendency of an operator is predicted using at least one of the current operation amount, internal information, and external information ( S102). It is determined whether or not there is a difference between the predicted operation amount or operation tendency and the actual operation amount or operation tendency of the operator, that is, whether or not the operation amount or operation tendency of the operator has changed (S103). When the change is determined (S103: YES), the process proceeds to S104. On the other hand, when the change is not determined (S103: NO), the process proceeds to S110, and the operation feature amount is calculated.
  • a correlation coefficient between the operation amount or the operation tendency and all acquired external information is calculated (S104). Then, it is determined whether or not the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold (S105). If the correlation coefficient is greater than or equal to the threshold (S105: YES), the process proceeds to S107, and if it is less than the threshold (S105: NO), the external information is not selected or has been selected so far Stops the selection (S106).
  • the process proceeds to S110 to calculate correlation coefficients. If external information that has not been left remains (S109: NO), the process returns to S104.
  • the operation feature value is calculated by the operation feature value calculation means 8 (S110). Then, based on the calculated operation feature amount, the motion determining means 5 determines the motion of the control target 11 (S111).
  • the operator's operation tendency is predicted more appropriately by using a large number of diverse external information obtained from, for example, a cloud server.
  • Change appropriate operation support and control methods according to experience and skill changes to reduce the operator's discomfort and anxiety, and suppress the variation of operation characteristics among operators, and improve the operation (driving) skills Can be unified.
  • Example 2 a second embodiment in which the control device according to the present invention is applied to a vehicle travel control device and an automatic driving system for a vehicle is configured will be described with reference to FIGS. 9 to 18.
  • symbol is attached
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a vehicle (sometimes referred to as a host vehicle) 11 as a control target equipped with a second embodiment of a control device (vehicle traveling control device) according to the present invention.
  • the FL wheel means the left front wheel
  • the FR wheel means the right front wheel
  • the RL wheel means the left rear wheel
  • the RR wheel means the right rear wheel.
  • the vehicle 11 sends command values to the steering control mechanism 30, the brake control mechanism 33, and the throttle control mechanism 40 for controlling the traveling direction of the vehicle 11 based on information from the sensors 22, 23, 24, and 25 that recognize the outside world.
  • a vehicle travel control device 21 for calculating is provided. Further, the vehicle 11 controls the steering control device 28 that controls the steering control mechanism 30 based on the command value from the vehicle travel control device 21 and the brake control mechanism 33 based on the command value, and brakes each wheel.
  • a braking control device 35 that adjusts the power distribution, an acceleration control device 39 that controls the throttle control mechanism 40 based on the command value and adjusts the torque output of the engine, and a display device 44 that displays a travel plan of the host vehicle 11 and the like. And comprising.
  • a camera 22 is provided in the front
  • laser radars 23, 24 are provided on the left and right sides
  • a millimeter wave radar 25 is provided on the rear.
  • Distance and relative speed can be detected.
  • the vehicle 11 includes a communication device 43 that performs communication between road vehicles or between vehicles.
  • a combination of the above-described sensors is shown as an example of a sensor configuration, but the present invention is not limited to this, and a combination with an ultrasonic sensor, a stereo camera, an infrared camera, or the like may be used.
  • the sensor signal (signal output from the sensor) is input to the vehicle travel control device 21.
  • the vehicle travel control device 21 has, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output device, which are not shown in detail in FIG.
  • the ROM stores a flow of vehicle travel control described with reference to FIG. Although details will be described later, the vehicle travel control device 21 calculates command values of the actuators (the steering control mechanism 30, the brake control mechanism 33, and the throttle control mechanism 40) for controlling the vehicle travel according to the generated travel plan.
  • the control devices (the steering control device 28, the braking control device 35, and the acceleration control device 39) of the actuators 30, 33, 40 receive the command value of the vehicle travel control device 21 through communication, and based on the command value, each actuator 30 , 33 and 40 are controlled.
  • the pedaling force by which the driver steps on the brake pedal 32 is boosted by a brake booster (not shown), and a hydraulic pressure corresponding to the force is generated by a master cylinder (not shown).
  • the generated hydraulic pressure is supplied to the wheel cylinders 36FL, 36FR, 36RL, 36RR provided in each wheel via the brake control mechanism 33.
  • the wheel cylinders 36FL to 36RR are composed of cylinders, pistons, pads, disk rotors, etc. (not shown).
  • the pistons are propelled by the hydraulic fluid supplied from the master cylinder, and the pads connected to the pistons are pressed against the disk rotors. Is done.
  • the disc rotor rotates with the wheels. Therefore, the brake torque acting on the disc rotor becomes a braking force acting between the wheel and the road surface. As described above, a braking force can be generated in each wheel in accordance with the driver's brake pedal operation.
  • the braking control device 35 has, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output device, like the vehicle travel control device 21.
  • the braking control device 35 includes a combine sensor 34 that can detect longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw rate, wheel speed sensors 31FL, 31FR, 31RL, and 31RR installed on each wheel, and a steering control device 28 described later.
  • a sensor signal from the steering wheel angle detection device 41, a brake force command value from the vehicle travel control device 21 described above, and the like are input.
  • the output of the braking control device 35 is connected to a brake control mechanism 33 having a pump (not shown) and a control valve, and generates an arbitrary braking force on each wheel independently of the driver's brake pedal operation. be able to.
  • the braking control device 35 estimates the spin, drift-out, wheel lock, etc. of the vehicle 11 based on the above information, generates the braking force of the corresponding wheel so as to suppress them, and improves the steering stability of the driver. Have a role.
  • the vehicle travel control device 21 communicates a brake command (value) to the brake control device 35 so that an arbitrary brake force can be generated in the vehicle 11, and automatic operation is not performed in an automatic operation in which no driver operation occurs. It plays the role of braking.
  • the present embodiment is not limited to the above braking control device, and other actuators such as a brake-by-wire may be used.
  • the steering control device 28 controls the motor 29 to generate assist torque.
  • the steering control device 28 also has, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output device, like the vehicle travel control device 21.
  • the steering control mechanism 30 is moved by the resultant force of the steering torque of the driver and the assist torque of the motor 29, and the front wheels (FL wheel, FR wheel) are cut.
  • the reaction force from the road surface is transmitted to the steering control mechanism 30 according to the turning angle of the front wheel, and is transmitted to the driver as the road surface reaction force.
  • the steering control device 28 can control the steering control mechanism 30 by generating torque by the motor 29 independently of the driver's steering operation. Therefore, the vehicle travel control device 21 can control the front wheels to an arbitrary turning angle by communicating a steering force command (value) to the steering control device 28, and is automatic in automatic driving where no driver operation occurs. It is responsible for steering.
  • the present embodiment is not limited to the steering control device, and other actuators such as steer-by-wire may be used.
  • the depression amount of the accelerator pedal 37 of the driver is detected by the stroke sensor 38 and input to the acceleration control device 39.
  • the acceleration control device 39 also has, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output device, like the vehicle travel control device 21.
  • the acceleration control device 39 controls the engine by adjusting the throttle opening according to the depression amount of the accelerator pedal 37.
  • the acceleration control device 39 can control the throttle opening independently of the driver's accelerator operation. Therefore, the vehicle travel control device 21 can cause the vehicle 11 to generate an arbitrary acceleration by communicating an acceleration command (value) to the acceleration control device 39, and automatically in automatic driving where no driver operation occurs. Has a role to accelerate.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a part of the configuration of the second embodiment of the control device (vehicle travel control device) according to the present invention.
  • the vehicle travel control device 21 includes at least an operation amount acquisition unit 2, an internal information acquisition unit 3, an external information selection unit 4, and a travel control unit 53.
  • the operation amount acquisition means 2 detects the steering torque and handle angle input by the driver via the handle 26, the amount of depression of the driver's accelerator pedal 37, the depression force of the driver's brake pedal 32, and the like.
  • the internal information acquisition means 3 inputs the operation amount of the operator (driver) to the vehicle travel control device 21 and stores it in the RAM, as in the first embodiment.
  • the internal information acquisition unit 3 includes at least a vehicle information detection unit 51 and an object detection unit 52.
  • the own vehicle information detection unit 51 specifies the current position of the own vehicle 11 and acquires the operation state quantity.
  • the processing for specifying the current position is performed from the external information acquired by at least one of GPS (not shown) and sensors 22 to 25.
  • the camera 22 may acquire image data around the host vehicle 11 and collate the stored external image with position information to identify the position of the host vehicle 11. .
  • Specific examples of the motion state amount acquired in the motion state amount acquisition process include speed, longitudinal acceleration, lateral acceleration, yaw rate, yaw angle, and the like acquired from the combine sensor 34.
  • the object detection unit 52 determines the position information, size, and obstacles of the objects (obstacles, etc.) around the host vehicle 11 from the surrounding outside world information acquired by the sensors 22 to 25 mounted on the host vehicle 11. If is a moving object, the position, speed information, etc. of the moving object are obtained.
  • the image data of the camera 22 it is possible to simultaneously identify the types of a plurality of objects and acquire information.
  • a stereo camera using two cameras is advantageous because it can detect the relative distance and relative speed of a moving object or an obstacle.
  • the external information selection unit 4 acquires external information 10 that cannot be acquired by the internal information acquisition unit 3 from the outside by communication or the like, as in the first embodiment. Then, a correlation coefficient between the external information and the operation amount is calculated from the current value and past value of the external information 10 and the current value and past value of the driver operation amount, and the absolute value of the correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value. Select external information to become. Further, a relational expression between the external information and the operation amount is calculated from the current value and past value of the selected external information, and the current value and past value of the operation amount, and the command operation amount is calculated from the current value of the external information and the relational expression. Is calculated and transmitted to the traveling control means 53.
  • the external information selection unit 4 includes at least a storage unit 6, a correlation calculation / explanatory variable selection unit 7, and an operation feature amount calculation unit 8 (see FIG. 2). Is omitted. Although details will be described later, an operation tendency may be used instead of the operation amount as in the first embodiment.
  • the external information selection means 4 includes, as external information 10, map information, traffic information, regional information in the area where the vehicle is traveling, weather information, identification information and attributes of the driver, and general information of drivers having the attributes. Estimated based on typical driving characteristics, driving history of the driver in the vehicle and other vehicles, operating characteristics in devices other than the driver's vehicle, personal schedule of the driver, Internet access history of the driver and the history And at least one of the driver's preference, the driver's health information and ecological information.
  • external information 10 maps information, traffic information, regional information in the area where the vehicle is traveling, weather information, identification information and attributes of the driver, and general information of drivers having the attributes. Estimated based on typical driving characteristics, driving history of the driver in the vehicle and other vehicles, operating characteristics in devices other than the driver's vehicle, personal schedule of the driver, Internet access history of the driver and the history And at least one of the driver's preference, the driver's health information and ecological information.
  • the map information is information related to the road shape, traffic regulations and the like on which the host vehicle 11 is to travel, and is used when generating the target travel path of the host vehicle 11. For example, when the vehicle 11 performs a right / left turn operation at a certain intersection, information on an intersection at which the vehicle 11 turns right / left is acquired. Intersection / road information includes, for example, the number of road lanes at the intersection, road width, road intersection angle, lane width, median strip width, pedestrian crossing width, setback amount from pedestrian crossing intersection, presence of signal, etc. Is mentioned. Such map information may be stored in the storage unit in advance, or may be acquired as map information data via the communication device 43. In particular, when acquiring map information data from a data center or the like via the communication device 43, there is an effect that the latest map information can be acquired. Further, the map information may be acquired from the image information acquired by the camera 22.
  • Traffic information is information obtained by acquiring road information around the place where the host vehicle 11 is located.
  • a technique for receiving traffic jam information and construction information by VICS (registered trademark) and changing a scheduled travel route (track) is widely spread.
  • VICS registered trademark
  • a point where accidents or traffic jams frequently occur, a point where many drivers easily reduce the speed, and the like may be stored in a data center or the like, and the information may be received via the communication device 43.
  • information such as traffic jams, road obstacles, and construction detected by other vehicles may be accumulated in a data center or the like, and the information may be received via the communication device 43.
  • the traffic information includes signal information.
  • the signal information may be obtained by displaying a current signal display at an intersection near the host vehicle 11 using the sensors 22 to 25 mounted on the host vehicle 11, or by road-to-vehicle communication using the communication device 43. Current and future signal indications may be obtained.
  • Both map information and traffic information are internal information when acquired by the sensors 22 to 25 mounted on the host vehicle 11, and external information when acquired from the outside through communication.
  • the region information in the region where the vehicle 11 is traveling is information indicating which region or country the vehicle 11 is currently traveling. It also accepts information that expresses traffic regulations and driving characteristics in the area. For example, in the area A, at the intersection where there is a signal that does not have a right turn lane, when the signal turns blue, if the leading vehicle is a right turn, the opposite straight vehicle will drive the right turn first. Suppose it is general. On the other hand, in the region B, it is assumed that driving in which straight ahead is a priority in any case is common. In this case, for example, the external information “right turn priority at an intersection with a signal without a right turn lane” is acquired as 1 (applicable) in region A and 0 (not applicable) in region B. Alternatively, it may be acquired as a continuous value between 0 and 1 according to the proportion of drivers who take the driving action with priority to the right turn as described above.
  • Weather information is information obtained by acquiring the weather, illuminance, temperature, humidity, road surface temperature, snow cover, wind direction, wind speed, etc. at the point where the vehicle 11 is traveling. These pieces of information are obtained directly from, for example, a transmission device installed on the road side by installing a dedicated communication terminal. Or you may acquire from a weather information provision service via the internet, and may acquire the weather information of a nearby observation point directly. Such information can be acquired as internal information in a vehicle equipped with an illuminance sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a raindrop sensor, etc., but is acquired as external information in a vehicle not equipped with these sensors.
  • the identification information and attributes of the individual driver are information related to the individual driver, and include age, gender, driving history, driving frequency, and the like. For example, by installing an ID card reading terminal in the host vehicle 11 and performing personal authentication with the ID card every time the vehicle is used, the identification information and attributes of the driver are acquired.
  • This ID card is preferably always carried by an individual, such as a driver's license or a personally owned mobile phone.
  • personal authentication may be performed by connecting a personally-owned mobile phone and the host vehicle 11 by wire or wireless (for example, (registered trademark) root communication).
  • the attribute of the driver's individual may be recorded in the ID card, or may be stored in a cloud server in association with the driver's individual identification information and acquired through the Internet.
  • the general driving characteristic of the driver having the attribute represents an operation amount or an operation tendency generally performed by a driver having the same attribute as the attribute of the individual driver. Although details will be described later, for example, as the second embodiment, when the host vehicle 11 performs obstacle avoidance traveling, the speed near the obstacle, the clearance from the obstacle, and the like are acquired as the operation tendency.
  • the driving history of the driver and the other vehicle of the driver represents an operation amount or an operation tendency when the driver has driven the vehicle and the other vehicle in the past.
  • the speed near the obstacle and the clearance from the obstacle are acquired as the operation tendency.
  • These pieces of information are desirably acquired in association with information on vehicle attributes such as the vehicle type, vehicle type, and transmission type. Such information is used, for example, to estimate the operation amount or the operation tendency in the vehicle using the operation amount or the operation tendency in another vehicle when the driver does not drive the vehicle so much.
  • the operation characteristics of the driver other than the vehicle represent an operation amount or an operation tendency when the driver operates a device other than the vehicle, for example, a construction machine, a railway, or a control panel of a production line of a factory. Such information suggests whether or not the driver is accustomed to a specific operation, and is used, for example, for predicting the driving skill of the driver.
  • the personal schedule of the driver is information obtained by acquiring schedule information registered in the schedule service on the cloud by the driver in association with personal identification information from the Internet.
  • the schedule information includes, for example, whether the current movement of the driver is commuting or going to school, a road that is frequently used, a road that is visited for the first time on a trip, or a schedule that is later (or temporal) For example) is included.
  • the driver's internet access history and the preference estimated based on the history are information obtained by acquiring the driver's previous website browsing history from the Internet, and the driving estimated based on the browsing history. Expresses the interests and preferences of the person. For example, if the number of times of browsing an automobile-related site is large or the number of times of viewing a car race video is large, it is suggested that the driver may be interested in driving the vehicle.
  • the preference estimation technique based on the Internet access history is publicly known in the advertising service, and the preference information linked to the personal account and stored on the cloud server side may be directly acquired on the Internet.
  • the driver's health information and biological information are predicted (acquired) from the personal information such as the driver's eyesight, height, heart rate, blood pressure, eyes, pupil diameter, etc. Includes health information that can interfere with the safe driving of the driver.
  • These pieces of information can be acquired as internal information if various sensors capable of measuring biological information are mounted on the vehicle, but are acquired as external information on the Internet or the like in a vehicle on which these sensors are not mounted. For example, if the driver has a device that measures his / her health every morning at home, and the health information is stored in a cloud server as a life log, the information can be obtained from the cloud server via the Internet. is there.
  • the various external information described above may be acquired by storing in advance in an auxiliary storage device in the vehicle travel control device 21, or may be stored in a cloud server in association with individual driver identification information and acquired via the Internet. May be. Since the capacity of the auxiliary storage device that can be mounted in the vehicle travel control device 21 is limited and the latest information is always obtained when acquired from the Internet, it is desirable to acquire the information via the Internet. .
  • External information is not limited to the contents described above, and any information that can be acquired from the outside through the Internet or the like can be external information.
  • the travel control means 53 includes the driver's operation amount acquired by the operation amount acquisition means 2, the own vehicle information acquired by the own vehicle information detection means 51, the object detected by the object detection means 52, and the command calculated by the external information selection means 4. Based on the operation amount, a travel plan of the host vehicle 11 is generated, and a steering angle command value and an acceleration / deceleration command value are generated based on the travel plan, and communicated to the steering control device 28, the acceleration control device 39, and the brake control device 35, respectively. The command value is transmitted. At this time, information such as a travel plan of the host vehicle 11 may be displayed on the display device 44.
  • FIG. 11A shows an example of a travel scene in which a parked vehicle 61 exists on the left side of the travel lane of the host vehicle 11 while the host vehicle 11 is traveling on a two-lane road on a certain date A by a driver's manual operation.
  • the vehicle travel control device 21 mounted on the host vehicle 11 detects the parked vehicle 61 by the object detection means 52 and acquires various operation amounts such as the driver's handle angle, accelerator stroke, and brake pedal force by the operation amount acquisition means 2.
  • the internal information acquisition means 3 acquires various internal information such as the vehicle speed, position, yaw angle, yaw rate, longitudinal and lateral acceleration of the host vehicle 11.
  • the traveling track 62 that avoids the parked vehicle 61 is obtained as a result of manual driving by the driver.
  • the traveling track 62 is stored in the storage unit 6 of the external information selection unit 4.
  • the vehicle travel control device 21 uses the travel track 62 and the position of the parked vehicle 61 acquired by the object detection unit 52 to provide a clearance 63 between the parked vehicle 61 and the travel track 62. Is calculated as the operating tendency of the driver.
  • the vehicle travel control device 21 (the external information selection means 4) acquires the external information 10 by the communication device 43 and stores it in the storage means 6.
  • the travel control means 53 of the vehicle travel control device 21 calculates the target travel path 64 during automatic travel according to the target clearance 65 calculated by the operation feature amount calculation means 8. Then, the traveling control means 53 calculates a steering target value so as to follow the target traveling path 64 and instructs the steering control device 28.
  • the operation feature amount calculation means 8 calculates a target clearance 65 having the same value as the driver's clearance 63. Therefore, the target trajectory 64 during the automatic traveling at this time is generated so as to coincide with the traveling trajectory 62 of the driver as shown in FIG.
  • FIG. 12A shows a target traveling track 64 and a target clearance 65 based on the operating tendency of the driver accumulated in the storage means 6 on the date B when a few days have elapsed from the date A, and the actual driver.
  • This shows a scene in which the traveling track 62 and the clearance 63 have different results.
  • the weather information has elapsed as shown in FIG. 12B in the external information 10 recorded in the storage unit 6. That is, it is assumed that the sunny weather on date A is raining on date B.
  • the correlation calculation / explanatory variable selection means 7 calculates a correlation coefficient from the weather information and the clearance distribution.
  • the short axis direction 14 is shorter than the long axis direction 13 of the ellipse 12 indicating an approximate distribution of data, and a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined threshold is calculated, this weather information As external information.
  • the operation feature amount calculation means 8 calculates a straight line 15 representing a relational expression as shown in FIG. 13B from the relationship between the selected weather information, which is external information, and the clearance. Then, a target clearance 65 (A) when the weather is sunny and a target clearance 65 (B) when the weather is rain are obtained.
  • the operation feature amount calculation means 8 selects weather information as external information during automatic traveling, calculates a target clearance 65 as an operation feature amount based on the calculated relational expression (straight line 15), and based on the target clearance 65
  • the travel control means 53 calculates a target travel path 64 during automatic travel. Therefore, as shown in FIG. 14, when the weather information is clear (A), the target travel path 64 (A) corresponding to the target clearance 65 (A) is calculated, and when the weather information is rainy (B). A target travel path 64 (B) corresponding to the target clearance 65 (B) is calculated.
  • the interval is set according to the percentage of clouds, and the interval between 0 and -1 is set according to precipitation.
  • the weather information is acquired as a continuous value between 1 and -1.
  • it may be a discrete value composed of three values of 1, 0, ⁇ 1, or text-based weather news is obtained from the Internet, and numerical values corresponding to characters such as “sunny”, “cloudy”, “rain”, etc. May be defined.
  • FIG. 15A shows the target travel path 64 and the target clearance 65 calculated by the operation feature amount calculation means 8 according to the weather information on the date D when a few days have elapsed from the date B, and the actual travel trajectory of the driver.
  • 62 shows a scene in which 62 and clearance 63 have different results.
  • acquisition of the driver's personal schedule is newly started as the external information 10 on the date C between the date B and the date D.
  • the driver is approaching the next scheduled time. It is assumed that the situation is “hurrying up”.
  • the time transition of the personal schedule accumulated in the storage means 6 is as shown in FIG.
  • the correlation calculation / explanatory variable selection means 7 calculates the correlation coefficient from the distribution with the clearance for the weather information and the personal schedule as the external information.
  • the weather information is substantially the same in the minor axis direction 14 with respect to the major axis direction 13 of the ellipse 12 indicating the approximate distribution of the data.
  • the relationship is small, that is, the correlation coefficient is less than the threshold. Therefore, the weather information is no longer selected as external information.
  • the distribution of the individual schedule and the clearance is smaller in the minor axis direction 14 than the major axis direction 13 of the ellipse 12 showing the approximate distribution of data, and the correlation coefficient. Exceeded the threshold. Therefore, a personal schedule is newly selected as external information (instead of weather information).
  • the operation feature amount calculating means 8 calculates a straight line 15 representing a relational expression as shown in FIG. 16B from the relationship between the personal schedule and the clearance, which are newly selected external information. And when the next schedule is approaching, that is, the target clearance 65 ( ⁇ ) when the driver is in a hurry ( ⁇ ), and there is time until the next schedule, and the driver's feelings have a margin A target clearance 65 ( ⁇ ) of ( ⁇ ) is obtained.
  • the operation feature amount calculation means 8 selects a personal schedule as external information during automatic traveling, calculates a target clearance 65 as an operation feature amount based on the calculated relational expression (straight line 15), and based on the target clearance 65
  • the travel control means 53 calculates a target travel path 64 during automatic travel. Therefore, as shown in FIG. 17, when the next schedule is approaching, that is, when the driver is in a hurry ( ⁇ ), as shown in FIG. 17, the target travel path 64 ( ⁇ ) corresponding to the target clearance 65 ( ⁇ ). ) Is calculated, and when there is time until the next schedule and there is a margin in the driver's feelings ( ⁇ ), a target travel path 64 ( ⁇ ) corresponding to the target clearance 65 ( ⁇ ) is calculated.
  • FIG. 18 is used to explain the time transition of the external information selection change by the vehicle travel control device 21 (external information selection means 4) described above.
  • the weather information was acquired as external information on the date A shortly after the host vehicle 11 started traveling, or shortly after the driver started driving the host vehicle 11, the personal schedule was acquired. It wasn't.
  • the correlation coefficient between the weather information and the clearance (the distance between the parked vehicle 61 and the host vehicle 11 when the host vehicle 11 passes by the parked vehicle 61) is preliminarily set.
  • the weather information is not selected because it is lower than the predetermined threshold.
  • the correlation coefficient between the weather information and the clearance becomes higher than the threshold value, and selection of the weather information is started.
  • the personal schedule was newly acquired as external information.
  • the correlation coefficient between the personal schedule and the clearance is low, and the personal schedule is not selected as the external information.
  • the correlation coefficient between the weather information and the clearance gradually decreased to become lower than the threshold value, and the weather information was not selected as external information.
  • the correlation coefficient between the personal schedule and the clearance gradually increases and exceeds the threshold value, and a new personal schedule is selected as external information.
  • the above time transition is, for example, that the driver of the vehicle 11 is not used to driving at first, and has taken a lot of clearance when it is raining and has poor visibility. It is a time transition that can occur in the case of driving. At the same time, because he was not used to driving at the beginning, he did not change his driving behavior even if his schedule was not enough. When he got used to driving with time and his schedule was not enough, This is a time transition that can occur when the clearance is increased so that it does not need to slow down much.
  • the weather information and the personal schedule are merely examples of the external information 10, and the external information to be selected is not limited to these.
  • the vehicle travel control device 21 performs automatic travel.
  • the vehicle travel control device 21 provides a driving support system that supports the driving operation of the driver. Is also applicable.
  • the driver's future driving behavior is predicted from the driver's past operation tendency, and if the driver deviates from the prediction, it is determined that the driver is performing dangerous driving behavior, and control intervention is performed. , Driving support like this becomes possible.
  • Example 3 a third embodiment in which the control device according to the present invention is applied to a construction machine control device will be described with reference to FIGS.
  • symbol is attached
  • FIG. 19 is an explanatory view showing the appearance of the construction machine 11 as a control target equipped with the third embodiment of the control device (construction machine control device) according to the present invention.
  • the construction machine 11 is a hydraulic excavator on which a hydraulic control device is mounted, and mainly includes a traveling body 200, a swivel body 201 having a driver's seat, etc., and a front work machine 202.
  • the traveling body 200 travels by driving the left and right crawlers 200a, 200b with the left and right traveling motors 210a, 210b, and the revolving body 201 is swung on the traveling body 200 by a built-in revolving motor 211. It is supposed to be.
  • the communication device 43 is mounted on the swivel body 201 or the like.
  • the front work machine 202 has an articulated structure including a boom 203, an arm 204, and a bucket 205 for excavating the ground from the revolving structure 201 side, and a boom cylinder 206, an arm cylinder 207, and a bucket cylinder 208 as actuators, respectively. Is driven to rotate in a vertical plane.
  • the construction machine 11 to be controlled is a hydraulic excavator
  • valve devices corresponding to the travel motors 210a and 210b, the swing motor 211, the boom cylinder 206, the arm cylinder 207, and the bucket cylinder 208 are provided.
  • these actuators 206 to 208 may be electric types such as electric linear actuators.
  • FIG. 20 is a block diagram showing a part of the configuration of a construction machine equipped with Example 3 of the control device (construction machine control device) according to the present invention.
  • a boom cylinder 206, an arm cylinder 207, a bucket cylinder 208, travel motors 210a and 210b, and a swing motor 211 as actuators are a boom control device 231, an arm control device 232, a bucket control device 233, and a travel motor, respectively. It is driven by a control device 234 and a turning motor control device 235.
  • the control devices 231 to 235 and the actuators 206 to 208, 210a, 210b, and 211 generate electric power generated by rotating the generator 222 by the prime mover 221, and the control devices 231 to 235 and the actuators 206 to 208, 210a, It is driven by supplying it to 210b and 211.
  • a line connecting the generator 222 and the control devices 231 to 235 is a power line 223.
  • the construction machine control device 241 controls the control devices 231 to 235.
  • the construction machine control device 241 calculates an operation command value from the operation amount by the operation lever 242 and the operation pedal 243 of the operator (operator), and transmits the operation command value to each of the control devices 231 to 235.
  • a line connecting the construction machine control device 241 and the control devices 231 to 235 is a signal line 244, and an operation command value is transmitted from the construction machine control device 241 to the control devices 231 to 235 via the signal line 244.
  • internal information (position, angle, speed, etc.) of each actuator is transmitted from each control device 231 to 235 to the construction machine control device 241.
  • the construction machine control device 241 receives the external information 10 via the communication device 43.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a part of the configuration of the third embodiment of the control device (construction machine control device 241) according to the present invention.
  • the construction machine control device 241 includes at least an operation amount acquisition unit 2, an internal information acquisition unit 3, an external information selection unit 4, and an excavation control unit 251. Since the operations of the operation amount acquisition unit 2, the internal information acquisition unit 3 and the external information selection unit 4 are substantially the same as those in the first embodiment or the second embodiment, detailed description thereof will be omitted, and only the outline thereof will be described below.
  • the operation amount acquisition means 2 acquires the operation amounts by the operator's operation lever 242 and the operation pedal 243 and stores them in the RAM. For example, when an analog voltage of a potentiometer attached to the base of the operation lever 242 is acquired as an operation amount, an analog-digital converter that converts the analog voltage into a digital signal is provided.
  • the internal information acquisition means 3 receives the sensor information of each actuator and the calculated value in each control device 231 to 235 via the signal line 244 from each control device 231 to 235.
  • a sensor such as an accelerometer
  • a sensor value detected by the sensor is acquired as internal information.
  • information such as the rotation angle, rotation speed, command torque, and current value of the travel motors 210a and 210b is acquired as sensor information of the actuator and calculated values in the control device.
  • the bucket control device 233 information such as the cylinder pressure of the bucket cylinder 208 and the propulsive force in the vertical direction is acquired.
  • the external information selection unit 4 acquires external information 10 that cannot be acquired by the internal information acquisition unit 3 from the outside by communication or the like. Then, the command operation amount is calculated and transmitted to the excavation control means 251.
  • the external information selection unit 4 includes at least a storage unit 6, a correlation calculation / explanatory variable selection unit 7, and an operation feature amount calculation unit 8 (see FIG. 2). Then, explanation is omitted.
  • the external information selection unit 4 calculates, for example, the amount of earth and sand to be excavated, the maximum value of excavation force, the coefficient of excavation force with respect to the operation input by the operation lever 242 as the command operation amount.
  • the excavation control means 251 is based on the operation amount of the operator (operator) acquired by the operation amount acquisition means 2, the internal information acquired by the internal information acquisition means 3, and the command operation amount calculated by the external information selection means 4.
  • the target excavation operation for controlling the excavation of 11 is determined. And based on the said target excavation operation, the control command value with respect to each actuator 206 thru
  • the target excavation operation for example, a trajectory of the toe center position at the tip of the bucket 205 is generated.
  • FIG. 22 (A) shows a scene in which excavation support is performed using a construction machine control device 241 on a certain date A.
  • FIG. The construction machine 11 excavates the ground using a bucket 205 provided at the tip of the front work machine 202 to generate an excavation surface 261.
  • the operation of the construction machine control device 241 will be described in the case where the toe height 262 of the bucket 205 in the ground excavation work becomes a time transition as shown in FIG.
  • a solid line 264 represents a time transition of the toe height when operated by an experienced operator
  • a broken line 265 represents a time transition of the toe height when operated by an inexperienced operator (the operator).
  • the broken line 265 is not stable in height as compared with the solid line 264. For example, a sufficient amount of excavation cannot be obtained, it takes time for excavation, the progress of wear of parts of the construction machine 11 due to excessive excavation force, etc. The effect of. Therefore, the operation amount of the skilled person is stored in advance as the ideal target operation amount 264 in the storage unit 6 constituting the external information selection unit 4.
  • the construction machine control device 241 performs control intervention when there is a difference (deviation) 266 in the operation amount between the ideal target operation amount 264 and the operation amount 265 of the operator, and the operation amount of the operator is determined by a skilled person.
  • the operation support is performed so that the operation amount approaches that of
  • control intervention amount is limited (control intervention possible range), and when the difference 266 exceeds the control intervention possible range, the control intervention amount is set within the control intervention possible range, or The control intervention is stopped (that is, the toe height 262 of the bucket 205 is controlled to match the operation amount 265 of the operator). And a part of ideal target operation amount 264 memorize
  • FIG. 23 (A) shows that the difference 266 between the ideal target operation amount 264 stored in the storage means 6 and the actual operation amount 265 of the operator on the date B when a certain number of days have elapsed from the date A is shown in FIG. It shows a scene that grew beyond the scope of intervention.
  • the weather information has elapsed as shown in FIG. 23B in the external information 10 recorded in the storage unit 6. That is, it is assumed that the sunny weather on date A is raining on date B.
  • the correlation calculation / explanatory variable selection means 7 calculates the correlation coefficient from the weather information and the distribution of the difference, as shown in FIG.
  • the short axis direction 14 is shorter than the long axis direction 13 of the ellipse 12 indicating the approximate distribution of data, and a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined threshold is calculated.
  • Weather information is selected as a variable.
  • the operation feature quantity calculation means 8 calculates a straight line 15 representing a relational expression as shown in FIG. 24B from the relationship between the selected weather information and the weather information. Then, a difference 266 (A) when the weather is sunny and a difference 266 (B) when the weather is rain are obtained.
  • the operation feature amount calculation means 8 selects weather information as external information at the time of operation support, calculates a difference based on the calculated relational expression (straight line 15), and calculates the ideal target operation amount 264 by the calculated difference. change. Accordingly, when the weather information is clear (A) as in the transition of the ideal target operation amount 264 shown in FIG. 25, the ideal target operation amount 264 is calculated as 264 (A), and when the weather information is rainy ( In B), the ideal target operation amount 264 is calculated as 264 (B).
  • FIG. 26A shows the difference between the ideal target operation amount 264 calculated by the operation feature amount calculation means 8 according to the weather information and the actual operation amount 265 of the operator on the date D when a few days have passed since the date B.
  • 266 shows a scene in which 266 occurs.
  • the external information 10 acquisition of information related to the operating device immediately before the operator is newly started on the date C between the date B and the date D, and the operator usually often uses the machine B.
  • the machine A is being operated in front of the construction machine 11 at this time.
  • the time transition of the information regarding the operating device immediately before the operator stored in the storage unit 6 is as shown in FIG.
  • the correlation calculation / descriptive explanatory variable selection means 7 calculates the correlation coefficient from the distribution of the information about the controller immediately before the operator and the difference as external information.
  • the short axis direction 14 is smaller than the long axis direction 13 of the ellipse 12 showing the approximate distribution of data, and the correlation coefficient is equal to or greater than the threshold value. Therefore, information related to the operating device immediately before the operator is newly selected as external information.
  • the operation feature quantity calculation means 8 is a straight line representing a relational expression, from the relationship between the newly selected external information relating to the operating device immediately before the operator and the difference. 15 is calculated. Then, the difference 266 ( ⁇ ) when the machine that the operator has operated immediately before is the machine A ( ⁇ ), and the machine that the operator has operated immediately before is the machine B ( ⁇ ). The time difference 266 ( ⁇ ) is obtained.
  • the operation feature amount calculation means 8 selects information regarding the operating device immediately before the operator as external information at the time of operation support, calculates a difference based on the calculated relational expression (straight line 15), and calculates the calculated difference.
  • the ideal target operation amount 264 is changed by the amount. Therefore, as in the transition of the ideal target operation amount 264 shown in FIG. 28, when the previous operating device is the machine A ( ⁇ ), the ideal target operation amount 264 is calculated as 264 ( ⁇ ), and the previous operation is performed. When the machine is the machine B ( ⁇ ), the ideal target operation amount 264 is calculated as 264 (B).
  • the machine A is larger than the machine B.
  • the amount of excavation becomes larger than usual. This can happen when there is a tendency.
  • the same effects as those of the control device 1 of the first embodiment or the vehicle travel control device 21 of the second embodiment can be obtained.
  • the construction machine control device 241 of the third embodiment performs both the manual operation mode and the automatic operation mode by the operator.
  • the present invention can also be applied to a construction machine provided. In this case, by learning the operator's past operation tendency and reproducing the operation tendency in the automatic operation mode, it is possible to realize an automatic operation with little uncomfortable feeling for the operator.
  • a power shovel has been described as an example of construction machines.
  • the present invention can be applied to other construction machines such as a dump truck, a crane truck, a bulldozer, a hydraulic breaker, and a Z-hawk. It is.
  • the present invention can be applied to industrial machines (processing machines, molding machines, rolling mills, etc.), small mobility (single-seater small cars, motorcycles, inverted pendulum type mobility, etc.), railways, and the like.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • Control device (Example 1) 2 Operation amount acquisition means 3 Internal information acquisition means 4 External information selection means 5 Operation determination means 6 Storage means 7 Correlation calculation / explanatory variable selection means 8 Operation feature quantity calculation means 9 Operation amount 10 External information 11
  • Control object (vehicle, construction machine) ) 21
  • Vehicle travel control device (Example 2) 22-25 sensor 26 steering wheel 28 steering control device 32 brake pedal 35 braking control device 37 accelerator pedal 39 acceleration control device 43 communication device 44 display device 51 own vehicle information detection means 52 object detection means 53 travel control means 200 running body 201 turning body 206 Boom cylinder 207 Arm cylinder 208 Bucket cylinder 210a, 210b Traveling motor 211 Turning motor 231 Boom control device 232 Arm control device 233 Bucket control device 234 Traveling motor control device 235 Turning motor control device 241 Construction machine control device (Example 3) 251 Drilling control means

Abstract

操作者の操作傾向変化の予測を適切に行い、操作者にとっての違和感や不安感を低減する制御装置を提供する。制御対象から直接取得可能な情報である内部情報を取得する内部情報取得手段と、前記制御対象に対する操作者の操作量を取得する操作量取得手段と、前記制御対象から直接取得していない情報である外部情報を外部から複数取得し、取得した前記複数の外部情報から前記操作量の変化を説明する外部情報を選択する外部情報選択手段と、前記内部情報と前記操作量の少なくとも一方と、前記外部情報選択手段により選択した前記外部情報とを用いて、前記制御対象の動作を決定する動作決定手段と、を備える。

Description

制御装置
 本発明は、操作者の特性を再現する制御装置に関する。
 従来、操作者の操作入力に応じて制御対象を動作させる操作支援モード、操作者の操作入力によらず制御対象を自動で動作させる自動動作モードの少なくとも一つを備えた制御対象に対し、操作者の操作特性を予め学習して再現し、操作者の違和感や不安感の低減を図る制御装置が知られている。
 車両の走行状態を制御する車両走行制御装置を例にとれば、特許文献1には、手動走行時の車間距離・加速度・減速度から車両制御情報を抽出し、自動車間距離制御において、ドライバの特性に合った走行を実現する技術が開示されている。また、特許文献2には、自車両の走行状態情報、道路状況情報、環境状況情報などの車両関連情報、運転者の車両操作情報、乗員の状態を示す乗員状態情報から、自車両の運転者の意思を推定し、車両関連情報、乗員状態情報、及び操作状況情報の少なくとも一つの情報の示す状態の変化が所定の閾値を超えた場合に、シートバックなどの車載機器の制御開始の判定を行う運転支援技術が開示されている。
特開2003-118425号公報 特開2005-329800号公報
 特許文献1に所載の従来技術では、車両搭載センサの情報およびドライバの手動走行時の操作情報を用いて操作特性の学習を行っている。しかし、通信で取得する情報は交通法規違反情報のみで、ドライバの特性学習には用いていない。したがって、車両搭載センサ情報以外の外的要因でドライバの特性が変わる場合に対応できない。また、特許文献2に所載の従来技術では、あらかじめ各種情報と運転者の意思変化の関係をテーブル化しておき、当該情報の変化に対し、車載機器の制御を開始するための閾値を動的に変更することで、運転者の特性変更に対応している。しかしながら、運転者の意思の変化判定に用いる情報は予め決められており、意思変化判定に用いていない、もしくはそもそも取得していない情報はドライバの特性変化に用いられないため、ドライバの特性変化を十分には検出できない可能性がある。
 本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、IoT(Internet of Things)社会の進展に従ってクラウドサーバから得られる多数かつ多様な情報を活用し、操作者(ドライバ、乗員など)の操作傾向変化をより適切に予測し、操作者の経験や技能変化に合わせて操作支援や制御方法を変更する制御装置を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明に係る制御装置は、制御対象から直接取得可能な情報である内部情報を取得する内部情報取得手段と、前記制御対象に対する操作者の操作量を取得する操作量取得手段と、前記制御対象から直接取得していない情報である外部情報を外部から複数取得し、取得した前記複数の外部情報から前記操作量の変化を説明する外部情報を選択する外部情報選択手段と、前記内部情報と前記操作量の少なくとも一方と、前記外部情報選択手段により選択した前記外部情報とを用いて、前記制御対象の動作を決定する動作決定手段と、を備え、前記外部情報選択手段は、前記外部情報の選択を時間経過に従って変更するとともに、選択された前記外部情報と前記操作量取得手段により取得した前記操作量の間の関係式を算出し、前記動作決定手段は、前記外部情報選択手段により算出した前記関係式に従って前記制御対象の動作を決定することを特徴としている。
 本発明によれば、外部情報を用いて操作者の操作傾向の変化をより適切に予測することで、操作者の経験や技能変化に合わせた適切な操作支援・制御方法の変更を行い、操作者の違和感や不安感を低減するとともに、操作者間の操作特性ばらつきを抑え、操作(運転)技能を高レベルに統一させる制御装置を提供することが可能となる。
 上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る制御装置の実施例1の構成を示したブロック図である。 本発明に係る制御装置の実施例1の詳細構成を示したブロック図である。 操作量または操作傾向と外部情報の分布の一例を示した説明図である。 (A)は外部情報の選択の時間推移の一例を示した図、(B)は相関係数の時間推移の一例を示した図である。 操作量または操作傾向と外部情報の関係式算出の一例を示した説明図である。 (A)は外部情報の選択の時間推移の一例を示した図、(B)は相関係数の時間推移の一例を示した図である。 外部情報の選択の時間推移が操作者間で異なる例を示した図であり、(A)は操作者Aにおける外部情報の選択の時間推移の一例を示した図、(B)は操作者Bにおける外部情報の選択の時間推移の一例を示した図である。 本発明に係る制御装置の実施例1のシステムフローを示したフロー図である。 本発明に係る制御装置の実施例2を搭載した車両の全体構成を示した説明図である。 本発明に係る制御装置の実施例2の構成を示したブロック図である。 外部情報選択の一例を示した説明図であり、(A)は手動走行時の走行軌跡の一例を示した図、(B)は自動走行時の走行軌跡の一例を示した図である。 外部情報選択の一例を示した説明図であり、(A)は手動走行時の走行軌跡の一例を示した図、(B)は外部情報の時間推移の一例を示した図である。 外部情報選択の一例を示した説明図であり、(A)は外部情報と操作特徴量の相関の一例を示した説明図、(B)は外部情報と操作特徴量の関係の一例を示した説明図である。 外部情報選択の一例を示した説明図である。 外部情報選択の時間推移の一例を示した説明図であり、(A)は手動走行時の走行軌跡の一例を示した図、(B)は外部情報の時間推移の一例を示した図である。 外部情報選択の時間推移の一例を示した説明図であり、(A)は外部情報と操作特徴量の相関の一例を示した説明図、(B)は外部情報と操作特徴量の関係の一例を示した説明図である。 外部情報選択の時間推移の一例を示した説明図である。 (A)は外部情報選択の時間推移の一例を示した図であり、(B)は相関係数の時間推移の一例を示した図である。 本発明に係る制御装置の実施例3を搭載した建設機械の全体構成を示した説明図である。 本発明に係る制御装置の実施例3を搭載した建設機械のシステム構成を示した説明図である。 本発明に係る制御装置の実施例3の詳細構成を示したブロック図である。 外部情報選択の一例を示した説明図であり、(A)は建設機械による切削作業の外観の一例を示した図、(B)は建設機械のバケットの爪先高さの時間推移の一例を示した図である。 外部情報選択の一例を示した説明図であり、(A)は建設機械のバケットの爪先高さの時間推移の一例を示した図、(B)は外部情報の時間推移の一例を示した図である。 外部情報選択の一例を示した説明図であり、(A)は外部情報と操作特徴量の相関の一例を示した説明図、(B)は外部情報と操作特徴量の関係の一例を示した説明図である。 外部情報選択の一例を示した説明図である。 外部情報選択の時間推移の一例を示した説明図であり、(A)は建設機械のバケットの爪先高さの時間推移の一例を示した図、(B)は外部情報の時間推移の一例を示した図である。 外部情報選択の時間推移の一例を示した説明図であり、(A)は外部情報と操作特徴量の相関の一例を示した説明図、(B)は外部情報と操作特徴量の関係の一例を示した説明図である。 外部情報選択の時間推移の一例を示した説明図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(実施例1)
 まず初めに、本発明の制御装置の一例である実施例1について図1乃至図8を用いて説明する。
 図1は、本発明に係る制御装置の実施例1の構成の一部を示すブロック図である。図1に示される実施例1では、制御装置1は、少なくとも、操作量取得手段2、外部情報選択手段3、内部情報取得手段4、動作決定手段5から構成されている。
 制御装置1は、図1に詳細に示していないが、例えば、CPU、ROM、RAM、及び入出力装置を有する。上記ROMには、図1および図2を用いて説明する制御フローが記憶されている。詳細は後述するが、制御装置1は、制御対象11の動作を決定し、前記動作を実現するように制御対象11に搭載されたアクチュエータ(不図示)を制御する。あるいは、制御対象11に搭載された各アクチュエータを制御する制御装置(不図示)に対し、指令値を演算して送信する構成であってもよい。この場合、各アクチュエータの制御装置は、制御装置1の指令値を通信などにより受信し、当該指令値に基づき制御対象11に搭載された各アクチュエータを制御する。
 アクチュエータは、制御対象11の種類や構成によって異なる。例えば制御対象11が車両であれば、エンジンスロットル、ブレーキポンプ、電動パワーステアリングモータなどがアクチュエータとなる(後述する実施例2参照)。また、制御対象11がショベルカーなどの建設機械であれば、ショベルの動作を決定する油圧系統の油圧ポンプなどがアクチュエータとなる(後述する実施例3参照)。
 操作量取得手段2は、操作者の操作量9を制御装置1に入力し、RAMに記憶する。図1に詳細は示していないが、例えばレバーの根元に取り付けられたポテンショメータのアナログ電圧を操作量として取得する場合、アナログ電圧をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換器を備える。また、例えば操作量がハンドル・レバー等の回転数や回転角度であり、ハンドルやレバーの回転部に取り付けられたエンコーダのパルス電圧を操作量として取得する場合、その電圧が閾値未満のときに0、閾値以上のときに1を生成するデジタル入力器を備える。さらに、スイッチやボタン等を備えた制御盤、タッチパネル等の入力デバイスを備える制御対象11については、当該入力デバイスによる操作者の操作入力を操作量として扱う。
 操作量は、制御対象11の種類や構成によって異なる。例えば制御対象11が車両であれば、ハンドルの角度や操舵トルク、アクセルペダルおよびブレーキペダルの角度や踏力などを操作量として取得する(後述する実施例2参照)。また、制御対象11がショベルカーなどの建設機械であれば、ショベルの上げ下げを指示するレバーの角度などを操作量として取得する(後述する実施例3参照)。
 内部情報取得手段3は、制御対象11に搭載された各種センサ(不図示)の情報、制御装置1内部で計算されている内部計算情報の一部の少なくとも1つを取得し、RAMに記憶する。すなわち、制御対象11から直接取得可能な情報であり、得られる情報は、制御対象11の種類や構成によって決定される。例えば、制御対象11が車両であれば、各輪に取り付けられた回転角センサにより取得した回転速度、車体に取り付けられた加速度・ジャイロセンサにより取得した前後加速度やヨーレート、GPS受信機により受信した車両の現在位置、カメラ・ミリ波センサ・ソナーなどにより取得した車両周辺の物体認識情報などが内部情報となる(後述する実施例2参照)。また、制御装置1内部で計算している中間変数や、最終的にアクチュエータに指令している制御指令値などの内部計算情報も内部情報に含まれる。
 外部情報選択手段4は、内部情報取得手段3によって取得することができない外部情報10を、通信などにより外部から取得する。ここで取得する外部情報10の数は常に(時間に応じて)変化する。そして、外部情報の現在値および過去値、操作量の現在値および過去値から、外部情報と操作量の間の相関係数(あるいは相関値)を算出し、相関係数の絶対値が所定値以上となる外部情報を選択する。さらに、選択した外部情報の現在値および過去値、操作量の現在値および過去値から、外部情報と操作量の間の関係式を算出し、外部情報の現在値および前記関係式から指令操作量を算出し、動作決定手段5に送信する(後で詳述)。指令操作量は、例えば車両の自動車間距離制御システムの場合、先行車との車間距離の設定、最高速度の設定などが該当する。
 内部情報取得手段3により取得した内部情報と操作量の関係から操作者の操作傾向を算出し、前記操作傾向を操作量の代わりに用いても良い。例えば車両の自動車間距離制御システムの場合、カメラ、ミリ波レーダなどにより検出した先行車との車間距離を内部情報として取得し、前記車間距離とアクセル・ブレーキ踏力の関係を操作傾向として算出する。この場合、車間時間(車間距離を自車両の現在速度で割った値)の逆数とアクセル・ブレーキ踏力の間に関係があることが一般に知られており、この関係における係数を操作傾向として用いても良い。
 外部情報選択手段4で取得する外部情報は、専用の端末を用いて受信するものと、インターネットへ接続可能な汎用通信端末を用いて受信するものとに分けられる。例えば車両の場合、VICS(登録商標)による交通情報の受信、カーナビゲーションシステムによる地図情報の受信などの例がすでに公知となっている。一方、インターネットへ接続可能な汎用通信端末により、従来利用できなかった情報を受信可能である。例えば車両の場合、詳細は後述するが、当該車両が走行中の地域における地域情報(今どの地域にいるか、当該地域の人間特性や運転特性)、天候情報(天気、照度、気温、湿度、路面温度、積雪など)、運転者個人の識別情報や属性(年齢・性別)、当該属性をもつ運転者の一般的な運転特性、当該運転者の当該車両および他車両における運転履歴、当該運転者の車両以外の装置における操作特性、当該運転者の個人スケジュール、当該運転者のインターネットアクセス履歴や前記履歴に基づき推定した嗜好、当該運転者の健康情報や生態情報(病歴、視力、運転前の心拍・血圧・目線等から予め取得した当日の心理状態)など、インターネットを介して取得可能な多様かつ多量な情報を外部情報として受信する。
 情報によっては制御対象11に備え付けられたセンサから内部情報として取得可能なものも存在しうる。例えば車両の場合、ヘッドライトの自動点灯を行うための照度センサ、ワイパーの自動操作を行うための雨滴センサにより天候情報を取得可能な場合がある。しかしながら、前記照度センサ、前記雨滴センサが搭載されていない車両において、天候情報は外部情報として取得することとなる。
 操作者の操作特性は、当該操作者の心理状態、技能や経験の変化に従って常に変化する。また、インターネットで取得する外部情報も、数、種類ともに日々変化するため、外部情報と操作量の間の相関係数の算出は常に行われ、その結果として、外部情報の選択は時間経過とともに変化する。
 前記外部情報選択手段4による外部情報の選択は、制御装置1の外部に存在する外部記憶装置またはクラウドサーバから、選択すべき外部情報を受信することにより行っても良い。すなわち、前記外部記憶装置またはクラウドサーバに、外部情報の現在値および過去値、操作量の現在値および過去値を記憶し、前記外部記憶装置またはクラウドサーバにおいて外部情報と操作量の間の相関係数を算出し、相関係数が所定値以上となる外部情報を選択する。制御装置1は、前記外部記憶装置またはクラウドサーバから、どの外部情報を選択すべきかを受信する。例えば5つの外部情報A乃至Eから、外部情報Aおよび外部情報Dを選択すべきという情報を受信した場合、外部情報選択手段4は、外部情報Aおよび外部情報Dと操作量の間の関係式を算出する。
 さらに、前記外部記憶装置またはクラウドサーバにおいて、選択した外部情報の現在値および過去値、操作量の現在値および過去値から、外部情報と操作量の間の関係式を算出し、制御装置1に対して前記関係式を通信により送信してもよい。この場合、外部情報選択手段4は、受信した関係式をそのまま用いて指令操作量を算出し、その指令操作量を動作決定手段5に送信する。
 動作決定手段5は、外部情報選択手段4が算出した指令操作量に基づき、制御対象11の動作を決定する。そして、前記動作を実現するように、制御対象11に搭載された各アクチュエータの制御指令値を算出する。この制御装置1がアクチュエータを直接制御する構成である場合は、各アクチュエータを動作させるための物理量を算出する。例えば車両の自動車間距離制御システムの場合、先行車との車間距離の設定、最高速度の設定などに従って、車両の加速度指令値を算出し、当該加速度指令値を実現するように、エンジンスロットルやブレーキ圧を制御する。
 図2は、本発明に係る制御装置の実施例1の外部情報選択手段4の具体的な構成を示したブロック図である。図2で示すように、外部情報選択手段4は、少なくとも、記憶手段6、相関算出・説明変数選択手段7、操作特徴量算出手段8から構成されている。
 記憶手段6は、操作量の現在値および過去値、外部情報の現在値および過去値を、RAMまたはHDD、SSDなどの補助記憶装置に記憶する。また、記憶された操作量から、操作者の操作傾向を算出する。例えば、車両の場合、ハンドル角の高周波成分を算出することにより、操作者(ドライバ)のふらつき度合いを操作傾向として算出する。あるいは、前述の通り、内部情報取得手段3により取得した内部情報と操作量の関係から操作者の操作傾向を算出し、前記操作傾向を操作量の代わりに用いても良い。さらに、後述する相関算出・説明変数選択手段7に基づく外部情報選択内容、および操作特徴量算出手段8に基づく関係式を記憶し、前記関係式に基づき予測した操作量または操作傾向と、操作者の実際の操作量または操作傾向に差異がなかった場合には、記憶した選択情報をそのまま相関算出・説明変数選択手段7に受け渡す。
 相関算出・説明変数選択手段7は、記憶手段6に記憶された前記操作量または操作傾向と、ある時刻に取得した前記操作量または操作傾向が異なる場合に、前記操作量または操作傾向の変化と、取得した全ての外部情報の変化から、 両者の相関係数を算出する。そして、相関係数の絶対値が予め決められた閾値より大きくなった外部情報を選択する。
 図3を用いて、相関算出の一例を説明する。図3において、横軸が外部情報Xの値、縦軸がその時の操作量または操作傾向(以下、単に操作量ということがある)Uの値を表す。所定の時間サンプルごとに外部情報Xおよび操作量Uを取得すると、図3に示すような分布図が得られる。ここで、図3中の楕円12は、分布のおおよその広がりを表している。このとき、相関係数Rは、以下の数式1に基づき算出する。
〔式1〕
  R=Σ(X-X’)・(U-U’)/√Σ(X-X’)^2・√Σ(U-U’)^2
 ここで、X’は外部情報Xの平均値、U’は操作量Uの平均値、Σは全サンプルにおける合計値を表す。本数式1において、外部情報Xと操作量Uに関係があるほど、すなわち図3に示した楕円12の長軸方向13に対して短軸方向14が小さいほど、相関係数の絶対値は高くなる。また、相関係数が小さいとき、外部情報Xと操作量Uの間の関係性が小さいことを表す。例えば、図3の例で言えば、外部情報Xが大きいほど操作量Uが大きいという関係があり、このときの相関係数は0以上1以下の値となる。また、外部情報Xが大きいほど操作量Uが小さいという関係の場合には、相関係数は-1以上0以下の値となる。そこで、この相関係数の絶対値が所定の閾値より高いときに、外部情報Xと操作量Uの間に関係があるとして当該外部情報Xを選択する。このとき、閾値は、固定であってもよいし、可変であってもよい。また、選択する外部情報の数を固定し、相関係数の高い順に当該数だけ外部情報を選んでもよい。
 図4を用いて、外部情報Xの選択を時間経過とともに変更する例について説明する。図4は、ある装置を制御対象11として、制御装置1における外部情報Xの選択の時間変化の一例を示したものである。図4(A)が外部情報選択の時間推移の例、図4(A)がその時の相関係数の時間推移の例を表す。
 図4において、この装置では、利用開始時に外部情報A乃至Cの計3つの外部情報を取得していた。その中で、操作者の操作量変化との相関係数が閾値以上だった外部情報Aが選択され、外部情報Aに基づき装置の動作が決定された。外部情報Bおよび外部情報Cは、操作量変化との関係が小さい、すなわち相関係数の絶対値が所定値以下であったことから選択されていない。その後、時間経過とともに外部情報Aとの相関係数は低下し、外部情報Bおよび外部情報Cとの相関係数は増加し、約0.6年後に外部情報Bの相関係数が閾値を超えたために、当該外部情報Bが選択されている。
 その後、約1.2年後には外部情報Aの相関係数が閾値を下回ったためにその選択を取りやめ、ちょうどほぼ同じタイミングで新たに外部情報Dの取得を開始し、しばらくしてその相関係数が閾値を超えために当該外部情報Dを選択している。一方、初めは高かった外部情報Dの相関係数は時間経過とともに低下し、約2.9年後に閾値を下回ったためにその選択を取りやめている。
 外部情報Cは当初から取得していたが、当初は閾値未満だった相関係数が徐々に増加し、約2年後に閾値を超えてその選択を開始している。ほぼ同じタイミングで外部情報Eの取得を開始し、その相関係数が閾値を越えているために当該外部情報Eを選択している。
 このように、相関算出・説明変数選択手段7では、相関係数の値に基づき、外部情報の選択を時間経過とともに変化させている。また、取得する外部情報の種類も時間経過とともに変化するため、外部情報の変化の都度、新たに相関係数を算出して選択の要否を判定している。
 なお、相関係数は、データ数が少ない間は正しく計算されない。したがって、図4(B)で外部情報A、DおよびEの例で示すように、外部情報を取得開始した直後は閾値以下とし、記憶手段6にデータ数が十分蓄積され、相関係数が閾値を越えた瞬間から、外部情報として選択する。
 操作特徴量算出手段8は、前記相関算出・説明変数選択手段7によって選択した外部情報の現在値および過去値と、操作量または操作傾向の現在値および過去値に基づき、両者の関係式を算出する。また、算出した前記関係式と当該外部情報の現在値に基づき、操作の特徴量を算出する。
 図5を用いて、前記関係式の算出の一例を説明する。図5は、図3と同様、外部情報Xと操作量または操作傾向Uの分布の一例を示している。このとき、操作特徴量算出手段8は、以下の数式2で示される関係式を導出する。
〔式2〕
  U=AX+B
 ここで、AはXにかかる係数、Bは定数である。この関係式は、図5において直線15のように表される。直線15で表される関係式の導出は、例えば最小二乗法を用い、以下の数式3を用いて導出する。
〔式3〕
  [A,B]^T=(Φ^T・Φ)^-1・Φ^T・t
 ここで、Φ=[X1,X2,・・・,XN]^T、t=[U1,U2,・・・,UN]^Tであり、XとUに添え字kを付したXk、Ukはそれぞれ、k番目のデータであることを表す。また、Tは転置を表す。
 前述の図4では、記憶手段6にデータ数が十分蓄積されるまで、外部情報を取得開始した直後は、相関係数を閾値以下としていた。しかしながら、データ数が十分蓄積されるまでは外部情報が選択されず、その間は、前記関係式が前記操作者の操作量または操作傾向を十分には反映しない可能性がある。そこで、図6に示すように、同一操作者の他制御対象(別の制御対象)における別制御対象操作情報の外部情報選択情報を取得し、制御対象11における外部情報選択の初期値(つまり、前記関係式の初期値)としてもよい。図6は、他制御対象において、外部情報A、D、Eを選択していた場合を示す。この時、図4とは異なり、外部情報A、D、Eについては、取得開始直後から相関係数が閾値以上に計算されて、選択されている。
 また、同じ外部情報を取得しても、操作者によって操作量あるいは操作傾向が異なるため、図4(A)で示した外部情報の選択の時間推移は、同じ時刻であっても操作者間で異なる可能性がある。図7は、同一制御対象の同一時刻における外部情報の選択の推移を、操作者Aと操作者Bで比較した一例である。図7(A)は操作者Aにおける外部情報の選択の時間推移であり、この推移は図4(A)と同一である。一方、図7(B)は操作者Bにおける外部情報の選択の時間推移であり、ここでは、操作者Aと比較すると、外部情報Bが選択されておらず、外部情報Dおよび外部情報Eの選択時期が異なっている。この場合、同じ制御対象を操作しても、操作者Aと操作者Bの間では異なる動作をすることになる。
 操作特徴量算出手段8は、算出した操作特徴量を動作決定手段5に受け渡し、動作決定手段5は、前述のように、その操作特徴量に基づき、制御対象11の動作を決定する。
 図8は、本発明に係る制御装置の実施例1のシステムフローを説明するフロー図である。このフローでは、毎計算ステップ毎に外部情報選択の変更の要否を判定し、要変更の場合には所定の手段に従って外部情報選択の変更を行い、操作量または操作傾向と選択した外部情報との関係(相関係数)を算出し、制御対象11の動作を決定する。
 まず、操作量取得手段2により操作量を、外部情報選択手段4により外部情報を、内部情報取得手段3により内部情報を取得する(S101)。そして、外部情報選択手段4の記憶手段6に記憶された関係式に基づき、現在の操作量、内部情報、外部情報の少なくとも1つを用いて、操作者の操作量または操作傾向を予測する(S102)。予測した操作量または操作傾向と、実際の操作者の操作量または操作傾向に差異があるか否か、すなわち操作者の操作量または操作傾向が変化したか否かを判定する(S103)。前記変化が判定された場合(S103:YES)には、S104に進む。一方、前記変化が判定されなかった場合(S103:NO)には、S110に進み、操作特徴量を算出する。
 次に、前記変化が判定された場合(S103:YES)、操作量または操作傾向と、取得している全ての外部情報との相関係数を算出する(S104)。そして、前記相関係数が予め決められた閾値以上であるか否かを判定する(S105)。前記相関係数が閾値以上である場合(S105:YES)には、S107に進み、閾値未満である場合(S105:NO)には、当該外部情報は選択しないか、これまで選択していた場合は選択を停止する(S106)。
 次に、前記相関係数が閾値以上であった場合(S105:YES)、当該外部情報を選択する(S107)。そして、記憶手段6に記憶された操作量または操作傾向と当該外部情報との間の関係式を算出する(S108)。全ての外部情報について相関係数を算出したか否かを判定し(S109)、全ての外部情報について相関係数を算出した場合(S109:YES)には、S110に進み、相関係数を算出していない外部情報が残っている場合(S109:NO)には、S104に戻る。
 前記した外部情報選択(S107)および関係式算出(S108)が終了した後、操作特徴量算出手段8により操作特徴量を算出する(S110)。そして、算出した操作特徴量に基づき、動作決定手段5により制御対象11の動作を決定する(S111)。
 このように、本実施例1の制御装置1によれば、例えばクラウドサーバから得られる多数かつ多様な外部情報を用いて操作者の操作傾向の変化をより適切に予測することで、操作者の経験や技能変化に合わせた適切な操作支援・制御方法の変更を行い、操作者の違和感や不安感を低減するとともに、操作者間の操作特性ばらつきを抑え、操作(運転)技能を高レベルに統一させることができる。
(実施例2)
 次に、本発明に係る制御装置を車両走行制御装置に適用し、車両の自動運転システムを構成した実施例2について、図9乃至図18を用いて説明する。なお、前述した実施例1と同様の作用効果を有する部分については、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
 図9は、本発明に係る制御装置(車両走行制御装置)の実施例2を搭載した制御対象としての車両(自車両と言うことがある)11の全体構成を示した説明図である。FL輪は左前輪、FR輪は右前輪、RL輪は左後輪、RR輪は右後輪をそれぞれ意味する。
 車両11は、外界を認識するセンサ22、23、24、25の情報に基づき、車両11の進行方向を制御するためのステアリング制御機構30、ブレーキ制御機構33、スロットル制御機構40への指令値を演算する車両走行制御装置21を備える。また、当該車両11は、車両走行制御装置21からの指令値に基づき上記ステアリング制御機構30を制御する操舵制御装置28と、当該指令値に基づき上記ブレーキ制御機構33を制御し、各輪のブレーキ力配分を調整する制動制御装置35と、当該指令値に基づきスロットル制御機構40を制御し、エンジンのトルク出力を調整する加速制御装置39と、自車両11の走行計画等を表示する表示装置44と、を備える。
 外界を認識するセンサ22、23、24、25として、例えば、前方にカメラ22、左右側方にレーザレーダ23、24、後方にミリ波レーダ25を備えており、自車両11と周囲車両の相対距離及び相対速度を検出することができる。また、当該車両11は、路車間または車車間の通信を行う通信装置43を備える。尚、本実施例2では、センサ構成の一例として上記センサの組み合わせを示しているが、それに限定するものではなく、超音波センサ、ステレオカメラ、赤外線カメラなどとの組み合わせでもよい。上記センサ信号(上記センサから出力される信号)が、車両走行制御装置21に入力される。
 車両走行制御装置21は、図9に詳細に示していないが、例えば、CPU、ROM、RAM、及び入出力装置を有する。上記ROMには、図10を用いて説明する車両走行制御のフローが記憶されている。詳細は後述するが、車両走行制御装置21は、生成した走行計画に従って車両走行を制御するための各アクチュエータ(ステアリング制御機構30、ブレーキ制御機構33、スロットル制御機構40)の指令値を演算する。各アクチュエータ30、33、40の制御装置(操舵制御装置28、制動制御装置35、加速制御装置39)は、車両走行制御装置21の指令値を通信により受信し、当該指令値に基づき各アクチュエータ30、33、40を制御する。
 次に、車両11のブレーキの動作について説明する。ドライバが車両11を運転している状態では、ドライバがブレーキペダル32を踏む踏力を、ブレーキブースタ(不図示)で倍力し、マスタシリンダ(不図示)によって、その力に応じた油圧を発生させる。発生した油圧は、ブレーキ制御機構33を介して、各輪に設けられたホイルシリンダ36FL、36FR、36RL、36RRに供給される。ホイルシリンダ36FL~36RRは、不図示のシリンダ、ピストン、パッド、ディスクロータ等から構成されており、マスタシリンダから供給された作動液によってピストンが推進され、ピストンに連結されたパッドがディスクロータに押圧される。尚、ディスクロータは、車輪とともに回転している。そのため、ディスクロータに作用したブレーキトルクは、車輪と路面との間に作用するブレーキ力となる。以上により、ドライバのブレーキペダル操作に応じて、各輪に制動力が発生させることができる。
 制動制御装置35は、図9に詳細に示していないが、車両走行制御装置21と同様に、例えばCPU、ROM、RAM、及び入出力装置を有する。制動制御装置35には、前後加速度、横加速度、ヨーレートを検出可能なコンバインセンサ34と、各輪に設置された車輪速センサ31FL、31FR、31RL、31RRと、後述する操舵制御装置28を介したハンドル角検出装置41からのセンサ信号、上述の車両走行制御装置21からのブレーキ力指令値などが入力されている。また、制動制御装置35の出力は、ポンプ(不図示)、制御バルブを有するブレーキ制御機構33に接続されており、ドライバのブレーキペダル操作とは独立に、各輪に任意の制動力を発生させることができる。制動制御装置35は、上記情報に基づいて車両11のスピン、ドリフトアウト、車輪のロック等を推定し、それらを抑制するように該当する車輪の制動力を発生させ、ドライバの操縦安定性を高める役割を担っている。また、車両走行制御装置21が、制動制御装置35にブレーキ指令(値)を通信することで、車両11に任意のブレーキ力を発生させることができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に制動を行う役割を担っている。但し、本実施例は、上記制動制御装置に限定されるものではなく、ブレーキバイワイヤ等のほかのアクチュエータを用いてもよい。
 次に、車両11のステアリングの動作について説明する。ドライバが車両11を運転している状態では、ドライバがハンドル26を介して入力した操舵トルクとハンドル角をそれぞれ操舵トルク検出装置27とハンドル角検出装置41で検出し、それらの情報に基づいて、操舵制御装置28は、モータ29を制御してアシストトルクを発生させる。尚、操舵制御装置28も、図9に詳細に示していないが、車両走行制御装置21と同様に、例えばCPU、ROM、RAM、及び入出力装置を有する。上記ドライバの操舵トルクとモータ29によるアシストトルクの合力により、ステアリング制御機構30が可動し、前輪(FL輪、FR輪)が切られる。一方で、前輪の切れ角に応じて、路面からの反力がステアリング制御機構30に伝わり、路面反力としてドライバに伝わる構成となっている。
 操舵制御装置28は、ドライバのステアリング操作とは独立に、モータ29によりトルクを発生させ、ステアリング制御機構30を制御することができる。従って、車両走行制御装置21は、操舵制御装置28に操舵力指令(値)を通信することで、前輪を任意の切れ角に制御することができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に操舵を行う役割を担っている。但し、本実施例は、上記操舵制御装置に限定されるものではなく、ステアバイワイヤ等のほかのアクチュエータを用いてもよい。
 次に、車両11のアクセルの動作について説明する。ドライバのアクセルペダル37の踏み込み量はストロークセンサ38で検出され、加速制御装置39に入力される。尚、加速制御装置39も、図9に詳細に示していないが、車両走行制御装置21と同様に、例えばCPU、ROM、RAM、及び入出力装置を有する。加速制御装置39は、上記アクセルペダル37の踏み込み量に応じてスロットル開度を調節し、エンジンを制御する。以上により、ドライバのアクセルペダル操作に応じて車両11を加速させることができる。また、加速制御装置39は、ドライバのアクセル操作とは独立にスロットル開度を制御することができる。従って、車両走行制御装置21は、加速制御装置39に加速指令(値)を通信することで、車両11に任意の加速度を発生させることができ、ドライバの操作が生じない自動運転においては自動的に加速を行う役割を担っている。
 図10は、本発明に係る制御装置(車両走行制御御装置)の実施例2の構成の一部を示すブロック図である。図10に示される実施例2では、車両走行制御装置21は、少なくとも、操作量取得手段2、内部情報取得手段3、外部情報選択手段4、走行制御手段53から構成されている。
 操作量取得手段2は、ドライバがハンドル26を介して入力した操舵トルクとハンドル角、ドライバのアクセルペダル37の踏み込み量、ドライバのブレーキペダル32を踏む踏力等を検出する。
 内部情報取得手段3は、上記実施例1と同様に、操作者(ドライバ)の操作量を車両走行制御装置21に入力し、RAMに記憶する。この内部情報取得手段3は、少なくとも、自車情報検出手段51、物体検出手段52から構成されている。
 自車情報検出手段51は、自車両11の現在位置特定および動作状態量取得を行う。現在位置特定の処理(自車両11の位置を特定する処理)は、GPS(不図示)、センサ22乃至25の少なくとも1つによって取得した外界情報から行う。GPSによる現在位置取得のほか、例えば、カメラ22によって自車両11周辺の画像データを取得し、記憶している外界画像と位置情報を照合して、当該自車両11の位置を特定しても良い。あるいは、画像などによって特定のランドマークを認識し、そのランドマークと自車両11の相対位置情報とランドマークの絶対位置情報から、当該自車両11の位置を特定する方法などもある。また、動作状態量取得処理において取得する動作状態量の具体例としては、コンバインセンサ34から取得した速度、前後加速度、横方向加速度、ヨーレート、ヨー角等がある。
 一方、物体検出手段52は、自車両11に搭載されたセンサ22乃至センサ25にて取得した周辺外界情報から、自車両11周辺の物体(障害物等)の位置情報、大きさ、前記障害物が移動体である場合にはその移動体の位置、速度情報等を求める。カメラ22の画像データを用いる場合には、複数の物体に対して、同時にその種類を識別して、情報を取得することが可能である。特に、2つのカメラを用いたステレオカメラでは、移動体や障害物の相対距離、相対速度を検出することもできるため、優位である。
 外部情報選択手段4は、実施例1と同様、内部情報取得手段3によって取得することができない外部情報10を、通信などにより外部から取得する。そして、外部情報10の現在値および過去値、ドライバの操作量の現在値および過去値から、外部情報と操作量の間の相関係数を算出し、その相関係数の絶対値が所定値以上となる外部情報を選択する。さらに、選択した外部情報の現在値および過去値、操作量の現在値および過去値から、外部情報と操作量の間の関係式を算出し、外部情報の現在値および前記関係式から指令操作量を算出し、走行制御手段53に送信する。
 外部情報選択手段4は、実施例1と同様に、少なくとも、記憶手段6、相関算出・説明変数選択手段7、操作特徴量算出手段8から構成されている(図2参照)が、ここでは説明を省略する。なお、詳細は後述するが、実施例1と同様、ここでは、操作量の代わりに操作傾向を用いても良い。
 前記外部情報選択手段4は、外部情報10として、地図情報、交通情報、当該車両が走行中の地域における地域情報、天候情報、運転者個人の識別情報や属性、当該属性をもつ運転者の一般的な運転特性、当該運転者の当該車両および他車両における運転履歴、当該運転者の車両以外の装置における操作特性、当該運転者の個人スケジュール、当該運転者のインターネットアクセス履歴や前記履歴に基づき推定した嗜好、当該運転者の健康情報や生態情報の少なくとも1つを取得する。以下、各外部情報の例について具体的に説明する。
 地図情報は、自車両11が走行する予定の道路形状、交通法規等に関する情報であり、自車両11の目標走行軌道を生成する際に利用するものである。例えば、自車両11がある交差点で右左折動作を行う場合、自車両11が右左折する交差点に関する情報を取得する。交差点・道路情報としては、例えば、交差点の道路の車線数、道路幅、道路の交差角、車線幅、中央分離帯幅、横断歩道幅、横断歩道の交差点からのセットバック量、信号の有無などが挙げられる。このような地図情報は、予め記憶手段に保有しても良いし、通信装置43を介して、地図情報データとして取得しても良い。特に、通信装置43を介してデータセンタ等から地図情報データを取得する場合は、最新の地図情報を取得することができるという効果がある。また、カメラ22によって取得した画像情報から地図情報を取得しても良い。
 交通情報は、自車両11がいる場所の周辺の道路情報を取得することにより得られる情報である。例えば、公知の技術としては、VICS(登録商標)で渋滞情報や工事情報を受信し、走行予定ルート(軌道)を変更する技術が広く普及している。あるいは、事故や渋滞が多発する地点、多くのドライバが速度を落としやすい地点などをデータセンタ等に蓄積し、通信装置43を介してその情報を受信してもよい。さらに、他車両が検出した渋滞、路上障害物、工事などの情報をデータセンタ等に集積し、通信装置43を介してその情報を受信してもよい。
 また、前記交通情報には信号情報も含まれる。信号情報は、自車両11に搭載されたセンサ22乃至25を用いて自車両11近傍の交差点における現在の信号表示を取得しても良いし、あるいは、通信装置43を用いて、路車間通信により現在および将来の信号表示を取得してもよい。
 地図情報、交通情報はいずれも、自車両11に搭載したセンサ22~25で取得する場合には内部情報であり、通信で外部から取得する場合は外部情報となる。
 当該車両11が走行中の地域における地域情報は、自車両11が現在どの地域、あるいはどの国を走行しているかを表す情報である。また、当該地域における交通法規や運転の特徴を表す情報を併せて受容する。例えば、地域Aでは、右折専用レーンの存在しない信号のある交差点において、信号が青になった瞬間、先頭車両が右折車の場合は対向する直進車がその右折車を先に行かせるという運転が一般的であるとする。一方、地域Bでは、いかなる場合も直進車が優先であるような運転が一般的であるとする。この場合、例えば「右折レーンのない信号のある交差点では右折優先」という外部情報を、地域Aでは1(当てはまる)、地域Bでは0(当てはまらない)として取得する。あるいは、前述のような右折優先の運転行動をとるドライバの割合に応じて、0~1の間の連続値で取得してもよい。
 天候情報は、当該車両11が走行中の地点における天気、照度、気温、湿度、路面温度、積雪、風向、風速などを取得することにより得られる情報である。これらの情報は、例えば専用の通信端末を設置し、道路側に設置された送信装置から直接取得する。あるいは、インターネットを介して気象情報提供サービスから取得しても良いし、近隣の観測地点の気象情報を直接取得してもよい。これらの情報は、照度センサ、気温センサ、湿度センサ、雨滴センサ等を搭載した車両では内部情報として取得できるが、これらセンサを搭載していない車両では、外部情報として取得することになる。
 運転者個人の識別情報および属性は、運転者個人に関する情報であり、年齢、性別、運転歴、運転頻度などが該当する。例えば、自車両11にIDカード読取端末を設置し、車両を使用する際に毎回IDカードによる個人認証を行うことで、運転者個人の識別情報および属性を取得する。このIDカードは、運転免許証や個人所有の携帯電話など、個人が常に携帯するものが望ましい。もしくは、個人所有の携帯電話と自車両11を有線または無線(例えば(登録商標)tooth通信など)で接続して個人認証を行ってもよい。また、運転者個人の属性は、IDカード内に記録しても良いし、運転者個人の識別情報と紐付けてクラウドサーバに保存し、インターネットを通じて取得してもよい。
 当該属性をもつ運転者の一般的な運転特性は、当該運転者個人の属性と同様の属性をもつ運転者が一般的に行う操作量または操作傾向を表す。詳細は後述するが、例えば本実施例2として、自車両11が障害物回避走行を行う場合、障害物近傍での速度、障害物からのクリアランス等を操作傾向として取得する。
 当該運転者の当該車両および他車両における運転履歴は、当該運転者が当該車両および他車両を過去に運転した際の操作量または操作傾向を表す。例えば本実施例2として、自車両11が障害物回避走行を行う場合、障害物近傍での速度、障害物からのクリアランスを操作傾向として取得する。これらの情報は、車種、車格、トランスミッションの種類など、車両の属性に関する情報と紐付けて取得することが望ましい。これらの情報は、例えば、当該運転者が当該車両をあまり運転していない場合に、別車両における操作量または操作傾向を用いて当該車両における操作量または操作傾向を推定するためなどに用いられる。
 当該運転者の車両以外の装置における操作特性は、当該運転者が車両以外の装置、例えば建設機械、鉄道、工場の生産ラインの制御盤などを操作した際の操作量または操作傾向を表す。これらの情報は、当該運転者がある特定の操作に慣れているか否かを示唆するものであり、例えば当該運転者の運転技能の予測などに用いられる。
 当該運転者の個人スケジュールは、当該運転者がクラウド上のスケジュールサービスに登録したスケジュール情報を、個人識別情報と紐付けてインターネットから取得することにより得られる情報である。このスケジュール情報には、例えば、現在の当該運転者の移動が、通勤または通学中か、普段よく通る道か、旅行で初めて訪れている道路か、後の予定が詰まっているか(又は、時間的に余裕があるか)などの情報が含まれる。
 当該運転者のインターネットアクセス履歴や前記履歴に基づき推定した嗜好は、当該運転者のこれまでのウェブサイト閲覧履歴をインターネット上から取得ことにより得られる情報であり、前記閲覧履歴に基づき推定した当該運転者の興味対象や嗜好を表す。例えば、自動車関連のサイトの閲覧回数が多い、あるいは自動車レース動画の視聴回数が多い場合、当該運転者が車両の運転に興味を持っている可能性が示唆される。インターネットアクセス履歴による嗜好推定技術は、広告サービスにおいて公知であり、個人のアカウントに紐付けられてクラウドサーバ側に保存されている当該嗜好情報を、インターネットで直接取得してもよい。
 当該運転者の健康情報や生体情報は、当該運転者の視力、身長などの個人情報、心拍、血圧、目線、瞳孔の直径等から予測した(取得した)当日の心理状態、持病や病歴など、当該運転者の安全な運転を妨げうる健康情報などを含む。これらの情報は、車両に生体情報が計測可能な各種センサが搭載されていれば内部情報として取得可能であるが、これらセンサが搭載されていない車両では、外部情報としてインターネット等で取得する。例えば、当該運転者が自宅に健康状態を毎朝計測する装置を保有し、その健康情報をクラウドサーバに保存してライフログにしている場合、当該情報をクラウドサーバからインターネットを通じて取得するなどの方法がある。
 以上述べた各種外部情報は、予め車両走行制御装置21内の補助記憶装置に記憶して取得しても良いし、運転者個人の識別情報と紐付けてクラウドサーバに保存し、インターネットを通じて取得してもよい。車両走行制御装置21内に搭載可能な補助記憶装置の容量は限られていること、インターネットから取得した場合に常に最新の情報が得られるという点から、当該情報は、インターネットにより取得することが望ましい。
 なお、外部情報は、以上述べた内容に限ったものではなく、インターネット等を通じて外部から取得可能なあらゆる情報が外部情報となりうる。
 走行制御手段53は、操作量取得手段2により取得したドライバの操作量、自車情報検出手段51で取得した自車情報、物体検出手段52で検出した物体、外部情報選択手段4により算出した指令操作量に基づき、自車両11の走行計画を行い、前記走行計画に基づき操舵角指令値および加減速指令値を生成し、操舵制御装置28、加速制御装置39、制動制御装置35にそれぞれ通信でその指令値を伝送する。この時、自車両11の走行計画等の情報を表示装置44に表示してもよい。
 図11乃至14を用いて、本実施例2の車両走行制御装置21(の外部情報選択手段4)において外部情報を選択する具体的な動作の一例を説明する。
 図11(A)は、ある日付Aにおいて、運転者の手動運転により自車両11が2車線道路を走行中、自車両11の走行車線左側に駐車車両61が存在したという走行シーンの例を示している。自車両11に搭載された車両走行制御装置21は、物体検出手段52により駐車車両61を検出し、操作量取得手段2によってドライバのハンドル角、アクセルストローク、ブレーキ踏力などの各種操作量を取得し、内部情報取得手段3によって自車両11の車両速度、位置、ヨー角、ヨーレート、前後左右加速度などの各種内部情報を取得する。
 いま、運転者による手動運転の結果、駐車車両61を回避するような走行軌道62が得られたとする。この時、外部情報選択手段4の記憶手段6には、その走行軌道62が記憶される。また、車両走行制御装置21(の外部情報選択手段4)は、走行軌道62と、物体検出手段52により取得した駐車車両61の位置を用いて、駐車車両61と走行軌道62の間のクリアランス63を、当該運転者の操作傾向として算出する。同時に、車両走行制御装置21(の外部情報選択手段4)は、外部情報10を通信装置43によって取得し、前記記憶手段6に蓄積する。
 自動走行時においては、操作特徴量算出手段8により算出された目標クリアランス65に従い、車両走行制御装置21の走行制御手段53が自動走行時の目標走行軌道64を算出する。そして、走行制御手段53は、目標走行軌道64に追従するように、操舵目標値を算出し、操舵制御装置28に対して指令する。
 日付Aにおいて、自車両11が走行を始めてから間もない、あるいは、当該運転者が自車両11の運転を始めてから間もないとすると、外部情報10と操作傾向との相関が正しく計算されない。そのため、外部情報は選択されていない状態である。したがって、操作特徴量算出手段8は、当該運転者のクリアランス63と同じ値の目標クリアランス65を算出する。よって、この時の自動走行時の目標軌道64は、図11(B)に示すように、運転者の走行軌跡62に一致するように生成される。
 図12(A)は、日付Aからしばらくの日数が経過した日付Bにおいて、記憶手段6に蓄積された当該運転者の操作傾向に基づく目標走行軌道64および目標クリアランス65と、実際の当該運転者の走行軌道62およびクリアランス63が異なる結果となった場面を示している。この時、記憶手段6に記録された外部情報10の中で、天気情報が図12(B)に示すような時間経過をしていたとする。すなわち、日付Aでは晴れだった天気が、日付Bにおいては雨となっているとする。この時、相関算出・説明変数選択手段7は、図13(A)に示すように、天気情報とクリアランスの分布から、相関係数を算出する。ここでは、データのおおよその分布を示す楕円12の長軸方向13に対して短軸方向14が短い分布となっており、予め決められた閾値以上の相関係数が算出されたため、この天気情報を外部情報として選択する。
 次に、操作特徴量算出手段8は、選択した外部情報である天気情報とクリアランスの関係から、図13(B)に示すように、関係式を表す直線15を算出する。そして、天気が晴れのときの目標クリアランス65(A)および天気が雨のときの目標クリアランス65(B)をそれぞれ得る。
 その後、操作特徴量算出手段8は、自動走行時には外部情報として天気情報を選択し、算出した関係式(直線15)に基づいて操作特徴量として目標クリアランス65を算出し、その目標クリアランス65に基づき、走行制御手段53が自動走行時の目標走行軌道64を算出する。従って、図14に示すように、天気情報が晴れのとき(A)は、目標クリアランス65(A)に対応する目標走行軌道64(A)が算出され、天気情報が雨のとき(B)は、目標クリアランス65(B)に相当する目標走行軌道64(B)が算出される。
 ここで、前記天気情報は、例えば、近隣の気象台から通信装置43によって直接取得し、自車両11が走行する地域において晴れ=1、曇り=0、雨=-1に設定し、1~0の間は雲の割合に応じて設定し、0~-1の間は降水量に応じて設定する。この場合、天気情報は、1~-1の間をとる連続値として取得される。あるいは、1、0、-1の3値からなる離散値であっても良いし、インターネット上から文章ベースの天気ニュースを取得し、「晴れ」「曇り」「雨」などの文字に対応する数値を定義してもよい。
 次に、図15乃至17を用いて、本実施例2の車両走行制御装置21(の外部情報選択手段4)において外部情報の選択を時間変化に従って変更する具体的な動作の一例を説明する。
 図15(A)は、日付Bからしばらくの日数が経過した日付Dにおいて、操作特徴量算出手段8が天気情報に従って算出した目標走行軌道64および目標クリアランス65と、実際の当該運転者の走行軌道62およびクリアランス63が異なる結果となった場面を示している。この時、外部情報10として、日付Bと日付Dの間の日付Cにおいて、新たに当該運転者の個人スケジュールの取得が開始されており、この時、当該運転者は次の予定の時間が迫っていることから「急いでいる」という状況であったとする。また、記憶手段6に蓄積された個人スケジュールの時間推移は、図15(B)に示される通りであった。
 この時、相関算出・説明変数選択手段7は、図16(A)に示すように、外部情報としての天気情報および個人スケジュールについて、それぞれクリアランスとの分布から、相関係数を算出する。ここでは、天気情報は、図16(A)左図に示すように、データのおおよその分布を示す楕円12の長軸方向13に対して短軸方向14がほぼ同じとなっており、両者の関係は小さい、すなわち、相関係数が閾値未満となった。したがって、天気情報は、外部情報としては選択されなくなった。
 一方、個人スケジュールとクリアランスとの分布は、図16(A)右図に示すように、データのおおよその分布を示す楕円12の長軸方向13に対して短軸方向14が小さく、相関係数が閾値以上となった。したがって、個人スケジュールが、(天気情報に代えて)新たに外部情報として選択されるようになった。
 次に、操作特徴量算出手段8は、新たに選択した外部情報である個人スケジュールとクリアランスの関係から、図16(B)に示すように、関係式を表す直線15を算出する。そして、次の予定が迫っている、すなわち当該運転者が急いでいる(α)ときの目標クリアランス65(α)、および、次の予定まで時間があり、当該運転者の気持ちに余裕がある場合(β)の目標クリアランス65(β)をそれぞれ得る。
 その後、操作特徴量算出手段8は、自動走行時には外部情報として個人スケジュールを選択し、算出した関係式(直線15)に基づいて操作特徴量として目標クリアランス65を算出し、その目標クリアランス65に基づき、走行制御手段53が自動走行時の目標走行軌道64を算出する。従って、図17に示すように、個人スケジュールについて、次の予定が迫っている、すなわち当該運転者が急いでいる(α)ときは、目標クリアランス65(α)に対応する目標走行軌道64(α)が算出され、次の予定まで時間があり、当該運転者の気持ちに余裕がある場合(β)は、目標クリアランス65(β)に相当する目標走行軌道64(β)が算出される。
 図18を用いて、以上説明した車両走行制御装置21(の外部情報選択手段4)による外部情報選択の変更の時間推移を説明する。
 自車両11が走行を始めてから間もない、あるいは、当該運転者が自車両11の運転を始めてから間もない日付Aにおいて、外部情報として天気情報は取得されていたが、個人スケジュールは取得されていなかった。この時、日付Aから日付Bの間では、天気情報とクリアランス(駐車車両61の横を自車両11が通過する際の駐車車両61と自車両11との距離)の間の相関係数が予め決められた閾値より低く、天気情報は選択されていない。次に、日付Bにおいて天気情報とクリアランスの間の相関係数が前記閾値より高くなり、天気情報の選択が開始された。
 その後、日付Cにおいて個人スケジュールが新たに外部情報として取得開始された。この時の個人スケジュールとクリアランスの間の相関係数は低く、外部情報として個人スケジュールは選択されていない。その後、日付Dにおいて、天気情報とクリアランスの間の相関係数が次第に減少して前記閾値より低くなり、天気情報は外部情報として選択されなくなった。一方、個人スケジュールとクリアランスの間の相関係数は次第に増加して前記閾値を超え、新たに個人スケジュールが外部情報として選択されるようになった。
 以上の時間推移は、例えば、当該車両11の運転者が初めは運転に慣れておらず、雨天で視界が悪いときにはクリアランスを多くとっていたところ、時間経過とともに運転に慣れ、天候に関わらず同じように運転するようになった、というような場合に発生しうる時間推移である。同時に、当初は運転に慣れていなかったためにスケジュールに余裕がなくても運転行動を変えていなかったところ、時間経過とともに運転に慣れ、スケジュールに余裕がないときは、駐車車両61を回避する際にあまり減速しなくて済むように、クリアランスを多くとるようになった、というような場合に発生しうる時間推移である。
 なお、ここで、天気情報および個人スケジュールはあくまで外部情報10の一例であり、選択する外部情報はこれらに限定されるものではない。
 このように、本実施例2の車両走行制御装置21においても、上記実施例1の制御装置1と同様の作用効果が得られることは言うまでも無い。
 なお、以上の実施例2では、車両走行制御装置21により自動走行を行う場合について述べたが、本実施例の車両走行制御装置21は、運転者の運転操作を支援する運転支援システムに対しても適用可能である。この場合、運転者の過去の操作傾向から、運転者の将来の運転行動を予測し、その予測から逸脱した場合には運転者が危険な運転行動をしていると判定して制御介入をする、というような運転支援が可能となる。一方で、運転者に制御介入に対するオーバーライドの機会を与え、オーバーライド時には操作傾向が変化したと判定して、外部情報の選択内容を変更する、という動作が可能となる。これにより、ドライバにとって更に違和感の少ない運転支援システムを実現することができる。
(実施例3)
 次に、本発明に係る制御装置を建設機械制御装置に適用した実施例3について、図19乃至図28を用いて説明する。なお、前述した実施例1あるいは実施例2と同様の作用効果を有する部分については、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
 図19は、本発明に係る制御装置(建設機械制御装置)の実施例3を搭載した制御対象としての建設機械11の外観を示した説明図である。本実施例では、建設機械11は、図19に示すように、油圧制御装置が搭載される油圧ショベルであり、主に、走行体200、運転席等を有する旋回体201、フロント作業機202を有する。走行体200は、左右の走行モータ210a、210bで左右のクローラ200a、200bを駆動することにより走行するようになっており、旋回体201は、内蔵された旋回モータ211により走行体200上で旋回するようになっている。また、旋回体201の上などに通信装置43が搭載されている。
 フロント作業機202は、旋回体201側から、ブーム203、アーム204、地面の掘削するためのバケット205からなる多関節構造であり、それぞれアクチュエータとしての、ブームシリンダ206、アームシリンダ207、バケットシリンダ208により垂直面内で回転駆動される。なお、制御対象である建設機械11が油圧ショベルである場合には、走行モータ210a、210b、旋回モータ211、ブームシリンダ206、アームシリンダ207、バケットシリンダ208のそれぞれに対応する弁装置が備えられているが、これらの弁装置は、本発明の要旨と直接関係しないので、ここではその説明は割愛する。また、これらのアクチュエータ206乃至208は、例えば電動リニアアクチュエータなどの電動式であってもよい。
 図20は、本発明に係る制御装置(建設機械制御装置)の実施例3を搭載した建設機械の構成の一部を示すブロック図である。図示するように、アクチュエータとしての、ブームシリンダ206、アームシリンダ207、バケットシリンダ208、走行モータ210a、210b、旋回モータ211は、それぞれブーム制御装置231、アーム制御装置232、バケット制御装置233、走行モータ制御装置234、旋回モータ制御装置235により駆動される。各制御装置231乃至235および各アクチュエータ206乃至208、210a、210b、211は、原動機221によって発電機222を回転させて発電した電力を、各制御装置231乃至235および各アクチュエータ206乃至208、210a、210b、211へ供給することにより駆動される。なお、発電機222と各制御装置231乃至235とを接続する線は、電力線223である。
 各制御装置231乃至235に対する制御は、建設機械制御装置241が司る。この建設機械制御装置241は、オペレータ(操作者)の操作レバー242および操作ペダル243による操作量から、動作指令値を算出し、各制御装置231乃至235へ伝達する。なお、建設機械制御装置241と各制御装置231乃至235とを接続する線は信号線244であり、その信号線244を介して建設機械制御装置241から各制御装置231乃至235へ動作指令値を送信するとともに、各制御装置231乃至235から各アクチュエータの内部情報(位置、角度、速度など)を建設機械制御装置241へ送信する。また、建設機械制御装置241は、通信装置43を介して外部情報10を受信する。
 図21は、本発明に係る制御装置(建設機械制御装置241)の実施例3の構成の一部を示すブロック図である。図21に示される実施例3では、建設機械制御装置241は、少なくとも、操作量取得手段2、内部情報取得手段3、外部情報選択手段4、掘削制御手段251から構成されている。操作量取得手段2、内部情報取得手段3および外部情報選択手段4の動作は、実施例1あるいは実施例2とほぼ同様であるため、詳細な説明を省略し、以下にその概要のみを述べる。
 操作量取得手段2は、オペレータの操作レバー242および操作ペダル243による操作量を取得し、RAMに記憶する。例えば、操作レバー242の根元に取り付けられたポテンショメータのアナログ電圧を操作量として取得する場合、アナログ電圧をデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換器を備える。
 内部情報取得手段3は、各制御装置231乃至235から、各アクチュエータのセンサ情報および各制御装置231乃至235内の計算値を、信号線244を介して受信する。もしくは、装置に加速度計などのセンサが搭載されている場合、そのセンサにより検出されるセンサ値を内部情報として取得する。例えば走行モータ制御装置234であれば、アクチュエータのセンサ情報および制御装置内の計算値として、走行モータ210a、210bの回転角、回転速度、指令トルク、電流値などの情報を取得する。また、例えばバケット制御装置233であれば、バケットシリンダ208のシリンダ圧や垂直方向の推進力などの情報を取得する。
 外部情報選択手段4は、内部情報取得手段3によって取得することができない外部情報10を、通信などにより外部から取得する。そして、指令操作量を算出し、掘削制御手段251に送信する。外部情報選択手段4は、実施例1および2と同様に、少なくとも、記憶手段6、相関算出・説明変数選択手段7、操作特徴量算出手段8から構成されている(図2参照)が、ここでは説明を省略する。外部情報選択手段4は、指令操作量として、例えば掘削する土砂の量、掘削力の最大値、操作レバー242による操作入力に対する掘削力の係数などを算出する。
 掘削制御手段251は、操作量取得手段2により取得した操作者(オペレータ)の操作量、内部情報取得手段3で取得した内部情報、外部情報選択手段4により算出した指令操作量に基づき、建設機械11の掘削を制御するための目標掘削操作を決定する。そして、前記目標掘削操作に基づき、各アクチュエータ206乃至208、210a、210b、211に対する制御指令値を生成し、各制御装置231乃至235にそれぞれ通信でその指令値を伝送する。ここでは、目標掘削操作として、例えばバケット205先端の爪先中心位置の軌道を生成する。
 図22乃至図25を用いて、本実施例3の建設機械制御装置241(の外部情報選択手段4)において外部情報を選択する具体的な動作の一例を説明する。
 図22(A)は、ある日付Aにおいて、建設機械制御装置241を用いて掘削支援を行っている場面を示している。この建設機械11は、フロント作業機202の先端に設けられたバケット205を用いて地面を掘削し、掘削面261を生成する。この地面の掘削作業におけるバケット205の爪先高さ262が、図22(B)のような時間推移となった場合について、建設機械制御装置241の動作を説明する。
 図22(B)において、実線264は熟練操作者が操作した場合の爪先高さの時間推移、破線265は経験の浅い操作者(当該操作者)が操作した場合の爪先高さの時間推移を表す。実線264に比べて破線265は高さが安定しておらず、例えば、十分な掘削量が得られない、掘削に時間がかかる、過剰な掘削力の発生による建設機械11の部品磨耗の進展などの影響が生じる。したがって、外部情報選択手段4を構成する記憶手段6に、予め熟練者の操作量を理想目標操作量264として記憶しておく。建設機械制御装置241は、前記理想目標操作量264と当該操作者の操作量265の間に操作量の差異(偏差)266がある場合に制御介入を行い、当該操作者の操作量を熟練者の操作量に近づけるような操作支援を行う。
 ただし、過剰な制御介入は当該操作者に対して違和感を覚えさせる可能性があり、また、自分の思い通りに操作できないという不快感につながる恐れもある。そこで、その制御介入量には制限(制御介入可能範囲)を設け、前記差異266がその制御介入可能範囲を超えて生じている場合は、制御介入量を制御介入可能範囲以内とするか、もしくは制御介入を停止する(つまり、当該操作者の操作量265に一致するようにバケット205の爪先高さ262を制御する)。そして、過度な差異が生じないように、記憶手段6に記憶している理想目標操作量264の一部を変更する。
 図23(A)は、日付Aからしばらくの日数が経過した日付Bにおいて、記憶手段6に蓄積された理想目標操作量264と実際の当該操作者の操作量265との差異266が、前記制御介入範囲を超えて大きくなった場面を示している。この時、記憶手段6に記録された外部情報10の中で、天気情報が図23(B)に示すような時間経過をしていたとする。すなわち、日付Aでは晴れだった天気が、日付Bにおいては雨となっているとする。この時、相関算出・説明変数選択手段7は、図24(A)に示すように、天気情報と差異の分布から、相関係数を算出する。ここでは、データのおおよその分布を示す楕円12の長軸方向13に対して短軸方向14が短い分布となっており、予め決められた閾値以上の相関係数が算出されたため、差異の説明変数として、天気情報を選択する。
 次に、操作特徴量算出手段8は、選択した外部情報である天気情報と差異の関係から、図24(B)に示すように、関係式を表す直線15を算出する。そして、天気が晴れのときの差異266(A)および天気が雨のときの差異266(B)をそれぞれ得る。
 その後、操作特徴量算出手段8は、操作支援時には外部情報として天気情報を選択し、算出した関係式(直線15)に基づいて差異を算出し、算出した差異の分だけ理想目標操作量264を変更する。従って、図25に示す理想目標操作量264の推移のように、天気情報が晴れのとき(A)は、理想目標操作量264は264(A)の通り算出され、天気情報が雨のとき(B)は、理想目標操作量264は264(B)の通り算出される。
 なお、このような差異は、実際の場面においては、雨が降って土壌が柔らかいと予測して操作者が掘削量を増やそうとした場合に生じうる。
 次に、図26乃至28を用いて、本実施例3の建設機械制御装置241(の外部情報選択手段4)において外部情報の選択を時間変化に従って変更する具体的な動作の一例を説明する。
 図26(A)は、日付Bからしばらくの日数が経過した日付Dにおいて、操作特徴量算出手段8が天気情報に従って算出した理想目標操作量264と、実際の当該操作者の操作量265に差異266が生じた場面を示している。この時、外部情報10として、日付Bと日付Dの間の日付Cにおいて、新たに当該操作者の直前の操作機に関する情報の取得が開始されており、当該操作者は、普段はよく機械Bを操作するが、この時は当該建設機械11の前に機械Aを操縦していた、という状況であったとする。また、記憶手段6に蓄積された当該操作者の直前の操作機に関する情報の時間推移は、図26(B)に示される通りであった。
 この時、相関算出・ 説明変数選択手段7は、図27(A)に示すように、外部情報としての当該操作者の直前の操作機に関する情報と差異との分布から、相関係数を算出する。ここでは、データのおおよその分布を示す楕円12の長軸方向13に対して短軸方向14が小さく、相関係数が閾値以上となった。したがって、当該操作者の直前の操作機に関する情報が、新たに外部情報として選択されるようになった。
 次に、操作特徴量算出手段8は、新たに選択した外部情報である当該操作者の直前の操作機に関する情報と差異の関係から、図27(B)に示すように、関係式を表す直線15を算出する。そして、当該操作者が直前に操作していた機械が機械Aである(α)ときの差異266(α)、および、当該操作者が直前に操作していた機械が機械Bである(β)ときの差異266(β)をそれぞれ得る。
 その後、操作特徴量算出手段8は、操作支援時には外部情報として当該操作者の直前の操作機に関する情報を選択し、算出した関係式(直線15)に基づいて差異を算出し、算出した差異の分だけ理想目標操作量264を変更する。従って、図28に示す理想目標操作量264の推移のように、直前の操作機が機械Aである(α)ときは、理想目標操作量264は264(α)の通り算出され、直前の操作機が機械Bである(β)ときは、理想目標操作量264は264(B)の通り算出される。
 なお、このような差異は、実際の場面においては、例えば機械Aが機械Bより大きく、機械Aで慣らされた操作感のままに当該建設機械11を操作した結果、掘削量がいつもより多くなる傾向にある、というような場合に生じうる。
 このように、本実施例3の建設機械制御装置241においても、上記実施例1の制御装置1あるいは実施例2の車両走行制御装置21と同様の作用効果が得られる。すなわち、操作者の違和感を低減しながら、操作者による操作傾向のばらつきを押さえ、操作効率を高レベルに統一するような建設機械の操作支援システムを実現することが可能となる。
 なお、以上の実施例3では、建設機械制御装置241により操作支援を行う場合について述べたが、本実施例3の建設機械制御装置241は、操作者によるマニュアル操作モードと自動動作モードの両方を備えた建設機械に対しても適用可能である。この場合、操作者の過去の操作傾向を学習し、自動動作モードにおいてその操作傾向を再現することで、操作者にとって違和感の少ない自動動作が実現可能である。
 また、以上の実施例3では、建設機械の中でもパワーショベルを例にとって説明したが、他の建設機械、例えばダンプカー、クレーン車、ブルドーザ、油圧ブレーカ、Zホークなどにも適用可能であることは勿論である。
 更に、以上の実施例2および実施例3では、自動車と建設機械を例にとって説明したが、本発明は、人の操作が関わるあらゆる装置に適用可能である。例えば、産業機械(加工機、成型機、圧延機など)、小型モビリティ(一人乗り小型自動車、バイク、倒立振子型モビリティなど)、鉄道などへも適用可能である。
 なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
 1  制御装置(実施例1)
 2  操作量取得手段
 3  内部情報取得手段
 4  外部情報選択手段
 5  動作決定手段
 6  記憶手段
 7  相関算出・説明変数選択手段
 8  操作特徴量算出手段
 9  操作量
 10 外部情報
 11 制御対象(車両、建設機械)
 21 車両走行制御装置(実施例2)
 22~25 センサ
 26 ハンドル
 28 操舵制御装置
 32 ブレーキペダル
 35 制動制御装置
 37 アクセルペダル
 39 加速制御装置
 43 通信装置
 44 表示装置
 51 自車情報検出手段
 52 物体検出手段
 53 走行制御手段
 200 走行体
 201 旋回体
 206 ブームシリンダ
 207 アームシリンダ
 208 バケットシリンダ
 210a、210b 走行モータ
 211 旋回モータ
 231 ブーム制御装置
 232 アーム制御装置
 233 バケット制御装置
 234 走行モータ制御装置
 235 旋回モータ制御装置
 241 建設機械制御装置(実施例3)
 251 掘削制御手段

Claims (15)

  1.  制御対象から直接取得可能な情報である内部情報を取得する内部情報取得手段と、
     前記制御対象に対する操作者の操作量を取得する操作量取得手段と、
     前記制御対象から直接取得していない情報である外部情報を外部から複数取得し、取得した前記複数の外部情報から前記操作量の変化を説明する外部情報を選択する外部情報選択手段と、
     前記内部情報と前記操作量の少なくとも一方と、前記外部情報選択手段により選択した前記外部情報とを用いて、前記制御対象の動作を決定する動作決定手段と、を備え、
     前記外部情報選択手段は、前記外部情報の選択を時間経過に従って変更するとともに、選択された前記外部情報と前記操作量取得手段により取得した前記操作量の間の関係式を算出し、
     前記動作決定手段は、前記外部情報選択手段により算出した前記関係式に従って前記制御対象の動作を決定することを特徴とする制御装置。
  2.  前記外部情報選択手段は、前記外部情報を選択するための情報である選択情報を外部から取得し、前記選択情報に基づき前記複数の外部情報から前記操作量の変化を説明する前記外部情報を選択することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3.  前記外部情報選択手段は、前記複数の外部情報について、前記外部情報の変化と前記操作量の変化から、前記外部情報と前記操作量の間の相関係数を算出し、前記相関値係数が所定値以上である外部情報を選択することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  4.  前記外部情報選択手段は、前記外部情報と前記操作量の間の相関係数と、選択された前記外部情報と前記操作量の間の関係式を記憶する記憶手段をさらに備え、
     前記動作決定手段は、前記操作量が変化しなかった場合には、前記記憶手段に記憶された前記相関係数および前記関係式を用いて、前記制御対象の動作を決定することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
  5.  前記外部情報選択手段は、前記操作量が変化しなかった場合には、前記外部情報の選択を変更しないことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
  6.  前記外部情報選択手段は、選択していた前記外部情報と前記操作量の間の相関係数が予め決められた閾値より低下した場合には、前記外部情報の選択を停止することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
  7.  前記外部情報選択手段は、同一の制御対象を操作する複数の操作者間で異なる外部情報を選択し、
     前記動作決定手段は、前記外部情報選択手段により選択した前記外部情報に基づき、同一の制御対象を操作する複数の操作者間で異なる動作を決定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  8.  前記外部情報選択手段は、前記操作者が前記制御対象を初めて操作する場合に、前記操作者の別の制御対象における操作情報である別制御対象操作情報を外部情報として取得し、取得した前記外部情報と前記操作量の間の関係式の初期値を算出し、
     前記動作決定手段は、前記関係式の初期値に基づき、前記制御対象の動作を決定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  9.  前記外部情報選択手段は、前記外部情報として、地図情報、交通情報、前記制御対象が動作中である地域における地域情報、天候情報、操作者の個人識別情報、前記操作者の属性、前記属性をもつ操作者の操作特性、前記操作者の当該制御対象および別の制御対象における操作履歴、前記操作者の個人スケジュール、前記操作者のインターネットアクセス履歴、前記インターネットアクセス履歴に基づき推定した前記操作者の嗜好、前記操作者の健康情報、前記操作者の生態情報の少なくとも一つを選択し、
     前記動作決定手段は、選択した前記外部情報に基づき、前記制御対象の動作を決定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  10.  自車両に取り付けられたセンシング装置から直接取得可能な情報である内部情報を取得する内部情報取得手段と、
     前記自車両に対するドライバの操作量を取得する操作量取得手段と、
     前記センシング装置から取得できない情報である外部情報を外部から複数取得し、取得した前記複数の外部情報から前記操作量の変化を説明する外部情報を選択する外部情報選択手段と、
     前記内部情報と前記操作量の少なくとも一方と、前記外部情報選択手段により選択した前記外部情報とを用いて、前記自車両の走行を制御する走行制御手段と、を備え、
     前記外部情報選択手段は、前記外部情報の選択を時間経過に従って変更するとともに、選択された前記外部情報と前記操作量取得手段により取得した前記操作量の間の関係式を算出し、
     前記走行制御手段は、前記外部情報選択手段により算出した前記関係式に従って前記自車両の走行を制御することを特徴とする車両走行制御装置。
  11.  前記内部情報取得手段は、前記自車両の周辺に存在する物体を検出する物体検出手段を備え、
     前記外部情報選択手段は、前記物体検出手段により検出した前記物体の横を前記自車両が通過する際の前記物体と前記自車両との距離を操作特徴量として取得し、前記複数の外部情報について、前記操作特徴量と前記外部情報の間の相関係数が予め決められた閾値以上であるような前記外部情報を選択し、前記操作特徴量と選択した前記外部情報の間の関係式を算出し、
     前記走行制御手段は、算出した前記関係式および選択した前記外部情報に基づき目標操作特徴量を算出し、前記目標操作特徴量を満たすように前記物体の横を通過する目標走行軌道を算出し、前記目標走行軌道に追従するように前記自車両の走行を制御することを特徴とする請求項10に記載の車両走行制御装置。
  12.  バケットを操作して地面の掘削作業を行う建設機械の掘削を制御する建設機械制御装置であって、
     前記建設機械に取り付けられたセンシング装置から直接取得可能な情報である内部情報を取得する内部情報取得手段と、
     前記建設機械に対するオペレータの操作レバーと操作ペダルの少なくとも一方の操作量を取得する操作量取得手段と、
     前記センシング装置から取得できない情報である外部情報を外部から複数取得し、取得した前記複数の外部情報から前記操作量の変化を説明する外部情報を選択する外部情報選択手段と、
     前記内部情報と前記操作量の少なくとも一方と、前記外部情報選択手段により選択した前記外部情報とを用いて、前記建設機械の掘削を制御する掘削制御手段と、を備え、
     前記外部情報選択手段は、前記外部情報の選択を時間経過に従って変更するとともに、選択された前記外部情報と前記操作量取得手段により取得した前記操作量の間の関係式を算出し、
     前記掘削制御手段は、前記外部情報選択手段により算出した前記関係式に従って前記建設機械の掘削を制御することを特徴とする建設機械制御装置。
  13.  前記外部情報選択手段は、前記バケットの爪先高さの時間推移を適切に行うための操作量である理想目標操作量を記憶する記憶手段を備え、
     前記掘削制御手段は、前記理想目標操作量と前記操作量との偏差に基づき、前記バケットの爪先高さを前記理想目標操作量に近づけるように制御することを特徴とする請求項12に記載の建設機械制御装置。
  14.  前記掘削制御手段は、前記理想目標操作量と前記操作量との偏差に制限領域を設定し、前記偏差が前記制限領域の範囲を超えた場合には、前記操作量に一致するように前記バケットの爪先高さを制御することを特徴とする請求項13に記載の建設機械制御装置。
  15.  前記外部情報選択手段は、前記理想目標操作量と前記操作量との偏差が前記制限領域を超えた場合に、前記操作量の変化が生じたと判定して、前記外部情報の選択の変更を行うことを特徴とする請求項14に記載の建設機械制御装置。
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