JP2006264634A - 車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備えた車両 - Google Patents
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Abstract
自車両周囲のリスクポテンシャルを連続的に運転者に伝達する場合に圧迫感の発生や感度の低下を解消する車両用運転操作補助装置を提供する。
【解決手段】
車両用運転操作補助装置は、自車両の走行状態データを用いて先行車に対するリスクポテンシャルを算出し、リスクポテンシャルをアクセルペダル反力とシートのクッション前端部からの押圧力として運転者に伝達する。シート前端部から発生する押圧力の積算値を刺激レベルとして算出し、刺激レベルが高くなると、シート前端部からの押圧力を弱く、アクセルペダルからの反力を強くするように補正する。
【選択図】 図20
Description
本発明による車両用運転操作補助方法は、自車両周囲の走行環境を検出し、走行環境における自車両のリスクを表すリスクポテンシャルを算出し、リスクポテンシャルを触覚刺激として運転者に伝達し、触覚刺激によって発生する運転者の圧迫感もしくは触覚刺激に対する感度の低下を軽減するように触覚刺激を補正する。
本発明による車両は、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段による検出結果に基づいて、走行環境における自車両のリスクを表すリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルを触覚刺激として運転者に伝達する触覚情報伝達手段と、触覚情報伝達手段から与えられる触覚刺激によって発生する運転者の圧迫感もしくは触覚刺激に対する感度の低下を軽減するように触覚刺激を補正する触覚刺激補正手段とを有する車両用運転操作補助装置を備える。
本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の構成を示すシステム図であり、図2は、車両用運転操作補助装置1を搭載した車両の構成図である。
前方カメラ10は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のCCDカメラ、またはCMOSカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ50へと出力する。前方カメラ10による検知領域は車両の前後方向中心線に対して水平方向に±30deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。
車両用運転操作補助装置1においては、自車両が走行するために必要な複数の情報を、シート71からの押圧力(触覚情報)としてそれぞれ運転者にわかりやすく伝達する。具体的には、図4に示すように自車両の左右方向のリスク情報をシートバック部73の右サイド部73aまたは左サイド部73bからの押圧力として運転者に伝達するとともに、自車両の前後方向のリスク情報を左右両側のサイド部73a、73bからの押圧力(締め付け力)として運転者に伝える。ここで、自車両の左右方向のリスク情報は自車両のレーンマーカへの接近度合であり、自車両の前後方向のリスク情報は自車両の超過車速である。
RP_S=L・sinθ+Xp ・・・(式1)
レーン内横位置RP_Sは、自車線のレーン中央を0として、右方向を正の値で表す。
θS1=Ks・|RP_S| ・・・(式2)
ここで、係数Ksは予め適切な値を設定しておく。作動量θS1は、レーン内横位置RP_Sが所定値±aを越えてレーン端に接近すると、固定値に設定される。
RP_H=Va-Vs (RP_H≧0) ・・・(式3)
θS2=Kh・|RP_H| ・・・(式4)
ここで、係数Khは予め適切な値を設定しておく。
θS_R=θS1+θS2
θS_L=θS2 ・・・(式5)
自車両が左側のレーン端に接近している場合(RP<0)、作動量θS_R,θS_Lは以下の(式6)から算出する。
θS_R=θS2
θS_L=θS1+θS2 ・・・(式6)
(1)車両用運転操作補助装置1のコントローラ50は、自車両周囲の走行環境を検出し、その検出結果に基づいて走行環境における自車両のリスクを表すリスクポテンシャルRPを算出する。コントローラ50は、リスクポテンシャルRPを触覚刺激として運転者に伝達するとともに、その触覚刺激によって発生する運転者の圧迫感もしくは触覚刺激に対する運転者の感度の低下を軽減するように触覚刺激を補正する。触覚刺激を用いることによりリスクポテンシャルRPを運転者に直感的に認識させることができる。ただし、触覚刺激を長時間付加すると、触覚刺激を与えられている部位に圧迫感が発生したり、触覚刺激に対して運転者の感度が低下する可能性がある。そこで、圧迫感や感度低下を軽減するように触覚刺激を補正することにより、確実な情報伝達を遂行することが可能となる。
(2)車両用運転操作補助装置1は、触覚刺激としてリスクポテンシャルRPに応じた押圧力を車両構成部材から運転者に与える。コントローラ50は、車両構成部材から発生する押圧力から触覚刺激のレベルを算出し、算出した触覚刺激のレベルに応じて車両構成部材から振動を発生させる。具体的には、シート71のシートバック部73の左右サイド部73a、73bから自車両の左右方向および前後方向のリスク情報に応じた押圧力を発生し、触覚刺激のレベルが高くなると、左右サイド部73a,73bから振動を発生させる。このように、運転者が常に接触しているシート71からの押圧力を用いることにより、確実な情報伝達を行うことができるとともに、触覚刺激のレベルが高い場合は振動を発生することにより左右サイド部73a,73bに対応する部位の血流を促進して圧迫感の発生と感度低下を軽減することが可能となる。
(3)コントローラ50は、押圧力の時間的積算量から触覚刺激のレベルを算出する。具体的には、図8に示すように現時点tから過去の所定時間t0の間の押圧力Fの積分値を刺激レベルISとして算出する。これにより、運転者にどれほどの押圧力が付加されているかを客観的に判断することができる。
以下に、本発明の第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図11に、第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置2の構成を示す。図11において、図1および図2に示した第1の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
第2の実施の形態においては、前方障害物への接近のリスクを表すリスクポテンシャルRPを、アクセルペダル91およびシート71のクッション前端部72aという2つのインターフェイスを介して運転者に伝達する。図14に示すように、運転者はアクセルペダル91からリスクポテンシャルRPに応じた反力ΔFpを受け、シート71からリスクポテンシャルRPに応じた反力ΔFcを受ける。アクセルペダル91は、運転者が運転操作を行う際に操作する操作系のインターフェイスであり、クッション前端部72aは運転操作に関する操作は行わない非操作系のインターフェイスである。
TTC=D/Vr ・・・(式8)
THW=D/Va ・・・(式9)
RP=a/THW+b/TTC ・・・(式10)
ここで、a、bは、車間時間THWおよび余裕時間TTCにそれぞれ適切な重み付けをするための定数であり、予め適切な値を設定しておく。定数a、bは、例えばa=1,b=8(a<b)に設定する。
(1)車両用運転操作補助装置2のコントローラ500は、自車両周囲の走行環境を検出し、その検出結果に基づいて走行環境における自車両のリスクを表すリスクポテンシャルRPを算出する。コントローラ500は、リスクポテンシャルRPを触覚刺激として運転者に伝達するとともに、その触覚刺激によって発生する運転者の圧迫感もしくは触覚刺激に対する運転者の感度の低下を軽減するように触覚刺激を補正する。触覚刺激を用いることによりリスクポテンシャルRPを運転者に直感的に認識させることができる。ただし、触覚刺激を長時間付加すると、触覚刺激を与えられている部位に圧迫感が発生したり、触覚刺激に対して運転者の感度が低下する可能性がある。そこで、圧迫感や感度低下を軽減するように触覚刺激を補正することにより、確実な情報伝達を遂行することが可能となる。
(2)コントローラ50は、リスクポテンシャルRPを低リスク領域と高リスク領域とに分類し、リスクポテンシャルRPが低リスク領域にあるときは圧迫感や感度低下を軽減すするための補正を行い、高リスク領域にあるときはリスクポテンシャルRPの伝達を優先して圧迫感や感度低下を軽減するための補正を行わない。具体的には、図20に示すように、RP<RP_p1の低リスク領域では刺激レベルISに応じて運転者に与える圧迫感を軽減したり、血流を促進するようにシート前端部反力ΔFcおよびペダル反力増加量ΔFpを補正する。ただし、RP≧RP_p1の高リスク領域ではシート前端部反力ΔFcおよびペダル反力増加量ΔFpの発生量を確保する。これにより、圧迫感や感度低下を軽減しながら、リスクポテンシャルRPが高くなっていることを確実に運転者に伝えることができる。
(3)車両用運転操作補助装置2は、リスクポテンシャルRPに応じて操作反力を運転操作機器から発生させるとともに、リスクポテンシャルRPに応じた押圧力を運転操作機器とは異なる車両構成部材から発生させる。コントローラ50は、車両構成部材から発生する押圧力から運転者に与えられた触覚刺激のレベルを算出し、算出した触覚刺激のレベルに応じて運転操作機器の操作反力を増加するとともに、車両構成部材からの押圧力を減少する。具体的には、図20に示すように、刺激レベルISに応じてシート前端部反力ΔFcの反力増加開始値RP_cを大きくするとともに、ペダル反力増加量ΔFpの反力増加開始値RP_pを小さくする。これにより、圧迫感や感度低下を軽減しながら、リスクポテンシャルRPが高くなっていることを確実に運転者に伝えることができる。また、アクセルペダル反力が大きくなると運転者は操作量を維持しようとしてアクセルペダル91を踏み込もうとし、シート前端部72aからの押圧力が小さくなると運転者はアクセルペダル91を踏み込みやすくなる。このように、アクセルペダル反力とシート前端部72aの押圧力を補正することにより、運転者の足先の筋肉の運動を促進させることができる。
(4)コントローラ500は、車両構成部材から発生する押圧力の時間的積算量から触覚刺激のレベルを算出する。具体的には、図18に示すように現時点tから過去の所定時間t0の間のシート前端部反力ΔFcの積分値を刺激レベルISとして算出する。これにより、運転者にどれほどの刺激が与えられているかを客観的に判断することができる。
以下に、本発明の第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置の基本構成は、図11に示した第2の実施の形態と同様である。ここでは、上述した第2の実施の形態との相違点を主に説明する。
RP_c=RP_c1+ΔRP
RP_p=RP_p1−ΔRP ・・・(式12)
コントローラ500は、押圧力の時間的積算量から触覚刺激のレベルを算出し、算出した触覚刺激のレベルと運転操作機器の操作量に基づいて触覚刺激を補正する。具体的には、現時点tから過去の所定時間t0の間のシート前端部反力ΔFcの積分値を刺激レベルISとして算出し、所定時間t0におけるアクセルペダル91の操作回数をペダル操作頻度IPとして算出する。そして、刺激レベルIPが大きいほど、またペダル操作頻度IPが低いほど刺激レベル図23に示すように反力増加量開始値RP_p、RP_cの補正量ΔRPを大きくする。アクセルペダル91の操作頻度が小さいと運転者の足部の血流が促進されず、シート71からの押圧力による圧迫の影響を受けやすい。そこで、シート71からの押圧力を減少して圧迫感を低下させるとともに、アクセルペダル反力を増加することにより、確実な情報伝達を行うことが可能となる。また、アクセルペダル反力が増加すると運転者の足が押し戻されるので、血流の促進にもつながる。
以下に、本発明の第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図25に、第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置3の構成図を示す。図25において、図11に示した第2の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは第2の実施の形態との相違点を主に説明する。
車両用運転操作補助装置3では、触覚刺激のレベルに応じて車両構成部材から振動を発生させた後、運転操作機器から振動を発生させる。具体的には、図30に示すようにリスクポテンシャルRPに応じたアクセルペダル反力とシート押圧力を発生させるときに、刺激レベルISが所定値IS3以上となるとシート71から振動を発生させ、その後刺激レベルISがさらに増加して所定値IS4以上となるとアクセルペダル91からも振動を発生させる。これにより、シート71から運転者の大腿部に与えられる圧迫感を効果的に低減させることができ、運転者の感度低下を軽減して確実な情報提供を行うことが可能となる。
15:レーザレーダ
20:車速センサ
30:ナビゲーションシステム
50,500、500A:コントローラ
70,700:シート押圧力調整機構
80,800:シート振動発生装置
90:アクセルペダル反力制御装置
100:ペダル振動発生装置
Claims (10)
- 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記走行環境における自車両のリスクを表すリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルを触覚刺激として運転者に伝達する触覚情報伝達手段と、
前記触覚情報伝達手段から与えられる前記触覚刺激によって発生する運転者の圧迫感もしくは前記触覚刺激に対する感度の低下を軽減するように前記触覚刺激を補正する触覚刺激補正手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記触覚刺激補正手段は、前記リスクポテンシャルを低リスク領域と高リスク領域とに分類し、前記リスクポテンシャルが前記低リスク領域にあるときは、前記圧迫感もしくは前記感度の低下軽減のための補正を行い、前記リスクポテンシャルが前記高リスク領域にあるときは、前記リスクポテンシャルの伝達を優先して、前記補正を行わないことを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記触覚情報伝達手段は、前記触覚刺激として、前記リスクポテンシャルに応じた押圧力を車両構成部材から運転者に与える押圧力発生手段を有し、
前記触覚刺激補正手段は、前記押圧力発生手段で発生した前記押圧力から前記運転者に与えられた前記触覚刺激のレベルを算出する刺激レベル算出手段と、前記触覚刺激のレベルに応じて前記車両構成部材から振動を与える振動発生手段とを有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記触覚情報伝達手段は、前記触覚刺激として、前記リスクポテンシャルに応じた操作反力を運転操作機器から発生させる操作反力発生手段と、前記リスクポテンシャルに応じた押圧力を前記運転操作機器とは異なる車両構成部材から発生させる押圧力発生手段とを有し、
前記触覚刺激補正手段は、前記押圧力発生手段で発生した前記押圧力から前記運転者に与えられた前記触覚刺激のレベルを算出する刺激レベル算出手段と、前記触覚刺激のレベルに応じて前記運転操作機器の前記操作反力を増加するとともに、前記車両構成部材からの前記押圧力を減少する補正制御手段とを有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記触覚情報伝達手段は、前記触覚刺激として、前記リスクポテンシャルに応じた操作反力を運転操作機器から発生させる操作反力発生手段と、前記リスクポテンシャルに応じた押圧力を前記運転操作機器とは異なる車両構成部材から発生させる押圧力発生手段とを有し、
前記触覚刺激補正手段は、前記押圧力発生手段で発生した前記押圧力から前記運転者に与えられた前記触覚刺激のレベルを算出する刺激レベル算出手段と、前記触覚刺激のレベルに応じて前記運転操作機器に振動を発生させる操作機器振動発生手段と、前記触覚刺激のレベルに応じて前記車両構成部材から振動を発生させる構成部材振動発生手段とを有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記刺激レベル算出手段は、前記押圧力の時間的積算量から前記触覚刺激のレベルを算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項4または請求項5に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記運転操作機器の操作量を検出する操作量検出手段をさらに備え、
前記刺激レベル算出手段は、前記押圧力の時間的積算量から前記触覚刺激のレベルを算出し、
前記触覚刺激補正手段は、前記押圧力の時間的積算量と、前記操作量検出手段で検出される前記運転操作機器の操作量とに基づいて前記触覚刺激を補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項5に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記触覚刺激補正手段は、前記触覚刺激のレベルに応じて前記車両構成部材から振動を発生させた後、前記運転操作機器から振動を発生させることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 自車両周囲の走行環境を検出し、
前記走行環境における自車両のリスクを表すリスクポテンシャルを算出し、
前記リスクポテンシャルを触覚刺激として運転者に伝達し、
前記触覚刺激によって発生する運転者の圧迫感もしくは前記触覚刺激に対する感度の低下を軽減するように前記触覚刺激を補正することを特徴とする車両用運転操作補助方法。 - 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記走行環境における自車両のリスクを表すリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルを触覚刺激として運転者に伝達する触覚情報伝達手段と、
前記触覚情報伝達手段から与えられる前記触覚刺激によって発生する運転者の圧迫感もしくは前記触覚刺激に対する感度の低下を軽減するように前記触覚刺激を補正する触覚刺激補正手段とを有する車両用運転操作補助装置を備える車両。
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