JP5433007B2 - システム操作者支援のための支援制御装置を備えたシステム、制御操作支援装置、制御操作支援方法、運転操作支援装置、及び運転操作支援方法 - Google Patents
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Description
始めに、図2乃至図9を参照して、本発明の第1の実施形態に係る車両操作支援装置の構成について説明する。
本発明の第1の実施形態に係る車両操作支援装置1は、制御対象物としての車両に搭載され、図2に示すように、車両操作状態検出装置2、環境状態検出装置3、走行目標点生成回路4、理想操舵信号算出回路5、差異算出回路6、操作精度推定回路7、及び操舵系補助制御装置8を主な構成要素として備える。
図4に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられると開始され、車両操作支援制御処理はステップS1の処理に進む。この車両操作支援制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
次に、図10乃至図14を参照して、本発明の第2の実施形態に係る車両操作支援装置の構成について説明する。
図10に示すように、本発明の第2の実施形態に係る車両操作支援装置20は、第1の実施形態に係る車両操作支援装置10における車両操作状態検出装置2、環境状態検出装置3、差異算出回路6、及び操舵系補助制御装置8に加えて、走行可能領域算出回路21、近似走行領域生成回路22、走行目標経路生成回路23、操作信号予測回路24、及び車両操作負荷推定装置25を備える。
図11に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、車両操作支援制御処理はステップS11の処理に進む。この車両操作支援制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
次に、図15乃至図18を参照して、本発明の第3の実施形態に係る車両操作支援装置の構成について説明する。
図15に示すように、本発明の第3の実施形態に係る車両操作支援装置30は、第1の実施形態に係る車両操作支援装置10における車両操作状態検出装置2、環境状態検出装置3、理想操舵信号算出回路5、差異算出回路6、操作精度推定回路7、及び操舵系補助制御装置8に加えて、天候判別装置31、時間帯判別装置32、及び走行目標点生成・補正回路33を備える。
図16に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、車両操作支援制御処理はステップS31の処理に進む。なお、この車両操作支援制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。また、ステップS31の処理は、図4に示すステップS1の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略し、ステップS32の処理から説明を始める。
次に、図19乃至図23を参照して、本発明の第4の実施形態に係る車両操作支援装置の構成について説明する。
図19に示すように、本発明の第4の実施形態に係る車両操作支援装置40は、第1の実施形態に係る車両操作支援装置10における車両操作状態検出装置2、環境状態検出装置3、差異算出回路6、及び操舵系補助制御装置8と、第2の実施形態に係る車両操作支援装置20における操作信号予測回路24とに加えて、運転技量推定装置41、走行目標点生成・補正回路42、及び漫然運転検出装置43を備える。
図20に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、車両操作支援制御処理はステップS41の処理に進む。なお、この車両操作支援制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。また、ステップS41、42の処理は、図11に示すステップS11、S12の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略し、ステップS43の処理から説明を始める。
最後に、図24乃至図26を参照して、本発明の第5の実施形態に係る車両操作支援装置の構成について説明する。
図24に示すように、本発明の第5の実施形態に係る車両操作支援装置50は、第1の実施形態に係る車両操作支援装置10における車両操作状態検出装置2、環境状態検出装置3、差異算出回路6、及び操舵系補助制御装置8と、第2の実施形態に係る車両操作支援装置20における走行目標経路生成回路23と操作信号予測回路24とに加えて、車線変更意図推定装置51、合流意図判定装置52、及び操舵履歴記憶回路53を備える。
図25に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、車両操作支援制御処理はステップS61の処理に進む。なお、この車両操作支援制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。また、ステップS61の処理は、図4に示すステップS11の処理と同じであるので、以下ではその説明を省略し、ステップS62の処理から説明を始める。
Claims (23)
- 制御対象物の制御のための、マニピュレータに対する操作者の制御操作を支援する制御操作支援装置であって、
前記制御対象物の状態に関する情報を検出する制御対象物状態検出部と、
前記マニピュレータの状態に関する情報を検出するマニピュレータ状態検出部と、
前記制御対象物の周囲の制御操作環境の状態に関する情報を検出する環境状態検出部と、
前記制御対象物状態検出部により検出された制御対象物の状態と前記環境状態検出部により検出された環境状態とに関する情報から、制御対象物と環境との間の理想相互作用ダイナミックスを生成する理想相互作用生成部と、
マニピュレータのインピーダンスを制御することにより、制御対象物と環境との間に所望の相互作用ダイナミックスを生成するマニピュレータインピーダンス制御装置支援システムと、
前記理想相互作用生成部により生成された、制御対象物と環境との間の理想相互作用ダイナミックスから、理想マニピュレータ制御信号を生成する理想マニピュレータ制御信号生成部と、
前記理想マニピュレータ制御信号生成部により生成された理想マニピュレータ制御信号と前記マニピュレータ状態検出部により検出されたマニピュレータの状態との間の差異を算出するマニピュレータ制御信号差異算出部と、
前記理想相互作用生成部により生成された、制御対象物と環境との間の理想相互作用ダイナミックスから、制御対象物の制御操作に要求される精度を推定する操作精度推定部と、
を備え、
前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、前記操作精度推定部により推定された要求精度と、前記マニピュレータ制御信号差異算出部により算出された差異の大きさとに基づいて、アクチュエータにより生成される付加トルクを制御することにより、マニピュレータに対する操作者の制御操作を支援して、要求される操作精度を達成し、
前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、前記操作精度推定部により推定された要求精度が高いほど、アクチュエータにより生成される付加トルクが増加するように制御することにより、要求される操作精度を達成する
ことを特徴とする制御操作支援装置。 - 前記制御対象物状態検出部により検出された制御対象物の状態と前記環境状態検出部により検出された環境状態とに関する情報から、制御対象物に対する理想制御経路を生成する理想制御経路生成部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の制御操作支援装置。
- 前記理想マニピュレータ制御信号として、前記理想制御経路生成部により生成された理想制御経路に沿って走行するように制御対象物を制御する制御信号プロフィールを生成する理想マニピュレータ制御信号生成部を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の制御操作支援装置。
- 前記制御対象物状態検出部により検出された制御対象物の状態に関する情報に基づいて、所定の将来の時点に至ったときの制御操作状態に関する情報を予測する制御信号予測部を更に備え、
前記マニピュレータ制御信号差異算出部は、前記理想マニピュレータ制御信号生成部により生成された、所定の将来の時点に至ったときの理想マニピュレータ制御信号と、前記制御信号予測部により予測された、所定の将来の時点に至ったときの制御操作状態に関する情報との差異を算出することを特徴とする請求項3に記載の制御操作支援装置。 - 前記理想マニピュレータ制御信号生成部は、前記制御対象物状態検出部により検出された制御対象物の状態に関する情報と、前記環境状態検出部により検出された制御操作環境の状態に関する情報とから、操作者モデルを用いて理想マニピュレータ制御信号を算出することを特徴とする請求項3又は4に記載の制御操作支援装置。
- 前記制御対象物状態検出部は、制御対象物の状態に関する情報として、制御対象物の方位、速度、進行方向角、加速度、及びマニピュレータの値のうちの少なくとも1つを検出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。
- 前記環境状態検出部は、前記制御操作環境の状態に関する情報として、制御対象物の周囲に存在する障害物と、前記制御対象物が走行する経路に沿った、直線・曲線障壁、幅、及び粗さと、制御対象物に隣接する移動体とのうちの少なくとも1つを検出することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。
- 前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、前記制御対象物の力出力則を適正にして制御対象物を制御し、力出力則として記述された、操作者のマニピュレータに対する制御操作に付加される力のレベルを制御することにより、制御操作の支援レベルを制御することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。
- 前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、制御対象物の力出力則を参照して制御対象物を制御することにより、制御操作の支援レベルを制御することを特徴とする請求項8に記載の制御操作支援装置。
- 前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、操作者のマニピュレータに対する制御操作に付加される力のレベルを制御することにより、制御操作の支援レベルを制御することを特徴とする請求項8に記載の制御操作支援装置。
- 操作者の制御操作負荷を推定する制御操作負荷推定部を更に備え、
前記操作精度推定部は、前記制御操作負荷推定部により推定された制御操作負荷が大きくなるのに応じて、制御操作に要求される精度を上げることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。 - 前記力出力則は、前記アクチュエータのトルク出力則であることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。
- 前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、前記操作精度推定部により推定された要求精度に応じてトルク出力則を変更することを特徴とする請求項12に記載の制御操作支援装置。
- 前記環境状態検出部により検出された制御操作環境の状態に関する情報から、制御対象物が移動可能な領域の幅を算出する移動可能領域算出部と、
前記移動可能領域算出部により算出された移動可能領域を複数の曲線領域及び直線領域により近似する近似制御領域算出部とを備え、
前記環境状態検出部が、操作対象物の周囲に障害物を検出した場合、前記理想相互作用生成部は、前記近似制御領域算出部により近似された領域内に理想相互作用経路を生成することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。 - 操作者の制御操作技量を推定する制御操作技量推定部を更に備え、
前記理想相互作用生成部は、前記制御操作技量推定部により推定された操作者の制御操作技量に基づいて、理想相互作用ダイナミックスを生成及び/又は補正することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。 - 制御操作時の制御条件を判別する制御条件判別部及び/又は制御操作時の時間帯を判別する時間帯判別部を更に備え、
前記制御条件判別部により判別された制御条件が悪い場合及び/又は前記時間帯判別部により判別された時間帯が夜間である場合、前記理想相互作用生成部は、生成した理想制御経路を適正にし、前記操作精度推定部は、制御操作に要求される精度を上げることを特徴とする請求項14又は15に記載の制御操作支援装置。 - 操作者の操作が低下したことを検出する操作低下検出部を更に備え、
前記操作低下検出部により操作者の操作が低下したことが検出された場合、前記理想相互作用生成部は、生成した理想制御経路を補正し、前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、アクチュエータにより生成される付加トルクを大きくすることを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。 - 前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、前記環境状態検出部により検出されて制御対象物に隣接する移動体の数が多くなるのに応じて、アクチュエータにより生成される付加トルクを大きくすることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。
- 前記制御対象物は車両であり、
前記装置は、操作者の車線変更の意図を推定する車線変更意図推定部と、過去の車線変更時に前記制御対象物状態検出部により検出された、車両の操舵角の時系列変化に関する情報を記憶する第1の操舵角プロフィール記憶部と、を更に備え、
前記車線変更意図推定部により操作者の車線変更の意図が推定された場合、前記理想マニピュレータ制御信号生成部は、前記第1の操舵角プロフィール記憶部が記憶している車両の操舵角の時系列変化に関する情報を参照することにより、過去の車線変更時における車両の操舵プロフィールを理想マニピュレータ制御信号として生成することを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載の制御操作支援装置。 - 操作者の合流意図を推定する合流意図推定部と、
過去の合流時に前記制御対象物状態検出部により検出された、操舵角の時系列変化に関する情報を記憶する第2の操舵角プロフィール記憶部と、
を更に備え、
前記合流意図推定部により操作者の合流意図が推定された場合、前記理想マニピュレータ制御信号生成部は、前記第2の操舵角プロフィール記憶部が記憶している、車両の操舵角の時系列変化に関する情報を参照することにより、過去の合流時における車両の操舵プロフィールを理想マニピュレータ制御信号として算出し、さらに、前記環境状態検出部が被合流車線を走行する車両を所定数以上検出した場合、前記マニピュレータインピーダンス制御装置支援システムは、アクチュエータにより生成される付加トルクを大きくすることを特徴とする請求項19に記載の制御操作支援装置。 - 制御対象物の制御に対する操作者の制御操作を支援する制御操作支援方法であって、
操作者の制御操作状態に関する情報と制御対象物の周囲の制御操作環境に関する情報とから制御対象物の理想制御経路を生成する工程と、
生成された理想制御経路に沿って制御対象物が動作するように、操作システムの制御プロフィールを理想制御信号として算出する工程と、
算出された理想制御信号と制御操作状態に関する情報との差異を算出する工程と、
算出された差異の大きさに基づいて操作システムを制御することにより、操作システムに対する操作者の操作を支援する工程と、
制御操作状態に関する情報及び/又は制御操作環境に関する情報から、制御対象物の制御操作に要求される正確さを推定する工程と、
を有し、
操作者の操作を支援する前記工程において、推定された正確さと、前記差異の大きさとに基づいて、前記操作システムに対する操作者の制御操作を支援して、要求される操作精度を達成し、
操作者の操作を支援する前記工程において、推定された正確さが高いほど、制御操作に付加される力のレベルが増加するように支援することにより、要求される操作精度を達成する
ことを特徴とする制御操作支援方法。 - 操作対象物に対する操作者の車両操作を支援する運転操作支援装置であって、
操作者の車両操作状態に関する情報を検出する車両操作状態検出部と、
前記操作対象物の周囲の車両操作環境に関する情報を検出する環境状態検出部と、
前記車両操作状態検出部により検出された車両操作状態に関する情報と前記環境状態検出部により検出された車両操作環境に関する情報とから、前記操作対象物の理想制御経路を生成する理想制御経路生成部と、
前記操作対象物が前記理想制御経路生成部により生成された理想制御経路に沿って動作するように、操作システムの制御履歴を理想制御信号として算出する理想制御信号算出部と、
前記理想制御信号算出部により算出された理想制御信号と前記車両操作状態検出部により検出された車両操作状態に関する情報との間の差異を算出する差異算出部と、
前記差異算出部により算出された差異の大きさに基づいて前記操作システムを制御して、前記操作システムに対する操作者の操作を支援する制御を実行する操作システム支援制御装置と、
前記車両操作状態検出部により検出された車両操作状態に関する情報及び/又は前記環境状態検出部により検出された車両操作環境に関する情報から、前記操作対象物の車両操作に要求される正確さを推定する操作精度推定部と、
を備え、
前記操作システム支援制御装置は、前記操作精度推定部により推定された正確さと、前記差異の大きさとに基づいて、前記操作システムに対する操作者の制御操作を支援して、要求される操作精度を達成し、
前記操作システム支援制御装置は、前記操作精度推定部により推定された正確さが高いほど、制御操作に付加される力のレベルが増加するように支援することにより、要求される操作精度を達成する
ことを特徴とする運転操作支援装置。 - 操作対象物に対する操作者の車両操作を支援する運転操作支援方法であって、
前記操作者の車両操作状態に関する情報と前記操作対象物の周囲の車両操作環境に関する情報とから、前記操作対象物の理想制御経路を生成する工程と、
生成された理想制御経路に沿って前記操作対象物が動作するように、操作システムの制御履歴を理想制御信号として算出する工程と、
算出された理想制御信号と車両操作状態に関する情報との間の差異を算出する工程と、
算出された差異の大きさに基づいて前記操作システムを制御して、前記操作システムに対する操作者の操作を支援する工程と、
前記車両操作状態に関する情報及び/又は車両操作環境に関する情報から、前記操作対象物の車両操作に要求される正確さを推定する工程と、
を有し、
前記操作者の操作を支援する工程では、推定された正確さと、前記差異の大きさとに基づいて、前記操作システムに対する操作者の制御操作を支援して、要求される操作精度を達成し、
前記操作者の操作を支援する工程では、推定された正確さが高いほど、制御操作に付加される力のレベルが増加するように支援することにより、要求される操作精度を達成する
ことを特徴とする運転操作支援方法。
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