Build a driving assistance method to realize "comfortable maneuvering feeling" for a sit-riding type WIP PMV

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04067
• Research Institution: Osaka Electro-Communication University
• Principal Investigator: 鄭 聖熹 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (50422176)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 車輪倒立 / 電動車椅子 / 着座姿勢でのバランス評価

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，搭乗者の座位姿勢での重心運動特性，走行時の身体的・心理的負荷の実験的評価を基に，座り乗り式倒立型PMVの「心地良い操縦感」を実現する操縦支援手法の基盤技術を構築することを目的としている。
研究初年度の今年度は、軸回りを回転する不安定機構上に椅子を設けた実験装置を製作し、不安定車体（機構）上における座位姿勢での人の運動特性評価を実施した。製作した実験装置は、軸周りを自由回転するプレート上に搭乗者が座る椅子を搭載し、装置の本体下部に固定された１個の直動アクチュエータを力覚センサを介して上記プレートに固定したものである。直動機構を伸縮駆動することで椅子を回転軸中心周りに揺動運動が実現できる。回転軸の剛性は、力覚センサを入力として直動機構を位置ベストのスティフネス制御することで調整できるようにした。
被験者の上半身の動きは，カメラモーションキャプチャーシステムで計測し，その時の座面反力及び足元反力（現有設備）が計測できるセンサを設けた。
構築した実験装置を用いて不安定な搭乗席上に座っている被験者のバランス持続時間，上半身と椅子の揺れ幅及び周波数を軸の回転剛性を変えながら計測する予備実験を実施した。実験結果として、回転剛性が高いほどバランス持続時間が長く、上半身と椅子のゆれ幅が小さくなることが確認できた。しかし、バランス実験において、被験者がバランスを取るための基準となるものがなく、被験者ごとにばらつきがでる可能性があるので、視覚フィードバック装置を設ける必要があることが分かった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度の目標は、着座姿勢での運動特性が評価できる不安定機構を持つ実験装置を製作し、バランス動作、急速重心移動運動特性の計測及び評価を実施することであった。運動評価のための実験装置は剛性可変制御プログラムまで完成し、予備計測実験を実施した段階で、被験者のバランス動作や急速重心移動運動時の視覚的フィードバックとなるシステムが必要であることが分かった。同システムを製作するのに比較的時間がかかり目標とした計測に遅れが生じている。視覚フィードバックシステムが完成次第、計測実験が実施できる。

Strategy for Future Research Activity

被験者の視覚フィードバックシステムが完成する次第、初年度目標としていた座位姿勢でのバランス動作及び急速重心移動動作時の運動特性計測実験を実施及び評価する。続いて、２年目に計画している走行姿勢における身体的及び心理的負荷の評価を実施する予定である。これは、加速，通常走行，減速操縦における座位姿勢での走行が搭乗者へ及ぼす身体的・心理的負荷を不安定実験装置とVR装置を用いて定量的に評価するものである．方法としては、上半身の前/後屈運動による重心移動量に応じて搭乗席を前/後方へ傾けると同時に，VR装置で視線の傾きを提示する．加速姿勢では，傾いた搭乗席で前屈姿勢を維持する際に発生する身体的負荷程度，傾き速度と前屈姿勢での視線の向きが不安感に及ぼす影響について調べる．減速姿勢では，後方傾き角度及びその速度，視線の向きがそれぞれ不安感にどの程度寄与するかを調べる．また、重心移動量に比例した仮想速度感を提示する装置を用いて，一定時間加減速を繰り返しながら定速を維持する実験を行う．操縦経過時間による定速走行維持能力を調べ，アンケート結果の分析と合わせて操縦時間と疲労感との相関関係を明らかにする予定である．

Causes of Carryover

本年度製作した不安定機構を持つ実験装置の製作において、設計及び製作を学内で行った部分が多く、それに相当する額が次年度使用額として発生した。同額は、新たに製作が必要になった被験者の視覚フィードバック装置製作に使われる予定である。