2015 Fiscal Year Annual Research Report
ドライバの状態監視を行うハプティック・ステアリング・ガイダンス制御
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25289049
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中野 公彦 東京大学, 大学院情報学環, 准教授 (90325241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 弘毅 神奈川大学, 工学部, 助手 (50710141)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 交通機械制御 / 協調制御 / 力覚支援 / 状態推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度においては、ハプティックガイダンスコントロールの制御ゲイン調整を検討した。車両重心位置での横方向偏差とヨー角偏差をフィードバックしていたが、実際のドライバは、進路の少し先を見て、その場所（前方注視点）と追従する予定の軌道との偏差をフィードバックして運転していると思われる。そのため、予見時間3秒と仮定して前方注視点を計算し、その位置を基準にした偏差をフィードバックするシステムに変更した。ステアリングの滑らかさ、軌道追従性など具体的に有意な変化は得られなかったが、明確な性能向上を得るためには、適切な予見時間、ヨー角と横変位偏差に対するゲインの選定が重要であることがわかった。今後の検討課題とする。
また、ドライバの状態と腕のやわらかさ（アドミッタンス）の関係を求めた。ドライビングシミュレータにおいて、実験協力者に長時間の漫然運転を行わせ、眠気を感じ始めた時に、ステアリングに外乱トルクを与えて、その応答を測定し、アドミッタンスを求めた。眠気を感じていない時と比較して、眠気を感じた時に、アドミッタンスが有意に高くなることを示した。ハプティックガイダンスコントロールのように、ステアリングにトルクを入力した際のステアリングの角度の応答を測定することにより、ドライバの状態推定が可能であることを示した（ITS世界会議2016）。一方、与えるトルクの大きさによって、同定されるアドミッタンスの値が変わってくることもわかった（IEEE SMC 2016）。同一ドライバのデータの中での変化を見ることは有効であるが、全てのドライバに適用できるような閾値を設定する子は難しいと考えられる。今後は、各ドライバの特性を考慮して状態推定を行うことも必要と思われる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の主な目的を挙げると、ハプティックガイダンスコントロールによるドライバ状態の推定と、その制御ゲインの最適化の２つである。その二点において、研究が行われ、実験を通じて新たな知見が得られた。特にドライバ状態推定において、眠気を感じているドライバのアドミッタンスが向上すること実験データが得られたことは大きな成果である。また、ドライバによってアドミッタンスが変化することもわかった。ドライバ特性を考える必要性は実験計画の段階から想定されていたことであり、そのことが示されたことは研究が順調に進展していることを示すものである。制御ゲインの最適調整については、前方中心点を考慮するという新たな切り口が試された。まだ十分な結果は得られているとは言い難いが、まだ研究機関を１年残していることを考えると十分に進展していると言える。よって研究の進行度を「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ハプティックガイダンスコントロールによるドライバ状態の推定は可能であることが示されたが、各ドライバによって特性が異なることを示すデータが得られたことから、ドライバ特性を考慮した推定法の提案が求められる。また、トルクを与えることにより、ドライバのアドミッタンスが変化することも予想されている。ハプティック入力とドライバ状態の変化に対する詳細な検討を行う必要があると考えている。この考察によっては、運転への集中力が落ちたドライバの新たな覚醒方法の発見に発展させることができると期待している。
ハプティックガイダンスコントロールのゲインの調整については、前方注視点に注目するという研究の方向性は定まった。ただし、十分な性能向上は示されていない。車両速度、道路状況（カーブ半径など）によって、前方注視点が移動することが原因とも考えられるため、様々な道路状況下における前方注視点を調べ、道路特性に合わせたゲイン調整を提案し、その有効性を示すことを計画している。また、実車実験も計画し、すでに試験車両の購入を済ませている。キャンパスの構内路を使用した実験等を計画していたが、その環境整備に時間がかかった。必要に応じて校外の試験路を使用することも視野に入れて、28年度は実車実験を行うことを計画している。
ハプティックガイダンスコントロールによるドライバ状態の推定と、その制御ゲイン調整による性能向上を果たすことを最終年度の目的とする。
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| Causes of Carryover |
試験車両を用いた力覚操舵支援の実験を行う予定であった．試験車両の購入は行ったが，試験車両を走行させる環境整備（駐車場所，充電場所等の確保）に手間がかかり，その改造を行う計画の実行が遅れたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
既に，試験車両の改造計画は立てており，速やかに実行する予定である．多くの物品費を計上しており，この金額を充てる予定である．
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