| 研究課題/領域番号 |
15H02978
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
阿部 雅二朗 長岡技術科学大学, その他の研究科, 教授 (60212552)
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| 研究分担者 |
杉本 光隆 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50196755)
高橋 修 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60236263)
塩野谷 明 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50187332)
仲川 力 舞鶴工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70249811)
藤野 俊和 長岡技術科学大学, その他の研究科, 講師 (70508514)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 安全工学 / 機械力学・制御 / 建設機械 / 不整地 / 人間工学 |
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| 研究実績の概要 |
研究代表者らは、複雑条件下における不整地作業機械の転倒を防止しかつ運転者にとって快適な安全システムを開発するため、作業機械－不整地系シミュレータ、実機運転室シミュレータ、バーチャルシミュレータからなる「ハイブリッドシミュレータ」の基盤開発とそれを用いた各種解析を推進してきた。本年度は、不整地作業機械の各種稼働現場で機能する実用性の高い安全システムの開発に資するよう、同シミュレータの最適設計や高度化、快適性評価方法の検討などを実施した。具体的な内容は以下の通りである。
「新世代実機運転室シミュレータの最適設計」については、実機作業機械の運転室内にいるようなリアリティを追及すべく、視覚情報を解析目的に応じ「解放感優先型」と「没入感優先型」の二種類のシステムで運転者へ提示するようにし、前者では運転者に前方、上方、左右から高解像度画像を提供できるよう設計した。後者では実機運転室シミュレータとバーチャルシミュレータの連動解析にて運転者へ提示する立体的画像をCG等で生成し、ヘッドマウントディスプレイへ投影できるようにした。
「生体特性解析システムによる快適性の定量的評価方法の検討」については、基礎的な視線解析より安全度情報等の提示方法が運転者の操作特性に及ぼす影響、ディスプレイの視認性等を検討した。精神的疲労となる事象を被験者に付与して心拍特性を計測し、生体特性の文献調査結果と合わせ考察し、快適性を定量的かつ客観的に評価する方法も検討した。
「三次元動的バーチャルシミュレータの基盤構築」については、不整地作業機械の転倒安定性解析に重要な下部走行体モデルを二次元から三次元に拡張し、転倒時動特性を解析するシミュレータ基盤を構築した。
「不整地作業機械の施工現場の調査分析」については、不整地作業機械の事故事例を調査し、運転者等への聞き取り調査項目を選定、調査分析対象の施工現場条件も決定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
交付申請書にて記載した目的およびその達成度についての具体的な内容は以下の通りである。
「新世代実機運転室シミュレータの最適設計」については、運転者への視覚情報を中心に高度化した。「解放感優先型」は運転者に前方、上方、左右から高解像度画像を提供できるよう設計し、ISO規格に従い運転室内部寸法等を決定した。「没入感優先型」は実機運転室シミュレータとバーチャルシミュレータの連動解析のため、バーチャルシミュレータへのレバー操作信号の入力方法等を開発する必要があるが、ヘッドマウントディスプレイを装着した運転者へのCG等による立体的画像の提示を可能にした。これらより、おおむね順調に進展しているといえる。
「生体特性解析システムによる快適性の定量的評価方法の検討」については、運転者の操作時における基礎的な視線解析を生体特性解析システムにより実施し、運転者への安全度情報等の提示方法を検討し、生体特性の快適性を定量的かつ客観的に評価する方法について検討している。基礎的な視線解析中心となったため、やや遅れているといえる。
「三次元動的バーチャルシミュレータの基盤構築」については、不整地作業機械の転倒時動特性を数値解析するシミュレータの基盤を構築しており、これまでの研究で構築した二次元動的バーチャルシミュレータの各種解析モデルを三次元に拡張した。三次元モデルを構築することにより高精度な数値解析が可能になったことからおおむね順調に進展しているといえる。
「不整地作業機械の施工現場の調査分析」については研究目的に照らし、各種解析における解析条件等へ反映できるよう適切な不整地作業機械の施工現場の選定等準備を推進したことからおおむね順調に進展しているといえる。
以上に述べた項目ごとの達成度の自己点検評価結果を総合し、研究全体としては、「おおむね順調に進展している」の評価とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
複雑条件下における不整地作業機械の転倒を防止しかつ運転者にとって快適な安全システムを開発するため、作業機械－不整地系シミュレータ、実機運転室シミュレータ、バーチャルシミュレータからなる「ハイブリッドシミュレータ」のさらなる高度化を推進する。今後は各種シミュレータの最適設計及び高度化、快適性評価方法の検討等をより進展させる。
実機運転室シミュレータは運転室環境をより実態に即し模擬できるよう、運転者が操作時に最も認知すべき視覚情報を運転室前方、上方及び左右からプロジェクタとスクリーンで高解像度提示等ができるよう高度化する。作業機械－不整地系シミュレータのうち作業機械装置部にて主要構造部であるジブを複合操作時に発生しやすい高負荷にも対応できるよう強度及び作業機械各部挙動等の観点からの最適化を推進する。
これまでの研究で構築している実機運転室シミュレータ及び作業機械－不整地系シミュレータからなるリアルシミュレータを用いて、堅固ではあるが傾斜を有する等の不整地上に作業機械を設置し、運転者が複合操作等する複雑条件下で各種動特性を実験解析し、運転者を含めた転倒メカニズムを総合的に考察する。再現性を確保した実験解析のため、作業機械自動運転ソフトウェアも開発し、運転者熟練度等に応じた操作特性を組み込む。
バーチャルシミュレータでは、各種解析モデルの三次元化及び高精度化をより進展させ、ヘッドマウントディスプレイを介したリアルシミュレータとの連動化に係る開発も推進する。
各種解析の条件設定を適切に実施していくうえで不可欠な不整地作業機械の施工現場等での作業機械及び作業内容等の調査分析も推進する。
以上を推進方策とし、「ハイブリッドシミュレータ」を用いた実験解析及び数値解析により不整地作業機械の転倒メカニズムを総合的に解明し、人と機械が協調する独創的なハイブリッド転倒安全システムの構築を目指す。
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