2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K00276
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| Research Institution | Iwate Prefectural University |
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Principal Investigator |
村田 嘉利 岩手県立大学, ソフトウェア情報学部, 教授 (80444925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 彰真 岩手県立大学, ソフトウェア情報学部, 講師 (10609423)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ユニバーサルインタフェース / 運転事故防止 / 自動車運転 / 上下肢障害 / 加圧センサ / 障害物検出 / 体感 / 振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加圧センサによるステアリング、アクセルおよびブレーキ制御については、ロードセルを取り付けた治具を作成して，ドライビングシミュレータに加えて実車（電気自動車）による走行評価実験を行った。ロードセルとしては、センサに対して左右にかかる力の大きさを測定する東洋測器のTCS-50Lを利用した。その出力を制御ボードArduinoに入力し、ステアリング/アクセル/ブレーキのアクチュエータであるサーボモータを制御する信号（パルスの幅）に変換する。ステアリング操作については、センサに操作棒を取り付け、手で左右に力をかけることでステアリング操作できるか評価した。その結果、シミュレータ/実車共にハンドルに近い操作性能が得られることを確認した。アクセルおよびブレーキについては、ペダル操作形式の冶具（ペダル形式と言っても動かない）を作成し、既存のアクセル/ブレーキ操作と比較した結果、同じレベルの操作性能が得られることを確認した。その結果を情報処理学会全国大会で発表した。また、アクセル操作を足で行えるよう２ペダル方式のインタフェースを考案した。特許出願処理中である。
運転シートに複数の振動子を取り付け、障害物のある方向・距離・種類を体感で知覚する障害物認識の研究については、実験室でのArduino２台とモータシールドを利用し、７個の振動モータの回転数を制御している。砂利道を含む道路を走行中の車内において、振動させるモータおよび回転数をランダムに選択し、被検者が適切に認識できるか否かを評価した。その結果、事前の教示なしでも強度の方向を認知可能であり、事前に教示すると大幅に認知率が向上することが分かった。本研究内容については、情報処理学会 シンポジウムDICOMO2016で発表した。
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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
2016年度は、運転操作性について、センサに対して左右にかかる力の大きさを測定する東洋測器のTCS-50Lを利用し、①力の大きさでステアリング操作できるか否か、TCS-50Lを２個連結することで、左右前後に力をかけることでステアリングと共にアクセルおよびブレーキの操作できるか否か、③前出のデータを評価シートの作成を計画していた。①については、100%完了した。②のアクセル/ブレーキ制御については、ステアリングと同時操作では正しく評価できないと考えられることから、ステアリングとアクセル/ブレーキ制御を切り離し、アクセル/ブレーキについても個別に既存のアクセル/ブレーキと比較評価した。その結果、ドライビングシミュレータおよび実車共に既存の操作インタフェースと同等の操作性能が得られることを確認した。
既存の一般車両において、伝送パワーステアリングを外部から制御することでステアリング操作するノウハウを有する企業と連携を取れるようになったこと、また、２つのロードセルを左右に並べることで、本能的に片足で左右のロードセルを踏み分けて操作する操縦インターネットを考案したことから、当初計画の重心移動による操作インタフェースではなく、２つのロードセルを左右に配置した操作インタフェースを開発し、実験用の電気自動車ではなく、電動パワーステアリングを搭載した車両を利用することに変更した。
障害物認識の研究については、申請書の計画通り走行中の車両を利用して砂利道を含む道路を走行して障害物に方向と３段階の振動強度の違いをほぼ認識できることを確認した。距離を振動共同に変換することにより、障害物との間の距離の認識は可能と考える。また、レーザレンジファインダーの出力結果で車両とバイク（自転車含む）の違いを識別できることが分かったが定量化できていないので、これから実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
運転操作の研究については、先に述べたような理由により、２つのロードセルを左右に配置した操作インタフェースを開発し、実験用の電気自動車ではなく、電動パワーステアリングを搭載した車両を利用することに変更する。既に２個のペダルフォースセンサを入手し、Arduino制御ボードを介してドライビングシミュレータを操作できることを確認した。また、連携研究者の車両を利用し、電動パワーステアリングの制御端子にArduinoの出力を接続して、２個のペダルフォースセンサでステアリング制御できることを確認している。電動パワーステアリングでは、制御インタフェースから舵角情報を与えるのではなく、操舵の方向と回転速度を電圧で与えることから、操作性評価を新たに行う必要がある。その際、舵角情報と走行速度をArduino制御ボードに与えて操作性を改善する必要があることが分かっていることから、それらを実装した上で、ドライビングシミュレータおよび電動パワーステアリングを搭載した実車両を利用して操作性の評価と改善を繰り返す。
障害物認識の研究については、振動モータではドライバに与える振動の多様性に欠けることから、ハプティック リアクタを利用して障害物の違いや距離などを出来る限り直感的にドライバが認識できる振動を明らかにする研究を進めている。障害物を検出するレーダについてはレーザレンジファインダーより高性能なLidarを入手し、障害物の検出と種別の認識を積極的に進める。ハプティックリアクタとモータ振動子を比較し、優れた振動子を搭載した運転シートを作成する。Lidarおよび作成した運転シートを前出の実車両に装着し、総合評価を行う。また、ドアミラーの代わりをするWebカメラとの連携についても研究を進める。
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| Causes of Carryover |
左右の方向に対する加圧センサTCS-50Lについては学内研究資金で調達した。また、本研究を優秀な学生の卒業研究に出来たことから、派遣研究者への研究依頼を止めることとした。
普通の市販自動車のパワーステアリングを利用してステアリング操作する方法が明らかとなったことに伴い、実験用自動車から市販車に対して加圧センサを２個使用してステアリング操作に関する方向に研究方向を見直したことにより、平成２９年度に電動パワーステアリングを外部からコントロール可能に改造した市販車を購入することに計画を変更した。それに伴い、ドライバーズシートについても２９年度の発注に変更した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
運転操作については、平成２９年度は、２８年度の繰越金を利用して、電動パワーステアリングを外部からコントロール可能に改造した市販車を購入する。それと加圧センサ２台（新規購入）と昨年度購入したセンサを利用し、ステアリング、アクセルおよびブレーキの操作性能表化実験を行う。
障害物認識については、振動子としてパルコ電子の突き上げ式アクチュエータではなく、多彩な振動パターンを実現できるアルプス電気のハプティックリアクタに購入して、振動子搭載ドライバーズシートを制作する。また、障害物検出および識別を行う機器として、LAIDERを購入する。
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