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2020年2月29日 (土)

DS(30)の英訳

In order to evaluate the motion sickness of the Nissan DS, the subjective evaluation in the test drive of the general drivers was carried out. In the first ride DS, 4 levels of intoxication ((i) I don't feel sickness at all, (ii) I feel a little sickness, (iii) I get sickness but can continue to evaluate, and (iv) I can't continue to evaluate because I get sickness.) were answered in the following 2 scenes.

(1)2 scenes in which a motion system assuming evaluation of vehicle behavior and emergency evasive action moves largely and high acceleration occurs: 3.5 m wide, 5 km 2 lane straight course with obstacles randomly arranged, 20 lane changes at 60 ~ 80 km/h, and about 2 km driving on a course reproducing winding road with narrow width followed by continuous corners.
(2)The scenen, which normally drives for a long time on an existing expressway based on the assumption of evaluation of the Human Machine Interphase, drives for approximately 40 minutes on the course from the Tomei Atsugi Interchange to Metropolitan Expressway Route 3, the Chuo Kanjo Line, the Wangan Line, and the Tatsumi Parking Area.

As for the respective evaluation results, 56 respondents answered (1), and 19 answered (2). The results were good, with almost no nausea (i) and (ii) levels being 96% and 100%, respectively. And, there was no subject who could not continue the evaluation by the intoxication in the whole. This DS was developed jointly with Japan Radio Co., Ltd.

 

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2020年2月28日 (金)

DS(29)の英訳

The cockpit system in the dome uses the vehicle body which leaves only the interior of the commercial vehicle in order to reproduce the actual cabin seen from the driver. The indoor structure consists of operation equipments such as a shift, a steering wheel, a brake pedal, an accelerator pedal, and switches operated by the driver, an acoustic equipment which reproduces the sound of the engine and other vehicles, and a vibration equipment which gives vibration to the seat and steering as a presentation of realistic sensation.

The reaction force of steering and brake are important factors for the driver to judge the condition of the road surface and the vehicle. Therefore, Nissan had developed a steering system that uses a rotary motor to apply a reaction force, and a brake system that uses a linear motor to apply a reaction force.

The sound is reproduced by 7 speakers and 2 subwoofers in the cabin. These loudspeakers reproduce the sound recorded by the ambi-sonic system in real time by interlocking with the change of vehicle condition and peripheral environment. Regarding reproduction, a stereophonic acoustic system was developed in which the direction and movement of sound can be felt in the same way as in actual driving. In addition to the engine sound, road noise, wind noise and the driving sound of other vehicles, this system reproduces the harshness sound when passing through the junction of the expressway and the difference of the sound in the tunnel, rain and other surrounding environments in order to reduce the sense of incongruity for the sound which is heard in the actual driving. And, the vibration equipment has a sound vibration transducer installed on the seat surface and the back surface of the seat to vibrate the seat synchronously with the low frequency component of the acoustic signal, and presents the feeling similar to the vibration of the actual vehicle.

Since the evaluation by the general drivers is carried out, there is a fear that the results are affected, when the steering wheel position is different from the ordinary use vehicle. Therefore, they adopt a structure in which operation systems such as the steering wheel, the accelerator pedal, and the brake pedal can be installed on both right and left sides in order to carry out the evaluation efficiently without changing the cockpit when performing the evaluation by the right steering wheel and the left steering wheel.

 

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2020年2月27日 (木)

DS(28)の英訳

The video system consists of computers for processing computer graphics, projectors for projecting video, and a screen formed in a dome. The eye point is placed in the dome center, and the screen is made to be distance 3 m from the eye point, and the visual field range is made to be all azimuth  360 °, upper 33 °, lower 20 °.

The dome was made to be a honeycomb sandwich structure in which honeycomb shape material was sandwiched by carbon from the top and bottom, and the whole dome was constituted by combining 10 divided panels. With this. High rigidity and light weight which can ensure the response of the motion without blur and distortion of the image were achieved when the motion moves.

And, in order to reduce the sense of incongruity by the image drawing delay, the delay of the image update for the driving operation of the driver was made to be 30 ms or less which is the time resolution of human vision. Therefore, DLP projectors with a refresh rate of 120 Hz was adopted for the projector with an emphasis on drawing speed. As a result of the development, the measured value of delay of total drawing update including processing and communication of the computer is 30.3 ms, which almost achieves the goal.

The resolution of the image on the screen realized 4.7 minute angle of 5 minute angle or less so that the movement of the human 200 m ahead in the urban area could be recognized. The projection on this screen uses seven projectors.

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2020年2月26日 (水)

DS(27)の英訳

This linear guide has been newly developed because its operating speed is three times faster than that of the conventional one. In addition, the steel pipe structure was adopted in order to make the mounting accuracy of the parallelism of 70 microns or less, and in order to make the saddle high rigidity and light weight.

The natural frequency of the mechanical system to achieve the required response of the motion servo system was over 42 Hz, and it satisfied the design value of 45 Hz, when it was verified after the development. When the step response was evaluated in the assembly condition of the XY translation devices single bodies, the time constant of 30 milliseconds of the development target value was achieved.

And, when lane change by the actual vehicle in the actual test course was compared with acceleration and yaw rate reproduced by DS, it followed the actual vehicle with small delay, and the maximum acceleration was also able to be presented. Therefore, it can be said that the vehicle behavior can be reproduced.

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2020年2月25日 (火)

DS(26)の英訳

The motion system is composed of a translation device with XY rail which presents acceleration in XY direction, a hexapod which presents acceleration in Yaw, Roll, Pitch, XYZ direction, and a turntable which reproduces yaw motion. In the translation device, the stroke in the Y direction was made to be one side 11 m on the assumption of lane change in the usual traveling on the expressway, and the maximum acceleration was made to be 12 m/s^2 with the purpose of reproducing the vehicle acceleration of the double lane change in the emergency avoidance. The response time is 4 milliseconds or less of dead time in step response and 30 milliseconds or less of time constant, aiming at realization of high output and high response.

On the Y rail of the translation device, heavy objects such as the X rail, hesapod, dome, turntable, cockpit of the translation devices are loaded, and the total weight is about 40 tons. The feature of this DS is that the base part (Y saddle) of the X-rail of the translation device can be moved with the maximum acceleration of 12 m/s^2 at a maximum speed of 10 m/s and with high response in a state where this heavy object is mounted.

The Y rail device adopted a direct drive using a linear motor for the drive part in order to ensure high acceleration/deceleration in a long stroke. In order to produce large thrust, multiple linear motors are arranged in two rows at both ends of the saddle, and the maximum thrust required is generated by synchronous control.

The control to move smoothly by changing output characteristics of both sides was also developed, when the eccentric load was generated by difference of the position of the dome part on the X axis and inclination of the hexapod. For the support guide part, a precise linear guide with high rigidity used for machine tools, etc. and little displacement fluctuation in vertical and horizontal directions in straight advance was adopted for suppressing sliding resistance in moving and unintended driver vibration.

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2020年2月24日 (月)

DS(25)の英訳

The whole DS is roughly divided into the following three systems. They are a motion system which presents vehicle acceleration, a video projection system which presents video information, and a cockpit system which presents sound and reaction force of an operation system and has a driver's seat.

The DS consists of a hexapod with a 6-axis swinging device on an XY translation device that moves in the longitudinal and lateral directions, and a dome and projectors on it. In the dome, turn table which rotates independently and cockpit which reproduced the vehicle were set. The inside of the dome is composed as a screen surface, and the 360 ° omnidirectional image is projected by 7 projectors. The cockpit system incorporates signals of various operation systems such as steering, brake, accelerator, etc., and road surface conditions into a vehicle motion analysis model, and presents the calculated steering reaction force and brake reaction force of the operation system to the driver.

The acceleration is calculated by applying motion control logic originally developed, and it is presented to the driver by moving various motion systems. The image projected on the projector calculates the road, surrounding environment and traffic flow, and projects them from the image system. These series of actions are calculated every 1 millisecond to give a real time feeling, and the system reduces the delay of somatosensory and visual sense which the driver feels.

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2020年2月23日 (日)

DS(24)の英訳

In order to eliminate the difference of two kinds of senses, namely, the incongruity sense of somatosensory and the sense of visual sense, which are considered as the causes of motion sickness, the following countermeasures were respectively taken.

The sense of incongruity in somatosensory means that the DS does not feel the acceleration of the front, back, right, and left sides that feels when driving a real vehicle. Therefore, the performance of the swing section of the DS was improved. In order to obtain the acceleration equal to the actual vehicle, it is impossible to correspond to the real DS with the XY rail. In addition, the stroke of the rail length was lengthened, and it was made to be the direct drive by the linear motor with the high thrust in the driving part of the rail shaft. By this, the development of the translation equipment of the world highest performance which moves in the wide movable range at the high response speed became a goal. And, in order to reduce the sense of incongruity caused by not getting the sense of rotation in one direction at the intersection such as right and left turn, etc., the turn table was installed in the dome, and the sense of one direction similar to the real vehicle was given.

Regarding to the sense of incongruity of vision, in order to reproduce images actually seen by the driver, at first, the view which the driver sees from a driver's seat was made to be familiar using a cockpit of an actual vehicle. Next, it was made that the CG images were projected in the large spherical screen all direction in the dome. And, in order to draw CG images drawn in high density with less delay for driver operation, a drawing system using a measuring machine with fast processing speed and projectors with fast drawing speed was constructed.

 

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2020年2月22日 (土)

DS(23)の英訳

Next, Nissan Motor (Nissan) DS is introduced. It was announced in the 2018 fiscal year.

In NISSAN, the purpose of the use of DS is that the evaluation using the actual vehicle is dangerous, such as how the driver is affected by the driver assistance system and whether the driver can deal with the dangerous situation. Therefore, because the use of DS is indispensable, the development purpose was to make DS which can continue to ride for a long drive.

In order to continue to ride DS for the long drive, DS without motion sickness must be developed. Especially, it is said that the drivers with long driving experience and rich driving sense are easy to cause the motion sickness. Therefore, the sense of incongruity due to the difference in driving sense between actual vehicle and DS was reduced, and DS with presence and less motion sickness was aimed at.

At present, though the cause of the motion sickness is not perfectly clarified, there is a "sensory conflict" theory as the one which can explain the sickness most. This is that the sense that the driver feels in driving the actual vehicle and the sense of incongruity due to the difference in the sense that the DS feels cause motion sickness. This difference in sensation can be roughly classified into the following two.

(1)Somatosensory: Difference or delay between the acceleration felt in a real vehicle and the acceleration reproduced by DS
(2)Vision: The difference and delay between the scene actually seen and the images on the DS

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2020年2月21日 (金)

DS(22)の英訳

The world's largest and highest performance of TMC DS, was developed jointly with several companies. The following information has been published.

・Vehicle Motion Simulator: MTS Systems Co.
・Image simulation system: Mitsubishi Precision Inc.
・Vehicle motion calculator: Fujitsu Ten Ltd. (Currently Denso Ten Co., Ltd.)
・System Software: Toyota Technical Development Corporation
・Motion Algorithm: Toyota Central R & D Labs, Inc.

MTS and Mitsubishi Precision introduced this TMC DS in the following url.

http://www.mts.com/cs/groups/public/documents/library/dev_004414.pdf
https://www.mpcnet.co.jp/topics/2007/2007_12_12.html

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2020年2月20日 (木)

DS(21)の英訳

TMC positions the utilization of DS for preventive safety as the following process.

To begin with, which accident is taken up from accident statistical analysis and accident situation analysis. Next, they investigate what kind of driver's driving behavior causes the accident by DS. Then, the method to prevent the accident and the performance goal are guided, and the specification of the system to be developed is decided, and the system is produced experimentally, and the operation confirmation is carried out. As a verification of the effect, the accident avoidance effect is verified by DS. And, the effect prediction of the accident reduction quantity is carried out by the numerical simulation. As a finishing, the effect of the market is confirmed by event data recorder and accident statistical data, etc.. In this process, DS has two important roles: driving behavior analysis to investigate the cause of the accident and system effectiveness evaluation.

That is to say, by using DS, it becomes possible to safely analyze driver's driving characteristics in the condition of low driving consciousness (drowsiness or inactivity), carelessness for danger (distraction or unchecked safety), and improper driving (drinking, fatigue, or illness). And, it is possible to carry out the effect evaluation of the preventive safety system.

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2020年2月19日 (水)

DS(20)の英訳

A vehicle installed in the dome uses an automobile body in which a powertrain system such as an engine and a mission and suspensions are removed from an actual automobile of LS 460. Various display control systems in the cockpit operate on simulated signals generated by the DS computer system.

The DS computer takes in steering, accelerator, and brake data and controls input/output from the calculation of simulated data of the display operation system. It is also possible to operate a navigation system by receiving a pseudo satellite signal from a computer simulating GPS signal.

And, as a reproducibility of reality feeling, deceleration feeling in braking is examined by the driver's deceleration action. This makes it possible to examine the feeling of deceleration in a real vehicle, because smooth deceleration by constant deceleration is not possible, because the step-in margin of the brake increases, when the sensible acceleration is insufficient in the DS test drive, and the stop position adjustment is carried out after the maximum acceleration comes out afterwards. When the ratio between the maximum value and the average value of deceleration when stopping from 60 km/h toward the stop line is compared, it can be said that the reproducibility is high because the reproduction acceleration ratio of DS is 0.7, compared with the reproduction acceleration ratio of 0.5 in the case of the DS using only a conventional tilting device or a short translation distance.

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2020年2月18日 (火)

DS(19)の英訳

The image equipment which projects the driving scene in the dome is composed of a dome screen, projectors, image simulation computers, an experiment scenario computer and image database, etc.. The dome screen has a height of 4.5 m and an inside diameter of 7.0 m, and the inside is a spherical screen, and the traveling scene is projected by 8 projectors fixed from the ceiling in the visual field of upper 23 °, lower 20 °, and whole circumference 360 °. The center of the spherical screen is set at the driver's eye point, 1.27 m above the floor.

The cockpit in the dome was designed at 32 Hz in the vertical natural frequency, because the vibration was applied to 2.5 Hz by the vibrator, and there was a possibility of the image blur by the vibration. This dome adopted carbon aluminum honeycomb sandwich panel of light weight and high rigidity used as structural material of aircraft, and its rigidity was raised by structural design by FEM analysis. Increasing the rigidity of the dome is also effective for improving the responsiveness of the vehicle motion simulator.

With the aim of being able to distinguish whether a vehicle at 100 m ahead is a truck or a passenger car, the image of the screen is drawn by 8 UXGA (1600 x 1200) liquid crystal projectors at 60 Hz. The synthesis of CG is the drawing using image simulation computer of 4 per projector and total of 32. Then, in order to reproduce driver driving behavior leading to an accident at the intersection in the urban area, Gotemba in Japan urban area where DS is installed was faithfully modeled by computer graphics. A road in the range of 2 × 3 kmm including the Gotemba Station area was reproduced using 480,000 polygons, and the total road extension distance was 64 km.

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2020年2月17日 (月)

DS(18)の英訳

In this development, the response characteristics of the longitudinal and lateral acceleration generated in the own vehicle of DS are emphasized. Generally, the acceleration of the vehicle calculated by the simulation is feedback controlled by the vehicle motion simulator.

When operated in actual equipment, feedback delay is generated. Therefore, higher frequency response characteristics than the frequency response range of the simulated vehicle are required.

TMC measured the frequency response characteristics of steering, lateral acceleration, praxipedal stroke, and longitudinal acceleration in normal driving. And it was found that lateral acceleration of 2 Hz and longitudinal acceleration of 4 Hz or more were necessary. Therefore, the response characteristics of DS motion are all made to realize the response over 4Hz. And, since it is not made to feel that the longitudinal and lateral acceleration of the vehicle are generated by the equipment, the acceleration by the tilting equipment is generated at small inclination speed in the low frequency region, and the remaining acceleration of the target acceleration is generated by the translation equipment. With such control, almost the same area as one intersection is required to reproduce the motion at the intersection.

It is necessary to prepare the translation device for the next movement, and gradually moved to the center. This is called washback, and should be carried out so that the driver does not feel it.

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2020年2月16日 (日)

DS(17)の英訳

The development goal of TMC is to simulate the intersection driving with many accidents considering the accidents occurrence environment in Japan. Therefore, the generation of longitudinal and lateral acceleration of 0.3 G, which covers from 80% to 90% of normal driving, was targeted.

And, NADS of the Iowa Univ. was made to be a reference in order to realize this development goal. NADS is a 6 axis + 2 axis rail system, and the translational distance is 20 m.

In order to realize 0.3 G in TMC, the specification of the machine part was expanded from that of NADS as follows. First, the translation distance was extended from 20 m to 35 m. In addition, in order to improve image flickering and yaw response characteristics during turning, a turn table rotating by 330 degrees of soil was added to the dome, and in order to compensate for the lack of speed sense at low speed, the stroke of 4 vehicle body vibrators supporting the turn table was enlarged by 50 mm.

NADS was the world's highest performance DS at that time, so it can be said that TMC aimed at the development of the world's highest performance DS.

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2020年2月15日 (土)

DS(16)の英訳

Now, Let's take up the open DS of automobile companies. First one is the world's highest performance (At the time of publication in 2008) DS developed by Toyota Motor Corporation (Hereinafter referred to as TMC).

To begin with, the purpose of using DS of TMC as a development background is to aim at zero traffic accident deaths and injuries. For this purpose, traffic accident reduction activities by trinity of human, vehicle and traffic environment are necessary.

Since there are overwhelmingly many accidents in urban area traffic in Japan, the DS development is for also mainly for urban area. As an effectiveness of DS, experiments with danger in actual vehicles and reproducibility under specific driving environment conditions are emphasized. And, it is said that in order to accurately grasp the driving characteristics, TMC pursued the environment close to the actual driving in which the driver does not feel the simulated driving as much as possible.

The accident situation that TMC considers important is introduced in more detail. In Japan, the accident in the intersection occupies 60%, when the incidence of the accident is examined according to the road shape. In the accident factor independence, the recognition decision mistake of the driver occupies 90%. Therefore, it can be said that it is necessary to clarify how the driver causes the recognition judgment error in the intersection, and to develop the technology which prevents the accident. In the preventive safety technology before the accident actually occurs, how to evaluate the performance must be decided. As one of the indexes, there is the reduction of near miss which leads to the accident number reduction. DS seems to be suitable for the evaluation of this index. Because it is dangerous that carrying out experiments in a complicated traffic environment leading to an accident, and effect experiments of issuring warning when driver's consciousness lowers even if they are carried out in a test course.

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2020年2月14日 (金)

DS(30)

 この日産DSのシミュレータ酔いを評価するため,一般ドライバの試乗における主観評価を実施した.初めてのDSに際し,次の2つのシーンで4段階(①まったく酔いを感じない,②少し酔った感じを受ける,③酔ったが評価は続けられる,④酔って評価が続けられない)の酔いレベル回答してもらった.

(1)車両挙動の評価や緊急回避行動等の評価を想定したモーションシステムが大きく動き,高い加速度が発生する2シーン:道幅3.5m, 全長約5km2車線の直線コースに障害物をランダムに配置し,時速60~80km/hでのレーンチェンジ20回実施と,連続コーナーが続く道幅の狭いワインディングロードを再現したコースを約2kmkm走行
(2)ヒューマン・マシン・インター フェー スの評価を想定した既存の高速道路を長時間通常走行するシー ン:東名厚木IC~首都高3号線~中央環状線~湾岸線,辰巳パーキングエリアまでのコースを約40分間走行

 それぞれの評価結果について,(1)は56名,(2)は19名の回答では,酔いがほぼない①②レベルが,(1)は96%,(2)は100%と好成績だった.また,全体の中で酔いにより評価が続けられない被験者はまったく発生しなかった.なお,このDS開発は日本無線株式会社と共同で行った.

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2020年2月13日 (木)

DS(29)

 ドーム内のコックピットシステムは,ドライバから見える実際の車室内を再現するため,市販車の内装だけを残した車体を用いる.室内の構成は,ドライバが操作するシフト,ステアリング,ブレーキ,アクセル,スイッチ類等の操作装置,エンジン音や他車両の音を再現する音響装置,そして,シートやステアリングに臨場感の演出として振動を与える振動装置で構成される.

 ステアリング反力とブレーキ反力は,ドライバが路面や車両の状態を判断する重要な要素である.そこで,ステアリングは回転モータにより反力を与える装置,ブレーキはリニアモータにより反力を与える装置を開発し,実車と同等の反カを与えるシステムとしている.

 音響は,車室内に7個のスピーカーと2個のサブウーファーで再現する.これらスピーカに,アンビソニック方式で録音した音を,車両状態や周辺環境の変化に連動してリアルタイムに再生させる.再生に関しては,音の方向や移動が実際の走行時と同様に感じられる立体音響システムを開発した.自車のエンジン音,ロードノイズ,風切り音と他車の走行音に加え,実際の運転で聞いている音がないことに対する違和感を低減するため,高速道路のつなぎ目を通過した時のハーシュネス音やトンネル内や雨などの周辺環境毎の音の違いを再現している.また,振動装置は,シートの座面と背面に音振動トランスデューサーを設置し,音響信号の低周波成分と同期してシートを振動させ,実車の振動と同様な感覚を呈示している.

 一般ドライバによる評価を実施するため,普段乗っている車とハンドル位置が違うと結果に影響を与える懸念がある。そこで,右ハンドルと左ハンドルでの評価をする際,コックピットを変更することなく効率よく実施できるよう,ハンドル,アクセル,プレーキ等の操作系を左右両方に設置できる構造とした.

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2020年2月12日 (水)

DS(28)

 映像システムは,コンピュータグラフィックスを処理する計算機,映像を投影するプロジェクター,ドーム内に形成されたスクリーンで構成される.アイポイントをドーム中心に置き,スクリーンはアイポイントから距離3mとし, 視野範囲を前週360°,上方33°,下方20°としている.

 ドームは,ハニカム形状の材料を上下からカーボンで挟み込んだハニカムサンドイッチ構造とし,10分割したパネルを組み合わせてドーム全体を構成した.これにより.モーションが可動した時の映像のブレやゆがみがなく,モーションの応答を確保できる高剛性と軽量化が達成できた.

 そして,映像描画遅れによる違和感を軽減させるため,ドライバ の運転操作に対する映像更新の遅れを,人間の視覚の時間分解能とされる30ミリ秒以下を目標とした.そのため,プロジェクターは描画速度を重視し,リフレッシュレートが120HzのDLPプロジェクターを採用した.開発した結果,計算機の処理や通信を含めたトータルの描画更新の遅れの実測値は 30.3ミリ秒とほぼ目標を達成している.

 スクリーン上での映像の解像度を,市街地における200m先の人の動きが認識できるよう,5分角以下の4.7分角を実現した.このスクリーンへの投影は,7台のプロジェクターを使用する.

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2020年2月11日 (火)

DS(27)

 このリニアガイドは,通常の使われ方より運転速度が3倍と速いため,特殊なものを新規開発した.さらに,70ミクロン以下の並行度の取り付け精度のものとし,サドルは高剛性で軽量にするため,鋼管構造を採用した.

 モーション装置のサーボ系の要求応答性を達成するための機械系の固有周波数は42Hz以上で,開発後実証すると45Hzと設計値を満足していた.XY並進装置単体のアッセンブリ状態でステップ応答を評価すると,開発目標値の時定数30ミリ秒を達成していた.

 また,実際のテストコースでの実車によるレーンチェンジと,DSで再生した加速度,ヨーレイトを比較すると,実車に対し少ない遅れで追従し最大加速度も呈示できている.よって,車両挙動を再現できているといえる.

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2020年2月10日 (月)

DS(26)

 モーションシステムは,XY方向の加速度を呈示するXYレール付並進装置,ヨー,ロール,ピッチ,XYZ方向の加速度を呈示するヘキサポッド,ヨー運動を再現するターンテーブルで構成されている.並進装置は,高速道路での通常走行時の車線変更を想定してY方向のストロークを片側11mとし,緊急回避時のダブルレーンチェンジの車両加速度を再現することを目標に,最大加速度を12m/s^2とした.応答時間は,ステップ応答でむだ時間4ミリ秒以下,時定数30ミリ秒以下として,高出力,高応答の実現をめざした.

 並進装置のYレール上には,並進装置のXレール,ヘサポッド,ドーム,ターンテーブル,コックピット等の重量物が積載されており,重量の合計は40トン程もある.このDSの特色は,この重量物を搭載した状態で,並進装置のXレールのベース部分(Yサドル)を最大加速度12m/s^2の最大速度10m/ssかつ高応答で可動することである.

 駆動部分は,長いストロークでの高加減速性を確保するため,リニアモータを用いたダイレクトドライブを採用した.大きな推力を出すため,複数のリニアモータをサドル両端に2列に配置し,同期制御させて必要な最大推力を発生させている.

 ドーム部のX軸上の位置の違いや,ヘキサポッドの傾きによる偏荷重が発生した場合,両サイドの出力特性を変更してスムーズに動かすための制御も開発した.支持案内部分には,可動時の摺動抵抗が少なく,ドライバが意図しない振動を発生させないため,工作機械等に用いられる剛性が高く直進時の上下左右の変位変動が少ない精密なリニアガイドを採用した.

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2020年2月 9日 (日)

DS(25)

 DS全体は,大きく次の3つのシステムに分けられる.車両加速度を呈示するモーションシステム,映像情報を呈示する映像投影システム,および,音や操作系の反力を呈示しドライバ運転席を有するコックピットトシステムである.

 DSの構成は,前後方向と左右方向に動くXY並進装置の上に6軸搖動装置ヘキサポッドを置き,その上にドームとプロジェクターを設置している.ドームの中には独立で回転するターンテープルと車両を再現したコックピットを設定した.ドームの内側はスクリーン面として構成されており,7台のプロジェクターで360°の全方位の画像を映し出す.コックピットシステムは,ステアリング,ブレーキ,アクセル等の各種操作系の信号と,道路路面状態を車両運動解析モデルに取り込み,計算された操作系のステアリング反力やプレーキ反力をドライバに呈示する.

 加速度の計算は,独自に開発したモーションコントロールロジックを適用し,各種モーションシステムを動かすことでドライバに呈示する.プロジェクタに映す映像は,道路,周辺環境や交通流を計算し,映像システムから投影する.これら一連の動作は,1ミリ秒毎に計算することでリアルタイム感を出し,ドライバが感じる体性感覚や視覚の遅れを低減させるシステムとした.

 

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2020年2月 8日 (土)

DS(24)

 シミュレータ酔いの原因として考えられる2種類の感覚の違い,すなわち,体性感覚と視覚の違和感を解消するため,それぞれ次のように対策した.

 体性感覚の違和感とは,実車の運転で感じる前後左右の加速度がDSで感じられないということなので,DSの搖動部の性能向上を図った.実車並みの加速度を得るには,XYレールを有する本格的DSでないと対応できない.さらに,レール長のストロークを長くし,レール軸の駆動部に高い推力を持つリニアモータでのダイレクトドライブとした.これにより,広い可動範囲を高い応答速度で動く世界最高性能の並進装置の開発が目標となった.また,交差点での右左折等でヨ一方向の回転感覚が得られないことによる違和感を低減するため,ドーム内にターンテープルを設置し,実車同様のヨ一方向の感覚を与えることにした.

 視覚の違和感については,ドライバが実際に見ている映像を再現するため,まず,実車のコックピットを使ってドライバが運転席から見た視界を見慣れたものにした.次に,ドーム内の大型の球形スクリーン全方位にCG画像を映しだす構成とした.そして,高密度に描いたCG画像を,ドライバ操作に対して遅れを少なく描画するため,処理速度が速い計箕機と描画速度が速いプロジェクターによる描画システムを構築した.

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2020年2月 7日 (金)

DS(23)

 次は日産自動車(以下日産)のDSを紹介する.発表されたのは,2018年度である.

 日産では,DSの使用目的を,運転支援でドライバがどのような影響を受けるか,危険な状況でドライバが対応できるか等の実車を使用した評価は危険が伴うためとしている.そのため,DS使用は不可欠であるため,長時間乗り続けられるDSを開発目的とした.

 DSを長時間乗り続けるためには,シミュレータ酔いのないDSにしなければならない.特に,運転経験が長く運転感覚が豊富に備わっている人程,シミュレー タ酔いを起こしやすいといわれている.そのため,実車とDSの運転感覚の差異による違和感を低減し,臨場感があり,酔いにくいDSを目指した.

 現在,シミュレータ酔いの原因は完全に解明されていないものの,酔いを最もよく説明できるものとして,「感覚不一致」説がある.これは,ドライバが予測する実車の運転で感じている感覚と,DSで感じる感覚の違いによる違和感が,酔いを引き起こすというものである.この感覚の違いは,大きく次の2つに分類することができる.

(1)体性感覚:実車で感じる加速度とDSで再現する加速度の違いや遅れ
(2)視覚:実際に見ている風景とDSによる映像の違いや遅れ

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2020年2月 6日 (木)

DS(22)

 TMCの世界最大で最高性能を誇るDSは,数社との共同開発で行われた.公表されているのは,以下のとおりである.

・車両運動模擬装置:MTS Systems Co.
・映像模擬装置:三菱プレシジョン(株)
・車両運動計算機:富士通テン(株)(現、デンソーテン(株))
・システムソフトウェア:トヨタテクニカルディベロップメント(株)
・モーションアルゴリズム:(株)豊田中央研究所

 なお,MTSと三菱プレシジョンではTMCのDSを下記urlで紹介している.

http://www.mts.com/cs/groups/public/documents/library/dev_004414.pdf
https://www.mpcnet.co.jp/topics/2007/2007_12_12.html

 

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2020年2月 5日 (水)

DS(21)

 TMCでは予防安全に対するDSの利用を,次のようなプロセスの中に位置づけている.

 まず,事故統計分析や事故状況分析からどの事故を対策するか取り上げる.次に,その事故がどのようなドライバの運転行動によって発生するか,DSで探る.そして,その事故を防ぐ方法とその性能目標を導き,開発するシステムの仕様を決定し,システムを試作,動作確認を行う.効果の検証として,事故回避効果をDSで検証する.また,数値シミュレーションで事故低減量の効果予測を行う.仕上げとして,市場の効果をイベントデータレコーダや事故統計データ等で確認する.このプロセスの中で,DSは事故原因を探る運転行動解析と,システム効果評価の2つの重要な役割を持つことになる.

 つまり,DSを使用することにより,運転意識低下(居眠り,ぽんやり),危険に対する不注意(わき見,安全未確認),運転不適(飲酒,疲労,病気)状態でのドライバ運転特性が安全に解析可能となる.そして,予防安全システムの効果評価を行うことができるということである.

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2020年2月 4日 (火)

DS(20)

 ドーム内に設置した自動車は,LS460の実車からエンジン,ミッション等のパワートレイン系とサスペンションを取り除いた車体を用いている.コックピットの各種表示操作系は、DSのコンピュータシステムが発する模擬信号で作動する.

 DSコンピュータは、表示操作系の模擬データの算出から,ステアリング,アクセル,ブレー のデータの取り込みや入出力の制御を行う.また,GPS信号を模擬する計算機から疑似衛星信号を受信し,ナビゲーションシステムを作動させることもできる.

 また,現実感の再現性として,制動時の減速感を減速行動で調べている.これは,DS試乗時,体感加速度が不足するとブレーキの踏み込み代が大きくなり,その後最大加速度が出た後で停止位置調整を行うため,一定減速度によるスムーズな減速ができないため,実車での減速感を調べることができる.時速60kmから停止線に向かって停止するときの減速度の最大値と平均値の比率を比べると,従来型の傾斜装置や並進距離の短い場合の再現加速度比率0.5に対し,このDSの再現加速度比率は0.7のため,再現性が高いといえる.

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2020年2月 3日 (月)

DS(19)

 ドーム内で走行シーンを映し出す映像装置は,ドームスクリーン,プロジェクタ,映像模擬計算機,実験シナリオ計算機,画像データベース等で構成されている.ドームスクリーンは,高さ4.5m,内径7.0mの大きさで内側は球面スクリーンになっており,上側23°下側20°全周囲360°の視野を,天井から固定されたプロジェクタ8台で走行シーンを映し出す.球面スクリーンの中心は,運転席のドライバのアイポイントに設定しており,フロアから1.27mの高さである.

 ドーム内の運転模擬装置は,加振装置で2.5Hzまで振動が加えられるため,振動による画像ブレが起こる可能性があるため,上下固有振動数を32Hzで設計した.そのため,航空機の構造材として使われる軽量高剛性のカーボンアルミハニカムサンドイッチパネルを採用してFEM解析で構造設計し,ドームの剛性をあげた.ドームの剛性を上げることは,車両運動模擬装置の応答性改善にも効果がある.

 画像解像度は,100m先の車両がトラックか乗用車かを見分けられることを目標に,UXGA(1600×1200)液晶プロジェクタ8台で,60Hzで描画している.CGの合成は,プロジェクタ当り4台,総計32台の画像模擬計算機を用いての描画である.そして,市街地の交差点で事故に至るドライバ運転行動を再現するため,DSを設置する御殿場市街地を忠実にコンピュータグラフィックスでモデル化した.御殿場駅周辺を含む2×3kmmの範囲の道路を48万ポリゴンを使って再現し,道路総延長距離は64kmに及ぶ.

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2020年2月 2日 (日)

DS(18)

 開発にあたっては,DSの自車両に発生させる前後左右加速度の応答特性を重視している.一般的に,シミュレーションで算出した車両の加速度を,車両運動模擬装置でフィードバック制御することになる.

 実際の装置で動作させると,フィードバック遅れが発生する.そのため,模擬する車両の周波数応答領域より高い周波数応答特性が必要になる.

 TMCで通常走行でのステアリングと左右加速度,プレーキペダルストロークと前後加速度の周波数応答特性を測定したところ,左右加速度は2Hz, 前後加速度は4Hz以上の応答特性が必要なことがわかった.そのため,DSモーションの応答特性は,すべて4Hz以上の応答性を実現するようにした.また,車両の前後左右加速度が装置によって発生させているように感じさせないため,低周波数領域で小さな傾斜速度では傾斜装置による加速度を発生させ,目標加速度の残りの加速度を並進装置で発生させるようにした.このように制御すると,一つの交差点での動きを再現するために,ほぼ交差点と同じ広さが必要になる.

 また,並進装置を次の動きに備える必要があり,そのため徐々に中心に移動させて行く.これはウォッシュバックと呼ばれており,ドライバーには感じられないよう実施するようにしている.

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2020年2月 1日 (土)

DS(17)

 TMCの開発目標は,日本での事故発生環境を考えて,事故の多い交差点走行を模擬することである.そのため,通常走行の80%から90%をカバーする0.3Gの前後左右加速度発生を目標にした.

 そして,この開発目標を実現するため,アイオワ大学のNADSを参考にすることになった.NADSは6軸+2軸レール方式で,並進距離は20mである.

 TMCでは0.3Gを実現するため,機械部分の仕様をNADSのものから次のように拡大することにした.まず,並進距離を20mから35mに延長することにした.さらに,旋回時の画像チラツキとヨー応答特性を改善するため,ドーム内に土330°回転するターンテープルを追加し,低速度時の速度感覚の不足を補うため,ターンテーブルを支える4台の車体加振機のストロークを士50mm拡大した.

 NADSは当時世界最高性能を誇るDSだったので,TMCは世界最高性能のDS開発を目指すものになっていたといえる.

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