研究内容

研究概要

 人を指向したモビリティ工学

自動車の自動運転技術への注目が高まる中で,ドライバの機能拡張を目指し,協調制御,ヒューマン・マシン・インターフェース,高度センシングなどの,人間を指向したモビリティ工学の研究を行っています.主な研究テーマは以下の通りです.


主な研究テーマ(クリックで詳細へ)

力覚支援操舵の効果評価
力覚操舵支援とは、ハンドルにドライバが知覚可能な僅かなトルクを与えることによって、目標軌跡に追従するような操舵の実現をアシストするものである.ドライビングシミュレータを用いた実験を通じて、性能を検討している.

力覚支援操舵のビデオ
シェアードコントロール下の統合した視覚と力覚情報を基にした運転行動の解析
前方道路の視覚的閉塞や視覚的注意減少などによって引き起こされる視覚情報が不十分の場合に, 運転者は様々な程度のパフォーマンス低下を被る可能性がある. この問題を解決するため, 我々は触覚インタフェースを提案し, ステアリングホイールの操作によりパフォーマンスの低下を補う.
力覚インターフェースによるドライバの眠気の推定 
眠気を感じると,ドライバの反応時間は長くなり,運転能力を悪化させることが知られており,事故の主な要因の1つにも数えられる.力覚操舵支援に対するドライバの応答をみることにより,眠気を推定することを試みる.
先進運転支援システム用インターフェースの評価
現在, 視覚, 聴覚, 力覚的な様々なインターフェースによるブラインドスポットモニタリング(以下BSM)警報システムが実用化されているが, それらの効果は必ずしも明らかにはなっていない.また,今後自動運転技術が進化し,レベル3に到達すると,自動運転から手動運転に切り替えること(権限移譲)が必要となり,その際に運転を支援するヒューマン・マシン・インタフェース(HMI)が求められている.ドライビングシミュレータ実験を通じて,BSMのHMI評価を行うとともに,権限移譲時に用いた時の効果を確かめる.
表面筋電位を用いた操舵制御のヒューマン・マシン・インターフェース
人工装具や電動車いす等を制御するために表面筋電図は活用されているが,本研究では表面筋電図装置を用いたヒューマンマシンインターフェースを自動車操作に応用し,そのユーザーパフォーマンスをドライビングシミュレーター実験を通じて評価した.2種類のインターフェースとドライビングシミュレータ実験の様子を以下に示す.

Type I インターフェース
Type II インターフェース
車内交通信号が運転行動に与える影響
路車間通信や車々間通信技術の発展により,インフラ,他車両から情報を取得でき,交通信号情報を車内で表示することが可能になる.車内交通信号によって信号交差点及び無信号交差点での通過支援を行う.ドライバの運転行動分析により,車内交通信号が運転行動に与える影響の検討を行う.
自動運転バスの信号協調制御
移動弱者のモビリティ(移動手段)を確保するため,自動運転バスは普及が期待されている.しかし,技術的な課題は残っており,その1つが信号交差点の通過である.カメラの画像認識で信号灯火を認識する方法もあるが,十分に高い信頼性があるとは言えない.また,路線バスは急減速をすると,車内の乗客の転倒事故につながる恐れがあり,スムーズに信号交差点を通過することが求められる.この課題を解決するために,信号情報を活用した速度制御を提案した.
自動運転車両の環境監視用センサ故障を想定した縮退運転システム
縮退運転システムとは, 自動運転車両がセンサ故障に遭遇して元の走行作業を続行できない場合に機能するフェイルセーフシステムである. この場合に縮退運転システムは車両を引き継ぐことになる. このシステムは, 高速道路で故障が発生した車両を安全に車線を離れて, 最後に停車する過程に適用される. その有効性は数値シミュレーションによって証明された.

縮退運転システムデモ1
縮退運転システムデモ2
回転しているタイヤにおける確率共振を用いたエナジー・ハーべスティング
センサを取り付けることが必要とされていながら,電力供給が難しい回転しているタイヤ内部で,発電を行うことを考える.回転によって発生する周期な力と路面からの振動を同時に得られることに注目し,確率共振現象を用いて振動を増幅させ,多くの電力を得ることを試みる.
車上で計測した加速度を用いた鉄道車両の滑走検知
滑走とは,車輪が滑った状態で走行することであり,これが発生すると,ブレーキ距離が長くなるため,運転には特段の注意が必要になる.発生個所と時間は限定されるため,運転士間での情報の共有が必要である.車上の加速度から滑走を検知し,将来的にはタブレット等を通じて情報を共有することができるシステムの構築を目指す.
カルマンフィルタを用いたPQ輪軸測定値からのレール・車輪間摩擦係数の推定
横圧Qを輪重Pで割った値、Q/Pは脱線係数と呼ばれ脱線危険性の評価に広く用いられている.脱線係数の計測にはPQ輪軸(右図)が用いられる.ただし,雨天時にレールが濡れて摩擦係数が低下する時には,脱線係数は低めの値となり,本来は大きな値を見逃す可能性がある.そのため,レール・車輪間の摩擦状態を把握する必要がある.現在は目視でレールの状態を確認しているが、本研究では,PQ輪軸の測定値のみから車輪・レール間の摩擦係数を推定することを試みる.
能動的な遮音制御
遮音とは,壁を透過する騒音を遮ることである.センサとアクチュエータを壁に取り付け,壁の振動を計測・制御して遮音を行うことを能動的な遮音制御という.しかし,どのように振動を制御すれば透過音が小さくなるのかは一筋縄には分からないため(単純に振動を抑制しても,透過音が小さくなるとは限らない),制御系の設計が難しい.
専門的に言えば,透過音に対する各振動モードの寄与を個別に評価できるならば,寄与の大きい振動モードを優先的に抑制するように制御系を設計すればよいのだが,あいにくモード同士は連成して透過音に寄与するため,そうはいかない.この問題を解決し,制御系を効率的に設計することが,本研究の目的である.

実験装置