(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177691
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】操縦装置
(51)【国際特許分類】
G09B 9/00 20060101AFI20241217BHJP
【FI】
G09B9/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023095968
(22)【出願日】2023-06-12
(71)【出願人】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】株式会社SUBARU
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(72)【発明者】
【氏名】早川 正翁
(57)【要約】
【課題】簡便な構成で操作者に操作状態を感知させる。
【解決手段】操縦装置は、操作者に操作される操作部と、発光部と、操作部の操作入力に基づいて、発光部を発光させる発光制御部と、を備える。
【選択図】
図5A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
操作者に操作される操作部と、
発光部と、
前記操作部の操作入力に基づいて、前記発光部を発光させる発光制御部と、
を備える操縦装置。
【請求項2】
前記発光部は、前記操作部の複数の操作方向に対応して配列された複数の発光体を有し、
前記発光制御部は、前記操作部の操作入力に応じて当該操作部に作用する操作反力の方向と大きさに基づいて、前記操作反力の方向に対応する位置の発光体を、前記操作反力の大きさに対応する発光態様で発光させる、
請求項1に記載の操縦装置。
【請求項3】
前記複数の発光体は、円周状に配列され、
前記発光制御部は、前記複数の発光体を周方向に順次発光させ、かつ、前記操作反力の方向に対応する位置の発光体を他の発光体よりも視認性の高い発光態様で発光させる、
請求項2に記載の操縦装置。
【請求項4】
前記発光制御部は、前記操作反力の大きさに基づいて、前記複数の発光体の発光パターンを変化させる、
請求項3に記載の操縦装置。
【請求項5】
前記操作部は、操作者の手に把持される把持部を含み、
前記発光部は、前記把持部の上端に配置される、
請求項1に記載の操縦装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、操縦装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、操縦系統等からの反力を操作者に感知させる操縦装置が知られている。例えば航空機の操縦では、操作者は操縦桿等を通して操縦系統からの反力を感じることで、操縦系統の状態を把握できる。
このような反力を訓練シミュレータ等で再現する場合、反力を発生させるアクチュエータを操縦系統に組み込む必要がある(例えば、特許文献1参照)。しかし、アクチュエータの内蔵は、装置構成を煩雑化してコストアップ等を招来する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡便な構成で操作者に操作状態を感知させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本発明の一実施の形態は、操縦装置であって、
操作者に操作される操作部と、
発光部と、
前記操作部の操作入力に基づいて、前記発光部を発光させる発光制御部と、
を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、操作部の操作入力に基づいて発光部が発光するので、操作者は発光部を視認することで操作状態を認識できる。したがって、簡便な構成で操作者に操作状態を感知させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】実施形態に係る訓練シミュレータの概略の制御構成を示すブロック図である。
【
図2A】実施形態に係る操縦桿の模式的な側面図である。
【
図2B】実施形態に係る操縦桿の先端の平面図である。
【
図3A】実機の操縦桿における操作反力を説明するための図である。
【
図3B】実機の操縦桿における操作反力を説明するための図である。
【
図3C】実機の操縦桿における操作反力を説明するための図である。
【
図4B】中立状態での操縦桿の先端の平面図である。
【
図6B】トリム調整時の操縦桿の先端の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0009】
[訓練シミュレータの全体構成]
図1は、本実施形態に係る操縦装置10を備える訓練シミュレータ100の概略の制御構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る訓練シミュレータ100は、航空機の操縦訓練を行うフライトシミュレータ、フライトトレーナまたはプロシージャトレーナである。訓練シミュレータ100は、
図1に示すように、操縦装置10とシミュレータ本体20を備える。
【0010】
シミュレータ本体20は、訓練シミュレータ100全体の動作を制御して、各種の飛行状況を模擬する。シミュレータ本体20は、表示部21、音声出力部23、記憶部24、本体制御部25を備える。
表示部21は、例えば液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイその他のディスプレイにより構成される。表示部21は、本体制御部25から入力される表示信号に基づいて各種情報や映像等を表示する。また、表示部21は、高度、位置(緯度、経度)、速度、昇降率、旋回率、姿勢、方位角、加速度、エンジン計器、燃料計器、電源電圧計器、通信航法計器、警報・注意灯等に係る各種計器を含んでもよい。
音声出力部23は、例えばスピーカ等であり、本体制御部25から入力される音声出力信号に基づいて各種情報の音声出力を行う。
【0011】
記憶部24は、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等により構成されるメモリである。記憶部24は、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、本体制御部25の作業領域としても機能する。
本体制御部25は、例えばCPU(Central Processing Unit)等により構成され、シミュレータ本体20の各部の動作を制御する。
【0012】
操縦装置10は、操縦桿12と発光制御部15を備える。
発光制御部15は、操縦桿12の操作入力に基づいて、操縦桿12に設けられる後述の発光部14の発光を制御する。
なお、操縦装置10は、各種操作スイッチやレバー、ペダル等、操縦桿12以外の操作部を含んでもよい。また、操縦装置10は、シミュレータ本体20と一体的に構成されていてもよい。
【0013】
[操縦桿の構成]
図2Aは操縦桿12の模式的な側面図であり、
図2Bは操縦桿12の先端の平面図である。
図2Aに示すように、操縦桿12は、訓練者(操作者)に操作される操作部である。操縦桿12は、当該操縦桿12の操作入力(操作方向及び操作量)を検出してシミュレータ本体20に出力する。
具体的に、操縦桿12は、実機の操縦桿(コントロールスティック)を模したスティック状に形成され、上下に立設された状態で長手方向中央よりもやや下側の回転中心位置Gに支持されている。操縦桿12は図示しない固定された構造部材により支持され、回転中心位置G回りに回転して、平面視で任意の方向かつ任意の角度に傾倒可能に構成されている。操縦桿12は回転中心位置G回りの摩擦力等によって、操作者が操縦桿12から手を放してもそのときの傾倒状態を保持する。
【0014】
操縦桿12には発光部14が設けられている。発光部14は、その発光態様によって操作状態を表すインジケータである。発光部14は、操縦桿12のうち、操作者の手に把持されるグリップ部12aの先端(上端)に配置されている。
図2Bに示すように、発光部14は、操縦桿12の先端面に配列された複数の発光体14aを有している。
複数の発光体14aは、操縦桿12の複数の操作方向(傾倒方向)に対応して、円周状に均等配列されている。本実施形態では、8つの発光体14aが、操縦桿12の前後左右の4方向と斜め方向の4方向を加えた8方向に対応する位置に配列されている。ただし、発光体14aの数量は特に限定されない。
各発光体14aは、例えば、複数色に発光可能な発光ダイオードである。
【0015】
[操縦装置の機能及び動作]
続いて、訓練時における操縦装置10の機能及び動作について説明する。
図3A~
図3Cは、実機(実際の航空機)の操縦桿における操作反力を説明するための図である。
図4A及び
図4Bは、中立状態での操縦桿12の側面図及び先端の平面図である。
図5A及び
図5Bは、操作時の操縦桿12の側面図及び先端の平面図である。
図6A及び
図6Bは、トリム調整時の操縦桿12の側面図及び先端の平面図である。
なお、以下の説明において、発光部14又は発光体14aの「色」とは、特に断りのない限り、「発光色」を意味するものとする。
【0016】
実機においては、操縦桿に対して操作反力(操縦反力)が作用する。「操作反力」とは、実機において操縦桿を傾けて、操縦舵面(エルロン、エレベータ、ラダー等)を操作した際に、操縦桿の角度を保持するために操縦桿に加え続けなければならない力のことである。また操作反力は、その時点の航空機の速度、姿勢、操舵量、空気力(気温、気圧等)等に応じて変化する力である。
具体的には、
図3A~
図3Cに示すように、実機の操縦桿52には、操作反力を生成するバネ53と、バネ53を変位させて操作反力を作用させるための複数のアクチュエータ54が取り付けられている。
まず
図3Aのような中立状態では、バネ53は平衡状態であり、操縦桿52は垂直に立った状態を保持する。
操作者が操縦桿52を操作すると、
図3Bに示すように、バネ53が伸縮することで操縦桿52を中立状態に戻そうとする力が操縦桿52に作用する。操作反力とは、この力に拮抗して操縦桿52を押し続ける力のことであり、操作者はこの操作反力を感知することで、操縦系統の状態を認識できる。
この状態でアクチュエータ54をスライドさせてバネ53の伸縮状態を解除すると、
図3Cに示すように、操縦桿52は傾いたままバネ53が平衡状態になり、バネ53による反力が操縦桿52に作用しなくなる。この状態が中立状態となる。このように中立状態の位置を遷移させる操作をトリム操作という。
なお実際はバネ53の伸縮により模擬される操作反力は、操縦桿52の操作量以外の航空機の状態により変化するため一定ではない。通常のシミュレータではバネ53とアクチュエータ54の動作を一体のアクチュエータで模擬する。
【0017】
これに対し、本実施形態の操縦装置10では、アクチュエータを設ける必要なく、発光部14により操作者に操縦反力を感知させる。
図4A及び
図4Bに示すように、まず、操作者が操縦桿52を操作していない(操作反力が生じていない)中立状態では、発光制御部15は、発光部14の複数の発光体14aを所定の発光パターンで発光させる。ここで、「発光パターン」とは、複数の発光体14a全体で構成される発光状態(発光態様)であって、時間的な変化を含む。例えば、発光パターンは、複数の発光体14aを周方向に順次発光させるときの回転速度、各発光体14aの明度、彩度の少なくとも1つを含む。
ここでは、発光制御部15は、複数の発光体14aを、例えば緑色や青色等の穏やかな色、かつ緩やかな回転速度で、周方向に順次発光させる。操作者は、この発光部14の発光パターンを視認することで、操作反力が殆ど作用していない状態であることを感知できる。
なお、中立状態での複数の発光体14aの発光パターンは、操作反力を表現するときの発光パターンよりも視認性(又は誘目性)が低いものであればよい。例えば、周方向に順次発光するときの回転速度が遅く、明度が低く、彩度が低いものであればよい。
【0018】
操作者が操縦桿12を操作すると、
図5A及び
図5Bに示すように、発光制御部15は、操縦桿12の操作入力(操作方向及び操作量)等に応じた発光態様で、発光部14の各発光体14aを発光させる。
具体的には、まず操縦装置10が、操作者による操縦桿12の操作方向(傾倒方向)及び操作量(傾倒角度)をシミュレータ本体20に出力する。シミュレータ本体20の本体制御部25は、受信した操縦桿12の操作方向及び操作量と、このときに模擬している各種飛行条件とに基づいて、操縦桿12の操作反力(方向及び大きさ)を計算する。シミュレータ本体20の本体制御部25は、求めた操作反力を操縦装置10に出力する。
【0019】
すると、操縦装置10の発光制御部15は、操作反力に基づいて複数の発光体14aの発光パターンを中立状態のものから変化させる。
具体的に、発光制御部15は、操作反力の方向に対応する位置(以下、「反力方向」という)の発光体14aを、操作反力の大きさに対応する発光態様で発光させる。
また、発光制御部15は、操作反力が大きくなるに連れて、反力方向の発光体14aの視認性(又は誘目性)が他の発光体14aよりも高くなるように、発光パターンを変化させる。例えば、発光制御部15は、操作反力が大きくなるに連れて、発光の回転速度を速く、反力方向の発光体14aの明度を高く、彩度を高くする。また、操作反力の大きさに応じて反力方向の発光体14aの色(色相)を変えてもよい。
【0020】
これにより、操作者は、発光部14の発光態様を視認することで、操作反力等の操作状態を認識することができる。
したがって、操作者は、操縦桿12の操作入力と操作反力等との関係を体得でき、ひいては、操縦桿12の操作を好適に訓練することができる。
【0021】
なお、反力方向の発光体14aの色は、特に限定はされないが、例えば視界の隅で捉えただけの不十分な視認態様でも認識(感知)しやすい明瞭な色(例えば興奮色)であるのが好ましい。また、発光体14aの色は、色による心理的な影響やカラーイメージを考慮して決めるのが好ましい。
また、複数の発光体14aの色(明度及び彩度を含む)は、反力方向の発光体14aからグラデーションで次第に変化させてもよい。
【0022】
この状態で、操作者がトリム調整の操作を行う(操舵力をゼロにする)と、その旨の信号がシミュレータ本体20に送信される。シミュレータ本体20の本体制御部25は、操縦桿12の操作反力をゼロに更新し、当該ゼロの操作反力を操縦装置10に出力する。
すると、操縦装置10の発光制御部15は、
図6A及び
図6Bに示すように、発光部14の複数の発光体14aの発光パターンを中立状態のときのものに戻す。すなわち、発光制御部15は、複数の発光体14aを、例えば緑色や青色等の穏やかな色、かつ緩やかな回転速度で、周方向に順次発光させる。
【0023】
[本実施形態の技術的効果]
以上のように、本実施形態によれば、操縦桿12の操作入力(操作方向及び操作量)に基づいて発光部14が発光する。これにより、操作者は発光部14を視認することで操作反力等の操作状態を認識できる。
したがって、反力を発生させるアクチュエータが必要であった従来に比べ、簡便な構成で操作者に操作反力等の操作状態を感知させることができる。
【0024】
また、本実施形態によれば、操作反力の方向に対応する位置の発光体14aが、操作反力の大きさに対応する発光態様で発光する。
これにより、操作者は、発光体14aの発光位置と発光態様を視認することで、操作反力の方向と大きさを感覚的に捉えることができる。
【0025】
また、本実施形態によれば、複数の発光体14aが周方向に順次発光し、かつ、操作反力の方向に対応する位置の発光体14aが他の発光体14aよりも視認性の高い発光態様で発光する。
これにより、例えば視界の隅に捉えるだけの不十分な視認態様であっても、操作者は操作反力の方向を好適に感知できる。つまり、反力方向の発光体14aを単純に連続発光させただけの発光態様では、特に発光部14をしっかりと視認できない不十分な視認態様の場合に、その位置(方向)が判然としない可能性がある。この点、本実施形態では、円周状の複数の発光体14aを順次発光させつつ反力方向の発光体14aを高い視認性で発光させるので、不十分な視認態様でも操作反力の方向を好適に感知できる。ひいては、実機の操縦時には不要な手元の視認動作を行うことなく、操縦桿12の操作入力と操作反力等との関係を好適に体得できる。
【0026】
また、本実施形態によれば、操作反力の大きさに基づいて複数の発光体14aの発光パターン(発光の回転速度、明度、彩度等)が変化する。
すなわち、複数の発光体14aは常に所定の発光パターンで発光しており、操作反力等の操作状態の変化に伴って、この発光パターンが変化する。これにより、単純に発光体14の点消灯を切り替える場合と比べ、操作反力の方向や大きさ等の認識を容易化できる。
【0027】
また、本実施形態によれば、発光部14は、操縦桿12のうち、操作者の手に把持されるグリップ部12aの上端に配置されている。
そのため、操縦桿12を操作しながら、発光部14を視界の範囲内に好適に捉えることができる。
【0028】
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態(変形例含む)に限られない。
例えば、発光部14の発光態様は、操作者がそれを視認して操作状態を連想できるものであればよい。例えば、発光部14の発光態様は、複数の発光体14aを回転発光させるものでなくてもよいし、信号のように色自体で状態を認識可能なものでもよい。
また、発光部14の発光態様で表すパラメータは、操作部の操作入力に基づくものであって操作状態に関するパラメータであれば、操作反力以外のパラメータでもよい。
【0029】
また、上記実施形態では、発光部14が操縦桿12の先端に配置されることとした。しかし、発光部の位置は、操作者が視認可能な位置であれば特に限定されない。例えば、操作者が視界の正面(中央)に捉えやすい位置に発光部を配置してもよい。具体的には、発光部を計器盤内に配置してもよいし、表示部21に画像表示してもよい。
【0030】
また、上記実施形態では、本発明に係る操作部として、操縦桿(コントロールスティック)を例示した。しかし、本発明に係る操作部は、操作者に操作される操作部であって、その操作入力が操作方向及び操作量の少なくとも一方を含むものであればよい。例えば、本発明に係る操作部は、いわゆる操舵輪やサイドスティック、サイクリックスティック等であってもよい。
【0031】
また、上記実施形態では、本発明を、航空機の操縦訓練を行うフライトシミュレータ等に適用した場合について説明した。しかし、本発明は、フライトシミュレータ以外の訓練シミュレータにも好適に適用できる。例えば、本発明は、ドライブシミュレータや鉄道シミュレータ等にも適用できる。
さらに言えば、本発明は、訓練シミュレータ以外であっても、操作入力に基づく操作反力等の力を操作部にフィードバックする操作装置に広く適用できる。例えば、本発明は、ロボットを遠隔操作する操縦装置等にも適用できる。
【0032】
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0033】
100 訓練シミュレータ
10 操縦装置
12 操縦桿(操作部)
12a グリップ部(把持部)
13 支持部材
14 発光部
14a 発光体
15 発光制御部
20 シミュレータ本体
21 表示部
23 音声出力部
25 本体制御部