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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-23
(45)【発行日】2023-10-31
(54)【発明の名称】車両安全装置
(51)【国際特許分類】
B60W 50/08 20200101AFI20231024BHJP
B60W 40/08 20120101ALI20231024BHJP
B60W 60/00 20200101ALI20231024BHJP
B60R 11/04 20060101ALI20231024BHJP
G08G 1/16 20060101ALI20231024BHJP
【ＦＩ】
B60W50/08
B60W40/08
B60W60/00
B60R11/04
G08G1/16 F
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020141174
(22)【出願日】2020-08-24
(65)【公開番号】P2022036795
(43)【公開日】2022-03-08
【審査請求日】2022-08-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106150
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 英樹
(74)【代理人】
【識別番号】100082175
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 守
(74)【代理人】
【識別番号】100113011
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 秀和
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 大典
(72)【発明者】
【氏名】石井 大輔
(72)【発明者】
【氏名】伊豆 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】森田 泰毅
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 圭
(72)【発明者】
【氏名】七原 正輝
(72)【発明者】
【氏名】芹澤 和実
(72)【発明者】
【氏名】田中 大敦
(72)【発明者】
【氏名】茂木 俊介
(72)【発明者】
【氏名】林 貴志
(72)【発明者】
【氏名】楠本 光優
【審査官】平井 功
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－３９３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１４４５４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－７９８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１０３３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－６２１９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－６１２０５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｗ １０／００－１０／３０
Ｂ６０Ｗ ３０／００－６０／００
Ｂ６０Ｒ ９／００－１１／０６
Ｇ０８Ｇ １／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
立ち乗りを行う車両に搭載された車両安全装置であって、少なくとも前記車両に乗車している乗員の乗車状態に関する乗員状態情報を検出する一又は複数のカメラと、
前記一又は複数のカメラによって検出された前記乗員状態情報を格納するメモリと、
前記メモリに格納されている前記乗員状態情報に基づいて、前記車両の運動制御を実行するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記乗員状態情報に基づいて、前記乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する姿勢判定処理と、
前記姿勢判定処理において、前記乗員が安定姿勢で乗車していないと判定された場合、前記運動制御を実行することによって前記乗員の安全を確保する安全確保処理と、
を実行するように構成され、
前記乗員状態情報は、前記乗員の顔の表情に関する顔情報を含み、
前記姿勢判定処理は、
前記乗員のゼロモーメントポイントを算出する処理と、
前記顔情報に基づいて安定領域の広さを設定する処理と、
前記ゼロモーメントポイントが設定された前記安定領域に属しているかに基づいて、前記乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する処理と、
を含むことを特徴とする車両安全装置。
【請求項2】
前記姿勢判定処理は、前記乗員状態情報に基づいて、前記乗員が前記車両の固定物に支持されているかどうかを判定する処理と、
前記乗員が前記固定物に支持されていると判定された場合、前記乗員が安定姿勢で乗車していると判定する処理と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両安全装置。
【請求項3】
前記安全確保処理は、前記車両の走行中における停止或いは減速、又は前記車両の停止中における発進の保留を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両安全装置。
【請求項4】
前記乗員状態情報は、前記乗員の姿勢に関する姿勢情報を含み、前記姿勢判定処理は、前記姿勢情報に基づいて前記乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する処理を含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、車両安全装置に係り、特に乗員が立ち乗りを行う車両の車両安全装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、車室内事故を防止するための車内事故防止システムに関する技術が開示されている。この技術のシステムは、車室内に設置された全方位カメラの撮影内容に基づいて観察領域における危険性を判断し、その判断結果に応じて警報を通知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－１０７８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１のシステムによれば、危険性の判断結果に応じて、乗員に対して警報を通知することができる。しかしながら、危険性の程度によっては、警報による通知のみでは不十分なおそれがあり、車両の運動面からの安全確保が望まれる。
【0005】
本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、乗員の安全を車両の運動面から確保することのできる車両安全装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、第１の開示は、立ち乗りを行う車両に搭載された車両安全装置に適用される。車両安全装置は、少なくとも車両に乗車している乗員の乗車状態に関する乗員状態情報を検出する一又は複数のカメラと、一又は複数のカメラによって検出された乗員状態情報を格納するメモリと、メモリに格納されている乗員状態情報に基づいて、車両の運動制御を実行するプロセッサと、を備える。そして、プロセッサは、乗員状態情報に基づいて、乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する姿勢判定処理と、姿勢判定処理において、乗員が安定姿勢で乗車していないと判定された場合、運動制御を実行することによって乗員の安全を確保する安全確保処理と、を実行するように構成され、乗員状態情報は、乗員の顔の表情に関する顔情報を含み、姿勢判定処理は、乗員のゼロモーメントポイントを算出する処理と、顔情報に基づいて安定領域の広さを設定する処理と、ゼロモーメントポイントが設定された安定領域に属しているかに基づいて、乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する処理と、を含むものである。
【0008】
第２の開示は、第１の開示において、更に以下の特徴を備える。
姿勢判定処理は、乗員状態情報に基づいて、乗員が車両の固定物に支持されているかどうかを判定する処理と、乗員が固定物に支持されていると判定された場合、乗員が安定姿勢で乗車していると判定する処理と、を含む。
姿勢判定処理は、乗員状態情報に基づいて、乗員が車両の固定物に支持されているかどうかを判定する処理と、乗員が固定物に支持されていると判定された場合、乗員が安定姿勢で乗車していると判定する処理と、を含む。
【0009】
第３の開示は、第１又は第２の開示において、更に以下の特徴を備える。
安全確保処理は、車両の走行中における停止或いは減速、又は車両の停止中における発進の保留を含む。
安全確保処理は、車両の走行中における停止或いは減速、又は車両の停止中における発進の保留を含む。
【0011】
第４の開示は、第１から第３の何れか１つの開示において、更に以下の特徴を備える。
乗員状態情報は、乗員の姿勢に関する姿勢情報を含む。姿勢判定処理は、姿勢情報に基づいて乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する処理を含む。
乗員状態情報は、乗員の姿勢に関する姿勢情報を含む。姿勢判定処理は、姿勢情報に基づいて乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する処理を含む。
【発明の効果】
【0012】
第１の開示によれば、乗員が安定姿勢で乗車していないと判断された場合、車両の運動制御を行うことによって、乗員の安全が確保される。これにより、乗員の安全性を車両の運動面から確保することが可能となる。
また、第１の開示によれば、乗員のゼロモーメントポイント（ＺＭＰ）に基づいて、乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを高い精度で判定することができる。
また、第１の開示によれば、乗員の表情に基づいて乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判断することが可能となる。
また、第１の開示によれば、乗員のゼロモーメントポイント（ＺＭＰ）に基づいて、乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを高い精度で判定することができる。
また、第１の開示によれば、乗員の表情に基づいて乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判断することが可能となる。
【0014】
第２の開示によれば、乗員が固定物に支持されている場合、乗員が安定姿勢で乗車していると判定される。これにより、手すりや背もたれ等の車両の固定物に乗員が支えられている場合に、乗員が安定姿勢で乗車していることを判断することが可能となる。
【0015】
第３の開示によれば、乗員が安定姿勢で乗車していないと判断された場合、走行中の車両の減速或いは停止、停止中の車両の発進の保留によって乗員の安全性を確保することが可能となる。
【0017】
第４の開示によれば、乗員の姿勢に基づいて乗員が安定姿勢で乗車しているかどうかを判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施の形態１に係る車両安全装置が適用された車両の概略構造を示す図である。
【図2】実施の形態１に係る車両の制御系の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図3】実施の形態１の制御装置によって実現される機能を説明するためのブロック図である。
【図4】ＺＭＰの算出に利用される乗員の全身画像の一例を示す図である。
【図5】ＺＭＰの安定領域Ｒｔｈの一例を示す図である。
【図6】制御装置がＺＭＰ算出処理及び姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【図7】制御装置が安全確保処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【図8】実施の形態２の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【図9】実施の形態３の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【図10】実施の形態４の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【0020】
実施の形態１．
１－1．実施の形態１の概要
まず、実施の形態１の概要について図１を用いて説明する。本実施の形態に係る車両安全装置が適用される車両１０は、地図情報やセンサ情報を用いた自律走行が可能な車両である。図１は、本実施の形態に係る車両安全装置が適用された車両の概略構造を示す図である。車両１０は、ドライバによる運転操作によらず自律的に走行することができる。車両１０としては、例えば、乗員の立ち乗りを前提としたパレット型の小型モビリティが例示される。そのような車両１０が、乗車した乗員２に対してドライバレス輸送サービスを提供する。
１－1．実施の形態１の概要
まず、実施の形態１の概要について図１を用いて説明する。本実施の形態に係る車両安全装置が適用される車両１０は、地図情報やセンサ情報を用いた自律走行が可能な車両である。図１は、本実施の形態に係る車両安全装置が適用された車両の概略構造を示す図である。車両１０は、ドライバによる運転操作によらず自律的に走行することができる。車両１０としては、例えば、乗員の立ち乗りを前提としたパレット型の小型モビリティが例示される。そのような車両１０が、乗車した乗員２に対してドライバレス輸送サービスを提供する。
【0021】
具体的には、車両１０は、乗員２によって指定される場所あるいは所定の場所において、乗員２を乗せる。そして、車両１０は、乗員２によって指定される目的地あるいは所定の目的地まで自律的に走行する。目的地に到着すると、車両１０は乗員２を降ろす。
【0022】
ここで、車両１０に立ち乗りしている乗員２は、常に安定した姿勢を維持できているとは限らない。そこで、車両１０には、車両１０の乗員２の安全を確保するための車両安全装置が搭載されている。車両安全装置は、車両１０に乗車している乗員２が安定した姿勢であるかどうかを判定する姿勢判定処理を実行する。姿勢判定処理では、乗員２のゼロモーメントポイント（ＺＭＰ）が利用される。ＺＭＰは、乗員２の身体の慣性力と足裏に作用する床反力とが釣り合う点である。ＺＭＰの算出には、乗員２の乗車姿勢を撮像する一又は複数の内部カメラ２０によって検出された情報が用いられる。この情報は、乗員２の乗車状態に関する情報であることから、「乗員状態情報」と呼ばれる。車両安全装置は、算出されたＺＭＰが所定の安定領域に属するかどうかによって、乗員２の乗車姿勢が安定しているかどうかを判定する。ここでの安定領域は、例えば、左右足裏の領域から定まる支持多角形の内側に含まれる所定領域に設定される。
【0023】
車両１０の走行中において乗員２が不安定な姿勢であると判定された場合、車両安全装置は、車両１０を停止或いは減速させる。或いは、車両１０の停止中において乗員２が不安定な姿勢であると判定された場合、車両安全装置は、車両１０の停止を維持する。つまり、車両安全装置は、乗員２が不安定な姿勢である間、車両１０の発進を保留する。このように、乗員２の乗車姿勢に応じて車両１０の運動制御を行うことで、乗員２が不安定な姿勢である場合の安全性を高めることが可能になる。
【0024】
１－２．本実施の形態に係る車両の概略構造
次に、図１を参照して、本実施の形態に係る車両安全装置が適用された車両の概略構造を説明する。本実施の形態に係る車両１０は、パレット型の車体を有する小型の自律走行車両である。車両１０は、デッキ４の高さが地面から３０ｃｍ程度の低床車両である。車両１０の下には、複数の車輪１２がそれぞれ左右に設けられている。これらの車輪１２は、車両１０を、図１において左方向と右方向のどちらの方向にも走行させることができる。ただし、ここでは、図中に矢印で示すように左方向を車両１０の基本的な進行方向とする。そして、進行方向を車両１０の前方、その反対方向を車両１０の後方と定義する。
次に、図１を参照して、本実施の形態に係る車両安全装置が適用された車両の概略構造を説明する。本実施の形態に係る車両１０は、パレット型の車体を有する小型の自律走行車両である。車両１０は、デッキ４の高さが地面から３０ｃｍ程度の低床車両である。車両１０の下には、複数の車輪１２がそれぞれ左右に設けられている。これらの車輪１２は、車両１０を、図１において左方向と右方向のどちらの方向にも走行させることができる。ただし、ここでは、図中に矢印で示すように左方向を車両１０の基本的な進行方向とする。そして、進行方向を車両１０の前方、その反対方向を車両１０の後方と定義する。
【0025】
デッキ４には、前方と後方の左右それぞれに支柱６が立てられている。前方の左右の支柱６，６の間には梁８が掛け渡されている。同様に、後方の左右の支柱６，６の間にも梁８が掛け渡されている。梁８は、デッキ４に乗った乗員２が腰掛、或いは手すり等の用途として使用できるようになっている。
【0026】
車両１０は、デッキ４に乗車している乗員２を監視するための内部センサを備えている。内部センサは、一又は複数の内部カメラ２０を含む。一又は複数の内部カメラ２０は、車両１０のデッキ４に乗車している乗員２の全身を右前方、左前方、右後方、及び左後方から撮影するように各支柱６の内側に設けられている。
【0027】
１－３．本実施の形態に係る車両の制御系の構成
次に、車両安全装置が適用された車両１０の制御系の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る車両の制御系の概略構成を説明するためのブロック図である。車両１０は、自律走行を実現するために必要な情報を取得する多数のセンサを備えている。例えば、車輪速センサや加速度センサ等、車両の運動状態に関する情報を取得する車両状態センサ２１が車両１０には搭載されている。また、外部カメラ、ミリ波レーダ、及びＬＩＤＡＲ等、車両の周囲環境に関する情報を取得する自律センサ２２が車両１０には搭載されている。また、さらに、車両１０のデッキ４の内部には、荷重センサ２３が設置されている。荷重センサ２３は、車両１０に搭乗した乗員の重量を計測するために用いられる。さらに、地図上での車両の位置を検出するためのＧＰＳユニット、インターネット上のサーバとの間で移動体通信を行うための移動体通信ユニット、及び周囲の人や物体或いは施設との間で無線通信を行うための無線通信ユニット等、車両と外部との通信を行うための通信装置２４が車両１０には搭載されている。
次に、車両安全装置が適用された車両１０の制御系の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る車両の制御系の概略構成を説明するためのブロック図である。車両１０は、自律走行を実現するために必要な情報を取得する多数のセンサを備えている。例えば、車輪速センサや加速度センサ等、車両の運動状態に関する情報を取得する車両状態センサ２１が車両１０には搭載されている。また、外部カメラ、ミリ波レーダ、及びＬＩＤＡＲ等、車両の周囲環境に関する情報を取得する自律センサ２２が車両１０には搭載されている。また、さらに、車両１０のデッキ４の内部には、荷重センサ２３が設置されている。荷重センサ２３は、車両１０に搭乗した乗員の重量を計測するために用いられる。さらに、地図上での車両の位置を検出するためのＧＰＳユニット、インターネット上のサーバとの間で移動体通信を行うための移動体通信ユニット、及び周囲の人や物体或いは施設との間で無線通信を行うための無線通信ユニット等、車両と外部との通信を行うための通信装置２４が車両１０には搭載されている。
【0028】
上記の内部カメラ２０、センサ２１，２２，２３及び通信装置２４は、制御装置１００に接続されている。制御装置１００は、１つ又は複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成され、少なくとも１つのプロセッサ１１０と少なくとも１つのメモリ１２０とを含む。ここでいうメモリ１２０には、ストレージも含まれる。メモリ１２０には、自動運転のためのプログラムが記憶されている。自動運転のための地図情報は、メモリ１２０にデータベースの形式で記憶されているか、或いは、サーバ内のデータベースから取得されてメモリ１２０に一時記憶される。
【0029】
車両１０には、車輪１２を操作する走行装置４０が搭載されている。ここでの走行装置４０は、車輪１２のそれぞれに独立して設けられたモータである。車輪１２はそれぞれが独立したモータによって駆動され、互いに独立した速度及び方向に回転することができる。詳しくは、車輪１２のうちの中輪は通常輪であるが、前輪と後輪はオムニホイールである。制御装置１００は、車両１０を目標軌道に沿って走行させるように走行装置４０の動作を制御する。また、制御装置１００は、車両安全装置としての動作時に、車両１０の減速或いは停止を行うように走行装置４０の動作を制御する。
【0030】
また、プロセッサ１１０は、車両１０の運転環境を示す運転環境情報２００を取得する。運転環境情報２００は、車両１０に搭載された車両状態センサ２１及び自律センサ２２による検出結果に基づいて取得される。運転環境情報２００は、車両位置情報、車両状態情報、周辺状況情報、及び地図情報を含んでいる。
【0031】
車両位置情報は、絶対座標系における車両１０の位置及び方位を示す情報である。車両状態情報は、車両１０の状態を示す情報である。車両１０の状態としては、車速、ヨーレート、横加速度、等が例示される。プロセッサ１１０は、車両状態センサ２１による検出結果から車両状態情報を取得する。周辺状況情報は、車両１０の周囲の状況を示す情報である。周辺状況情報は、自律センサ２２によって得られた情報を含む。例えば、周辺状況情報は、外部カメラによって撮像された車両１０の周囲の状況を示す画像情報を含む。他の例として、周辺状況情報は、ミリ波レーダやライダーによって計測された計測情報を含む。地図情報は、レーン配置、道路形状、等を示す。取得された運転環境情報２００は、メモリ１２０に格納される。
【0032】
更に、プロセッサ１１０は、車両１０に搭乗した乗員２の情報を示す乗員状態情報３００を取得する。乗員状態情報３００は、内部カメラ２０によって撮像された乗員２の画像情報を含む。また、乗員状態情報３００は、荷重センサ２３によって検出される乗員の重量の情報を含む。取得された情報は、メモリ１２０に格納される。
【0033】
１－４．本実施の形態に係る制御装置の機能
次に、制御装置１００の機能について説明する。図３は、本実施の形態の制御装置によって実現される機能を説明するためのブロック図である。制御装置１００は、図３にブロックで示されるように、ＺＭＰ算出処理部１０２と、姿勢判定処理部１０４と、安全確保処理部１０６と、を備える。ただし、これらの処理部はハードウェアとして存在するのではない。制御装置１００は、図３にブロックで示される車両安全装置の機能を実行するようにプログラムされている。より詳しくは、メモリ１２０に記憶されたプログラムがプロセッサ１１０で実行された場合に、プロセッサ１１０がこれらの処理部に係る処理を実行する。制御装置１００は、図３にブロックで示される車両安全装置の機能の他にも、自動運転のための様々な機能を有している。しかし、自動運転については公知の技術を用いることができるので、本明細書では、それらの説明は省略される。以下、車両安全装置の機能の処理について詳細に説明する。
次に、制御装置１００の機能について説明する。図３は、本実施の形態の制御装置によって実現される機能を説明するためのブロック図である。制御装置１００は、図３にブロックで示されるように、ＺＭＰ算出処理部１０２と、姿勢判定処理部１０４と、安全確保処理部１０６と、を備える。ただし、これらの処理部はハードウェアとして存在するのではない。制御装置１００は、図３にブロックで示される車両安全装置の機能を実行するようにプログラムされている。より詳しくは、メモリ１２０に記憶されたプログラムがプロセッサ１１０で実行された場合に、プロセッサ１１０がこれらの処理部に係る処理を実行する。制御装置１００は、図３にブロックで示される車両安全装置の機能の他にも、自動運転のための様々な機能を有している。しかし、自動運転については公知の技術を用いることができるので、本明細書では、それらの説明は省略される。以下、車両安全装置の機能の処理について詳細に説明する。
【0034】
１－４－1．ＺＭＰ算出処理
ＺＭＰ算出処理部１０２としてのプロセッサ１１０は、車両１０に乗車した一又は複数の乗員２のそれぞれに対してＺＭＰを算出するＺＭＰ算出処理を実行する。ＺＭＰ算出処理では、プロセッサ１１０は、メモリ１２０に記憶されている乗員状態情報３００の中から、内部カメラ２０によって撮像された乗員２の全身を含んだ画像情報を読み込む。
ＺＭＰ算出処理部１０２としてのプロセッサ１１０は、車両１０に乗車した一又は複数の乗員２のそれぞれに対してＺＭＰを算出するＺＭＰ算出処理を実行する。ＺＭＰ算出処理では、プロセッサ１１０は、メモリ１２０に記憶されている乗員状態情報３００の中から、内部カメラ２０によって撮像された乗員２の全身を含んだ画像情報を読み込む。
【0035】
図４は、ＺＭＰの算出に利用される乗員の全身画像の一例を示す図である。以下のＺＭＰ算出処理では、車両１０の進行方向（前後方向）をＸ方向とし、車両１０の左右方向をＹ方向とし、車両１０の上下方向をＺ方向と定義する。また、Ｚ方向は、デッキ４の表面を０とし、符号は上向きを「正」と定義する。プロセッサ１１０は、乗員２の全身画像５０に対して公知の画像解析を行うことにより、骨格データ情報５２と、間接位置情報５４とを取得する。プロセッサ１１０は、次式（１）を用いて、乗員２の重心位置を算出する。
【0036】
重心位置の計算には、例えば、次式（１）で表される演算モデルが用いられる。次式（１）では、乗員２の質量Ｍ、体節の数Ｎ、ｉ番目の体節の座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）、ｉ番目の体節の質量ｍｉから乗員の重心座標G（ｘＧ，ｙＧ，ｚＧ）が算出される。質量Ｍは、乗員状態情報３００の中から、荷重センサ２３によって検出された乗員の重量を用いることができる。或いは、質量Ｍは、全身画像５０から推定される体重を用いてもよい。ｉ番目の体節の質量ｍｉは、メモリ１２０に予め格納されている身体部分慣性係数（ＢＳＰ）が用いられる。
【数1】
【0037】
次にプロセッサ１１０は、次式（２）を用いて、乗員２の重心の加速度（ｘＧ”，ｙＧ”，ｚＧ”）を計算する。次式（２）では、ｔは時刻であり、Ｔはサンプリングタイムである。
【数2】
【0038】
次にプロセッサ１１０は、次式（３）を用いて乗員２のＺＭＰ（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）を計算する。次式（３）において、ｇは重力加速度である。算出されたＺＭＰは、乗員状態情報３００の一部としてメモリ１２０に格納される。
【数3】
【0039】
１－４－２．姿勢判定処理
姿勢判定処理部１０４としてのプロセッサ１１０は、車両１０に乗車した一又は複数の乗員２のそれぞれに対して乗車姿勢が安定しているかどうかを判定する姿勢判定処理を実行する。姿勢判定処理では、プロセッサ１１０は、ＺＭＰ算出処理によって計算されたＺＭＰが所定の安定領域Ｒｔｈに属しているかどうかを判定する。安定領域Ｒｔｈは、車両１０の走行に伴う揺れ等に対して姿勢を維持可能なＺＭＰの範囲である。図５は、ＺＭＰの安定領域Ｒｔｈの一例を示す図である。図５に示すように、安定領域Ｒｔｈは、例えば、乗員２の足裏領域ＦＡから定まる支持多角形ＳＰの内側の領域に設定することができる。具体的には、プロセッサ１１０は、メモリ１２０に記憶されている乗員状態情報３００の中から内部カメラ２０によって撮像された乗員２の足元を含む画像を読み込む。次いで、プロセッサ１１０は、公知の画像解析手法を用いて乗員２の足裏領域ＦＡを演算し、支持多角形ＳＰを算出する。そして、プロセッサ１１０は、例えば、支持多角形ＳＰを内側に向かって所定割合だけオフセットさせた領域を安定領域Ｒｔｈとして算出する。なお、安定領域Ｒｔｈの算出手法は上記に限られない。すなわち、安定領域Ｒｔｈは、支持多角形ＳＰの内部領域に含まれていれば、他の手法により算出する構成でもよい。
姿勢判定処理部１０４としてのプロセッサ１１０は、車両１０に乗車した一又は複数の乗員２のそれぞれに対して乗車姿勢が安定しているかどうかを判定する姿勢判定処理を実行する。姿勢判定処理では、プロセッサ１１０は、ＺＭＰ算出処理によって計算されたＺＭＰが所定の安定領域Ｒｔｈに属しているかどうかを判定する。安定領域Ｒｔｈは、車両１０の走行に伴う揺れ等に対して姿勢を維持可能なＺＭＰの範囲である。図５は、ＺＭＰの安定領域Ｒｔｈの一例を示す図である。図５に示すように、安定領域Ｒｔｈは、例えば、乗員２の足裏領域ＦＡから定まる支持多角形ＳＰの内側の領域に設定することができる。具体的には、プロセッサ１１０は、メモリ１２０に記憶されている乗員状態情報３００の中から内部カメラ２０によって撮像された乗員２の足元を含む画像を読み込む。次いで、プロセッサ１１０は、公知の画像解析手法を用いて乗員２の足裏領域ＦＡを演算し、支持多角形ＳＰを算出する。そして、プロセッサ１１０は、例えば、支持多角形ＳＰを内側に向かって所定割合だけオフセットさせた領域を安定領域Ｒｔｈとして算出する。なお、安定領域Ｒｔｈの算出手法は上記に限られない。すなわち、安定領域Ｒｔｈは、支持多角形ＳＰの内部領域に含まれていれば、他の手法により算出する構成でもよい。
【0040】
１－４－３．安全確保処理
安全確保処理部１０６としてのプロセッサ１１０は、車両１０に乗車している一又は複数の乗員２のうち少なくとも一人の乗員の乗車姿勢が安定していない場合、車両１０の減速あるいは停止を行う安全確保処理を実行する。安全確保処理では、ＺＭＰ算出処理によって計算された乗員２のＺＭＰが安定領域Ｒｔｈに属していない場合、プロセッサ１１０は、乗員２の安全を確保するための車両１０の運動制御を行う。具体的には、プロセッサ１１０は、車両１０が走行中である場合、車両１０の減速或いは停止を行うように走行装置４０を制御する。或いは、プロセッサ１１０は、車両１０が停止中である場合、車両１０の停止を維持して発進を保留するように走行装置４０を制御する。
安全確保処理部１０６としてのプロセッサ１１０は、車両１０に乗車している一又は複数の乗員２のうち少なくとも一人の乗員の乗車姿勢が安定していない場合、車両１０の減速あるいは停止を行う安全確保処理を実行する。安全確保処理では、ＺＭＰ算出処理によって計算された乗員２のＺＭＰが安定領域Ｒｔｈに属していない場合、プロセッサ１１０は、乗員２の安全を確保するための車両１０の運動制御を行う。具体的には、プロセッサ１１０は、車両１０が走行中である場合、車両１０の減速或いは停止を行うように走行装置４０を制御する。或いは、プロセッサ１１０は、車両１０が停止中である場合、車両１０の停止を維持して発進を保留するように走行装置４０を制御する。
【0041】
１－５．車両安全装置の動作手順
以上説明した車両安全装置の機能がプログラムされている制御装置１００は、車両１０に乗員２を乗車させている最中において、次に述べる手順にてＺＭＰ算出処理、姿勢判定処理及び安全確保処理を実行する。図６は、制御装置がＺＭＰ算出処理及び姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
以上説明した車両安全装置の機能がプログラムされている制御装置１００は、車両１０に乗員２を乗車させている最中において、次に述べる手順にてＺＭＰ算出処理、姿勢判定処理及び安全確保処理を実行する。図６は、制御装置がＺＭＰ算出処理及び姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0042】
ステップＳ１００では、プロセッサ１１０は、メモリ１２０から各種情報を読み込む。ここで読み込まれる情報は、例えば、運転環境情報２００及び乗員状態情報３００が例示される。次のステップＳ１０２では、車両１０に搭乗している一又は複数の乗員２のＺＭＰがそれぞれ算出される。ここでは、プロセッサ１１０は、ステップＳ１００にて読み込んだ各種情報を用いて、上述したＺＭＰ算出処理を実行する。
【0043】
次のステップＳ１０４では、ステップＳ１００にて読み込んだ各種情報を用いて、安定領域Ｒｔｈが算出される。ここでは、プロセッサ１１０は、上述した姿勢判定処理によって安定領域Ｒｔｈを算出する。
【0044】
次のステップＳ１０６では、ステップＳ１０２において算出されたＺＭＰが、ステップＳ１０４において算出された安定領域Ｒｔｈに属するどうかが判定される。ここでは、プロセッサ１１０は、上述した姿勢判定処理によって、算出されたＺＭＰと安定領域Ｒｔｈの比較を行う。その結果、ＺＭＰが安定領域Ｒｔｈに属すると判定された場合、処理はステップＳ１０８に進み、ＺＭＰが安定領域Ｒｔｈに属しないと判定された場合、処理はステップＳ１１０に進む。
【0045】
ステップＳ１０８では、乗員２が安定姿勢で乗車していると判断し、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。一方、ステップＳ１１０では、乗員２が安定姿勢で乗車していないと判断し、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。
【0046】
図７は、制御装置が安全確保処理を実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップＳ１２０では、プロセッサ１１０は、メモリ１２０から一又は複数の乗員２の姿勢判定処理結果を読み込む。次のステップＳ１２２では、プロセッサ１１０は、読み込んだ姿勢判定処理結果に基づいて、全乗員２が安定姿勢で乗車しているかどうかを判定する。その結果、判定の成立が認められた場合、安全確保のための車両１０の運動制御は必要ないと判断されて、本ルーチンは終了される。
【0047】
一方、ステップＳ１２２の判定において、判定の成立が認められない場合、安全確保のための車両１０の運動制御が必要であると判断される。この場合、処理は次のステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２４では、車両１０が走行中であるかどうかが判定される。その結果、車両１０が走行中である場合、処理はステップＳ１２６に進み、車両が走行中でない場合、処理はステップＳ１２８に進む。
【0048】
ステップＳ１２６では、プロセッサ１１０は、走行中の車両１０が減速或いは停止するように走行装置４０を制御する。また、ステップＳ１２８では、プロセッサ１１０は、停止中の車両１０が停止を維持するように走行装置４０を制御する。ステップＳ１２６又はステップＳ１２８の処理が完了すると、本ルーチンは終了される。
【0049】
このように、本実施の形態の車両安全装置によれば、車両１０に乗車している一又は複数の乗員２の乗車姿勢に基づいて、車両１０の運動制御が行われる。これにより、乗車している乗員の安全を確保することが可能となる。
【0050】
１－６．変形例
実施の形態１の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
実施の形態１の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
【0051】
車両安全装置が搭載される車両１０は、乗員の立ち乗りを前提とした車両であれば、パレット型の小型モビリティに限られない。また、車両１０は、自律走行が可能なドライバレス車両に限らず、ドライバを必要とする車両にも広く適用することができる。
【0052】
ステップＳ１２６では、プロセッサ１１０は、車両１０の運動制御に加えて、乗員２への報知を行うこととしてもよい。なお、ここでの報知は、例えば、乗員２に対して安定姿勢を促す音声通知又は表示、車両１０が減速或いは停止を行う旨の音声通知又は表示、等が例示される。これにより、乗員２は、自身の乗車姿勢に起因して車両１０の減速或いは停止が行われたことを把握することができる。
【0053】
実施の形態２．
２－1．実施の形態２の特徴
車両１０に立ち乗りしている乗員２が車両１０の梁８や支柱６を把持しているような場合、或いは梁８を腰掛けや寄りかかりのために利用しているような場合、その乗車姿勢は安定しているといえる。そこで、実施の形態２の車両安全装置は、車両１０に立ち乗りしている乗員２が車両１０の固定物に支持されているような場合、乗員２が安定姿勢で乗車していると判定する。このような制御によれば、不必要な車両１０の減速或いは停止が行われることを抑制することが可能となる。
２－1．実施の形態２の特徴
車両１０に立ち乗りしている乗員２が車両１０の梁８や支柱６を把持しているような場合、或いは梁８を腰掛けや寄りかかりのために利用しているような場合、その乗車姿勢は安定しているといえる。そこで、実施の形態２の車両安全装置は、車両１０に立ち乗りしている乗員２が車両１０の固定物に支持されているような場合、乗員２が安定姿勢で乗車していると判定する。このような制御によれば、不必要な車両１０の減速或いは停止が行われることを抑制することが可能となる。
【0054】
２－２．実施の形態２の姿勢判定処理の動作手順
図８は、実施の形態２の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図８に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
図８は、実施の形態２の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図８に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0055】
ステップＳ２００では、プロセッサ１１０は、メモリ１２０から各種情報を読み込む。ここで読み込まれる情報は、乗員状態情報３００を含む。次のステップＳ２０２では、プロセッサ１１０は、乗員２が車両１０の固定物に支持されているかどうかを判定する。ここでは、例えば、乗員状態情報３００に含まれる乗員２の画像情報に基づいて、乗員２が梁８又は支柱６を把持しているかどうか或いはこれらにもたれ掛かっているかどうかが判定される。その結果、判定の成立が認められた場合、処理はステップＳ２０４に進み、判定の成立が認められない場合、処理はステップＳ２０６に進む。
【0056】
ステップＳ２０４では、乗員２が安定姿勢で乗車していると判断し、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。一方、ステップＳ２０６では、乗員２が安定姿勢で乗車していないと判断し、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。
【0057】
このように、実施の形態２の車両安全装置によれば、車両１０に乗車している乗員２が車両１０の固定物に支持されている場合に、安定姿勢で乗車していると判断される。これにより、不必要な車両１０の減速或いは停止が行われることを抑制することが可能となる。
【0058】
２－３．変形例
実施の形態２の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
実施の形態２の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
【0059】
上述した実施の形態２の姿勢判定処理は、実施の形態１の車両安全装置によって実行される姿勢判定処理と組み合わせて実行してもよい。例えば、乗員２が車両１０の固定物に支持されていると判定された場合、支持されていない場合よりも、ＺＭＰの閾値である安定領域を広く設定することとしてもよい。この場合、例えば、上述したステップＳ１０４において、ステップＳ２０２の判定を実行し、判定成立が認められた場合、認められない場合よりも安定領域を広く設定するようにすればよい。
【0060】
或いは、ステップＳ２０２の判定の成立が認められた場合にはステップＳ１０８の処理に進み、ステップＳ２０２の判定の成立が認められない場合には、ステップＳ１０２の処理に進むようにしてもよい。このような制御によれば、乗員２が固定物に支持されていない場合に、ＺＭＰに基づく姿勢判定処理が更に行われる。これにより、梁８等の固定物を把持していない場合に一律に安定姿勢でないと判断するのではなく、更なるＺＭＰに基づく姿勢判定処理によって安定姿勢であるかどうかが判断されるので、乗車姿勢の誤判定を減らすことが可能となる。
【0061】
ステップＳ２０２の判定は、乗員２の画像情報を用いて判定する手法に限られない。すなわち、ステップＳ２０２では、例えば固定物に接触しているかどうかをセンサで直接的に検知する構成でもよい。この場合、梁８等の固定物に接触を検知する接触センサを取り付けておき、接触センサの検出結果である接触有無情報を乗員状態情報３００としてメモリ１２０に格納しておく。そして、プロセッサ１１０は、ステップＳ２００において、乗員状態情報３００に含まれる接触有無情報を読み込み、ステップＳ２０２の判定において、接触有無情報に基づいて、乗員２が車両１０の固定物に支持されているかどうかを判定すればよい。
【0062】
実施の形態３．
３－1．実施の形態３の特徴
車両１０に立ち乗りしている乗員２の顔が驚いた表情或いは不安な表情をしているような場合、安心している表情をしている場合よりも、乗車姿勢が不安定である等、何らかの事態が発生している可能性が高い。そこで、実施の形態３の車両安全装置は、車両１０に立ち乗りしている乗員２の表情に応じて乗車姿勢を判定する。具体的には、乗員２が安心した表情をしている場合、乗員２が安定姿勢で乗車していると判定する。一方、乗員２が驚いた表情或いは不安な表情をしている場合、乗員２が安定姿勢で乗車していないと判定する。このような制御によれば、車両１０に乗車している乗員２の安全性を高めることが可能となる。
３－1．実施の形態３の特徴
車両１０に立ち乗りしている乗員２の顔が驚いた表情或いは不安な表情をしているような場合、安心している表情をしている場合よりも、乗車姿勢が不安定である等、何らかの事態が発生している可能性が高い。そこで、実施の形態３の車両安全装置は、車両１０に立ち乗りしている乗員２の表情に応じて乗車姿勢を判定する。具体的には、乗員２が安心した表情をしている場合、乗員２が安定姿勢で乗車していると判定する。一方、乗員２が驚いた表情或いは不安な表情をしている場合、乗員２が安定姿勢で乗車していないと判定する。このような制御によれば、車両１０に乗車している乗員２の安全性を高めることが可能となる。
【0063】
３－２．実施の形態３の姿勢判定処理の動作手順
図９は、実施の形態３の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
図９は、実施の形態３の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0064】
ステップＳ３００では、プロセッサ１１０は、メモリ１２０から各種情報を読み込む。ここで読み込まれる情報は、乗員状態情報３００を含む。次のステップＳ３０２では、プロセッサ１１０は、乗員状態情報３００に含まれる乗員２の顔情報に基づいて、乗員２の表情が安心している表情であるかどうかを判定する。ここでは、公知の画像解析技術を用いて、乗員２の表情を分析し、安心の表情であるか、或いは不安又は驚きの表情であるかを分類する。その結果、乗員２の表情が安心の表情に分類される場合、処理はステップＳ３０４に進み、乗員２の表情が不安又は驚きの表情に分類される場合、処理はステップＳ３０６に進む。
【0065】
ステップＳ３０４では、乗員２が安定姿勢で乗車していると判断し、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。一方、ステップＳ３０６では、乗員２が安定姿勢で乗車していないと判断し、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。
【0066】
このように、実施の形態３の車両安全装置によれば、車両１０に乗車している乗員２の表情に基づいて乗車姿勢を判断することが可能となる。
【0067】
３－３．変形例
実施の形態３の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
実施の形態３の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
【0068】
上述した実施の形態３の姿勢判定処理は、実施の形態１の車両安全装置によって実行される姿勢判定処理と組み合わせて実行してもよい。例えば、乗員２が安心した表情であると判定された場合、不安又は驚きの表情である場合よりも、ＺＭＰの閾値である安定領域を広く設定することとしてもよい。この場合、例えば、上述したステップＳ１０４において、ステップＳ３０２の判定を実行し、判定成立が認められた場合、認められない場合よりも安定領域を広く設定するようにすればよい。
【0069】
或いは、ステップＳ３０２の判定の成立が認められた場合にはステップＳ１０８の処理に進み、ステップＳ３０２の判定の成立が認められない場合には、ステップＳ１０２の処理に進むようにしてもよい。このような制御によれば、乗員２の表情が安心している表情でない場合に、ＺＭＰに基づく姿勢判定処理が更に行われる。これにより、不安や驚きの表情をしている場合に一律に安定姿勢でないと判断するのではなく、更なるＺＭＰに基づく姿勢判定処理によって安定姿勢であるかどうかが判断されるので、乗車姿勢の誤判定を減らすことが可能となる。
【0070】
実施の形態４．
４－１．実施の形態４の特徴
例えば、車両１０に立ち乗りしている乗員２が片足立ちをしているような場合、ＺＭＰが安定領域に属していたとしても、車両１０の揺れ等によって不安定姿勢へと変わる可能性がある。また、乗員２が身を乗り出した乗り方をしているような場合、車両１０の固定物を把持しているとしても、安定姿勢であるとは言い難い。そこで、実施の形態４の車両安全装置は、車両１０に立ち乗りしている乗員２の乗車姿勢を撮像した画像情報に基づいて、乗車姿勢が安定しているかどうかを視覚的に判定する。
４－１．実施の形態４の特徴
例えば、車両１０に立ち乗りしている乗員２が片足立ちをしているような場合、ＺＭＰが安定領域に属していたとしても、車両１０の揺れ等によって不安定姿勢へと変わる可能性がある。また、乗員２が身を乗り出した乗り方をしているような場合、車両１０の固定物を把持しているとしても、安定姿勢であるとは言い難い。そこで、実施の形態４の車両安全装置は、車両１０に立ち乗りしている乗員２の乗車姿勢を撮像した画像情報に基づいて、乗車姿勢が安定しているかどうかを視覚的に判定する。
【0071】
４－２．実施の形態４の姿勢判定処理の動作手順
図１０は、実施の形態４の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図１０に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
図１０は、実施の形態４の制御装置が姿勢判定処理を実行するルーチンのフローチャートである。図１０に示すルーチンは、車両１０に乗員２が乗車している期間に所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0072】
ステップＳ４００では、プロセッサ１１０は、メモリ１２０から乗員状態情報３００を読み込む。ここで読み込まれる乗員状態情報３００は、乗員の姿勢を撮像した姿勢情報を含む。次のステップＳ４０２では、プロセッサ１１０は、乗員状態情報３００に含まれる乗員２の姿勢情報に基づいて、乗員２の姿勢が安定しているかどうかを判定する。ここでは、姿勢情報に含まれる乗員２の姿勢が、片足立ち、車外に身を乗り出した姿勢等、予め定められた不安定姿勢の画像パターンに該当するかどうかを判定する。その結果、乗員２の姿勢が安定姿勢であると判定された場合、処理はステップＳ４０４に進み、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。一方、乗員２の姿勢が不安定姿勢であると判定された場合、その結果である姿勢判定処理結果をメモリ１２０に格納する。
【0073】
このように、実施の形態４の車両安全装置によれば、車両１０に乗車している乗員２の姿勢情報に基づいて乗車姿勢を判断することが可能となる。
【0074】
４－３．変形例
実施の形態４の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
実施の形態４の車両安全装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
【0075】
上述した実施の形態４の姿勢判定処理は、実施の形態１の車両安全装置によって実行される姿勢判定処理と組み合わせて実行してもよい。例えば、乗員２が安定姿勢であると判定された場合、不安定姿勢である場合よりも、ＺＭＰの閾値である安定領域を広く設定することとしてもよい。この場合、例えば、上述したステップＳ１０４において、ステップＳ４０２の判定を実行し、判定成立が認められた場合、認められない場合よりも安定領域を広く設定するようにすればよい。
【0076】
或いは、ステップＳ４０２の判定の成立が認められた場合にはステップＳ１０８の処理に進み、ステップＳ４０２の判定の成立が認められない場合には、ステップＳ１０２の処理に進むようにしてもよい。このような制御によれば、姿勢情報から判断される乗員２の姿勢が安定している場合に、ＺＭＰに基づく姿勢判定処理が更に行われる。これにより、姿勢情報によって安定姿勢であると判断された場合であっても、更なるＺＭＰに基づく姿勢判定処理によって安定姿勢であるかどうかが判断されるので、乗車姿勢の誤判定を減らすことが可能となる。
【符号の説明】
【0077】
４ デッキ
６ 支柱
８ 梁
１０ 車両
１２ 車輪
２０ 内部カメラ
２１ 車両状態センサ
２２ 自律センサ
２３ 荷重センサ
２４ 通信装置
４０ 走行装置
５０ 全身画像
５２ 骨格データ情報
５４ 間接位置情報
１００ 制御装置
１０２ ＺＭＰ算出処理部
１０４ 姿勢判定処理部
１０６ 安全確保処理部
１１０ プロセッサ
１２０ メモリ
２００ 運転環境情報
３００ 乗員状態情報
６ 支柱
８ 梁
１０ 車両
１２ 車輪
２０ 内部カメラ
２１ 車両状態センサ
２２ 自律センサ
２３ 荷重センサ
２４ 通信装置
４０ 走行装置
５０ 全身画像
５２ 骨格データ情報
５４ 間接位置情報
１００ 制御装置
１０２ ＺＭＰ算出処理部
１０４ 姿勢判定処理部
１０６ 安全確保処理部
１１０ プロセッサ
１２０ メモリ
２００ 運転環境情報
３００ 乗員状態情報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】