共同Steering Shared Control の受容性評価指標の研究

Steering Shared Control(以下SSC)はドライバの操舵操作をアシストすることにより、適切な運転を目指した協調制御である。このアシストとは、ステアリングに反力を与え、ドライバの運転技量を向上させることである。高齢者へのSSC適用の有効性が、従来研究において報告されている。しかし、SSCゲイン決定方法は規範ドライバとの操舵角差から算出しているため、ドライバの意図に適したゲイン決定が出来なかった。そこで、本研究ではドライバの意図に逆らわないSSC適用ができるよう、SSCの受容性評価を行う。さらに受容性評価により、操舵アシストの質向上に資する評価指標を検証する。

適度に運転経験があり、回避能力もあるドライバーでシミュレーションを行った。この走行データを用い、規範ドライバーの運転をパラメータ同定した。パラメータ同定をする為、(3) 式に示す評価関数を定義した。

式(3)を解くことにより各パラメータを算出する。その際に使用した実験コースを図2に示す。規範操舵のパラメータを算出するために、やや緊急度が高い左右のLane Change (以下LC)を行った。条件は速度40km/hでLC開始寸前に光電でLC方向を指示した。

評価指標はドライバーの操舵仕事量を時系的変化で分析する。算出した式は以下の(4)式に示す（略）。
この評価方法を用いた理由は、(4) 式から W は Δθ_swとドライバートルク T_d の操舵による要素で決まるためである。
T_d は操舵系の2慣性モデル(2)と、Steering Wheel (以下SW) に取り付けられたトルクセンサの実測トルク T_{ser_s}を用いて算出した。T_d  を算出する式は以下の(5)式に示す（略）。
I_sw はSWの慣性モーメント係数、C_sw はSW軸の減衰係数である。
前項で紹介したSSCのモデルを用いて実験を行った。図3に Single Lane Changeコースを示す。速度は40km/hとし、LC区間は27mと22mとした。また K_a は0から0.3を0.1刻みとした。

LC区間27mは図4から図6より（図略）、 K_a が0.1の時は T_a のアシストによりT_d が減少していた。しかし、 K_a を0.2以上ではドライバーはLCとは逆方向に、手動よりも最大値が大きいT_d を入力したことが分かった。また、Wの最大値は K_a が0.1の場合は手動より減少し、0.2以上にすると最大値は手動より増加していた。W の波形はT_d が正方向に増加し続けているが、ステアレートの影響で山状となっていた。
LC区間22mは図7から図9より（図略）、 K_a が0.1では T_d は似た波形だったが、最大値は増加していた。ステアレートは波形の操舵が安定した。それに伴い、W は K_a が0.1の時に最も増加した。また、 K_a を0.2以上にすると、操舵開始付近ではLC方向に K_a が0.1の時より大きい T_d を入力していた。しかしステアレートの変化が少なかったため、Wも増加しなかった。図10（略）から操舵開始時にT_a はLC方向と逆方向に出力していた。

本研究では特定の走行条件下で、仕事量の増減の変化を分析した。K_a の評価によりSSCが適切にアシスト可能だと分かった。更に、K_a が過剰になると操舵干渉が発生する傾向も見られた。また、厳しい条件で規範ドライバーの応答性を上げる必要性も抽出できた。これらを通じて、SSCの受容性評価には操舵仕事量の時間変化による指標が有効であると検証できた。