ポンサトーン研究室

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東京農工大学スマートモビリティ研究拠点

研究テーマ及び概要

プレビューサスペンション制御

本研究は、自動車の快適性を向上させるサスペンションの予見制御システム(プレビュー制御)に関するものである。ステレオカメラで撮影した前方路面の画像から、リアルタイム路面変位(凹凸)計測を実現した。計測した路面変位を用いてプレビューサスペンション制御シミュレーションを行った結果、従来の制御手法に比べ、乗り心地およびタイヤの接地性向上への効果を示した。

  • 本研究の成果の一部は、2016年第21回知能メカトロニクスワークショップにおいて優秀講演賞を受賞しました。(受賞者:上浦和明さん)
  • 本研究の成果の一部は、2018年度日本機械学会 交通・物流部門 部門大会賞を受賞しました。

電気自動車のダイレクトヨーモーメント制御

次世代の電気自動車は、走行時の消費エネルギーの観点から軽量化と走行抵抗の低減が求められる。これらの自動車は、重い積載荷重による車両運動特性の変化が通常の乗用車に比べて大きく、空車時に比べて操縦安定性が低下しやすいという問題点がある。本研究では、この問題を克服するため、電気自動車の構造的特徴であるインホイールモータを活かして、左右輪の独立駆動力配分によるヨーモーメント、すなわち直接ヨーモーメント制御(DYC)、を用い、重量変化に対する運動特性の感度を低減する運動制御システムを設計した。ドライビングシミュレータ実験を行い、提案手法によって、非制御時に比べ、緊急回避試験における車両挙動の安定性および運転者の操舵余裕度が向上することを確認した。

セミトレーラの駐車制御

大型商用車ドライバ不足問題で、複雑な運転操作の自動化が求められている。本研究では、セミトレーラの後退駐車の自動化を目的とし、Pure Pursuit法による Motion Plannerと連結角誤差フィードバック補償に基づく経路追従制御系を構築した。また、自動操舵機構を備える車両にその操舵制御アルゴリズムを実装し、その有効性を検証した。

シェアード・コントロールによる操舵支援

本研究では、曲線路走行場面においてスムーズな運転行動を実現するため、操舵支援制御に加減速制御を組み合わせたシェアード・コントロール型運転支援システムの設計を行った。まず、逐次目標曲率生成に基づく規範操舵ドライバモデルと、その操舵行動に連携した規範加減速モデルを同時に演算可能な規範ドライバモデルを構築し、熟練ドライバによる実路走行データと比較した。また、若年者を対象としたドライビングシミュレータ実験を行い、その結果について考察した。

  • 本研究の成果の一部は、AVEC2018 best paper awardを受賞しました。

無信号交差点通過時の危険予測ドライバモデル

信号のない交差点における歩行者事故は多く、その低減が望まれている。これまでの衝突回避システムは障害物検出に基づいて回避を実行するため、交差点の見通しの悪さや、歩行者の出現の仕方によっては衝突が回避できない状況が存在する。一方、熟練ドライバはこのような状況においても、経験則に基づき安全運転を実行していると考えられる。そこで、信号のない交差点通過時の熟練ドライバの運転行動を解析し、交差点安全通過速度モデルを構築した。さらにこのモデルを自動ブレーキシステムに応用し、シミュレーションによって対歩行者衝突事故回避の可能性を示した。

  • 本研究の成果の一部は、公益社団法人自動車技術会の2014年春季大会において、第64回自動車技術会賞、浅原賞学術奨励賞を受賞しました。

リスクポテンシャル場に基づく経路計画・制御

本研究では、人間と協調する自動運転の基盤技術として、センシングによって得られた走行環境・道路文脈を理解し、経験知識から合理的に潜在リスクを予測・先読みし、取るべき規範運転を決定し、安全な走行を実現する自律運転知能システムの開発を目的とする。熟練ドライバの特性に基づき設定されたリスクポテンシャルを用いて、車両の前後方向・横方向の運動制御を設計し、衝突リスクが高まった際に早い段階で各種操作系の操作力の制御介入を実行して、安全運転を支援する。触覚的な協調制御(Haptic Shared Control)による制御介入インタフェイスを用いて、オーバーライドを可能とし、人間と機械が常時協調して安全で快適な運転を実現する。

  • 本研究の成果の一部は、2016年堀場雅夫賞を受賞しました。

死角に対する潜在リスク予測ブレーキ支援

オクルージョン(遮蔽物)が存在する場所において歩行者の飛び出しリスクがあるため、万が一のケースに備えて事前の減速操作が望ましい。本研究では、(1) 見通し悪環境での歩行者の急な飛び出しを数理モデルで定義し、(2)既存研究で構築した運転指導員の防衛的な減速行動 を模擬できるリスクポテンシャル最適化理論に基づく運動計画を用い、(3)ペダル反力を用いたアクセルオフを促す触覚 的誘導支援手法を開発し、これらを有機的に結合させたブレーキ制御支援システムを構築した。

  • 本研究の成果の一部は、「第68回自動車技術会賞 論文賞」を受賞しました。

交差点右折時の危険予測ブレーキ支援

本研究は、交差点右折時において、死角からの飛び出しとの衝突を回避するリスク予測自動ブレーキ制御システムに関するものである。危険予測ブレーキシステムは、仮に死角から二輪車などが飛出してきたとしても緊急回避ブレーキで十分止まれる速度まで予め減速するシステムである。さらに、飛出してきた対象に対し、緊急回避自動ブレーキの作動によって衝突を回避する。実験車両を用いて危険予測ブレーキシステムの有効性を検証した。

  • 本研究の成果の一部は、FAST-zero’ 17 best paper awardを受賞しました。

Safety Cushion Model:交通文脈に適合した危険度推定手法

本研究では、走行環境の文脈、および運転行動状態の情報を用いて、数秒先に起こりうる歩行者飛び出しの事象発生時の危険度を推定するモデルの構築方法を提案した。歩行者の飛び出し事象の発生時の危険度を表す指標として猶予時間 (safety cushion time) を定義した。また、ヒヤリハットデータベースから、走行環境文脈のタグ付け情報と、事象が起きる前の運転行動状態を表す速度の特徴量による危険度推定重回帰モデルを構築し、リスク予測型ブレーキ支援の設計に活かす。

仮想斥力場による衝突回避制御

予防安全システムや自動運転システムの想定衝突回避シーンが複雑化するに伴い、タイヤ摩擦限界や各種アクチュエータの特性を考慮し、物理的に理解が容易で合理的な2次元平面上の制御理論が求められている。そこで本研究では、障害物から仮想的に発生する一定の斥力場を想定した2次元的な回避制御手法を提案した。障害物から仮想斥力を受ける考え方によって、前後方向と横方向の制御を統一的に扱うことができる。これにより、減速度と操舵角を統合した衝突回避制御が可能となる。

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