JP6493127B2 - シート制御装置及びシート制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されたシートの運動を制御するシート制御装置及びその方法に関する。

従来では、運転者の疲労度に応じて目的地までの経路を探索する経路探索装置として、特許文献１が開示されている。特許文献１に開示された経路探索装置では、運転者の疲労度を検出し、検出した疲労度に応じて目的地までの経路を探索して最適な経路を運転者に提供していた。

特開２０１０−１９７０７１号公報

しかしながら、上述した従来の経路探索装置では、運転者が疲労すること自体を抑制することはできず、また運転者が疲労した状態を回復させることはできないという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、車両の乗員が疲労することを抑制し、また疲労した状態を回復させることのできるシート制御装置及びその方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係るシート制御装置及びその方法は、シートに着座した乗員の着座姿勢を検出する。そして、検出された乗員の着座姿勢に基づいて、乗員の身体状態が疲労の前兆を示す疲労前兆状態であるか否か、あるいは乗員の身体状態が疲労した状態を示す疲労状態であるか否かを推定し、この推定結果に応じて乗員が着座するシートのシート運動を制御する。この際、乗員の身体状態が疲労前兆状態である場合には、シートが、乗員の疲労を抑制する疲労抑制運動を行うように制御し、乗員の身体状態が疲労状態である場合には、シートが、乗員の疲労を回復させる疲労回復運動を行うように制御する。

本発明によれば、シート運動によって、車両の乗員が疲労することを抑制し、また車両の乗員を疲労した状態から回復させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るシート制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、体圧分布センサの設置例を示す図である。 図３は、体圧分布と乗員の着座姿勢との間の関係を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るシート制御装置による疲労前兆状態及び疲労状態の判定方法を説明するための図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るシート制御装置による疲労抑制運動を説明するための図である。 図６は、従来の疲労を抑制するためのシート運動を説明する図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るシート制御装置による疲労回復運動を説明するための図である。 図８は、従来の疲労を回復するためのシート運動を説明する図である。 図９は、本発明の一実施形態に係るシート制御装置によるシート運動制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。

［シート制御装置の構成］
図１は、本実施形態に係るシート制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係るシート制御装置１は、車両に搭載されたシート３の運動を制御して、乗員の疲労を抑制する制御と乗員の疲労を回復させる制御を実行する。ここで、シート制御装置１は、着座姿勢検出部１１と、身体状態推定部１３と、シート運動制御部１５とを備えている。

シート３は、車両に搭載されたパワーシートであり、シートクッションの前後位置及び上下位置と、シートバックのリクライニング角度と、ランバーサポートの強度を駆動制御することができる。シート３は、着座した乗員の体圧分布を検出する体圧分布センサ２１と、シートクッション及びシートバックを駆動するアクチュエータ２３とを備えている。

着座姿勢検出部１１は、シート３に着座した乗員の体圧分布を体圧分布センサ２１から取得し、取得した体圧分布に基づいてシート３に着座した乗員の着座姿勢を検出する。詳細な着座姿勢の検出方法については、後述する。

身体状態推定部１３は、着座姿勢検出部１１で検出された乗員の着座姿勢に基づいて、乗員の身体状態が疲労の前兆を示す疲労前兆状態であるか否かを推定し、または乗員の身体状態が疲労した状態を示す疲労状態であるか否かを推定する。

シート運動制御部１５は、身体状態推定部１３による推定結果に応じて、乗員が着座するシート３のシート運動を制御する。具体的に、シート運動制御部１５は、乗員の身体状態が疲労前兆状態である場合には、シート３が、乗員の疲労を抑制する疲労抑制運動を行うように制御する。また、乗員の身体状態が疲労状態である場合には、シート３が、乗員の疲労を回復させる疲労回復運動を行うように制御する。

体圧分布センサ２１は、シート３内に設置されており、乗員の臀部が接するシートクッションの座面と、乗員の背部が接するシートバックの背もたれ面とに設けられた複数の圧電素子から構成されている。体圧分布センサ２１を構成する各圧電素子は、乗員の着座姿勢に応じた圧力を電圧信号に変換することで、乗員の体圧分布を検出する。体圧分布センサ２１により検出された乗員の体圧分布は、着座姿勢検出部１１に出力される。

図２は、本実施形態に係る体圧分布センサ２１の設置例を示す図である。体圧分布センサ２１は、複数の圧電素子３１を被覆材で被覆したシート状に形成されており、シート３のシートクッション３３及びシートバック３５のシート面の内側に設けられている。本実施形態では、図２に示すように、体圧分布センサ２１を構成する圧電素子３１を、シートクッション３３及びシートバック３５にそれぞれ８点ずつ配設している。

アクチュエータ２３は、シート制御装置１による駆動制御にしたがって、図２に示すシート３のシートクッション３３を車両の前後方向及び上下方向に移動させる。また、アクチュエータ２３は、シート制御装置１による駆動制御にしたがって、シートバック３５のリクライニング角度を変化させる。

尚、シート制御装置１は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路とメモリ等の周辺機器から構成されている。そして、特定のプログラムを実行することにより、上述した着座姿勢検出部１１、身体状態推定部１３及びシート運動制御部１５として動作する。

次に、着座姿勢検出部１１による乗員の着座姿勢の検出方法について説明する。着座姿勢検出部１１は、体圧分布センサ２１により検出された乗員の体圧分布に基づいて、乗員の着座姿勢を検出する。ここで、図３は、体圧分布と着座姿勢との間の関係を示す図である。本実施形態において、着座姿勢検出部１１は、図３に示すように、乗員の前後方向の着座姿勢を前傾、中位、後傾の中から特定し、さらに乗員の左右方向における着座姿勢を左傾、中位、右傾の中から特定する。これにより、着座姿勢検出部１１は、図３に示す９種類の着座姿勢の中から乗員の着座姿勢を検出する。

具体的に、着座姿勢検出部１１は、乗員の臀部の体圧分布と、乗員の背部の体圧分布とに基づいて、乗員の前後方向の着座姿勢を判定する。例えば、乗員の着座姿勢が後傾姿勢になるほど乗員の臀部の重心位置は前方に移動する。そのため、着座姿勢検出部１１は、乗員の臀部の体圧分布に基づいて乗員の臀部の重心位置を算出し、乗員の臀部の重心位置が前方に移動しているほど乗員の着座姿勢が後傾姿勢であると判定する。

また、乗員の着座姿勢が前傾姿勢になるほど乗員の背部の重心位置は下方に移動する。そのため、着座姿勢検出部１１は、乗員の背部の体圧分布に基づいて乗員の背部の重心位置を算出し、乗員の背部の重心位置が下方に移動するほど乗員の着座姿勢が前傾姿勢であると判定する。さらに、乗員の着座姿勢が前傾姿勢になるほど乗員の背部の荷重は小さくなる。そこで、着座姿勢検出部１１は、乗員の背部の荷重が小さいほど乗員の着座姿勢を前傾姿勢であると判定する。

そして、着座姿勢検出部１１は、前後方向の着座姿勢が適正姿勢の範囲にあるか否かを判断し、前後方向の着座姿勢が適正姿勢の範囲にある場合には、乗員の前後方向の着座姿勢を「中位」として検出する。また、着座姿勢検出部１１は、前後方向の着座姿勢が適正姿勢の範囲よりも後傾姿勢の範囲にある場合には、乗員の前後方向の着座姿勢を「後傾」として検出する。さらに、着座姿勢検出部１１は、前後方向の着座姿勢が適正姿勢の範囲よりも前傾姿勢の範囲にある場合には、乗員の前後方向の着座姿勢を「前傾」として検出する。尚、適正姿勢の範囲とは、乗員が腰痛や疲労を生じにくい着座姿勢（適正姿勢）の範囲であり、実験などによって統計的に設定された範囲である。

また、着座姿勢検出部１１は、乗員の前後方向の着座姿勢と同様の方法で、乗員の左右方向の着座姿勢を検出する。具体的に、着座姿勢検出部１１は、まず、乗員の臀部の体圧分布と、乗員の背部の体圧分布とに基づいて、乗員の左右方向の着座姿勢を判定する。

例えば、乗員の着座姿勢が左傾姿勢になるほど乗員の臀部の重心位置および背部の重心位置は左方向に移動する。そのため、着座姿勢検出部１１は、乗員の臀部の体圧分布に基づいて乗員の臀部の重心位置を算出し、乗員の背部の体圧分布に基づいて乗員の背部の重心位置を算出する。そして、着座姿勢検出部１１は、乗員の臀部の重心位置および乗員の背部の重心位置が左方向に移動しているほど、乗員の着座姿勢が左傾姿勢であると判定する。

また、乗員の着座姿勢が右傾姿勢になるほど乗員の臀部の重心位置および背部の重心位置は右方向に移動する。そこで、着座姿勢検出部１１は、乗員の臀部の重心位置および乗員の背部の重心位置が右方向に移動しているほど、乗員の着座姿勢が右傾姿勢であると判定する。

そして、着座姿勢検出部１１は、左右方向の運転姿勢が適正姿勢の範囲にあるか否かを判断し、図３に示すように、左右方向の運転姿勢が適正姿勢の範囲にある場合には、乗員の左右方向の運転姿勢を「中位」として検出する。また、着座姿勢検出部１１は、左右方向の着座姿勢が適正姿勢の範囲よりも左傾姿勢の範囲にある場合には、乗員の左右方向の着座姿勢を「左傾」として検出する。同様に、左右方向の着座姿勢が適正姿勢の範囲よりも右傾姿勢の範囲にある場合には、乗員の左右方向の着座姿勢を「右傾」として検出する。

そして、着座姿勢検出部１１は、乗員の前後方向の着座姿勢の検出結果と、乗員の左右方向の着座姿勢の検出結果とに基づいて、乗員の着座姿勢が、図３に示す９つの着座姿勢のうち、いずれの着座姿勢に該当するかを判定することで、乗員の着座姿勢を検出する。

次に、身体状態推定部１３による乗員の身体状態の推定方法を説明する。身体状態推定部１３は、乗員が疲労前兆状態であるか否か、または乗員が疲労状態であるか否かを推定する。疲労前兆状態は乗員の身体状態が疲労の前兆を示す状態であり、このまま車両に乗車していると疲労してしまう状態である。また、疲労状態は乗員の身体状態がすでに疲労した状態である。

まず、疲労前兆状態を推定する場合について説明する。実際の走行では、乗員、特に運転者は疲労状態に至る前に、上体で姿勢を支えようとして腰を後ろに引く動作をすることが分かっている。そこで、身体状態推定部１３は、着座姿勢検出部１１で検出された乗員の着座姿勢をモニターし、図４（ａ）に示すように通常の着座姿勢から、図４（ｂ）に示すように乗員が腰を後ろに引く動作をするようになると、乗員が疲労前兆状態であると推定する。これにより、身体状態推定部１３は、乗員が疲労状態に至る前の身体状態を検出することができる。

また、乗員が疲労状態であることを推定する場合には、身体状態推定部１３は、着座姿勢検出部１１で検出された乗員の着座姿勢が、図４（ｃ）に示すように腰が前にずれて後傾姿勢になると、乗員が疲労状態であると推定する。実際の走行では、走行開始から１時間半程度が経過すると、乗員が疲労前兆状態であることを示し、２時間半近くになると、疲労状態となる場合が多い。このようにして、身体状態推定部１３は、乗員の着座姿勢から、乗員が疲労前兆状態であるか否か、または乗員が疲労状態であるか否かを推定する。

次に、シート運動制御部１５によって行われる疲労抑制運動について説明する。疲労抑制運動は、図５（ａ）に示すようにシート３が通常の状態にあるときに、図５（ｂ）に示すようにシートクッション３３を車両上下方向に移動させずに車両前方に移動させ、これと同時にシートバック３５を車両後方にリクライニングさせる。そして、図５（ｃ）に示すように、移動したシートクッション３３とシートバック３５を元の位置に戻るように移動させ、これらの移動を１０〜１５秒のサイクルで振動させるように繰り返す運動が疲労抑制運動である。

大学による研究では、図６に示すように、シートを揺りかごのように運動させることによって、シートに着座している人の下肢の血行を良くし、疲れがたまらないようにできることが知られている。しかし、この動きを車両のシートで行うと、乗員、特に運転者の視点ＥＰが移動してしまうため、車両用のシートに採用することは適当ではない。そこで、本実施形態の疲労抑制運動では、シートクッション３３を車両上下方向に移動させずに車両前方に移動させることで、乗員の視点ＥＰを上下に移動させずに、乗員の下肢の血行を良くし、疲れがたまらないようにしている。

また、疲労回復運動は、図７（ａ）に示すようにシート３が通常の状態にあるときに、図７（ｂ）に示すようにシートクッション３３を車両上下方向に移動させずに車両後方に移動させ、これと同時にシートバック３５を車両前方にリクライニングさせる。そして、図７（ｃ）に示すように、移動したシートクッション３３とシートバック３５を元の位置に戻るように移動させ、これらの移動を１０〜１５秒のサイクルで振動させるように繰り返す運動が疲労回復運動である。

大学による研究では、図８に示すように、シートを二枚貝のように運動させることによって、シートに着座している人の筋疲労を解放し、腹背筋を刺激してリフレッシュできることが知られている。しかし、この動きを車両のシートで行うと、乗員、特に運転者の視点ＥＰが上下に移動してしまうため、車両用のシートに採用することは適当ではない。そこで、本実施形態の疲労回復運動では、シートクッション３３を車両上下方向に移動させずに車両後方に移動させることで、乗員の視点ＥＰを上下に移動させずに、乗員の筋疲労を解放し、腹背筋を刺激してリフレッシュできるようにしている。

［シート運動制御処理の手順］
次に、本実施形態に係るシート制御装置１によるシート運動制御処理の手順を図９のフローチャートを参照して説明する。尚、本実施形態に係るシート運動制御処理は、例えば車両のイグニッションがオンされた場合に実行される。

図９に示すように、まずステップＳ１０１において、着座姿勢検出部１１は、体圧分布センサ２１により検出された体圧分布に基づいて、乗員の着座姿勢を検出する。具体的に、着座姿勢検出部１１は、体圧分布センサ２１から出力された圧電素子の電圧信号をＡ／Ｄ変換し、シートクッション３３及びシートバック３５に対する荷重中心を算出する。そして、着座姿勢検出部１１は、図３に示すようにシートクッション３３及びシートバック３５の荷重中心から乗員の着座姿勢を検出する。

ステップＳ１０２において、身体状態推定部１３は、乗員の身体状態が疲労状態であるか否かを判断する。身体状態推定部１３は、着座姿勢検出部１１で検出された乗員の着座姿勢が、図４（ｃ）に示すように腰が前にずれて後傾姿勢となっている場合には、乗員が疲労状態であると判断してステップＳ１０５に進む。一方、乗員の着座姿勢が後傾姿勢でない場合には、疲労状態ではないと判断してステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３において、身体状態推定部１３は、今回の制御ループで検出された乗員の着座姿勢と、前回までの制御ループで検出された乗員の着座姿勢とを比較して、その変化を検出する。

ステップＳ１０４において、身体状態推定部１３は、ステップＳ１０３で検出された乗員の着座姿勢の変化が、図４（ａ）に示す通常の着座姿勢から、図４（ｂ）に示すように乗員が腰を後ろに引く動作を行っている場合には乗員が疲労前兆状態であると判断する。そして、疲労前兆状態である場合にはステップＳ１０６へ進み、疲労前兆状態でない場合にはステップＳ１０１へ戻る。

ステップＳ１０５において、シート運動制御部１５は、シート３のアクチュエータ２３を制御して疲労回復運動を実行する。疲労回復運動は、上述した図７（ｂ）に示すようにシートクッション３３を車両上下方向に移動させずに車両後方に移動させ、これと同時にシートバック３５を車両前方にリクライニングさせる運動である。これにより、乗員の視点ＥＰを上下に移動させずに、乗員の筋疲労を解放し、腹背筋を刺激してリフレッシュすることができる。

ステップＳ１０６において、シート運動制御部１５は、シート３のアクチュエータ２３を制御して疲労抑制運動を実行する。疲労抑制運動は、上述した図５（ｂ）に示すようにシートクッション３３を車両上下方向に移動させずに車両前方に移動させ、これと同時にシートバック３５を車両後方にリクライニングさせる運動である。これにより、乗員の視点ＥＰを上下に移動させずに、乗員の下肢の血行を良くし、疲れがたまらないようにできる。

ステップＳ１０７において、シート運動制御部１５は、疲労抑制運動または疲労回復運動が開始されてから所定時間が経過したか否かを判断し、経過していない場合にはステップＳ１０５またはステップＳ１０６に戻って運動を継続して実行する。一方、疲労抑制運動または疲労回復運動が開始されてから所定時間が経過した場合には、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８において、シート運動制御部１５は、疲労抑制運動または疲労回復運動を終了する。

ステップＳ１０９において、シート制御装置１は、乗員が着座していることを検出して車両の運転が継続しているか否かを判定し、車両の運転が継続している場合にはステップＳ１０１へ戻る。一方、目的地へ到着した場合等により、車両の運転が終了する場合には、本実施形態に係るシート運動制御処理を終了する。

［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るシート制御装置１では、乗員の身体状態が疲労前兆状態である場合にはシートが疲労抑制運動を行うように制御し、乗員の身体状態が疲労状態である場合にはシートが疲労回復運動を行うように制御する。これにより、シート運動によって、車両の乗員が疲労することを抑制し、また車両の乗員を疲労した状態から回復させることができる。

また、本実施形態に係るシート制御装置１の疲労抑制運動では、シートクッションを車両上下方向に移動させずに車両前方に移動させ、これと同時にシートバックを車両後方にリクライニングさせる。これにより、乗員の視点を上下に移動させずに、乗員の下肢の血行を良くし、疲れがたまらないようにできる。

さらに、本実施形態に係るシート制御装置１の疲労回復運動では、シートクッションを車両上下方向に移動させずに車両後方に移動させ、これと同時にシートバックを車両前方にリクライニングさせる。これにより、乗員の視点を上下に移動させずに、乗員の筋疲労を解放し、腹背筋を刺激して、乗員をリフレッシュさせることができる。

なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ シート制御装置
３ シート
１１ 着座姿勢検出部
１３ 身体状態推定部
１５ シート運動制御部
２１ 体圧分布センサ
２３ アクチュエータ
３１ 圧電素子
３３ シートクッション
３５ シートバック

Claims (5)

1. 車両に搭載されたシートの運動を制御するシート制御装置であって、
   前記シートに着座した乗員の着座姿勢を検出する着座姿勢検出部と、
   前記着座姿勢検出部で検出された前記乗員の着座姿勢に基づいて、前記乗員の身体状態が疲労の前兆を示す疲労前兆状態であるか否か、あるいは前記乗員の身体状態が疲労した状態を示す疲労状態であるか否かを推定する身体状態推定部と、
   前記身体状態推定部による推定結果に応じて、前記乗員が着座するシートのシート運動を制御するシート運動制御部とを備え、
   前記シート運動制御部は、
   前記乗員の身体状態が前記疲労前兆状態である場合には、前記シートが、前記乗員の疲労を抑制する疲労抑制運動を行うように制御し、
   前記乗員の身体状態が前記疲労状態である場合には、前記シートが、前記乗員の疲労を回復させる、前記疲労抑制運動とは異なる疲労回復運動を行うように制御することを特徴とするシート制御装置。
2. 前記疲労抑制運動は、前記シートのシートクッションを車両上下方向に移動させずに車両前方に移動させ、これと同時に前記シートのシートバックを車両後方にリクライニングさせ、次に前記シートクッションと前記シートバックを元の位置に戻るように移動させ、これらの移動を繰り返す運動であることを特徴とする請求項１に記載のシート制御装置。
3. 前記疲労回復運動は、前記シートのシートクッションを車両上下方向に移動させずに車両後方に移動させ、これと同時に前記シートのシートバックを車両前方にリクライニングさせ、次に前記シートクッションと前記シートバックを元の位置に戻るように移動させ、これらの移動を繰り返す運動であることを特徴とする請求項１または２に記載のシート制御装置。
4. 前記身体状態推定部は、前記乗員が通常の着座姿勢から腰を後ろに引く動作をするようになると、前記疲労前兆状態であると推定し、前記乗員の着座姿勢が、腰が前にずれて後傾姿勢になると、前記疲労状態であると推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシート制御装置。
5. 車両に搭載されたシートの運動を制御するシート制御装置のシート制御方法であって、
   前記シート制御装置は、
   前記シートに着座した乗員の着座姿勢を検出し、
   検出された前記乗員の着座姿勢に基づいて、前記乗員の身体状態が疲労の前兆を示す疲労前兆状態であるか否か、あるいは前記乗員の身体状態が疲労した状態を示す疲労状態であるか否かを推定し、
   この推定結果に応じて前記乗員が着座するシートのシート運動を制御し、
   このとき、前記乗員の身体状態が前記疲労前兆状態である場合には、前記シートが、前記乗員の疲労を抑制する疲労抑制運動を行うように制御し、
   前記乗員の身体状態が前記疲労状態である場合には、前記シートが、前記乗員の疲労を回復させる、前記疲労抑制運動とは異なる疲労回復運動を行うように制御することを特徴とするシート制御方法。

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