JP3839782B2

JP3839782B2 - Driving simulation device for work vehicle

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Publication number: JP3839782B2
Application number: JP2003040619A
Authority: JP
Inventors: 俊英渋谷
Original assignee: 小松フォークリフト株式会社
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP2004252024A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフト等作業車両の運転講習のために用いられる作業車両の運転操作シミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォークリフト等の作業車両の運転講習は、その専門の教習所（研修所）等の限られた場所に行って実際に作業車両の運転を行いながら、実技での反復練習を行うようにしている。ところが、実機を用いた教習だけでは、教習所の実車台数と講習を受ける人数との関係や、受講費用等の問題があるため、その実機を運転できる時間に制約があり、講習時の運転技能習得レベルを能率的にアップさせるのが困難である。このため、運転技能習得に時間がかかっているのが現状である。
【０００３】
一方、普通乗用車やモータバイクなどの一般車両の運転講習においては、上記のような実車運転時間が短いという問題を解決して運転技術の教習効率を向上するものとして、実機走行シミュレータを用いた講習方法が挙げられている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２５４９４５号公報（第２頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の作業車両の運転講習は実機を用いているため、前述したように技能習得に時間がかかるという問題の他に、本来講習時に習得すべき、作業時に行ってはいけない不安全操作（例えば、荷揚高位置が高い状態での走行、荷運搬時の急ハンドル操作等）を説明するのに、実機で説明するには危険が伴なうので、教習用資料等やビデオ等に基づき口頭で説明していたため、受講者にとって実感が薄いので教習効果が小さいという問題もある。
【０００６】
また、作業車両の運転操作シミュレーション装置を構成するに際して、上記不安全操作を疑似体験できるようにするために、作業機の操作位置（フォークリフトの場合、揚高位置、チルト角度、リーチフォークのリーチ位置等）、積荷重量値、走行路面状態、車速等のデータに基づいて、オペレータの各種操作に応じて作業車両の状態のシミュレーションをする必要がある。ところが、前記特許文献１に記載されたような従来の乗用車やモータバイク等の一般車両の走行シミュレーション装置においては、走行経路情報や、該経路に沿った景色画像情報等に基づいて車両走行のシミュレーションをしているだけであり、走行性や操作性に影響するような車両自体の状態の変化（例えば搭乗者人数、トラック荷台等の積荷重量値、荷位置、積載高さ等）や路面状態に基づきシミュレーションをしてはいない。従って、従来の一般車両の走行シミュレーション装置の延長上でのシミュレーション機能では、作業車両の運転講習に必要な不安全操作の体験ができないので、効果的な講習が困難である。このため、作業車両の運転操作の講習に適した走行シミュレーション装置の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、作業車両の運転技能の修得が短期間で効率的にでき、運転操作講習に適した作業車両の運転操作シミュレーション装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、第１発明は、作業車両の運転操作シミュレーション装置において、運転者の視点の位置及び方向を検出する運転者視点検出手段と、運転者の視点の位置及び方向から見た画像を、運転者の眼前に表示するヘッドマウントディスプレイと、画像データを受けて、ヘッドマウントディスプレイに表示する画像を制御する画像コントローラと、作業車両の方向変換に係るハンドルの操作角度を検出するハンドル角度センサと、作業車両のアクセルのアクセル操作量を検出するアクセル量センサと、作業車両のブレーキのブレーキ操作量を検出するブレーキ量センサと、作業機のリフト操作レバーのリフト操作量を検出するリフト量センサと、作業機のチルト操作レバーのチルト操作量を検出するチルト量センサと、シミュレーションコース上での画像の基本となる基本画像データを予め記憶し、前記ハンドル角度センサで検出された操作角度に基づき作業車両の移動方向を求め、前記アクセル量センサ及び前記ブレーキ量センサで検出されたアクセル操作量及びブレーキ操作量に基づき作業車両の移動速度を求め、これら作業車両の移動方向及び移動速度により所定の演算周期時間毎の作業車両の位置及び向きを演算し、この演算した作業車両の位置及び向きと、前記運転者視点検出手段で検出した運転者の視点の位置及び方向と、予め記憶した前記基本画像データとに基づき、運転者の視点の位置及び方向から見えるコースを表す第１の画像データを作成すると共に、前記リフト量センサで検出されたリフト操作量に基づき作業機の揚高高さを求め、前記チルト量センサで検出されたチルト操作量に基づき作業機のチルト角度を求め、求めた作業機の揚高高さ及びチルト角度を用いて、運転者の視点から見える作業機及び該作業機の積荷を表す第２の画像データを作成し、前記第１及び第２の画像データを前記画像コントローラに出力する制御器と、を備えた構成としている。
【０００９】
第１発明によれば、操作手段からの操作信号に基づき、積荷の有無や重量等の作業機状態、車両速度、路面状態を考慮して、作業車両の移動位置及び移動方向と、作業機の位置及びチルト角度等の姿勢とを演算により求め、これによりシミュレーションをしているため、作業車両の作業機状態や路面環境をも取り込んだ運転操作シミュレーションができる。したがって、作業車両に適した運転操作シミュレーション装置ができるため、これを作業車両の運転講習に使用することにより、作業車両の運転講習を効率的に短期間で行うことができる。また、第１発明の運転操作シミュレーション装置では、運転者の視点の位置及び方向から見た画像を運転者の眼前に表示するヘッドマウントディスプレイを用いているため、実機を操作する臨場感でシミュレーションによる実技運転ができるので、実技での運転講習が更に効果的にできる。
【００１０】
また第２発明は、作業車両の運転操作シミュレーション装置において、オペレータシートに座った運転者の視点で車両前方を見た画像を表示する運転席視点ディスプレイと、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを表示する上方視点ディスプレイと、作業車両の方向変換に係るハンドルの操作角度を検出するハンドル角度センサと、作業車両のアクセルのアクセル操作量を検出するアクセル量センサと、作業車両のブレーキのブレーキ操作量を検出するブレーキ量センサと、作業機のリフト操作レバーのリフト操作量を検出するリフト量センサと、作業機のチルト操作レバーのチルト操作量を検出するチルト量センサと、シミュレーションコース上での画像の基本となる基本画像データを予め記憶し、前記ハンドル角度センサで検出された操作角度に基づき作業車両の移動方向を求め、前記アクセル量センサ及び前記ブレーキ量センサで検出されたアクセル操作量及びブレーキ操作量に基づき作業車両の移動速度を求め、これら作業車両の移動方向及び移動速度により所定の演算周期時間毎の作業車両の位置及び向きを演算し、この演算した作業車両の位置及び向きと、予め記憶した前記基本画像データとに基づき、車両前方に見えるコースを表す第１の画像データを作成すると共に、前記リフト量センサで検出されたリフト操作量に基づき作業機の揚高高さを求め、前記チルト量センサで検出されたチルト操作量に基づき作業機のチルト角度を求め、求めた作業機の揚高高さ及びチルト角度を用いて、作業機及び該作業機の積荷を表す第２の画像データを作成し、前記第１及び第２の画像データを前記運転席視点ディスプレイに出力し、また、求めた作業車両の位置及び向きに係るデータを前記上方視点ディスプレイに出力する制御器と、を備えた構成としている。
【００１１】
第２発明によれば、第１発明の構成に比して、より簡単な表示装置で低コストに構成できる。すなわち第１発明では、運転者の視点の画像を眼前に表示するヘッドマウントディスプレイ、及び、運転者の視点の位置及び方向を検出する運転者視点検出手等の精密で高価な機器を用いているが、第２発明では、オペレータシートに座った運転者の視点で車両前方を見た画像を表示する運転席視点ディスプレイ、及び、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを表示する上方視点ディスプレイ等の一般的に多用される、安価な表示器を用いているため、低コストで構成できる。なお、他の作用、効果の説明は第１発明と同じであるため、割愛する。
【００１２】
第３発明は、第１又は第２発明において、前記制御器は、路面状態を示すデータと荷の重量値を予め記憶し、求めた作業車両の移動方向及び移動速度と、求めた作業機の揚高高さ及びチルト角度と、記憶した荷の重量値とに基づいて作業車両の重心位置、積荷の重心位置を求め、さらに作業車両の移動速度と作業機の操作速度と路面状態を示すデータとに基づき作業車両の転倒、滑り、又は積荷の荷崩れが発生するかを判断し、発生すると判断したときには、警告を発するようにした構成としている。
【００１３】
第３発明によれば、作業車両の移動位置及び移動方向、作業機の姿勢を求めるときに、作業車両の重心位置、積荷の重心位置に基づき作業車両の転倒や滑り、又は積荷の荷崩れが発生するかを判断し、発生すると判断したときに警告を発するようにしたため、作業車両の不安全運転操作をシミュレーション装置を用いて疑似体験できる。これにより、不安全運転操作についての講習が安全に、効果的に行える。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では作業車両としてエンジン式フォークリフトを例に挙げて説明を行う。
【００２９】
まず、図１および図２により、第１実施形態のハード構成を説明する。図１は第１実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置の概要説明図で、図２は、第１実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置のブロック構成図である。
図１に示すように、運転操作シミュレーション装置１は、実機と略同一の車両構成部品が略同一状態で装着され、実機の運転席を模して製作された運転台を有している。オペレータシート１８の前方には所定の運転パネルが設けられており、該運転パネルの上部前部にはハンドル１２が回動自在に、運転パネルの上面にはリフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４がそれぞれ車両前後方向に揺動自在に設けられている。また、運転パネルの下部で、オペレータシート１８側には、アクセルペダル１５とブレーキペダル１６とが傾動自在に設けられている。また、運転者（講習者）の視点の位置および方向を検出するための運転者視点検出手段３が設けられている。本実施形態においては、運転者視点検出手段３の例として市販のＸ−ＢＡＲ装置と呼ばれる装置を用いており、運転者（講習者）の視点の位置および方向（ここでは頭部の位置および向き）を検出するための信号を出力する発信機４ａと、この信号を受信する受信機４ｂと、受信機４ｂの受信信号に基づき運転者（講習者）の視点の位置および方向を演算により求める視点検出コントローラ２とで構成されている。前記発信機４ａは、オペレータシート１８の上方位置に取付けられており、前記受信機４ｂは、シミュレーションを実行するときに、運転者の頭部に装着される。また、シミュレーションを実行するときには、運転者の眼前に、運転者の視点から見える画像を表示させるヘッドマウントディスプレイ（以下、略してＨＭＤと呼ぶ）５を装着させる。
【００３０】
図２に示すように、操作手段１１として前記ハンドル１２、リフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４、アクセルペダル１５、及びブレーキペダル１６をそれぞれ設けており、ハンドル１２の回転角度（ハンドル角）を検出するハンドル角度センサ１２ａ、リフト操作量を検出するリフト量センサ１３ａ、チルト操作量を検出するチルト量センサ１４ａ、及び、アクセル操作量とブレーキ操作量をそれぞれ検出するアクセル量センサ１５ａとブレーキ量センサ１６ａが制御器１０に接続されている。
【００３１】
また、指定した位置にある荷の重量を設定するための荷重量設定手段１９が、前記運転パネル部に設けられている。荷重量設定手段１９により入力された荷重量値データは、制御器１０に記憶される。この荷重量設定手段１９は、例えば、荷の位置データや荷重量データを直接入力するためのテンキーや、複数の設定重量値の中から選択するための選択スイッチ等で構成できる。
【００３２】
前記発信機４ａへは前記視点検出コントローラ２から発信基準信号が送信され、これに基づき発信機４ａから受信機４ｂに向けて運転者の頭部の位置及び向き（これが、視点の位置及び方向に対応する。）を検出するビーコン信号が送信される。また、受信機４ｂはこのビーコン信号を受信して、視点検出コントローラ２に送信する。そして、視点検出コントローラ２は、これらの受信信号に基づき、オペレータの視点の位置及び方向を演算により求め、制御器１０に出力する。また、画像コントローラ６は、制御器１０から入力する画像データに基づき、該画像を運転者の視点から見える画像データに変換して、ＨＭＤ５に出力し表示させる。
【００３３】
制御器１０は、本発明の作業車両の運転操作シミュレーション装置全体の主なシミュレーション処理を司っているコンピュータ装置から構成されている。この制御器１０には、シミュレーション対象の作業エリアのレイアウトに従った基本的な環境画像を表す基本画像データが予め記憶されている。この基本画像データは、レイアウトに沿った建物や棚等の構造物と、通路と、棚等に載置された荷物とをそれぞれ表す画像データで構成されており、シミュレーションの対象となる作業車両の機種、重量クラス等に応じて記憶されているものとする。これらの画像データは、例えば構造物の大きさ、形状、色、レイアウトコース上の設置位置、通路の位置、道幅、長さ、方向、荷物の大きさ、形状、重量、色、レイアウトコース上の設置位置等の各データで構成されている。
【００３４】
制御器１０では、運転者の視点の位置及び方向が設定されると、上記基本画像データに基づき、この設定された視点の位置及び方向から見た画像データが求められる。また、詳細は後述するが、制御器１０は、前記それぞれの操作手段１１の操作による操作信号に基づき、作業車両の位置、移動方向、移動速度、作業機（ここではフォークリフトのフォーク）の揚高高さおよびチルト角度等の姿勢を求める。
【００３５】
さらに、制御器１０は、運転者の操作が不安全運転操作に相当するか否かを自動的に判断し、不安全運転操作であると判断したときには警告を発して、運転操作シミュレーションを停止させる機能も有している。例えば、積荷の重量値と、作業機の姿勢データ（揚高高さ、チルト角度）と、車両移動速度と、移動方向とに基づいて、車両の重心位置や積荷の重心位置を演算により求め、求めたこれらの重心位置と、車両移動速度と、作業機操作速度と、予め記憶している路面状態データ（路面摩擦係数、傾斜角度等）とから、車両が転倒するか否か、または荷崩れが起こるか否か等の判断を自動的に行い、車両転倒または荷崩れが発生すると判断したときには、ブザーや画面表示等によって警告を発し、そして上記運転操作シミュレーションを停止させる。
【００３６】
また、制御器１０には外部メモリ７が備えられている。この外部メモリ７には、運転操作シミュレーション処理中における、各操作手段１１による操作信号と、運転者視点検出手段３で検出された運転者の視点の位置および方向との、時間経過に対応した操作履歴データが記憶されるようになっている。この操作履歴データは、ハンドル１２、リフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４、アクセルペダル１５、及びブレーキペダル１６等の各操作量と、運転者の視点の位置および方向と、それぞれの時刻とを対応付けて順次記憶してもよいし、または、所定微少時間毎の各操作量と運転者の視点の位置および方向を時系列的に記憶するようにしてもよい。なお、それらの履歴データの記憶容量は、少なくとも、所定の講習時間内における全ての操作履歴データが記憶可能な充分な大きさとする。
【００３７】
さらに、制御器１０は、インターネットを介してデータ送受信が可能なインターネットインターフェース（以下、ｉｎｅｔ−Ｉ／Ｆと書く）９を備えており、外部の装置と様々なデータ通信を行うことが可能となっている。
【００３８】
なお、シミュレーション中に講習者本人以外の例えば教官や他の受講者等が受講内容（実技内容）を確認するために、ＨＭＤ５に表示される画像と同様の画像表示ができるモニタ用ディスプレイ８を設けてもよい。
【００３９】
次に、シミュレーション処理手順を説明する。
（１）予め、作業車両の機種等に応じた所定のシミュレーションコースを有する複数機種の基本画像データを記憶しておく。講習を開始する前に、これらの複数機種の基本画像データの中から、講習者の教習内容に応じて特定機種の基本画像データを選択する。
（２）まず、講習者は、運転操作シミュレーション装置１のオペレータシート１８に座り、その頭部に発信機４ａを、両眼にＨＭＤ５をそれぞれ装着する。
（３）シミュレーションのスタートスイッチ（図示せず）が操作されたら、以下のシミュレーションを開始する。なお、シミュレーションのスタート時には、作業車両は上記シミュレーションコース上の所定のスタート位置にいるものとする。
【００４０】
（４）まず、作業車両の現在位置と、講習者が装着した受信機４ｂでの受信信号に基づいて視点検出コントローラ２で求めた講習者の視点の位置及び方向とに基づき、上記シミュレーションコース上での現在の講習者の視点の位置及び方向を設定する。これにより、制御器１０では前記基本画像データに基づき、この設定した現在の講習者の視点の位置及び方向から見た画像データが生成される。この画像データが画像コントローラ６で変換されて、ＨＭＤ５に出力され、講習者の視点から見える画像として表示される。例えば、図３は講習者が前方を向いているときのＨＭＤ５の表示画像例で、図４は講習者が後方を向いているときのＨＭＤ５の表示画像例である。
【００４１】
（５）次に、講習者がハンドル１２、リフト操作レバー１３、チルト操作レバー１４、アクセルペダル１５及びブレーキペダル１６を操作して作業車両を運転すると、それらの操作量に基づいて以下のように作業車両の現在位置及び向き、作業機の位置等を演算する。すなわち、ハンドル角度センサ１２ａからのハンドル角に基づき作業車両の移動方向を求め、アクセル量センサ１５ａ及びブレーキ量センサ１６ａからのアクセル操作量及びブレーキ操作量に基づき作業車両の移動速度を求め、これら作業車両の移動方向及び移動速度により所定の演算周期時間毎の作業車両の現在位置及び向きを演算する。そして、上記（４）で行った処理と同様にして、この作業車両の現在位置に対応した、現在の講習者の視点から見える画像をＨＭＤ５に表示する。さらに、リフト量センサ１３ａからのリフト操作量に基づき作業機の揚高高さを求め、チルト量センサ１４ａからのチルト操作量に基づき作業機のチルト角度を求め、これら作業機の揚高高さ及びチルト角度と上記求めた作業車両の現在位置とを前記基本画像データに当てはめて、現在の講習者の視点から見える作業機及び該作業機の積荷の画像データを作成し、前記と同様にしてＨＭＤ５に表示する。
【００４２】
（６）つぎに制御器１０は、上記（５）での作業車両の移動演算処理のとき、および作業機の移動演算処理のときに、作業車両の重心位置および積荷の重心位置を演算し、前記求めた作業車両の移動速度、移動方向、作業機の揚高高さ、チルト角度等に基づいて車両が転倒しないか、または作業機上で荷崩れが発生しないかを判断する。このとき、車両転倒または荷崩れ発生と判断したときには、ブザーを鳴らしたり、ＨＭＤ５にアラームメッセージを表示したりして警告を発し、本シミュレーション処理を停止させる。
【００４３】
（７）上記（４）〜（６）のシミュレーション処理を繰り返し、運転操作をシミュレーションする。
【００４４】
また、本発明に係る作業車両の運転操作シミュレーション装置は、非常にユニークな使い方もできるようになっている。すなわち、上記運転操作シミュレーション装置は教習所や研修所等に設置されるだけでなく、それ以外の、例えば作業車両メーカの営業所やサービス拠点に設置してもよい。また、作業車両のユーザの現場に貸し出してもよい。このように教習所と異なる、ユーザの最寄の設置場所で、教官が傍にいない状態で上記運転操作シミュレーション装置を使用する場合、上記のシミュレーション処理中の各操作履歴データを外部メモリ７に記憶するようにする。これらの記憶した一連の操作履歴データには所定のファイル名が付けられ、必要なときに、実際に実技教官のいる特定の場所（教習所、研修所等）にｉｎｅｔ−Ｉ／Ｆ９を経由して送信される。この特定の場所では、受信したファイルに記憶されている操作履歴データを、そこに設置してある運転操作シミュレーション装置に読み込む。なお、直接、このシミュレーション装置にインターネットを通じて受信してもよいことは言うまでもない。そして、上記操作履歴データを運転操作シミュレーション装置により再生処理して、遠隔地でユーザが行った過去の運転操作と、運転者の視点での画像とを再現させ、教官がこの操作内容をチェックして運転操作の指導をする。こうすることにより、遠隔地で教官がいない場所でも、実技の運転講習を受けられるので、教習所等の場所的な制約や、教習所まで行かなければならないという時間的な制約が無くなるため、講習が容易に、頻繁に受けられる。
【００４５】
また、上記作業車両の運転操作シミュレーション装置は、別のユニークな使い方が可能となっている。例えば、過去の不安全運転操作の事例を前述同様の操作履歴データの形式でファイル化しておき、この事例ファイルのデータを本運転操作シミュレーション装置に読み込んで再現させることにより、受講者は過去の不安全運転操作の事例と同じ体験を疑似体験できる。これにより、受講者自身が不安全運転操作をしなくても臨場感を持って体験できるので、不安全運転の講習が効果的に行える。
【００４６】
さらに、本作業車両の運転操作シミュレーション装置においては、記憶した操作履歴データに基づき、運転操作の技能向上だけでなく、経済的な運転操作の仕方も指導できるようにしている。すなわち、操作履歴データに基づいて、例えばエンジン式のフォークリフトの場合、エンジン回転数や負荷トルクを算出し、これから演算により燃費を求め、操作内容と燃費とを対応付ける。この対応付けた結果は、例えばモニタ用ディスプレイ８に表示されたり、操作履歴データと共に記憶され、プリントアウトされる。教官はこの結果をチェックすることにより、経済的な運転操作方法を指導できる。また、バッテリ式フォークリフトの場合、同様に操作履歴データに基づいて、電動モータの回転数や負荷トルクを算出してバッテリ消耗量を求め、これからバッテリ充電時間や稼働率等を求めてトータルの運転費用を演算により求める。この運転費用の算出結果はモニタ用ディスプレイ８に表示されたり、操作履歴データと共に記憶され、プリントアウトされるので、教官はこの結果をチェックして経済的な運転操作方法を指導できる。
【００４７】
なお、上記では、操作履歴データを所定時間記憶した後、これをインターネットを介して送信する例を示したが、フロッピー（登録商標）ディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＩＣメモリカード等の可搬性のある外部記憶媒体を介してデータを送る方法をとっても構わない。
【００４８】
また、所定の講習内容を記憶した操作履歴データを、所定時間経過した後に（つまりオフラインで）再生する例で説明したが、例えばインターネットを介してオンラインで操作履歴データを送受信し、オンラインで再生処理することにより、受講者側の操作と略同時にリアルタイムで教官側がモニタ用ディスプレイ８でチェックすることもできる。これにより、両者の時間的なずれが無くなり、タイムリーに指導できるので、受講者の効率的な講習ができるようになる。
【００４９】
次に、第１実施形態による効果を説明する。
（１）作業車両の作業機姿勢、重心位置、走行速度、移動方向、また積荷の重心位置、作業機の移動速度、および路面状態等を考慮して、作業車両の運転操作シミュレーションを行うので、作業車両の作業状態をも含めたシミュレーション装置を構成でき、このシミュレーション装置を用いて作業車両に適した運転操作の実技講習ができる。
（２）この作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いて運転操作講習を行うので、実機のみを用いた従来の講習よりも実技時間を長くかけることができ、効率的な講習ができる。したがって、短期間で講習を終了でき、ユーザが講習を受け易くなる。なお、本作業車両の運転操作シミュレーション装置を用いた運転操作講習は、実機を用いた講習の前、または交互に行うことができる。
【００５０】
（３）運転者の視点の位置および方向から見たときの画像をヘッドマウントディスプレイ５に表示するようにしたため、実機運転と同じ臨場感で操作可能な運転操作シミュレーション装置を構成でき、実技の運転講習が効果的にできる。
【００５１】
（４）運転操作シミュレーション装置を特定の教習所、研修所等だけでなく、例えば作業車両メーカの営業所やサービス拠点、または専門の技能学校に設置したり、あるいはユーザの作業現場等に持ち込むことにより、受講者はわざわざ遠隔地の教習所等に行かなくても、最寄の設置場所で実技相当の講習を受けることができるので、距離的および時間的な制約が減って、容易に、頻繁に受講ができるようになる。
（５）運転操作シミュレーション装置を用いて作業車両の不安全運転操作を疑似体験できるため、不安全運転操作についての講習を実技で（つまり、シミュレーションにより臨場感をもって）安全に行うことができる。これにより、従来の口頭による講習よりも効果的に不安全運転操作についての講習ができる。また、運転操作シミュレーション装置を例えばユーザの作業現場等に持ち込むことにより、安全運転教育を多くのユーザ、オペレータが受けることができる。
【００５２】
（６）運転操作シミュレーション装置上で運転操作の履歴データを取り込み、記憶し、これを教官のいる遠隔地の教習所等に設置した運転操作シミュレーション装置で再生処理して、受講者の運転操作内容を再現することができるようにしたため、教官が傍にいない場所でも、運転操作の指導を教官から受けることができる。これにより、運転講習の受講に対する距離的および時間的な制約が無くなるため、さらに受講の機会が増えて容易に受講ができる。
【００５３】
（７）さらに、新型の作業車両、新型の作業機アタッチメント、およびこれらに対応した新規のシミュレーションコース等が発表された場合でも、これらに対応する、シミュレーション上での新しい基本画像データを制御器１０に再度記憶させることにより、容易に上記新型の作業車両や新型の作業機アタッチメント等の運転操作講習にも対応できる。したがって、作業車両や作業機アタッチメントの仕様変更に対しても、少ない費用で直ぐに対応できる。なお、新型の作業車両、新型の作業機アタッチメント等の設計時のＣＡＤデータをベースにすることにより、これらに対応する、シミュレーション上での上記新しい基本画像データは容易に作成可能となっている。
【００５４】
（８）またさらに、特定顧客向けの特殊作業機アタッチメントを装着した作業車両の運転操作シミュレーション装置を作って、これを用いて該特定顧客のオペレータの運転操作講習を行うことにより、上述のように効率的な講習ができると共に、前記特殊作業機アタッチメントの仕様、使い勝手等の確認が実機納入よりも早目にできるので、該特殊作業機アタッチメントのユーザへの納入がスムーズに行える。
また、特定顧客向けの大型の作業機アタッチメントの場合、従来実機での運転訓練が困難であったが、本運転操作シミュレーション装置を用いてオペレータの運転訓練が可能となるので、顧客のオペレータ運転教育がスムーズにできる。
【００５５】
次に、図５〜図８により第２実施形態を説明する。図５は、第２実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置の概要説明図で、図６は、第２実施形態のブロック構成図である。また、図７は運転席から車両前方を見た画像のディスプレイ表示例で、図８はシミュレーションコース全体を表す画像ディスプレイの表示例である。なお、以下では、前出の図面に示した構成要素と略同一機能を有する構成要素には同じ符号を付して説明を省く。
【００５６】
第２実施形態の作業車両の運転操作シミュレーション装置１ａでは、講習者の視点からの画像は運転パネルの前部に設けられた運転席視点ディスプレイ２１に表示されるようにしており、運転席視点ディスプレイ２１に、オペレータシート１８に座った講習者から見た作業車両前方の画像を表示する。この運転席視点ディスプレイ２１は、臨場感を出すために、実物大のフォークやマスト、および積荷や棚等を表示できる大きさの画面を有するものが望ましい。図７に、この運転席視点ディスプレイ２１に表示したオペレータシート１８からの画像例を示している。
【００５７】
また、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを表示するために、シミュレーションコース全体を上方から見た画像を表示する上方視点ディスプレイ２２が、運転パネル横近傍の、オペレータシート１８にいる講習者から容易に見える位置に配設されている。この上方視点ディスプレイ２２には、例えば図８で示すようなシミュレーションコース全体の中での現在の作業車両の画像が表示される。
【００５８】
本実施形態における制御器１０は、操作手段１１の各操作量信号に基づき作業車両の位置、向き、および作業機姿勢（位置、チルト角度）を求め、この作業車両の位置、向きと、作業機姿勢と、前記基本画像データとに基づき、オペレータシート１８に座った運転者が車両前方を見た画像（作業車両前部、作業機、及びその前方風景を含む）を作成し、この画像を運転席視点ディスプレイ２１に表示する。なお、これと同じ画像をモニタ用ディスプレイ８にも表示する。また、上記で求めた作業車両の位置および向きに基づき、シミュレーションコース上での当該作業車両の位置及び向きを修正し、これを上方視点ディスプレイ２２に表示する。
【００５９】
また、制御器１０では、その他第１実施形態で行っていた処理と同様の処理を行っている。すなわち、例えば、不安全運転操作の有無をチェックし、あれば警告を発する処理、シミュレーション中の一講習者の一連の操作履歴データを所定のファイル名で記憶する処理、ファイル化された一連の操作履歴データを読み込んで再現する処理、過去の不安全運転操作の事例を表す操作履歴データを読み込んで再現する処理、ファイル化された一連の操作履歴データをオフラインで、または、シミュレーション処理中の操作履歴データをオンラインで、それぞれインターネットを介して遠隔地の運転操作シミュレーション装置に読み込んで再現する処理、などは第２実施形態においても実行される。
第２実施形態におけるシミュレーション処理の手順は第１実施形態と略同じであるから、ここでの説明は省く。
【００６０】
第２実施形態の運転操作シミュレーション装置によると、第１実施形態のものと同様の効果が得られると共に、さらに次のような効果が得られる。すなわち、運転席視点ディスプレイ２１と上方視点ディスプレイ２２とに、オペレータシート１８にいる運転者から車両前方を見たときの画像と、全体のシミュレーションコース内での現在の作業車両の位置および向きを確認するための画像とをそれぞれ表示させて、臨場感を持たせている。この運転席視点ディスプレイ２１と上方視点ディスプレイ２２には、一般的に多用されている安価なグラフィック表示器が使用できる。これにより、第１実施形態で用いたヘッドマウントディスプレイ５および運転者視点検出手段３のような精密で高価な表示器、センサ等を用いなくても、低コストで構成できる。
【００６１】
なお、本発明に係る作業車両の運転操作シミュレーション装置の適用機械としては、実施例に記載のフォークリフトに限定するものではなく、手動操作により作業機を作動させて物を運搬する車両に適用可能であり、例えば手動パレット運搬装置（商品名：ウォーキー）等にも適用できる。
【００６２】
以上説明したように、本発明によると次の効果を奏する。
作業機姿勢、作業機速度、および路面状態等の作業車両特有の作動条件を考慮して、作業車両およびその作業機の動作をシミュレートするので、作業車両の運転操作に適した運転操作シミュレーション装置を構成できる。
本運転操作シミュレーション装置を作業車両の運転技能講習に用いるため、従来の実機のみでの講習よりも、実技相当の講習時間を長く取れるので、運転操作に慣れ易く、効率的な講習ができる。これにより、短期間での技能向上が図れる。
【００６３】
本運転操作シミュレーション装置を用いた講習において、従来、実機では困難であったため口頭だけで行っていた不安全運転操作の講習も、安全に行える。このとき、運転者自身の運転操作に不安全操作があれば警告を出したり、過去の不安全運転操作の事例に関する操作履歴データを用いて再現させることにより、臨場感を持って講習を受けることができるので、効果的である。
本運転操作シミュレーション装置を、教習所や研修所だけでなく、ユーザに近い営業所やサービス拠点に設置したり、又はユーザの作業現場に直接持ち込んで、運転操作の講習ができるので、ユーザにとって受講するための距離的なおよび時間的な制約が無くなり、容易に、頻繁に講習を受けることが可能となる。
【００６４】
本運転操作シミュレーション装置の設置場所に技能講習の教官がいない場合でも、シミュレーション中の操作履歴データを記憶し、このデータを遠隔地の教官のいる教習所等へインターネット等によるデータ通信、または外部記憶媒体を介して送信することができ、受信した操作履歴データを運転操作シミュレーション装置で再現させた画像を教官がチェックすることによって、教官から指導を受けることができる。これにより、運転操作受講についての距離的なおよび時間的な制約を無くすことができる。
【００６５】
特定ユーザ向けの特殊アタッチメントを納入する前に、該特殊アタッチメントの画像データに基づいてシミュレーションが可能となり、これにより、納入前に運転操作の講習ができるので、納入後の実機の運転が容易にでき、実機稼動の立ち上がりが早い。また、納入前に、上記特殊アタッチメントの使用時に問題が無いか等の仕様確認がとれるので、納入時のトラブルが無く、スムーズに納入できる。
【００６６】
新型作業車両モデル、新型アタッチメントモデルの発表、または講習のためのトレーニングコース（シミュレーションコース）の更新等があった場合、これらに対応した新規の画像データを旧い画像データと入れ換えることにより、スムーズに対応できるので、ユーザは常に新しい機種を用いた運転講習が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の運転操作シミュレーション装置の概要説明図である。
【図２】第１実施形態の運転操作シミュレーション装置のブロック構成図である。
【図３】ＨＭＤの表示画像例である。
【図４】ＨＭＤの表示画像例である。
【図５】第２実施形態の運転操作シミュレーション装置の概要説明図である。
【図６】第２実施形態の運転操作シミュレーション装置のブロック構成図である。
【図７】運転席から車両前方を見た画像のディスプレイ表示例である。
【図８】シミュレーションコース全体を表す画像のディスプレイ表示例である。
【符号の説明】
１，１ａ…運転操作シミュレーション装置、２…視点検出コントローラ、３…運転者視点検出手段、４ａ…発信機、４ｂ…受信機、５…ヘッドマウントディスプレイ、６…画像コントローラ、７…外部メモリ、８…モニタ用ディスプレイ、９…インターネットインターフェース、１０…制御器、１１…操作手段、１２…ハンドル、１２ａ…ハンドル角度センサ、１３…リフト操作レバー、１３ａ…リフト量センサ、１４…チルト操作レバー、１４ａ…チルト量センサ、１５…アクセルペダル、１５ａ…アクセル量センサ、１６…ブレーキペダル、１６ａ…ブレーキ量センサ、１８…オペレータシート、１９…荷重量設定手段、２１…運転席視点ディスプレイ、２２…上方視点ディスプレイ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving operation simulation device for a work vehicle used for a training course for a work vehicle such as a forklift.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, driving training for work vehicles such as forklifts has been practiced repeatedly with practical skills while actually driving the working vehicle by going to a limited place such as a specialized training school (training school). . However, there are restrictions on the time that the actual machine can be operated because there are problems such as the relationship between the number of actual cars in the training school and the number of students who take the course, and attendance costs, etc., only with the training using the actual machine. It is difficult to increase the level efficiently. Therefore, the current situation is that it takes time to acquire driving skills.
[0003]
On the other hand, in driving classes for ordinary vehicles such as ordinary passenger cars and motorbikes, a class using an actual vehicle simulator is proposed to improve the efficiency of driving technology learning by solving the problem of short driving time as described above. The method is mentioned (for example, refer patent document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-254945 (2nd page, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional driving training for working vehicles uses actual machines, in addition to the problem that it takes time to acquire skills as described above, unsafe operations that should be acquired during the training and should not be performed during the work ( For example, it may be dangerous to explain the actual machine, such as traveling in a high unloading position or operating a sudden handle when carrying a load. As explained in the above, there is also a problem that the learning effect is small because the actual feeling is weak for the students.
[0006]
In addition, when configuring a work vehicle driving operation simulation device, in order to be able to experience the above unsafe operation in a simulated manner, the operation position of the work machine (in the case of a forklift, lift position, tilt angle, reach position of reach fork) Etc.), it is necessary to simulate the state of the work vehicle according to various operations of the operator based on the data such as the product load value, the traveling road surface state, and the vehicle speed. However, in the conventional traveling simulation apparatus for a general vehicle such as a passenger car or a motorbike as described in Patent Document 1, simulation of vehicle traveling is performed based on traveling route information, landscape image information along the route, and the like. The vehicle itself changes in conditions (for example, the number of passengers, the load value of the load such as the truck bed, the load position, the load height, etc.) and the road surface condition. Based on no simulation. Therefore, since the simulation function on the extension of the conventional general vehicle traveling simulation apparatus cannot experience the unsafe operation necessary for the driving training of the work vehicle, the effective training is difficult. For this reason, it is desired to develop a traveling simulation apparatus suitable for a training course for driving a work vehicle.
[0007]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and provides a driving operation simulation device for a working vehicle that can efficiently acquire the driving skill of the working vehicle in a short period of time and is suitable for driving operation training. It is an object.
[0008]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a driving operation simulation apparatus for a work vehicle, wherein a driver viewpoint detection unit that detects a position and a direction of a driver's viewpoint, A head-mounted display that displays the image in front of the driver's eyes, an image controller that receives the image data and controls the image displayed on the head-mounted display, A handle angle sensor that detects an operation angle of a handle related to a direction change of the work vehicle, an accelerator amount sensor that detects an accelerator operation amount of an accelerator of the work vehicle, and a brake amount sensor that detects a brake operation amount of a brake of the work vehicle A lift amount sensor for detecting a lift operation amount of the lift operating lever of the work implement; a tilt amount sensor for detecting a tilt operation amount of the tilt operating lever of the work implement; Pre-store basic image data that is the basis of images on the simulation course, Obtaining the moving direction of the work vehicle based on the operation angle detected by the handle angle sensor, obtaining the moving speed of the work vehicle based on the accelerator operation amount and the brake operation amount detected by the accelerator amount sensor and the brake amount sensor, The position and orientation of the work vehicle for each predetermined calculation cycle time are calculated from the movement direction and movement speed of these work vehicles, and the calculated position and orientation of the work vehicle and the driver's viewpoint detected by the driver viewpoint detection means are calculated. Based on the position and direction of the viewpoint and the basic image data stored in advance, the first image data representing the course seen from the position and direction of the driver's viewpoint is created, and the lift detected by the lift amount sensor The lift height of the work implement is obtained based on the operation amount, and the tilt angle of the work implement is obtained based on the tilt operation amount detected by the tilt amount sensor. Using the obtained lift height and tilt angle of the work machine, the work machine visible from the viewpoint of the driver and second image data representing the load of the work machine are created, and the first and second image data A controller for outputting to the image controller; It is set as the structure provided with.
[0009]
According to the first invention, on the basis of the operation signal from the operation means, the working position and the moving direction of the work vehicle, the working machine state such as the presence / absence of the load and the weight, the vehicle speed and the road surface state, and the working machine Since the position and the posture such as the tilt angle are obtained by calculation and simulation is performed based on the calculation, it is possible to perform a driving operation simulation that incorporates the working machine state and road surface environment of the work vehicle. Therefore, since a driving operation simulation apparatus suitable for the work vehicle can be obtained, the use of this for the work training of the work vehicle enables the work training of the work vehicle to be efficiently performed in a short period of time. In the driving operation simulation device according to the first aspect of the invention, since the head-mounted display that displays an image viewed from the position and direction of the driver's viewpoint is displayed in front of the driver's eyes, the simulation is performed with a sense of reality that operates the actual machine. Since practical driving is possible, driving training with practical skills can be more effective.
[0010]
The second aspect of the invention is a driving operation simulation apparatus for a work vehicle, wherein a driver's seat viewpoint display that displays an image of the front of the vehicle viewed from the viewpoint of a driver sitting on an operator seat, and the position of the work vehicle on the simulation course And an upper viewpoint display for displaying the orientation, A handle angle sensor that detects an operation angle of a handle related to a direction change of the work vehicle, an accelerator amount sensor that detects an accelerator operation amount of an accelerator of the work vehicle, and a brake amount sensor that detects a brake operation amount of a brake of the work vehicle A lift amount sensor for detecting a lift operation amount of the lift operating lever of the work implement; a tilt amount sensor for detecting a tilt operation amount of the tilt operating lever of the work implement; Pre-store basic image data that is the basis of images on the simulation course, Obtaining the moving direction of the work vehicle based on the operation angle detected by the handle angle sensor, obtaining the moving speed of the work vehicle based on the accelerator operation amount and the brake operation amount detected by the accelerator amount sensor and the brake amount sensor, Based on the moving direction and moving speed of these work vehicles, the position and orientation of the work vehicle for each predetermined calculation cycle time are calculated. Based on the calculated position and orientation of the work vehicle and the basic image data stored in advance, the vehicle The first image data representing the course seen forward is created, the lift height of the work implement is obtained based on the lift operation amount detected by the lift amount sensor, and the tilt operation amount detected by the tilt amount sensor The work machine and the load of the work machine are obtained by using the obtained lift height and tilt angle of the work machine. Create an image data, and outputs the first and second image data to the driver's seat viewpoint display also includes a controller for outputting the data relating to the position and orientation of the work vehicle obtained on the upper viewpoint display, It is set as the structure provided with.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, the display device can be configured at a lower cost with a simpler display device than the configuration of the first aspect of the invention. That is, in the first invention, precise and expensive devices such as a head mounted display that displays an image of the driver's viewpoint in front of the eyes and a driver's viewpoint detector that detects the position and direction of the driver's viewpoint are used. However, in the second aspect of the invention, a driver's seat viewpoint display that displays an image of the front of the vehicle viewed from the viewpoint of the driver sitting on the operator seat, and an upper viewpoint that displays the position and orientation of the work vehicle on the simulation course Since an inexpensive display such as a display that is commonly used is used, it can be configured at low cost. Since other operations and effects are the same as in the first invention, they are omitted.
[0012]
In a third aspect based on the first aspect or the second aspect, the controller is Data indicating the road surface condition and the weight value of the load are stored in advance, and based on the determined moving direction and moving speed of the work vehicle, the determined lift height and tilt angle of the work implement, and the stored load weight value. The Find the center of gravity of the work vehicle and the center of gravity of the load. In addition, data indicating the moving speed of the work vehicle, the operating speed of the work implement, and the road surface condition Based on the above, it is determined whether the work vehicle falls, slips, or the load collapses, and a warning is issued when it is determined that it occurs.
[0013]
According to the third invention, when the movement position and movement direction of the work vehicle and the attitude of the work machine are obtained, the work vehicle falls or slips or the load collapses based on the gravity center position of the work vehicle and the gravity center position of the load. Since it is determined whether or not it occurs and a warning is issued when it is determined to occur, an unsafe driving operation of the work vehicle can be simulated using the simulation device. Thereby, the class about unsafe driving operation can be performed safely and effectively.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, an engine-type forklift is taken as an example of the work vehicle.
[0029]
First, the hardware configuration of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a work vehicle driving operation simulation apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a block configuration diagram of the work vehicle driving operation simulation apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the driving operation simulation apparatus 1 has a cab that is mounted in substantially the same state as vehicle components that are substantially the same as those of a real machine and that is manufactured to simulate a driver seat of the real machine. A predetermined operation panel is provided in front of the operator seat 18, a handle 12 is rotatable at an upper front portion of the operation panel, and a lift operation lever 13 and a tilt operation lever 14 are provided on the upper surface of the operation panel. Each is provided so as to be swingable in the longitudinal direction of the vehicle. Further, an accelerator pedal 15 and a brake pedal 16 are tiltably provided on the operator seat 18 side below the operation panel. In addition, driver viewpoint detection means 3 for detecting the position and direction of the viewpoint of the driver (trainer) is provided. In the present embodiment, a device called a commercially available X-BAR device is used as an example of the driver viewpoint detection means 3, and the viewpoint position and direction of the driver (trainer) (here, the position and orientation of the head). ) For detecting the position and direction of the viewpoint of the driver (trainer) by calculation based on the received signal of the receiver 4b, the transmitter 4a for receiving the signal, and the receiver 4b for receiving the signal. It comprises a detection controller 2. The transmitter 4a is attached to an upper position of the operator seat 18, and the receiver 4b is mounted on the driver's head when the simulation is executed. When executing the simulation, a head mounted display (hereinafter abbreviated as HMD) 5 for displaying an image seen from the driver's viewpoint is attached in front of the driver's eyes.
[0030]
As shown in FIG. 2, the handle 12, the lift operation lever 13, the tilt operation lever 14, the accelerator pedal 15, and the brake pedal 16 are provided as the operation means 11, and the rotation angle (handle angle) of the handle 12 is detected. A steering wheel angle sensor 12a, a lift amount sensor 13a for detecting a lift operation amount, a tilt amount sensor 14a for detecting a tilt operation amount, an accelerator amount sensor 15a and a brake amount sensor 16a for detecting an accelerator operation amount and a brake operation amount, respectively. Is connected to the controller 10.
[0031]
A load amount setting means 19 for setting the weight of the load at the designated position is provided in the operation panel section. The load amount value data input by the load amount setting means 19 is stored in the controller 10. The load amount setting means 19 can be constituted by, for example, a numeric keypad for directly inputting load position data and load amount data, a selection switch for selecting from a plurality of set weight values, and the like.
[0032]
A transmission reference signal is transmitted from the viewpoint detection controller 2 to the transmitter 4a, and based on this, the position and orientation of the driver's head from the transmitter 4a to the receiver 4b (this corresponds to the position and direction of the viewpoint). A beacon signal is transmitted. Further, the receiver 4 b receives this beacon signal and transmits it to the viewpoint detection controller 2. The viewpoint detection controller 2 calculates the position and direction of the operator's viewpoint based on these received signals, and outputs them to the controller 10. The image controller 6 converts the image into image data that can be seen from the viewpoint of the driver based on the image data input from the controller 10, and outputs and displays the image data on the HMD 5.
[0033]
The controller 10 is composed of a computer device that is in charge of the main simulation processing of the entire operation simulation device for a work vehicle according to the present invention. The controller 10 stores in advance basic image data representing a basic environment image according to the layout of the work area to be simulated. This basic image data is composed of image data representing structures such as buildings and shelves along the layout, aisles, and loads placed on the shelves, etc., of the work vehicle to be simulated. It is assumed that it is stored according to the model, weight class, etc. These image data include, for example, the size, shape, and color of the structure, the installation position on the layout course, the position of the passage, the width of the road, the length, the direction, the size of the luggage, the shape, the weight, the color, and the layout course. It consists of data such as the installation position.
[0034]
When the position and direction of the viewpoint of the driver are set, the controller 10 obtains image data viewed from the set position and direction of the viewpoint based on the basic image data. Although details will be described later, the controller 10 determines the position of the work vehicle, the moving direction, the moving speed, and the lifting height of the work machine (here, the fork of the forklift) based on the operation signals generated by the operations of the respective operation means 11. Find postures such as height and tilt angle.
[0035]
Further, the controller 10 automatically determines whether or not the driver's operation corresponds to an unsafe driving operation, and issues a warning to stop the driving operation simulation when determining that the operation is an unsafe driving operation. It also has a function. For example, the position of the center of gravity of the vehicle and the position of the center of gravity of the load are obtained by calculation based on the weight value of the load, the attitude data of the work implement (lifting height, tilt angle), the vehicle moving speed, and the moving direction. Whether or not the vehicle falls or the load collapses based on the obtained center-of-gravity position, vehicle moving speed, work implement operating speed, and road surface condition data (road friction coefficient, inclination angle, etc.) stored in advance. It is automatically determined whether or not the vehicle has fallen, and when it is determined that the vehicle overturns or collapses, a warning is issued by a buzzer or a screen display, and the driving operation simulation is stopped.
[0036]
The controller 10 is provided with an external memory 7. The external memory 7 stores operations corresponding to the passage of time between the operation signal from each operation means 11 and the position and direction of the driver's viewpoint detected by the driver viewpoint detection means 3 during the driving operation simulation process. History data is stored. The operation history data corresponds to the operation amounts of the handle 12, the lift operation lever 13, the tilt operation lever 14, the accelerator pedal 15, the brake pedal 16, and the like, the position and direction of the driver's viewpoint, and the respective times. In addition, the operation amount and the position and direction of the driver's viewpoint for each predetermined minute time may be stored in time series. Note that the storage capacity of the history data is at least large enough to store all the operation history data within a predetermined training time.
[0037]
Furthermore, the controller 10 includes an Internet interface (hereinafter referred to as inet-I / F) 9 capable of transmitting and receiving data via the Internet, and can perform various data communications with an external device. ing.
[0038]
In addition, a monitor display 8 capable of displaying an image similar to the image displayed on the HMD 5 is provided so that, for example, an instructor or other students other than the student himself / herself can confirm the content (actual content) during the simulation. May be.
[0039]
Next, a simulation processing procedure will be described.
(1) The basic image data of a plurality of models having a predetermined simulation course corresponding to the model of the work vehicle is stored in advance. Before starting the course, basic image data of a specific model is selected from these plural types of basic image data according to the contents of the lesson of the trainer.
(2) First, the trainer sits on the operator seat 18 of the driving operation simulation apparatus 1, and wears the transmitter 4a on the head and the HMD 5 on both eyes.
(3) When a simulation start switch (not shown) is operated, the following simulation is started. It is assumed that the work vehicle is at a predetermined start position on the simulation course at the start of the simulation.
[0040]
(4) First, on the simulation course based on the current position of the work vehicle and the position and direction of the viewpoint of the trainee obtained by the viewpoint detection controller 2 based on the received signal at the receiver 4b worn by the trainee. Set the position and direction of the current trainee's viewpoint at. Accordingly, the controller 10 generates image data viewed from the set position and direction of the current lecturer's viewpoint based on the basic image data. This image data is converted by the image controller 6, output to the HMD 5, and displayed as an image that can be seen from the viewpoint of the trainee. For example, FIG. 3 is an example of a display image of the HMD 5 when the trainee is facing forward, and FIG. 4 is an example of a display image of the HMD 5 when the trainer is facing backward.
[0041]
(5) Next, when the trainee operates the handle 12, lift operation lever 13, tilt operation lever 14, accelerator pedal 15 and brake pedal 16 to drive the work vehicle, the following is performed based on the operation amounts. The current position and orientation of the work vehicle, the position of the work machine, and the like are calculated. That is, the moving direction of the work vehicle is obtained based on the handle angle from the handle angle sensor 12a, and the moving speed of the work vehicle is obtained based on the accelerator operation amount and the brake operation amount from the accelerator amount sensor 15a and the brake amount sensor 16a. The current position and direction of the work vehicle are calculated every predetermined calculation cycle time based on the moving direction and moving speed of the vehicle. Then, in the same manner as the processing performed in the above (4), an image that corresponds to the current position of the work vehicle and is visible from the current trainee's viewpoint is displayed on the HMD 5. Further, the lift height of the work implement is obtained based on the lift operation amount from the lift amount sensor 13a, the tilt angle of the work implement is obtained based on the tilt operation amount from the tilt amount sensor 14a, and the lift height of these work implements. And applying the tilt angle and the obtained current position of the work vehicle to the basic image data to create a work machine that can be seen from the viewpoint of the current trainee and the load data of the work machine, in the same manner as described above. Display on HMD5.
[0042]
(6) Next, the controller 10 calculates the position of the center of gravity of the work vehicle and the position of the center of gravity of the load during the movement calculation process of the work vehicle and the movement calculation process of the work implement in the above (5), Based on the obtained moving speed, moving direction, working machine lift height, tilt angle, etc. of the work vehicle, it is determined whether the vehicle does not fall over or whether a load collapse occurs on the work machine. At this time, when it is determined that the vehicle has fallen or the cargo has collapsed, a buzzer is sounded or an alarm message is displayed on the HMD 5 to issue a warning and stop the simulation process.
[0043]
(7) The simulation processes (4) to (6) are repeated to simulate the driving operation.
[0044]
In addition, the operation simulation device for a work vehicle according to the present invention can be used in a very unique manner. In other words, the driving operation simulation apparatus may be installed not only at a training school or a training school, but also at other locations such as a sales office or a service base of a work vehicle manufacturer. Moreover, you may lend it to the user's field of a work vehicle. Thus, when using the said driving operation simulation apparatus in the state where the instructor is not near by the user's nearest installation place different from the driving school, each operation history data during the above simulation processing is stored in the external memory 7. Like that. A predetermined file name is given to a series of stored operation history data, and when necessary, a specific place where an actual instructor is actually (a school, a training school, etc.) is passed through the inet-I / F9. Sent. At this specific location, the operation history data stored in the received file is read into the driving operation simulation apparatus installed there. Needless to say, the simulation apparatus may receive the data directly through the Internet. The operation history data is reproduced by the driving operation simulation device to reproduce the past driving operation performed by the user at a remote place and the image from the viewpoint of the driver, and the instructor checks the operation content. To instruct driving operations. By doing this, you can take driving courses of practical skills even in places where there are no instructors in remote places, so there are no place restrictions such as school places or time restrictions that you have to go to the school place, so the course is easy And frequently received.
[0045]
The work vehicle driving operation simulation device can be used in another unique way. For example, the past unsafe driving operation examples are filed in the same operation history data format as described above, and the data of the case file is read into the driving operation simulation device and reproduced so that the student can obtain the past unsafe driving operation data. Simulate the same experience as the case of safe driving operation. Thereby, since a student can experience with a sense of reality even if he / she does not perform an unsafe driving operation, an unsafe driving class can be effectively performed.
[0046]
Further, in the driving operation simulation device for the work vehicle, not only the skill improvement of the driving operation but also the manner of economical driving operation can be instructed based on the stored operation history data. That is, for example, in the case of an engine-type forklift, the engine speed and the load torque are calculated based on the operation history data, and the fuel consumption is obtained from the calculation, and the operation content is associated with the fuel consumption. The result of this association is displayed on, for example, the monitor display 8, stored together with operation history data, and printed out. By checking this result, the instructor can teach an economical driving method. Similarly, in the case of a battery-type forklift, based on the operation history data, the rotation speed and load torque of the electric motor are calculated to determine the amount of battery consumption, and the battery charging time, operating rate, etc. are determined from this to calculate the total operating cost. Is obtained by calculation. The calculation result of the driving cost is displayed on the monitor display 8 or stored together with the operation history data and printed out. The instructor can check the result and instruct an economical driving operation method.
[0047]
In the above description, the operation history data is stored for a predetermined time and then transmitted via the Internet. However, portability of a floppy (registered trademark) disk, an MO (magneto-optical disk), an IC memory card, or the like is shown. It is also possible to use a method of sending data via an external storage medium.
[0048]
Moreover, although the example which reproduces the operation history data which memorize | stored the predetermined | prescribed lecture content after the predetermined time passed (that is, offline) was demonstrated, for example, operation history data are transmitted / received online via the internet, and an online reproduction process is carried out By doing so, the instructor can check the monitor display 8 in real time almost simultaneously with the operation on the student side. As a result, there is no time lag between the two, and guidance can be provided in a timely manner, so that the students can efficiently learn.
[0049]
Next, the effect by 1st Embodiment is demonstrated.
(1) Since the work vehicle attitude of the work vehicle, the position of the center of gravity, the traveling speed, the moving direction, the position of the center of gravity of the load, the moving speed of the work machine, the road surface condition, etc. are taken into account, the operation operation simulation of the work vehicle is performed. A simulation device including the work state of the work vehicle can be configured, and practical training of driving operation suitable for the work vehicle can be performed using this simulation device.
(2) Since the driving operation class is performed using the driving operation simulation apparatus for the work vehicle, the practical time can be taken longer than the conventional class using only the actual machine, and an efficient class can be performed. Therefore, the class can be completed in a short period of time, and the user can easily take the class. In addition, the driving operation class using the driving operation simulation apparatus of the work vehicle can be performed before the class using the actual machine or alternately.
[0050]
(3) Since the image viewed from the position and direction of the driver's viewpoint is displayed on the head-mounted display 5, a driving operation simulation device that can be operated with the same realism as actual driving can be configured, and actual driving The training can be done effectively.
[0051]
(4) By installing a driving operation simulation device not only at a specific school, training center, etc., but also at a sales office or service base of a work vehicle manufacturer, a specialized technical school, or by bringing it to the user's work site, etc. , Students can take courses equivalent to practical skills at the nearest installation place without going to a remote training school, etc., so distance and time restrictions are reduced, easy and frequent attendance Will be able to.
(5) Since the unsafe driving operation of the work vehicle can be simulated by using the driving operation simulation device, it is possible to safely carry out the training on the unsafe driving operation with practical skills (that is, with a sense of reality through simulation). Thereby, the class about unsafe driving operation can be carried out more effectively than the conventional oral class. In addition, by bringing the driving operation simulation apparatus to the user's work site, for example, many users and operators can receive safe driving education.
[0052]
(6) The driving operation history data is captured and stored on the driving operation simulation device, and is reproduced by the driving operation simulation device installed at a remote school where the instructor is located. Because it can be reproduced, driving instruction can be received from the instructor even in places where the instructor is not nearby. As a result, distance and time restrictions for taking a driving course are eliminated, so that the opportunities for taking a course increase and the attendance can be easily made.
[0053]
(7) Furthermore, even when a new work vehicle, a new work machine attachment, and a new simulation course corresponding to these are announced, the controller 10 sends new basic image data on the simulation corresponding thereto. It is possible to easily handle driving operation classes such as the new work vehicle and the new work implement attachment. Therefore, it is possible to respond immediately to a change in specifications of the work vehicle and the work machine attachment at a low cost. In addition, by using CAD data at the time of design of a new work vehicle, a new work machine attachment, etc., the new basic image data on the simulation corresponding to these can be easily created.
[0054]
(8) Furthermore, by creating a driving operation simulation device for a work vehicle equipped with a special work machine attachment for a specific customer, and using this to conduct a driving operation class for the operator of the specific customer, as described above In addition to efficient training, the specification and usability of the special work machine attachment can be confirmed earlier than the actual machine delivery, so that the special work machine attachment can be delivered to the user smoothly.
In addition, in the case of large work equipment attachments for specific customers, it has been difficult to perform driving training with actual machines, but since this driver operation training can be performed using this driving operation simulation device, customer operator training is provided. Can be done smoothly.
[0055]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a driving operation simulation apparatus for a work vehicle according to the second embodiment, and FIG. 6 is a block configuration diagram according to the second embodiment. FIG. 7 is a display example of an image when the vehicle front is viewed from the driver's seat, and FIG. 8 is a display example of an image display showing the entire simulation course. In the following description, components having substantially the same functions as those shown in the previous drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0056]
In the driving operation simulation device 1a for the work vehicle according to the second embodiment, an image from the trainee's viewpoint is displayed on the driver's seat viewpoint display 21 provided in the front part of the driving panel. In 21, an image in front of the work vehicle viewed from the trainee sitting on the operator seat 18 is displayed. The driver's seat viewpoint display 21 preferably has a screen having a size capable of displaying a full-size fork or mast, a load, a shelf, or the like in order to give a sense of realism. FIG. 7 shows an example of an image from the operator seat 18 displayed on the driver's seat viewpoint display 21.
[0057]
Further, in order to display the position and orientation of the work vehicle on the simulation course, an upper viewpoint display 22 for displaying an image of the entire simulation course as viewed from above is provided on the operator seat 18 near the driving panel. It is arranged at a position where it can be easily seen by a person. For example, an image of the current work vehicle in the entire simulation course as shown in FIG. 8 is displayed on the upper viewpoint display 22.
[0058]
The controller 10 in the present embodiment obtains the position, orientation, and work implement attitude (position, tilt angle) of the work vehicle based on each operation amount signal of the operation means 11, and determines the position, orientation, and work implement of the work vehicle. Based on the posture and the basic image data, an image of the driver sitting on the operator seat 18 looking at the front of the vehicle (including the front part of the work vehicle, the work implement, and the scenery in front of the vehicle) is created. It is displayed on the seat viewpoint display 21. The same image is also displayed on the monitor display 8. Further, based on the position and orientation of the work vehicle obtained above, the position and orientation of the work vehicle on the simulation course are corrected and displayed on the upper viewpoint display 22.
[0059]
Further, the controller 10 performs the same process as the process performed in the first embodiment. That is, for example, a process for checking whether there is an unsafe driving operation and issuing a warning if there is, a process for storing a series of operation history data of one trainer under simulation with a predetermined file name, a series of operations in a file Processing to read and reproduce history data, processing to read and reproduce operation history data representing past cases of unsafe driving operations, operation history of filed series of operation history data offline or during simulation processing The process of reading data online and reproducing it by reading it into a remote driving operation simulation device via the Internet is also executed in the second embodiment.
Since the procedure of the simulation process in the second embodiment is substantially the same as that in the first embodiment, a description thereof is omitted here.
[0060]
According to the driving operation simulation apparatus of the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and further the following effects can be obtained. In other words, the driver's seat viewpoint display 21 and the upper viewpoint display 22 confirm the image when the driver in the operator seat 18 looks at the front of the vehicle and the position and orientation of the current work vehicle in the entire simulation course. The images to be displayed are displayed to give a sense of reality. For the driver's seat viewpoint display 21 and the upper viewpoint display 22, an inexpensive graphic display which is generally used can be used. Thereby, even if it does not use the accurate and expensive indicator, sensor, etc. like the head mounted display 5 and driver | operator viewpoint detection means 3 which were used in 1st Embodiment, it can comprise at low cost.
[0061]
Note that the application machine of the operation simulation device for a work vehicle according to the present invention is not limited to the forklift described in the embodiment, and can be applied to a vehicle that operates a work machine by a manual operation to transport an object. Yes, for example, it can also be applied to a manual pallet transport device (trade name: Walkie).
[0062]
As described above, the present invention has the following effects.
Since the operation conditions of the work vehicle and the work machine are simulated in consideration of the working conditions specific to the work vehicle such as the work machine posture, the work machine speed, and the road surface condition, a driving operation simulation device suitable for the driving operation of the work vehicle. Can be configured.
Since this driving operation simulation apparatus is used for driving skill training for work vehicles, the training time equivalent to actual skills can be taken longer than conventional training using only actual machines, so that it is easy to get used to driving operations and provide efficient training. Thereby, the skill improvement in a short period can be aimed at.
[0063]
In the course using this driving operation simulation apparatus, the course of unsafe driving operation which has been conventionally performed only verbally because it has been difficult with an actual machine can be safely performed. At this time, if there is an unsafe operation in the driver's own driving operation, a warning will be given, or the operation history data regarding past cases of unsafe driving operation will be reproduced and the training will be given with a sense of reality. Can be effective.
This driving operation simulation device can be installed at sales offices and service bases close to the user as well as driving schools and training centers, or brought directly to the user's work site to learn driving operations, so users will take This eliminates the distance and time constraints for making it easy to take classes frequently.
[0064]
Even if there is no technical training instructor at the installation location of this driving operation simulation device, operation history data during simulation is stored, and this data is communicated to a school or the like where a remote instructor is located, via the Internet, etc., or an external storage medium When the instructor checks an image in which the received operation history data is reproduced by the driving operation simulation apparatus, the instructor can receive guidance. As a result, distance and time constraints for driving operation attendance can be eliminated.
[0065]
Before delivering a special attachment for a specific user, simulation can be performed based on the image data of the special attachment. This enables operation training before delivery, making it easy to operate the actual machine after delivery. The start of actual operation is fast. In addition, before delivery, specifications can be checked to see if there are any problems when using the special attachment.
[0066]
When new work vehicle models, new attachment models are announced, or training courses (simulation courses) for training are updated, new image data corresponding to them is replaced with old image data for smooth response. As a result, the user can always easily make driving lessons using new models.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a driving operation simulation apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block configuration diagram of the driving operation simulation apparatus of the first embodiment.
FIG. 3 is a display image example of an HMD.
FIG. 4 is a display image example of an HMD.
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a driving operation simulation apparatus according to a second embodiment.
FIG. 6 is a block diagram of a driving operation simulation apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a display display example of an image when the vehicle front is viewed from the driver's seat.
FIG. 8 is a display example of an image representing the entire simulation course.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Driving operation simulation apparatus, 2 ... Viewpoint detection controller, 3 ... Driver viewpoint detection means, 4a ... Transmitter, 4b ... Receiver, 5 ... Head mounted display, 6 ... Image controller, 7 ... External memory, 8 Display for monitor, 9 Internet interface, 10 Controller, 11 Operation means, 12 Handle, 12a Handle angle sensor, 13 Lift operation lever, 13a Lift amount sensor, 14 Tilt operation lever, 14a Tilt amount sensor, 15 ... accelerator pedal, 15a ... accelerator amount sensor, 16 ... brake pedal, 16a ... brake amount sensor, 18 ... operator seat, 19 ... load amount setting means, 21 ... driver's seat viewpoint display, 22 ... upper viewpoint display .

Claims

In a driving operation simulation device for a work vehicle,
Driver viewpoint detection means (3) for detecting the position and direction of the driver's viewpoint;
A head mounted display (5) for displaying an image viewed from the position and direction of the driver's viewpoint in front of the driver's eyes;
An image controller (6) for receiving image data and controlling an image displayed on the head mounted display (5);
A handle angle sensor (12a) for detecting an operation angle of the handle (12) related to the direction change of the work vehicle;
An accelerator amount sensor (15a) for detecting an accelerator operation amount of the accelerator (15) of the work vehicle;
A brake amount sensor (16a) for detecting a brake operation amount of the brake (16) of the work vehicle;
A lift amount sensor (13a) for detecting a lift operation amount of the lift operation lever (13) of the work implement;
A tilt amount sensor (14a) for detecting a tilt operation amount of the tilt operation lever (14) of the work implement;
Basic image data serving as a basis of an image on a simulation course is stored in advance, and a moving direction of the work vehicle is obtained based on an operation angle detected by the handle angle sensor (12a), and the accelerator amount sensor (15a) and the The moving speed of the work vehicle is obtained based on the accelerator operation amount and the brake operation amount detected by the brake amount sensor (16a), and the position and direction of the work vehicle for each predetermined calculation cycle time are determined based on the moving direction and moving speed of these work vehicles. Based on the calculated position and orientation of the work vehicle, the position and direction of the driver's viewpoint detected by the driver viewpoint detection means (3), and the basic image data stored in advance. The first image data representing the course seen from the position and direction of the viewpoint is created and detected by the lift amount sensor (13a) The lift height of the work implement is obtained based on the lift operation amount, the tilt angle of the work implement is obtained based on the tilt operation amount detected by the tilt amount sensor (14a), and the obtained lift height and tilt of the work implement are obtained. Control using the angle to create a work machine visible from the viewpoint of the driver and second image data representing the load of the work machine, and output the first and second image data to the image controller (6) A vessel (10);
A driving operation simulation apparatus for a work vehicle, comprising:

In a driving operation simulation device for a work vehicle,
A driver's seat viewpoint display (21) for displaying an image of the front of the vehicle viewed from the viewpoint of the driver sitting on the operator seat (18);
An upper viewpoint display (22) for displaying the position and orientation of the work vehicle on the simulation course;
A handle angle sensor (12a) for detecting an operation angle of the handle (12) related to the direction change of the work vehicle;
An accelerator amount sensor (15a) for detecting an accelerator operation amount of the accelerator (15) of the work vehicle;
A brake amount sensor (16a) for detecting a brake operation amount of the brake (16) of the work vehicle;
A lift amount sensor (13a) for detecting a lift operation amount of the lift operation lever (13) of the work implement;
A tilt amount sensor (14a) for detecting a tilt operation amount of the tilt operation lever (14) of the work implement;
Basic image data serving as a basis of an image on a simulation course is stored in advance, and a moving direction of the work vehicle is obtained based on an operation angle detected by the handle angle sensor (12a), and the accelerator amount sensor (15a) and the The moving speed of the work vehicle is obtained based on the accelerator operation amount and the brake operation amount detected by the brake amount sensor (16a), and the position and direction of the work vehicle for each predetermined calculation cycle time are determined based on the moving direction and moving speed of these work vehicles. Is calculated, and based on the calculated position and orientation of the work vehicle and the basic image data stored in advance, first image data representing a course seen in front of the vehicle is created, and the lift amount sensor (13a) The lift height of the work implement is obtained on the basis of the lift operation amount detected in step 1, and the chill detected by the tilt amount sensor (14a). Based on the operation amount, the tilt angle of the work implement is obtained, and using the obtained lift height and tilt angle of the work implement, second image data representing the work implement and a load of the work implement is created, and the first And a controller (10) for outputting the second image data to the driver's seat viewpoint display (21), and outputting data relating to the determined position and orientation of the work vehicle to the upper viewpoint display;
A driving operation simulation apparatus for a work vehicle, comprising:

In the operation simulation apparatus of the work vehicle according to claim 1 or 2,
The controller (10) stores in advance data indicating the road surface condition and the weight value of the load, and stores the determined moving direction and moving speed of the work vehicle, the determined lifting height and tilt angle of the work implement. The position of the center of gravity of the work vehicle and the position of the center of gravity of the load are determined based on the weight value of the loaded load, and the work vehicle falls, slips based on the data indicating the moving speed of the work vehicle, the operating speed of the work implement, and the road surface condition , Alternatively, it is determined whether or not a load collapse occurs, and a warning is issued when it is determined that the load collapses.