Force Feedback技术
IT浪潮推动汽车不断进化,使之从交通工具发展到舒适的空间。
当今的汽车需要与外部世界连接、并要求汽车内部的电子化。
面对日新月异的汽车内部环境的变化、电子技术将为驾驶者提供舒适的感觉。
人造“现实”演绎真实的日常生活
在网络世界或者游戏等领域,我们经常会听到“虚拟现实”(※1)这个词。它是在指,用计算机人工地制造现实感,即制造对人的感觉产生作用的“人造现实感”。过去,“虚拟现实”的主要对象为CG(计算机图形)和音响效果等视觉和听觉,而现在,对“触觉”的开发也受到了关注。
我们人类是通过人体的感觉器官(视觉、听觉、触觉等)向大脑传递信号来认识现实世界的。大脑所认识到的东西难道真的是现实吗?或者是大脑的错觉?关于这些问题,已经有不少以“虚拟现实”为题材的电影和小说问世。
而现在,“虚拟现实”已经走出电影和小说的世界,开始出现在我们的身边。
※1)“虚拟”并非虚构和假想
1987年在美国宇航局(NASA)策划的名为“VIEW”(虚拟环境工作站)的系统的开发项目中,“Virtual Reality”一词**被使用。此后,它作为用计算机系统制造现实感的技术的总称被广泛地传播下来了。日本虚拟现实学会对“Virtual”的定义是:“虽然其外观和形状不是实物,但在本质上或效果上与现实、实物相同”
刺激触觉的技术
作为一个与汽油替代燃料相关的问题,汽车的环保性能正在受到人们的关注。
除行驶性能外,**性、舒适性、环保性也是汽车应具备的重要性能,而要提高汽车的这些性能,关键在于汽车的电子化。
现在,汽车内部的各种功能已经实现了电子控制,包括提高**性的系统、追求舒适性的功能等等,可谓多种多样。此外,信息系统的推广(※2)等汽车的IT化正在发展当中,而且,新的功能也正在增加。
然而,功能的增加却带来了新的问题,即车内需要很多的操作开关,使驾驶者的操作变得更加繁琐。而且,除了驾驶以外,如果驾驶者在行车过程中用眼睛来确认车内操作状况的次数增多,就会有可能危及行车**。
能否使一个开关同时兼备多种功能,以减少开关数量?
能否让驾驶员不用眼睛也能确认操作状况?
阿尔卑斯电气将解决这个问题的着眼点放在了利用人体感觉功能的Force feedback技术上。我们使用这项技术人工地制造触觉,开发出以人的触觉进行操作的“Haptic Commander™”
※2)道路传播信息
ITS(Intelligent Transport System,智能道路交通系统)为,采用*先进的信息通信技术以及信息网络来连接人、道路、车辆之间,并旨在解决交通事故和拥堵等道路交通问题的新型交通系统。转达道路交通信息的VICS(道路交通信息通信系统)和ETC(电子收费)系统也是其中的一部分。
给操作人产生触觉的
据说,触觉在一秒钟能识别1000次压力变化,人的手指能分辨多种感觉。既然如此,如果在一个操作旋钮上同时搭载A功能、B功能等多项功能,并为各个功能设定不同的操作触感(如A功能=A触感、B功能=B触感),那么人的手指是否能分辨出不同的功能?“Haptic Commander®”就是从这一构思中诞生的。
采用Force feedback人工地制造出多种操作触感,并且在一个操作旋钮上使各项功能(音响、导航仪、空调等)的每一个操作设定成不同的触感(反作用力=强制反馈)。这样就能使用一个操作旋钮操作多项功能,从而减少操作旋钮的数量。与此同时,操作状况可通过操作感觉来识别,无需再用眼睛确认。
“Haptic Commander™”的动作原理是,以内存的电机制造操作感觉(反作用力),而该电机由软件控制。首先,当驾驶者将操作旋钮转向X、Y方向时,由位置传感器启动并确认该动作,而控制部则识别因操作旋钮的动作所引起的功能(音响、导航仪、空调等)的操作信息,并计算出对操作旋钮的反作用力(强制反馈),然后向电机发出提供触感的指令。
从理论上讲,“Haptic Commander™”能够制造我们日常生活中所感到的几乎所有的触觉。
汽车的“未来”不可缺少的技术
在汽车电子化方面,将来成为*大课题的是“X-by-Wire”(※3),即涉及到行驶系统的“变速”、“制动”、“转向”的电子控制。以往的汽车行驶系统都是依靠机械构造来工作的,而“X-by-Wire”在行驶系统的操作中将不使用机械和油压,而是全部由“by-Wire”电子化来进行。
但是,电子控制的操作系统存在一个问题。即,由于操作信息是作为电信号来传递的,因此当然不会产生机械驱动时的那种“反作用力”,为此,操作人(驾驶者)将失去掌握车辆状况、操作感觉和收集路面信息的手段。比如,由于踩刹车时不会产生“反作用力”,所以驾驶员就没有踩了刹车的感觉。还有,当汽车行驶在路况差的道路时,由于感觉不到车轴传来的振动感,所以也觉察不到路况。这些情况将导致驾驶者失去依靠感觉的紧急情况管理能力。
作为弥补这种信息缺陷的情况,利用Force feedback 技术人工地制造反作用力,并将其传递给操作人的“强制反馈功能”备受关注。要通过“X-by-Wire”准确地向驾驶者提供信息,“强制反馈功能”是一项必不可���的技术。
阿尔卑斯电气运用“Haptic Commander™”中采用的“强制反馈功能”,实现了可在“X-by-Wire”中将必要的信息以“触觉”形式传递给驾驶者的独自系统。
Haptic™转向盘
Haptic™操作杆
Haptic™踏板
※3)在空中、在地面,以“By-Wire”前进
*早的“X-By-Wire”是“Fly-By-Wire”。“Fly-By-Wire”是指,电子操纵飞行控制系统,它使用计算机实现了更为简便的飞行操作,并提高了飞行**度,空中客车公司于1988年引进了该系统。将其引进到汽车领域的,就是“Drive-By-Wire”。
“虚拟现实”描绘真实的未来
“虚拟现实”已经走出电影和小说的世界,开始渗透到我们的生活当中。今后,除娱乐领域外,它还有望被运用到医疗、福利、科技等各个领域。
如果您想体验日常生活中的“虚拟现实”,可以驾驶一下汽车。当您驾驶汽车时,请注意体会手、手指、脚的操作感觉,也许,您感受到的已经是人工制造的触觉—“虚拟现实”。