vol.15
 Academy Users Report
 學術用戶介紹/第15回
朱拉隆功大學
智慧移動研究中心/工程學類 機械工程系

透過6軸駕駛模擬器研究泰國的交通課題並與名古屋大學連接,共享研究成果

朱拉隆功大學 工程學類機械工程系
URL www.me.eng.chula.ac.th
地點 泰國曼谷
研究開發內容 設立於1917年,位於曼谷暹羅地區,是泰國最古老的大學,並為該國最有威望的一流大學。除了工程學類,醫學、理學、建築學、農學等理工學類、法學、經濟學、藝術學等文學類、體育學類等共有19個學院和23個單科學院及研究機關。學生數約有3萬8000人、教職員數約達2800人以上。

於朱拉隆功大學工程學類機械工程系「智慧移動研究中心」的Nuksit Noomwongs助教授(左)及Angkee Sripakagorn副教授(右)

校園位於泰國首都、曼谷暹羅地區的朱拉隆功大學(Chulalongkorn University),可喻為「泰國的東大」,為該國最有威望的一流大學。在該大學的工程學類機械工程系大樓的「智慧移動研究中心」,於2017年6月導入了對應FORUM8的VR軟體「UC-win/Road」的6軸駕駛模擬器。

智慧移動研究中心(SMRC)為機械工程及電力工程、土木工程、電腦工程等各種工程領域專家聚集的研究中心。朱拉隆功大學結合這些領域研究開發,為的是提供泰國的社會及國民更加智慧且安全、具備永續性的交通方式。除了日本的TOYOTA汽車以及ISUZU汽車等企業以外,也和名古屋大學及東京農工大學進行很多合作和共同研究。



 實驗高齡駕駛者的駕駛行為,為了解決「暈車」而導入

目前SMRC主要的研究領域中,其中一項為高齡化社會的駕駛行為。與世界大多數國家一樣,泰國的高齡者佔其人口的20%,其正漸漸步入高齡化社會。朱拉隆功大學也非常重視這個趨勢,並將此做為主要的研究課題之一。

SMRC與朱拉隆功醫院的體適能認知中心合作,開始對高齡的駕駛者進行調査。SMRC目前針對認知功能對駕駛能力的影響進行重點研究。在此研究中即已使用FORUM8的6軸駕駛模擬器。

SMRC的Nuksit Noomwongs助教授表示「在高速公路與其他車輛匯合時,高齡者有時不太會注意周遭的交通狀況」。在此高齡者作為受驗者,依據駕駛模擬器測定其駕駛能力,同時透過劍橋認知所開發的「觸控螢幕式認知功能檢查法」(CANTAB)檢查其認知能力,研究高齡者的駕駛行為。

「一開始,我們使用3面螢幕播放荷蘭的Carnetsoft駕駛模擬器影像,以及駕駛固定的駕駛艙設備。不過大畫面和真實的視野跟不會動的駕駛艙結合的結果,多位受驗者出現「暈車」狀況,使得實驗非常難以進行」Noomwongs助教授回想道。

因此SMRC開始尋找駕駛時可重現駕駛艙動態的運動平台,透過與名古屋大學的共同研究,決定導入FORUM8的駕駛模擬器。接著在2017年6月,設置於SMRC的研究室中。

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泰國的3D數位城市建模 by UC-win/Road

 可比較與名古屋大學相同的平台研究成果

對於朱拉隆功大學選擇使用FORUM8的駕駛模擬器,也使得其與名古屋大學的產學合作研究據點「National Innovation Complex (NIC)」的合作及共同研究更容易進行。NIC也於2015年導入FORUM8製作的6軸運動平台高精度駕駛模擬器,並使用於「使高齡者變得有活力的移動社會」等研究上。

名古屋大學特任教授、未来社会創造機構 名古屋COI據點產學合作領導人的原口哲之理氏先生,於2016年9月在朱拉隆功大學舉辦的第2屆汽車技術者論壇中擔任議長等,與SMRC也有交流。此活動FORUM8也曾3次以贊助者的身分参加。此外,於2015年在原口教授的介紹下,SMRC的Noomwongs助教授來訪FORUM8東京總公司,並體驗了多種駕駛模擬器。

「我認為要是想比較我們和名古屋大學的駕駛者行動及自動駕駛等研究成果,使用相同平台的駕駛模擬器會更有利。當然,在FORUM8東京總公司實際體驗其性能並給予高評價也是我們決定導入的重點」Noomwongs助教授說道。

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名古屋大的大型5面立體視駕駛模擬器及原口教授

SMRC的駕駛模擬器已開始用於研究所及學院的學生們在酒後駕駛及高齡者的駕駛行動等調查的實驗中。並且土木工程系的研究者也表示希望可以用此模擬器來做研究。

使用駕駛模擬器的先進的研究活動,在學生之中也頗有人氣。研究室裡每年有3~4位研究所的學生、學院生則毎年約有30人進行研究。在設置自動駕駛用的實驗車輛及模型車輛、電腦等設備的研究室裡,有10幾位學生正在準備實驗以及進行程式的開發。

作為自動駕駛車改裝中的車輛 活力滿滿的學生們


 安全、ITS、電動化為研究的3大項,透過DS加速研究

SMRC的汽車研究,包含3個主要領域。

第1項為「Active & Pre-Crash Safety」預防碰撞系統。此研究的要點在於使用行車紀錄器收集駕駛行為的資料。在目前的計畫中依據GPS資料及駕駛者的生理狀況資料研究危險駕駛檢知、脫離車道警告系統。目前正在進行的研究有自動緊急煞車系統(AEB)及車道保持輔助系統(LKA)、使從後部碰撞傷害最小化的煞車及方向盤操作等、自動化駕駛。

第2項領域為智慧型運輸系統(ITS)。其中包含為了掌握交通流分布的探測車資料収集及推定旅行時間、車輛間(V2V)通信、以及環保駕駛等各種交通相關的研究。SMRC也有參加以「WBCSD SMP 2.0 曼谷」(沙吞模型)廣受人知的社會實驗。此實驗中,針對曼谷有很多高樓大廈的「沙吞縣」的交通問題,進行了各種計測。

第3項為關於車輛電化的研究開發。研究內容包含電池及燃料電池、超級電容器的研究、電動車及混合動力車的能源使用等。SMRC接受能源省的支援,參加了針對曼谷市內的交通狀況推定電動車及混合動力車所消費能源量的計畫。



 活用6軸DS,挑戰嶄新的研究主題

SMRC活用新導入FORUM8的6軸駕駛模擬器,更加擴大了關於駕駛行為的研究計畫。在安全駕駛的領域中,在實車上設置行車紀錄器的資料、投入模擬器中、透過模擬重現實際的駕駛環境這點備受矚目。

舉例來說,酒醉駕駛和疲勞駕駛的研究,都是需要有駕駛模擬器才可以進行。先進駕駛輔助系統(ADAS)及自動駕駛功能也是必須使用駕駛模擬器進行測試。除此之外,藉由透過模擬器重現事故發生前的狀況,也可以得知引發事故的一些前兆和行為。在實驗中得到的參數可和名古屋大學的研究成果相比較這點可以說是非常有價值。



 獨自開發的DS

本次導入FORUM8的6軸駕駛模擬器的SMRC,自2005年開始獨自開發了幾台駕駛模擬器。熟知技術上的課題及開發之難處的技術者選擇了FORUM8產品有著極大的意義。以下介紹其開發履歷。

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第1世代(2005年)
第一台駕駛模擬器製於2005年。雖可導入方向盤和油門的加速、煞車的控制指令,但是扭矩沒有力回饋。此模擬器使用的是單軌車輛模型(自行車模型)。顯示於畫面上的電腦圖像程式使用的是單純的幾何形狀。車輛模型及圖像皆由「MATLAB」程式寫成。
關於方向盤操作,設計了幾個力回饋系統,並裝有方向盤。進行直驅式及安全帶系統、多段滑輪、安全帶系統等測試。為了模擬出操舵系統的慣性,操縱桿中也包含慣性輪組。

第2世代(2006年)
2006年從美國導入了沒有車輛及交通模型的3自由度駕駛模擬器。為了使駕駛模擬器與模型車輛進行連動,透過駕駛者控制駕駛傳遞至模型車輛,結果反而變成了模型車輛的動態反映被駕駛者反饋。模型車輛上裝載的照相機,用於觀察縮模道路。此研究在嚴謹的車輛測試狀況下,對於減少成本及風險上有所助益。
第2世代的模擬器,透過pitch和roll的動態來呈現。檢討攸關駕駛性能的roll運動動態、藉由方向盤操舵的三輪車「TUKTUK」。此外,為了減輕跌倒針對roll and pitch運動的效果也有進行驗證。
圖像處理導入「Unity3D」,使圖像也跟著進化。

第3世代(2008年)
第3世代的駕駛模擬器透過Tri Petch Isuzu Sales Co., Ltd.支援,針對評鑑環保駕駛進行開發。雖然沒有運動平台,軸方向的加速特性等,由於使用實車ISUZU輕型卡車進行實驗,其中皆取得正確的資料。此外,引擎和變速機的動力學也包含其中,因此也可推定正確的燃料消費量。圖像使用的是Unity3D。

第4世代(2010年期間)
基於過去的版本,追加了包含馬達及輸送帶、多轉式可變電阻、慣性輪組的扭矩力回饋系統。為了調查駕駛者的行為使用了考慮扭矩系統的力回饋限制與不感帯的steering-by-wire系統。

●第5世代(2011年期間)
開發作為配重平衡型堆高機的模擬器。此系統使用了Unity3D軟體及LabVIEW,建構了扭矩及加速、控制指令的介面。
也可建構使用3台3D列印機和眼部追蹤照相機的系統。堆高機駕駛者堆放棧板等,可透過立體視進行訓練。圖像以駕駛者的頭部動向為基準,駕駛員只要移動頭部,即可看到其他角度。

執筆:家入龍太
(Up&Coming '18 新年號刊載)



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