This paper proposes a new haptic cue vehicle accelerator pedal device using magnetorheological (MR) brake. As a first step, an MR fluid-based haptic cue device is devised to be capable of rotary motion of accelerator pedal. Under consideration of spatial limitation, design parameters are optimally determined to maximize control torque using finite element method. The proposed haptic cue device is then manufactured and integrated with accelerator pedal. Its field-dependant torque is experimentally evaluated. Vehicle system emulating gear shifting and engine speed is constructed in virtual environment and communicated with the haptic cue device. Haptic cue algorithm using the feed-forward control algorithm is formulated to achieve optimal gear shifting in driving. Control performances are experimentally evaluated via feed-forward control strategy and presented in time domain.
Recently, there is a big issue of downsizing on brake system according to fuel efficiency and regenerative braking cooperation control. Especially, small cars have improved in a variety ways such as electric vehicle and smart car compared to previous small cars. So, small brake system is strongly required in the car industry. A new small brake system for light compact vehicles was proposed in this paper. For this system, the solid type disc and caliper were newly developed. And the important design factors were considered to reduce brake size. First, we calculated the temperature rise of disc through heat capacity formula and CAE analysis. Second, we analyzed the housing and carrier stiffness of caliper to select the reasonable condition. Finally, the superiorities of the developed brake system were verified by heat capacity, consumption liquid level, braking feeling, judder, wear test and regenerative braking cooperation control analysis. A developed brake system is expected to be useful for brake system of light compact platform.
본 연구에서는 오토차량 운전자의 피로를 덜어주기 위해 개발된 보조 발판(heel rest)에 대한 안전성 테스트를 실시하였다 기존에 개발된 자동차 모의 운전장치를 이용하여 30대, 40대, 50대 운전자 남녀 각 10명씩 60명의 실험참가자를 대상으로 보조 발판을 장착했을 때와 그렇지 않을 때 주행 상황 하에서의 주행 중 급제동 능력(반응시간)을 측정하였다. 30초간의 자율적인 초기 적응 과정과 실험 환경에 적응하기 위한 훈련을 진행하고, 반응 시간 측정을 실시하였다. 반응 시간 측정 실험에서는 실험참가자로 하여금 가상 주행 운전 상황에서 임의의 시간에 주어진 갑작스런 신호(붉은색 신호등 표시)에 대하여 반응을 하도록 하였다. 실험 결과, 보조발판은 사용하지 않았을 때와 비교하여 급제동시 반응 시간에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 운전자의 하지 관절과 근육피로를 감소시키기 위한 보조 발판이 급제동과 같은 위급한 상항에도 일반 페달과 유사한 반응시간을 보인다는 것을 확인해 주었다.
The purpose of this study was to investigate the EMG characteristics of driver's upper extremity and driving performance for manipulating brake and accelerator pedal by using left and right hand control devices during simulated driving. The people with disabilities in the lower limb have problems in operation of the motor vehicle because of functional loss for manipulating brake and accelerator pedal. Therefore, if hand control device is used for adaptive driving controls in people with lower limb impairments, the disabled people can improve their quality of life by driving a motor vehicle. Six subjects were participated in this study to evaluate driving performance and muscle activities for operating brake and accelerator pedal by using two different hand controls (steering column mounted hand control and floor mounted hand control) in driving simulator. We measured EMG activities of six muscles (posterior deltoid, middle deltoid, triceps, biceps, flexor carpi radialis, and extensor carpi radialis) during pushing and pulling movement with different hand controls for acceleration and braking. STISim Drive 3 software was used for the performance test of different hand control devices in straight lane course for time to reach target speed and brake reaction time. While pulling the hand control lever toward the driver, normalized EMG activities of middle deltoid, triceps and flexor carpi radialis in subjects with disabilities were significantly increased (p < 0.05) compared to the normal subjects. It was also found that muscle responses of posterior deltoid were significantly increased (p < 0.05) when using the right hand control than left hand control. While pushing the hand control lever forward away from the driver, normalized EMG activities of posterior deltoid, middle deltoid and extensor carpi radialis in subjects with disability were significantly increased (p < 0.05) compared to the normal subjects. It was shown that muscle responses of middle deltoid, biceps and extensor carpi radialis were significantly increased when using the right hand control than left hand control. Brake reaction time and time to reach target speed in subjects with disability was increased by 12% and 11.3% on average compared to normal subjects. The subjects with physical disabilities showed a tendency to relatively slow acceleration at the straight lane course.
이 연구의 목적은 브레이크 저더가 자동차 브레이크 시스템에서 나타나는 많은 문제중에 하나 이며,연구자들이나 엔지니어가 브레이크 저더를 최소화하기 위하여 원인과 메카니즘에 대해 연구하고 있음에도 불구하고 나타나는 현상이다.운전자들이 느끼는 것은 핸들이나 브레이크 페달 또는 차체 바닥에서 오는 높은 주파수의 진동으로 느낄수 있으며 소음도 같이 동반하게 된다.따라서 고장사례를 통하여 운전자가 디스크 브레이크의 길들이기를 하거나 디스크의 열변형 부분을 제거하여 브레이크 저더를 저감 할수 있도록 조치방법에 대해서 고장사례 연구를 하였다.
For the strength design of the brake system of a forklift truck, a procedure to calculate the internal forces acting on the system is presented in this paper. Vehicle dynamics, brake system kinematics, and internal force equilibrium analysis are integrated into the procedure. Design parameters such as stopping distance, maximum decceleration, and maximum torque generated by pedal force are considered in the vehicle dynamics, and geometric parameters of the brake system are considered in the brake system kinematics. With the two analysis results obtained, the internal forces acting in the brake system are finally calculated in the procedure.
Objective: The aim of this study was to develop the assistive device for accelerator and brake pedals using bio-signals from the prefrontal lobe in the driving simulator and evaluate its performance. Background: There is lack of assistive devices for the driving in peoples with disabilities in Korea. However, if bio-signals and/or brain waves are used at driving a car, the people with serious physical limitations can improve their community mobility. Method: 15 subjects with driver's license participated in this study for experiment of driving performance evaluation in the simulator. Each subject drove the simulator the same course 10 times in three separated groups which use different interface controllers to accelerate and brake: (1) conventional pedal group, (2) joystick group and (3) bio-signal group(horizontal quick glance of the eyes and clench teeth). All experiments were recorded and the driving performances were evaluated by three inspectors. Results: Average score of bio-signal group for the driving in the simulator was increased 3% compared with the pedal group and was increased 9% compared with the joystick group(p<0.01). The subjects using bio-signals was decreased 44% in number of deduction compared with others because the device had the built-in modified cruise control. Conclusion: The assistive device for accelerator and brake pedals using bio-signals showed significantly better performance than using general pedal and a joystick interface(p<0.01). Application: This study can be used to design adaptive vehicle for driving in people with disabilities.
For the acceleration and brake systems of an autonomous vehicle, the dynamic models from acceleration (brake) pedal input to driving(braking) torque at the vehicle wheel are represented by a set of linear transfer functions in this paper. We present an experimental method that can identify these models using a single rectangular pulse response data. Various magnitude of inputs with different running speeds are applied to experimental tests. All the identified models are demonstrated by the measured data. Both acceleration and brake models have been also validated by comparing the velocity of a full vehicle model associated with the proposed models with the measured vehicle velocity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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