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i-DMと同様の判定をするMOTIONIST。

「モーショニスト」

　マツダが提供する“人馬一体”の走りの解析で培ったスムーズな動きの知見や、マツダ車に搭載されている運転サポートシステム「i-DM」の測定アルゴリズムを活用し、正しく美しい運動フォームの習得を提供するアプリです。



この触れ込み通りだとすると、こんな仕組みで判定してるのかも。

Gセンサーで捉えた加速度変化からバネマスモデルの物体の運動位置を計算し、
静的な釣り合い位置（つまりグラフが交差するポイント）を通過する時に判定。

用いる要素は判定ポイント間の加速度変化ΔGと、ポイントを通過する物体の速さ。
そしてi-DM判定マップと同様の判定方法を採っていそう。

判定ポイントにおいて Mild:(無音)　Smart:ピンポーン♪　Rough:ブッブー♪
と鳴らしているのではないかな〜？


G-BowlとMOTIONISTを併用して比較したら… どちらもGセンサーで加速度を捉えて
いるだけに、G-Bowl 加速度グラフとMOTIONIS 判定音の関係が見えてきそう。

それはきっと、冒頭グラフに◯印したi-DM判定のタイミングと同様なのでは？
だとすると、加速発進や旋回中などで一定加速度を維持するとピンポン♪連打しそう。

G-BowlとMOTIONISTを併用したことがないので、確かめようがありませんが。

先日の富士山麓ドライブでも、併用してみようかな〜と思ったけど、うるさ過ぎて
気が散ると思って止めました。試してみればよかったかな。^^;
　
　

「G-Bowlグラフ と i-DM判定 の関係」の続きです。

前回はG-Bowl速度グラフにボール運動位置を想定
して i-DM判定ポイントとその結果を推測しました。

推測なので、正確なボール運動位置ではありませんが、
こういう仕組みでi-DM判定がなされることが分ると、
運転操作で生じる加速度変化に対して、i-DMがどの
ように判定するかが解ります。（予想がつく）


加速／減速の動き始め

冒頭のグラフでは、動き始めをMild:緑から始めてます。
これはAT車にて、クリープで動き始めて緑点灯から始まる想定です。
実際の発進加速は停止状態で無判定（無点灯）、言わば黒ですね。

動き始めでRough:白判定になるケースを想定してみます。
代表的なのは、AT車でブレーキをいきなりパッとリリースした場合や
下り坂で普通にブレーキリリースした場合などです。


D1ポイントは静的釣り合い位置から外れる瞬間で判定。
ΔGとして急激に立上がった加速度を捉えていると見てます。

この時のΔGは小さな値でも、立ち上がりが急でG変化率が大きいため、
i-DM判定マップ(Fig.8)にプロットするとRough:白判定になります。

続いて、定速走行中に減速開始するケースを想定します。
理想的な減速パターンAと、ブレーキング始めのタッチが荒い減速パターンB。


減速パターンAで、ベストなG変化率でブレーキング開始すれば、A1ポイントが
Smart:青になるかも？私にはとても無理。^^;
私のブレーキングで早めに青点灯するのはA2ポイントからです。
その後、減速G一定でSmart:青判定、その後は減速Gの変化でSmart:青判定。

減速パターンBは、発進加速パターンDの裏返しです。判定の仕方も同様。
ブレーキングのファーストタッチを滑らかにしようと躊躇して、減速Gの立ち
上がりがダラダラ間延びすると、後半で踏み増して恐い減速Gになりがち。

以前、投稿した減速編のように、ブレーキング前半をしっかり決めたいところ。
停止位置を狙って微調整するのは、後半緩める方向で調節したいです。


ついでに、私が発進加速で心掛けてる加速パターンです。^^


理想パターンの赤(破線)に対して、オレンジのカーブを意識して加速。
後半は徐々に加速を緩めて、ボール位置がゆっくり中立へ戻るイメージです。
この時、ボール運動位置は理想パターンの灰(破線)に対して、黄緑になるでしょう。

こうすることで、目標速度に達するまでの加速時間は延びますが、ボール運動位置を
交差させない方が体感的には滑らかに感じます。これだと青点灯が長ーく続きます。^^


以下はおまけの補足。

前回・今回と加速度グラフはそれらしいですが、ボールの運動位置はたぶんこうなる
だろうと推測して、わりと適当に概念的に描いてます。^^

実際の動きは、i-DM内部の処理なので知る手立てはありません。^^;
でも、典型的なバネマスモデルの減衰振動から見当はつきます。

で、思い付いた。ダンビングの減衰比がi-DMステージに関係してそう。

i-DM判定とステージ

加速度変化に引っ張られて揺れ動くボールの運動位置ですが、静的釣り合い位置を
通過（オーバーシュート）する速さ・振幅はどれくらい？
冒頭グラフの運動位置(灰)は概念を示すもので、揺れ巾は適当に描いてます。^^

加速度変化(ΔG)が大きい場合は走行パターン１としてi-DM判定マップ(Fig.8)に
プロットして判定します。

例えば、冒頭グラフの発進加速パターンCのケースで、判定ポイントC1、C2は
判定マップ(Fig.8)にプロットしますが、横軸の加速度変化に対応する縦軸の速度
（クルマの走行速度ではない、オーバーシュートの速さ）はどうなるの？

オーバーシュートの速さ・振幅はボールの揺れやすさが影響します。
G-Bowl(実物)ではボール種類。（ピンポン球、スポンジ球、オイル入りピンポン球）
i-DMのバネマスモデルでは物体の質量、バネ定数、ダンピングの設定。

おそらくi-DMモデルは人体を想定して頭の質量と、支える筋力をバネ力に見立てて
いそう。あとはダンピング設定で減衰比が定まり、振幅が決まります。

一般的なバネマスモデルの減衰振動における、減衰比ζ(ゼータ)と振幅の関係


これはサスペンションの特性でよく話題になりますね。

以前、Frulliさんがi-DM判定とステージについてマツダへ質問されてます。
「i-DMについての回答」「i-DM やっぱり、予想どおりでした！」

これらを受けて考えたのが「i-DMステージと判定基準　こういうこと？」
ステージが進むと判定マップが切り替わり、Rough判定の境界線が下へずれて、
それで厳しくなるのかな？ と推測しました。

今考えると、ステージが上がっても判定マップは同じままで、バネマスモデルの
ダンピングを変えて、減衰比を小さくして揺れやすくしているような気がします。
G-Bowl(実物)と違って、i-DMはブログラム内で自由にダンピングをいじれます。

3rdステージに対して異様に過敏と感じた5thステージ。ボールがフラフラ揺れ
やすく不安定になったと捉えると合点が行きます。

こう考えると判定基準は同じままで、Rough:白判定が出やすくなります。
マツダの最初の回答「判定基準そのものは変化ない」とはこういうことでしょう。
　
　

「G-Bowlとi-DMの関係」の続きです。
前回は長い前振りでした。これからが本題。^^

前回の要点は次の３つ。

・G-Bowl(実物)とi-DMバネマスモデルが本質的には同等。

・G-Bowlアプリは加速度とボールが静的に釣り合う位置、
　実物は慣性とダンピングを含むボール運動位置を表す。

・i-DMの判定は、ボールの運動位置が、加速度と静的に
　釣り合う位置に重なる瞬間ごとに、その都度なされる。


今回はG-Bowlアプリの方を対象に、加速度グラフとi-DM判定について見てみます。

前回の i-DMバネマスモデルの捉え方については、そう的外れではないと思いますが、
今回はマツダ技報で詳しく説明してない判定の仕方を推測するので外すかも？ ^^;

加速度とボールの運動

G-Bowlアプリの加速度グラフと、G-Bowl実物のボールの運動を関連付けてみます。
まずは加速／減速シーンに注目して見ると


ここで、グラフの加速G(赤)と減速G(青)に着目して、横G(緑) 速度(黄) ヨー(紫)に
ついては無視して考えます。

本来、減速G(青)は負になるので、横軸から下側に描かれるはずですが、アプリの
グラフではコンパクトに収めるため上下に反転表示してます。
これではボールの運動との関連が解り難いので、本来の負の値として描き直してます。

グラフの縦軸は加速度Gであると同時に、G-Bowlを転がるボールの位置でもあります。

アプリのグラフの加速G(赤)／減速G(青)に重ねて、実物のボールの運動位置(灰)を
想定して描き込むと、赤／青色曲線と灰色曲線が交差する位置がi-DM判定ポイント
として推測出来ます。

事例として、発進加速パターンA〜Cを想定して、その時のi-DM判定ポイントと
判定結果を推測してみます。


A：ゆるやかな台形状のパターン
　　エコ運転にありがちなダラダラしたゆるやかな加速。
　　緑点灯のままで、青点灯しないパターン。

B：立ち上がり／下がりが明確な台形状のパターン
　　理想的な発進加速。適切な蹴り出し、一定加速Gを維持、滑らかに目標速度へ。
　　発進後、約13km/h付近で青点灯開始するパターン。

C：立ち上がりが尖ったパターン
　　前車との車間距離が不意に詰まった時にありがちな加速。
　　立ち上がり直後にアクセルを抜いて、加速度が急激に下がる。
　　発進後、約13km/h付近で青点灯、その後白点灯するパターン。

具体的に想像できるように、グラフには概算で加速度、時間、速度を入れました。
A、Bは異なる加速パターンで同じ目標速度へ。CはBの途中からアクセルを抜いてます。

各パターンの加速G(赤)に、ボールの運動位置(灰)を想定して重ねて描いてます。
加速G(赤)とボールの運動位置(灰)が交差するポイントでi-DM判定がなされます。

各交差ポイントにi-DM判定（Mild:緑、Smart:青、Rough:白）結果を推測して
各色の◯印を付してます。では、どのように判定したのか？


i-DM判定の仕方

判定は以下の２段階を経るようです。（私の解釈では。^^ ）

（１）走行パターン１（加速度変化）
　　　各判定ポイントについて、次の２要素によりi-DM判定マップ(Fig.8)に
　　　プロットして判定（Mild:緑、Smart:青、Rough:白）が決まります。

　　　・判定ポイントとその直前ポイントの加速度変化(ΔG) … Fig.8の横軸
　　　・交差する時のボールの速さ(灰色線の傾きで示される) … Fig.8の縦軸

　　　ただし、ΔGが一定値より小さい場合は加速度一定と見なして、
　　　次の段階で判定します。

（２）走行パターン２（加速度一定）
　　　各判定ポイントについて、次の２要素によりi-DM判定マップ(Fig.9)に
　　　プロットして判定（Mild:緑、Smart:青、Rough:白）が決まります。

　　　・判定ポイントにおける加速度G … Fig.9の横軸
　　　・判定ポイントとその直前ポイント間の、ボールの運動の揺れ幅 … Fig.9の縦軸
　　　　（↑は私の解釈。マツダ技報には詳しく書いてなくて。^^; ）

この２段階を経て i-DM判定マップ（マツダ技報から引用）に発進加速パターンA〜Cの
各判定ポイントをプロットしてみると、こんな感じになると思います。


マツダ技報のi-DM判定マップは概念図なので、判定領域（Mild / Smart / Rough）の
境界がどこなのか、具体的に数値などは書いていません。
そのため、このシーンでは経験的にこうなるだろう、でプロットしています。

i-DM判定（Mild / Smart / Rough）の境界はどこなのか？
それを知るには実際にi-DM搭載車を運転して、経験的に知る以外に方法がありません。

運転技術が未熟な方が、偶然にSmart:青点灯を体験しながら、このように運転すれば
Smartな運転が出来ると気付き、習得できる可能性は恐ろしく低いでしょうね。^^;

確実なのはグーグルカーの自動運転っぽく、プログラムされたスロットルコントロール
でしょうか。人間がアクセルを踏みつつ、半自動で制御するのは無理か… ^^;

i-DMで運転を練習中の人は、i-DMランプを頼りに、いつ・どこまで操作すれば良いか、
手探りしながら運転することになりますが、では、i-DMランプを見ながらでなければ、
Smartな運転は出来ないのか？


3rdステージの終盤まで、これに悩みました。

具体的には、走行タイプ１判定マップ(Fig.8)のMildとSmartの境界はどこなのか？
どれくらい加速度変化させれば良いのか、走り込みで体得しろは… 私には無理！ ^^;

加速度変化を大きくとると、必然的にオーバーシュートとその速さは大きくなる。
発進加速のような繰り返し決まったシーンでは覚えられても、微妙な中間加速や、
特に不意のブレーキングで実践するのはえらく難しい。（未だに難しい。^^; ）

身体で覚えることは追々身に付くとして、適切な動きをイメージしてそれに添う様に
運転することで、Smartな運転が出来ないの〜？と模索していた3rdステージの頃。

あらかじめ目標とする動きのイメージを明確にしないと、無闇に加速度変化を試行錯誤
してもなかなか思い通りに操作出来ないし、思う様に青点灯しないと迷走してしまう。


3rdステージ最終盤で《自分の体感でこうすると良さそう》を見つけ、今に至ります。
それが具体的にどういう動きなのか、G-Bowlアプリのグラフに i-DM判定タイミングを
絡めて見ていて、ようやく頭の中でも理解できました。^^

例えば、上述した発進加速シーンでは、理想のパターンBとは少し違ってます。
経験的に辿り着いた、私なりの i-DM流運転ですが、それはまたの機会に。^^


余談ですが。

冒頭の加速度グラフはG-BowlアプリのHPから引用しました。
速やかな加速Gの立ち上がり、一定加速Gの維持、滑らかな収束がお見事。^^

ドライビングの上手さ（速さ）を追求すると、やはりこうでしょうね。
ブレーキングも同様ですが、立ち上がりが i-DM判定では白点灯っぽいなあと思い、
白丸を付けちゃいました。 ^^
　
　

ここしばらく、G-Bowlアプリのグラフを眺めていて
ふと気付いたG-Bowlとi-DMの関係。

G-Bowlを通して、i-DMの仕組みが理解できそう。

マツダ技報を読み込んでi-DMの仕組みを理解してる
人には今さらな話だと思いますが。^^

G-Bowlには実物とアプリの２種類がありますが、
この記事で対象にするのは主に実物の方です。

実物とアプリではボールの挙動がかなり違います。


G-Bowl 実物とアプリでボールの挙動が違う

実物　：ボール、すなわち物体の運動。加速度(G)の他に慣性とダンピングが働く。
　　　　ダンピングの強弱が異なるボールが３種類ある。
　　　　弱い順に ピンポン球 ＜ ゴルフトレーニングボール ＜ オイル入りピンポン球

アプリ：ボールに働く加速度(G)を示す。表示では大きくボールを描いて見せるが、
　　　　物体の運動をシミュレートしているわけではない。
　　　　実態はGメータそのもの。直感的に分かりやすくボールの転がりに見せてる。

これは大した違いだな〜とお気付きでしょうか？

G-Bowlは「加速度を0.4G以下にコントロールしよう」と謳っていますが、
実物とアプリではその難易度がかなり違う、はずです。（実物は未体験なので ^^; ）

実物ではボールの挙動が不安定。慣性とダンピングが働くので、遅れや行き過ぎ、
加速度Gが一定でも、ボールの座りが悪く揺れます。特にピンポン球では。

アプリでは加速度Gを示すだけなので、遅れや行き過ぎは生じない。ただし、クルマや
iPhoneの細かな振動が影響する不安定さはありますが。

例えば、発進加速シーンを想定すると、G-Bowl ボールの動きは…


アプリでは 0G → 0.3G へ動きますが、実物では0.3Gを目指して行きつ戻りつ収束します。
つまり、アプリでは静的な釣り合い位置を示し、実物では動的な位置を示しています。


i-DMのバネマスモデル

マツダ技報 i-DMの概要によると、バネマスモデルを想定して身体の揺れを計算します。


このモデルを見ていて、人間の頭に見立てたボーリング球がバネ・ダンパーに
繋がってる様子を思い浮かべました。重さがちょうど同じくらいなので。^^

i-DM判定に重要な要素は、加速度Gの変化量と、G変化によりボーリング球が
静的に釣り合う位置を行き過ぎる（オーバーシュートする）際の移動速さ。
球の質量は一定なので、通り過ぎる速さで運動エネルギーが決まります。

で、話を端折って、i-DMがどの瞬間に判定（緑:Mild／青:Smart／白:Rought）を
下すのか？　それがこの図のJudgement Pointです。


グラフの点線は、バネ力とG変化で生じる力が、静的に釣り合う位置を示します。
つまりボーリング球が移動する際の遅れや行き過ぎを考慮しません。

例えれば、バネ秤にボーリング球をヒョイと吊るすと、針が上下にフラフラ揺れた後に
落ち着く位置のようなもの。^^

i-DMが判定を下すタイミングは、ボーリング球がG変化より少し遅れて振れて、静的な
釣り合い位置を通り越す（下から上へ or 上から下へ）瞬間なんですね。

すると、i-DMが判定する動きの期間は、直前に釣り合い位置とクロス（判定）した瞬間
から、たった今クロス（判定）した瞬間まで、ということです。

言い換えると、動的な位置が静的な位置をオーバーシュート（クロス）する瞬間、
瞬間が、その都度、判定タイミングということですね。

オーバーシュートする際の球の速さと、直前と今回のG変化量に基づいて判定されます。
判定の決め方（緑:Mild／青:Smart／白:Rought）についてはまたの機会に。

例えば、発進加速シーンを想定すると、i-DMのバネマスモデルの動きは…


モデルの球が釣り合い位置（点線）とクロスするポイントで判定されて
例えばこんな具合に青点灯するでしょう。



G-Bowl と i-DM　ボールの動きはそっくり

G-Bowlで転がるボールと、i-DMのバネマスモデルで動く球と、作用する力が似てます。

G-Bowlではお皿の中心からの距離に比例して、中心へ戻ろうとする復元力が働きます。
i-DMでは球の移動距離に比例したバネ力が働きます。

ダンピングはG-Bowlのピンポン球だとかなり弱いですが、オイル入りやスポンジボール
では転がり抵抗がよく効きます。でも設定の自由度が小さいですね。
i-DMではプログラムで設定するので、如何様にも自由に設定できますね。

考え方としては、i-DMのバネマスモデルをG-Bowlに置き換えても同等かなあと思います。
そう考えると、加速／減速だけでなく、同時に旋回を絡めて考えやすくなります。

旋回中のアクセル操作で如何に青点灯状態を維持するか？ など発展性がありそう。^^
S字コーナーの切り返しで出やすい白点灯をアクセル操作で回避出来そう、かな？

そもそも、i-DMの青点灯はどういう動きを欲しているのか、とか。
「オーバーシュートはさせない」ではなくて、「どう球の動きをリードするか」ですね。