В Швейцарии разработали систему автоматического управления автомобилем, которая сотрудничает с водителем

Технологии автономного вождения уже используются во многих серийно выпускаемых автомобилях. Они помогают водителям управлять транспортным средством, например, выравнивать его по полосе движения.

Однако имеющиеся скудные данные о безопасности автоматизированного вождения показывают, что передача слишком большого контроля над автомобилем в руки автоматики может принести больше вреда, чем пользы, поскольку отстранение водителя-человека может увеличить риск ДТП.

Современные автомобили, представленные на рынке, управляются либо вручную, либо автоматически, и нет никакого внятного способа сделать управление комбинированным. Это опасно, поскольку приводит к чрезмерной зависимости водителя от автоматики, — объясняет Юрг Шиффманн, руководитель лаборатории прикладного механического дизайна в Инженерной школе.

Теперь исследователи из лаборатории в сотрудничестве с японским поставщиком систем рулевого управления JTEKT Corporation разработали и успешно испытали на дорогах автоматизированную систему вождения на основе тактильных ощущений, которая объединяет различные режимы взаимодействия человека и робота. Исследователи надеются, что их подход повысит не только безопасность автоматизированного вождения, но и его социальное признание.

Это исследование было основано на идее, что автоматизированные системы должны адаптироваться к людям, а не наоборот, — говорит аспирант EPFL и исследователь JTEKT Томохиро Накаде, который также является первым автором недавней статьи с описанием системы, опубликованной в журнале Nature Communications Engineering.

Накаде добавляет, что хорошей метафорой для новой системы может послужить вид транспорта, существовавший до автоматизации:

Автомобиль должен быть открыт для взаимодействия с водителем-человеком, так же как всадник передает свое намерение лошади через поводья.

Взаимодействие, анализ и инклюзия

В отличие от современных систем автоматизированного вождения, которые используют только камеры для получения данных, более целостный подход включает еще и информацию с рулевой колонки автомобиля. Он также поощряет постоянное взаимодействие между водителем и автоматикой, в отличие от современных автоматизированных систем, которые обычно либо включаются и действуют полностью автономно, либо отрубаются напрочь.

Когда человек просто наблюдает за системой, но не принимает активного участия, он теряет способность реагировать, — говорит Роберт Фукс, бывший аспирант EPFL, который сейчас является генеральным менеджером по исследованиям и разработкам в корпорации JTEKT. «Вот почему мы хотели улучшить вовлеченность водителя с помощью автоматизации».

Новая разработка добивается этого благодаря трем функциям — взаимодействию, анализу и инклюзии. Система различает четыре различных типа взаимодействия человека и робота:

1. сотрудничество (автоматика поддерживает человека в достижении цели);
2. совместная деятельность (у человека и автоматики разные цели, но их действия влияют друг на друга);
3. сотрудничество (человек и автоматика помогают друг другу в достижении разных целей);
4. конкуренция (действия человека и автоматики противоположны).

Далее, когда водитель управляет автомобилем, система регулирует или переключается между различными режимами взаимодействия в зависимости от развивающейся ситуации на дороге. Например, автомобиль может переключиться из режима сотрудничества в режим соревнования, чтобы избежать внезапной угрозы столкновения.

Наконец, система интегрирует функцию инклюзии: она пересчитывает траекторию движения автомобиля при каждом вмешательстве водителя, например, при повороте рулевого колеса, вместо того, чтобы воспринимать это как отказ от управления и отключаться.

Практическое решение

Для проверки своей системы исследователи провели эксперименты с участием симулятора виртуального водителя и водителя-человека, используя систему обособленного усилителя руля, полный симулятор вождения и даже полевые испытания с модифицированным тестовым автомобилем. Полевые испытания проводились с участием пяти водителей на испытательном полигоне JTEKT в японской префектуре Мие путем подключения системы к стандартному седану через внешний контроллер.

Исследователи специально проверили ощущения водителей от плавности управления и легкости смены полосы движения, и их результаты подтвердили значительный потенциал системы для повышения комфорта и снижения усилий водителей за счет совместного управления.

Это очень практичная концепция, а не просто исследование ради исследования, — заключает Шиффманн, добавляя, что система на основе программного обеспечения может быть интегрирована в стандартные серийные автомобили без какого-либо специального оборудования.

Это также прекрасный пример плодотворного партнерства между нашей лабораторией и компанией JTEKT, с которой EPFL сотрудничает с 1998 года.

31.01.2023