Исследователи из EPFL и JTEKT Corporation разработали автоматизированную систему вождения, основанную на концепции «совместного управления», целью которой является повышение безопасности, эффективности и комфорта на транспорте за счет поощрения активного взаимодействия между автономными транспортными средствами и их водителями-людьми.

Технологии автономного вождения уже интегрированы во многие серийные автомобили, предоставляя водителям помощь в управлении в таких задачах, как центрирование транспортного средства на его полосе движения. Но немногочисленные данные о безопасности автоматизированного вождения показывают, что передача слишком большого контроля над транспортным средством в руки автоматизации может принести больше вреда, чем пользы, поскольку отключение водителей-людей может увеличить риск несчастных случаев.

«Существующие на рынке автомобили либо ручные, либо автоматизированные, и нет четкого способа сделать их управление по-настоящему общим опытом. Это опасно, потому что приводит к чрезмерной зависимости водителя от автоматизации», — объясняет Юрг Шиффманн, руководитель Лаборатории прикладного механического дизайна Инженерной школы.

Теперь исследователи из лаборатории сотрудничают с японским поставщиком систем рулевого управления JTEKT Corporation для разработки и успешных дорожных испытаний автоматизированной системы 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 общественное признание.

«Это исследование было основано на идее о том, что системы автоматизации должны адаптироваться к людям-водителям, а не наоборот», — говорит доктор философии EPFL. студент и исследователь JTEKT Томохиро Накаде, который также является первым автором недавней статьи с описанием системы, опубликованной в журнале Communications Engineering.

Накаде добавляет, что хорошая метафора для новой системы может быть взята из способа транспортировки, существовавшего до автоматизации: «Транспортное средство должно быть открыто для переговоров с водителем-человеком, так же как всадник передает лошади свои намерения через поводья.»

Взаимодействие, арбитраж и включение

В отличие от современных автоматизированных систем вождения, которые используют только камеры для сенсорного ввода , более целостный подход исследователей интегрирует информацию с рулевой колонки автомобиля. Это также способствует постоянному взаимодействию между водителем и автоматикой, в отличие от современных автоматизированных систем, которые обычно либо включены, либо выключены.

«В автоматизации в целом, когда люди просто наблюдают за системой, но не участвуют активно, они теряют способность реагировать», — говорит Роберт Фукс, бывший доктор философии EPFL. студент, который сейчас является генеральным менеджером по исследованиям и разработкам в JTEKT Corporation. «Вот почему мы хотели активно повышать вовлеченность водителей с помощью автоматизации».

Система исследователей достигает этого благодаря трем функциям: взаимодействие, арбитраж и включение. Во-первых, система различает четыре различных типа взаимодействия человека и робота: сотрудничество (автоматизация поддерживает человека в достижении цели); соактивность (у человека и автомата разные цели, но их действия влияют друг на друга); сотрудничество (человек и автоматизация помогают друг другу в достижении разных целей); и конкуренция (деятельность человека и автоматизации противопоставлены друг другу).

Затем, когда водитель управляет транспортным средством, система выполняет арбитраж или переключается между различными режимами взаимодействия в зависимости от развития ситуации на дороге. Например, автомобиль может переключиться из режима совместной работы в режим соревнования, чтобы избежать угрозы внезапного столкновения.

Наконец, все еще в рамках той же системы управления, система интегрирует функцию «включения»: она пересчитывает траекторию движения автомобиля всякий раз, когда водитель вмешивается — например, поворачивая рулевое колесо — вместо того, чтобы воспринимать это как блокировку и отключение.

Практичное решение

Чтобы протестировать свою систему, исследователи разработали эксперименты с участием моделируемого виртуального водителя и человека-водителя с использованием отдельной системы рулевого управления с усилителем, полного симулятора вождения и даже полевых испытаний с модифицированным тестовым автомобилем. Полевые испытания проводились с участием пяти водителей, прошедших испытательный курс JTEKT в японской префектуре Миэ, путем подключения исследовательской системы к стандартному седану через внешний контроллер.

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

«Это очень практичная концепция — это не просто исследование ради исследования», — говорит Шиффманн, добавляя, что программную систему можно интегрировать в стандартные серийные автомобили без какого-либо специального оборудования. «Это также прекрасный пример плодотворного партнерства между нашей лабораторией и JTEKT, с которым EPFL сотрудничает с 1998 года».