"Существующие на рынке транспортные средства либо ручные, либо автоматизированные, и нет четкого способа сделать их управление по-настоящему общим опытом. Это опасно, потому что, как правило, приводит к чрезмерной зависимости водителя от автоматизации", - объясняет Юрг Шиффманн, руководитель лаборатории прикладного механического проектирования Инженерной школы.

Теперь исследователи из лаборатории сотрудничают с японским поставщиком систем рулевого управления JTEKT Corporation для разработки и успешного дорожного тестирования 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, что системы автоматизации должны адаптироваться к человеческим водителям, а не наоборот", - говорит аспирант EPFL и исследователь JTEKT Томохиро Накаде, который также является первым автором недавней статьи, описывающей систему, опубликованную в Природа журнал Инженерия коммуникаций.

Накаде добавляет, что хорошую метафору для новой системы можно взять из способа транспортировки, который предшествовал автоматизации: "Транспортное средство должно быть открыто для переговоров с водителем-человеком, точно так же, как всадник передает свое намерение лошади через поводья".

Взаимодействие, арбитраж и инклюзивность

В отличие от современных автоматизированных систем вождения, которые используют только камеры для сенсорного ввода, более целостный подход исследователей объединяет информацию с рулевой колонки автомобиля. Это также поощряет непрерывное взаимодействие между водителем и автоматикой, в отличие от современных автоматизированных систем, которые обычно либо включаются, либо выключаются.

"В автоматизации в целом, когда люди просто контролируют систему, но не принимают активного участия, они теряют способность реагировать", - говорит Роберт Фукс, бывший аспирант EPFL, который сейчас является генеральным менеджером по исследованиям и разработкам в корпорации JTEKT. "Вот почему мы хотели активно улучшать взаимодействие с водителями с помощью автоматизации".

Система исследователей достигает этого благодаря трем функциональным возможностям: взаимодействию, арбитражу и включению. Во-первых, система различает четыре различных типа взаимодействия человека и робота: сотрудничество (автоматизация поддерживает человека в достижении цели); совместная деятельность (у человека и автоматизации 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 автоматизация находятся в оппозиции).

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

Наконец, и все еще в рамках той же системы управления, система интегрирует функцию "включения": она пересчитывает траекторию транспортного средства всякий раз, когда водитель вмешивается - например, поворачивая рулевое колесо, - вместо того, чтобы воспринимать это как переопределение и выключение.

Практическое решение

Чтобы протестировать свою систему, исследователи разработали эксперименты с участием смоделированного виртуального водителя и водителя-человека, использующего автономную систему рулевого управления с усилителем, полноценный симулятор вождения и даже полевые испытания с модифицированным тестовым автомобилем. Полевые испытания проводились с участием пяти водителей на тестовом курсе JTEKT в японской префектуре Миэ путем подключения системы исследователей к стандартному седану через внешний контроллер.

Исследователи специально протестировали 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 водителей за счет совместного управления.

"Это очень практичная концепция - это не просто исследование ради исследования", - говорит Шиффманн, добавляя, что программная система может быть интегрирована 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".