Технологический университет Сибаура разработал систему предотвращения падения мотоциклов: в чем заключалась сложность?

Технологический университет Сибаура объявил 10 июля о разработке «Системы адаптивного управления стабилизацией на основе распознавания намерений водителя». Данная технология позволяет в режиме реального времени оценивать намерения человека за рулем и активировать контроль стабилизации корпуса только в случае необходимости.

### Идентификация намерения «повернуть» с помощью ИИ

Результат исследования был достигнут доцентом факультета системной и инженерной науки Акиаки Кувабарой и магистрантом научно-исследовательской школы инженерных наук Сётой Цукасэ. Ключевой особенностью разработки является сочетание технологии Steer-by-Wire (SBW), которая электрически соединяет руль с передним колесом, и искусственного интеллекта (машинного обучения).

Система способна различать состояние, когда водитель совершает маневр, желая повернуть, и нестабильное состояние, которое может привести к падению. Контроль положения активируется только при возникновении опасности. Это позволяет решить проблему традиционных систем, которые вмешиваются в процесс поворота и нарушают естественное ощущение управления, одновременно повышая безопасность.

Результаты исследования были опубликованы в международном научном журнале в области мехатроники IEEE/ASME Transactions on Mechatronics.

**Основные тезисы:**

* Использование машинного обучения для распознавания состояний «движение прямо», «поворот» и «нестабильное состояние» в реальном времени. * Активация стабилизирующего управления только при риске падения, что сохраняет естественное чувство управления. * Благодаря технологии Steer-by-Wire система может раздельно получать данные о силе, прикладываемой водителем к рулю, и о силе обратного воздействия со стороны дорожного покрытия. Использование информации о приложенной силе позволяет более точно определять намерение «повернуть». * Реализация человекоцентричной технологии помощи водителю, которая поддерживает пользователя, понимая его намерения. * Ожидается применение в мобильности для пожилых людей, электровелосипедах с электроприводом и средствах доставки.

### Механическое отделение руля от переднего колеса

Из-за специфики двухколесного транспорта, который входит в повороты за счет наклона корпуса, внедрение продвинутых систем помощи водителю (ADAS), подобных тем, что используются в автомобилях, считалось крайне сложной задачей. В традиционных системах стабилизации, если корпус наклоняется, система автоматически пытается вернуть его в вертикальное положение. Это приводит к тому, что даже при намеренном повороте электроника вмешивается в процесс, нарушая естественность управления.

Кроме того, в обычных механических рулевых системах силы, прикладываемые водителем, смешиваются с силами обратного воздействия от дороги, передаваемыми через колесо. Это затрудняет точное считывание намерений водителя на основе данных о силе.

В рамках данного исследования был разработан экспериментальный электромотоцикл с системой SBW. Механическая связь между рулем и передним колесом была заменена электрическим сигналом, что позволило разделить и получать данные о силе водителя и силе обратного воздействия от дороги.

### Активация управления при определении «нестабильного состояния»

Данные о скорости движения, угле поворота руля, наклоне корпуса и силе обратного воздействия дороги подаются в модель глубокого обучения (LSTM), которая в реальном времени классифицирует ситуацию по трем категориям: «движение прямо», «поворот» и «нестабильное состояние».

Если система определяет «нестабильное состояние», она активирует управление для восстановления положения корпуса. Если же распознается «поворот», система не вмешивается, отдавая приоритет естественным действиям водителя.

В ходе экспериментов было подтверждено, что система с высокой точностью различает прохождение поворотов и нестабильные состояния, ведущие к падению, и осуществляет контроль положения только в нужный момент.

Технологический университет Сибаура позиционирует эту разработку как человекоцентричную технологию помощи водителю, развивающую концепцию простой стабилизации корпуса. В дальнейшем планируется совершенствование технологии для работы в различных дорожных условиях и оценки состояния покрытия, а также внедрение системы в велосипеды с защитой от падения для пожилых людей, электровелосипеды, двухколесные средства доставки и автономных мобильных роботов.