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Notiziario Marketpress di
Giovedì 25 Maggio 2006 |
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E’ UN AEREO? E’ UN’ASTRONAVE? NO, E’ UN’AUTO! SPECIALE “QUEL CHE C’È DA SAPERE SUI VEICOLI INTELLIGENTI” QUARTA PARTE DAGLI HUD AI SISTEMI DI VISIONE IN CONDIZIONI DI SCARSA VISIBILITÀ, DALLO STOP-AND-GO AUTOMATICO AL PARCHEGGIATORE ELETTRONICO: SE NE PARLA A PARMA IL 30 MAGGIO ALLA MANIFESTAZIONE “IL VEICOLO INTELLIGENTE”
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Parma, 25 maggio 2006 - Il passaggio di tecnologie nate in ambito aerospaziali alle applicazioni automobilistiche non è un fenomeno nuovo. Da materiali come l’alluminio, il titanio, la ceramica ad alta resistenza alle applicazioni dell’aerodinamica (pensiamo al concetto di deportanza) fino a idee generai come la sostituzione dei comandi meccano-idraulici con attuatori elettrici (ne abbiamo parlato nella prima parte di questo speciale), gli esempi abbondano. La vera novità degli ultimi anni è che il trasferimento di tecnologie sta iniziando ad avvenire non solo in ambiti “invisibili” al conducente e ai passeggeri dell’auto ma anche nelle modalità di guida del veicolo su gomma. Il “driver” generale è quello dell’aumento della “fatica” da guida che il traffico, le prestazioni dei veicoli, gli orari di utilizzo che sempre più coprono l’intero arco delle 24 ore, e il conseguente incentivo da parte delle case automobilistiche e degli enti preposti alla sicurezza di realizzare strumenti tecnologici che riducano la fatica. Si tratta degli ausili alla guida mirati al comfort, anche se la definizione di quest’ultimo è piuttosto ampia, che in sé hanno una lunga storia (anche il motorino d’avviamento e il servosterzo all’inizio erano ausili alla guida per aumentare il comfort). Vediamo cosa c’è di pronto e in preparazione. Su la testa! L’ausilio alla guida che trova posto negli abitacoli delle auto e dei veicoli industriali e che più direttamente evidenzia la derivazione aeronautica è l’Hud, ossia Head-up Display, visualizzatore a testa alta o a in linea di vista per i puristi. In realtà l’Hud non è un vero e proprio ausilio ma è un modo di visualizzare le informazioni provenienti dagli ausili più efficiente e meno affaticante rispetto a quelli tradizionali (cruscotto e plancia). L’affollamento di strumenti, comandi, schermi in queste due aree non è tra gli ultimi responsabili dell’aumento dell’affaticamento da guida, che l’uso della sintesi vocale (per esempio per i navigatori) non riesce ad attenuare (e secondo alcuni studi peggiora per altri versi). L’idea dell’Hud è di porre almeno le informazioni più necessarie di volta in volta direttamente sulla linea di vista del guidatore. Non solo in questo modo diminuisce la fatica ma aumenta la sicurezza perché il guidatore non viene distratto a guardare all’interno dell’abitacolo. Una serie ormai nutrita di studi ha per esempio dimostrato che i tempi di reazione di un conducente in presenza di ostacolo si riducono in media di 0,7 secondi se non è costretto a distogliere lo sguardo dalla strada per consultare di routine gli strumenti di bordo. Sembra poco, ma a 100 chilometri orari in 0,7 secondi si percorrono quasi 20 metri, tutta distanza da aggiungere allo spazio di arresto. Tecnicamente un Hud consiste un sistema ottico incassato nel cruscotto che proietta in un’area del parabrezza di fronte al conducente una serie di informazioni in formato grafico e alfanumerico. Lo “schermo” è fornito dallo strato in Pvb (polivinilbutirolo) che in tutti i vetri di sicurezza viene inserito a panino tra due lastre di vetro. Per garantire un riflessione corretta, senza sdoppiamenti di immagini, nelle auto dotate o predisposte all’Hud il foglio in Pvb viene microformato in modo da offrire una superficie ottica neutra. Il resto lo fa il proiettore, che inserisce correzioni nel fascio luminoso in modo che l’immagine appaia senza distorsione come se fluttuasse di fronte al guidatore e) compensa cose tipo la diversa altezza degli occhi). Sono già diverse le auto, anche in Italia, che vengono commercializzate con un Hud di serie o disponibile come accessorio, e negli Stati Uniti queste dotazioni si stano diffondendo anche nell’aftermarket. Come abbiamo detto, l’Hud è un visualizzatore, il suo valore d’uso dipende anche dalle informazioni che visualizza. Qui la gamma comincia ad essere vasta. Innanzitutto ci sono gli output del navigatore (che hanno il vantaggio di viaggiare per strade indipendenti dai sistemi di bordo per cui si prestano all’aftermarket). Un esempio del risultato è in figura 1, dove si vedono altre informazioni che vengono affiancate a quelle relative all’itinerario, come la velocità. Se poi il veicolo è dotato di sensori più sofisticati, come radar anticollisione, l’Hud può indicare anche la distanza dal veicolo che precede. Il prossimo passo, già preannunciato dall’ultimo esempio, negli Hud, ma no solo, è quello della realtà potenziata. Vedere l’invisibile, e nella nebbia - La realtà potenziata è un campo di studi, tecnologie ed applicazioni complementare a quello della realtà virtuale. Mentre quest’ultima si occupa di ricostruire partendo da dati e informazioni un ambiente d’esperienza che dia il più possibile l’illusione di essere reale, la realtà potenziata lavora per sovrapporre alla realtà una visualizzazione di dati e informazioni riferite alla realtà stessa. Un esempio in campo automobilistico è la già ricordata proiezione tramite Hud della distanza aggiornata in tempo reale del veicolo che precede fatta in modo che l’informazione appaia sovrapposto al veicolo stesso, come se fosse un’etichetta. Ricerche ed esperienza stanno portando questi concetti più avanti, per esempio nella direzione di fornire ausili per la guida notturna e in condizione di visibilità scarsa (nebbia o pioggia fitta). Sensori passivi come telecamere a infrarossi o a luce amplificata, o attivi come radar e lidar (radar a laser), sono in grado di fornire un’immagine dello spazio antistante al veicolo anche in condizioni di visibilità nulla. La scena può essere visualizzata su uno schermo tradizionale oppure tramite un Hud (più sofisticato di quelli descritti finora, ma già esistono) di fronte al guidatore. Addirittura, se si usano sensori diversi (esempio, un telecamera a infrarossi e un radar ad alta frequenza) integrati da un software in grado di estrarre i contorni degli oggetti, è possibile proiettare non solo l’immagine bruta ma arricchirla (realtà potenziata) di informazioni, per esempio l’evidenziazione con una sagoma luminoso dei veicoli e gli ostacoli potenzialmente pericolosi, (fedi figura 2) l’andamento della carreggiata, lo spazio di frenata tenendo conto delle condizioni del fondo stradale e della velocità. A ben guardare la difficoltà maggiore di queste applicazioni non deriva dai singoli componenti, tutti già esistenti e in produzione di serie, ma dalla fusione dei dati provenienti da fonti diverse, la loro elaborazione in tempo reale e la visualizzazione delle informazioni derivate in un modo ergonomicamente corretto per il conducente (tutto questo è per ridurre la fatica) e per liberare risorse di attenzione). Non per nulla Ertico, il consorzio paneuropeo che riunisce aziende ed enti di ricerca che si occupano di intelligenza dei veicoli e dei sistemi di trasporto ha individuato nella “data fusion” uno dei campi di attenzione e possibile standardizzazione più importanti dei prossimi anni. Le tecnologie di base esistono (negli aerei militari la sofisticazione è già a livelli molto alti in questo settore), si tratta di ridurre i costi e rendere i sistemi adatti all’uso da parte di tutti. Tenere la distanza, prego! - Fino ad ora abbiamo parlato di ausili per il comfort in cui l’azione da prendere in base alla informazioni fornite è in carico al conducente. In termini di teoria dei sistemi, si tratta di meccanismi “man-in-the-loop”. Esistono e sono in studio altri tii di ausili in cui invece esiste un certo grado di automazione. Un esempio classico è il cruise-control attivo, ossia questi sistemi, già diffusi su modelli in circolazione, in cui attraverso un sensore e agendo sulla centralina di alimentazione del motore il sistema è in grado di mantenere una distanza predefinita dal veicolo che precede senza l’intervento del guidatore se non per la sua attivazione. Se la decelerazione permessa dal solo freno-motore non è sufficiente, il sistema avverte il guidatore perché agisca. Nei modelli più sofisticati, la distanza varia automaticamente sulla base della velocità. I sistemi in circolazione sono affidabili al 100 per cento per velocità superiori ai 30 chilometri all’ora. Le ricerche e gli sviluppi sono concentrate ora sulle basse velocità e sulle brevissime distanze, le classiche condizioni del traffico urbano o molto congestionato, dove l’affaticamento del conducente è molto elevato. Per funzionare nelle situazioni di “stop-and-go” un sistema di controllo attivo della marcia deve utilizzare sensori molto precisi anche sulle piccole distanze (dieci centimetri fanno la differenza tra un arresto tranquillo e un paraurti ammaccato, un fanale rotto e molti strilli) ed avere tempi di risposta immediati. Dal momento che per essere efficace il sistema deve agire in modo autonomo (non c’è tempo) operando su diversi sottosistemi (motore, cambio, freni), i prototipi di controllo di crociera per lo stop-and-go comportano la presenza di collegamenti a bassa latenza con questi sistemi e la possibilità di attivarli senza input del conducente. Non è quindi un caso che i prototipi richiedano la presenza di sistemi Esp (nati per controllare la stabilità agendo sui freni). C’è da parcheggiare una macchina - Dalla marcia alla sosta. Da quasi dieci anni sono in circolazione su numerosi modelli di automobili sistemi di ausilio al conducente in fase di parcheggio. Sono dei sensori, di solito ad ultrasuoni, che posti sul paraurti posteriore segnalano la distanza dagli ostacoli presenti (auto, paracarri) con un avvisatore acustico a frequenza progressiva. Queste versioni elettroniche del vecchio “venga dotto’, c’ha mezzo metro!” verranno sostituiti (su alcuni modelli lo sono già) con veri e propri parcheggiatori automatici. Ne esistono diverse versioni. In termini generali si basano su un ulteriore sensore laterale, sempre sul paraurti posteriore, che individua gli spazi liberi per il parcheggio parallelo alla carreggiata (si suppone che tutti siano in grado di parcheggiare a spina di pesce…). Il sistema calcola se lo spazio libero individuato è sufficiente e avverte il conducente. Questi non deve fare altro che innestare la retro e accelerare. L’assistente indicherà quando fermarsi e poi sterzerà automaticamente in modo tale che retrocedendo i veicolo si ritrovi al centro dello spazio libero. E’ evidente che un sistema del genere funziona solo se lo sterzo può essere azionato senza intervento del conducente (quindi deve esserci una forma di drive-by-wire per lo sterzo), che comunque deve sempre accelerare e mettere la retro. Un grado maggiore di automazione non ha ostacoli concettuali ma dipende solamente da ulteriori sensori (per calcolare lo scostamento dalla parallela rispetto alla fila di veicoli già parcheggiati, per esempio) e soprattutto dal grado con cui il drive-by-wire verrà realizzato. Se esso interesserà tutti i sistemi di controllo del veicolo, veramente basterà dire che si vuole parcheggiare e tenere le mani e i piedi lontano da volante, cambio e pedali. Tempo previsto per la diffusione di questa funzione in modelli anche non di top di gamma, meno di cinque anni. A questo punto però siamo a un passo dai veicoli completamente autonomi, i veri “veicoli intelligenti”, che saranno il tema della prossima puntata di questo speciale. Tutti questi argomenti, e altri ancora, verranno affrontati nel corso del prossimo convegno-expo “Il Veicolo Intelligente”, il primo del genere in Italia e tra i pochissimi a livello mondiale fuori dall’ambito strettamente accademico. “Il Veicolo Intelligente” si svolgerà nella giornata del 30 maggio prossimo nel Centro Congressi della Camera di Commercio di Parma e offrirà un’agenda ricca di contributi di istituzioni accademiche, centri di ricerca e aziende italiane ed internazionali, e un momento di dimostrazione delle soluzioni in un’area dedicata ai “punti d’incontro” con le aziende, le associazioni, i centri ricerca e i media. “Il Veicolo Intelligente” è il momento forte delle Giornate della Meccatronica, una due giorni (30-31 maggio 2006) dedicata alle tecnologie e alle soluzioni di convergenza tra la meccanica e l’elettronica organizzata dalla Camera di Commercio di Parma in collaborazione con l’omologa “Camera valdostana delle imprese e delle professioni” e con il Centro Sviluppo di Aosta. L’evento viene coordinato in qualità di segreteria organizzativa alla società Updating di Milano, che offre servizi per la comunicazione e la cultura ad aziende ed enti pubblici. Www. Veicolointelligente. It . . |
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