Veilige interactie tussen mens en zelfrijdende auto

Thema:: AV mens interactie; Intelligent verkeer en vervoer

Hoewel de rol van de mens bij geautomatiseerd rijden kleiner wordt, blijft het toch cruciaal om rekening te houden met menselijk gedrag en hoe mensen met geautomatiseerde voertuigen interacteren.

Huidige uitdagingen geautomatiseerde voertuigen

Het begrijpen en modelleren van menselijk gedrag is cruciaal voor het voorspellen en beoordelen van de veiligheid van interacties tussen mensen en geautomatiseerde voertuigen, zowel binnen als buiten het voertuig. De technologie moet in staat zijn om de toestand van de bestuurder in te schatten. Daarnaast moet het voertuig in verkeerssituaties in staat zijn om andere weggebruikers (zowel gemotoriseerd als ongemotoriseerd) te begrijpen en er op de juiste manier op te reageren – zowel in kritieke als niet-kritieke situaties.

Een van de belangrijkste uitdagingen vormen de mensgerelateerde aspecten van recente regelgeving en de interpretatie daarvan; de definitie van een ‘competente en oplettende bestuurder’ laat bijvoorbeeld veel ruimte voor interpretatie en maakt het objectief vergelijken van een zelfrijdend voertuig met een competente en oplettende bestuurder buitengewoon uitdagend.

Een heel andere maar net zo belangrijke potentiële bedreiging voor het succes van geautomatiseerd rijden is bewegingsziekte. In een zelfrijdende auto waarin bestuurders passagiers worden, kan wagenziekte een grote impact hebben op het algemene comfort en de bruikbaarheid van het voertuig. De verwachting dat de bestuurder tijdens het rijden andere activiteiten kan ondernemen wordt dan immers niet waargemaakt. Bovendien kan wagenziekte het veilig overnemen van de controle van het voertuig in de weg staan.

Onze visie op veilig geautomatiseerd rijden

Voor TNO gaat veilig geautomatiseerd rijden over meer dan het vermijden van ongelukken. Het omarmen van een verantwoordelijke en sociaal bewuste rijstijl vergroot de veiligheid aanzienlijk. Omdat autorijden ook een sociale activiteit is, moeten zelfrijdende voertuigen rijgedrag laten zien dat acceptabel is voor menselijke weggebruikers.

Zelfs met automatisering blijven mensen gedeeltelijk betrokken bij het besturen van het voertuig, waardoor veilige overname van de rijtaak nodig is. Bestuurders moeten de capaciteiten van het voertuig begrijpen, terwijl het voertuig ook de capaciteiten van de bestuurder moet begrijpen.

Om bewegingsziekte bij geautomatiseerd rijden effectief aan te pakken, moeten we de oorzaken en mechanismen van wagenziekte begrijpen zodat we voertuigen kunnen ontwerpen waarin de kans daarop geminimaliseerd wordt.

TNO ontwikkelt wetenschappelijk onderbouwde methodologieën voor veiligheidsbeoordelingen en deze bieden een robuust kader voor het evalueren van technologieën voor geautomatiseerd rijden door voertuigfabrikanten en voor goedkeuring door regelgevende instanties. Onze holistische benadering van veilig automatisch rijden is gebaseerd op onze expertise in verkeersdynamica, gedragspsychologie, menselijke fysiologie en data science.

Onze oplossingen

De gedeelde verantwoordelijkheid voor het uitvoeren van de rijtaak vormt een belangrijke uitdaging bij het ontwerpen en beoordelen van Level 2 Driver Control Assistance Systems (DCAS) en Level 3 Automated Lane Keeping Systems (ALKS) . Bestuurders moeten op elk moment het stuur over kunnen nemen, wat een grondig begrip van het situationeel bewustzijn en de mentale betrokkenheid van de bestuurder vereist.

De huidige wetgeving met betrekking tot Driver Control Assistance Systems (DCAS) staat toe om de rijtaak verregaand te automatiseren terwijl de verantwoordelijkheid voor het veilig rijden bij de bestuurder blijft. Deze verregaande automatisering kan misplaatst vertrouwen in de prestaties van deze geautomatiseerde rijsystemen in de hand werken. Hoewel de regelgeving verplicht om bij gebruik van dit soort systemen de fysieke en visuele betrokkenheid van de bestuurder in het voertuig vast te stellen (met andere woorden 'ogen op de weg, handen aan het stuur'), is mentale betrokkenheid van de bestuurder net zo belangrijk. Om veilig geautomatiseerd te kunnen rijden, is het essentieel dat bestuurders mentaal betrokken zijn bij de rijtaak en in staat zijn om snel de controle over te nemen wanneer dat nodig is.

Bij TNO richten we ons op het ontwikkelen van innovatieve methodes voor het beoordelen van het bewustzijn van de bestuurder. Door het monitoren en analyseren van het gedrag en het inschatten van de mate waarin de bestuurder zich bewust is van de specifieke rijsituaties, proberen we te bepalen of de bestuurder klaar is voor een veilige controleoverdracht.

Om dit onderzoek uit te voeren, maakt TNO gebruik van haar expertise in geautomatiseerde voertuigtechnologie, de kennis van de zwakke punten ervan en combineert dit met kennis van gedragspsychologie. Daarnaast biedt TNO unieke onderzoeksfaciliteiten, waaronder rijsimulatoren en apparatuur voor het monitoren van de bestuurder.. Deze interdisciplinaire aanpak stelt TNO in staat om effectieve oplossingen te ontwikkelen die de veiligheid van geautomatiseerd rijden verbeteren.

Voertuigveiligheid gaat niet alleen over ongevallenstatistieken, maar ook over subjectieve veiligheid en een veilige rijstijl. Voor een maatschappelijke acceptatie van geautomatiseerd rijden is het essentieel om vertrouwen te creëren bij andere weggebruikers.

De onlangs ingevoerde Europese regelgeving voor geautomatiseerde rijsystemen, zoals Automated Lane Keeping Systems (ALKS) en Driver Control Assistance Systems (DCAS), bevat abstracte richtlijnen die ruimte laten voor verschillende interpretaties. Deze voorschriften vereisen dat geautomatiseerde systemen 'verantwoordelijk, voorspelbaar en conflictvermijdend gedrag' vertonen en 'voorspelbare scenarios' aankunnen.

De uitdaging voor de ontwikkelaars en beoordelaars is om deze subjectieve richtlijnen, te vertalen naar objectieve technische specificaties en specifieke beoordelingsprotocollen voor zelfrijdende voertuigen. Zulke duidelijke richtlijnen voor de industrie en de autoriteiten zijn essentieel voor het vertrouwen in de betrouwbaarheid en performance van geautomatiseerde systemen.

Met StreetProof biedt TNO een unieke oplossing door technische eisen te ontwikkelen om deze veilige en verantwoorde rijstijl te bereiken. In tegenstelling tot ons scenario based safety assessment programma, gericht op het detecteren en voorkomen van onveilig gedrag, richt dit innovatieprogramma zich op het definiëren van rijgedrag dat actief bijdraagt aan de verkeersveiligheid. We zijn erin geslaagd om formele en informele richtlijnen voor rijgedrag te vertalen naar wiskundige formules, waardoor we gedragsmodellen kunnen maken op basis van rijdata van de openbare weg. Deze modellen worden vervolgens omgezet in technische specificaties. Daarnaast gebruiken we menselijke evaluatie om te beoordelen welk rijgedrag acceptabel is of niet.

De opmars van automatisch rijden heeft het bewustzijn over wagenziekte in de auto-industrie aanzienlijk vergroot. In een zelfrijdende auto worden bestuurders passagiers en is er een verhoogde kans op wagenziekte. Deze verschuiving heeft geleid tot meer aandacht voor de aanpak van bewegingsziekte als een kritische overweging bij de ontwikkeling van geautomatiseerde voertuigen.

Bewegingsziekte is al lange tijd een probleem bij autoritten, waar passagiers vaker last van hebben dan bestuurders. Studies wijzen uit dat tot 62% van de passagiers last heeft van bewegingsziekte, vergeleken met ongeveer 24% van de bestuurders. In zelfrijdende auto's zullen daarom mensen waarschijnlijk vaker last hebben van bewegingsziekte. Het aanpakken van dit probleem is cruciaal voor een succesvolle toepassing van automatisch rijden. Zonder gerichte interventies zou bewegingsziekte een grote uitdaging kunnen vormen voor de wijdverspreide acceptatie van autonome voertuigen.

TNO heeft uitgebreide expertise in onderzoek naar bewegingsziekte en werkt nauw samen met partners uit de industrie om effectieve oplossingen te ontwikkelen om dit probleem aan te pakken ten behoeve van zelfrijdende voertuigen. Autofabrikanten maken gebruik van TNO's modellen om bewegingsziekte te voorspellen, zodat rekening kan worden gehouden met welzijn en comfort bij het programmeren van het rijgedrag van autonome voertuigen. Veiligheid is daarentegen ook een belangrijk aspect, omdat het voorkomen van wagenziekte ervoor zorgt dat bestuurders in staat zijn om de rijtaak over te nemen wanneer dat nodig is.

Naast fysieke bewegingsziekte is TNO ook gespecialiseerd in cybersickness, wat relevant is gezien de verwachte toename van virtual reality (VR) toepassingen in auto's in samenhang met geautomatiseerd rijden. De combinatie van fysieke en virtuele bewegingsziekte brengt nieuwe uitdagingen met zich mee en de expertise van TNO is essentieel in dit kader.

De expertise en faciliteiten van TNO voor onderzoek naar rijcomfort en bewegingsziekte zijn wereldwijd ongeëvenaard. Met een multidisciplinair team van deskundigen op het gebied van menselijke factoren en ultramoderne faciliteiten, waaronder een unieke driedimensionale bewegingssimulator, beschikt TNO over unieke mogelijkheden voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van menselijke factoren en bewegingssimulatie.