Умный манекен испытает системы безопасности автомобиля

Сотрудники Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева (НГТУ) разработали «неубиваемый» манекен для испытаний автомобильных систем безопасности. Изобретение представляет собой механизм движения ног испытательного манекена, предназначенный для моделирования движения человека при проведении различных исследований и испытаний, уточнили в пресс-службе вуза.

Федеральная служба по интеллектуальной собственности Российской Федерации выдала патент № 2851528 на изобретение «Устройство движения ног испытательного манекена» (описание изобретения), разработанное нижегородскими учеными.

Изобретение относится к испытаниям автомобилей при тестировании систем помощи водителю. Технический результат достигается благодаря тому, что разработанное устройство также, как и устройство-прототип, включает основной корпус, расположенные на боковых гранях магнитные элементы для крепления нижних конечностей, системы приводов движения, расположенных внутри основного корпуса.

Авторами изобретения стали сотрудники НГТУ: Дмитрий Кашников, Сергей Манцеров, Людмила Федосова, Антон Золотов и Дмитрий Шакин.

Современные автомобили оснащаются сложными системами помощи водителю (ADAS), такими как автоматическое экстренное торможение (AEB) или предупреждение о столкновении (PCW). Чтобы убедиться, что электроника сработает правильно и машина сама затормозит перед выбежавшим пешеходом, это нужно проверить в реальности. Для этого нужны манекены.

Новое устройство — это «ожившие» ноги такого манекена. Оно заставляет искусственного пешехода делать правильные биомеханические движения. Без этого камера автомобиля может не распознать в манекене человека, и тест будет провален, либо, что еще хуже, система будет настроена неправильно и не сработает в жизни. Новое изобретение «оживляет» манекен. Системы распознавания в автомобиле опираются на несколько свойств манекена: форму, движения, размер, ЭПР (эффективная площадь рассеяния) — мера отражающей способности целевого объекта в радиолокации.

Это площадь фиктивной плоской поверхности, расположенной нормально к направлению падающей плоской волны и являющейся идеальным и изотропным переизлучателем. Чтобы протестировать систему безопасности по-настоящему, машина должна понять, что перед ней живой человек. Изобретение сотрудников политеха заставляет ноги двигаться так, как это делает реальный пешеход. Благодаря сервоприводам, механизм позволяет мгновенно сменить сценарий «бег» на «стоп», имитируя испугавшегося пешехода. Это именно тот момент, когда электроника автомобиля должна принять решение за доли секунды.

Применения манекена с движущимися ногами в испытаниях позволяет в полной мере дать оценку работе систем помощи водителю в автомобилях. Новаторство заключается в неубиваемости и безопасности конструкции. Это устройство «закрытого типа» с ударопоглощающими боковыми крышками. Раньше при ударе механизм часто ломался. Новое устройство проверено в жестких условиях, когда манекены сбивали на скорости 80 км/ч.

В результате ноги, которые крепятся на магнитах, просто отлетали (как и задумано для сохранности), а сам дорогостоящий привод внутри оставался целым и готовым к работе. Для инженера-испытателя это колоссальная разница: не нужно чинить манекен после каждого теста, просто приставил ноги обратно на магниты — и можно проводить следующий заезд.

На ранних этапах разработки была проблема с фиксацией. При интенсивном беге манекена возникали вибрации, и механизм начинал проворачиваться на несущем стержне. Чтобы победить это, мы разработали специальный корпус с вертикальным пазом в виде полукруга на задней грани. Зажимная крышка имеет такой же паз. Когда мы скрепляем их винтами, они обхватывают стержень намертво. Теперь, как бы быстро не «бежал» манекен, устройство сидит как влитое — никакой «болтанки» и люфтов.

Ученым НГТУ имени Р.Е. Алексеева удалось также добиться высокой плавности и точности благодаря тому, что внутри используются переходные втулки с подшипниками качения. Это снижает трение и позволяет сервоприводам очень точно отрабатывать заданную программу. Специалисты проверяли это, сравнивая движения манекена с видеозаписями реальных людей. Повторяемость движений (циклов ходьбы) идеальная, что подтверждено экспертными оценками при калибровке систем.

Новый привод — это «сердце», которое интегрируется внутрь самого манекена пешехода. А уже этот манекен устанавливается на роботизированную платформу, которая перемещает его по полигону. Устройство очень удобно в эксплуатации, поскольку время на сборку минимальное — магниты позволяют собрать манекен за секунды. А смена сценариев (ходьба/бег) происходит с помощью программы без необходимости залезать в механизм с отверткой.

Разработанное устройство обеспечивает значительный уровень детализации и дает возможность моделировать различные варианты движения пешехода: ходьбу, бег, остановку. Это позволяет более точно воссоздавать реальные сценарии поведения человека на проезжей части, что крайне важно для эффективной проверки систем экстренного торможения и других автомобильных технологий.

В настоящее время специалисты политеха переходят к практическому внедрению изобретения. Речь идет о реальном испытательном оборудовании, которое используется на автополигонах. Планируется, что новые «умные манекены» будут использоваться для сертификационных испытаний автомобилей по всей России.