En självkörande cykel, utvecklad av studenter och forskare på Chalmers, kan göra trafikmiljön säkrare för framtidens cyklister.
Nej, det handlar inte om att vi ska släppa styret för att kunna ägna cykelturen åt att läsa en bok eller studera fågellivet. Syftet med den autonoma cykeln är att göra framtidens fordon mer intelligent.
Fordon ska upptäcka cyklister
Den ska hjälpa fordonsindustrins ingenjörer att utveckla nya system, som gör att fordonen automatiskt kan upptäcka cyklister och förutsäga deras beteende. Och i förlängningen, att helt på egen hand reagera – exempelvis nödbromsa. Allt för att minska risken för trafikolyckor mellan ett fordon och en cykel.
Bakgrunden är att nya fordon ofta är utrustade med en eller flera kameror, och radar, som hjälper föraren att hålla koll på vad som händer i trafikmiljön runt omkring fordonet.
Jonas Sjöberg, professor i mekatronik på institutionen för elektroteknik på Chalmers, som leder arbetet med att utveckla den självkörande cykeln, säger:
– I regel lanseras sådana här system först i premiumbilar, men efter några år mognar tekniken och de blir mer av standardfunktioner. Då följer ofta myndighetskrav på att funktionen ska finnas ombord.
Docka används i testerna
Men för att kunna kravsätta en funktion, måste den kunna testas. I jämförelse med att testa säkerhetsfunktioner mellan fordon måste ytterligare en aspekt beaktas när oskyddade trafikanter är inblandade, såsom fotgängare och cyklister. Det är inte acceptabelt med tester som är potentiellt farliga för en testperson och det är därför som en robotcykel med en docka ska användas i testerna.
– Ett automatiskt system i fordonet kan exempelvis agera olika beroende på om cyklisten vinglar i samband med en omkörning, eftersom vinglandet kan öka olycksrisken. Omkörningen behöver då göras med större marginal. Men för att testa funktionen måste vinglingen kunna upprepas på exakt samma sätt, gång efter gång.
Detta klarar knappast en människotestcyklist av. Men en robotcykel kan programmeras att röra sig identiskt hur många gånger som helst. Vingla, påbörja en vänstersväng eller köra rakt ut i vägbanan – varje hotfull trafiksituation som fordonet automatiskt ska kunna upptäcka och reagera på.
– Det som finns idag i form av testutrustning är en cykel som dras på en liten släde. Detta fungerar för enklare tester. Men med en robotcykel skulle manövrarna kunna bli betydligt mer realistiska, säger Jonas Sjöberg.
”Generation 2”
För närvarande finns två självkörande cyklar i bruk inom det pågående forskningsprojektet. Man skulle, enligt Jonas Sjöberg, kunna säga att de tillhör "generation 2", även om utvecklingen inte följer några strikta generationsväxlingar. Det handlar snarare om successiva förbättringar av delsystemen.
Användningsområden
– Ett av slutmålen med projektet är att Asta Zero ska kunna erbjuda en robotcykel för de fordonstillverkare som vill använda en programmerbar cykel i testsituationer, berättar Jonas Sjöberg.
Men den självkörande cykeln har också andra tänkbara användningsområden, till exempel för faktiska krocktester, det vill säga ett fordon kör på cykeln och så undersöker man hur det gått för testdockan som agerat cyklist.
– Det är en typ av test som man inte kan göra med levande testcyklister. Men exempelvis företag som Autoliv är intresserade av att utveckla skydd för sådana situationer, säger Jonas Sjöberg.
Ur ett hållbarhetsperspektiv skulle forskningen kunna ha en positiv inverkan om en säkrare trafikmiljö för cyklister leder till att fler människor vågar cykla i trafiken i stället för att åka bil, enligt Jonas Sjöberg.
Studentprojekt
Arbetet med robotcykeln har redan pågått i ett par år och ytterligare några år återstår innan en fullt användbar prototyp är klar. Utvecklingen sker mestadels i form av mindre studentprojekt där man förbättrar de ingående delsystemen.
Huvudsakligen är det masterstudenter från Systems, Control and Mechatronics och ingenjörsstudenter från mekatronikprogrammet på Lindholmen som deltar. Även studenter från Mälardalens Universitet i Västerås är inblandade, främst när det gäller bygget av elektroniken.
Dessutom är en doktorand kopplad till cykelprojektet. I sitt avhandlingsarbete utvecklar Yixiao Wang regleralgoritmen, de matematiska instruktioner som ansvarar för att styra cykeln och reglera hastigheten. Detta sker på basis av sensorvärden som hundra gånger per sekund ger besked om tvåhjulingens hastighet, riktning, position och lutning. Även en gästande doktorand, Guanzheng Wen, från ett universitet i Kina deltar just nu i arbetet.
Fordonstestning
Mycket av de praktiska testerna äger rum på Chalmers stora parkeringsplats på campus Johanneberg, men ibland blir det en utflykt till testbanan Asta Zero, utanför Borås, där man utför aktiv säkerhet för mer verklighetsnära fordonstestning.
Fakta:
- Den självkörande cykeln drivs av en elmotor på framhjulets nav och den har dessutom en liten elmotor ovanpå framgaffeln som sköter styrningen. Flera sensorer runt om på cykeln ger besked om hastighet, lutning, GPS-data med mera. Allt samlas i centralenheten, placerad på stången mellan sadel och styre.
- På sadeln sitter en docka, fylld av frigolit. Dess enda funktion är att vara så lik en cyklist som möjligt. Utan en sådan likhet finns det risk för att den automatiska säkerhetsfunktionen i fordonet tror att objektet är något annat och att ingen åtgärd krävs.
- Utvecklingen av den självkörande cykeln sker i en serie forskningsprojekt.
- Partners som för närvarande deltar är, utöver provningsanläggningen Asta Zero och Mälardalens universitet, Volvo Cars, Cycleurope samt Autoliv och Veoneer.
Text: Sandra Tavakoli och Björn Forsman
För mer information, kontakta:
Jonas Sjöberg, professor i mekatronik och ledare för forskargruppen mekatronik på institutionen för elektroteknik, Chalmers
jonas.sjoberg@chalmers.se