Zelfrijdende auto’s zijn tot nu toe nog toekomstmuziek. Wetenschappers over de hele wereld werken er hard aan om uit te vinden hoe een auto zonder menselijke tussenkomst zijn weg kan vinden in het dagelijkse verkeer. Geautomatiseerde voertuigen moeten niet alleen correct navigeren en obstakels herkennen. Ze moeten ook het besluit kunnen nemen om een langzamer rijdende auto voor hen in te halen (Zie eerder bericht van IO).

Dat geldt niet alleen voor volledig autonome auto’s. Ook de sterk geautomatiseerde auto’s die nu al op de weg zijn, kampen met dat probleem. Dat is voor de geïnstalleerde technologie vooral aan de orde bij inhaalmanoeuvres op tweebaanswegen. De voorganger stoort namelijk de sensoren. Om dit probleem op te lossen, hebben wetenschappers van de Universiteit Ulm nu een systeem ontwikkeld dat de handelingen die voor inhalen nodig zijn, perfect verdeelt tussen mens en systeem.

Meer artikelen over zelfrijdende autorijden lees je hier

Blinde sensoren

Inhalen op tweebaanswegen is vaak voor een automobilist al niet eenvoudig. Hij moet beoordelen of de inhaalmanoeuvre wel veilig is met het oog op tegemoetkomend verkeer. Of het zicht wordt belemmerd door een voor je rijdende vrachtauto. De sensoren van een autonome of sterk geautomatiseerde auto, worden al verstoord door een normale personenauto. En als er bochten, heuveltoppen of afdalingen aan worden toegevoegd, wordt het voor het computersysteem nog moeilijker om een overzicht te krijgen van de situatie. “Mensen weten dat inhalen in dergelijke situaties zeer riskant is”, verklaart Marcel Walch, eerste auteur van de publicatie die de “Best Paper Award” won. De promovendus van het Instituut voor Media-informatica heeft samen met informaticus en universiteitsvoorzitter professor Michael Weber en psychologen van de Universiteit Ulm een coöperatief systeem ontwikkeld dat de respectieve sterke punten van de bestuurder en het voertuig combineert.

© Marcel Walch

Hoewel mensen een verkeerssituatie in ruimtelijke termen beter kunnen begrijpen en de bijbehorende gevaren ‘realistischer’ kunnen inschatten, is de technologie bij de uitvoering van rijmanoeuvres superieur, legt Walch uit. Het is dan ook niet meer dan logisch om de sterke kanten van en mens en techniek bij inhaalmanoeuvres te combineren. Anders zou het voertuig achter de langzamere voorganger moeten blijven. Of de bestuurder zou “met de hand” zelf moeten inhalen. De persoon moet dus de beslissing nemen om in te halen, maar de manoeuvre zelf wordt door het voertuig uitgevoerd. Voor deze overgang is een “overdracht” nodig, waarbij het mogelijk is om over te schakelen van automatische naar handmatige bediening.
Als de tegenoverliggende rijstrook vrij is, verwacht de automobilist dat het systeem de inhaalmanoeuvre begint. Professor Martin Baumann, hoofd van de afdeling Human Factors Department, is samen met twee doctoraatsstudenten betrokken bij dit onderzoeksproject. Hij benadrukt dat het vertrouwen in technologie kan worden verstoord en de acceptatie ervan kan worden geschaad, als mensen het gedrag van automatische systemen als ongepast ervaren. Als de het systeem echter meedeelt dat de inhaalmanoeuvre niet wordt ingezet omdat de zichtbaarheid beperkt is, dan weet de menselijke bestuurder dat hij moet ingrijpen. Hij kan dan het systeem melden dat de andere weghelft wel vrij is. Op deze manier kan de mens de technologie beter “begrijpen” en voldoende ondersteuning bieden, zeggen de onderzoekers. Bestuurder en automatisering werken perfect samen.

Eerste tests succesvol afgerond

Dit coöperatieve systeem voor inhaalmanoeuvres werd getest in een geavanceerde rijsimulator van het Instituut voor Human Factors. In de cockpit van deze simulator is een groot display ingebouwd, zodat de bestuurder en het voertuig op elkaar kunnen reageren. Het landschap en de route voor de rit over een tweebaansweg worden geprojecteerd op drie grote schermen. De snelheid in de simulatie lag rond de 100 km/u. Op het afwisselende traject moesten auto’s worden ingehaald die ongeveer 70 km/u reden.
Tijdens de simulatie moesten de menselijke bestuurders bepaalde testopdrachten uitvoeren, die hen in meer of mindere mate afleidden. De simulatie was zo ingesteld, dat de auto vrij dicht op zijn voorganger kwam te rijden.  Omdat zo het “zicht” zowel voor de bestuurder als voor de sensoren van het voertuig beperkt was, deden zich vaak “riskante” situaties voor. Net zoals in het echte leven. Vervolgens werd het inhaalproces ofwel automatisch gestopt, ofwel door de menselijke bestuurder afgebroken.

© Marcel Walch

Inhalen met een druk op de knop

De onderzoekers hebben ook onderzocht hoe een geschikt interactiesysteem eruit zou kunnen zien. Daarbij is de bestuurder in staat het inhaalproces op gang te brengen en – in het geval van tegemoetkomend verkeer – veilig en tijdig te stoppen. Zij onderzochten twee verschillende interactietechnieken: De “CLICK” en de “HOLD” procedure. Bij de “CLICK”-methode moesten de simulatiedeelnemers op een display op een knop “Inhalen toestaan” drukken om in te halen. Deze knop veranderde op dat moment in een knop “Inhalen annuleren”. Dit betekent dat als de bestuurder deze knop opnieuw aanraakt, het inhaalproces wordt afgebroken. Bij de “HOLD”-versie moet de bestuurder de inhaalknop ingedrukt houden, tot de omschakeling naar de tegenoverliggende rijstrook is voltooid. Uiteindelijk verklaarden veel testers dat ze de “HOLD”-technologie veiliger vonden, omdat het inhaalproces bij gevaar sneller kon worden gestopt. Maar de “CLICK”-variant beschouwden ze als praktischer en gebruiksvriendelijker.

Aan het eind van het onderzoek bleek dat veel testrijders de voorkeur gaven aan een coöperatieve aanpak boven handmatig inhalen. Tegelijkertijd was het echter ook duidelijk dat mensen niet altijd in staat zijn om met complexe situaties om te gaan. Vooral wanneer ze afgeleid zijn. Bij het inzetten van de inhaalmanoeuvre, vergaten de deelnemers vaak in de achteruitkijkspiegel te kijken. De onderzoekers bevelen daarom aan dat het voertuig mensen eraan herinnert om in de achteruitkijkspiegel te kijken. Waarbij, indien nodig, ook sensoren waarschuwen voor achteropkomend verkeer, om gevaarlijke situaties te voorkomen.

Het project werd gefinancierd door het Bondsministerie van Onderwijs en Onderzoek in het kader van het gezamenlijke KoFFI-project voor coöperatieve interactie tussen bestuurder en voertuig. Het werd in het najaar gepresenteerd en uitgereikt op de toonaangevende vakbeurs voor automotive user interfaces, de Automotive UI 2019 in Utrecht.
Een soortgelijk project werd ook ontwikkeld in het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), waar het PAKoS-project op 15 november tijdens een rijdemonstratie zal worden gepresenteerd. Het gaat ook om een soepele interactie tussen mens en technologie en een situatiegebonden probleemloze overdracht aan de menselijke bestuurder. Voorbeelden van een dergelijke situatie doen zich voor bij wegwerkzaamheden waar snelheidsbeperkingen gelden en geen duidelijke rijstroken voor het systeem zichtbaar zijn, of niet in kaart gebrachte privéterreinen.