Etikettarkiv: University of Southampton

Autonomous vehicle interior design and technology symposium 2017

Den 20-22 juni var det dags för årets upplaga av Autonomous Vehicle Interior Design and Technology Symposium som hölls i Stuttgart. Programmet var fullspäckat med talare från olika företag, institut och universitet. En generell slutsats är att det är mycket forskning och utveckling som pågår inom området, men det är få (om ens några alls) som undersöker långtidseffekter av diverse idéer och koncept som tas fram. Detta kan bero på att det är få automatiserade fordon som är ute i trafiken idag, men också på att det för tillfället saknas metoder och mått som lämpar sig för utvärdering av dessa idéer och koncept. En annan generell slutsats är att alltfler börjat uppmärksamma att dagens prototyper av automatiserade fordon  inte är anpassade för samhällets kanske mest behövande grupper: blinda, rörelsehindrade, äldre, barn.

Nedan följer fler detaljer från föredragen som jag deltog på.

Jag var själv en av talarna och mitt föredrag handlade om hur kommunikation av intentioner kan användas för att öka tilliten till automatiserade fordon. Det är ett koncept som länge använts inom robotiken, där huvudidén är att människan och roboten kommer ha lättare att förstå varandras beteenden om båda två kommunicerar sina intentioner på ett tydligt sätt. Att de kan förstå varandras beteenden gör det lättare för dem att förutsäga varandras handlingar vilket i sig leder till att en tydligare och säkrare samverkan – grundförutsättningar för att människor ska känna tillit till robotar. Resultaten från flera av våra studier inom området (CARS, AIMMIT, AVIP, AIR) tyder på att det här tankesättet kan användas för att skapa tillit till automatiserade fordon. Utmaningen ligger dock i att visa ”lagom” mycket information.

John Tighe från JPA Design pratade om design av flygplan och vad vi kan lära oss av denna när det gäller automatiserade vägfordon. Upplevelsen i flygplan är väldigt avskalad och resenärer har liten information om kontexten (t.ex. är fönstren väldigt små). Det är dock tveksamt om en sådan design skulle fungera för vägfordon. I flygbranschen är flygtillverkarna väldigt osynliga – det är andra egenskaper snarare än flygplansmärket som lockar resenärer. Är tillverkarna av vägfordon på väg mot samma öde?

Frederik Diederichs från Fraunhofer presenterade bland annat en simulatorstudie om tiden som det tar för en förare att återta kontrollen från fordonet vid överraskningssituationer när det krävs snabba reaktioner, som exempelvis inbromsning. Slutsatsen är att det krävs minst 2,5 sekunder att påbörja en inbromsning givet att föraren håller händerna på ratten. Han presenterade också en annan simulatorstudie som utgick från antagandet att det är bra om förarna kan sova medan fordonet framförs automatiskt (nivå 4), för då minskar risken att de drabbas av mikrosömn när de blir tvungna att ta över kontrollen och köra själva (ett problem som är vanligt idag). Studien undersökte om förarnas förmåga att ta över kontrollen och manövrera fordonet (hålla avstånd, byta körfält etc.) förändras beroende på om de varit vakna i 1, 7 eller 15 minuter. Analysen av kvantitativa data visade ingen statistiskt signifikant skillnad, men förarna beskrev att de hade sämst upplevelse 1 minut efter att de vaknat och bäst 7 minuter efter att de vaknat. Från det blev slutsatsen att det är bra med power-naps i bilen så länge föraren vaknar mer än 1 minut innan kontrollövertagandet behöver ske. För att kunna tillgodose detta är det viktigt med system som övervakar föraren.

Derek Viita från Strategy Analytics påpekade att gränssnitt och kommunikation från dagens semi-automatiserade funktioner till föraren är generellt sett av dålig kvalitet och tar inte hänsyn till förarnas behov. Några konkreta exempel baserat på fältstudier: funktionerna informerar inte föraren på ett tillförlitligt sätt om systemfel, det är svårt att förstå informationen snabbt, reglagen är utspridda och otydliga, anslutande trafik upptäcks inte alltid i trafikstockningsscenarier.

Hans Roth från Harman belyste vikten av att designen av framtida bilar behöver återspegla den alltmer föränderliga livsstilen hos användarna. Dagens design av hytten kretsar mycket kring föraren, men framöver behöver designers tänka mycket mer på alla som färdas i fordonet och deras behov.

Frank Flemisch från Fraunhofer FKIE och RWTH Aachen pratade om system resiliance, eller systemets förmåga att på ett säkert sätt hantera icke-normala händelser och återhämta sig efter dessa händelser utan att varken den faktiska eller upplevda säkerheten rubbas. När det gäller fordonsautomation är det viktigt att betrakta fordonet och människan som ett system, och att redan kända teorier och modeller som H-metaforen, situationsmedvetenhet, Swiss Cheese-modell om fel integreras i designen.

Meike Jipp från German Aerospace Centre (DLR) gick in på hur beteendet av automatiserade fordon kommer att påverka beteendet hos andra trafikanter runtomkring. Det finns en risk att fordonens beteende inte återspeglar förväntningarna hos andra trafikanter, och detta i sig kan orsaka frustrationer och leda till säkerhetskritiska incidenter. Denna tes bevisades i en simulatorstudie bestående av fyra simulatorer som gjorde att fyra fordon kunde delta i samma trafiksituation. Tre av dem framfördes manuellt medan den fjärde var automatiserad och kunde kommunicera med trafikljus. Om exempelvis det automatiserade fordonet stannade en stund innan trafiksignalen blev röd eller började rulla en stund innan trafiksignalen blev grön, orsakade det häftiga inbromsningar och frustrationer hos de andra förarna i närheten. Frustrationen mätes både subjektivt och med hjälp av automatisk igenkänning av ansiktsuttryck.

Heinz Abel från Continental pratade om vikten av att ha ett holistiskt angreppsätt för att skapa en bra användarupplevelse och god tillit. Multimodal interaktion mellan fordonet och föraren är viktigt för detta, samt att kontrollöverlämningen är anpassad efter förarens tillgänglighet. För detta är det nödvändigt att ha system som övervakar föraren. Det är också viktigt att systemet är transparent och samarbetar med föraren. Som ett exempel på detta visade Heinz ett gränssnitt för kommandobaserad automatiserad körning som möjliggör för föraren att tala om fordonet sina önskemål som att byta körfält och köra om.

Philip van der Borch från Moog pratade om körsimulatorer och hur de kan optimeras för att skapa tillförlitliga resultat. Han lyfte fram påståendet att många har en uppfattning av att rörelsebaserade simulatorer är bättre än statiska och ökar känsla av realism, men så behöver inte fallet vara. En rörelsebaserad simulator med icke-optimerad rörelsefunktion kan ha motsatt effekt.

Olaf Preissner från Luxoft påpekade att förväntningar, reglering och konkurrenspress från andra industrier ställer nya krav på fordonets användarupplevelser. I stället för status och körglädje kommer komfort och tidsbesparing att vara viktiga. Fordonets gränssnitt och användarupplevelse kommer därmed att bli drivkrafter bakom bilvalet. För att åstadkomma rätt användarupplevelse kommer framtidens fordon behöva ha adaptiva gränssnitt som exempelvis anpassas beroende på om fordonet framförs av föraren eller i automatiserat läge, och om föraren är ensam i fordonet eller åker med en passagerare.

Fabian Chowanetz från J.D. Power presenterade en studie om visar att förarna använder stödsystem som förbättrar deras vy runtom bilen. Andra stödsystem som ligger till grund för automatiserad körning används mindre, vilket skulle kunna innebära att det blir svårt att uppnå stor spridning av automatiserade fordon i framtiden. Studien visar dock att de som fått ordentlig genomgång av systemen hos bilhandlaren är mer benägna att använda dem.

Alexander Eriksson från Southampton University underströk att vi generellt sett fokuserar mycket på den genomsnittliga föraren snarare än helheten. Utifrån en rad studier föreslår han istället ett mer inkluderande angreppssätt. Vidare föreslår han att tillåta förarna att själva anpassa tidsramen för övergången från automatiserat till manuellt läge, och att sensorinformation bör användas för att informera föraren oberoende i vilket läge som fordonet framförs.

Christian Purucker från WIVW pratade om förvirring kring aktuellt automationsläge (mode confusion) utifrån några olika studier som utförts, delvis i körsimulatorer och delvis på testbana. Några av vanliga orsaker bakom förvirringen är att användaren tillskriver mänskliga egenskaper till fordonet och tror att fordonet är mer intelligent än vad det är, att användaren ”överför” kunskaper från ett fordon till annat som inte nödvändigtvis har system som fungerar på samma sätt, att det är otydligt när automationsläget ändras, eller att användaren har fel förväntningar på att olika system är sammankopplade.

Christian Schirp från Kostal presenterade ett koncept för kommandobaserad körning (en idé som Continental också presenterat). Genom att tillåta föraren att påverka fordonets taktiska beslut (körfältsbyte och dylikt) kan föraren känna att hon/han deltar i körningen.

Moritz von Grotthuss från Gestigon belyste vikten av att fordonet är medvetet om vad föraren och passagerarna gör, inte minst för att kunna anpassa passiva säkerhetssystem vid behov. Han presenterade ett system som med hjälp av kamerabilder skapar modeller av kroppen. Detta kan sedan användas för att bedöma vilka aktiviteter som personen i fråga är involverad i. Aktivitetsigenkänning verkar vara något som fordonstillverkarna är intresserade av att göra själva.

Tim Smith från ustwo pratade om utmaningar som automationen måste överkomma för att gynna samhällsgrupper som funktionshindrade, blinda och barn. Det måste vara lätt att sig in och ut ur fordonet, vilket inte är fallet med många av dagens prototyper. Många av de blinda vill känna sig vara i kontroll och inte sitta i passagerarsätet. Barn vägrar gå in i en bil utan sina föräldrar. Då blir det svårt att räkna med att visionen om att automatiserade fordon skjutsar våra barn till skolan kommer att förverkligas om vi inte erbjuder dem den tryggheten de behöver.

Cyriel Diels från Coventry University presenterade en studie om skärmplaceringen och dess relation till åksjuka. Studien undersökte effekten av två olika skärmplaceringar: hög (ungefär i höjd med framrutan, bra periferiseende) och låg (ungefär i höjd med instrumentpanelen, begränsat periferiseende). Testdeltagarna fick utföra en sökuppgift på skärmen medan de färdades i bilen på en utvald väg. Resultaten visar att 80% av 18 testdeltagarna uppvisade något symptom på åksjuka. När skärmen var placerad i höjd med framrutan reducerades symptomen med i snitt 35% , vilket tyder på att skärmplaceringen i automatiserade fordon är en viktig designparameter.

Joscha Wasser från Coventry University och HORIBA MIRA presenterade resultat från sin studie om självkörande bussar och pods. Dessa fordon väntas förbättra mobiliteten för dem som inte kan köra själva, t.ex. funktionshindrade. Men designen av dessa fordon är för tillfället inte anpassad till funktionshindrade. Det är exempelvis svårt att kliva på/av på grund av höjden (vilket stämmer med studien som ustwo presenterade). Dessutom har många av dessa fordon tonade rutor som gör det svårt att se in i fordonet, vilket upplevs obehagligt av många potentiella användare.

Hur snabbt kan en förare återta kontrollen?

En grupp forskare vid University of Southampton har utfört en studie där de undersökt hur snabbt en mänsklig förare kan återta kontrollen från ett högt automatiserat fordon [1, 2].

Testet utfördes i en körsimulator där teststräckan bestod av en sexfilig motorväg med tre körfält i vardera riktningen. Testgruppen bestod av 26 förare (10 kvinnor och 16 män) som var mellan 20 och 52 år. I genomsnitt hade de haft körkort i 10,6 år (minimum 1 år). För att växla mellan manuellt och automatiserat läge behövde förarna aktivera två knappar på en touchskärm placerad i bilens mittkonsol. När det krävdes att de återtar kontrollen fick de en uppmaning via en ikon som ersatte hastighetsmätaren på instrumentpanelen och ett röstmeddelande som löd ”Please resume control”.

Övertagningstiden mättes både när förarna åkte med i ett automatiserat fordon utan att vara engagerade i några andra uppgifter och när de var engagerade i att läsa en artikel från National Geographic.

För det första fallet varierade tiden mellan 2,0 och 25,8 sekunder (median 4,6 sekunder). När förarna var distraherade med läsning tog det mellan 3,2 och 21,0 sekunder (median 6,1 sekunder) för dem att återta kontrollen. Räknat med medianvärden innebär detta att bilen hinner förflytta sig ca 143 respektive ca 190 meter tills föraren kan återta kontrollen. Viktigt att notera är att dessa tider inte inkluderar tiden det tog för förarna att ta ställning till vad som händer i den givna situationen.

Källor

[1] Eriksson, A., Santon, N.A., Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society. Takeover Time in Highly Automated Vehicles

Noncritical Transitions to and From Manual Control.

[2] Brown, B., Digital Trends. Lives depend on how fast drivers resume control of semi-autonomous vehicles. 2017-01-30 Länk

Automatiserad körning på Transportforum

Den 8-9 januari var det dags för VTIs årliga Transportforum i Linköping som drog flera hundra deltagare. Automatiserade fordon och transportsystem fick en hel del uppmärksamhet. Här är ett referat från de föredrag som jag deltog på.

  • Inledningstalet som hölls av infrastrukturminister Anna Johansson handlade om Framtidens transportsystem för en hållbar samhällsutveckling. Hon påpekade bl.a. att vi i Sverige har en lång tradition av att sätta trafiksäkerheten högt på agendan. Som ett exempel tog hon trepunktsbältet som är en svensk innovation som blivit känd i hela världen och som finns i alla bilar. I framtiden behöver vi identifiera hur vi kan koppla ihop våra nya innovationer med möjligheten till affärer i stora delar av världen med ökad trafiksäkerhet här hemma. Anna undrade också om automatisering är svaret på frågan om ökad trafiksäkerhet och på vilket sätt kan man minska möjligheten till beteenden som leder till dödsolyckor.
  • Anders Eugensson från Volvo Cars berättade om Volvos syn på automatisering. Uppkoppling är en stor drivkraft till den pågående utvecklingen. För nya generationer är det viktigare att vara uppkopplad än att köra. Många tycker dock att bilen bör skärmas av för att öka trafiksäkerheten. Volvo vill istället möjliggöra uppkoppling samtidigt som trafiksäkerheten förbättras. Automatiserad körning är ett sätt att uppnå detta. Inom DriveMe projektet som drar i gång 2017 kommer 100 vanliga förare få möjlighet att köra automatiserade Volvobilar i vanlig trafik (flerfiliga vägar utan mötande trafik och med låg risk för fotgängare). Utöver bättre trafiksäkerhet väntas automatiserad körning adressera andra samhällsutmaningar inklusive bättre infrastrukturanvändning och mindre trafikstockningar, samt möjliggöra ett mer flexibelt transportsystem. Anders tror att vi om 5-6 år kommer ha fordon som tar de första stegen mot automation, men att det kommer dröja längre innan vi har fordon som helt och hållet klarar sig utan någon förare.
  • Neville Stanton från University of Southampton i England pratade på temat The automated automobile: Distributed Cognition in Driving. Människor har en naturlig förmåga att anpassa uppmärksamhetsnivån efter uppgiften som de utför (Malleable Attentional Resources Theory, MART). Om uppgiften kräver mycket uppmärksamhet avsätter vi mycket uppmärksamhet åt denna, och vice versa. Problemet uppstår när en snabb anpassning behövs, dvs. när vi behöver växla från låg till hög uppmärksamhetsnivå. Risken är stor att det här problemet uppstår i automatiserade fordon. Så som utvecklingen ser ut idag kommer förarens roll övergå från att ha manövreringskontroll till att övervaka det automatiserade systemet. Detta leder till ”moment 22”: vi strävar efter att eliminera föraren från alla köruppgifter, men samtidigt kräver vi av föraren att han/hon ska vara uppmärksam och redo att snabbt ta över kontrollen för att det är han/hon som är ansvarig för framförandet av fordonet. För att komma runt problemet bör vi tänka på följande sätt:
    • Automatisera bara det som är nödvändigt att automatisera och när det är nödvändigt.
    • Sträva efter att stödja föraren och inte att ersätta denne.
    • Ett automatiserat system ska vara transparent.
    • En “pratig” co-pilot är att föredra snarare än en tystlåten auto-pilot.
    • Om det uppstår tekniska problem ska systemet gradvis och smidigt degraderas.
  • En paneldebatt med Birgitta Hermansson (Transportstyrelsen), Suzanne Andersson (Göteborgs stad), Maria Krafft (Folksam), Bengt Svensson (Rikspolisstyrelsen), Magnus Hjälmdahl (VTI) handlade också om automatiserade fordon. Många viktiga frågor adresserades – hur mycket kommer automatiserade fordon att förändra/påverka vårt samhälle, försäkringar, integritet, polisens arbete, lagstiftningen, krav på fordon, förare, infrastrukturen, etc. Ni kan höra hela debatten här (börjar runt 57:00).
  • Niklas Strand från VTI talade på temat Semi-automated versus highly automated driving in critical situations caused by automation failures. Niklas berättade om en simulatorstudie som med 36 förare undersökt effekten av systemfel i två system med olika grad av automation: Adaptive Cruise Control (ACC, hjälper till att hålla en förvald hastighet och tidslucka till framförvarande fordon) och Traffic Jam Assist (TJA, samma funktionalitet som ACC plus styrning i sidled).
    Följande tre systemfel kunde uppstå under körningen: måttligt (60 % av bromskapaciteten), allvarligt (30 % av bromskapaciteten) och fullständigt (0 % av bromskapaciteten).
    Studien visade bl.a. att förarna hade en tendens att köra säkrare när felen uppstod i systemet med lägre grad av automation (ACC). Den visade också att återhämtningen blev svårare vid fel i systemet med högre grad av automation (TJA).
    En länk till Niklas presentation kommer att finnas tillgänglig på VTIs hemsida inom kort (Session 1).
  • Lars Englund från Transportstyrelsen talade på temat Är automatiserade förarstöd lösningen för de som på grund av sjukdom inte får inneha körkort?
    Det finns en rad olika sjukdomar som kan omöjliggöra körkort eller orsaka problem i trafiken:

    • Kroniska sjukdomar (t.ex. nedsatt syn, demens och andra kognitiva problem).
    • Sjukdomar som ger problem i vissa situationer (t.ex. dålig syn i mörker, aggressiva reaktioner, alkoholism, drogberoende).
    • Sjukdomar som ger plötslig inkapacitering (t.ex. plötsligt hjärtstopp, epileptiskt anfall, insomning, medvetslöshet på grund av lågt blodsocker).

    Idag saknas det statistik för hur många trafikolyckor som orsakas av sjukdomar, men tolkat från internationella studier kan det röra sig om 15-20 %. En vanlig ”åtgärd” är att man försöker identifiera dem som har trafikfarliga sjukdomar och återkalla deras körkort (ca 8 000 återkallas årligen).
    Lars påpekade dock att det är särskilt viktigt att de som är sjuka får köra bil, och att det inte handlar bara om de äldre även om de är en viktig grupp.
    Idag försöker man med hjälp av olika medel underlätta bilkörningen för de sjuka (t.ex. anpassa fordon för rörelsehinder, använda ortoser, proteser och prismalinser mot dubbelseende). Förhoppningen är att avancerade förarstödsystem ska underlätta körningen för ännu fler sjukdomsdrabbade. Det är framförallt plötsliga insjukningar som Lars hoppas att sådana system ska kunna adressera i en första omgång. Det är viktigt att studera sådana system och identifiera deras potential för den nämnda målgruppen.

  • Min kollega Maria Nilsson (och jag) talade på temat The human in the autonomous transport system baserat på resultat från två projekt.Det ena projektet heter AIMMIT och adresserar samverkan mellan människan och det automatiserade fordonet som hon transporteras i. Hur skulle det se ut om föraren/passageraren kunde påverka det automatiserade fordonets strategiska beslut, t.ex. tala om för fordonet att köra om framförvarande fordon när detta är möjligt? Interaktionsgränssnittet som togs upp för att exemplifiera detta har utvecklats inom ett studentprojekt på Högskolan i Halmstad.
    Det andra projektet handlar om samverkan mellan automatiserade fordon och fotgängare. Några olika multimodala gränssnitt som förmedlar fordonets intention till fotgängaren visades. Dessa har utvecklats i ett samarbete mellan Viktoria Swedish ICT och Interactive Institute Swedish ICT och kommer att vidareutvecklas inom ett examensarbete.
  • Magnus Hjälmdahl från VTI pratade på temat Truck drivers’ expectations and experience of automated truck platoons. Han presenterade resultat från två projekt, iQFleet och ADEMAS, som handlat om kolonnkörning (platooning) med lastbilar och som utförts i samarbete med Scania. Kolonnkörningen som testats går ut på att lastbilarna kör tätt efter varandra och att föraren i den första lastbilen ansvarar för alla lastbilar i kolonnen. Testerna har utförts både i en körsimulator och i verklig trafik där förarna fick testa kolonnkörning under några månader alterantivt ett år. Kortfattat kan man säga att många av dem var initialt negativa till sådan typ av körning. Många var rädda att förlora sin frihet och yrkesstolthet, var ovilliga att arbeta i grupp samt oroliga för sin säkerhet. Deras inställning blev mer positiv efter de genomförda långtidstesterna.Studien visade också att automatisering av vissa köruppgifter inte nödvändigtvis leder till reducerad kognitiv belastning. En annan indikation är att automatisering ökar tröttheten hos lastbilsförare. Magnus presentation kommer vara tillgänglig på VTIs hemsida inom kort.
  • Annika Larsson från ÅF pratade på temat What is the new normal? Evaluating the effects of (semi-) autonomous vehicles. Annika påpekade att medan vi är vana att utvärdera förarstödsystem i säkerhetskritiska situationer har vi väldigt begränsad kunskap om hur man utvärderar system som stödjer föraren under vanlig körning. Detta är speciellt viktigt om man pratar om system med högre grad av automation.
    Beteendeförändringar och anpassningar över tiden är en annan aspekt som hon lyfte fram. Det är viktigt att utvärdera system med avseende på hur de faktiskt används och inte på om de fungerar så som deras utvecklare tänkt sig.
    Utmaningen ligger i att sådan utvärdering är svår att genomföra innan systemet finns ute på marknaden. Ett sätt att komma runt detta är att utveckla utvärderingsmetoder som fokuserar på hur strategiska och taktiska delar av köruppgiften kan komma att förändras med tiden. Mer om det hela kan ni läsa i Annikas doktorsavhandling med titel Automation and the nature of driving – the effects of adaptive cruise control on drivers’ tactical driving decisions.