Modellering av människans balans och stegåterhämtning i kollektivtrafiken

Forskningsprojekt, 2027 – 2028

Passagerare som står upp i kollektivtrafiken utsätts under resan för olika oväntade störningar orsakade av vägförhållanden och förarens manövrer, vilket kan vara svårt att hantera, särskilt för passagerare med begränsad muskelstyrka. Detta ökar risken för att de faller mot omgivande föremål eller andra passagerare, vilket kan leda till skador. Säkerhetsbedömningen i sådana fall är mycket utmanande på grund av bristen på simuleringsmodeller (som kan generaliseras över olika demografiska grupper) och svårigheterna med att samla in realistiska och omfattande data från frivilliga. Ny forskning inom benrobotik har visat att det är möjligt att uppnå en mycket naturlig sensomotorisk kontroll hos humanoida robotar. Dessa system kan utföra uppgifter som kräver stabil balans, stegåterställning, gång och löpning. Detta möjliggörs av betydande framsteg inom förstärkningsinlärning, prediktiv styrning (MPC) av hela kroppen i realtid, beräkningsmässigt effektiv differentierbar flerkroppsdynamik och den växande kapaciteten hos datorhårdvaran. Detta projekt föreslår en överföring av sådana metoder till simulering av den slutna dynamiken i människans balans och stegåterställning inom urbana kollektivtrafiksystem såsom spårvagnar, bussar etc. Projektet syftar till att ta fram en parametriserad människomodell som kan användas för att simulera människor i olika åldersgrupper med varierande massfördelning och muskelstyrka. 

Fördelarna med detta projekt är trefaldiga. För det första kommer projektets resultat att bidra till en bättre utformning och utvärdering av autonoma funktioner och förarstöd i fordon inom kollektivtrafiken. För det andra kan dessa modeller användas för att förbättra planeringen av vägar och spårvagnslinjer samt ta fram bättre riktlinjer för vägberoende hastighetsbegränsningar för sådana fordon. Slutligen kommer resultaten av detta projekt också att vara till nytta för robotikbranschen, eftersom de kan hjälpa dem att utforma bättre rehabiliteringshjälpmedel (t.ex. exoskelett) för att förbättra rörligheten hos äldre och funktionshindrade passagerare. Arbetet kombinerar metoder från transportsäkerhet, robotik, biomekanik och mänskliga faktorer och bidrar direkt till AoA Transports vision om säkra, effektiva och inkluderande transportsystem.