DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

“AUTONOMOUS ASSISTANCE CONTROL BASED ON

INATTENTION OF THE DRIVER WHEN DRIVING A

TRUCK TRACT”

BUNCES NARANJO, ELVIS ANDRÉS

TUTOR: Ing. Danilo Zambrano

CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MODELADO DEL VEHÍCULO ANÁLISIS DE INATENCIÓN ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL PRUEBAS EXPERIMENTALES CONCLUSIONES

INTRODUCCIÓN:

MECANISMOS DE ASISTÉNCIA

TRANSMISIÓN MANUAL

TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA

REALIDAD VIRTUAL

DISPOSITIVOS HÁPTICOS

VEHÍCULO

SISTEMA CONVENCIONAL DE CONDUCCIÓN

SENSORES ALGORITMOS DE CONTROL

ABS

CONTROL DE ESTABILIDAD

SENSORES DE PROXIMIDAD

DIRECCIÓN ASISTIDA

ASISTENTE DE CONDUCCIÓN

USUARIO

AUTÓNOMO

DEPENDIENTE

INTRODUCCIÓN:

Antecedentes

Realidad virtual

Simuladores de conducción

Importantes avances

Aprox. 1860 Óculus VR

Entrenamiento de pilotos

Entretenimiento

Monitoreo constante

Control Información en tiempo real

INTRODUCCIÓN:

PRUEBAS EXPERIMENTALES

Prototipo físico

Altos costos de adquisición.

Rutas de pruebas

SIMULADOR DE CONDUCCIÓN

EQUIPO DE CONTROL

No genera costos adicionales

Entornos meteorológicos flexibles

Control constante y reprogramable

CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MODELADO DELÍ ANÁLISIS DE INATENCIÓN ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL PRUEBAS EXPERIMENTALES CONCLUSIONES

OBJETIVOS

• OBJETIVO GENERAL

Desarrollar un simulador de conducción en entornos virtuales de un tracto camión con el fin de analizar el grado de

inatención del conductor y generar una señal de alerta visual al sobrepasar una métrica propuesta de inatención.

• OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Investigar parámetros de funcionamiento de los componentes de interacción al usuario, para implementarlo en un

simulador de conducción.

Modelar la cinemática de un tracto camión a fin de evaluar el desempeño en pruebas de manejo virtual.

Proponer una métrica de inatención al conducir un tracto camión con el propósito de generar un sistema de alerta

visual.

Desarrollar un entorno virtual en el modelador grafico UNITY 3D que considere la interacción e inmersión del usuario

al desempeñar tareas de conducción.

Realizar pruebas de simulación en el modelador grafico UNITY 3D a fin de evaluar la aplicación virtual desarrollada.

CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MODELADO DEL VEHÍCULO ANÁLISIS DE INATENCIÓN ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL PRUEBAS EXPERIMENTALES CONCLUSIONES

MODELO DEL SIMULADOR

UserTraining Mode

Control Mode

SDK controller

50

Module of Control

Environment Virtual

Haptic Device

Read Variables

Input Variables

Control Program

Output Variables

Truck Inattention level

Graphics Engine Háptic Control

Óculus Rift

Feedback of Forces

DLL Shared Memory

Write Variables

Math Algoritms

MODELO DEL VEHÍCULO

TRACTO CAMIÓN

Masa Chasis / Cabina (Kg)

Delante 4435

Detrás 4230

Total 8665

MODELO CINEMÁTICO

Reference

Kinematic Modeling

cos sin

sin cos

tan

T T T

T T T

vT L

x a

y a

Path correction problem

,p pP s x s y s

,d p d p dh s x s y s

The profile of errors, in the orientation X, Y.

p dx x s x

p dy y s y

MODELO DE CORRECCIÓN DE CAMINO

CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MODELADO DEL VEH´´ICULO ANÁLISIS DE INATENCIÓN ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL PRUEBAS EXPERIMENTALES CONCLUSIONES

ANÁLISIS DE INATENCIÓN

max

1 ipath

p

path

A ti t

A t 2 2

,iang

Área de visión del conductor

Área de visibilidad del camino

Dependiente del ángulo de movimiento de la cabeza dentro de la cabina

ANÁLISIS DE INATENCIÓN

2 2,iang

Inatención = 0

Inaten

ción

= 1

2

1

1

0

1 1( )

T

ref T p i

k kk i k k g k k

T

d

d h

v

v

W h hv J v v

CONTENIDO:

INTRODUCCION OBJETIVOS MODELADO DEL VEHÍCULO ANÁLISIS DE INATENCIÓN ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL PRUEBAS EXPERIMENTALES CONCLUSIONES

ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL

DEFINICIÓN DE LA VELOCIDAD DESEADA

Manipulación de la velocidad

Errores de conducción

Curvatura de la trayectoria

Índice de inatención

max

1 21d

vv t

k k

3

( ) ( )( )

( )

k kk

k

P P

P

max

1 ipath

p

path

A ti t

A t

2

1

1

0

1 1( )

T

ref T p i

k kk i k k g k k

T

d

d h

v

v

W h hv J v v

ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL

RETROALIMENTACIÓN DE FUERZAS

r

v

MM

rd Fuerzas laterales

Fuerza aplicada en el volante de dirección.

Movimiento de rotación del volante.

Obliga al Camión a corregir la orientación.

,

T ref

x y

mF

v

Environment 1 Environment 2

UNITY 3D

3D Model

Game Objects

Sound Effects

Controller of 3D Model

Control Data

Shared Memory

DLL

Háptic Controller

SDK

Óculus SDK

Haptic

Control

Oculus Rift

Input Variables

AudioVirtual

Reality

Device

Feedback of Forces

Output Variables

Inattention Control

INPUTS

OUTPUT

Road Controller

SCRIPTS

*.fbx

MATLAB

Audio3D Model Assemble

Level Inattention

Driving Environment

Control Program

UI

ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL

CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MODELADO DEL VEHÍCULO ANÁLISIS DE INATENCIÓN ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL PRUEBAS EXPERIMENTALES CONCLUSIONES

PRUEBAS EXPERIMENTALES

Validación del desempeño del simulador de conducción.

Validación del asistente de conducción

Comunicación UNITY 3D -MATLAB

RESULTADOS

Path executed

Inattention level Steering wheel angle

RESULTADOS

Controller of velocity Path error

RESULTADOS

Inattention warning sign

RESULTADOS

CONTENIDO:

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MODELADO DEL VEHÍCULO ANÁLISIS DE INATENCIÓN ENTORNO DE REALIDAD VIRTUAL PRUEBAS EXPERIMENTALES CONCLUSIONES

• Presenta un diseño que analiza el índice de falta de atención que tiene un conductor al realizar maniobras de conducción.

• El diseño del asistente de conducción, esta basado en el control de caminos car-like y ayuda al usuario a obtener mejores hábitos de conducción.

• Se realizan maniobras de conducción similares a la conducción en la carretera lo cual convierte al simulador en una herramienta para los estudiantes que están aprendiendo a conducir un vehículo siguiendo el proceso educativo convencional.

• El uso de la realidad virtual se beneficia de un entorno seguro, donde las pruebas de manejo también son supervisadas por el asistente de conducción, que registra la capacidad de maniobrar este vehículo, incluso en situaciones de riesgo, lo que permite conocer el nivel de concentración.

CONCLUSIONES

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“AUTONOMOUS ASSISTANCE CONTROL BASED ON

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TRUCK TRACT”

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TUTOR: Ing. Danilo Zambrano