Будильник для дальнобойщика. Ученые из Челябинска изобрели прибор, помогающий водителю не уснуть за рулем

Известная песня советских лет «Крепче за баранку держись, шофер» сегодня может получить новое звучание. Челябинские ученые создали IT-систему, которая не даст уснуть за рулем водителю, а при первых признаках дремоты разбудит его или сама остановит машину.

К разработке, которая может предотвратить аварии и спасти тысячи жизней, уже проявили интерес в «Сколково», на нее оформлено два патента, третий на подходе. Какие возможности она открывает для обеспечения безопасности на дорогах и можно ли ее модернизировать для беспилотного транспорта? Об этом мы беседуем с одним из авторов ноу-хау, доктором технических наук, профессором кафедры «Технический сервис машин, оборудования и безопасность жизнедеятельности» Южно-Уральского аграрного университета Андреем Богдановым.

Не клонит в сон!

— Как родилась идея создания такого устройства?

— Проблема аварийности на дорогах из-за засыпания водителей за рулем сегодня особенно актуальна. «Дорожный сон» ежегодно уносит множество жизней, это 30 % от всех аварий со смертельным исходом. К примеру, в 2017 году по России погибло 7552 водителя грузовых машин, из них около 170 по этой причине. Огромные потери связаны с травмированием пассажиров, расходами на лечение, утратой трудоспособности, выходом из строя автомобилей. Мы разработали устройство, которое позволит избежать этих бед. В творческую группу, кроме меня, вошли доцент нашей кафедры, кандидат технических наук Светлана Попова и тогдашний аспирант Виталий Иванов. По расчетам, это оборудование окупится за 3-4 года, а экономический эффект от него превысит 1 млн 616 тыс. рублей в год.

— В какой стадии ваша разработка?

— Уже готов лабораторный образец, в ближайшее время планируем автомобильные испытания. Мы разработали математическую модель работы прибора, программное обеспечение. Затем провели эксперименты, нашли оптимальное решение, внесли необходимые коррективы.

В первоначальном варианте (на него получен патент на изобретение) в комплекс входили программатор, электрическая схема и специальный прибор — инкриментальный энкодер, с помощью которого автоматически определяется угол поворота рулевого колеса. В этом и секрет выявления, бодрствует водитель или засыпает.

Вышли на «Сколково»
— А как работает это устройство?

— В дремотном состоянии человек теряет связь с окружающим миром, уже не контролирует себя. Он перестает подруливать должным образом при движении автомобиля, и система сразу засечет изменение угла поворота руля. И разбудит уснувшего водителя звуковым сигналом либо вибрацией сиденья. Другой способ экстренной побудки — слабый удар током. Если же водитель никак не реагирует (например, крепко спит или с ним случился инфаркт), система сама остановит машину, прекратив подачу топлива в двигатель, или же «нажмет» на тормоз.

Этот способ кардинально отличается от существующих аналогов. В их числе — определение состояния человека по давлению крови (во сне оно уменьшается), по наклону головы (у сонного она «съезжает» вниз), по частоте морганий. Но эти методы имеют свои минусы, к тем же «симптомам» могут приводить и другие причины. Причем наше устройство, по расчетам, будет в разы дешевле, а главное, позволит избежать подобных ошибок.

Южноуральское ноу-хау заинтересовало побывавших в ЮУрГАУ экспертов инновационного центра «Сколково», и мы надеемся привлечь инвесторов, выйти на серийное производство.

— Но для этого экспериментальный образец нужно доработать, довести до производственной стадии.

— И мы уже немало продвинулись по его улучшению. Недавно получен и второй патент — на полезную модель устройства. Если у прообраза был всего один датчик, то у него два, в корпусе и рулевом колесе, и служат они для определения не угла поворота руля, а угла наклона. Они работают по принципу гироскопа, ориентируясь в пространстве, причем существенно повысилась точность выявления предвестников засыпания.

Но мы продолжаем модернизацию, и уже работаем над третьим, более совершенным вариантом системы. Дело в том, что со временем рулевое управление автомобиля изнашивается и при определении состояния водителя могут возникнуть погрешности. Аспирант Галина Астафьева придумала, как решить эту проблему, повысив и точность «машинного диагноза». В ближайшее время направим заявку на оформление патента и на эту модификацию.

Беспилотный «курсор»
— Как ваше изобретение вписать в сложнейшую систему современного автомобиля?

— Идей у нас много, и одна из них — вообще отказаться от добавочных датчиков, что снизит себестоимость. Так, у новейших машин вместо гидроусилителя руля стоит электроусилитель, как правило, с уже имеющимся датчиком поворота. Если в этот комплекс встроить нашу систему, она будет надежно работать и без дополнительных измерительных устройств.

— Возможно ли ее интегрировать в электронику беспилотного транспорта?

— Наша система универсальна, и ее можно применить даже в беспилотном варианте. Наряду с предотвращением засыпания водителя в числе ее возможностей и определение так называемой курсовой устойчивости автомобиля. Если беспилотник сбивается с курса, значит, в его электронных «мозгах» что-то не так, и система сразу забьет тревогу, предотвратит аварию.

А в перспективе, возможно, умная электроника будет работать и в паре с системой блокировки дифференциала автомобиля, повышающей его проходимость. Бывший заведующий нашей кафедрой, доктор технических наук, академик Нью-Йоркской академии наук Юрий Горшков (он теперь на пенсии) во многом решил проблему пробуксовывания колес в условиях бездорожья, научив систему стопорить дифференциал трансмиссии автомашины.

Антигололедное колесо
— «Пробудочная» система не единственная ваша разработка, повышающая безопасность на дорогах?

— У нас их немало. К примеру, в моей докторской диссертации, которую я защитил в Санкт-Петербургском агроуниверситете, предложена усовершенствованная антиблокировочная система. При торможении она не дает колесу полностью заблокироваться. Это в гололед снижает вероятность заносов, аварийных ситуаций.

Другое исследование связано с предотвращением эффекта гидроскольжения, или аквапланирования, автомобиля. При больших скоростях в дождливую погоду, въезжая в лужу, под воздействием гидродинамической силы передние колеса как бы всплывают над поверхностью трассы, это может привести к аварии. Мы же математически вывели зависимость скорости гидроскольжения от ширины колеса, его радиуса, рисунка протектора, и эти рекомендации могут очень пригодиться производителям шин.

— А как уберечь асфальт от повреждения шипами зимних шин?

— Сейчас работаем и над этой проблемой. В некоторых странах Европы они вообще запрещены, но в России без них зимой не обойтись, и мы нашли решение — уменьшить количество шипов, изменив их расположение. По расчетам, это позволит продлить жизненный срок дорожного покрытия, не снижая безопасности движения.

Кроме того, работаем и над повышением комфортности авто. К примеру, в традиционном варианте электроподогрева кресла водителя тепло подается равномерно, а это не всегда удобно: где-то жарко, а где-то холодно. Наша система раздельного подогрева сиденья и спинки кресла позволяет улучшить комфортность, правильно регулировать подачу тепла. На нее оформлено два патента.

Запустить в тираж
— Водителем или трактористом могут работать не все. Поможет ли наука сделать правильный выбор профессии?

— Наш аспирант Виктор Михайлов разрабатывает программу профессионального отбора операторов мобильных машин для АПК: водителей, трактористов, комбайнеров. Претендент будет проходить тестирование, отвечая на вопросы, а ЭВМ даст рекомендации, пригоден ли он для этой профессии, не склонен ли к необдуманному риску. К этому проекту мы привлекли и психолога, имеющего опыт профотбора для опасных профессий.

— Когда ваш автобудильник будет запущен в производство?

— Сейчас мы подыскиваем инвесторов. В этом плане может пригодиться опыт ЮУрГУ, который вместе с заводом «КамАЗ» запустил проект по созданию системы управления жизненным циклом грузового автомобиля, подсказывающей, какой узел из-за износа может выйти из строя. А сейчас на автозаводе разрабатывают амбициозный проект по созданию беспилотного авто. Наши разработки, думаю, могли бы послужить его хорошим дополнением.

Но пока, к сожалению, потенциальные инвесторы не спешат вкладывать деньги в науку, нередко предпочитая покупать втридорога зарубежные аналоги. И все же мы не теряем надежды и рассчитываем на помощь государства. Недавно в области запущен совместный проект Российского фонда фундаментальных исследований и регионального правительства по выделению грантов на перспективные научные исследования. Мы планируем участвовать в конкурсе, и если наша разработка пройдет отбор, то сможет принести огромную пользу, обеспечив безопасность на дорогах.

Фото: Источник: up74.ru