車輛研究測試中心引進 UC-win/Road 和六自由度運動平台駕駛模擬器協助車輛開發研究
位於台灣・台中市近郊的ARTC(Automotive Research & Testing Center,車輛研究測試中心),是台灣政府為了進行汽車技術的研究及測試所設立的專門機關。為了真實重現台灣的交通狀況,ARTC 導入了 FORUM8 公司的 UC-win/Road 和 6自由度運動平台的駕駛模擬器,進行電子控制汽車的感測器及車輛特性、自動駕駛等研究。ARTC的使命,主要是協助台灣的汽車產業進行技術支援和品質提升等工作。本次所採訪的是機電工程整合技術部門,主要提供電子控制和感測器、通訊技術與機電工程等研究與開發技術。
在台灣有多家汽車製造商,目前技術開發方向是以世界各國也正在研究的ADAS(先進駕駛輔助系統)和自律行駛技術為中心。ADAS為了使駕駛者可安全並舒適地進行駕駛,汽車本身掌握周遭資訊,除了警示或警告外,並透過自動控制來支援駕駛的系統。ARTC作為使用駕駛模擬器的研究單位,研究內容包括開發偵測車外障礙物的感測器以及整合多台感測器資訊的技術。除此之外,也進行電子式轉向煞車控制技術及ADAS控制技術、高精度定位技術、自動駕駛時的意志決定以及軌跡規劃技術的開發等對照。約有80位研究員在可運用駕駛模擬器的環境之中。此外,也正在計畫未來使用駕駛模擬器的駕駛教育訓練及執行ADAS和自動駕駛控制裝置的驗證實驗。
「ARTC從以前就有架構整合方向盤和油門的簡易型虛擬實境(VR)環境了,不過卻無法真實地呈現路面的摩擦和凹凸、加減速時的車輛特性。因此我們決定將導入6自由度運動平台駕駛模擬器列入考慮」ARTC 機電工程整合技術部門的葉智榮部長如此說明。
在導入動態駕駛模擬器之前,模擬能呈現的畫面是靜止影像,因此無法重現道路的變化及振動、加減速時實際車輛的晃動等行為。也就是說,這樣的模擬在日後進行實車測試時,容易發生未預期的問題。此外,以往的技術可模擬預防與前方障礙物碰撞的自動緊急制動裝置(AEB)以及定速巡航系統(ACC),但測試時,卻無法評估駕駛者或乘客主觀感受等問題。ARTC導入FORUM8駕駛模擬器的契機是總公司位於日本東京的CYBERNET SYSTEMS在台灣的海外子公司-思渤科技股份有限公司(CYBERNET SYSTEMS TAIWAN)與ARTC擁有長年的合作關係。
「本公司多年來與ARTC有多次合作,導入全球各大車廠廣泛使用的即時模擬系統,」CYBERNET 大中華區行銷部謝孟娟經理說道。「故在2016年得知ARTC考慮導入新的車輛模擬器進行更逼真的駕駛模擬,思渤科技與FORUM8公司積極地推動與協助ARTC 導入 UC-win/Road 工具與駕駛模擬器。」「FORUM8產品的優點,在於設定方法簡單並提供彈性的客製化服務,而且模擬也很逼真。此外,還有和其他公司的軟體及硬體對應連接的優點,如車輛運動模擬軟體『CarSim』(在台灣由思渤科技股份有限公司代理販售)以及提供貼近實際車輛駕駛體驗的SENSODRIVE公司力回饋方向盤裝置等」葉部長說道。
駕駛模擬器的使用目的,在現階段,主要是重現汽車的動態特性,驗證車輛的動態行為和即時感測器、與控制器之間的關係。在未來也將用於自動駕駛的體驗或控制演算法的測試、驗證。思渤科技股份有限公司一直以來在台灣的汽車業界發展,並累積技術知識(Know-how),這對ARTC的研究和實驗帶來幫助,也期許未來能有更好的研究成果。
思渤科技股份有限公司技術工程師辜冠榮說明:「藉由運動平台擁有六個自由度的這項特點,不僅可用於基本的駕駛教育訓練,還能模擬自動駕駛車輛的體感,可以說是最大的優點吧。使用者透過自動駕駛控制也能切身體驗到搭乘車輛的舒適感。而且,也可以考慮到車輛的動態特性對感測器所帶來的影響程度。UC-win/Road在Windows系統電腦上運行,藉由網際網路協定之一的UDP(User Datagram Protocol)網路通訊與駕駛模擬器的控制器連接,並依據CarSim 計算得出的精準車輛動態行為在6自由度的模擬平台上呈現。針對台灣特有交通狀況的設定,可透過UC-win/Road製作。例如,台灣的紅綠燈和招牌等,可很簡單地製作台灣的交通場景,使用者可以呈現在地化的交通情境。交通標誌也可在UC-win/Road中顯現。例如,製作了基於台北南港軟體園區的場景。汽車車體的動態行為是使用CarSim軟體進行計算。該軟體在各種道路條件下正確地表現車輛的反應,透過駕駛模擬器,可呈現身歷其境的駕駛體驗。」
「使用過FORUM8駕駛模擬器後,我的感想是透過UC-win/Road的螢幕渲染以及根據CarSim車輛的運動平台動態結果,可重現與真實車輛相同的駕駛體驗。UC-win/Road製作出非常逼真的狀況,後續也可以用在模擬自動駕駛車遭遇到的駕駛狀況以及台灣實際的交通狀況上」(葉部長)。
今後研究的方向,正計畫藉由依據自動駕駛演算法的車輛控制駕駛,以體感評估乘客搭乘車輛的舒適感以及車輛的反應。該結果也可作為自動駕駛演算法的調整或參數的協調吧。此外,在測試HiL時,透過將自動駕駛控制零件與駕駛模擬器連接,可測試控制零件的反應。還能藉由模擬危險場景以進行測試,因此相較於真實車輛的測試,也可以降低風險。