主动转向:骑手辅助的下一个阶段

博世的骑手辅助专家正在研究主动转向,以补充牵引力控制和ABS

在过去的几年里,可行的骑手辅助技术的出现导致了自行车性能和可控性的革命。下一步必然是让电脑在一定程度上控制方向盘、油门和刹车——博世的专家们已经在研究这个问题了。

十多年前,许多制造商认为,可行的牵引控制系统的自行车是一个天上掉馅饼的梦想,ABS永远只适用于大型旅游。现在,每辆125cc以上的自行车都必须配备防抱死系统,即使是在弯道,它的工作效果也非常好。牵引力控制系统已经发展成灵敏的稳定控制系统,不仅可以防止车轮打滑,还可以调整它们允许的滑动量。最重要的是,我们有车轮控制系统,发动机制动控制,以及调整电子设置的能力。

接下来呢?基于雷达的自适应巡航控制和紧急自动制动系统已经在发展中,自适应转向系统是下一个目标。

博世的骑手辅助专家正在研究主动转向,以补充牵引力控制和ABS

博世IMU(上图)一直是当今许多安全技术的关键

当然,德国电子巨头博世(Bosch)是最新技术的最大推手。其MEMS(微电子机械系统)是惯性测量单元的关键,惯性测量单元提供必要的信息,使转弯防抱死制动系统、稳定控制系统、前轮控制系统和制动控制系统能够正常工作。

当我们在2017年与博世欧洲两轮车和动力运动工程副总裁Matthias Mörbe交谈时,他质疑将转向控制添加到混合动力中的可行性,他说:“影响转向是一个非常有趣的点。已经有研究修改转向系统,但由于车手是转向动力学的一个完整部分,到目前为止,还没有可见的解决方案有机会影响转向。这与汽车完全不同,你有机会影响转向系统。也许我错了,但我坚信,在不久的将来,我们不会看到任何进入方向盘的方法。这在理论上是可行的,但在我个人看来,技术解决方案目前还不可行。”

博世自己现在已经提交了一项专利申请,将转向控制作为整体集成安全系统的一部分,所以这项技术的时间可能比看起来更近。

博世的骑手辅助专家正在研究主动转向,以补充牵引力控制和ABS

博世专利中几乎幼稚的简单图表(上图)掩盖了它的重要性。没有哪家公司比它更有能力将转向系统置于电子控制的保护伞之下。

这份文件并没有关注如何移动方向盘的详细机制。相反,它着眼于整体情况,即一个结合了转向控制的电子系统,将其与制动和加速控制系统捆绑在一起。

具体来说,这个想法是在两种特定情况下使用转向控制来辅助。首先是紧急制动,甚至是未来自行车的自动碰撞前制动。第二是在使用自适应巡航控制期间,由于博世雷达技术,自行车很快就会投入生产,届时自行车可能会在计算机控制下加速,以跟上交通流量。

博世的骑手辅助专家正在研究主动转向,以补充牵引力控制和ABS

本田的“骑行辅助E”概念车(上图)是一款能正常工作、自动平衡、自动转向的自行车

在第一种情况下,采用制动辅助系统在紧急情况下帮助自行车减速,这意味着当自行车向前倾斜时,后轮可能会抬起。博世的专利称:“由于摩托车的突然减速,正如预期的那样,通常不仅与前倾有关,即前轮悬架的深度下降,而且还可能导致摩托车运动方向的鱼尾、摆动或类似的振荡变化,因此控制单元可能会以有针对性的方式抵消这种预期的运动方向变化。”

关于加速,文件称:“例如,在这种情况下,摩托车的速度可能会增加,在驾驶员辅助系统的帮助下,控制单元提示驱动电机启动更强的功率输出。可以预见的是,这通常会导致前轮暂时卸载,后轮被加载,因此摩托车短暂向后倾斜。特别是,前轮的卸载可能会导致摩托车的鱼尾。为了对抗这种鱼尾运动,控制单元在启动驱动电机的功率增加前不久或同时,可能会暂时提示转向影响系统,例如,加强前轮悬架的阻尼和/或通过主动施加力来实现反转向运动,以主动对抗鱼尾运动。”

博世的骑手辅助专家正在研究主动转向,以补充牵引力控制和ABS

雅马哈MotoBot(上图)证明了计算机可以在没有人类帮助的情况下骑行

博世的文件提出了两层控制。第一种可能更容易实现,它使用主动转向减震器,而不是一个全面的转向辅助系统。考虑到电子可调转向阻尼器已经上市,甚至是一些自行车的标配,并且能够根据速度和骑行模式等输入改变阻尼水平,将它们与未来的自适应巡航控制或紧急制动系统结合起来是相对较小的一步。

更高一层是完全转向控制,与伺服式系统使用液压或电力覆盖骑手输入和转向前轮。

目前,博世的重点是紧急情况,但很明显,一旦主动转向系统被开发出来,以及控制它们的计算机和软件,就必须有空间积极改善自行车的日常操控性和可骑性。我们已经见过了雅马哈的MotoBot本田车手辅助系统计算机能够接管骑自行车的整个过程的概念,以及让它们这样做的系统,已经成为现实。

问题是,骑手们是否会把它们视为机器人管家,在需要的地方提供帮助,还是会把它们视为摩托车所代表的人机交互的入侵。