EXAMENSARBETE INOM TEKNIK, GRUNDNIVÅ, 15 HP
STOCKHOLM, SVERIGE 2018
Åksjuka i autonoma fordon
Analys av förslag på tekniska lösningar till problemet
INGELA RÅBERG ELIN BERGQVIST
KTH
SKOLAN FÖR TEKNIKVETENSKAP
TRITA TRITA-SCI-GRU 2018:074
www.kth.se
I.
Sammanfattning
I dagsläget sker mycket forskning kring hur fordon kan göras självkörande. Stort fokus läggs på att få tekniken och säkerheten att fungera, och i dagsläget innebär detta att komforten för passagerare fallit efter. Studier visar på att ungefär 25 % av samtliga brukare av självkörande bilar skulle drabbas av åksjuka.
Syftet med arbetet är att med hjälp av befintliga hypoteser om vad som orsakar åksjuka analysera tekniska lösningsförslag till problemet med åksjuka och diskutera kring dessa.
För att svara på dessa frågeställningar görs en litteraturstudie. Endast befintlig forskning används och inga egna experiment görs
Rapporten grundar sig i teorierna om sensorkonflikt och postural instabilitet.
Sensorkonflikt innebär att en individ blir åksjuk som följd av att intrycken från dess visuella organ inte stämmer överens med dess balansorgan, och hypotesen om postural instabilitet säger istället att det enbart beror på att hjärnan inte har kontroll över kroppshållningen.
De lösningsförslag som granskades var aktiv hjulupphängning och olika former av visuella lösningar där aktiviteter enbart utförs på en skärm eller en ”förhandstitt” av vägen visas för passageraren på ett Virtual Reality-headset för att dennes kropp ska förbereda sig för rörelsen genom att göra en slags motrörelse mot denna. Slutsatserna från arbetet var att ett VR-headset inte är praktiskt användbart eftersom detta begränsar användaren från att utföra de aktiviteter som självkörande bilar möjliggör, en datorskärm mitt i synfältet är bra för de aktiviteter som går att utföra på en skärm och aktiv hjulupphängning verkar vara en mycket lovande lösning – men eventuellt en lite dyrare sådan.
Slutligen har ett eget lösningsförslag presenterats. Denna lösning har namngetts till aktiv stolsupphängning och är en form av blandning mellan lösningarna med aktiv hjulupphängning och Virtual Reality-headset.
II.
Abstract
Much research is done today on how to make vehicles autonomous. But the main focus lies in how to make the techniques and safety sufficient. This means that the comfort for the passengers has fallen behind. Studies show that approximately 25 % of the users of autonomous vehicles would experience motion sickness.
The purpose of this thesis is to use existing hypotheses about what causes motion sickness to analyse different technical solutions that could decrease motion sickness in autonomous vehicles.
To investigate this a literature study is done. Only existing research and experiments are used.
The report is based on the theories about the sensor conflict and postural instability. The theory about the sensor conflict means that a person gets symptoms of motion sickness when the visual impression doesn’t match with the ones from the balance organs. The theory about postural instability says that the motion sickness is caused when the brain doesn’t have control over the posture of the body.
The different solutions analysed were active suspension, installing a screen on which the passengers do all the activities and a Virtual Reality headset where the passengers gets a preview of the road to make their body prepare for the movement of the cars so that they can make a countermovement. The conclusions are that the VR-headset can’t be used because it limits the user possibilities to do other activities while traveling. The screen in the middle of the passenger’s view can work for the activities that can be done using a screen but doesn’t work for other activities. The solution with active suspension is a promising solution but perhaps a bit expensive.
Finally a new solution to the problem is presented by the authors. The new solution is active suspension of the car seats and is a mix of the two analysed solutions Virtual Realityheadset and active suspension.
III.
Förord
Arbetet har utförts av Ingela Råberg och Elin Bergqvist. Rapporten och de olika studierna som gjorts har utförts tillsammans. Dock har de olika gruppmedlemmarna haft olika huvudfokus. Ingela har haft fokus på hållbarhetsavsnittet, de olika teorierna som beskrivs och visuella lösningar på problemet åksjuka. Elins huvudfokus har istället legat i metodbeskrivningen, den generella beskrivningen av åksjuka och aktiv upphängning.
Diskussionen har författats gemensamt.
Vi tackar vår handledare, Jenny Jerrelind, för att ha föreslagit oss arbetsområdet och för att hon under arbetets gång har varit mycket hjälpsam och ett stort stöd.
Innehållsförteckning
1. Bakgrund och syfte ... 1
2. Metod och avgränsningar ... 1
3. Autonoma bilar och hållbar utveckling ... 1
4. Litteraturstudie ... 3
4.1 Generellt om åksjuka ... 3
4.2 Hypoteser om vad som orsakar åksjuka ... 4
4.3 Förslag på tekniska lösningar ... 5
5. Analys ... 10
6. Slutsatser ... 12 Litteraturförteckning ... Fel! Bokmärket är inte definierat.
1
1. Bakgrund och syfte
Fordon är något som tas för givet i dagens samhälle. De är något av en grundpelare för att samhället ska kunna gå runt. De nyttjas för transport av varor och människor och har genom årens lopp blivit allt effektivare tack vare teknikutvecklingen. Nästa stora tekniska förändring inom fordonsvärlden ser ut att bli självkörande, även kallade autonoma, fordon. I och med ett genomslag för autonoma personbilar kan mycket tid som tidigare lagts på att köra fordonet komma att frigöras för andra aktiviteter i bilen medan resenären transporteras från punkt A till B.
Idag läggs stora resurser på att utveckla själva tekniken som gör fordonen självkörande, såsom styrning med hjälp av radar och sensorer. Något som dock verkat komma i skymundan vid denna utveckling är komforten. Undersökningar har visat att en relativt stor del av befolkningen kan förväntas drabbas av åksjuka när de utövar aktiviteter i autonoma fordon [1].
För två år sedan (2016) genomfördes en studie på KTH om åksjuka i autonoma bilar av Bilin Chen och Nazim Huseynov [2]. Deras rapport inriktar sig mest på hypoteser om bakomliggande orsaker till varför vi blir åksjuka när vi åker bil, och generella modeller på detta. Den här rapporten syftar till att fortsätta deras arbete genom att först klargöra de hypoteser som nyttjas om vad som orsakar åksjuka för att sedan gå in på huvudfokusområdet som är att analysera och diskutera några lösningsförslag till problemet med åksjuka. Frågeställningen blir således:
Vad är det som gör att man blir åksjuk när man åker autonoma bilar och vilka tekniska lösningar skulle kunna åtgärda detta problem?
2. Metod och avgränsningar
För att lösa denna uppgift har en litteraturstudie gjorts. Arbetet baseras därmed på befintlig forskning. De bakomliggande orsakerna till åksjuka i autonoma bilar behandlas tillsammans med befintliga lösningar på detta. Fokus för den här studien är personbilar.
3. Autonoma bilar och hållbar utveckling
En genomsnittlig Stockholmasbo spenderar ungefär 35 minuter per dag i bilköer - utöver den ordinarie restiden, vilket på ett år uppgår i 17 hela dagar bortslösade på att sitta och krypköra i köer [3]. Tänk om den tiden, och dessutom övrig restid bakom ratten, istället kunde nyttjas till något annat produktivt? Några sätt att i nuläget slippa undan köerna och eventuellt få tid över till annat nyttigt är att planera resan så att den inte sammanfaller med den värsta rusningstrafiken eller att köra en omväg. Fast ibland kanske man måste resa mitt i den där rusningstrafiken, och i det fallet skulle en självkörande bil lämpa sig mycket bra. I en självkörande bil kan restiden nyttjas effektiv till något annat viktigt; till exempel kan vissa arbetsuppgifter som att svara på viktiga mail utföras från en laptop i bilen, eller så kan tiden utnyttjas till att läsa arbetsrelaterade dokument som annars tagit upp tid under arbetsdagen. Även möten skulle kunna hållas över telefon eller videosamtal i bilen. En självkörande bil gör det möjligt att frigöra arbetstid varpå tiden på själva arbetsplatsen kan utnyttjas mer effektivt till sådant som enbart kan göras på plats.
I och med att arbete med den här lösningen kan utföras under restiden kan transporttid komma att inräknas i arbetstid, vilket frigör mer fritid för brukarna som tidigare avsatt sin egen tid för transport till och från jobbet.
2
Dock kan argumenteras att lyxen att kunna fokusera på något annat än resan under dess gång redan kan uppnås genom att utnyttja kollektivtrafik såsom tåg och bussar. Några problem med denna lösning är att kollektivtrafiken omöjligt kan sträcka sig tillräckligt långt utanför innerstaden för att denna lösning ska kunna fungera för alla, åksjuka kan uppstå även vid denna typ av transportmedel, och vissa arbetsuppgifter kan vara sekretessbelagda eller kräver ett lugn och ro som inte går att få inom kollektivtrafik.
Med självkörande personbilar på marknaden kan dock gränsen mellan kollektivtrafik och privat trafik komma att suddas ut. I och med att bilarna är självkörande har idéer om att bilarna själva kan åka runt utan passagerare målats upp. Man öppnar upp för möjligheter där bilarna ägs av mindre kollektiv i form av bilpooler [4], exempelvis på samma sätt som ett lägenhetshus idag äger en tvättstuga med tvättmaskiner som de inneboende kan boka in sig på när de vill tvätta kan ett lägenhetshus, ett kvarter eller några grannar köpa in ett eller ett antal autonoma fordon som delägarna får bruka efter överenskommelse. Detta sätt att äga bilar skulle fungera bättre med självkörande bilar än det gör med personstyrda bilar eftersom den autonoma bilen kan köra iväg delägare A till arbetet och sedan köra tillbaka hem och hämta upp person B och C till deras arbeten, exempelvis. På detta sätt utnyttjas bilarna som en mer anpassad och lättillgänglig version av kollektivtrafik.
En nackdel som kan tillkomma i och med att bilåkandet blir mer lättillgängligt med självkörande fordon är just att det i många fall där fungerande kollektivtrafik finns nu blir det bekvämare och därmed attraktivare alternativet för transport. I sådant fall finns det risk för att självkörande bilar orsakar ännu mer trafikstockning och dålig framkomlighet i innerstan.
Trots mer trafik på gatorna i och med självkörande bilar finns det hopp om minskat antal bilolyckor; studier visar på att mellan 90 och 95 % av alla bilolyckor orsakas av den så kallade mänskliga faktorn [5], som ju per definitionen av självkörande bil är en faktor som försvinner.
Dock måste hållas i åtanke att tekniken för självkörande fordon måste vara så välutvecklad att den tolkar verkligheten på ett korrekt sätt varje gång så att inte en ny typ av olyckor uppstår.
Ytterligare något som försvinner med den mänskliga faktorn är onödig bränsleförbrukning till följd av dålig så kallad Ecodriving. Detta eftersom bilens styrdator med allra största sannolikhet har tillgång till optimeringskurvor för bränsleförbrukning och alla andra relevanta omständigheter tillsammans med motordata i realtid och därmed optimerar sin Ecodriving. En annan typ av optimering som kan göras med denna typ av fordon är att då vägen är känd på grund av att färdvägen programmeras in så kan körstilen anpassas och Ecodriving därmed optimeras ytterligare.
En annan fördel man förväntar sig att självkörande bilar kommer komma att medföra är mer exakta data i GPS om vägar. Det pratas om att de autonoma bilarna kommer ha inbyggda GPS:er som kommunicerar med varandra. På så sätt kan information om vägkvalité, lutning och trafik i realtid samlas in och nyttjas i bilarnas köralgoritmer för att ta fram prognoser på energiförbrukning och planera rutter och så vidare. Även information som kan bidra till ökad trafiksäkerhet kan genom detta system utbytas mellan bilarna, till exempel information om halka.
Det finns alltså en hel del positiva effekter som kan komma från införandet av autonoma fordon, detta sett från sociala-, ekologiska- och ekonomiska perspektiv. I nuläget
3
förväntar man sig dock att ungefär 25 % av befolkningen kommer att drabbas av åksjuka när de sysslar med sidoaktiviteter såsom läsning vid brukande av självkörande bilar [1].
Så länge som så många som en av fyra användare drabbas av de symptom som åksjuka medför är transportmedlet inte socialt hållbart – trots alla positiva följder man i övrigt förväntar sig med autonoma personbilar, och problemet med åksjuka är därför viktigt att finna lösningar på.
4. Litteraturstudie
4.1 Generellt om åksjuka
Några av de första tecknen på åksjuka kan vara gäspningar, blekhet och trötthet. Därefter kan illamående och kräkningar tillkomma [6]. Idag finns det ingen medicin som botar åksjuka utan det handlar om att lindra besvären. Det finns medicin som kan lindra besvären som till exempel Postafen och Calma [7], [8]. Postafen är ett läkemedel i form av en tablett som innehåller Meklozin. Detta är ett antihistamin som dämpar innerörats funktion som styr balansen [7]. Calma är ett medicinskt tuggummi som liksom Postafen innehåller ett antihistamin [8]. Andra sätt att utan mediciner lindra symptomen kan till exempel vara att passageraren ser till att vara utvilad inför resan, alternativt att stanna och ta frisk luft då åksjukan ofta försvinner om stimuli upphör. Att fästa blicken på vägen har också visat sig dämpa symptomen [6]. Åksjuka brukar även klassificeras i olika nivåer beroende på vilka symtom som uppstår och deras styrka, se Tabell 1.
Tabell 1: Klassificering av olika nivåer av åksjuka enligt MISC-skalan [9].
Symptom MISC
Inga problem 0
Lite obekvämt, men inga specifika symptom
Yrsel, kall/varm, huvudvärk, förhöjd medvetenhet av mage/hals
Svettningar, suddig syn, gäspning, rapningar, trötthet, ökad salivproduktion, … men inget illamående
Vagt Lite Måttligt Allvarligt
1 2 3 4 5
Illamående Något
Måttligt Allvarligt
(nära på) kräkningar 6 7 8 9
Kräkningar 10
Det finns flera olika teorier om varför åksjuka uppstår. Två av dessa är sensorkonfliktsteorin och teorin om postural instabilitet som beskrivs närmare nedan [10].
4
4.3 Hypoteser om vad som orsakar åksjuka
Teorin om sensorkonflikt
När en kropp rör sig, vare sig det sker aktivt eller passivt, sker en samordning av intryck från kroppens vestibulära och somatosensoriska system. Det vestibulära systemet är kroppens system för att hålla balansen och det somatosensoriska behandlar känsel. När rörelse av kroppen sker skickar dessa system vidare intrycken de får till det centrala nervsystemet i lillhjärnan för tolkning, och den samordnade tolkningen av samtliga intryck omvandlas till en rörelsesignal [11].
Det som händer i lillhjärnan är att signalen bearbetas på två ställen; i komparatorn där ett rörelsemönster passande de olika intrycken direkt tas fram, och i neurallagret där signalerna jämförs mot en modell baserad på tidigare erfarenheter, av vilka den modell som passar bäst nyttjas. Efter denna uppdelning skickas återigen båda utsignalerna in till komparatorn där de jämförs. Enligt denna teori är det om dessa signaler inte stämmer överens som åksjuka uppstår. I Figur 1 illustreras detta schematiskt [11].
Figur 1: Schema över hur åksjuka uppstår vid sensorisk konflikt [11].
Hypotesen om postural instabilitet
Hypotesen om postural instabilitet bygger på att teorin om sensorkonflikt inte stämmer.
Här tror man istället att det enbart är kroppshållningen som påverkar om en person blir åksjuk eller inte, där kroppshållning innebär det inbördes förhållandet mellan kroppens delar. Upprätthållningen av dessa förhållanden sker genom så kallad hållningsreglering, vilken arbetar efter vissa krav där några är baserade på individens uppfattning av hur
5
situationen ser ut, och några andra krav handlar om att det ska krävas så lite ansträngning av hjärnan som möjligt för att upprätthålla kroppshållningen [12].
Om individen utsätts för en plötslig eller stor rörelseförändring alternativt försöker utföra en rörelse den inte har någon strategi för att hantera kan den tappa kontrollen över kroppshållningen delvis eller helt. Om kontrollen tappas fullständigt sker det oftast kortvarigt och leder snabbt till en kroppshållning individen har kontroll över, exempelvis när personen tappar balansen och ramlar; här övergår läget från ett som kräver kontroll som individen inte kan åstadkomma till ett där kontroll inte behövs (liggandes/sittandes på marken). Den tiden som varar mellan de två situationerna där kontroll finns består av tillfällig postural instabilitet. Tappar individen istället en del kontroll över läget men inte all ser inte hjärnan ett behov av att så snabbt som möjligt återgå till ett känt tillstånd. I ett sådant fall där kroppshållningen känns igen någorlunda avvaktar hjärnan och låter individens medvetna handlingar åstadkomma en känd hållning. Inom hypotesen tror man att det är när postural instabilitet sker under en längre tid som åksjuka uppstår [12].
4.4 Förslag på tekniska lösningar
Aktiv hjulupphängning
Aktiv hjulupphängning är en teknik som används i dagens mer exklusiva fordon, för att öka komforten för bilens passagerare [13]. Målet med denna typ av lösning är att minska snabba riktningsförändringar och vibrationer i fordonet. Lösningen ger dock även möjlighet till att minska risken för åksjuka i autonoma fordon genom att dämpningen kan styras efter vägens förhållanden [13].
Ett sätt att lösa problemet med åksjuka på skulle kunna vara att använda aktiv hjulupphängning med hög bandbredd. Denna fungerar genom att montera på ett system som innehåller fyra stycken snabbsvarande och kompakta elektrohydrauliska ställdon.
Dessa innehåller i sin tur en modifierad hydraulisk dämpare som styrs av en hydraulisk motorpump. Det är denna motorpump som gör så att ställdonet kan styra bilens rörelse.
Detta genom att antingen producera eller absorbera energi [13]. Ställdonen kan antingen styras en och en eller som en enhet då de är oberoende av varandra. Dessa kan genom att antingen trycka eller dra i bilens upphängning göra att chassit hålls på samma nivå hela tiden [13].
För att kunna veta hur systemet ska styras används en regulator [13]. Denna regulator hämtar all sin information genom återkoppling från sensorer som sitter runt om fordonet [13]. Ett blockschema som visar hur systemet omvandlar information från vägen till ett kommando för vad den mekaniska delen ska utföra visas i Figur 2. Vägens profil kan ses som en störning i systemet som med hjälp av regulatorn ska tas bort.
6
Figur 2: Blockdiagram för regulatorn som opererar för att ta bort vägens rörelser [13]. Ett möjligt exempel på hur ställdonet skulle kunna se ut visas i Figur 3.
Figur 3: CAD-modell på ställdonet från GenShock [13].
En undersökning av denna typ av lösning har presenterats [13] och resultatet visade en minskning av åksjuka hos passagerare jämfört med konventionell lösning, se Figur 4. I studien har rörelsernas påverkan på passagerarna inte undersökts enskilt utan testen som gjorts i laboratoriet är på en hel vägsträcka med olika rörelser kombinerat [13].
7
Figur 4: Resultat från undersökningen av åksjuka med aktiv hjulupphängning med hög bandbredd [13].
Visuella lösningar
Nick- och fokusreglering av oscillerande bilder
Chen och Huseynov tar i sin kandidatuppsats upp att studier grundade i sensorkonfliktsteorin har visat på att symptom på åksjuka kan framkallas till följd av oscillerande bilder [2]. Kato och Kitazami har genomfört ett experiment som gick ut på att ta reda på om fokus- och/eller nickreglering av skärmar placerade framför passagerarna kunde minska symptomen [14]. Tre olika typer av skärmar användes, och en kontrollgrupp som satt utan skärm. Skärm D var en normal skärm, D-w/PC en skärm med enbart nickreglering och CD-w/PC en skärm med både nick- och fokusreglering. I Figur 5 syns resultatet från experimentet, där normalnivån av symptom är skärm D, optimala graden av eliminering av symptomen ges från referensgruppen utan skärm och sätts till 100 % och andelen de två skärmarna minimerat symptomen med [14].
8
Figur 5: Resultaten från experimentet jämfört mot att titta ut genom fönstret respektive en vanlig skärm [14].
Av denna studie kan slutsatsen dras att det verkar som att nick- och fokusreglering av skärmar kan minska symptomen från åksjuka, och bäst resultat uppnås när en kombination av båda reglertyperna används [14].
Placering av skärmar i fordonet
En annan synvinkel på hur användandet av skärmar i fordonen kan påverka åksjuka undersökte Kuiper, Bos och Diels genom att experimentera med hur skärmarna är placerade i användarens synfält [9]. I studien granskades hur graden av symptom hos deltagarna varierade när en skärm med en uppgift de skulle lösa placerades mitt i deras synfält så att deltagarna kunde titta rakt fram jämfört med om den placerades lite lägre i synfältet och de tvingades titta neråt för att se skärmen ordentligt, se Figur 6.
Figur 6: Illustration av de två positionerna som undersöktes. Hög till vänster samt låg till höger i figuren [9].
Resultatet från studien var att deltagarna som hade skärmen mitt framför ansiktet (hög position) visade mindre symptom än de som behövde titta ner på skärmen. Dock eliminerade inget av alternativen symptomen helt. För att mäta allvarlighetsgraden av symptomen hos deltagarna användes MISC-skalan som går från 0, inga problem, till 10, kräkningar [9].
9
De genomsnittliga graderna av de upplevda symptomen från undersökningen redovisas i Figur 7.
Figur 7: Graf över hur symptomen enligt MISC-skalan (y-axel) ändras över tid (x-axel) vid olika skärmplaceringar [9].
Virtual Reality-Headset
En relativt enkel lösning på problemet med åksjuka hos passagerare i autonoma bilar är att helt enkelt låta passagerarna bära VR-headsets (Virtual Reality-headsets) som illustrerar bilens färdväg – någon liten tidsenhet innan den faktiskt inträffar. Med detta menas att displayen på VR-headsetet spelar upp den kommande rörelsens visuella karaktär strax innan rörelsen faktiskt sker. Grunden till att detta är önskvärt är att man vill åstadkomma att hjärnan ska förbereda kroppen på att en rörelse kommer att ske så att denna i förväg påbörjar en motrörelse – som är mycket liten och undermedveten, för att minska rörelsens påverkan på kroppen. I studien utförs ett experiment som begränsat till acceleration rakt fram testar hypotesen att en visuell förvarning om rörelsen kan minska dess effekt på kroppens hållning, och resultatet från denna pekar på att teorin håller [15].
En illustration av hur rörelsernas effekter på passageraren skiljer sig åt återfinns i Figur 8.
10
Figur 8: Jämförelse av hur kroppen reagerar på en rörelse utan (övre figur) och med (undre figur) visuell förvarning via VR-headset [15].
5. Analys
Som detta arbete visar finns det många sätt att lösa problemet med åksjuka i autonoma bilar på, men vissa har större potential än andra.
Av de visuella lösningarna som presenterats handlar två egentligen om olika aspekter av samma lösning: en skärm installeras på vilken aktiviteter utförs. Fördelarna med denna lösning är att den är enkel att implementera och flexibel då den enkelt kan flyttas då den inte används eller installeras i efterhand. Några nackdelar är dock att samtliga aktiviteter måste utföras på skärmen, man kan till exempel inte läsa en fysisk bok, och så löser inte någon av lösningarna problemet fullständigt utan reducerar det enbart. Som visas i Figur 5 kan åksjukan reduceras med 72 % med nick- och fokusreglering av skärmen, vilket kan anses vara en godtagbar nivå, särskilt då lösningen går att plocka bort om symptom uppstår, och istället hålla blicken på vägen. I experimentet med placeringen av skärmen uppgår symptomen enbart till nivå 3 på MISC-skalan, som motsvarar symptomen svettningar, suddig syn, gäspningar, rapningar, trötthet och ökad salivutsöndring, men inget illamående. Vi rekommenderar att experimentet bör utföras under en längre tidsperiod för att se hur stora skillnaderna blir på MISC-skalan efter en längre restid.
11
I den sista visuella lösningen sitter passagerarna med VR-headsets, vilket kan anses arbeta emot hela tanken med självkörande fordon då man i och med denna lösning måste sitta med headsetet som visar bilens färdväg och därmed inte kan utnyttja restiden till andra aktiviteter. Vi kan inte se några direkta fördelar med denna lösning, men vi anser dock att den har potential, efter modifikationer som vi kommer tillbaka till senare i detta avsnitt. Experimenten redovisar inga resultat på att åksjuka skulle minskas, utan endast att rörelser som kan leda till åksjuka reduceras.
Detta skulle kunna tyda på att lösningen fungerar, men mer fakta och fler undersökningar krävs för att stödja detta påstående. Något annat som skulle behöva undersökas vidare är hur lösningen fungerar vid retardation och kurvtagning då detta är något som inte utvärderats i experimentet.
Av de befintliga lösningarna som undersökts ser vi störst potential i lösningen aktiv hjulupphängning då den direkt har potentialen att lösa problemet i motsats till övriga lösningarna. Fördelen med lösningen aktiv hjulupphängning är att man kan använda de autonoma bilarna på ett optimalt sätt. Det går med denna lösning att använda sin dator eller mobil med en lägre risk för att bli åksjuk som experimenten visar [13]. En spekulation kring den här lösningen är att bromsverkan på något sätt skulle kunna påverkas, och detta har inte undersökts i studien. En annan möjlig nackdel med denna lösning är att teknik kostar pengar. Enligt testresultaten från experimenten verkar denna lösning fungera praktiskt och även lösa problemet då denna lösning till skillnad från lösningen med VR-headset möjliggör för produktiv användning av restiden. Möjliga förbättringsområden för studien kring aktiv hjulupphängning är att undersöka just hur bromsverkan påverkas, samt att genomföra experimentet under längre tid, i olika körsituationer, fler gånger och med fler testpersoner.
Som tidigare nämnt i detta avsnitt ser vi potential i VR-headsetlösningen om den modifieras. Vår idé är att istället för att du ser bilens kommande rörelser, en lösning som hindrar dig från att delta i andra aktiviteter, så känner du istället av bilens kommande rörelser genom stolen. Upphängningen till stolen skulle liksom VRheadsetet kunna läsa in bilens kommande rörelser och strax innan rörelsen sker utföra samma rörelse fast mindre. På så sätt kan kroppen förbereda sig för rörelsen innan den sker precis som i lösningen med VR-headset, men du förhindras inte att utföra aktiviteter under restiden – förutsatt att lösningen där kroppen utför förberedande motrörelser för att minska effekten från den faktiska rörelsen visar sig minska risken för åksjuka.
Ett förslag på vidare arbete skulle kunna vara att undersöka hur vinkeln på passagerarens huvud påverkar risken för åksjuka [16]. Något annat som det skulle vara intressant att undersöka vidare är vår idé om aktiv stolsupphängning. Finns det några tester gjorda på detta? Skulle idén kunna fungera teoretiskt? Går den att implementera?
12
6. Slutsatser
Syftet med detta arbete var att undersöka några mekanismer bakom åksjuka och några tekniska lösningar till problemet. Studien visade att åksjuka orsakas av olika modeller, där två populära modeller är sensorkonfliktsteorin, som innebär att hjärnan feltolkar ingående signaler, och teorin om postural instabilitet, som i sin tur innebär att åksjuka uppstår till följd av att hjärnan tappar kontroll över kroppshållningen.
Olika tekniska lösningar på detta har sammanställts i rapporten. Av de presenterade befintliga lösningarna föredras aktiv hjulupphängning eftersom denna lösning minskar risken för åksjuka samtidigt som möjlighet finns för att ägna sig åt andra aktiviteter under bilfärden. Även alternativa lösningar beskrivs som har potential, men det rekommenderas fördjupade studier inom detta.
Sammanfattningsvis kan vår bedömning av de presenterade lösningarna beskrivas i matrisform, se Tabell 2.
Tabell 2: Jämförelse av de presenterade lösningarna.
Lösning Potential att Uppskattat pris Andra aspekter
minska åksjuka ( högt/lågt ) Aktiv
hjulupphängning
30 min bilfärd gav minskning från nivå 2.5 till 0.75 på MISC - skalan
Högt Undersökningen
bör utvidgas.
Lösningen löser problemet.
Nick - och fokusreglering
% jämfört med 72
en vanlig skärm
Lågt Fungerar enbart om aktiviteterna är kompatibla med skärmen.
VR - headset - Lågt Oklart om
problemet löses.
Inte praktiskt då det förhindrar
utförande av aktiviteter Aktiv
stolsupphängning ( egen lösning )
- Lågt Undersökningar
och utveckling av idén krävs.
Referenser
[1] Sivak, M. & Schoettle, B. Motion sickness in self-driving vehicles. UMTRI Transportation research Institute, The university of Michigan. http://www.umich.edu/~umtriswt/. 2015 [Använd 15 Mars 2018]
[2] Chen, B. & Huseynov, N., Analys av åksjuka i samband med autonomafordon, Kandidatuppsats. Kungliga Tekniska Högskolan, 2016.
[3] Törnros, R., Teknikensvarld.se. [Online]
Available at: http://teknikensvarld.se/sa-lange-sitter-du-i-bilko-varje-ar-283080/. 2016.
[Använd 18 April 2018]
[4] Abrahamson, H., Nyteknik.se. [Online]
Available at: https://www.nyteknik.se/fordon/fler-fordelar-an-nackdelar-med- sjalvkorandebilar-6401092. 2014. [Använd 17 Mars 2018]
[5] Forward, S., vti.se. [Online]
Available at: https://www.vti.se/sv/nyhetsarkiv/nyhetsarkiv/ny-avhandling-om- manskligafaktorn-bakom-trafikolyckor-/. 2008 [Använd 17 Mars 2018]
[6] Tuominen, P., 1177 Vårdguiden. [Online]
Available at: https://www.1177.se/Stockholm/Fakta-och-rad/Sjukdomar/Aksjuka/. 2018.
[Använd 16 Mars 2018].
[7] AB, S. R. A., Apoteket.se. [Online]
Available at: https://www.apoteket.se/produkt/postafen-tablett-25-mg-10-styck-blister-51221/.
2018. [Använd 15 Maj 2018].
[8] Hermes Pharma GES.m.b.H, Apoteket.se. [Online]
Available at: https://www.apoteket.se/produkt/calma-medicinskt-tuggummi-20-mg-10- styckblister-227219/. 2016. [Använd 15 Maj 2018].
[9] Kuiper, O. X., Bos, J. E. & Diels, C., Looking forward: In-vehicle auxiliary display
positioning affects carsickness. Applied Ergonomics 68., pp. 169-175. Amsterdam. Elsevier Ltd. 2017.
[10] Lackner, J. R., Motion sickness: more than nausea and vomiting. i: Experimental Brain Research, vol. 232., pp. 2493-2510. 2014.
[11] Reason, J. T., Motion adaptation: a neural mismatch model, Journal of the Royal Society of
Medicine, vol. 71. i, pp. 819-828. 1978.
[12] Riccio, G. E. & Stoffregen, T. A., An ecological theory of motion sickness and postural instability. Ecological psychology, vol. 3, no 3, pp. 195-240. 1991.
[13] Ekchian, J., et al., A high-bandwidth active suspension for motion sickness. Mitigation in autonomous vehicles. tech. rep. SAE, 2016.
[14] Kato, K. & Kitazaki, S., A study for understanding carsickness based on thesensory conflict theory, tech. rep., SAE. 2006.
[15] Sawabe, T., Kanbara, M. & Hagita, N., Diminished Reality for Acceleration Stimulus:
Motion Sicknes Reduction with Vection for Autonomous Driving. IEEE Virtual Reality (VR).
Pp. 277-278. Los Angeles, CA. 2017.
[16] Wada, T., Fujisawa, S., Doi, S., Analysis of driver’s head tilt using a mathematical model of motion. International Journal of Industrial Ergonomics Vol 63, pp. 89-97, 2018.
