Slimme motor in stuur voorkomt vallen met fiets

De TU Delft en Koninklijke Gazelle hebben een prototype ontwikkeld van een fiets met slimme stuurondersteuning. Deze fiets moet in de toekomst helpen het aantal valpartijen op de fiets te voorkomen. De fiets werkt met een slimme motor in de stuurkolom die het sturen ondersteunt op het moment dat de fietser dreigt om te vallen. Met dit systeem kan de fiets boven een snelheid van 4 km/h stabiel worden gehouden.

Meer valpartijen met de fiets

De Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Verkeersveiligheid (SWOV) heeft vastgesteld dat het aantal ernstige verkeersongevallen ieder jaar afneemt, maar bij fietsers neemt het juist toe: van 2000 tot 2010 met zo’n 30%. Ernstige fietsongevallen gebeuren vaak doordat de fietser zelf de controle over de fiets verliest. In veel gevallen gaat het dan om ouderen. Er overlijden per jaar 120 fietsers van 55+ en 4.280 fietsers van 55+ hebben een ernstig ongeval. De maatschappelijke kosten voor een ernstig fietsongeval zijn volgens SWOV 281.000 euro.

De TU Delft en Gazelle zien dit graag anders. De Nederlandse fiets staat bekend als een veilige fiets. Dit komt met name door de hoge mate van stuur-stabiliteit en de rechtop-zithouding.  Echter, nu er steeds meer e-bikes rondrijden die gemiddeld zwaarder zijn en sneller gaan dan de ‘normale’ stadsfiets, is extra aandacht voor fietsveiligheid op zijn plaats. 

Prototype

Om de fiets veiliger te maken hebben de TU Delft en Gazelle samen een prototype van een elektrische fiets met stuurondersteuning ontwikkeld. Het steer-assist systeem is het eerste systeem ter wereld dat een fiets rechtop kan houden; dit door de hulp van een motortje in de stuurkolom. Deze motor stuurt bij op het moment dat de fietser dreigt om te vallen. ‘Met dit systeem kunnen boven een snelheid van 4 km/h de fiets en rijder stabiel worden gehouden’, zegt onderzoeker dr.ir Arend Schwab van de TU Delft.

Fundamentele wetenschap

In het prototype is fundamenteel wetenschappelijke kennis van de TU Delft gecombineerd met de expertise van Gazelle. Op de TU Delft is de afgelopen 15 jaar onderzoek gedaan naar waarom een fiets wel of niet omvalt. Enkele jaren geleden heeft Schwab met collega’s al in wetenschappelijke tijdschriften, zoals Science, gepubliceerd over de theorie achter de stabiliteit van de fiets. ‘Er is toen onder meer een wiskundig model ontwikkeld met zo’n 25 fysieke parameters, dat goed bleek te kunnen voorspellen óf, en bij welke snelheden, een bepaald fietsontwerp stabiel is. We hebben ook experimenteel aangetoond dat de inzichten hierover kloppen.’

Algoritmes

Op basis van deze fundamentele kennis is het idee ontstaan om de rijder actief te kunnen ondersteunen en de fiets nog stabieler te maken, via een steer-assist systeem. ‘De technische uitvoering is niet eens zo moeilijk’, zegt Schwab. ‘Je hebt een sensor nodig die meet hoe snel de fiets omvalt, een motortje dat de stuurkolom kan bijsturen en een processor die dat motortje aanstuurt. Het moeilijke gedeelte zit vooral in het vinden van de goede algoritmes waar de processor mee moet werken. En daarvoor was ons wetenschappelijke onderzoek over hoe een fiets eigenlijk stabiel blijf, van enorm belang.’ 

Testen

Er is nog veel onderzoek nodig voordat de steer-assist ook door de consument gebruikt kan worden. Het prototype wordt nu vooral gebruikt om te testen hoe gebruikers de stuurondersteuning ervaren, en om na te gaan welke vorm van ondersteuning het beste werkt. De eerste onderzoeken laten al wel zien dat het voor een deel van de mensen minder moeite kost om te de fiets rechtop te houden.

‘We willen bijvoorbeeld verder onderzoeken wat de fietser prettig vindt en wanneer er welke ondersteuning gegeven moet worden. Ook wordt uiteraard veel aandacht besteed aan de veiligheid van het systeem.’

Vervolgonderzoek

Het benodigde vervolgonderzoek is in volle gang. Met de ontwikkeling van de steer-assist fiets hebben de TU Delft en Gazelle in 2016 al de Nationale Sportinnovator Prijs gewonnen. ‘Dat was een heel belangrijke duw in de rug voor ons’, zegt  Schwab. ‘En inmiddels hebben we van NWO (Perspectief programma Citius, Altius, Sanius) subsidie gekregen voor vier jaar om het systeem verder te verbeteren.’

Actieve leefstijl

Het kan zoals gezegd nog wel enkele jaren duren voordat het prototype marktrijp is, maar slimme systemen zoals de steer-assist zullen de komende jaren zeker gemeengoed worden in de fietsbranche, verwachten de TU Delft en Gazelle. Op allerlei manieren wordt geprobeerd om ouderen in onze maatschappij langer zelfstandig én actief te houden. Hulpmiddelen die ertoe bijdragen dat ouderen langer veilig kunnen blijven fietsen, passen hier goed in. 

Meer informatie

Video: Slimme motor in stuur voorkomt vallen met fiets
Nieuwsbericht ‘TU Delft werkt aan Gazelle fiets die vallende fietser rechtop houdt’
Science publicatie ‘A Bicycle Can Be Self-Stable Without Gyroscopic or Caster Effects’,  DOI: 10.1126/science.1201959. 

Contact

Arend Schwab (fietsonderzoeker TU Delft), a.l.schwab@tudelft.nl, 06 28527539

Dimmy van Ruiten (communicatie TU Delft), d.m.vanruiten@tudelft.nl , 015 27 81588

Huib de Vries (communicatie Gazelle), h.devries@gazelle.nl, 06 53330476
Paula van de Wetering (communicatie Gazelle), p.vandewetering@gazelle.nl, 06 14551095