De kracht op de knuppel
Hoe besturen mensen een vliegtuig of auto? Dat is de kernvraag van het Human Machine Interaction Laboratory (HMI-Lab) bij Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek.
Proefpersonen moeten een kruisje op een bewegend bolletje zien te houden waarbij computers hun reactiesnelheid, precisie en kracht meten. Of de opstelling vormt een simulator waarin piloten kennis kunnen maken met nieuwe ondersteunende technieken die ze in de toekomst in de cockpit kunnen tegenkomen.
Van oorsprong was de opstelling een vliegtuigsimulator, totdat onderzoeksimulator Simona (Simulation, Motion, Navigation) die rol grotendeels overnam. De linkerplek van de HMI-Lab-opstelling kreeg een stuur en pedalen in plaats van een knuppel, om ook autorijden te kunnen simuleren.
In totaal werken zes computers samen om alle schermen en hardware aan te sturen. Die computers voeren hun berekeningen uit, elk met hun eigen updatesnelheid variërend tussen 100 (schermen) en 2000 keer per seconde (stuurknuppel). Twee computers verzorgen de omgevingsbeelden. Andere verzorgen het primaire vluchtscherm en het navigatiescherm, houden de gegevens bij (data logging), bemeten en besturen de stuurknuppel, voetpedalen, en het stuurwiel. Het in huis ontwikkelde besturingsprogramma Dueca zorgt ervoor dat alle computers met elkaar in de pas lopen en dat simulatieprogramma’s net zo gemakkelijk op de zes computers van HMI-Lab draaien, als op de Simona of een laptop.
“De onderzoeksonderwerpen komen altijd van buiten de TU”, zegt dr.ir. Daan Pool, universitair docent bij de vakgroep control & simulation. Als voorbeeld noemt hij het onderzoek naar de haptische terugkoppeling op de stuurknuppel (hier uitgevoerd als side stick). Uit analyse van ongevallen is gebleken dat piloten soms niet weten wanneer ze in de gevarenzone komen. Een kracht uitoefenen op de knuppel, in dit geval met pneumatiek, is een directe manier om de piloot te laten weten wanneer het toestel tegen zijn grens aan loopt. Naar de effectiviteit daarvan doet promovendus ir. Dirk van Baelen onderzoek. Vergelijk het met het gaspedaal van Nissan dat tegenduwt bij het te snel naderen van een voorganger. Ook die techniek werd in deze opstelling getest.
“Veel ideeën over ondersteunende technieken uit de luchtvaart komen nu in auto’s terecht”, zegt Pool. Denk bijvoorbeeld aan lane-assist die een auto automatisch tussen de witte strepen houdt. Maar de dynamiek in auto’s is vaak sneller dan in het vliegtuig, en niet iedereen is ervan gediend dat het stuur een eigen leven leidt. Daarom valt er nog veel onderzoek te verrichten naar de optimale afstemming tussen mens en voertuig.