EMMA4Drive

Menschmodell für das autonome Fahren

Bisher werden Menschmodelle entweder in Crash-Simulationen zur Abschätzung des Verletzungsrisikos oder in Ergonomieanalysen verwendet. Bei Crashanalysen werden detaillierte, rechenzeitintensive FE-Modelle für Berechnungen im Bereich von Millisekunden eingesetzt. Für die Simulation von dynamischen Fahrmanövern sind diese jedoch nicht geeignet sind, da hier längere Vorgänge simuliert werden müssen. Menschmodelle zur Ergonomieanalyse dagegen basieren auf vereinfachten Bewegungsmechanismen und ermöglichen bisher ausschließlich quasi-statische Untersuchungen. Realistische Haltungen und Bewegungen bei neuen Tätigkeiten lassen sich mit diesen Modellen nur mit viel Aufwand simulieren. 

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Simulation des Einsitzens eines FE-Menschmodells in das FE-Modell eines Fahrzeugsitzes.

Vertrauen in Technologie und deren Sicherheit stärken

Will man die Erwartungen der Kunden beim (teil)autonomen Fahren verstehen, neue Nutzungsmöglichkeiten des Autos ausloten, das Vertrauen in die Technologie stärken und deren Sicherheit nachweisen, sind daher neue (Software-)Werkzeuge gefragt. Vor diesem Hintergrund will der Verbund um Apl. Prof. Jörg Fehr, Forscher im Exzellenz-Cluster "Daten-integrierte Simulationswissenschaft (EXC 2075, SimTech) und stellvertretender Leiter des Instituts für Technische und Numerische Mechanik (ITM) der Universität Stuttgart den Software-Prototyp EMMA4Drive schaffen, der als digitales Abbild des Insassen in der Lage ist, Sicherheit und Ergonomie gleichermaßen bei Fahrmanövern unter dynamischen Lasten zu analysieren und zu bewerten.

Das dynamische Modell ist unter anderem in der Lage, die Muskelregelung bei gezielten Bewegungen zu simulieren und Komfort beziehungsweise Verletzungsrisiken zu bewerten. Foto: Fraunhofer ITWM

Umfangreiche Vorarbeiten u.a. durch SimTech

Hierzu sollen wissenschaftliche Erkenntnisse aus Projekten des Exzellenzclusters 310, dem Vorgänger des EXC 2075, in das muskelaktivierte Mehrkörper-Menschmodell EMMA (Ergo-dynamic Moving Manikin) transferiert werden und für den Einsatz in (teil-)autonom fahrenden Fahrzeugen der nächsten Generation weiterentwickelt werden. Das ITWM um Projektleiter Joachim Linn, bringt in das Projekt Fachwissen über mehrkörperbasierte Menschmodellierung und Bewegungsoptimierung ein. Das dort entwickelte prototypische Menschmodell EMMA ist durch einen Optimierungsalgorithmus in der Lage, automatisch neue Körperhaltungen und Bewegungsabläufe mit den dazugehörigen Muskelaktivitäten zu berechnen und liefert ein sehr effizientes Modell für eine stabile dynamische Simulation mit großen Zeitschrittweiten. Die Firma fleXstructures ist bisher verantwortlich für die Entwicklung, Wartung und den Vertrieb der Softwarefamilie IPS inklusive dem digitalen Menschmodells IPS IMMA.

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