Systemy bezpieczeństwa czynnego uwzględnione w najnowszym oprogramowaniu do wirtualnych testów zderzeniowych Toyoty
Toyota od 23 lat wykorzystuje do projektowania samochodów zaawansowane oprogramowanie do wirtualnych testów zderzeniowych THUMS. Technologia ta pozwala dokładnie zbadać wpływ różnego rodzaju kolizji na urazy u kierowców, pasażerów i pieszych różnej płci, w różnym wieku i o różnej sylwetce. Najnowsza, siódma generacja THUMS uwzględnia zmianę nawyków kierowców korzystających z zaawansowanych systemów wsparcia ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) takich jak Toyota T-MATE.
Zaawansowana technologia testowania bezpieczeństwa samochodów
THUMS (Total Human Model for Safety) to cyfrowe modele ciała człowieka, które Toyota opracowała do wirtualnych testów zderzeniowych. Prace nad tym oprogramowaniem marka rozpoczęła w 1997 roku. Dziś THUMS to najbardziej zaawansowane na świecie wirtualne modele ludzkiego ciała, które umożliwiają cyfrowe symulacje wypadków drogowych oraz analizowanie rodzaju i stopnia obrażeń odnoszonych przez kierowcę i pasażerów.
THUMS umożliwiają analizowanie urazów powodowanych kolizjami na o wiele wyższym poziomie szczegółowości niż fizyczne testy zderzeniowe, gdyż dokładnie odzwierciedlają kształty i odporność ludzkiego ciała. Technologia ta pozwala dokładnie zbadać wpływ różnego rodzaju kolizji na poszczególne narządy i układy wewnętrzne kierowcy i pasażerów z uwzględnieniem stopnia napięcia mięśni oraz ułożenia sylwetki tuż przed zderzeniem. Uwzględnia przy tym modelowanie napięcia mięśni spowodowanego świadomością zbliżającej się kolizji. Wykonywanie symulacji kolizji na komputerze pozwala przeanalizować wiele różnych scenariuszy wypadków drogowych, skrócić czas badania bezpieczeństwa samochodu i ograniczyć koszty.
THUMS w epoce zautomatyzowanych systemów bezpieczeństwa
Najnowsza, siódma generacja THUMS uwzględnia zmiany w postawie kierowcy, gdy korzysta ze zautomatyzowanych systemów jazdy na poziomie SAE 3, takich jak Toyota Safety Sense 3. generacji i inne układy składające się na Toyota T-MATE.
Specjaliści Toyoty zauważyli, że kiedy samochód automatycznie wykonuje większość zadań związanych z prowadzeniem pojazdu, kierowca instynktownie przyjmuje bardziej zrelaksowaną pozycję. Zdarza się także, że nieco bardziej odchyla oparcie fotela, a nawet siedzi w pozycji półleżącej. Zmiana postawy może prowadzić do innych skutków ewentualnej kolizji. Inne ułożenie ciała na fotelu ma wpływ m.in. na działanie pasów bezpieczeństwa i poduszek powietrznych, ale też bezpośrednie skutki ewentualnych przeciążeń i uderzeń często okazują się inne niż w scenariuszach testowanych przez producentów, zanim upowszechniły się zautomatyzowane systemy wsparcia kierowcy.
Najnowsza generacja THUMS została udoskonalona także pod innymi względami. Nowe możliwości pozwalają na jeszcze większą precyzję komputerowych symulacji kolizji. Modele ludzkiego ciała – kobiet, mężczyzn i dzieci – jeszcze dokładniej odwzorowują geometrię i właściwości fizyczne wszystkich kluczowych części ciała i organów. System analizuje także, w jaki sposób ludzie mimowolnie zachowują się w sytuacji zagrożenia wypadkiem lub gdy systemy bezpieczeństwa uruchamiają automatyczne sterowanie hamulcami i kierownicą.
Rozwój technologii wirtualnych testów zderzeniowych
Pierwsza wersja wirtualnych modeli THUMS powstała w 2000 roku po trzech latach prac rozwojowych. Był to uproszczony cyfrowy model ciała człowieka oraz ogólnie zarysowane organy wewnętrzne. Druga generacja z 2005 roku została rozbudowana o szczegółowy model twarzy, zaś trzecia z 2008 roku obejmowała model mózgu.
Stosowany od 2010 roku THUMS 4 integrował funkcje poprzednich generacji i obejmował szczegółowe modele organów wewnętrznych oraz całego ciała. W ciągu następnego roku zespół opracował cyfrowe modele kilku różnych sylwetek, a w 2016 roku system 4. generacji został rozbudowany o sylwetki dzieci w wieku 10, 6 i 3 lat.
W 2015 roku zadebiutował system THUMS 5, czyli kompleksowy model mięśni, który umożliwił badanie wpływu ułożenia ciała oraz napięcia mięśni na urazy powstające podczas wypadku. Model ten stanowił odrębną całość w stosunku do czwartej generacji, dlatego oba systemy były stosowane równolegle. Ich integrację przyniósł dopiero THUMS 6.
Szósta generacja systemu objęła całą serię modeli ludzkiego ciała kobiet i mężczyzn w różnym wieku (dzieci, dorośli i osoby starsze) i o różnej sylwetce. Uwzględniono w nich wszystkie kości, organy wewnętrzne, tkanki i ścięgna występujące w ludzkim ciele. Trójwymiarowe modele odzwierciedlają sztywność, budowę i strukturę poszczególnych narządów, w tym szkieletu, mózgu, organów wewnętrznych i mięśni. Modele można umieścić w symulacji zarówno w roli kierowcy lub pasażera, jak i pieszego, i testować nieskończoną liczbę scenariuszy.
Zastosowania THUMS w motoryzacji i innych branżach
Od samego początku modele THUMS mają komercyjne zastosowanie. Już od 2000 roku zaczęły z nich korzystać na licencji dziesiątki firm. Z możliwości tej korzystają producenci samochodów i części, a także uniwersytety i ośrodki badawcze w Japonii i poza nią. Program THUMS pozwolił nie tylko radykalnie poprawić bezpieczeństwo zderzeniowe samochodów, ale także opracowywać lepsze fotele i skuteczniejsze pasy. Technologia ta służy także do badań nad bezpieczeństwem innych form transportu, takich jak pociągi i lotnictwo, oraz samochodów wyczynowych.
W 2021 roku Toyota zapewniła swobodny dostęp do oprogramowania THUMS wszystkim zainteresowanym. W każdej chwili można bezpłatnie pobrać najnowszą wersję systemu na stronie https://www.toyota.co.jp/thums/. Otworzyło to zupełnie nowe możliwości rozwoju wielu firm i programów badawczych, często niemających nic wspólnego z motoryzacją. THUMS stosuje się m.in. do badań nad ergonomią produktów, opracowywania sprzętu sportowego zapobiegającego kontuzjom czy projektowania łóżek ortopedycznych.
Udostępnij ten artykuł
