Qualche giorno fa, parlando di guida autonoma, avevamo detto che uno stadio intermedio, tra la guida manuale a quella completamente autonoma sarebbe consistito nell’affidarsi ad una grande varietà di sistemi di ausilio alla guida: i famosi ADAS (Advanced Driver Assistant System), i quali in determinati contesti ben delineati sono già ora in grado di gestire sia il controllo longitudinale, cioè quello regolato dai pedali, sia quello laterale, regolato dal volante. Il problema, se vogliamo, è quello di individuare ogni volta qual è il contesto in cui il veicolo in quel momento si trova e scegliere il sistema di ausilio alla guida più appropriato a quel contesto (ad es: Autostrada libera, presenza di code, lavori in corso, lavori conclusi ma con segnaletica ancora provvisoria, ecc.).
Una volta riconosciuto il tipo di scenario, e la complessità che in quel momento esso presenta, viene attivato il sistema di ausilio migliore, e fin qui tutto chiaro, ma quando il contesto improvvisamente cambia, e quindi di conseguenza deve cambiare altrettanto velocemente il sistema di ausilio alla guida più adatto al nuovo contesto, in quelle fasi si annidano le criticità più difficili da gestire. Va da sé capire che la criticità più grande di tutte si presenta quando si passa da un controllo longitudinale e laterale gestito da un sistema di ausilio alla guida, alla completa disattivazione di tutti i sistemi e il passaggio diretto alla guida manuale.

Quando cerco di rispondere ad una persona che mi chiede cosa può succedere in queste situazioni di passaggio di consegne del controllo da guida autonoma a guida manuale e viceversa, faccio sempre prima un passaggio intermedio, che consiste nello spiegare, o meglio, evidenziare una cosa che tutti noi facciamo mentre guidiamo, ma di cui non sempre siamo pienamente consapevoli.
Quando noi guidiamo su un tratto rettilineo, sostanzialmente non dobbiamo fare nessuno sforzo sul volante, se non quello di correggere l’effetto dei piccoli (o grandi) urti con le “asperità” della strada. Quando però ci troviamo a percorrere una strada che ha una curvatura diversa da zero, noi per far sì che i pneumatici anteriori assumano un angolo diverso da zero per seguire la strada, dovremo imporre con le nostre mani sul volante un angolo che è proporzionale (tramite un coefficiente alfa che in genere ha un valore intorno a 15) a quello dei pneumatici rispetto all’asse del veicolo. Per farlo dobbiamo esercitare una coppia sul volante (che è pari alla forza moltiplicata per il raggio del volante) che vada ad equilibrare quella che il veicolo va a trasmettere, sempre tramite il volante al guidatore. Se all'improvviso dovessimo mollare completamente il volante in una curva, cosa succederebbe? Il primo principio della dinamica afferma che un corpo che non è soggetto a nessuna forza si muove di moto rettilineo uniforme. Il veicolo, quindi, tenderebbe ad andare dritto e il volante ad assumere un angolo pari a zero. Per questo motivo questa coppia, che è quella che deve essere costantemente contrastata dal guidatore con le proprie mani, si chiama coppia di auto-allineamento.

Chiarita l’esistenza di questa coppia di auto-allineamento che agisce sul volante, e che se non contrastata fa sì che il veicolo proceda in linea retta, torniamo a parlare della guida autonoma e soprattutto della criticità dello scenario, in cui il controllo del veicolo deve passare dalla guida autonoma a quella manuale in tempi strettissimi.
Torniamo quindi per un attimo a considerare lo scenario che c'eravamo immaginati per definire la coppia di auto-allineamento: il veicolo è in curva, ed è gestito dal sistema di guida autonoma; questo significa che il guidatore potrebbe eventualmente togliere le mani dallo sterzo e constatare, che pur non imprimendo personalmente nessuna coppia sul volante, quest'ultimo assume in curva l'angolo corretto (diverso da zero) che permette al veicolo di curvare e rimanere in strada. Questo significa che la coppia che con la guida manuale deve essere esercitata dal guidatore, in un contesto invece in cui la guida sia autonoma viene esercitato dal sistema, che si preoccupa di contrastare la coppia di auto allineamento e di impostare un angolo volante che è sempre frutto di un equilibrio tra due coppie: una è quella di auto-allineamento e l'altra quella del sistema.
Quando però, per un motivo qualsiasi, dovesse succedere che nel bel mezzo del curvone il controllo laterale dovesse passare istantaneamente dal sistema di guida autonoma a quello di guida manuale, cosa succederebbe se questo passaggio avvenisse troppo bruscamente? Immaginiamoci questa eventualità: siamo nel bel mezzo del curvone e il sistema di guida automatica gestisce l'angolo del volante per far sì che la vettura rimanga in carreggiata, il guidatore è tranquillo e svolge un’attività qualsiasi, ad es. vede un film, all'improvviso il sistema di guida autonoma avvisa il guidatore che nel giro di pochissimo il controllo del veicolo passerà sotto la responsabilità del guidatore stesso. Questo significa che mentre prima era il sistema di guida automatica a regolare la coppia sul volante affinché fosse quella corretta per contrastare quella di auto-allineamento della vettura, quando il passaggio di consegne dalla guida autonoma a quella manuale sarà completato, il volante tornerà ad essere di gestione manuale, e quindi la coppia per curvare, che prima veniva impressa dal sistema verrà impressa dal guidatore. Se però questo passaggio viene effettuato in modo troppo brusco si possono, comprensibilmente, innescare delle oscillazioni che, se non efficacemente controllate dal guidatore inesperto, potrebbero portare a un testacoda o addirittura all'uscita di strada. Se alla vettura improvvisamente viene a mancare l’azione del sistema di guida autonoma, non essendoci più nessuno ad imporre al volante l'angolo corretto per rimanere in strada, la vettura, anziché continuare ad avere il moto curvilineo corretto andrebbe, come si suol dire, per la tangente. Se quindi il guidatore dovesse riuscire a prendere il controllo del volante, riuscendo a far sì che il veicolo torni al moto curvilineo di prima, questo non potrebbe che avvenire dopo una inquietante serie di sbandate controllate dal guidatore (manovra ad oscillazioni smorzate che spesso viene chiamata pendolo).
Qualcosa di analogo succederebbe anche se ci fosse un passaggio troppo repentino da controllo manuale a controllo automatico, ma sicuramente meno pericoloso, semplicemente perché la guida automatica è nettamente più brava a controllare eventuali sbandate di quanto non sia in grado di fare l'essere umano.

Riepilogando: da un lato abbiamo il veicolo che in curva trasmette al volante la coppia di auto-allineamento, dall'altro lato della barricata, sempre sul volante, c'è una coppia che ha il compito di contrastare ed equilibrare la coppia di auto-allineamento per far sì che il veicolo continui ad avere una traiettoria curvilinea. Poi a un certo punto questa coppia, che inizialmente è tutta a carico del sistema di guida autonoma, deve gradualmente decrescere per lasciare, poco alla volta, il controllo del volante al guidatore, il quale con le sue mani imprimerà una coppia sempre maggiore per far sì che la somma delle due coppie: quella del sistema automatico più quella del guidatore continui ad avere un valore tale da contrastare l’auto-allineamento, e mantenere il veicolo in curva. Quando questo passaggio si concluderà, l'unica coppia che rimarrà a contrastare la coppia di auto-allineamento del veicolo sarà quella generata dalle mani del guidatore.

Questa legge di handover (passaggio di consegne del controllo del volante) tra Autonomo e Manuale è uno degli aspetti della guida autonoma più complessi e controversi. Spesso, vista la pericolosità di certe manovre, e l’importanza di avere indicazioni utili allo sviluppo delle leggi di coppia fornite non da guidatori esperti, bensì da guidatori “normali”, le situazioni di handover tra automatico e manuale vengono studiate e testate con l’utilizzo massiccio di costosi simulatori di guida, ma di loro parleremo, forse, in un prossimo approfondimento.

Nel frattempo invito tutti i lettori di questo articolo, che possiedono una vettura con guida autonoma di livello L3, (cioè capace di prendere il controllo dell’angolo volante senza che il guidatore debba tenere appoggiate su di esso le sue mani), a sperimentare la manovra di passaggio diretto da Fully Autonomous a Fully Manual, e viceversa, e a raccontarci sensazioni e impressioni lasciando un commento.
Buon divertimento!