Análisis de involucración del conductor con sistemas de ayuda a la conducción

Applus+ IDIADA está desarrollando investigaciones sobre la involucración del conductor, la confianza y la carga mental que se produce en el uso de sistemas de ayuda a la conducción, a través del proyecto ENGAGE. El objetivo principal de ENGAGE es establecer una metodología eficaz que permita evaluar el compromiso del conductor, de acuerdo con futuras regulaciones a través de métricas robustas y siguiendo procedimiento replicable. El objetivo general es contribuir al diseño de sistemas de ayuda a la conducción, aportando la perspectiva del usuario para garantizar un nivel de asistencia a la conducción preciso y seguro.

La metodología definida en este estudio implica un proceso iterativo de tres etapas:

1. Ensayos en pistas de prueba (2022 – 2023)

Los participantes condujeron en una pista de pruebas en un escenario continuo, combinando métricas subjetivas como la carga mental de trabajo y la confianza con medidas objetivas, como el Tiempo hasta la Colisión (TTC, por sus siglas en inglés). Los resultados mostraron diferencias en el compromiso del conductor entre los sistemas de conducción autónoma de nivel 2 (L2) medios y avanzados, obteniendo ratios de mayor confianza y menor carga mental de trabajo en los sistemas L2 avanzados.

2. Sesiones de evaluación cualitativa en grupo (noviembre – diciembre 2023)

Realizadas en la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), en Barcelona, estas sesiones destacaron las diferencias generacionales en la percepción de los sistemas ADAS, siendo los participantes más jóvenes los que mostraron mayor confianza y aceptación. La conciencia situacional se identificó como un factor crucial para un compromiso adecuado.

3. Ensayos en simulador de conducción dinámico (planificadas para finales de 2024)

Utilizando el simulador dinámico DiM250 VI Grade, esta fase futura tiene como objetivo validar los hallazgos previos en un entorno controlado, incorporando medidas fisiológicas, seguimiento ocular y perspectiva cultural, ya que se realizarán en las instalaciones de Applus+ IDIADA China.

Ensayos en pistas de prueba: combinando métricas subjetivas y objetivas

En esta primera fase, la recopilación de datos se centró en evaluar el compromiso del conductor con dos vehículos L2 diferentes, utilizando una combinación de métricas subjetivas y objetivas. El objetivo era evaluar el rendimiento y la capacidad de respuesta de una muestra representativa de la población de conductores ante escenarios de emergencia.

La muestra consistió en dos grupos: uno de 20 participantes conduciendo un Golf 8 L2 medio, y otro grupo de 19 participantes conduciendo un Tesla L2 avanzado basado en la calificación de sistemas de ayuda a la conducción según Euro NCAP. Se instruyó a los participantes para mantener una velocidad baja y constante, siguiendo a un vehículo guía en una pista simple y monótona durante 40 minutos, acompañados por un conductor profesional de seguridad. Durante la penúltima vuelta, se colocó, inesperadamente para el conductor, un obstáculo ficticio en medio del carril para simular una situación de emergencia del mundo real. El vehículo guía ejecutó una maniobra de salida 15 metros antes del obstáculo, dejando que el participante reaccionara basándose en su nivel de atención y confianza con el sistema (Figura 1).

Para evaluar de manera integral la involucración del conductor, se recopilaron datos tanto subjetivos como objetivos. Las variables subjetivas incluyeron la carga mental de trabajo y los niveles de confianza, mientras que la métrica objetiva analizada fue el tiempo hasta la colisión.

Figura 1. Maniobra de salida. 

Sesión de grupo: evaluación de la percepción de los sistemas ADAS

Se organizaron sesiones de grupo para revisar los hallazgos de la primera fase, dar forma a la tercera fase y recopilar perspectivas cualitativas sobre los sistemas ADAS y la implicación del conductor. Se realizaron tres sesiones con 8 participantes cada una, asegurando una distribución equilibrada de género y un rango de edad de 20 a 60 años. La mitad de los participantes tenía conocimiento previo de los sistemas ADAS, y la otra mitad había participado en la primera fase de ensayos de campo. Cada sesión comenzó con actividades para romper el hielo y la división de los participantes en “novatos” y “expertos”.

Después de una sesión de formación para establecer una base de conocimiento común y comparar las diferentes perspectivas, las discusiones grupales abarcaron temas como la percepción de los sistemas ADAS, la frecuencia de uso, los niveles de confianza y los factores que influyen en la confianza, los patrones de movilidad, el impacto en el estilo de vida, los riesgos de seguridad, el progreso hacia la conducción autónoma, las consideraciones éticas y las ventajas y desventajas de los sistemas ADAS. Además, las sesiones brindaron la oportunidad de recopilar comentarios sobre la primera fase e identificar áreas para mejorar la metodología en fases futuras.

Ensayos en simulador de conducción: poniendo a prueba en el laboratorio los resultados obtenidos previamente

Esta tercera fase se llevará a cabo en el simulador de conducción de IDIADA China, hacia finales de año, y actualmente está en la etapa de preparación. La metodología se basará en los resultados de la primera fase y los comentarios recopilados en las sesiones de grupo. Consistirá en una réplica simulada de las actividades realizadas en la fase inicial, mejorando la complejidad y riqueza de la recopilación de datos debido a la flexibilidad ofrecida por el entorno simulado, y en la implementación de más tareas de conducción y no conducción.

El procedimiento de ensayo seguirá siendo consistente: se instruirá a los participantes para que sigan a otro vehículo, inicialmente sin y luego con sistemas ADAS activados, involucrando un escenario final de obstáculo. Esta fase proporcionará un proceso de recopilación de datos más completo, utilizando señales electroencefalográficas (EEG) de los usuarios, señales de electrocardiograma (ECG) y sistemas de seguimiento ocular.

Resultados y discusión: trabajando para desarrollar una metodología global de evaluación

Este estudio tiene como objetivo desarrollar una metodología para evaluar el nivel de involucración del conductor con los sistemas de ayuda a la conducción en diferentes contextos de entorno real y simulado.

La fase inicial de ensayos se llevó a cabo con éxito. Los datos recopilados se compararon entre el Golf 8 y el Tesla Model 3 para resaltar cualquier variación en el nivel de implicación con los sistemas L2 medios y avanzados.

El análisis de métricas subjetivas y objetivas relacionadas con la carga mental de trabajo percibida por los conductores y el nivel de confianza reveló diferencias entre los dos tipos de sistemas L2. Con respecto a los datos subjetivos, la carga mental de trabajo percibida fue baja y el nivel de confianza, alto, en ambos sistemas. Sin embargo, el vehículo equipado con un sistema L2 medio tiene un valor de carga mental de trabajo más alto que el vehículo equipado con un sistema L2 avanzado. En cuanto a los datos objetivos, los resultados sugieren que el tipo de sistema L2 utilizado (avanzado o medio) puede influir en el tiempo de reacción del conductor y su capacidad para tomar el control del vehículo para redirigir la maniobra.

Según los resultados, los participantes percibieron un mayor nivel de confianza en el vehículo equipado con el sistema L2 avanzado.

En cuanto a los resultados de la segunda fase, la confianza general percibida en los tres grupos sugiere una brecha generacional significativa. Los individuos más jóvenes muestran altos niveles de confianza en los sistemas ADAS y en vehículos popularmente considerados más innovadores desde la perspectiva de un usuario novato (por ejemplo, el Tesla), y están de acuerdo en la mejora del confort y la seguridad, la asistencia a conductores menos hábiles o con limitaciones físicas específicas, la percepción de reducción del error humano en la conducción, el confort percibido y la reducción de la carga de trabajo. Los participantes de mayor edad muestran una reticencia significativa hacia los sistemas de ayuda a la conducción, considerándolos distractores, excesivamente molestos y peligrosos. Todos los participantes pusieron en común, según su propia experiencia, el riesgo percibido de perder la concentración debido al exceso de confianza.

Actualmente se está trabajando en la preparación de la fase de ensayos en simulador de conducción para su implementación en China en 2024, con el objetivo de evaluar el compromiso del conductor en un contexto diferente, incluyendo posibles diferencias culturales en los hábitos de conducción y las reacciones a eventos críticos. Esta fase contribuirá a la mejora del estudio realizado hasta ahora, proporcionando nuevas perspectivas y conclusiones

Conclusiones y evaluaciones

La metodología aquí descrita ha permitido evaluar el compromiso del conductor de forma efectiva, así como recopilar información cualitativa a partir de puntos de vista individuales. Los siguientes pasos previstos en ENGAGE incluyen replicar el estudio en nuevos entornos y escenarios, así como usar diferentes tipos de vehículos. Con el objetivo de expandir el estudio y la metodología a otras culturas, también está previsto   replicar el proyecto a Estados Unidos, para el análisis comparativo entre EE.UU., Europa y China. Esto mejorará la comprensión del comportamiento del conductor en un contexto de evolución constante hacia un concepto de vehículo cada vez más automatizado, contribuyendo a la definición de medidas de seguridad en el desarrollo del vehículo autónomo.