Con circa 1.5 miliardi di veicoli in circolazione nel mondo la sicurezza dei mezzi per il trasporto di persone è un tema di grande importanza. Ciononostante è alquanto sorprendente il fatto che ad oggi, nonostante la tecnologia e la sensoristica sempre più evolute a disposizione, non si sia ancora in grado di conoscere tutta una serie di grandezze che caratterizzano il moto del veicolo, che potrebbero essere utilissime ai fini della sicurezza. Valori che diventano ancora più importanti per lo sviluppo dell’auto elettrica e, in prospettiva, dei veicoli a guida autonoma.
Si consideri ad esempio un ormai tradizionale sistema di sicurezza, installato su tutte le auto moderne per legge, ovvero l’Electronic Stability Control (ESC). L’ESC interviene quando viene rilevata una situazione di rischio in termini di instabilità laterale del veicolo, per esempio se si prende una curva troppo velocemente, magari in condizioni stradali non ideali (es. asfalto bagnato). In pratica l’ESC controlla separatamente i freni di ciascuna ruota, consentendo di evitare la perdita di controllo del veicolo o il ribaltamento.
Si stima che con l’ESC si salvino alcune migliaia di vite ogni anno. Per quanto incoraggiante, tale dato è ben inferiore al numero di vittime per incidenti, oltre 1 milione l’anno, di cui il 90% dovuto all’errore umano. Se i sistemi di controllo a bordo veicolo avessero più informazioni sul moto del veicolo – tramite dei cosiddetti «stimatori dello stato» – si potrebbero sviluppare sistemi di controllo avanzati capaci di prevenire situazioni rischiose anziché intervenire quando queste si verificano (come nel caso dell’ESC), a beneficio della manovrabilità del veicolo e della sicurezza dei passeggeri.
Da anni faccio ricerca in questo settore, ho studiato ingegneria meccanica e ho conseguito il dottorato al Sant’Anna di Pisa, ho insegnato in Gran Bretagna e adesso grazie al programma per il rientro dei cervelli “Rita Levi Montalcini” posso continuare la mia ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Padova. Lavoro in laboratorio e su pista per la definizione di stimatori dello stato del veicolo e tecniche di controllo avanzate basate proprio su questi stimatori.
Un esempio di queste tecniche di controllo del veicolo è il «torque-vectoring», ovvero la possibilità di assegnare qualsivoglia (entro certi limiti) valori di coppia a ruote diverse del veicolo, sfruttabile per modificare la dinamica laterale del veicolo. I veicoli a trazione elettrica si prestano particolarmente bene a tale genere di controllo essendo normalmente caratterizzati dall’avere attuatori multipli, ad esempio due o quattro motori elettrici.
Gli stimatori invece consentono appunto di stimare, con una determinata confidenza, certe grandezze che caratterizzano il moto del veicolo senza misurarle direttamente (in quanto non possibile per varie ragioni, tra cui i costi), ma sfruttando le misure già disponibili sui veicoli moderni e appositi modelli matematici. Gli stimatori sono anche fondamentali per lo sviluppo di veicoli a guida autonoma: per quanto sia importante una conoscenza il più possibile approfondita dell’ambiente circostante, un veicolo autonomo deve anche conoscere bene il proprio stato per poter prendere le migliori decisioni.
Proprio nell’ambito dell’automazione dei veicoli, sto effettuando un periodo di scambio (grazie al programma americano Fulbright) presso l’Università di Stanford, negli Stati Uniti, lavorando sull’applicazione di tecniche di torque-vectoring su un prototipo di DeLorean 1981, resa però elettrica e autonoma dal Dynamic Design Lab di Stanford.
