Ford разрабатывает цифровую модель ребенка для виртуальных краш-тестов

• В цифровой модели ребенка будут воссозданы скелет, внутренние органы и мозг, подобные человеческим, что открывает возможность проведения в будущем более качественных исследований в области безопасности.

• Модель создается на основе результатов компьютерных томографических исследований детей, что позволяет лучше понять отличия воздействия силы удара при аварии на детей и взрослых.

• На создание существующих цифровых моделей взрослых ушло более десятилетия. Они создавались покомпонентно, и созданию каждого отдельного элемента предшествовали серьезные исследования.

Кёльн, Германия, 17 ноября, 2011 - В рамках новаторской программы по повышению безопасности автомобильных поездок для детей компания Ford разрабатывает одну из первых в мире цифровых моделей ребенка.

«Мы изучаем тенденции травм в результате аварий с участием детей, и нам известно, что автомобильные аварии являются основной причиной смерти для людей в возрасте от 4 до 34 лет, - прокомментировал Стивен Руана, старший технический специалист по безопасности, отдел исследований и перспективного проектирования Ford. - Мы хотим понять, как могут различаться травмы детей-пассажиров».  

«Наши системы устройств пассивной безопасности разработаны с целью способствовать снижению числа серьезных травм и смертельных исходов в авариях с участием детей, и они доказали свою высокую эффективность, - отметил Руана. - Но дети все же продолжают получать травмы. Чем больше мы узнаем о теле человека, тем больше мы сможем сделать для еще большего повышения эффективности наших систем устройств пассивной безопасности».

Создание цифровой модели человека - непростая задача. Работа над моделью взрослого заняла у разработчиков Ford 11 лет. Цифровые модели используются в исследованиях, а не в ходе разработки автомобилей. Они не используются в качестве манекенов для краш-тестов, которые позволяют измерять воздействие силы удара на тело. Напротив, они используются для получения данных, которые позволят улучшить эффективность систем устройств пассивной безопасности благодаря лучшему пониманию механизмов повреждений.

Цифровая модель создается покомпонентно - мозг, череп, шея, грудная клетка, верхние и нижние конечности, и т.д., - при этом созданию каждого компонента предшествует серьезная исследовательская работа.

«Создание модели человека очень напоминает создание модели машины», - отметил Руана. - Вы начинаете с геометрии поверхности каждого из компонентов и подкомпонентов. В данном случае речь идет о геометрии человеческого тела и его внутренних органов».

После получения необходимых данных с помощью медицинского сканирования, а также из научных описаний анатомического строения человека исследователи начинают создание модели, продвигаясь участок за участком и создавая отделы тела. В цифровой модели взрослого, созданной Ford, мозг был создан как отдельный компонент, состоящий из ствола головного мозга, серого вещества и межслойной жидкости.

Затем компоненты соединяются в виртуальное тело человека, которое подвергается всесторонней оценке. После чего, используя математический и аналитический инструментарий, а также доступные данные о свойствах тканей человеческого тела из медицинской и инженерной литературы, исследователи способны установить последствия удара и давление системы устройств пассивной безопасности на тело.

«Тело ребенка значительно отличается от тела взрослого, -  подчеркнул Руана. Создание цифровой модели ребенка поможет нам при разработке будущих систем, которые обеспечат лучшую защиту для маленьких пассажиров».

За исследовательскую работу в области ответа организма человека на внешние удары Стивен Руана был награжден престижной премией «За заслуги», присуждаемой Ассоциацией развития автомобильной медицины. Это высшая награда, которая может быть присуждена исследователю в данной области. Вручение награды состоялось в Париже в прошлом месяце.

История традиционного манекена для краш-тестов

Компания Ford использовала традиционные манекены для краш-тестов в течение последних семидесяти лет, чтобы улучшить защиту пассажиров в своих автомобилях. 

Первый в мире манекен для краш-тестов был создан в 1949 году для нужд воздушных войск США. Манекен под кодовым именем Сиерра Сэм был разработан для тестирования катапультируемых кресел летчиков для реактивных истребителей. 

В середине 1950-х конструкторско-исследовательский отдел Ford в США разработал собственные, очень похожие на людей пластмассовые манекены для краш-тестов, которые получили имена FERD I и FERD II. Манекены, оснащенные электронным измерительным прибором в качестве мозга, имели стальной скелет с жесткими пластмассовыми деталями для имитации мышц, а их поверхность была покрыта мягкой пластмассой, имитирующей кожу. 

В 1971 году Ford представил первый в мире стандартизированный манекен для автомобильных краш-тестов, который носил имя Hybrid I. На смену ему пришла усовершенствованная модель Hybrid II.

Современная модель Hybrid III имеет позвоночник из металлических дисков, подвижную шею, стальную грудную клетку, виниловую кожу и колени, спроектированные таким образом, что они способны отвечать на внешнее воздействие аналогично человеческим. 

Ford также использует специально разработанные манекены для краш-тестов боковых ударов. Модели WorldSID и EuroSID 2 имеют более 220 различных сенсоров для регистрации ударной силы и повреждений при ударах. 

«Современные манекены для краш-тестов - это очень сложные устройства, - уточнил старший инженер по безопасности тела Джейк Хед. - Hybrid III стоит около 34.000 евро, но при полной комплектации его цена может возрастать до более чем 50.000 евро».

Ford использует в краш-тестах манекены взрослых и детей, чтобы убедиться, что системы безопасности эффективны для пассажиров разного роста и веса.

Компания также стала мировым лидером виртуальных исследований в области безопасности. Инженеры Ford в Германии и США провели более 12.000 виртуальных краш-тестов последней модели Ford Focus, чтобы опробовать качество новых технологий, специально разработанных для защиты пассажиров во время аварии. Эти виртуальные исследования стали столь эффективными, что количество реальных автомобильных краш-тестов значительно сократилось.