Casco en cabeza y caminar por el mundo

1993/12/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia

El 15 de julio de 1990, en el famoso circuito de Silverstone en el Gran Bretaña, el piloto francés Eric Bernard tuvo problemas visuales en su bólido Lamborghini. Veía las formas y los colores difuminados, el panel no podía leer y no podía distinguir los bólidos de la competencia. El motivo fue la resonancia de dos tipos de vibraciones de 80 y 90 hercios de frecuencia. A medida que el neumático se erosiona, el piloto sufre estas vibraciones, junto con su retina o vibraciones naturales en la red. La amplitud de las vibraciones creció y le surgieron problemas visuales.

En principio, cuando el piloto va por la pista, tiene algunos obstáculos para obtener información visual. Por ejemplo, el enorme ruido que produce el motor del bólido puede ser un factor de desequilibrio visual. Esto es lo que sospechan al menos los investigadores de la organización francesa IBSV (Institut Biomedical Sports y Vie). Esta organización está estudiando desde 1988 las barreras físicas y psicológicas de los pilotos de la fórmula 1.

Los astronautas y los pilotos de cacerías tienen que gobernar otra dimensión en el espacio y cuando el órgano de equilibrio está muy activado a veces tienen dificultades para integrar estímulos visuales. Por ello, también en los automóviles terrestres, cuando están activadas las funciones auditivas, pueden producirse desequilibrios visuales.

Cuando el piloto toma una curva durante la carrera, sufre aceleraciones tangenciales de 3, 4 y 5 G. (El número G indica el factor de carga correspondiente a una aceleración de 9,8 m/s ^2. Por ejemplo, cuando se trata de aceleraciones de 3G, el peso es tres veces mayor). La cabeza, equipada con Kmucho, pesa en realidad 6,5 kilos, pero debido a la aceleración tangencial este peso se multiplica. En consecuencia, los músculos del cuello requieren de fuerzas enormes para controlar la cabeza. Sin embargo, al tener que tomar las curvas con mucha frecuencia en el circuito de carrera, la resistencia muscular del cuello se ve afectada. La cabeza sufre movimientos incontrolados por efecto de la fuerza centrífuga, lo que perturba el sistema de recogida de información visual del piloto.

Para evitar este obstáculo, los pilotos limitan el movimiento del casco mediante la colocación de unas correas por la axila. La longitud de las correas debe regularse de forma muy precisa, ya que el columpio del cuello impide la sincronización entre éste y los globos oculares.

Tras analizar los cascos que utilizan actualmente los pilotos de la fórmula 1, se ha podido comprobar que tienen muchos defectos. Por un lado, tienen un “agujero” demasiado pequeño para ver el entorno, y por otro, las viseras que utilizan no son apropiadas, ya que deforman la imagen y provocan fatiga visual. Además, teniendo en cuenta el estado de luz, los pilotos frecuentemente eligen incorrectamente el color del filtro visor. Por lo tanto, las viseras mal seleccionadas producen distorsiones en los colores y contrastes, y la recomendación de elegirlos correctamente es el amarillo en tiempos lluviosos o nublados y el gris en tiempos soleados.

Otro problema que afecta a la psicología del piloto. Y es que cuando el piloto deja de mirar por un momento la vía asfáltica y fija la mirada en los datos que el ordenador del bólido le ofrece en la pantalla, los ojos deben cambiar su eje y profundidad de campo. Para ello necesita un segundo y medio. Cuando después vuelve a mirar el camino, los ojos tardan tanto en adaptarse, es decir, tres segundos en total. Hay que pensar que no hay otra salida para el piloto y es un mal mirar la pantalla en los tramos rectos del circuito. Pero esto significa que algunos datos de interés, como el régimen del motor, no los puede conocer en las curvas.

Según el brasileño Ayrton Senna (el superior), el arte de pilotar retrocediendo en la tecnología se hará suyo. El francés Alain Prost (abajo), por su parte, asegura que con los avances el papel del piloto será más intelectual.

Pero hay una solución. El piloto puede ver los datos de la pantalla sin bajar la vista a través del sistema Racing Helmet Display (RHD). Lotus lo probó por primera vez en 1992 y desde entonces ha sido desarrollado por GEC Avionics y Frazer Nash Technology. Se trata de una pequeña pantalla instalada en el casco, similar a la utilizada por varios pilotos de aviones y helicópteros durante la guerra del Golfo. (Ver Elhuyar. Ciencia y Técnica. Número 46.

Abril 1991. “Casco de noche para pilotos”. Artículo de Jon Otaolaurretxe). Entre el ojo y el casco se sitúa una pequeña lente óptica en la que aparecen parámetros técnicos, superando artificialmente el paisaje. Así, el ojo del piloto siempre mira hacia delante y mientras tanto tiene la información necesaria, sin necesidad de los tiempos de adaptación de los ojos de tres segundos.

En los ensayos privados realizados en el circuito, los pilotos de Johnny Herbert y Mika Kakkin han podido ver en la visera las cifras que indican el régimen del motor, la fila de puntos luminosos que marca cuándo conviene cambiar la posición de la caja de cambios, una luz verde que se enciende cuando es conveniente introducir una velocidad más rápida y un piloto rojo que se enciende cuando el motor está demasiado rápido o tiene peligro.

Parece que este sistema está siendo probado por los del Lotus. Sin embargo, los expertos en aeronáutica aseguran que no basta con dar los datos que hay en el panel de avión o bólido. Entrega de datos al piloto mediante tratamiento. En los aviones, el recorrido a seguir se proporciona al conductor a partir de tres coordenadas mediante un símbolo, pero el sistema Racing Helmet Display no ofrece ninguna ayuda táctica o estratégica al piloto de Fórmula 1. Por otro lado, la lente óptica situada frente al ojo derecho del piloto no coincide exactamente con el eje de la mirada fijada en la pista, lo que supone un pequeño tiempo de adaptación. Es necesario mejorar el sistema.

Hoy en día, el piloto de la fórmula que está metido en su asiento de bólido, además de soportar el calor, las fuertes aceleraciones, las vibraciones y el estrés, ve que le vienen muchos parámetros y datos y, por su trabajo excesivo en el manejo de todos ellos, está a punto de fracasar. Por ello, en el campo de la inteligencia artificial se están preparando sistemas expertos para que el piloto pueda realizar un análisis detallado de la información y tomar la decisión adecuada. Al igual que en el caso de la aeronáutica, se pretende poner a disposición de la máquina gran parte de las tareas de percepción del piloto para que éste pueda utilizar su inteligencia y su tiempo en la realización de sus posibilidades tácticas y estratégicas. En consecuencia, en parejas de personas/máquinas los sistemas expertos tratarán la información y el piloto tomará decisiones.

Mediante sistemas expertos, el piloto, en una curva y con el suelo mojado, sabría el margen del bólido hasta que resbale en el suelo, ya que a través de un cursor se le proporcionaría esta información. Otro tanto se puede decir del régimen del motor. Y también se le informaría de que no chocara entre las nubes de agua que los anteriores bólidos levantan a la lluvia. Todo esto parece estar en el límite de la ciencia ficción, pero gracias a los avances en informática no se puede decir que sea un sueño.

Por el momento, FISA (Federation Internationale du Sport Auto) se niega a utilizar este tipo de avances en carreras. Pero también hay otro obstáculo, el peso del casco. Aunque sólo se añadirían unos centenares de gramos, este peso debería multiplicarse por el factor que se debe a las aceleraciones (a las G antes mencionadas). Por ello, una solución puede ser enviar información desde el panel de bólido al casco mediante ondas de radio. La proyección de imágenes con óptica difractiva sobre superficies curvas, es decir, en la visera del casco, también sería una solución adecuada, ya que no sería necesario colocar una lente óptica delante del piloto.

Para ver los datos del piloto en el panel del bólido hay que dejar de mirar la pista y bajar los ojos. Para ahorrar esta laboriosa operación, dos casas inglesas quieren ofrecer los datos al piloto en el mismo casco. Para ello, en el casco del piloto (1) se coloca una pantalla de cristal líquido (2 y 3) en la que se dan cuatro informaciones importantes tomadas por diferentes captadores: el régimen del motor (que se está emitiendo aquí por 14.500 r.p.m.), la posición de la caja de cambios (que va en el quinto), el momento adecuado para el cambio de velocidad (se enciende el cuadrado verde) y la señal de peligro del régimen del motor (encendido el cuadrado rojo). La imagen del panel es tomada por un espejo semi-reflectante y se envía a un espejo cóncavo, que la envía mirando al piloto (4). Esta imagen aparece superpuesta al paisaje.