IMU o piattaforma inerziale, ecco come è fatta e come funziona
Piattaforma inerziale: due parole divenute ormai di uso comune nel mondo delle moto. Controllo di trazione, ABS cornering, airbag da moto (qui la nostra classifica), tutti sistemi che funzionano grazie ai dati che provengono dalla piattaforma inerziale, una scatoletta magica che permette al cervellone della moto (la centralina) di conoscere un sacco d’informazioni. E ogni volta, l’annoso quesito torna a proporsi: “Ma esattamente… questa piattaforma inerziale… che cosa sarà? E che cosa consente di conoscere?”. Per rispondere a domande come questa, abbiamo interpellato l’azienda leader del settore, Bosch (secondo i dati, nel 2017 ha fatto segnare +6,7% di fatturato: significa 78 miliardi di euro!), in particolare il loro Customer Account Manager che segue lo sviluppo dei modelli Ducati. Si chiama Stefano Chianese, un motociclista piuttosto preparato sull’argomento… Due chiacchiere, 10 domande, proprio come tra due normali appassionati di tecnica.
Partiamo subito con una domanda generale. Oggi, nel mondo moto, si sente tanto parlare di piattaforma inerziale (detta anche IMU: Inertial Measurement Unit). Ma sappiamo non essere stata inventata per i motociclisti: ha origini diverse. Che cos’è esattamente? Com’è fatta? Ma soprattutto perché è stata inventata?
Per sapere da dove arriva l’IMU, bisogna andare indietro di circa 20 anni, quando sul mercato debuttò il primo sistema ESP per le auto. Era un sistema in grado di eliminare (o comunque ridurre) quella che è la tendenza all’imbardata. Lo faceva monitorando l’angolo di sterzo, la velocità delle ruote e l’angolo stesso dell’imbardata grazie alla piattaforma inerziale, un sensore di tipo MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems: sono sensori micrometrici, molto evoluti e che permettono di trasformare un input meccanico come la pressione, l’accelerazione o l’intensità del suono in un semplice impulso elettrico, quantificabile e misurabile da una centralina) che permette di conoscere la posizione del veicolo nello spazio.
Sulla moto questa cosa è stata evoluta. Circa 6 anni fa abbiamo creato un sensore ad hoc perché la dinamica è molto più complessa: ci sono anche gli angoli di piega e quelli di impennata. Per rispondere invece alla domanda “che cos’è l’IMU”, è una combinazione di sensori MEMS (nel caso delle moto, 3 giroscopi e 3 accelerometri) prodotti direttamente da noi.
Ok, quindi si può dire che l’IMU o la Piattaforma inerziale sulle moto è un insieme di sensori diversi (l’accelerometro misura le accelerazioni, il giroscopio misura un’inclinazione) che mandano dati alla centralina e che successivamente decide cosa fare in base alle sue strategie. Ma rispetto al GPS? Lo sostituisce oppure deve lavorarci assieme?
Bisogna fare attenzione: GPS e IMU sono due cose completamente diverse. La IMU montata su un veicolo fornisce le accelerazioni lungo gli assi, quindi le tre accelerazioni X Y e Z (da cui si ricava anche la velocità istantanea con una formula matematica), e i tre angoli di rotazione sugli assi: piega, impennata e imbardata. Il GPS invece fa una cosa totalmente diversa: dice dove siamo localizzati nel globo terrestre rispetto a un riferimento, che di fatto è un satellite che ci sorvola. Potenzialmente si può pensare a un utilizzo congiunto dei due sistemi, ma al momento non esiste nulla di simile…Ma quindi, se non ho capito male, la piattaforma inerziale è il sensore che si trova anche negli smartphone di oggi. Ricordo che sui vari store si trovano applicazioni in grado di dirti (e registrare) l’angolo di piega, i giri motore, la velocità…
Possiamo quindi dire che i nostri smartphone sono delle IMU in miniatura?
Da una parte sì, dall’altra… “Ni”. All’interno degli smartphone più moderni ci sono in media 3 o 4 sensori MEMS (tra l’altro, spesso e volentieri sono prodotti da noi: il 60% degli iPhone sul mercato utilizzano nostri sensori…), ma sono estremamente più semplici e meno evoluti delle piattaforme inerziali utilizzate sulle moto. L’IMU è un po’ meno piccola, un po’ più intelligente ed è un po’ più complessa di un MEMS semplice. Quindi sì, è corretto dire che dentro a uno smartphone c’è una piattaforma inerziale ma è uno strumento che fornisce dati ben meno attendibili e precisi. Anche perché tutto ciò che viene utilizzato sui veicoli dev’essere certificato e sicuro al 100%, problema non presente nel caso degli smartphone.
Parliamo di moto. Per diverse aziende, voi di Bosch sviluppate sistemi elettronici che sfruttano i dati, appunto, della piattaforma inerziale (detta “IMU”). Come ad esempio Ducati. Perché un sistema come il controllo di trazione con piattaforma inerziale è meglio di uno senza (ad esempio, la Monster 821 non ce l’ha, la Multistrada 1260 sì…)? E quanto è “meglio”?
Conoscere le condizioni della moto rispetto alla strada è la chiave per avere un sistema preciso. Relativamente al controllo di trazione, la domanda è interessante ma la risposta è complicata perché noi non sviluppiamo il DTC di Ducati! Posso però dire che, teoricamente, un algoritmo particolarmente complesso potrebbe anche arrivare alla precisione di una IMU, ma servirebbe una potenza computazionale altissima… diciamolo senza paure: sprecata. Ecco perché si usa una IMU: spesa contenuta, dimensioni ancora più contenute, resa altissima. Il fatto invece che il DTC con IMU non venga utilizzato su tutti i modelli è dovuto a un principio di marketing: la moto ammiraglia deve proporre qualche contenuto in più rispetto ai modelli standard (che comunque, funzionano già molto bene, soprattutto con le ultime, rapidissime centraline).
Parlando dei diversi modelli, sembra che con la presentazione di ogni nuova moto si sia arrivati al culmine della tecnologia, ma poi tutto è smentito dal modello successivo. L’ultima Panigale V4, ad esempio, sfrutta i dati della IMU per tantissimi sistemi elettronici: probabilmente si può dire che prima di lei nessun’altra moto si era spinta così in là per quanto riguarda la quantità e la qualità dei sistemi elettronici. È lei il culmine? Oppure c’è ancora spazio per altro?
Dato che hai parlato di questo modello, posso dirti che la Panigale V4 al momento è lo stato dell’arte della tecnologia, di ciò che si può implementare con i segnali dell’IMU. Se è lei il culmine… al momento direi di sì, ma qualcosa ancora si può fare (ci stiamo lavorando…). La cosa più importante però è che adesso ci dev’essere una democratizzazione della tecnologia.
Cioè?
Funziona più o meno così. È come se la tecnologia seguisse dei cicli: ora siamo in un momento di picco. Si sviluppa un modello di fascia alta che ha contenuti molto particolari, come l’ultima Panigale, e successivamente c’è un aggiustamento del resto della gamma. Il nocciolo della questione è capire se tutti questi sistemi possono funzionare su diversi tipi di moto. Scendendo nel dettaglio, l’obiettivo dei prossimi 1-2 anni è fare in modo che questa nuova tecnologia sia disponibile anche sui modelli “normali”. Parlando invece di cosa ancora si può fare (perché ancora si può fare…) con i dati raccolti dall’IMU, secondo me c’è spazio soprattutto nelle moto da turismo: mentre la moto da corsa è per forza di cose limitata nel peso, su un’imponente turistica c’è tanto spazio per centraline e sensori (e a nessuno importa molto se pesa 5 kg in più o in meno…). Di più non posso dirti!
Molto vero. Francamente, una possibile evoluzione che ho sempre immaginato riguarda il cambio automatico DCT Honda. Penso ad esempio a un DCT in grado di tenere conto anche dei dati provenienti da una piattaforma inerziale, per evitare ad esempio di scalare (o salire di rapporto) in curva. Pensi che sia possibile?
Faccio una premessa: sul DCT sono un po’ combattuto. Da una parte credo che sia una complicazione di troppo su una moto, che di fatto non ha la necessità di avere un cambio a doppia frizione, proprio per come è disegnato. Però va detto che funziona bene e questo è di sicuro un loro vantaggio. Credo però che anche l’ultimo Quick Shifter della Panigale V4 possa già offrire un’esperienza simile a quanto hai immaginato tu: oltre a essere migliorato negli innesti, ha un sensore di marcia rotativo, che permette di avere cambiate più o meno dolci in base all’angolo di piega. Certo, non è un cambio automatico, ma su una moto sportiva…
Pensi che la piattaforma inerziale sia stata una rivoluzione nel campo moto? Se sì (o no), perché? Pensi abbia fornito un apporto più importante alla sicurezza o alle prestazioni?
Domanda tosta! Se sia stata una rivoluzione o meno rispondo di sì: grazie a questo piccolo ma fondamentale strumento abbiamo alzato l’asticella dell’elettronica di bordo… Alla seconda domanda è difficile rispondere. Negli ultimi anni molti dei sistemi che abbiamo sviluppato per Ducati erano tutti indirizzati ad aumentare le prestazioni. L’azienda Bosch però lavora innanzitutto sulla sicurezza (l’ABS Cornering ne è un chiaro esempio, ndr), quindi mi mantengo attinente a quello che è il nostro scopo e rispondo sicurezza!
Parliamo invece di una questione “morale”. Se da una parte l’elettronica (soprattutto quella legata alla piattaforma inerziale) ha indiscutibilmente aumentato il livello di sicurezza, dall’altra ha reso accessibili a quasi chiunque un livello di prestazioni pazzesco. Si va sempre più forte e sempre più in sicurezza, ma il rischio di sentirsi dei “Superman” alla guida è molto più alto che in passato. Una volta (10-15 anni fa) le moto richiedevano tanta esperienza per essere guidate forte. Oggi invece, grazie anche all’elettronica il motociclista è portato a spingere e quindi rischiare di più, senza rendersene conto e senza magari averne le capacità. Tu cosa pensi a riguardo?
Mi piacerebbe dirti “la rincorsa a potenze sempre più elevate è sbagliata”, ma d’altra parte… sono io il primo a voler provare moto con qualche cv in più! Detto questo, noi di Bosch lavoriamo sulla sicurezza, a prescindere dalle scelte tecniche delle aziende che producono moto. E lo facciamo a tutto tondo: dalla moto da 10 cv venduta in India alla Panigale da 300 km/h, il nostro obiettivo è rendere i mezzi a due ruote più sicuri e fruibili. Il parametro quindi per noi non è la potenza ma il tempo: oggi si rischia meno di 10 anni fa grazie alla tecnologia che abbiamo sviluppato. Questo è il risultato che conta. Per riassumere, è forse fondamentalmente sbagliato cercare sempre più cv, ma se anche questa fosse la direzione, noi dobbiamo garantire a tutti un livello di sicurezza sempre migliore.
Un’ultima domanda: qual è il futuro della piattaforma inerziale? Esistono, magari in altri settori (ad esempio l’aeronautica), strumenti più evoluti, in grado di localizzare e posizionare nello spazio un oggetto in maniera ancora più precisa?
Certo, tutto è possibile! Ma è sempre un trade off, un compromesso tra spesa e risultato. Teoricamente è possibile aumentare il data rate (velocità di trasmissione dei dati), è possibile migliorare tutto, ma bisogna sempre restare nei limiti di quello che è l’oggetto in sé. Se tu mi parli di tecnologia aeronautica, ti rispondo che è un settore molto particolare, che può permettersi investimenti molto importanti (miliardi di euro) perché non esiste un budget. Tornando alle moto, invece, al momento siamo sulla cresta dell’onda, siamo leader del mercato dei MEMS, leader delle piattaforme inerziali e abbiamo un ottimo prodotto che tra l’altro si evolve di continuo (usciranno generazioni future migliorate sotto diversi aspetti, soprattutto dal punto di vista di gestione del veicolo).
