Anonim

نظام القيادة شبه الذاتي يتولى القيادة عندما يخطئ السائقون

السيارات

بول رايدن

17 يوليو 2012

9 صور

طور الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نظام سلامة شبه ذاتي يسمح للسائق البشري بالتحكم الكامل في المركبة حتى يكتشف أن السيارة تتجه نحو خطر أو عائق ، وعندها تأخذ السيطرة والتحكم في الأمان (صورة من مجاملة الاسترليني أندرسون)

كلنا نحب أن نفكر بأننا لا نسيطر أبداً أكثر من مجرد عندما نكون خلف عجلة قيادة السيارة ، لكن هناك مناسبات قد تؤدي فيها الأخطاء في الحكم إلى نتوء لطيف ، أو شيء أسوأ بكثير. طور باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نظام تجنب الاصطدام شبه الذاتي حيث يملك السائق البشري السيطرة الكاملة على السيارة حتى يكتشف النظام أن السيارة متجهة نحو الاصطدام أو قريبة جدا من عائق الأمان. عندما يتم الكشف عن مثل هذا الخطر ، سيسيطر النظام على السيارة ، ويعيدها إلى منطقة آمنة محسوبة ، ومن ثم يتحكم في القيادة مرة أخرى إلى السائق.

نظام ما يسمى ذكي الطيار المشترك هو عمل الاسترليني اندرسون (طالب دكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) وكار يانيما (عالم أبحاث رئيسي في مجموعة Robotic Mobility Group). وبدلاً من استخدام عنصر تحكم يستند إلى المسار ، مثل أنظمة وقوف السيارات الذاتية حيث يسمح سائق المركبة للسيطرة على السيارة بالوقوف بأمان ، يستخدم النظام فرض قيود انتقائية على القيود.

وقال أندرسون لصحيفة "جيزماج": "هذا الأساس في القيود والمجالات المقابلة للسفر الآمن يتيح لنا القيام بشيء أكثر من الأنظمة الذاتية التي يمكن أن تقوم بها". "بدلاً من التحكم ببساطة في السيارة بشكل مستقل (والتي ، بدون وجود إنسان في الحلقة هو عرض أكثر بساطة) ، فإن نظامنا قادر أيضًا على مشاركة التحكم مع السائق البشري. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم أسلوبنا على التحكم في إجراءات التهديد - الحاجة المدركة للتدخل - ويسمح لنا بتخصيص طريقة ومستوى التدخل لأداء و / أو تفضيل السائق البشري. "

يتم تحليل البيانات التي يتم جمعها من خلال أجهزة الاستشعار على متن الطائرة ، وكاميرا أمامية وعدادات ليزر بواسطة خوارزمية مخصصة ، والتي تحدد منطقة آمنة حيث يتمتع السائق البشري بالتحكم الملاحى الكامل للمركبة. إذا اكتشف نظام السلامة شبه المتحرك أن تصرفات السائق على وشك نقل السيارة إلى خارج تلك المنطقة ، وربما يتجه مباشرة إلى عائق أو خطر ، فإنه يتولى القيادة ويعيد السيارة إلى مكان آمن. مرة واحدة داخل المنطقة مرة أخرى ، يتم تسليم السيطرة إلى السائق.

وضع Anderson و Iagnemma النظام من خلال أكثر من 1200 تجربة في Michigan منذ سبتمبر 2011 ، حيث جلس سائقو الاختبار أمام شاشة الكمبيوتر التي تظهر تدفق الفيديو الذي يشير إلى الأمام والذي يتم بثه لاسلكياً من طائرة Kawasaki 4010 Mule المعدلة بشكل كبير على عائق مجموعة اختبار لادن. وقد تم تجهيز مركبة الخدمات مع Velodyne LIDAR ، وهي وحدة قياس بالقصور الذاتي ، ونظام تحديد المواقع ، وجهاز كمبيوتر لينكس يعمل على متن الطائرة لمعالجة أجهزة الاستشعار وبيانات تحديد المواقع ، ومشغلات التوجيه / التسريع / الكبح.

"يوضح فلتر Kalman الخاص بنا البيانات المقدمة من GPS و IMU إلى تقدير أكثر دقة للموقف الحقيقي للمركبة (يصل بنا إلى دقة ~ 0.5 متر) ، " شرح أندرسون. "لاحظ أنه نظرًا لأننا نستخدم الليزر لإحساس العوائق ، فإن الموقع النسبي للعوائق فيما يتعلق بالمركبة معروف بدقة أكبر (~ 0.1 متر). وحدة التحكم تحدد ، تقيم ، وتختار واحدة من المسارات المختلفة للمسار (أو 'الممرات ') المتاحة في البيئة ، وتصميم قيود موقف السيارة لربطها ، ويجمع بين تلك القيود موقف مع حدود معروفة على حالة المركبة والمشغلات (أي حدود التوجيه ، وحدود الاطارات الاحتكاك ، وما إلى ذلك) ، ويتوقع أن الأمثل في الأساس ، يخبرنا هذا المسار عن مدى اقتراب المركبة من حدودها إذا أرادت البقاء داخل الممر الآمن ، ونستخدم هذا التنبؤ لتوجيه متى وكيف يتدخل النظام.

واستخدم سائقو الاختبار عجلة قيادة مزودة بعزم الدوران ودواسات غاز / فرامل للتنقل في المركبة عبر مسار العوائق ، وفي بعض الأحيان يتلقون تعليمات من الباحثين بالتوجه مباشرة من أجل عرقلة والسماح للنظام بالركض والقيام بأشياءه. ومع ذلك ، كانت هناك بعض التصادمات التي تم تسجيلها.

"إن إخفاقات النظام التي عانينا منها حتى الآن تعكس منصة تجريبية حددناها من المراوغات و (نعتقد أننا) نعرف كيف نحلها ، ولكننا قد هبطنا إلى حد كبير إلى صقل لاحق ،" قال أندرسون. "في تكوينه الحالي وعلى مسار عقبة مليء بالتحدي ، يقلل النظام من وقوع الحوادث بنسبة تزيد عن 75 بالمائة ، بينما يسمح للسائق بتخفيض وقت الانتهاء من الدورة بنسبة 30 بالمائة. نعتقد أننا نستطيع تقليل معدل التصادم إلى الصفر مع دمج IMU تكتيكي الدرجة (بدلا من واحد رخيص الثمن الذي نستخدمه حاليا) ، وهذا سوف يسمح لنا ، على سبيل المثال ، تتبع بدقة وتجنب العقبات التي تمر عبر LIDAR 's ~ 3 أمتار [9.8 قدم] أعمى ، كما أن بعض التغييرات الأخرى في طريقة اكتشاف عقباتنا (مثل خفض LIDAR لتقليص مكان العمي) يمكن أيضًا القضاء على بعض حالات الفشل هذه. "

ربما يكون التجوّل اليدوي من نوع ما فكرة جيدة ، بحيث يمكن للسائقين استعادة السيطرة الكاملة في حالة تعطل النظام. ومن المثير للاهتمام أن أندرسون لاحظ أن أداء سائقي الاختبار الذين وضعوا ثقتهم الكاملة في النظام كان أداؤهم أفضل من أولئك الذين كانوا غير موثوقين. كما يقول أن السائقين غير مدركين أن النظام يعمل قد ينجح فقط في تجنب الاصطدام الفعال للقيادة الجيدة ، وهو ما اعترف بأنه ليس بالضرورة شيئًا جيدًا (خاصة لأولئك الذين بدأوا للتو ، وربما بناء ثقة زائفة بسائق السائق نفسه). ضعف القدرة وتؤدي إلى ضعف تنمية المهارات).

الخبراء ، أيضا ، قد يجدون النظام أيضا السيطرة عليها. تخيل ضابط شرطة غير قادر على اللحاق بمشتبه به فارين لأن النظام على متن الطائرة يحدد أنه غير آمن للقيام بذلك. ولجعل النظام أكثر قابلية للتكيف ، قام الباحثون بتضمين القرص لتعديل مستويات مختلفة من تجربة القيادة.

"كما هو مكتوب ، تسمح خوارزميتنا للتكيف مع مستويات مختلفة من تفضيل السائق أو أدائه ،" قال أندرسون. "بالنسبة لأولئك الذين يفضلون ركوباً أكثر سلاسة وأماناً على حساب بعض حرية التحكم ، يكون النظام أكثر نشاطاً. يمكن لأولئك الذين يحتاجون أو يفضلون المزيد من الحرية أن يعيدوا الاتصال بمستوى التدخل ، ويقلل ذلك إلى نسخة احتياطية في وقت متأخر لا ركلة حتى اللحظة الأخيرة. "

كما أنهم ينظرون أيضًا إلى إمكانية استخدام الكاميرا ، ومقياس التسارع ، والجرارون في هاتف محمول مثبت عليه لوحة أجهزة القياس لتوفير التغذية المرتدة اللازمة للنظام.

وأيد هذا البحث مكتب أبحاث الجيش الأمريكي ووكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة. تم تطوير المنصة التجريبية بالتعاون مع شركة Quantum Signal LLC بمساعدة جيمس ووكر وستيفن بيترز وسيزر كارومانشي.

وقدمت ورقة بعنوان "التخطيط القائم على القيد والتحكم في التشغيل الآمن شبه المستقل للمركبات" في ندوة المركبات الذكية في إسبانيا في الشهر الماضي.

المصدر: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

كاواساكي 4010 بغل المعدلة بشكل كبير على نطاق اختبار العوائق (الصورة بإذن من الإسترليني أندرسون)

يتم التحكم في البغل عن بُعد بواسطة سائق إنسان يجلس أمام شاشة الكمبيوتر التي تعرض تدفق الفيديو الذي يشير إلى الأمام والذي يتم بثه لاسلكياً من السيارة (الصورة من Sterling Anderson)

يتم تحليل البيانات التي يتم جمعها بواسطة أجهزة استشعار على متن الطائرة ، وكاميرا أمامية وعدادات ليزر بواسطة خوارزمية مخصصة ، تحدد منطقة آمنة يتمتع فيها السائق البشري بالتحكم الملاحى الكامل للمركبة (الصورة من Sterling Anderson)

تم تجهيز مركبة الخدمات مع Velodyne LIDAR ، وهي وحدة قياس بالقصور الذاتي ، GPS ، وجهاز كمبيوتر لينكس على متن المركبة لمعالجة أجهزة الاستشعار وبيانات تحديد الموقع ومحركات التوجيه / المعجل / المكابح (صورة من Sterling Anderson)

يتم نقل البيانات التي تم جمعها من قبل أجهزة الاستشعار على متن الطائرة لاسلكيا إلى وحدة سائق عن بعد (الصورة بإذن من الاسترليني أندرسون)

يستخدم سائقو الاختبار عجلة قيادة مدعومة بعزم الدوران ودواسات غاز / فرامل للتنقل في المركبة عبر مسار العوائق (الصورة من Sterling Anderson)

جلس سائقو الاختبار أمام شاشة الكمبيوتر التي تظهر تدفق فيديو موجه للأمام يتم نقله لاسلكياً من طائرة Kawasaki 4010 Mule المعدلة بشكل كبير من خلال مجموعة اختبار محملة بالعقبات (الصورة من Sterling Anderson)

طور الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نظام سلامة شبه ذاتي يسمح للسائق البشري بالتحكم الكامل في المركبة حتى يكتشف أن السيارة تتجه نحو خطر أو عائق ، وعندها تأخذ السيطرة والتحكم في الأمان (صورة من مجاملة الاسترليني أندرسون)

ومن المثير للاهتمام أن أندرسون لاحظ أن أداء سائقي الاختبار الذين وضعوا ثقتهم الكاملة في النظام كان أداؤهم أفضل من أولئك الذين كانوا غير مؤمنين (الصورة بإذن من الاسترليني أندرسون)

موصى به اختيار المحرر