Auto >> Fordonsteknik >  >> Motor

Hur förarlösa bilar fungerar


Bildgalleri:Konceptbilar Marknadschefen för Team-LUX ställer ut en förarlös bil på Science Museum i London. Se fler konceptbilsbilder. Chris Young/AFP/Getty Images

Vi har alla haft de där dagarna:rusat runt, försökt göra ärenden. Du har äntligen hämtat kemtvätt, och nu måste du komma till postkontoret innan det stänger. Så du går, trampa till metallen och funderar på vad du behöver köpa i mataffären till middag, när det träffar dig - eller, du slår den. Medan ditt sinne var någon annanstans stannade bilen framför dig och du satte den i bakkant.

Vad kunde ha förhindrat olyckan? Det uppenbara svaret är att du skulle kunna ha - genom att vara uppmärksam. Men det svaret är inte så enkelt. Förarfel är den vanligaste orsaken till trafikolyckor, och med mobiltelefoner, underhållningssystem i bilen, mer trafik och mer komplicerade vägsystem är det inte troligt att det försvinner. Men om förarna inte kommer att koncentrera sig på vägen, vem är det då? Om tekniken fortsätter på sin nuvarande kurs kommer din bil att göra koncentrationen åt dig. Biltillverkare utvecklar komplexa system som gör att bilar kan köra sig själva. De främjar också befintlig teknik som självparkering och försäkra system. Du kan till och med bli förvånad över att upptäcka att din gamla clunker redan har några förarlösa tekniker.

I den här artikeln kommer vi att lära oss om tekniken bakom bilar som kan fungera med minimal input från förarna, inklusive hur långt borta dessa bilar är från produktionen och några av de juridiska frågorna kring att låta robotarna ta över.

Innehåll
  1. Den förarlösa bilens gryning
  2. Framtiden är nu!
  3. Morgendagens bilar. Flyger fortfarande inte.
  4. Är de lagliga? Är de ens okej?
  5. Förlösa bilar på väg

>Den förarlösa bilens gryning


Låsningsfria bromsar, en standardfunktion i de flesta bilar, är en grundläggande form av förarlös teknik. 2008 HowStuffWorks

Du kan inte bara hoppa med huvudet först in i förarlösa bilar. Det är ett recept på förarlös katastrof, min vän. En av de tidigaste förarlösa bilarna var Stephen Kings "Christine", kom ihåg, så låt oss alla vara tacksamma för att idén inte kom ut på marknaden innan egenheter hade utarbetats.

Ett tidigt – och icke-mordiskt – första steg mot förarlösa bilar kom på 1980-talet, och det är fortfarande med oss ​​idag:låsningsfria bromsar (ABS, enligt det skrämmande ljuset på instrumentbrädan). Tekniskt sett behöver låsningsfria bromsar att föraren trampar på bromspedalen för att fungera, men de utför en funktion som förarna brukade göra själva. När en bil bromsar hårt och inte har låsningsfria bromsar, kan hjulen låsa sig, vilket gör att bilen blir utom kontroll. I en bil utan låsningsfria bromsar måste föraren pumpa bromspedalen för att förhindra att hjulen låser sig. Med låsningsfria bromsar sköter systemet pumpningen åt dig – och det gör det bättre och mycket snabbare än du någonsin kunnat, tack vare hastighetssensorer i hjulen.

Cirka tio år senare använde tillverkarna samma sensorer för att ta nästa steg mot förarlösa bilar:dragkraft och stabilitetskontroll. Dessa system är ett steg upp på sofistikeringsstegen från ABS. De använder sensorerna vid hjulen för att upptäcka när en bil kan hamna i en okontrollerad sladd eller välta, och sedan använder de ABS och motorstyrning för att hålla bilen på vägen och den blanka sidan upp. Till skillnad från en förare, kan dessa system bromsa och öka eller minska kraften till enskilda hjul, vilket ofta är bättre än bromsar eller kraft som appliceras på alla fyra hjulen av en mänsklig fot som slår i bromspedalen i blind panik. Ser? Din bil är redan en bättre förare än du, och vi är bara vid, typ, 1995.

DARPA Urban Challenge

En del av denna framtida förarlösa bilteknik kan vara närmare än du tror. DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Urban Challenge ställer team mot varandra för att skapa bilar som kan förhandla trafik självständigt. Målet med programmet är dock inte bara att minska trafikolyckor och trafikstockningar:det är att producera förarlösa fordon för strid och hålla soldater långt från frontlinjerna.

>Framtiden är nu!


Farthållare är ett grundläggande förarlöst system. Adaptiv farthållare faller närmare sci-fi-änden av spektrumet. Ye Liew/Dreamstime.com

Så vi flyttade från "Christine", en förarlös bil som aktivt ville döda dig, till bilarna på 1980- och 1990-talen som vill hålla dig säker. På 2000-talet, där science fiction är vardagen, är pre-safe-system vanligare, och inte bara i bilar för kvartsmiljoner dollar klädda i rikt korintiskt läder. Denna teknik är tillgänglig även i vardagliga familjebilar; den typ som är klädd i det som bäst döljer sippy-cup slip-ups. Systemen skiljer sig åt beroende på bil, men vad alla har gemensamt är att de kan förutse olyckor och förbereda bilen för att hålla passagerarna säkra.

Säg att du kommer runt ett hörn bara för att hitta en sopbil stannad i ditt körfält. I en bil med ett försäkrat system kan ett larm utlösas när du närmar dig lastbilens luktande maw. Medan du skriker de svordomar du väljer men ändå inte gör någonting användbart, kan pre-safe-systemet börja späda bromsarna så att bara pedalen kommer att applicera sin fulla kraft - om du någon gång hittar sinnesnärvaro för att trampa i bromsen pedal, alltså. Medan allt som händer, kommer bilen att minska motoreffekten, vilket kommer att sakta ner bilen och minska svårighetsgraden av kraschen, om det skulle komma en. Vid denna tidpunkt kan några av de avancerade systemen stoppa bilen helt, helt av sig själva, vanligtvis under en viss hastighet. Slutligen, om systemet upptäcker att en krock inte kan undvikas, förbereder det krockkuddarna för utlösning och drar åt alla säkerhetsbälten. Vad som verkligen är fantastiskt är att det kommer att göra allt det på kortare tid än det tar för föraren att helt enkelt bromsa. Det är bara en tidsfråga innan bilen suckar och uttrycker sin besvikelse över din köroduglighet.

Vet du vad mer som gör våra bilar ledsna för de ynka människorna som kör dem? Våra fruktansvärda parkeringsmöjligheter, speciellt parallellparkering. Flera tillverkare erbjuder automatiska parkeringssystem på allt från stadsjeepar till kompaktbilar och hybrider. Systemen använder sensorer runt hela bilen för att styra den till en parallell parkeringsplats - ingen mänsklig insats krävs. Innan det kan fungera måste föraren hitta en parkeringsplats, placera bilen bredvid den och använda navigeringsskärmen för att tala om för bilen vart den ska gå. Ändå är självparkeringssystemet en stor bedrift inom förarlös bilteknik. Med den beter sig bilen som en förare kan -- läsa området runt den, reagera därefter och gå säkert från punkt A till punkt B. Även om det inte är samma sak som att luta sig tillbaka och koppla av medan din bil kör dig hem för natten, det är det första steget i den riktningen.

En självparkerande Audi

Audi RS7 Sportback SUV går ett steg längre i de automatiska parkeringskrigen -- den parkerar sig själv medan du står på trottoarkanten och väntar. Som visades på 2013 års internationella konsumentelektronikmässa placerar föraren bilen på det tomma utrymmet och beordrar sedan fordonet att parkera sig själv med hjälp av en smartphone-app. När du är redo att lämna kan du beordra den att lämna parkeringsplatsen och dra upp till där du väntar.

>Morgendagens bilar. Flyger fortfarande inte.


HSW 2008

Bra, nördar. Vi förstår. Vi trodde att vi skulle ha flygande bilar, men det har vi inte. Vet du vad vi har? Ett gäng bilar som kör runt i San Franciscos storstadsområde med bisarra föremål på taket! Det är lika häftigt, eller hur?

Kanske är det lite mer Batman DIY snarare än Stålmannen med krafter vid födseln. Men det fungerar. Google har haft en flotta av förarlösa bilar sedan 2009, och de har kört över en halv miljon miles (804 672 kilometer) utan att krascha. Mänskliga förare råkar ut för en olycka ungefär var halv miljon mil (804 672 kilometer) i genomsnitt i USA, så antingen kommer Googles bilar eller så kommer de att köra ut människor igen.

Flera tillverkare har förarlösa bilar på gång, men eftersom Google av alla ställen har hopp om detta projekt, är de också mer kommande (typ) om hur deras bilar fungerar. Chaufförsystemet, som de kallar det, använder sig av lidar, som står för ljusdetektion och avstånd och inte är relaterat till ligern, som är ett lejon och en tiger. Lidar fungerar som radar och ekolod, men det är mycket mer exakt. Den kartlägger punkter i rymden med hjälp av 64 roterande laserstrålar som tar mer än en miljon mätningar per sekund för att bilda en 3D-modell i sin datorhjärna som är noggrann på centimeteren. Förinstallerade kartor talar om för systemet var de stillastående sakerna är - trafikljus, övergångsställen, telefonstolpar - och lidaren fyller ut landskapet med rörliga föremål som människor. Den har också vanlig gammal radar, en kamera och GPS för att hjälpa till.

Men knäpp inte den där sömnmasken över ögonen och luta förarsätet hela vägen bakåt ännu. Chauffören behöver fortfarande att du tar över ibland, som att dra ut ur eller in i ditt garage och uppfart eller förhandla knepiga motorvägsförbindelser. Inte ens en robotbil kan förstå avfarter på vänster fil.

Googles system är inte nödvändigtvis gift med Prius, även om de har varit de bilar som används oftast under testning hittills. Den stora konsolen kunde skruvas fast på vilken bil som helst med sensorerna och mjukvaran för att hantera det - och pengarna. Chauffers pris kommer att behöva komma ner från $75 000 grannskapet för att antas av de flesta förare. Google räknar med att ha det klart och – tummarna – tillräckligt billigt för att folk ska ha råd till 2018.

Förarlösa bilar i popkulturen

Idén med en förarlös bil är inget nytt. Från Batmobile till KITT, bilar som kan fungera på egen hand har fångat människors fantasi. Tekniken för att föra dessa bilar till verklighet är inte så långt borta som man kanske tror.

>Är de lagliga? Är de ens ok?


HSW 2008

Semiautonoma bilar, i dagens språkbruk, är bara lagliga för testning - inte för privata ägare - på fyra platser hittills:Kalifornien, Nevada och Florida, plus District of Columbia. (Nevada lade till ett oändlighetstecken på registreringsskyltarna för semiautonoma bilar.) National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) släppte några föreslagna riktlinjer, som är lika icke-rättsligt bindande som det låter.

Det kommer inte bara att behöva utarbetas nya lagar, utan våra gamla lagar kommer också att behöva omformuleras på ett seriöst sätt, eftersom människor i de förarlösa bilarnas mörka tidsålder (något år före denna, egentligen) antog att det skulle finnas en förare med sin eller hennes händer på ratten och fötterna på pedalen - och inte bara för att se ut. New York-lagen säger direkt att du måste ha en hand på ratten medan fordonet är i rörelse. Chauffer och dess semiautonoma vänner har inte händer.

Det finns till och med en Genèvekonvention om vägtrafik, som den amerikanska kongressen ratificerade 1950. Det var då bilar hade fenor, inte roterande lasrar och lidar. Folk på den tiden förutsåg inte en bil som kunde köra sig själv. Ändå förutsåg de dessa flygande bilar. De hade fel om många saker. Hur som helst, enligt denna Genèvekonvention måste föraren av alla fordon, oavsett om det är en bil eller en hästdragen vagn, ha kontroll. Och de antar att föraren är en person, inte K.I.T.T. Europeiska unionen tar detta på största allvar - från och med nu måste en mänsklig förare ha kontroll över ett fordon hela tiden. Inga robotar tillåtna.

Allt eftersom tekniken fortskrider kommer de juridiska frågorna att följa. Om din semiautonoma bils lasermatris hoppar över en fotgängare medan du snoozar och din bil träffar honom, är det du som har fel? Har Google fel? Är det tillverkaren av lidar? Är fotgängaren? För han borde verkligen ha stirrat på din bil, i vördnad för dess futuristiska kapacitet och väl medveten om dess plats - åtminstone tillräckligt för att inte befinna sig under den. Svaret kommer med tiden. Men det kommer förmodligen inte att vara fotgängarens fel att han inte blev tillräckligt förvånad över din bil.

>Förarlösa bilar på gång


Urban Light Transport är en revolutionerande förarlös taxibil. Det återstår att se om massorna kommer att lita på förarlösa bilar. ATS Ltd/BWP Media/Getty Images

Google är inte det enda spelet i stan när det kommer till halvautonoma bilar. Det finns flera på gång under det kommande decenniet eller så:

  • 2014 BMW X5 med Traffic Jam-systemet kan redan mestadels köra sig själv upp till 25 miles per timme (40,2 kilometer i timmen), även om föraren fortfarande behöver hålla en vägledande hand på ratten.
  • Tesla säger att de kommer att ha en bil som körs på autopilot 90 procent av tiden, vilket liknar Googles chaufför, senast 2016 – om dessa två system är lagliga då, det vill säga.
  • Mercedes-Benz tog med sin självkörande S500 Intelligent Drive-bil till Frankfurt Auto Show 2013, och lovade att ha en version på marknaden 2020.
  • En Audi A6 Avant på International Consumer Electronics Show 2013 använde Mobileye-systemet för att köra sig själv i hastigheter upp till 37 miles per timme (59,6 kilometer i timmen). Den ska nå utställningslokaler 2020.
  • Nissan har utrustat en helelektrisk LEAF med en rad lasrar och sensorer så att den kan köra sig själv. Chefen för Nissan, Carlos Ghosn, förutspår att det kommer att bli den första halvautonoma bilen på marknaden -- 2020.

Det första automatiska parkeringssystemet

Kommer du ihåg reklamfilmerna i mitten av 2000-talet där den stora svarta sedanen parkerade mellan två torn av champagneglas? Det var den första bilen som hade ett automatiskt parkeringssystem, 2007 års Lexus LS460. Men även i en stor bil med avancerad teknik ansågs systemet vara för krångligt och Lexus erbjöd det inte längre efter 2012 års modell.

>Mycket mer information

Författarens anmärkning:Hur förarlösa bilar fungerar

Det här är den typen av artikel som känns som att informationen och tekniken rör sig snabbare än mina fingrar kan skriva. Även om jag är på toppen av fordonsteknik - eller jag tycker mig vara det i alla fall - blev jag förvånad över att höra att en tillgänglig BMW om fem minuter från nu redan kör sig själv i låga hastigheter. Visserligen kan den inte flyga solo, men den är nära. Att konkurrensen är så till synes hård fick mig redan att undra varför vi bryr oss om självkörande bilar. Jag kom fram till att det inte är för att vi är för lata för att köra saker själva; det är för att vi är för upptagna. Det finns en miljon saker vi hellre gör än att köra bil, som att titta på en film. Eller ta bilder av landskapet när vi passerar. Eller sover. Eller ringa våra mammor. Att köra bil är inte nyckeln till frihet som det brukade vara. Bandbredd är.

Relaterade artiklar

  • Så fungerar Traction Control
  • Så fungerar låsningsfria bromsar
  • 10 problem som bilar kan diagnostisera själva
  • Så fungerar automatiska bromssystem

>Källor

  • Ashley, Steven. "Smarta bilar och automatiserade motorvägar." Maskintekniktidning. maj 1998. (2 oktober 2013) http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/may98/features/smarter/smarter.html
  • Carroll, Rory. "Tesla går in i racet för att bygga självkörande bil." Reuters. 17 september 2013. (2 oktober 2013) http://www.reuters.com/article/2013/09/18/us-tesla-selfdriving-idUSBRE98H01720130918
  • Nyheter om konsumentrapporter. "BMW Traffic Jam Assistant placerar självkörande bil närmare än du tror." Yahoo! Bilar. 11 juni 2013. (2 oktober 2013) http://autos.yahoo.com/news/bmw-traffic-jam-assistant-puts-self-driving-car-200016961.html
  • Del-Colle, Andrew. "De 12 viktigaste frågorna om självkörande bilar." Populär mekanik. (8 oktober 2013) http://www.popularmechanics.com/cars/news/industry/the-12-most-important-questions-about-self-driving-cars-16016418
  • Fischer, Adam. "Inuti Googles strävan att popularisera självkörande bilar." Populär vetenskap. 19 september 2013. (2 oktober 2013) http://www.popsci.com/cars/article/2013-09/google-self-driving-car
  • Greene, Kate. "Stanfords nya förarlösa bil." Teknikgranskning. 15 juni 2007. (2 oktober 2013) http://www.technologyreview.com/news/408059/stanfords-new-driverless-car/
  • Guizzo, Erico. "Så fungerar Googles självkörande bil." IEEE spektrum. 18 oktober 2011. (6 oktober 2013) http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/artificial-intelligence/how-google-self-driving-car-works
  • Healey, James R. och Mays, Kelsey. "Vilka bilar parkerar sig bäst? Utmana resultat." USA idag. 6 december 2012. (8 oktober 2013) http://www.usatoday.com/story/money/cars/2012/12/06/self-parking-cars-challenge/1743199/
  • Howard, Bill. "Frankfurt Auto Show:Mercedes visar upp helt autonoma S-klass, produktionsbilar som kommer 2020." ExtremeTech. 16 september 2013. (2 oktober 2013) http://www.extremetech.com/extreme/166598-frankfurt-auto-show-mercedes-shows-off-full-autonomous-s-class-production-cars -kommer senast 2020
  • Innovativ transportteknik. "ParkShuttle." (2 oktober 2013) http://faculty.washington.edu/jbs/itrans/parkshuttle.htm
  • Krishner, Tom. "GM forskar om förarlösa bilar." MSNBC. 6 januari 2008. (2 oktober 2013) http://www.msnbc.msn.com/id/22529906/
  • Markoff, John. "I hög hastighet, på väg mot en förarlös framtid." The New York Times. 27 maj 2013. (2 oktober 2013) http://www.nytimes.com/2013/05/28/science/on-the-road-in-mobileyes-self-driving-car.html
  • New York Daily News. "Audi visar upp självkörande, självparkerande A6 Avant och RS7 Sportback." 28 januari 2013. (2 oktober 2013) http://www.nydailynews.com/autos/audi-shows-self-driving-cars-article-1.1249419
  • Squatriglia, Chuck. "GM säger att förarlösa bilar kan vara på väg 2018." Wired Magazine. 7 januari 2008. (2 oktober 2013) http://blog.wired.com/cars/2008/01/gm-says-driverl.html
  • Strauss, Eric. "CES 2008:En förarlös SUV ger en tur i framtiden." ABC Nyheter. (2 oktober 2013) http://abcnews.go.com/Technology/GadgetGuide/story?id=4101838
  • Taylor, Alex III. "Nissan går stort på självkörande bilar." CNN pengar. 4 september 2013. (2 oktober 2013) http://money.cnn.com/2013/09/04/autos/nissan-360-irvine.fortune/index.html
  • Tierney, John. "I framtiden kommer smarta människor att låta sina bilar ta kontroll." The New York Times. 4 december 2007. (2 oktober 2013) http://www.nytimes.com/2007/12/04/science/04tier.html
  • Trillan, Calvin. "Parkera, sa han." The New York Times. 26 januari 2007. (2 oktober 2013) http://www.nytimes.com/2007/01/26/opinion/26trillin.html