Беспилотные автомобили: Каким будет наше будущее?

Современные автономные автомобили и будущее технологии

Как видим, системы автопилота направлены на то, чтобы помочь человеку вести машину. Например, круиз-контроль, который позволяет водителю не полностью концентрироваться на управлении автомобилем. Специально для дальнобойщиков Mercedes разработала систему Highway Pilot, которая может полностью принять управление на себя во время движения по трассе. Автомобили Tesla могут осуществлять экстренное торможение в критических ситуациях, а также самостоятельно парковаться. Ford разрабатывает систему, которая будет помогать людям во время снегопадов или ливней. Стоит отметить, что системы автопилотирования работают не только на низких скоростях в условиях городского трафика, но и на гоночных трассах. Например, Audi RS7 смогла ездить по треку, развивая скорость до 300 км/ч.

Однако все эти автомобили так или иначе требуют присутствия человека. Созданием по-настоящему беспилотного автомобиля, в котором даже не будет педалей с рулём, занялась компания Google. Первый прототип был представлен в 2014 году. Сейчас эти автомобили проходят испытания на дорогах общего пользования в нескольких штатах США вместе с предыдущими моделями самоуправляемых автомобилей, разрабатываемых совместно с Toyota. Как считает сооснователь Google Сергей Брин, будущее именно за полностью беспилотными автомобилями.

С таким заявлением в целом можно согласиться. Беспилотные автомобили не нарушают правила дорожного движения. Компьютер обладает реакцией в разы превосходящей человеческую, так что если кто и успеет затормозить в чрезвычайной ситуации, то это автопилот. Датчики хорошо «видят» и днём, и ночью, и не устают при длительных поездках в отличие от человеческих глаз. К тому же время, которое приходится тратить на управление машиной, можно использовать на другие более полезные дела, например, почитать. Беспилотные транспортные средства можно использовать в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий. Противники беспилотных автомобилей могут указать на их высокую стоимость, но если их поставят на поток, данная проблема решится. Отсутствие опыта у водителей? Но если все машины будут автономны — это не проблема. Надёжность программного обеспечения? Возможно. Но во всём и всегда есть как преимущества, так и недостатки.

Стоит отметить, что помимо Google, Tesla, Apple, Mercedes, Volvo и других названных в этой статье компаний, созданием беспилотного автомобиля занимается КамАЗ. Однако в отличие от остальных подобных разработок это будет грузовик способный передвигаться даже по бездорожью.

История

Первые шаги в области автономных машин, передвигающихся без помощи водителя или оператора, были сделаны ещё в 30-х годах XX столетия, когда на выставке Futurama World’s Fair известная американская компания General Motors представила своё видение будущего автопрома. Тогда специалисты представили две идеи. Первая заключалась в том, что автомобили будут управляться посредством радиоволн, с помощью которых можно контролировать дистанцию. Вторая основывалась на том, чтобы сделать дороги наподобие скейтбордных рамп. То есть машины должны ехать посередине, а если их начинает вести к обочине, то они «скатываются» обратно в углубление. Конечно, в то время обе идеи беспилотного автомобиля встретили скептически. Однако разработки в этом направлении пошли с удвоенной силой.

В 50-х годах инженеры General Motors начали испытания первого в мире «умного» автомобиля Firebird II. Помимо титанового корпуса и инновационной системы торможения, машина оснащалась магнитными датчиками, которые могли взаимодействовать с «дорогами будущего» (согласно данной концепции под слоем асфальта должны были проложить электро-кабели) для предотвращения аварий. В третьей версии данного концепт-кара использовалась первая система автопилота, которая в наше время известна как круиз-контроль. Она позволяет автомобилю самостоятельно удерживать постоянную скорость, что позволяет водителю меньше внимания уделять работе с педалями, например, при длительных поездках по шоссе. Стоить отметить, что для паровых двигателей система поддержания постоянной скорости была разработана ещё в 1788 году.

В 60-е годы компания Citroën смогла оборудовать тестовый полигон, на котором реализовала идеи General Motors относительно «умных дорог». Автомобиль Citroën DS мог обходиться без водителя, получая сигналы от кабелей в асфальте. На реальных дорогах беспилотные модели так и не появились, а Citroën DS стал просто автомобилем бизнес-класса, правда, довольно известным благодаря фильмам о Фантомасе. В то же время Chrysler Plymouth пробовала встроить магнитные сенсоры в бампер обычного автомобиля. Они должны были передавать информацию на компьютер в салоне машины. Идея провалилась, так как система управления занимала половину салона, а на крыше необходимо было устанавливать электрогенератор. В 1968 году, кстати, вышел первый фильм о живой машине Херби под названием The Love Bug.

В 80-х годах немецкий учёный Эрнст Дикманнс (Ernst Dickmanns) создал из фургона Mercedes-Benz Vario первую по-настоящему «умную» машину. Благодаря вместительности автомобиля разработчик смог поместить внутри целую компьютерную систему. 5-тонный монстр, который мог без помощи водителя передвигаться по дорогам, привлёк внимание концерна Daimler-Benz, запустившего проект Eureka PROMETHEUS (Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety — программа движения с наивысшей эффективностью и беспрецедентной безопасностью). Благодаря новым инвестициям к середине 90-х годов Дикманнс собрал ещё два самоуправляемых автомобиля — VaMP и VITA-2. Новые прототипы смогли успешно пройти испытания на шоссе под Парижем. Они самостоятельно ехали со скоростью до 130 км/ч, меняли ряд, отслеживали движение других автомобилей и могли их обгонять. Впоследствии наработки Дикманнса, проекта PROMETHEUS и улучшенная система круиз-контроля (адаптивная, которая может поддерживать переменную скорость, подстраиваясь под среднюю скорость в потоке и соблюдая безопасную дистанцию) использовали в серийных Mersedes’ах S-класса 95-го года. После этого разные функции, помогающие водителю в управлении автомобилем, начали появляться во многих моделях различных производителей.

Причины и цели создания беспилотных автомобилей

Развитие беспилотного автотранспорта для общества должно быть приоритетной задачей для человечества.

Дорожно-транспортный травматизм – одна из основных проблем общественного развития и здравоохранения. Ожидается, что масштаб этой проблемы в ближайшие годы значительно увеличится. Ежегодно около 1,2 миллиона человек во всем мире погибают в результате дорожно-транспортных аварий. Это составляет более 2,1% всех случаев смерти в мире и сравнимо с числом смертей, вызванных такими главными «убийцами», как малярия и туберкулез. Еще больше число людей получают травмы и часто остаются инвалидами на всю жизнь. 

Создание Беспилотного автотранспорта в потребительской сфере:

1. Исключит злоупотребление скоростью:
   • Скорость – основной фактор риска дорожно-транспортного травматизма в большинстве стран. Молодые водители-мужчины особенно склонны не соблюдать соответствующий скоростной режим. Снижение средней скорости на 1 км/час приводит к уменьшению числа аварий со смертельным исходом на 4–5%. Снижение скорости движения транспорта также является защитным фактором для пешеходов.
2. Исключит вождение в нетрезвом состоянии:
   • Автомобиль не позволит человеку сесть за руль самому, если тот находится в нетрезвом виде. Употребление алкоголя за рулем повышает как вероятность аварии, так и тяжесть травм. Вероятность попадания в аварию у мужчин-водителей подросткового возраста как минимум в пять раз выше, чем у водителей в возрасте 30 лет и старше при всех уровнях алкоголя в крови, превышающих нулевой.
3. Поможет Службам неотложной помощи и поможет сократить объем и количество пробок в мегаполисах:
   • Машины научаться общаться друг c другом. Многие жертвы дорожных аварий умирают до поступления в больницу из-за невозможности вовремя доехать до больного или довести его до больницы. Улучшение работы служб неотложной помощи, начиная с места происшествия до медицинского учреждения, повышает шансы на выживание тех, кто попал в дорожно-транспортную аварию, и позволит избежать длительного лечения травм и инвалидности.

Введение

С каждым днём к нам приближается недалекое и так отчетливо видимое электронное будущее, которое принесет нам массу нововведений. Уже сегодня мы можем наблюдать за рождением новых, ярких идей и технологий. Одной из наиболее интересных, перспективных и массовых технологий является идея создания беспилотного автотранспорта.

В этой работе мы узнаем об основных причинах и целях создания и развития этой технологии, что она обещает дать человечеству, какие негативные факторы может устранить отсутствие человеческого фактора

На казалось бы сложный и объемный вопрос, с чего зародилась сама идея, история даёт достаточно простой ответ — все началось с тормозов. Первой «атакой» автомобильных конструкторов на водительские амбиции стало массовое применение антиблокировочной системы тормозов ABS. Создатели системы посчитали, что человек за рулем не способен справляться с блокировкой колес настолько эффективно, как это делает электроника. Разобравшись с тормозами, конструкторы взялись за двигатель. Сначала на автомобилях появились антипробуксовочные системы, которые способны «сдерживать» мотор, если его мощность избыточна и приводит к пробуксовке ведущих колес. Затем появилась система стабилизации ESP, которой «подчиняются» не только двигатель, но и тормоза. В результате, ESP смогла самостоятельно бороться со сносами и заносами, выборочно подтормаживая колеса и регулируя тягу двигателя. Вскоре, разработчики электронных систем безопасности добрались до рулевого управления. Оказалось, что «рулить» автоматика тоже может лучше человека. Например, система VDIM, способна доворачивать руль на несколько градусов, если того требует дорожная ситуация. Проще говоря, водитель-человек не способен провести автомобиль между конусами по идеальной траектории. Он не может воспроизвести один и тот же маневр с абсолютной точностью и т.д.

В наше время развитие беспилотного автотранспорта разделилось на 3 основных направления:

• потребительское (личное авто, такси, городская автотранспортная сеть);
• промышленное (специализированная техника);
• военное (боевые машины различного спектра задач).

В данный момент развитие беспилотного транспорта идет по всем перечисленным направлениям. Однако, именно развитие потребительского беспилотного автотранспорта является основной задачей для общества. Давайте постараемся выяснить, почему именно это направление заслуживает особого внимания. Также сравним, какая конкретная модель добилась более наглядных результатов, вне зависимости от направления развития и цели использования.

Преимущества и недостатки беспилотных автомобилей

Экономические преимущества:

• кардинальная минимизация ДТП и практически полное исключение человеческих жертв (по крайней мере, среди пассажиров находящихся внутри автомобиля), отсюда значительное снижение расходов на страхование и медицину быстрого реагирования;
• снижение стоимости транспортировки грузов и людей за счёт экономии на заработной плате и времени отдыха водителей, а также экономии топлива;
• повышение эффективности использования дорог за счёт централизованного управления транспортным потоком;
• снижение потребности в индивидуальных автомобилях за счет развития систем типа каршеринга;
• повышение пропускной способности дорог за счёт сужения ширины дорожных полос (в более отдаленной перспективе).

Социальные преимущества:

• появляется возможность самостоятельно перемещаться на роботизированном автомобиле для людей без водительских прав, возможно, включая несовершеннолетних;
• экономия времени, ныне затрачиваемого на управление ТС, позволяет заняться более важными делами (например приступить к работе за компьютером уже во время поездки в автомобиле) или отдохнуть.

Прочие преимущества:

• перевозка грузов в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий;
• в более отдалённой перспективе снижение глобальной экологической нагрузки как за счет количественной оптимизации парка автомобилей, так и за счет более широкого использования для их передвижения альтернативных видов энергии.

Недостатки:

• Ответственность за нанесение ущерба (зависит от режима вождения);
• Утрата возможности самостоятельного вождения автомобиля. Возможно для любителей непосредственного вождения автомобиля будут выделяться специальные дороги с дополнительными мерами по обеспечению безопасности по типу нынешних автомотогоночных трасс, но отделённые от общей сети дорог для передвижения автономных автомобилей;
• Ненадёжность ПО, уязвимого, в том числе, к взлому и слежке;
• Потеря приватности;
• Минирование беспилотных автомобилей;
• Потеря рабочих мест людьми, чья работа связана с вождением транспортных средств;
• Отсутствие опыта вождения у водителей в критической ситуации;
• Этический вопрос о наиболее приемлемом числе жертв, аналогичный проблеме вагонетки, стоящий перед компьютером автомобиля при неизбежном столкновении.

Что происходит в России с беспилотными автомобилями

Многие из читателей уже видели беспилотники на дорогах

Первые беспилотные автомобили появились на дорогах общего пользования в России ещё в 2018 году в Москве и Татарстане.

В 2020 появился первый цифровой полигон для тестирования беспилотных автомобилей и инфраструктуры. Следом на дороги массово вышли самоуправляемые машины «Яндекса», автомобили компании «Старлайн» и МАДИ.

Текущие испытания беспилотных автомобилей в России пока ещё проходят с инженером на водительском кресле. Куда деваться: вне полигонов по федеральному законодательству именно оператор должен прийти на помощь в критической ситуации, в том числе при риске ДТП или поломке.

Сейчас в список список регионов, допустимых для проведения тестирования, увеличился до 13 и включает, в частности, Подмосковье, Санкт-Петербург, Ленинградская область, а также Владимирская, Нижегородская, Новгородская и Самарская области.

Уже сейчас правительство открыло коридоры для беспилотных фур на трассах М11 «Нева» Москва-Петербург и строящейся М-12 Москва-Казань-Екатеринбург.

Футуристично и очень удобно. Но пока только на испытаниях

Вице-президент по технологиям НП «ГЛОНАСС» Евгений Белянко говорит, что эксперимент по тестированию беспилотных автомобилей завершится к 2022 году, по крайней мере — для легковых автомобилей.

Впрочем, «Яндекс» планировал вывести на дороги общего пользования около 1 тысяч таких машин ещё в 2019, постепенно наращивая мощности. Что-то из этого даже получилось – о них пишут СМИ, а некоторые могли увидеть подобные автомобили собственными глазами.

Но неужели кроме них нет никого, кто пытается найти свою нишу в условиях таких перспектив?

Когда появились беспилотные автомобили

История автономных моделей началась еще в начале прошлого века. Тогда попытки были безрезультатными. Но, в 1939 году ученые пытались заставить машину ездить самостоятельно.

В 80-х годах 20 века начались серьезные исследования автономных технологий. Тогда к данной теме начали привлекать многомиллионные инвестиции. И больше всего в ней преуспела Германия.

Немецкие инженеры установили на автомобиль от Мерседес датчики, которые считывали препятствия на дороге. Но, тесты машины дальше ее езды по пустынному ландшафту не продвинулись. Поэтому, проект решили отложить на будущее.

К конце прошлого века разработки автономных автомобилей стали приоритетом для нескольких компаний. Среди них были Фольксваген, Ауди, БМВ и Кадиллак. Преуспела в этом опять – же корпорация Мерседес. Модель, выпущенная на автобан между Копенгагеном и Мюнхеном, самостоятельно проехала 158 километров.
До 2012 года об автономных машинах не было слышно практически ничего. И вот тогда, совершенно неожиданно, компания Google получила разрешение на тесты беспилотника в городском режиме.

Система для автономной езды от инженеров данной корпорации была установлена на восемь машин. Шестью из них стали Тойота Приус, а еще двумя оказались Ауди ТТ и Лексус РХ450. На данный момент они проходят испытания на Гавайях и в Америке. Законопроект по тестированию беспилотных машин одобрен всеми необходимыми государственными органами.

Генеральный директор компании Google пока умалчивает о дате серийного выхода автономной модели. Ведь проверка ее на качество и соответствие дорожным условиям займет очень много времени. Как видите, прошло уже четыре года, а беспилотник еще проходит тесты.

Представители компании БМВ также разрабатывают подобные машины. Но, они не раскрывают никаких данных о ней. Только названа дата показа концепта – 2025 год.

Tesla

Политика Tesla в разработке автономных автомобилей была одной из самых агрессивных, и это одна из причин ее однозначного лидерства на рынке беспилотных авто. Tesla первой внедрила широкие функции автопилота в систему управления автомобилем, который может взять на себя управление рулевыми, тормозными и коммутационными линиями.

В июле 2016 года произошел первый несчастный случай с участием беспилотного автомобиля, когда Tesla Model S врезался в грузовичок, совершающий поворот перед автомобилем – автопилот не смог распознать белый кузов грузовика на фоне белого неба. Однако 11 сентября Tesla представила доработанный автопилот, а 19 октября объявила, что во всех автомобилях модели S, X и 3 появится возможность работать в полностью автономном режиме.

Изображение с сайта popmech.ru

ВМW

Классическая линия BMW пятой серии недавно получила функции автопилота. Они могут самостоятельно припарковать автомобиль, а также управлять им во время пробок, позволяя водителю отдохнуть.

Volvo

Volvo объединила усилия с Autoliv, поставщиком систем безопасности транспортных средств. Совместный проект получил название Zenuity. Volvo выйдет на рынок беспилотных автомобилей с полностью автономной системой через пять лет, на данный момент идет тестирование автомобилей на базе XC90.

Одновременно Volvo работает с Uber, совместно разрабатывая автомобили, входящие в самоуправляемое обслуживание Uber. В начале этого года дуэт опробовал самоходные внедорожники в Питтсбурге.

Фото с сайта nplus1.ru

Toyota

С января 2016 года компания вложила $1 млрд в разработки в области ИИ и робототехники для снижения смертности в автокатастрофах. На выставке CES 2017 была представлена концепция Concept-i – автомобиль с встроенным ассистентом искусственного интеллекта с функцией самообучения. Машина создана на базе седана Lexus LS.

На сегодняшний день Toyota инвестировала в три университета – Мичиганский, Стэнфордский в Пало-Альто и Массачусетский технологический институт в Кембридже, и в Uber, диверсифицируя таким образом свои инвестиции.

Фото с сайта vesti.md

Перспективы развития беспилотных автомобилей в России

Эксперимент на территории Москвы и Татарстана, в соответствии с Постановлением правительства №1415, продлится до 1 марта 2022 года, заняв, таким образом, около четырёх лет.

Коммерческие беспилотные автомобили появятся на дорогах общего пользования в России к 2023 году. План также предусматривает, что к октябрю 2021 года в России будет разрешено тестирование робомобилей без водителя-испытателя в салоне на дорогах общего пользования

Это если верить дорожной карте между Сбербанком и Яндексом при участии «ГАЗа» и «КамАЗа», которая предусматривает три этапа.

Свежая разработка Сбера вселяет надежду на массовый запуск беспилотников

В ходе первого этапа, запланированного на 2020 год, инициатива предполагала существенно расширить условия тестирования для ускорения адаптации создаваемых систем к реальным условиям.

На втором этапе — в 2021 году — планировалось разработать нормативные и технологические условия для перехода от опытной эксплуатации к полноценной. Эта часть плана так же успешно выполняется в срок.

На третьем этапе (начиная с 2022 года) разработчики дорожной карты планировались создать условия для полноценной эксплуатации высоко- и полностью автоматизированных транспортных средств. Пока все идёт по плану.

Также ранее «КАМАЗ», Сбербанк (подразделение Sber Digital Auto) и «Яндекс» совместно разработали проект изменений в Постановление Правительства № 1415 для расширения условий опытной эксплуатации высокоавтоматизированных автомобилей для ускорения внедрения беспилотного движения.

Проект одобрили. Что ждём?

6. Безкабинный электромобиль КамАЗ-3373 Челнок

КамАЗ-3373 «Челнок» — ещё один работоспособный концепт Камского автозавода, эксплуатирующийся на собственном производстве с начала 2020 года.

Едва ли не самый интересный проект беспилотного грузовика в мире

Безкабинная платформа с бортовым фургоном имеет грузоподъёмность 10 тонн, длину 8 метров, ширину 2,55 и высоту 4 метра, развивая скорость до 40 километров в час. Отсутствие кабины позволяет разгружать фургон с обеих сторон.

Но это ещё не все: предусмотрена и симметрия световых приборов — любая сторона может быть как передней, так и задней частью грузовика. Дублируются даже органы ориентации в пространстве (лидары, радары и камеры). Для высокоточной навигации спутниковую систему продублировали инерциальной.

Запас хода «Челнока» составляет около 50 километров, которых в ходе испытаний хватало для работы в роли заводского кара на две смены (сутки).

За движение беспилотника отвечает синхронный электродвигатель, работающий от сменных батарей, полная зарядка которых занимает 5 часов при использовании зарядного устройства на 380 вольт. Возможна и более продолжительная зарядка от обычной розетки.

Что нужно – есть, все лишнее – отсутствует

Предполагается, что на платформу можно будет устанавливать не только бортовой фургон, но и сцепку для создания беспилотных автопоездов. Также планируется создание самосвала на базе представленного автомобиля.

Проблемы и перспективы

Конечно, беспилотный транспорт – это всё же технологии будущего. С помощью них удастся сократить расходы на топливо, получится быстро и безопасно добраться до назначенного места, появится возможность сократить число аварий.

Существуют свои плюсы и минусы. Проблемы беспилотных автомобилей в ближайшее время будут заключаться в их высокой стоимости, в недостаточной изученности и в законодательном регулировании. Необходимо создать условия для эффективного использования транспорта.

Беспилотные системы способны изменить жизнь всего общества. Благодаря автоматическому управлению получится сократить время нахождения в пути. У каждого человека появится возможность отдохнуть во время своего путешествия. Машины станут местом для приятного времяпровождения. Беспилотники помогут сохранить жизнь.

Лидеры разработки беспилотов в мире

Лидеры в мире: Tesla, Velodyne, Intel MobileEye, Cruise, Waymo, Ford, Aptiv, Baidu, UBER, Toyota и другие

Беспилотная Tesla — салон и виды с камер.

Эра беспилотных автомобилей уже не за горами, через несколько лет они преодолеют все трудности – юридические, экономические, этические – на пути к тотальному господству на дорогах. Они уже признаны в два раза безопаснее транспортных средств под управлением человека, а с развитием технологий их компьютерный «разум» сможет полностью заменить водителей.