Автоматизация транспортных средств предполагает использование мехатроники , искусственного интеллекта и мультиагентных систем для помощи оператору транспортного средства , такого как автомобиль, грузовик, самолет или водный транспорт. [2] [3] Транспортное средство, использующее автоматизацию для таких задач, как навигация, чтобы облегчить, но не заменить человеческое управление, квалифицируется как полуавтономное , тогда как полностью автономное транспортное средство называется автономным . [3]
К автоматизированным транспортным средствам могут относиться беспилотные автомобили , беспилотные надводные транспортные средства , автономные поезда , усовершенствованные автопилоты для авиалайнеров , беспилотные летательные аппараты и планетарные вездеходы , а также управляемые ракеты и ракеты .
Автоматизированные транспортные средства в законодательстве Европейского Союза также представляют собой, в частности, автомобили (легковые автомобили, грузовики или автобусы). [4] Это транспортные средства дорожного движения. Для этих транспортных средств законодательно определена конкретная разница между усовершенствованной системой помощи водителю и (более совершенными) автономными/автоматическими транспортными средствами из-за различий в ответственности водителя и/или лица, управляющего транспортным средством.
Технологии, используемые при внедрении беспилотных транспортных средств, варьируются от изменений в транспортном средстве до обеспечения поддержки в условиях вождения.
Автоматизированные транспортные средства создают проблемы безопасности, особенно на наземном транспорте и в дорожном движении, учитывая сложность вождения, географические/культурные различия и дорожные условия. Чтобы сделать автономные транспортные средства надежными и масштабируемыми, необходимо преодолеть различные технологические проблемы. [5]
Тема автоматизации транспортных средств важна для дорожного движения из-за большого количества транспортных средств и водителей, но вызывает особые проблемы в условиях дорожно-транспортных происшествий из-за необходимости делить дорогу с другими участниками дорожного движения.
Автономность подразумевает, что автомобиль отвечает за все функции восприятия, мониторинга и управления. Автоматизированные системы могут быть неспособны работать при всех условиях, оставляя все остальное на усмотрение человека-оператора. Еще одна тонкость заключается в том, что, хотя транспортное средство может пытаться двигаться при любых обстоятельствах, транспортное средство может потребовать, чтобы человек взял на себя управление в случае возникновения непредвиденных обстоятельств или когда транспортное средство ведет себя неправильно. [6]
Автономность автомобилей часто подразделяют на шесть уровней: [7] Система уровней была разработана Обществом инженеров автомобильной промышленности (SAE). [8]
Уровень 0 относится, например, к автомобилям, не оснащенным адаптивным круиз-контролем .
Уровни 1 и 2 относятся к транспортным средствам, в которых одна часть задачи вождения выполняется усовершенствованными системами помощи водителю автомобиля (ADAS) под ответственность/подотчетность/ответственность водителя.
С уровня 3 водитель может условно передать задачу вождения транспортному средству, но водитель должен вернуть себе управление, когда условная автоматизация больше не доступна. Например, автоматический пилот в пробке может проехать в пробке , но водитель должен вернуть управление, когда пробка закончится.
Уровень 5 относится к транспортному средству, которому не требуется водитель (человек).
Уровень 0: Нет автоматизации вождения Уровень 1: Помощь водителю Уровень 2: Частичная автоматизация вождения Уровень 3: Условная автоматизация вождения Уровень 4: Высокий уровень автоматизации вождения Уровень 5: Полная автоматизация вождения [9]
Основным средством реализации беспилотных транспортных средств является использование искусственного интеллекта (ИИ). Для внедрения полностью автономных транспортных средств необходимо тщательно протестировать и внедрить нижние уровни автоматизации, прежде чем переходить к следующему уровню. [10] Путем внедрения автономных систем, таких как навигация, предотвращение столкновений и рулевое управление, производители автономных транспортных средств стремятся к более высокому уровню автономности, разрабатывая и внедряя различные системы автомобиля. [10] Эти автономные системы, наряду с использованием методов искусственного интеллекта, могут использовать аспект машинного обучения ИИ, чтобы транспортное средство могло контролировать каждую из других автономных систем и процессов. Таким образом, производители автономных транспортных средств исследуют и разрабатывают подходящий ИИ специально для автономных транспортных средств. [11] Хотя многие из этих компаний постоянно разрабатывают технологии для внедрения в свои автономные транспортные средства, общее мнение заключается в том, что базовая технология все еще нуждается в дальнейшем развитии, прежде чем станут возможными полностью автономные транспортные средства. [12]
Возможно, одна из самых важных систем любого автономного транспортного средства. Система восприятия должна быть полностью разработана и хорошо протестирована, чтобы автономность могла развиваться. [12] С развитием и внедрением системы восприятия на автономных транспортных средствах большая часть стандартов безопасности автономных транспортных средств учитывается этой системой, которая делает недвусмысленный акцент на ее безупречности, поскольку человеческая жизнь может быть подвергнута опасности. если будет разработана неисправная система. [12] Основная цель системы восприятия — постоянно сканировать окружающую среду и определять, какие объекты в окружающей среде представляют угрозу для транспортных средств. [12] В каком-то смысле главная цель системы восприятия — действовать подобно человеческому восприятию, позволяя системе чувствовать опасности и готовиться к этим опасностям или корректировать их. [12] Что касается части обнаружения системы восприятия, многие решения тестируются на точность и совместимость, такие как радар , лидар , гидролокатор и обработка движущихся изображений. [12]
С развитием этих автономных подсистем автомобиля производители автономных транспортных средств уже разработали системы, которые действуют как вспомогательные функции на транспортном средстве. Эти системы известны как усовершенствованные системы помощи водителю и содержат системы, выполняющие такие действия, как параллельная парковка и экстренное торможение. [11] Наряду с этими системами автономные навигационные системы играют роль в разработке автономных транспортных средств. При реализации навигационной системы существует два способа реализации навигации: зондирование от одного транспортного средства к другому или зондирование от инфраструктуры. [11] Эти навигационные системы будут работать в тандеме с уже хорошо зарекомендовавшими себя навигационными системами, такими как система глобального позиционирования (GPS), и смогут обрабатывать информацию о маршруте, обнаруживая такие вещи, как пробки, плата за проезд и/или дорожное строительство. На основе этой информации транспортное средство может затем предпринять соответствующие действия, чтобы либо объехать эту зону, либо спланировать движение соответствующим образом. [12] Однако при использовании этого метода могут возникнуть проблемы, такие как устаревшая информация, и в этом случае связь между транспортным средством и инфраструктурой может играть большую роль в постоянном наличии актуальной информации. [12] Примером этого является наличие уличных знаков и других нормативных указателей, отображающих информацию для транспортного средства, что позволяет транспортному средству принимать решения на основе текущей информации. [12]
Ожидается, что наряду с разработкой автономных транспортных средств многие из этих транспортных средств будут в основном электрическими, а это означает, что основным источником энергии транспортного средства будет работа на батареях, а не на ископаемом топливе. [10] Наряду с этим, у производителей автономных транспортных средств возникает дополнительный спрос на производство электромобилей более высокого качества для реализации всех автономных систем, связанных с транспортным средством. [13] Однако большая часть современных компонентов транспортных средств все еще может использоваться в автономных транспортных средствах, например, использование автоматических коробок передач и средств защиты оператора, таких как подушки безопасности. [13]
Принимая во внимание развитие беспилотных транспортных средств, компании также учитывают предпочтения и потребности операторов. Эти случаи включают в себя предоставление пользователю возможности минимизировать время, следовать точному маршруту и учитывать любые возможные ограничения, которые могут возникнуть у оператора. [14] Помимо удобства для водителя, автономные транспортные средства также накладывают технологический фактор на окружающую среду, обычно требуя более высокого чувства связности в среде транспортного средства. Учитывая этот новый фактор, многие городские власти рассматривают возможность стать умным городом , чтобы обеспечить достаточную основу для беспилотных транспортных средств. [14] В том же духе, что и в среде транспортного средства, в которой находится транспортное средство, пользователю этих транспортных средств также может потребоваться технологическая связь для управления этими автономными транспортными средствами. Прогнозируется, что с появлением смартфонов автономные транспортные средства смогут иметь эту связь со смартфоном пользователя или другими технологическими устройствами, похожими на смартфон. [14]
Фонд безопасности дорожного движения AAA провел испытание двух систем автоматического экстренного торможения: одной, предназначенной для предотвращения столкновений, и другой, призванной сделать столкновение менее серьезным. В тесте рассматривались такие популярные модели, как Volvo XC90 2016 года, Subaru Legacy, Lincoln MKX, Honda Civic и Volkswagen Passat. Исследователи проверили, насколько хорошо каждая система останавливается при приближении как к движущейся, так и к неподвижной цели. Было обнаружено, что системы, способные предотвращать аварии, снижают скорость транспортных средств в два раза по сравнению с системами, предназначенными просто для смягчения тяжести аварий. Когда два тестовых автомобиля двигались на расстоянии менее 30 миль в час друг от друга, даже те, которые были спроектированы просто для уменьшения тяжести аварий, избегали аварий в 60 процентах случаев. [15]
Известно, что автоматизированные системы вождения эффективны в таких ситуациях, как сельские дороги. В условиях сельских дорог будет меньшая интенсивность движения и меньшая разница между способностями вождения и типами водителей. «Самой большой проблемой в разработке автоматизированных функций по-прежнему является движение в центре города, где необходимо учитывать чрезвычайно широкий круг участников дорожного движения со всех направлений». [16] Эта технология развивается в сторону более надежного способа автоматического переключения автомобилей из автоматического режима в режим водителя. Автоматический режим — это режим, который устанавливается для того, чтобы автоматические действия вступили в силу, а режим водителя — это режим, установленный для того, чтобы оператор контролировал все функции автомобиля и брал на себя ответственность за управление транспортным средством (автоматическое вождение). система не задействована).
Это определение будет включать системы автоматизации транспортных средств, которые могут стать доступными в ближайшем будущем, такие как система помощи при движении в пробках или полнодиапазонный автоматический круиз-контроль, если такие системы будут спроектированы таким образом, чтобы человек-оператор мог разумно отвлекать внимание (мониторинг) от производительности автомобиля при включенной системе автоматизации. Это определение также будет включать автоматическое формирование взводов (например, концептуальное решение проекта SARTRE).
Основная цель проекта «Сартр» (безопасные автопоезда для окружающей среды) — создать взвод — поезд из автоматизированных вагонов, который будет обеспечивать комфорт и иметь возможность для водителя транспортного средства безопасно прибыть в пункт назначения. Помимо возможности находиться рядом с поездом, машинисты, проезжающие мимо этих взводов, могут присоединиться к ним путем простой активации автоматизированной системы вождения, которая коррелирует с грузовиком, ведущим взвод. Сартр берет то, что мы знаем как железнодорожную систему, и смешивает ее с технологией автоматического вождения. Это предназначено для облегчения передвижения по городам и, в конечном итоге, для облегчения транспортных потоков при интенсивном автомобильном движении. [17]
В некоторых частях мира беспилотный автомобиль был протестирован в реальных жизненных ситуациях, например, в Питтсбурге. [18] Беспилотные автомобили Uber были испытаны в Питтсбурге, однако испытания были приостановлены на девять месяцев после того, как беспилотный автомобиль убил женщину в Аризоне. [19] Помимо испытаний беспилотных автомобилей, в Калифорнии были протестированы автоматизированные автобусы. [20] Для бокового управления автоматизированными автобусами используются магнитные маркеры, как, например, у взвода в Сан-Диего, а для продольного управления взводом автоматизированных грузовых автомобилей используются радиоприемники миллиметрового диапазона и радар. Текущие примеры в современном обществе включают автомобиль Google и модели Tesla . Tesla изменила концепцию автоматического вождения, создала модели автомобилей, которые позволяют водителям указать пункт назначения и позволить машине взять на себя управление. Это два современных примера автомобилей с автоматизированной системой вождения.
Многие автопроизводители, такие как Ford и Volvo , объявили о планах предлагать в будущем полностью автоматизированные автомобили. [21] В области автоматизированных систем вождения проводятся обширные исследования и разработки, но самая большая проблема, которую автопроизводители не могут контролировать, — это то, как водители будут использовать систему. [21] Водителям рекомендуется сохранять внимательность, а предупреждения безопасности предупреждают водителя, когда необходимы корректирующие действия. [22] У компании Tesla Motor есть один зарегистрированный инцидент со смертельным исходом, связанный с автоматизированной системой вождения Tesla Model S. [23] В отчете об аварии указывается, что авария произошла из-за невнимательности водителя и нераспознания системы автопилота. препятствие впереди. [23]
Еще один недостаток автоматизированных систем вождения заключается в том, что в ситуациях, когда непредсказуемые события, такие как погода или поведение других людей, могут привести к несчастным случаям со смертельным исходом из-за того, что датчики, которые контролируют окружение транспортного средства, не могут обеспечить корректирующие действия. [22]
Чтобы преодолеть некоторые проблемы, связанные с автоматизированными системами вождения, были предложены новые методологии, основанные на виртуальном тестировании, моделировании транспортных потоков и цифровых прототипах, [24] , особенно когда используются новые алгоритмы, основанные на подходах искусственного интеллекта, которые требуют обширных наборов данных для обучения и проверки. .
Внедрение автоматизированных систем вождения открывает возможность изменения среды застройки в городских районах, например, расширение пригородных территорий из-за повышения удобства мобильности. [10]
Примерно в 2015 году несколько компаний, производящих беспилотные автомобили, включая Nissan и Toyota, пообещали выпустить беспилотные автомобили к 2020 году. Однако прогнозы оказались слишком оптимистичными. [25]
На пути создания полностью автономных транспортных средств 5-го уровня, способных работать в любых условиях, все еще существует множество препятствий. В настоящее время компании ориентированы на автоматизацию уровня 4, которая способна работать при определенных условиях окружающей среды. [25]
До сих пор ведутся споры о том, как должен выглядеть беспилотный автомобиль. Например, до сих пор обсуждается вопрос о том, следует ли включать лидар в системы автономного вождения. Некоторые исследователи разработали алгоритмы, использующие данные только с камеры, которые достигают производительности, конкурирующей с лидарами. С другой стороны, данные, полученные только с камеры, иногда рисуют неточные ограничивающие рамки и, таким образом, приводят к плохим прогнозам. Это связано с характером поверхностной информации, которую предоставляют стереокамеры , тогда как использование лидара дает автономным транспортным средствам точное расстояние до каждой точки транспортного средства. [25]
Эти функции требуют многочисленных датчиков, многие из которых основаны на микроэлектромеханических системах (МЭМС) для обеспечения небольшого размера, высокой эффективности и низкой стоимости. Прежде всего среди МЭМС-датчиков в транспортных средствах являются акселерометры и гироскопы для измерения ускорения вокруг нескольких ортогональных осей, что имеет решающее значение для обнаружения и управления движением транспортного средства.
Одним из важнейших шагов на пути к внедрению беспилотных транспортных средств является признание их широкой общественностью. Это важное продолжающееся исследование, поскольку оно предоставляет автомобильной промышленности рекомендации по улучшению конструкции и технологий. Исследования показали, что многие люди считают, что использование автономных транспортных средств безопаснее, что подчеркивает необходимость автомобильных компаний гарантировать, что автономные транспортные средства повышают безопасность. Модель исследования ТАМ разбивает важные факторы, влияющие на принятие потребителем, на: полезность, простоту использования, доверие и социальное влияние. [27]
Тестирование автономных транспортных средств в реальном времени является неизбежной частью процесса. В то же время регуляторы автомобильной автоматизации сталкиваются с проблемами защиты общественной безопасности и при этом позволяют компаниям, занимающимся автономными транспортными средствами, тестировать свою продукцию. Группы, представляющие компании, производящие беспилотные транспортные средства, сопротивляются большинству правил, тогда как группы, представляющие уязвимых участников дорожного движения и безопасность дорожного движения, настаивают на нормативных барьерах. Чтобы повысить безопасность дорожного движения, регулирующим органам рекомендуется найти золотую середину, которая защитит общественность от незрелых технологий, одновременно позволяя компаниям, занимающимся автономными транспортными средствами, тестировать внедрение своих систем. [28] Также были предложения использовать нормативные знания по безопасности авиационной автоматизации в дискуссиях по безопасному внедрению автономных транспортных средств благодаря опыту, накопленному за десятилетия авиационным сектором по вопросам безопасности. [29]
В некоторых странах к автотранспортным средствам дорожного движения (таким как легковые автомобили, автобусы и грузовые автомобили) применяются специальные законы и правила, в то время как другие законы и правила применяются к другим наземным транспортным средствам, таким как трамвай, поезд или транспортные средства с автоматическим управлением, что позволяет им работать в различных условиях и условия.
Автоматизированная система вождения определяется в предлагаемой поправке к статье 1 Венской конвенции о дорожном движении :
(ab) « Автоматизированная система вождения » означает систему транспортного средства, которая использует как аппаратное, так и программное обеспечение для постоянного динамического управления транспортным средством.
(ac) «Динамическое управление» означает выполнение всех оперативных и тактических функций в режиме реального времени, необходимых для перемещения транспортного средства. Сюда входит управление поперечным и продольным движением автомобиля, мониторинг дорожной обстановки, реагирование на события в дорожно-транспортной среде, а также планирование и сигнализация для маневров. [30]
Эта поправка вступит в силу 14 июля 2022 года, если она не будет отклонена до 13 января 2022 года. [31]
Функция автоматического вождения должна быть описана достаточно четко, чтобы ее можно было отличить от функции вспомогательного вождения.
— СММТ [32]
Существует два четких состояния: транспортное средство либо обслуживается водителем с помощью технологии, либо автоматизировано, когда технология эффективно и безопасно заменяет водителя.
— СММТ [32]
Наземные транспортные средства, использующие автоматизацию и телеуправление, включают портальные верфи, карьерные самосвалы, роботов-обезвреживателей, роботов-насекомых и беспилотные тракторы .
Для перевозки пассажиров создается множество автономных и полуавтономных наземных транспортных средств. Одним из таких примеров является технология свободного перемещения по сети (FROG), которая состоит из автономных транспортных средств, магнитного пути и системы контроля. Система FROG развернута для промышленных целей на заводских площадках и используется с 1999 года в ParkShuttle , системе общественного транспорта в стиле PRT в городе Капелле-ан-ден-Эйссел , соединяющей бизнес-парк Rivium с соседним городом Роттердам ( где маршрут заканчивается на станции метро Kralingse Zoom ). В 2005 году в системе произошел сбой [33] , причиной которого оказалась человеческая ошибка. [34]
Приложения для автоматизации наземной техники включают следующее:
Исследования продолжаются, и существуют прототипы автономных наземных транспортных средств.
Обширная автоматизация автомобилей направлена либо на внедрение роботизированных автомобилей , либо на модификацию современных конструкций автомобилей, чтобы сделать их полуавтономными.
Полуавтономные конструкции могут быть реализованы раньше, поскольку они меньше полагаются на технологии, которые все еще находятся на переднем крае исследований. Примером может служить двухрежимный монорельс. Такие группы, как RUF (Дания) и TriTrack (США), работают над проектами, состоящими из специализированных частных автомобилей, которые управляются вручную по обычным дорогам, а также пристыковываются к монорельсовой дороге/путеводной дороге, по которой они передвигаются автономно.
Автоматизированные дорожные системы (AHS) в качестве метода автоматизации автомобилей без их серьезной модификации , в отличие от автомобиля-робота , направлены на создание полос на автомагистралях, которые будут оснащены, например, магнитами для управления транспортными средствами. Автоматизированные автомобили оснащены автоматическими тормозами, называемыми системой торможения транспортных средств (AVBS). Дорожные компьютеры будут управлять дорожным движением и направлять автомобили во избежание аварий.
В 2006 году Европейская комиссия учредила программу разработки умных автомобилей под названием Intelligent Car Flagship Initiative . [35] Целями этой программы являются:
Существует множество других вариантов применения автоматизации в автомобилях. К ним относятся:
31 января 2019 года Сингапур также объявил о наборе предварительных национальных стандартов, которые будут служить руководством для индустрии беспилотных транспортных средств. Согласно совместному пресс-релизу Enterprise Singapore (ESG), Управления наземного транспорта (LTA), Организации по разработке стандартов и Сингапурских стандартов, стандарты, известные как Технический справочник 68 (TR68), будут способствовать безопасному внедрению полностью беспилотных транспортных средств в Сингапуре. Совет (ССК). [38]
С 1999 года 12-местный и 10-местный автобус ParkShuttle курсирует по эксклюзивной полосе отчуждения протяженностью 1,8 км (1,1 мили) в городе Капелле-ан-ден-Эйссел в Нидерландах. Система использует небольшие магниты на поверхности дороги, чтобы позволить автомобилю определять свое положение. Использование совместных автономных транспортных средств было опробовано примерно в 2012 году на автостоянке больницы в Португалии. [39] С 2012 по 2016 год проект CityMobil2, финансируемый Европейским Союзом, изучал использование совместных автономных транспортных средств и пассажирский опыт, включая краткосрочные испытания в семи городах. Этот проект привел к разработке EasyMile EZ10. [40]
В 2010-х годах беспилотные шаттлы смогли передвигаться в смешанном потоке без необходимости использования встроенных навигационных указателей. [41] До сих пор основное внимание уделялось низкой скорости, 20 миль в час (32 км/ч), с короткими фиксированными маршрутами для «последней мили» поездок. Это означает, что вопросы предотвращения столкновений и безопасности значительно менее сложны, чем для автоматизированных автомобилей, которые стремятся соответствовать характеристикам обычных транспортных средств. Было проведено множество испытаний, в основном на тихих дорогах с небольшим движением транспорта, на дорогах общего пользования или частных дорогах и на специализированных испытательных полигонах. [ нужна цитата ] Вместимость различных моделей значительно различается: от 6 до 20 мест. (Более этого размера есть обычные автобусы, в которых установлена технология беспилотного управления.)
В декабре 2016 года Управление транспорта Джексонвилля объявило о своем намерении заменить монорельсовую дорогу Джексонвилл Skyway беспилотными транспортными средствами, которые будут двигаться по существующей надземной надстройке, а также продолжать движение по обычным дорогам. [42] С тех пор проект получил название «Ultimate Urban Circulator» или «U2C», а испытания проводились на шаттлах шести различных производителей. Стоимость проекта оценивается в 379 миллионов долларов. [43]
В январе 2017 года было объявлено, что система ParkShuttle в Нидерландах будет обновлена и расширена, включая расширение сети маршрутов за пределы исключительного права проезда, чтобы транспортные средства могли двигаться в смешанном движении по обычным дорогам. [44] Планы были отложены, и теперь в 2021 году ожидается расширение смешанного движения. [45]
В июле 2018 года Baidu заявила, что построила 100 экземпляров своей 8-местной модели Apolong и планирует коммерческие продажи. [46] По состоянию на июль 2021 года они не запущены в серийное производство.
В августе 2020 года сообщалось, что существует 25 производителей автономных шаттлов, [47] в том числе 2Get There , Local Motors , Navya , Baidu , Easymile , Toyota и Ohmio.
В декабре 2020 года Toyota продемонстрировала свой 20-местный автомобиль «e-Palette», который будет использоваться на Олимпийских играх в Токио в 2021 году . [48] Toyota объявила, что намерена выпустить автомобиль для коммерческого применения до 2025 года. [49]
В январе 2021 года Navya опубликовала отчет для инвесторов, в котором прогнозируется, что к 2025 году глобальные продажи автономных шаттлов достигнут 12 600 единиц с рыночной стоимостью 1,7 миллиарда евро. [50]
В июне 2021 года китайский производитель Yutong заявил, что поставил 100 моделей своего 10-местного автономного автобуса Xiaoyu 2.0 для использования в Чжэнчжоу . Тестирование проводится в ряде городов с 2019 года, а открытые испытания должны начаться в июле 2021 года. [51]
Беспилотные автобусы уже используются на некоторых частных дорогах, например, на заводе Yutong в Чжэнчжоу, где они используются для перевозки рабочих между зданиями крупнейшего в мире автобусного завода. [52]
С 2016 года было проведено большое количество испытаний, в большинстве из которых участвовало только одно транспортное средство, следовавшее по короткому маршруту в течение короткого периода времени и с бортовым проводником. Целью испытаний было как предоставление технических данных, так и ознакомление общественности с технологией беспилотного управления. Исследование более 100 экспериментов с шаттлами по всей Европе, проведенное в 2021 году, пришло к выводу, что низкая скорость - 15–20 километров в час (9,3–12,4 миль в час) - является основным препятствием для внедрения автономных маршрутных автобусов. Текущая стоимость транспортных средств в 280 000 евро и необходимость в бортпроводниках также вызывали вопросы. [53]
Названия транспортных средств заключаются в «кавычки».
Предлагаются автономные автобусы, а также беспилотные легковые и грузовые автомобили. Автоматизированные микроавтобусы второго уровня прошли испытания в течение нескольких недель в Стокгольме. [105] [106] Китай также имеет небольшой парк беспилотных общественных автобусов в технологическом районе Шэньчжэня, провинция Гуандун. [107]
Первые испытания автономного автобуса в Соединенном Королевстве начались в середине 2019 года: одноэтажный автобус Alexander Dennis Enviro200 MMC, модифицированный с помощью автономного программного обеспечения от Fusion Processing, способен работать в беспилотном режиме на автобусном вокзале Шарстон компании Stagecoach в Манчестере , выполняя такие задачи, как как подъезд к мойке, заправке и последующая парковка на выделенном парковочном месте в депо. [108] Испытания беспилотных пассажирских автобусов в Шотландии начались в январе 2023 года. Парк из пяти транспортных средств, идентичных испытаниям в Манчестере, использовался на маршруте парковки дилижанса Файф длиной 14 миль (23 км) через мост Форт-Роуд . от северного берега Форта до станции Эдинбург-Парк . [109] [110]
Еще одно автономное испытание в Оксфордшире , Англия, в котором используется электрический микроавтобус Fiat Ducato на аккумуляторной батарее в круговом сообщении до Милтон-Парка , которым управляет FirstBus при поддержке Fusion Processing, Совета графства Оксфордшир и Университета Западной Англии , также введено полное обслуживание пассажиров. в январе 2023 года. Пробный маршрут планируется продлить до железнодорожной станции Дидкот-Паркуэй после приобретения более крупного одноэтажного автобуса к концу 2023 года. [111] [112]
В июле 2020 года в Японии Исследовательский центр человеко-ориентированной мобильности AIST совместно с Nippon Koei и Isuzu начал серию демонстрационных испытаний автобусов среднего размера Isuzu «Erga Mio» с системами автономного вождения в пяти областях; Город Оцу в префектуре Сига , город Санда в префектуре Хёго и остальные три района последовательно. [113] [114] [115]
В октябре 2023 года Imagry , израильский стартап в области искусственного интеллекта, представил на выставке Busworld Europe свое решение для автономного вождения без карт, используя систему распознавания изображений в реальном времени и пространственную глубокую сверточную нейронную сеть (DCNN) для имитации поведения человека при вождении. [116]
Концепция автономных транспортных средств применялась для коммерческого использования, например, для автономных или почти автономных грузовиков .
Такие компании, как Suncor Energy , канадская энергетическая компания, и Rio Tinto Group были одними из первых, кто заменил грузовики, управляемые человеком, на беспилотные коммерческие грузовики, управляемые компьютерами. [117] В апреле 2016 года грузовые автомобили крупнейших производителей, включая Volvo и Daimler Company, завершили неделю автономного вождения по всей Европе, организованную голландцами, чтобы вывести на дороги беспилотные грузовики. Согласно отчету, опубликованному IHS Inc. в июне 2016 года, по мере развития беспилотных грузовиков ожидается, что продажи беспилотных грузовиков в США к 2035 году достигнут 60 000. [118]
Как сообщалось в июне 1995 года в журнале Popular Science , для боевых колонн разрабатывались беспилотные грузовики, при этом только ведущий грузовик будет управляться человеком, а следующие грузовики будут полагаться на спутник, инерциальную систему наведения и датчики путевой скорости. . [119] Компания Caterpillar Inc. в 2013 году совместно с Институтом робототехники Университета Карнеги-Меллона осуществила первые разработки, направленные на повышение эффективности и снижение затрат на различных горнодобывающих и строительных объектах. [120]
В Европе таким подходом является программа «Безопасные автопоезда для окружающей среды» .
Согласно Стратегии и отчету PWC, [121] самоуправляемые грузовики станут источником большого беспокойства относительно того, как эта технология повлияет на около 3 миллионов водителей грузовиков в США, а также на 4 миллиона сотрудников, поддерживающих экономику грузоперевозок на заправочных станциях. , рестораны, бары и отели. В то же время некоторые компании, такие как Starsky, стремятся к автономии уровня 3, при котором водитель будет играть роль контроля над окружением грузовика. Проект компании, дистанционное вождение грузовика, предоставит водителям грузовиков лучший баланс между работой и личной жизнью, что позволит им избежать длительного отсутствия дома. Однако это может спровоцировать потенциальное несоответствие навыков водителя технологическому переопределению профессии.
Компании, которые покупают беспилотные грузовики, могут значительно сократить расходы: водители-люди больше не будут нужны, ответственность компаний из-за аварий с грузовиками уменьшится, а производительность увеличится (поскольку беспилотному грузовику не нужно отдыхать). Использование беспилотных грузовиков будет идти рука об руку с использованием данных в реальном времени для оптимизации эффективности и производительности предоставляемых услуг, например, в качестве способа решения проблемы заторов на дорогах. Беспилотные грузовики могут создать новые бизнес-модели, в которых доставка будет осуществляться с дневного времени на ночное или в те временные интервалы, в которые движение менее плотное.
В 2017 и 2018 годах было продемонстрировано несколько самобалансирующихся автономных мотоциклов от BMW, Honda и Yamaha. [131] [132] [133]
Концепция автономных транспортных средств также применялась для коммерческого использования, например, для автономных поездов. Первой в мире системой городского транспорта без водителя является линия Порт-Айленд в Кобе , Япония, открытая в 1981 году. [137] Первый беспилотный поезд в Великобритании был запущен в Лондоне по маршруту Темзлинк. [138]
Примером автоматизированной железнодорожной сети является Docklands Light Railway в Лондоне .
Также см. Список автоматизированных поездных систем .
В 2018 году в Потсдаме прошли испытания первые автономные трамваи. [139]
Транспортное средство с автоматическим управлением или транспортное средство с автоматическим управлением (AGV) — это мобильный робот, который следует за маркерами или проводами в полу или использует зрение, магниты или лазеры для навигации. Они чаще всего используются в промышленности для перемещения материалов по производственному объекту или складу. Применение транспортных средств с автоматическим управлением расширилось в конце 20 века.
В самолетах большое внимание уделяется автоматизации, особенно навигации. Система, способная автономно управлять транспортным средством (особенно самолетом), известна как автопилот .
Различные отрасли, такие как производство упаковки и продуктов питания, экспериментировали с дронами-доставщиками. На рынке конкурируют традиционные и новые транспортные компании. Например, UPS Flight Forward , Alphabet Wing и Amazon Prime Air разрабатывают дроны для доставки. [140] Zipline , американская компания по доставке медицинских дронов, осуществляет крупнейшую в мире активную деятельность по доставке дронов, а ее дроны обладают автономией 4-го уровня. [141]
Однако, даже если технология, кажется, позволяет этим решениям функционировать правильно, как показывают различные тесты различных компаний, основным возвратом к выводу на рынок и использованию таких дронов неизбежно является действующее законодательство, и регулирующие органы должны принять решение о рамках, в которых они будут действовать. хочу приняться за проект постановления. Этот процесс находится на разных этапах по всему миру, поскольку каждая страна будет решать эту тему самостоятельно. Например, правительство Исландии, а также департаменты транспорта, авиации и полиции уже начали выдавать лицензии на эксплуатацию дронов. Она придерживается разрешительного подхода и вместе с Коста-Рикой, Италией, ОАЭ, Швецией и Норвегией имеет довольно неограниченное законодательство по коммерческому использованию дронов. Эти страны характеризуются наличием системы регулирования, которая может давать оперативные инструкции или требовать лицензирования, регистрации и страхования. [142]
С другой стороны, другие страны решили запретить прямо (полный запрет) или косвенно (эффективный запрет) использование коммерческих дронов. Таким образом, корпорация RAND проводит различие между странами, запрещающими использование дронов, и странами, в которых существует формальный процесс лицензирования коммерческих дронов, но требования либо невозможно выполнить, либо лицензии, судя по всему, не были одобрены. В США UPS — единственная компания, имеющая сертификат стандарта Part 135, который необходим для использования дронов для доставки реальным клиентам. [140]
Однако большинство стран, похоже, испытывают трудности с интеграцией беспилотных летательных аппаратов для коммерческого использования в свою нормативно-правовую базу в области авиации. Таким образом, на использование этих дронов накладываются ограничения, например, они должны действовать в пределах прямой видимости (VLOS) пилота, что ограничивает их потенциальную дальность действия. Это будет случай Нидерландов и Бельгии. Большинство стран разрешают пилотам работать за пределами VLOS, но на них распространяются ограничения и рейтинги пилотов, как в случае с США.
Общая тенденция заключается в том, что законодательство развивается быстро и законы постоянно пересматриваются. Страны переходят к более либеральному подходу, но отрасли по-прежнему не хватает инфраструктуры, обеспечивающей успех такого перехода. Для обеспечения безопасности и эффективности необходимо разработать специализированные курсы обучения, экзамены пилотов (тип БПЛА и условия полета), а также меры по управлению ответственностью в отношении страхования.
От этих инноваций веет безотлагательностью, поскольку конкуренция высока, и компании лоббируют их быструю интеграцию в свои продукты и услуги. С июня 2017 года закон Сената США повторно разрешил Федеральному управлению гражданской авиации и Министерству транспорта создать сертификат перевозчика, разрешающий доставку посылок с помощью дронов. [143]
Автономные лодки могут обеспечивать безопасность, проводить исследования или выполнять опасные или повторяющиеся задачи (например, направлять большой корабль в гавань или перевозить грузы).
Sea Machines предлагает автономную систему для рабочих катеров. Хотя для наблюдения за ее действиями требуется человек-оператор, система берет на себя множество задач по активному восприятию местности и навигации, которые обычно приходится выполнять нескольким членам экипажа. Они используют искусственный интеллект для получения ситуационной осведомленности о различных судах на маршруте. Они используют камеру, лидар и фирменное программное обеспечение для информирования оператора о своем статусе. [144] [145]
Buffalo Automation , команда, сформированная из Университета Буффало, создает технологию полуавтономных функций для лодок. Они начали с создания технологий помощи в навигации для грузовых судов под названием AutoMate, что похоже на наличие еще одного очень опытного «первого помощника», который будет присматривать за кораблем. [146] Система помогает совершать извилистые повороты на сложных водных путях. [145] [147]
Эта компания из Массачусетса является лидером в области производства беспилотных парусных дронов. Датамаранцы автономно плавают, собирая данные об океане. Они созданы для поддержки больших пакетов полезной нагрузки. Благодаря автоматизированной системе и солнечным батареям они могут перемещаться в течение более длительных периодов времени. Больше всего они хвалятся своими технологиями передовых метеорологических исследований океана, которые собирают «профили скорости ветра с учетом высоты, течения воды, проводимости, профили температуры с глубиной, батиметрию с высоким разрешением, профилирование поддонного дна, измерения магнитометра» [148] [145]
Ожидается, что автономное судно Mayflower станет первым большим кораблем, совершившим беспилотное трансатлантическое путешествие. [149]
Это автономное беспилотное судно использует для навигации как солнечную, так и ветровую энергию. [150]
Sea Hunter — автономный беспилотный надводный аппарат (USV), запущенный в 2016 году в рамках программы DARPA Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel ( ACTUV ).
Подводные аппараты были в центре внимания при автоматизации таких задач, как осмотр трубопроводов и подводное картографирование.
Этот робот представляет собой четвероногого проворного робота, созданного для того, чтобы иметь возможность перемещаться по разным ландшафтам на открытом воздухе и в помещении. Он может идти самостоятельно, ни с чем не сталкиваясь. Он использует множество различных датчиков, в том числе камеры кругового обзора и гироскопы. Он способен сохранять равновесие даже при толчке. Этот автомобиль, хотя и не предназначен для езды на нем, может перевозить тяжелые грузы для строителей или военнослужащих по пересеченной местности. [151]
Британские правила дорожного движения гласят, что:
Под беспилотными транспортными средствами мы подразумеваем те, которые внесены в список автоматизированных транспортных средств министром транспорта в соответствии с Законом об автоматизированных и электромобилях 2018 года.
— ПДД — 27.07.2022, стр. 4.
Великобритания рассматривает возможность обновления своих Британских правил дорожного движения для автоматизированных правил:
Автоматизированные транспортные средства могут выполнять все задачи, связанные с вождением, по крайней мере, в некоторых ситуациях. Они отличаются от транспортных средств, оснащенных вспомогательными функциями вождения (такими как круиз-контроль и помощь в поддержании полосы движения ), которые выполняют некоторые задачи, но ответственность за вождение по-прежнему несет водитель. Если вы управляете автомобилем с вспомогательными функциями вождения, вы ДОЛЖНЫ сохранять контроль над автомобилем.
- предлагаемые изменения в Правила дорожного движения [152]
Если конструкция транспортного средства требует от вас возобновить движение после получения соответствующего запроса, пока транспортное средство движется само, вы ДОЛЖНЫ оставаться в состоянии взять на себя управление. Например, вам не следует вставать с водительского сиденья. Вы не должны настолько отвлекаться, чтобы не иметь возможности вернуть управление по требованию автомобиля.
- предлагаемые изменения в Правила дорожного движения [152]
Через уровень автономии показано, что чем выше уровень автономии, тем меньше людей контролируют свои транспортные средства (самый высокий уровень автономии, требующий нулевого вмешательства человека). Одна из немногих проблем, связанных с развитием автомобильной автоматизации, связана с доверием конечных пользователей к технологии управления автоматизированными транспортными средствами. [153] Согласно общенациональному опросу, проведенному Kelley Blue Book (KBB) в 2016 году, показано, что большинство людей по-прежнему предпочитают иметь определенный уровень контроля за своим транспортным средством, а не использовать транспортное средство на уровне 5 автономия, или другими словами, полная автономия. [154] По мнению половины респондентов, представление о безопасности в беспилотном транспортном средстве уменьшается по мере увеличения уровня автономности. [154] Это недоверие к системам автономного вождения не изменилось на протяжении многих лет, когда общенациональное исследование, проведенное Фондом дорожного движения и безопасности AAA (AAAFTS) в 2019 году, показало те же результаты, что и исследование KBB, проведенное в 2016 году. Опрос AAAFTS показал, что даже хотя люди имеют определенный уровень доверия к автоматизированным транспортным средствам, большинство людей также испытывают сомнения и недоверие к технологиям, используемым в автономных транспортных средствах, при этом наибольшее недоверие относится к автономным транспортным средствам 5-го уровня. [155] Исследование AAAFTS показало, что доверие людей к системам автономного вождения возрастает по мере повышения уровня их понимания. [155]
Возможность сбоев в работе беспилотных транспортных средств также является одной из причин недоверия пользователей к системам автономного вождения. [153] Фактически, именно за эту проблему проголосовало большинство респондентов в опросе AAAFTS. [155] Несмотря на то, что автономные транспортные средства созданы для повышения безопасности дорожного движения за счет сведения к минимуму аварий и их тяжести, [155] они все равно приводят к гибели людей. До 2018 года произошло по меньшей мере 113 аварий, связанных с беспилотными транспортными средствами. [156] В 2015 году Google заявила, что в их автоматизированных транспортных средствах произошло как минимум 272 сбоя, и водителям пришлось вмешиваться примерно 13 раз, чтобы предотвратить смертельные случаи. [157] Кроме того, другие производители автоматизированных транспортных средств также сообщали о сбоях в работе автоматизированных транспортных средств, включая инцидент с автомобилем Uber. [157] Авария с беспилотным автомобилем Uber, произошедшая в 2018 году, является одним из примеров аварий с беспилотными транспортными средствами, которые также включены в Список погибших от беспилотных автомобилей. Отчет Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB) показал, что беспилотный автомобиль Uber не смог идентифицировать жертву за достаточное время, чтобы замедлить скорость и избежать столкновения с жертвой. [158]
Еще одна проблема, связанная с автоматизацией транспортных средств, — это этические проблемы. В действительности, беспилотные транспортные средства могут столкнуться с неизбежными дорожно-транспортными происшествиями. В подобных ситуациях необходимо провести множество рисков и расчетов, чтобы свести к минимуму размер ущерба, который может нанести авария. [159] Когда водитель-человек сталкивается с неизбежной аварией, он предпримет спонтанное действие, основанное на этической и моральной логике. Однако, когда водитель не имеет контроля над транспортным средством (автономия 5-го уровня), именно система автономного транспортного средства должна принять мгновенное решение. [159] В отличие от людей, у автономных транспортных средств нет рефлексов, и они могут принимать решения только на основе того, на что запрограммированы. [159] Однако ситуации и обстоятельства происшествий различаются друг от друга, и одно решение может быть не лучшим решением для определенных происшествий. Согласно двум исследованиям, проведенным в 2019 году, [160] [161] внедрение полностью автоматизированных транспортных средств в дорожное движение, где все еще присутствуют полуавтоматические и неавтоматические транспортные средства, может привести ко многим осложнениям. [160] Некоторые недостатки, которые все еще требуют рассмотрения, включают структуру ответственности, распределение обязанностей, [161] эффективность принятия решений и работу автономных транспортных средств в разнообразной среде. [160] Тем не менее, исследователи Стивен Амбрелло и Роман В. Ямпольский предполагают, что ценностно-ориентированный подход к проектированию является одним из методов, который можно использовать для проектирования автономных транспортных средств, чтобы избежать некоторых из этих этических проблем и проектировать с учетом человеческих ценностей. [162]