مجله اینترنتی واوک

خودروی بدون سرنشین

خودروی بدون سرنشین؛ یک داستان واقعیت‌یافته!

امروزه بخش قابل‌توجهی از کنترل خودروهای خودران از دست انسان‌ها خارج شده است و به عهده کامپیوترها گذاشته شده است. برای مثال شما اگر در یکی از این نوع خودروها بنشینید، سیستم مسیریاب خودرو به‌صورت صوتی از شما مسیر موردنظر را می‌پرسد و پس از پاسخ شما، اتومبیل را به مقصد موردنظرتان می‌رساند. «ما دنیایی را تصور می‌کنیم که در آن مرکز هر شهر عاری از تردد زیاد اتومبیل‌ها و نبودن جای پارک باشد و ازدحام خودروها یک خطر جدی برای عابران پیاده محسوب نشود.» این سخنان را مدیر پروژه خودروهای بدون راننده گوگل می‌گوید که موجب شده است تا پروژه خودروهای بدون راننده در مراکز شهرها و مکان‌های شلوغ مورد آزمایش قرار گیرد. برای آن که با این خودروها بیشتر آشنا شویم، نگاهی به تاریخچه تولید خودروهای بدون سرنشین می‌اندازیم:

  • در سال ۱۹۲۵ خودرویی با نام American Wonder ساخته شد که یک خودرو با امکان کنترل از راه دور با امواج رادیویی بود و این یعنی نخستین تلاش بشر برای ساخت خودروی بدون سرنشین.
  • در سال ۱۹۳۹ یک اتوبان آزمایشی ساخته شد که خودروهای درون آن به کمک سیستم کنترل از راه دور کنترل می‌شدند.
  • در سال ۱۹۶۶ نخستین سیستم مسیریابی هوشمند با نام Shakey ساخته شد که مجهز به نوع ابتدایی از هوش مصنوعی بود.
  • در سال ۱۹۸۳ DARPA نخستین خودروی مجهز به دوربین برای مشاهده جاده را طراحی کرد. البته نخستین تلاش‌های لازم برای این امر را شرکت ژاپنی Tsukuba در سال ۱۹۷۷ آغاز کرده بود.
  • در دهه هفتاد و اوایل دهه ۸۰ میلادی نیز نخستین سیستم دید پویا برای خودرو به واسطه استفاده از چند دوربین ساخته شده و بر روی خودروی ۵۰۰ SEL نصب شد.
  • در سال ۱۹۹۸ سرانجام رکورد دو هزار کیلومتر طی مسیر بدون دخالت مستقیم راننده برای خودروها ثبت شد.
  • در سال ۲۰۰۴ رقابتی بین خودروهای بدون راننده انجام شد، ولی هیچ یک از آن‌ها نتوانستند مسیر صحرای موهاوی را پشت سر بگذارند و در نهایت یک سال بعد در ۲۰۰۵ نخستین خودروی بدون راننده جهان به این مهم نائل شد.
  • در سال ۲۰۰۸ سه سال پس از موفقیت در صحرا بود که DARPA نخستین نمونه‌های شهری از خودروی خود را آماده آزمایش کرد.
  • در سال ۲۰۰۹ نخستین خودروی هوشمند بدون راننده گوگل طراحی شد.
  • در سال ۲۰۱۰ نیز یک خودروی بدون راننده و برپایه استفاده از دوربین‌ها توانست ۱۳ هزار کیلومتر مسیر را طی کند که البته ویژگی این خودرو استفاده آن از انرژی خورشیدی برای گجت‌های نصب شده بر روی آن بود.
  • در سال ۲۰۱۴ سرانجام نخستین خودروی بدون راننده گوگل به صورت رسمی آزمایش‌های پیش از عرضه خود را آغاز کرد.

تاریخچه تولید خودروی بدون سرنشین

 

 انواع و شیوه عملکرد خودروهای بی‌سرنشین

خودروهای بدون سرنشین به دو دسته مختلف تقسیم می‌شوند: نیمه‌مستقل و کاملاً مستقل. خودروی کاملاً مستقل به خودرویی اطلاق می‌شود که می‌تواند بدون هیچ تعاملی از راننده و در شرایط مختلف جاده بین دونقطه مشخص جابه‌جا شود. احتمالاً اولین نسل این خودروها در سال ۲۰۱۹ تولید خواهد شد.

نقشه و مکان‌یابی: قبل از هر چیزی این خودروها باید دارای یک نقشه از محیط اطراف خود باشند و موقعیت مکانی خود را در این نقشه مشخص کنند. خودرو برای شناخت محیط اطراف از سنسورها و ماژول‌های مانند مسافت‌یاب لیزری و دوربین استفاده می‌کند. اتومبیل توسط لیزر محیط اطراف را اسکن کرده و فاصله خود تا اشیا و سایر خودروها را با محاسبه زمان رفت‌وبرگشت پرتوهای لیزر مشخص می‌کند. اطلاعات به دست آمده از اسکن لیزری، تصاویر دوربین‌ها و سایر سنسورها توسط سیستم‌های پیشرفته اتومبیل تجزیه و تحلیل شده و یک نقشه سه‌بعدی را آماده می‌سازد که برای مسیریابی از آن استفاده می‌کند. خودرو برای اینکه در لحظه بداند کجای نقشه قرار دارد و موقعیت خود را بیابد از ماژول GPS استفاده می‌کند. اما با توجه به تغییرات آب و هوا و تغییرات جوی ممکن است سیگنال‌های جی‌پی‌اس برای مدتی قطع شود که این موضوع باعث اختلال در روند مسیریابی خواهد شد. برای رفع این مشکل اتومبیل بیش‌تر مبتنی بر نقشه از پیش طراحی شده خود حرکت می‌کند که لحظه‌به‌لحظه با اطلاعات به دست آمده از سنسورها به‌روزرسانی می‌شود.

اجتناب از برخورد با موانع: نقشه داخلی اتومبیل اطلاعاتی مانند موقعیت فعلی خودرو، اشیای ثابت (مانند ساختمان‌ها، چراغ‌ها و تابلوهای راهنمایی)، اشیای متحرک (مانند سایر خودروها و عابران پیاده) و موانع را شامل می‌شود. موانع و اشیای ثابت و متحرک طبقه‌بندی و به‌صورت کتابخانه‌ای در اختیار اتومبیل قرار داده شده‌اند. اتومبیل با استفاده از این اطلاعات و مدل‌سازی اشیا، مسیر خود را پیش‌بینی می‌کند. برای روشن‌تر شدن موضوع به ذکر یک مثال می‌پردازیم: وقتی خودرو جسم دوچرخی را تشخیص می‌دهد که با سرعت ۶۵ کیلومتر بر ساعت در حرکت است، با تحلیل اطلاعات کتابخانه‌ای خود و تطابق با سرعت و ویژگی آنشی درمی‌یابد که جسم مورد نظر احتمالاً یک موتورسیکلت است نه یک دوچرخه. مکان قبلی، فعلی و پیش‌بینی مکان آینده موانع مجاور، لحظه‌به‌لحظه در نقشه داخلی خودرو اعمال می‌شوند و خودرو بر اساس این اطلاعات مسیر خود را پیدا می‌کند..

برنامه‌ریزی مسیر: هدف از برنامه‌ریزی مسیر، استفاده از اطلاعات نقشه داخلی به‌منظور هدایت ایمن خودرو با توجه به علایم و قوانین راهنمایی و اجتناب از برخورد به موانع از مبدأ تا مقصد است. برنامه‌ریزی مسیر یک برنامه جامع است که به برنامه‌های کوچک‌تری مانند تشخیص مسیر کوتاه‌تر، تغییر خطوط در جاده، عبور از موانع، پیچیدن به سمت‌های مختلف، رعایت فاصله مناسب با سایر اتومبیل‌ها و… تقسیم می‌شود. این برنامه‌های کوتاه‌مدت به‌طور مستمر با استفاده از نقشه داخلی و اطلاعات به دست آمده از سنسورها در حال تغییر و تکمیل هستند. در نهایت این برنامه‌ها باعث می‌شوند که خودرو با ایمنی بالا و رعایت قوانین به هدف تعیین شده برسد.

خودروی بدون سرنشینبه یک خودرو بدون سرنشین اعتماد کنیم؟

در حال حاضر نقاط منفی کمی در خودروهای بدون راننده وجود دارد که با تحقیقات بیشتر طی چند سال آینده برطرف خواهد شد. فناوری به‌کارگرفته شده در خودروهای بی‌سرنشین قیمتی معادل ۷۰ تا ۱۰۰ هزار دلار در آمریکا دارد که علاوه بر قیمت بالا، حمله هکرها و از بین رفتن امنیت اشخاص را نیز باید از جمله معایب آن به حساب آورد. امروزه هکرها می‌توانند در همه‌چیز به‌آسانی نفوذ کنند و باعث ایجاد رعب و وحشت میان اقشار مختلف جامعه شوند. در هنگام بارندگی، سنسورهای روی سقف با مشکل مواجه می‌شوند و در هوای برفی، دوربین‌های این وسایل پوشانده شده و قادر به دیدن محیط اطراف نیستند.

در شهرهای بزرگ زمانی که افراد به رانندگی فکر می‌کنند، عواملی چون استرس، ترافیک و نبود محل پارک به ذهن آن‌ها خطور می‌کند. ماشین‌های خودران می‌توانند این موارد را از ذهن ما دور کنند و باعث شوند تا فکر خود را روی مسائل مهم‌تر متمرکز کنیم.

ترافیک کمتر: این نوع خودروها می‌توانند با یکدیگر در ارتباط باشند و از طرف دیگر نیز می‌توانند با مراکز کنترل ترافیک در ارتباط باشند که این می‌تواند به کنترل ترافیک بسیار کمک کند. از دیگر مزایای این نوع خودروها می‌شود به قابلیت اشتراک آن‌ها نام برد بدین گونه که شما می‌توانید این نوع خودروها را با توجه به نیازتان با دیگران مشترک شوید و فقط کافیست زمان کاری‌تان را از طریق یک اپلیکیشن به خودرو اطلاع دهید تا خود خودرو بین شما و دیگران در ارتباط باشد و بعدازاینکه مثلاً شما را به سر کار رساند دنبال نفر بعد برود و کار او را نیز انجام دهد. همچنین  بعد از رسیدن به خانه دیگر نیاز نیست ماشین را با زحمت فراوان درون پارکینگ پارک کنید زیرا خود آن ماشین بعد از پیاده شدن شما درون پارکینگ می‌رود!

سوخت کمتر، هوای پاکیزه‌تر: بر اساس تحقیقاتی که موسسه طبیعت و مهندسی دانشگاه واشنگتن انجام داده است، روبات‌ها می‌توانند بین ۴ تا ۲۵ درصد در مصرف سوخت صرفه‌جویی به عمل آورند.

تصادفات کمتر: مطالعاتی که در بزرگراه‌های کشور آمریکا و انگلستان صورت گرفته، نشان می‌دهد که اکثر تصادفات به خاطر خطاهای انسانی رخ می‌دهند. در آزمایشی که توسط خودروی بدون راننده گوگل انجام شد، این وسیله نقلیه توانست ۷۰۰ کیلومتر را بدون هیچ‌گونه تصادف بپیماید.

 

خودروهای بدون سرنشین در حال حاضر

برخی از خودروهایی که هم‌اکنون در بازار موجودند، دارای سیستم کمک‌راننده Driver-Assistance Systems هستند که بخشی از فعالیت‌های رانندگی را در مقیاس محدود کنترل می‌کنند. اما این ویژگی با سیستمی که بتواند یک خودرو را از نقطه‌ای به نقطه دیگر و بدون درگیری هیچ انسانی منتقل کند، فاصله زیادی دارد. انجمن مهندسین خودروساز (Automotive Engineering Society of) دستورالعمل‌هایی در سال ۲۰۱۴ منتشر کرده که در آن، سطوح مختلف رانندگی خودکار (از سطح صفر تا سطح ۵) تشریح شده است. تاکنون سطح پنجم که همان سیستم کاملاً خودران و بدون راننده است، قانونی نشده و خودروهایی که با این سیستم در دنیا حرکت می‌کنند، صرفاً برای آزمایش و با کسب مجوزهای لازم است.

طبق اعلام مجلهٔ اینترنتی ژورنال دونت، برندهایی که قرار است اتومبیل‌های بدون سرنشین را تولید تجاری کنند، عبارتند از: مرسدس بنز، جنرال، بی‌ام‌دبلیو، گوگل، موتورز، تویوتا و بسیاری از برندهای معروف دنیا تا سال ۲۰۳۰ وارد تولید تجاری اتومبیل‌های بدون سرنشین می‌شوند. نمونه‌های انجام شده در ادامه آمده است.

 

رونمایی از خودروی بدون سرنشین شرکت BMW

شرکت BMW به مناسبت صدمین سالگرد تأسیس خود، خودروی بدون سرنشین نسل آینده با قابلیت تغییر فرم را معرفی کرد. رونمایی این خودرو در مراسم ویژه‌ای در مونیخ برگزار شد. همزمان با ارائه این خودرو، چهار مجموعه تولیدی دیگر آن با برندهای BMW, Mini, Rolls و Motorcycles ارائه شد. فرمان و چرخ‌های این خودرو با استفاده از سیستم لمسی تغییر طراحی می‌دهند. مراسم رونمایی از این خودرو در سال ۲۰۱۶ برگزار شد.

 

خودروی بدون سرنشین گوگل

گوگل در سال ۲۰۰۸ به‌طور رسمی اعلام کرد که مشغول کار بر روی خودروی بدون راننده است. سخت‌افزارها و نرم‌افزارها و الگوریتم‌های به کار رفته در این خودرو سال‌هاست که در حال کار هستند و آزمایشات ایمنی و امنیتی را با موفقیت پشت سر گذاشته‌اند. خودروی گوگل از ماژول ۶۴ velodyne استفاده می‌کند که مجهز به یک پردازنده نیز هست و برای تهیه نقشه ۳۶۰ درجه بر روی سقف خودرو قرار می‌گیرد تا با چرخش، محیط اطراف را به دقت اسکن کند. رادار به کار رفته در تعامل مستقیم با سایر ماژول‌های اندازه‌گیری مانند واحد اندازه‌گیری لَختی، ژیروسکوپ و رمزگذارهای (Encoder) تعبیه شده در چرخ‌ها است که به‌طور دائمی اطلاعات خود را برای بررسی به پردازنده مرکزی (مغز خودرو) ارسال می‌کنند تا از ایجاد تصادف جلوگیری به عمل آید. در این سیستم تصاویر از طریق دوربین به پردازنده ارسال شده و سپس مواردی نظیر عمق تصویر، جنبش محیطی و ابعاد اجسام مشخص می‌شود. ماژول sonar در اصل چشمی است که با استفاده از امواج صوتی کار می‌کند. سیستم این خودرو در تعامل مستقیم با دوربین‌ها به منظور پردازش اطلاعات جهان واقعی و داده‌های حاصل از GPS و سرعت رانندگی به منظور تعیین موقعیت دقیق خودرو است. نرم‌افزار تمام اطلاعات دریافتی از ماژول‌ها را بصورت بلادرنگ و در لحظه پردازش می‌کند. اینکار شامل مدل‌سازی دینامیک رفتاری سایر رانندگان و خودروها، افراد پیاده دور و بر خودرو و به‌طور کلی تمامی اجسامی است که در اطراف خودرو حضور دارند.

 

اولین خودروی بدون سرنشین مرسدس بنز با همکاری ال‌جی

این اولین گام مرسدس بنز در تولید خودروهای بدون راننده است که با کمپانی ال‌جی کلید خواهد خورد. ال‌جی سیستم دوربین استریو را برای خودروهای مرسدس بنز خواهد ساخت تا هرچه سریع‌تر به دنیای خودروهای بدون راننده نزدیک شویم. این دوربین در بخش جلویی خودرو قرار خواهد داشت و ماشین‌ها و وسایل مقابل و فاصله آن‌ها را خواهد سنجید.

 

رزمایش خودروهای بدون سرنشین در ارتش آمریکا

مرکز مانور ارتش آمریکا به تازگی رزمایشی از خودروهای  باسرنشین و بی‌سرنشین نظامی را اجرا کرده است. هرچند پشتیبانی هوایی و استفاده از پهبادها در ارتش امری عادی شده اما استفاده از وسایل نقلیه خودران نظامی امری تازه است. در این رزمایش گروهی از خودروهای بی سرنشین یا T- MUM در حمل ونقل سربازان کمک کردند.

رزمایش خودروهای بدون سرنشین در ارتش آمریکا

 

چشم اندازی جدید در کشاورزی با تراکتور بدون‌سر نشین

۳۰ آگوست سال ۲۰۱۶ شرکت نیوهلند در نمایش مزرعه‌ای محصولات در ایالات متحده، تراکتور خودگردان و بدون سرنشین خود را که قابلیت پوشش طیف وسیعی از عملیات مزرعه‌ای در شب و روز را دارد معرفی کرد و به نمایش گذاشت. با انتخاب و ترجیح مشتری می‌توان تمامی فرمان‌ها و هدایت تراکتور را یا به‌طور کنترل از راه دور یا به‌وسیله خود اپراتور اداره کرد.

 

ایران در مسیر خودروی بی سر نشین

در سال ۱۳۹۳ دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان از خودروی نظامی بدون سرنشین مرصاد ام ۲۵ رونمایی کرد. مرصاد ام ۲۵ قابلیت‌هایی همچون شناسایی منطقه و حمل بار تا ۲۰۰ کیلوگرم، تیراندازی و ردیابی هدف با دقت بسیار بالا، تعریف مسیر به صورت خودکار و آنلاین و از بین بردن دشمن و استفاده برای خنثی‌سازی در میادین مین را دارد.

«شرکت دانش‌بنیان صنعت و فناوری هوشمند خلیج فارس» برای اولین بار در ایران موفق به تست اولین خودرو هوشمند بدون راننده شد. البته باید توجه داشت که در این پروژه ماشین ساخته نشده است بلکه سیستم‌های هوشمند برای کنترل و هدایت خودرو طراحی و ساخته و با موفقیت بر روی یکی از خودروهای مونتاژ داخل تست شد. این خودرو تاکنون موفق شده است در مجموع مسیر ۵۰ کیلومتر را بدون هیچ‌گونه کنترل خارجی به صورت خودکار طی کند.