Anonim

Semiautonomní systém řízení přebírá, když řidiči dělají chyby

Automobilový průmysl

Paul Ridden

17. července 2012

9 obrázků

Výzkumníci společnosti MIT vyvinuli pololetní bezpečnostní systém, který umožňuje lidskému řidiči plnou kontrolu nad vozidlem, dokud nezjistí, že vozidlo směřuje k nebezpečí nebo překážce, a v tom okamžiku přebírá kontrolu a řídí bezpečnost (obrázek s laskavým svolením Andrewem Sterlingem)

My všichni rádi myslíme, že jsme pod kontrolou ... nikdy víc, než když jsme za volantem auta, ale existují případy, kdy chyby v úsudku mohou vést k mírnému nárazu nebo k něčemu mnohem horšímu. Výzkumníci společnosti MIT vyvinuli systém polopříběžného vyhýbání se kolizím, v němž má řidič řidiče plnou kontrolu nad vozidlem, dokud systém nezjistí, že vozidlo je v nebezpečí kolize nebo je příliš blízko překážky bezpečnosti. Pokud je zjištěno takové nebezpečí, systém převezme kontrolu nad vozidlem, vrátí jej zpět do vypočítané bezpečné zóny a poté se opět vrátí k ovladači.

Takzvaný inteligentní pilotní systém je dílem Sterlinga Andersona (doktorského studijního oddělení MIT) a Karla Iagnemmy (hlavní vědecký pracovník skupiny Robotic Mobility Group). Namísto použití řízení založeného na trase, jako jsou například systémy automatického parkování, kde řidič umožňuje vozidlu převzít kontrolu nad vozidlem, aby bezpečně zaparkovalo, systém používá selektivní vynucování omezení.

"Tento základ v omezeních a odpovídajících polích bezpečného cestování nám umožňuje udělat něco víc, než dokážou autonomní systémy, " řekl Anderson Gizmag. "Spíše než jednoduše řídit vozidlo autonomně (což bez lidského smyčka je mnohem jednodušší výklad), náš systém je také schopen sdílet kontrolu s lidským řidičem. Navíc náš přístup zakládá své kontrolní akce na hrozbu - vnímanou potřebu zásahu - a umožňuje nám přizpůsobit způsob a úroveň zásahu výkonu a / nebo preference lidského řidiče. "

Údaje shromážděné snímači na palubě, přední kamerou a laserovým dálkoměrem jsou analyzovány pomocí vlastního algoritmu, který určuje bezpečnou zónu, kde má řidič člověka plné navigační ovládání vozidla. Pokud poloautonomní bezpečnostní systém zjistí, že akce řidiče chystají vzít vozidlo mimo tuto zónu, snad směřující přímo k překážce nebo nebezpečí, převezme vozidlo zpět do bezpečí. Jakmile se znovu dostanete do zóny, ovladač se předá zpět řidiči.

Anderson a Iagnemma zavedli systém od roku 2011 do Michiganu přes 1 200 testů, kde zkušební jezdci seděli před počítačovým monitorem ukazujícím dopředu směřující video kanál, který byl vysílán bezdrátově ze silně modifikovaného Kawasaki 4010 Mule na překážku, naložený zkušební rozsah. Úžitkové vozidlo bylo vybaveno zařízením Velodyne LIDAR, inerciální měřicí jednotkou, GPS, palubním počítačem Linux pro zpracování údajů o snímači a polohování a servopohony řízení / akcelerace / brzdění.

"Náš Kalmanův filtr kombinuje data poskytovaná GPS a IMU do přesnějšího odhadu skutečné polohy vozidla (dostává nás až na přesnost ~ 0, 5 metru), " vysvětluje Anderson. "Všimněte si, že vzhledem k tomu, že laser používáme k odhalení překážek, je relativní poloha překážek vzhledem k vozidlu známa s větší přesností (~ 0, 1 metru). Řadič identifikuje, vyhodnocuje a vybírá jednu z různých homotopů cest (nebo, které jsou k dispozici v prostředí, navrhnou vazby na polohu vozidla, aby je spojily, spojuje tato omezení polohy se známými limity stavu vozidla a pohonů (tj. meze řízení, meze tření pneumatik apod.) a předpovídá optimální Tento postup nám v podstatě říká, jak blízké se vozidlo dostane do svých hranic, pokud má zůstat v bezpečné chodbě.Používáme této předpovědi k tomu, abychom vedli, kdy, jak a jak moc systém zasahuje.

Testovací řidiči používali volant s kroutícím momentem a plynové / brzdové pedály pro navigaci na vozidlo přes překážkovou dráhu, příležitostně dostávali pokyny od výzkumných pracovníků k přímému směru k překážce a nechali systém nakopnout a dělat jeho věci. Stále však bylo zaznamenáno několik kolizí.

"Závady systému, které jsme dosud zažili, odrážejí experimentální platformu, jejíž smysly jsme identifikovali a věříme, že víme, jak je řešit, ale které jsme do značné míry odsunuli k pozdějšímu zdokonalení, " řekl Anderson. "Ve své současné konfiguraci a náročné překážkové dráze systém snižuje výskyt nehod o více než 75 procent a současně umožňuje řidiči, aby zkrátil dobu dokončení kurzu o více než 30 procent. na nulu s integrací IMU taktického stupně (na rozdíl od levného, ​​který v současné době používáme). To nám například umožní přesnější sledování a vyhnout se překážkám, které procházejí procesem LIDAR 3 metry mrtvého bodu. Další změny našeho přístupu k detekci překážek (jako například jednoduše snižování limitu LIDAR, aby se snížila jeho mrtvá skvrna), může také odstranit některé z těchto poruch.

Možná by nějaká ruční over-jízda nějakým způsobem mohla být dobrým nápadem, aby řidiči mohli v případě selhání systému převzít úplnou kontrolu. Zajímavé je, že Anderson poznamenal, že zkušení řidiči, kteří věnovali plnou důvěru v systém, vystupovali lépe než ti, kteří nevěřili. Také říká, že řidiči, kteří si neuvědomují, že systém funguje, mohou přisoudit efektivní předcházení kolizím dobrému řízení, což uznává za nutnou věc (zejména pro ty, kteří právě začínají, případně budovat falešnou důvěru v vlastní řidiče slabá schopnost a vedoucí ke špatnému rozvoji dovedností).

I odborníci by mohli dobře najít systém, který příliš kontroluje. Představte si policejního důstojníka, který není schopen dohnat útěku z podezřelého, protože palubní systém zjistí, že to není nebezpečné. Aby byl systém adaptabilnější, vědci zahrnovali vylepšení, které zajistí různé úrovně jízdních zkušeností.

"Jak jsme psali, náš algoritmus umožňuje přizpůsobení různým úrovním přednostních nebo výkonových parametrů řidiče, " řekl Anderson. "Pro ty, kteří dávají přednost plynulejším a bezpečnějším jízdám na úkor určité svobody řízení, je systém aktivnější. Ti, kteří potřebují nebo dávají přednost větší svobodě, mohou vyvolat úroveň zásahu, čímž ji zkrátí na pozdější zálohu, kopat do poslední minuty. "

Dívá se také na možnost použití fotoaparátu, akcelerometru a gyroskopu v smartphonu instalovaném v palubní desce, aby poskytl potřebnou zpětnou vazbu systému.

Výzkum byl podpořen Výzkumným úřadem armády Spojených států a Agenturou obranných výzkumných projektů. Experimentální platforma byla vyvinuta ve spolupráci s firmou Quantum Signal LLC s pomocí Jamese Walkera, Stevena Petersa a Sisira Karumanchiho.

Příspěvek nazvaný Plánování a kontrola založený na omezeních pro bezpečnou a poloviční provoz vozidel byl představen na sympoziu Inteligentní vozidla ve Španělsku minulý měsíc.

Zdroj: MIT

Vysoce modifikovaná Kawasaki 4010 Mule na zkušebním rozsahu s překážkami (foto s laskavým svolením Sterlinga Andersona)

Mule je řízena vzdáleně lidským řidičem, sedícím před počítačovým monitorem ukazujícím dopředu směřující video vysílaný bezdrátově z vozidla (foto s laskavým svolením Sterlinga Andersona)

Údaje shromážděné čidly na palubě, přední kamerou a laserovým dálkoměrem jsou analyzovány pomocí vlastního algoritmu, který určuje bezpečnou zónu, kde má lidský řidič plné navigační ovládání vozidla (foto s laskavým svolením Sterlinga Andersona)

Užitkové vozidlo je vybaveno zařízením Velodyne LIDAR, inerciální měřicí jednotkou, GPS, palubním počítačem Linux pro zpracování údajů o senzorech a polohování a ovladačů / akcelerátorů / brzdových akčních členů (foto s laskavým svolením společnosti Sterling Anderson)

Údaje shromážděné snímači na palubě jsou bezdrátově přenášeny do vzdáleného modulu ovladače (foto s laskavým svolením Sterlinga Andersona)

Testovací jezdce používají volant s kroutícím momentem a plynové / brzdové pedály pro navigaci na vozidlo přes překážkovou dráhu (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Testovací jezdci seděli před počítačovým monitorem ukazujícím dopředný směrovač videa vysílaný bezdrátově ze silně modifikovaného modelu Kawasaki 4010 Mule na překážkovou zkoušku (foto s laskavým svolením Sterlinga Andersona)

Výzkumníci společnosti MIT vyvinuli pololetní bezpečnostní systém, který umožňuje lidskému řidiči plnou kontrolu nad vozidlem, dokud nezjistí, že vozidlo směřuje k nebezpečí nebo překážce, a v tom okamžiku přebírá kontrolu a řídí bezpečnost (obrázek s laskavým svolením Andrewem Sterlingem)

Zajímavé je, že Anderson poznamenal, že testoví řidiči, kteří dali plnou důvěru v systém, vystupovali lépe než ti, kteří nevěřili (foto s laskavým svolením Andrewem Sterlingem)

Doporučená Redakce Choice