Кто придумал беспилотный автомобиль
Краткая история развития беспилотных автомобилей
В последнее время буквально каждый день выходит новость, так или иначе, связанная с беспилотными автомобилями. Все крупные автоконцерны активно занимаются разработками робомобилей и технологий для них. У многих людей может возникнуть ложное мнение, что история развития беспилотных транспортных средств берет свое начало в XXI веке. Однако мало кто знает, что первые попытки создания полностью автономного автомобиля были предприняты еще в 1980 году. Например, если зайти в архив статей The New York Times, то по запросу «unmanned vehicles», появится большое количество материала 15 летней давности.
Существуют разные данные, когда точно появились первые полностью автономные транспортные средства. Фактом остается то, что изначально все подобные разработки создавались для военных целей. В начале XX века стали вестись первые исследования в области беспилотных летательных аппаратов. Еще 1916 году Арчибальдом Лоу был создан первый дрон — самолет на радиоуправлении. Во время Первой мировой войны уже активно применялись воздушные торпеды и самоходные немецкие мины.
Впрочем, до середины XX века разработки в области беспилотных технологий носили скорее экспериментальный, чем практический характер, и, так или иначе, без непосредственного участия человека ни одна модель не обходилась. Беспилотные автомобили, как и летающие дроны, вначале были обычными прототипами на дистанционном управлении, и лишь постепенно становились автономными.
От научных экспериментов до робомобилей Google
Первые эксперименты по созданию беспилотной машины датируются началом 1960-х годов. В 1961 году студент Стэнфордского университета Джеймс Адамс в рамках своей научной работы создал прототип самоуправляемой тележки, более известной, как «Стэнфордская тележка».
Самая первая модель управлялась посредством передачи сигнала через кабель. Второй прототип Адамс уже сделал радиоуправляемым. В 1970-х годах математик Джон Маккарти усовершенствовал тележку, оснастив ее системой технического зрения, с помощью которого устройство могло частично автономно двигаться, ориентируясь на белую линию. Тележка также имела несколько камер, дальномер и четыре канала для сбора информации. Более того Маккарти были предприняты попытки создания трехмерного картографирования окружающей обстановки.
В последующие годы основные усилия инженеров в основном были направлены на разработку уже полностью автономного, а не дистанционного управляемого транспорта. На начальных этапах наибольших успехов добились ученые из США, Японии и Германии. Так, по утверждениям независимых экспертов, первый полностью автономный автомобиль удалось создать группе немецких исследователей под руководством пионера робототехники Эрнста Дикманса в 1980 году.
В середине 1990-х годов большой толчок к развитию беспилотных автомобилей дал прорыв в области искусственного интеллекта, нейронных сетей и машинного обучения. В 2004 году прошло первое в мире соревнование с участием роботов-автомобилей DARPA Grand Challenge, а еще спустя шесть лет Google протестировала свои первые робомобили. После этого идею создания беспилотных автомобилей подхватило большинство крупных автомобильных компаний. В настоящее время наиболее крупными игроками в этой сфере являются компании General Motors, Volkswagen, Audi, BMW, Volvo, Nissan, Google, Tesla Motors и другие.
Итоги и перспективы
Как можно наблюдать, большинство технологий, применяемых в современных беспилотных автомобилях (радары, лидары, различные датчики, системы спутниковой навигации, бортовые компьютеры, камеры и т.д.), были созданы еще более 20 лет назад. Тогда почему беспилотные автомобили до сих пор плотно не вошли в нашу жизнь? По сути, на этот вопрос ответил тот же Дикманс в одной из своих работ. Он сказал, что для того, чтобы робомобиль научился делать все то, что умеет делать профессиональный водитель, ему нужно научиться обрабатывать огромный объем информации и адекватно ее применять в сложной дорожной обстановке.
Поэтому, как полагают ученые, чем дольше автомобиль будет находиться в движении, тем он в большей мере будет получать и применять необходимую информацию. Например, в автомобиль Google перед поездкой заранее устанавливаются карты с маршрутами. Но что делать, если автомобилю придется передвигаться по незнакомым маршрутам? В компании пока не могут дать четкий ответ на этот вопрос. На помощь этой и не только проблеме пришли технологии больших данных, с помощью которых беспилотный автомобиль будет получать, и передавать большие объемы актуальной информации. Кроме того, для нормального функционирования робомобилей требуется существенно изменить дорожную инфраструктуру.
Несмотря на все сложности в интеграции беспилотных автомобилей в современную жизнь, существует одно большое преимущество, которое оправдывает все усилия и финансовые затраты. По официальным данным, в дорожно-транспортных происшествиях ежегодно погибает 1,3 млн. человек. Если в ближайшее десятилетие, доля беспилотных автомобилей составит хотя бы 10%, ежедневно удастся избежать тысяч смертей.
Беспилотные автомобили: прошлое, настоящее и будущее
Пожалуй, многие ждут того дня, когда персональный транспорт будет тесно интегрирован в городскую инфраструктуру и сможет самостоятельно доставлять нас из пункта А в пункт Б, пока мы будем заниматься своими делами. На самом деле, идея создания самоуправляемого автомобиля далеко не нова. Еще в самом начале становления автомобильной промышленности, производители видели огромный потенциал в беспилотных технологиях.
Ранняя попытка создания беспилотного транспортного средства была предпринята в 1920-х годах. Тогда по улицам Соединенных Штатов разъезжали так называемые «фантомные автомобили», которые управлялись дистанционно. Производились они на базе кузова Понтиак, а их основная цель была продемонстрировать технологические достижения США, развлекая таким зрелищем тысячи американцев.
Кинозвезда Хелен Твелветрис со своим Понтиаком, той же моделью, которой управляли дистанционно во время демонстраций «фантомных автомобилей»
Но прежде чем самоуправляемые автомобили смогли действительно самостоятельно передвигаться по дорогам прошло не одно десятилетие. Первые образцы беспилотных авто появились только в 1980-х годах, когда автоконцерны совместно с институтами представили свои прототипы общественности. Среди них разработка автоконцерна Mercedes-Benz и Военного университета Мюнхена – VaMP, который представлял собой по-настоящему автономный автомобиль. Он мог проезжать в условиях интенсивного движения на большие расстояния без вмешательства человека, использовал компьютерное зрение для распознавания быстро движущиеся препятствия, такие как другие автомобили, и автоматически их избегать и обгонять.
Беспилотный автомобиль VaMP разработки Mercedes-Benz и Военного университета в Мюнхене
С тех пор технологии беспилотных транспортных средств получили бурное развитие. Многие IT-компании и автоконцерны включились в битву автономных технологий. Среди них Google, IBM, Яндекс, Uber, Lyft, а также General Motors, Volkswagen, BMW, Volvo, Nissan и другие.
Как работают автономные автомобили
Беспилотники управляются с помощью десятков датчиков, установленных в автомобиле, а также бортового компьютера, который собирает и анализирует информацию с сенсоров, и принимает решения. Как правило, робомобили оснащают такими датчиками:
С помощью сенсоров автомобиль оценивает собственное положение в пространстве, обнаруживает препятствия, другие автомобили, а также свободно перемещается по городу.
А помогает робомобилю обрабатывать эту информацию бортовой компьютер, который с помощью алгоритмов компьютерного зрения и нейронных сетей анализирует окружающую среду и принимает решения.
Степень свободы робомашин
Важно отметить, что не все автономные транспортные средства обладают полной свободой передвижения и принятия решений. Так, Американское общество автомобильных инженеров разработала классификацию автоматизированных транспортных средств, которая уже успела стать ориентиром автономности машин далеко за пределами США. Давайте подробнее рассмотрим эту классификацию.
Уровень 0. Автоматизация отсутствует. Транспортным средством управляет человек.
Уровень 1. Водитель и автопилот управляют автомобилем вместе. Самый простой пример – это круиз-контроль, когда водитель рулит, а система автоматически поддерживает скорость, мощность работы двигателя и управляет тормозом, а в случае необходимости, машина может в автоматически снизить скорость. Парктроник также считается технологией первого уровня автономности.
Уровень 2. Автомобиль с этим уровнем автономности считается частично автоматизированным, однако водитель должен держать руки на руле и быть готовым в любой момент перенять управление транспортным средством.
Уровень 3. Автомобиль условно автоматизирован. От человека не требуется немедленной реакции в экстренных случаях. Кроме этого, водитель может заниматься во время движения своими делами, например читать книгу или писать сообщения. Однако существует ряд случаев, когда управление необходимо перенять человеку.
Уровень 4. Широкая автономность. В этом случае от человека не требуется внимания во время работы автопилота, он также может заниматься своими делами или даже покинуть кресло водителя. Автомобиль с четвертым уровнем автоматизации полностью автономен в определенных геозонах или условиях, например, в пробке. Однако когда условия прекращаются, автомобиль просит человека занять место водителя и продолжить управление.
Уровень 5. Полная автоматизация. Действия и контроль человека не требуется.
Таким образом, большинство современных автомобилей уже являются частично автоматизированными. Однако конечная цель многих производителей – пятый уровень. И прежде чем такому беспилотнику попасть на дороги общего пользования, ему производителям необходимо пройти долгий путь разработок и тестирования технологии.
Коммерческие беспилотники уже здесь
Многие из упомянутых компаний уже достигли определенного прогресса в создании полностью беспилотного автомобиля. Одним из самых дружелюбных мест для тестирования робомобилей является Калифорния. Так, правительство штата еще в 2018 году разрешило компаниям тестировать автономные транспортные средства на дорогах общего пользования, при этом обязав компании публиковать отчеты о результатах тестирования.
Например, дочерняя компания Google Waymo одна из первых получила разрешение на тестирование своих робомашин на дорогах Калифорнии. В 2018 году, их автомобили проехали свыше 2 миллионов километров, при этом уровень отказов системы составил один раз на 18 тысяч километров.
Беспилотный автомобиль Waimo
Компания General Motors также сообщила, что в 2018 году их автомобили GM Cruise проехали 720 тысяч километров в Калифорнии, а показатель отказов – один на восемь тысяч километров.
При этом, исследователи Gartner обращают внимание, что нельзя опираться лишь на данные отчетов, ведь штат не требует, чтобы компании указывали информацию об условиях тестирования, сложности дорог, условий освещения или плотности потока машин.
Беспилотный автомобиль GM Cruise
Тем не менее, разработчики робомобилей довольны полученными результатами и уже активно монетизируют технологию. Самый частый случай – использование автономных машин для перевозки пассажиров. Например, Waymo имеет собственную роботизированную службу такси в Аризоне, где на части маршрутов человек-оператор вовсе отсутствует. На таких участках, в случае необходимости, управление над автомобилем может перенять оператор, который находится в офисе компании и безопасно завершить движение.
Также услуги роботакси предоставляют такие компании, как Baidu, Яндекс, Uber, Lyft и другие.
Что будет дальше?
Автономные автомобили уже совсем скоро заполонят улицы наших городов. Свидетельство этому – успешное тестирование робомобилей в полевых условиях, а также удавшиеся попытки заработать на них. Как и любая другая технология, робомобили могут столкнуться с рядом проблем, прежде всего, неприятием со стороны человека. Когда автомобили лишатся нужды в операторе, большинство водителей служб пассажирских и грузовых перевозок потеряют работу. Кроме этого, алгоритму сложнее доверить свою жизнь, нежели человеку. И напоследок, если люди потеряют возможность водить автомобиль – то кто же заменит автопилот в случае экстренной ситуации?
Тем не менее все эти проблемы решаемы. Люди способны быстро адаптироваться к новым условиям, и адаптация робомашин не станет исключением. А вот проблемы с законодательным регулированием, готовностью инфраструктуры и стандартизацией производства беспилотных технологий могут серьезно замедлить развитие технологии. Однако прогрессивные общества готовы встретить беспилотное будущее. Должны быть готовы и мы.
История беспилотных автомобилей
Прошлое беспилотных автомобилей не менее интересно, чем их будущее. Сегодня вопрос господства беспилотов на дорогах уже не обсуждается – он давно решен. Но еще каких-то 40-50 лет назад о том, чтобы передать управление транспортным средством роботу, не могло быть и речи. Эти идеи казались утопическими для всех, кроме пионеров беспилотного автопрома.
Как все начиналось
Все началось еще в далеких 30-х годах ХХ века, когда инженерам компании General Motors пришли на ум две гениальные для того времени идеи.
И хотя идеи были встречены скептически, они дали мощный толчок для развития технологий в нужном направлении.
Уже в 50-х технологи General Motors протестировали «умный» автомобиль Firebird II, который кроме новой системы торможения имел магнитные датчики и взаимодействовал с «умной» дорогой (с электро-кабелем под асфальтом). Версия №3 этого концепт-кара оснащалась первой системой автопилота, которая известна сегодня в качестве круиз-контроля. Эта система отвечала за удерживание постоянной скорости и значительно облегчала задачи водителя на дороге. Но до автопилота было еще далеко.
Первые беспилотные эксперименты
В историю беспилотных авто вошел 1961 год, когда учащийся Стэнфорда Джеймс Адамс создал и протестировал первую самоуправляемую тележку. Она управлялась обычным сигналом, посредством кабеля. Но уже второй прототип Стэнфордской тележки был радиоуправляемым.
Этот эксперимент не прошел незамеченным и в 1970-х годах известный ученый-практик Дж. Маккарти внес свои корректировки в устройство тележки, модернизировал ее с помощью системы технологического зрения. Теперь тележка могла передвигаться самостоятельно и ориентироваться при этом на линию белого цвета. Прототип также оснастили дальномером, видеокамерами и 4-мя каналами для сбора данных. Но и этого оказалось мало пытливому уму Маккарти – еще в 70-х он попытался создать трехмерное картографирование местности.
После успехов Маккарти усилия инженеров были брошены на создание 100% автономного транспорта без дистанционного управления. Ученые США и Японии добились значительных успехов, однако настоящий прорыв совершили немецкие исследователи во главе с Эрнстом Дикмансом.
«Умная» машина Дикманса
Это звание присуждается автоматизированному Mercedes-Benz Vario. Внушительные размеры этого фургона позволили поместить огромную компьютерную систему, и силиконовый мозг стал управлять передвижением 5-ти тонного железного монстра. Первый беспилотник Дикманса стал прототипом современных робокаров – здесь впервые были применены вычислительные механизмы и система имитации движения глаз. Эти инновации позволили сформировать модель обучения автомобиля, который самостоятельно оценивает ситуацию и принимает решения.
Автоконцерн Daimler-Benz обратил пристальное внимание на разработки Дикманса и запустил проект «Прометей», основной целью которого было усовершенствование беспилотников и достижение беспрецедентной безопасности на дорогах. Проект взял старт в 1987 году и за время его существования (8 лет) было потрачено больше 1 млрд долларов. «Прометей» вошел в историю как самый дорогой проект в сфере разработок робокаров ХХ века. Однако инвестиции были потрачены не зря.
Результатами проекта «Прометей» и разработками Дикманса воспользовались для серийного производства Mersedes-ов S-класса 1995 года. Эти машины были оснащены более продвинутой системой круиз-контроля, которая позволяла адаптироваться к средней скорости автомобильного потока и не нарушать дистанцию между авто.
Беспилотное настоящее
Перспективы беспилотного транспорта
О том, что искусственный интеллект отберет право у человека на вождение, говорят много и достаточно громко. Сегодня беспилотники признаны самым безопасным способом передвижения, а завтра они станут единственным выбором для человечества. Пройдет 10-20 лет и их господство станет тотальным.
ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ
Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ
Беспилотные автомобили: начало – история длинною в век
На фото: General motors Firebird II – первый автомобиль в мире с системой круиз-контроля. Пасхальное воскресенье 1900 года, на фотографии — Пятая авеню, Нью-Йорк. Среди моря конных экипажей едва ли в левой полосе можно разглядеть единственный автомобиль. Пройдет всего 13 лет, и мы увидим аналогичную фотографию, с той разницей лишь, что среди многочисленных автомобилей будет ехать всего одна повозка, запряженная лошадьми. В настоящий момент автомобильная промышленность переживает одновременно три революции: электрификацию трансмиссии, подключение пассажирских транспортных средств к единой сети и замену водителей автономными системами вождения. Эти процессы не только идут параллельно, но и в значительной мере влияют на автомобилестроение, подобно тому, как в свое время революция подтолкнула заменить конные повозки на самоходный транспорт. Это первая часть короткой серии блогов, в которой делается попытка охватить историю беспилотников, от задумки до производства. Изобретения в области авионики и радиотехники вдохновили создание первых автоматизированных уличных транспортных средств: в 1914 году во Франции был продемонстрирован первый автопилот самолета на гироскопическом стабилизаторе:
Первый автопилот на биплане.
В 1920-х появилось радиоуправление для кораблей:
Беспилотный торпедный катер «Natalie».
Радиоуправляемый автомобиль был впервые представлен компанией RCA в октябре 1921 года в Дейтоне, штат Огайо.
Управление трехколесным транспортным средством осуществлялось беспроводным путем с радиотехнического оборудования на другом автомобиле. Аналогичный радиоуправляемый автомобиль был продемонстрирован в 1925 году на Пятой авеню в Нью-Йорке. За беспилотной машиной вплотную следовал второй автомобиль, в котором находились радиопередатчики и оператор.
Фантастика
Фантазия о беспилотном транспорте почти также стара, как и сам дебют первого автомобиля. А все началось с обыкновенного вымысла.
В 1918 году в одном журнале уже был нарисован трамвай, не управляемый водителем, с подписью: “мечта автомобилиста: автомобиль, который управляется набором кнопок.” В статье говорилось, что “… в будущем автомобиль с рулевым колесом также устареет, как сегодня устарел автомобиль с ручным насосом для газа или масла!”
В 1933 году «Популярная механика» сообщила, что “они ушли в автоматику”, утверждая, что недавние изобретения, например, автоматическое открывание гаражных ворот и гидроусилитель руля, стали первыми шагами на пути к полностью автоматизированным автомобилям; “можно преобразовать автомобиль так, что он будет самостоятельно заводиться, открывать гаражную дверь и съезжать с проезжей части.”
В фильме 1935 года «Самое безопасное место» Chevrolet предсказал, что “если производитель сможет оснастить каждую машину автоматическим механизмом вождения, автомобиль всегда будет делать именно то, что он и должен делать, выезжая на дорогу. При таком управлении автомобиль не сможет выехать с обочины, не подав сигнал и не учитывая встречное движение. При таком управлении автомобиль будет ехать прямо, а не лавировать в потоке машин. С таким управлением он всегда будет перестраиваться в нужную полосу перед поворотом. Будет всегда останавливаться на знак «стоп». С автоматическим механизмом вождения автомобиль будет притормаживать перед тем, как нарушить движение. Он не будет подрезать машины перед опасным поворотом и всегда будет останавливаться перед жд переездом.”
В 1938 году «Популярная наука» в статье «Автострады будущего» предсказала, что через 50 лет аварии будут невозможны, связь между автомобилями будет осуществляться через инфракрасное излучение, а электрические кабели будут контролировать скорость автомобиля и со временем возьмут на себя полное управление автомобилем.
На Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке General Motors в экспозиции Futurama представил посетителям свое видение 1960 года: автоматизированные транспортные средства на многополосных автомагистралях. Это случилось за 17 лет до того, как Федеральный закон о многополосных автострадах разрешил строительство сети межштатных автомагистралей протяженностью 41 000 миль по всей территории США.
Видео «К новым горизонтам», фильм экспозиции Футурама 1939 года, рассказывает о футуристическом утопическом мышлении накануне Второй мировой войны, которое предсказывал General Motors. В нем запечатлена экспозиция «Футурама» из павильона «К новым горизонтам» General Motors на всемирной выставке, которая устремила свой взор к “чудесному миру 1960-го”.
В 1953 году «Mechanix Illustrated» задал вопрос: “Почему у нас нет… анти-аварийных дорог… С автопилотами, чтобы принять на себя управление вместо вымотанных или пострадавших от аварии водителей? Если изобретатель сможет предложить водителю автопилот для машины, то только подумайте о колоссальной ценности такого устройства. Человеческий фактор будет исключен из процесса вождения. Наши дороги станут практически безаварийными.“ В статье рассматривалась система, основанная на магнитном детекторе, для контроля за боковым движением и радар для соблюдения дистанции.
В 1956 году американские энергокомпании рекламировали, что «в один прекрасный день ваш автомобиль сможет мчаться по электрическому супер-шоссе, его скорость и руление будут автоматически контролироваться электронными устройствами, встроенными в дорогу. Автомобильные дороги станут безопасными благодаря электричеству! Никаких пробок… никаких аварий… никакой усталости водителя.”
В 1956 году для автосалона Motorama General Motors выпустил музыкальный короткометражный фильм „Ключ к будущему“, который ожидал, что в далеком будущем 1976 году будут ездить беспилотные автомобили. В 1958 журнал «Popular Science» писал, что »в вашем будущем автомобиль будет управляться черными ящиками, а вам останется только смотреть”, разработкой занимаются GM и RCA.
Firebird III на выставке “Century 21 Exposition”, Сиэтл, 1962 год. Автомобиль должен был управляться с помощью дорожного кабеля, а взаимодействие с инфраструктурой контролировало бы боковое движение.
Firebird IV был не функциональным транспортным средством, как его предшественники, а концепцией, ориентированной на тот день, когда автомобили будут ехать по шоссе и управляться не водителем, а автоматически программируемыми системами наведения, которые обеспечат абсолютную безопасность при развитии скорости более чем в 2 раза от разрешенной сегодня. Как только автомобиль выедет с шоссе, контроль будет передан водителю, и уже он будет вести машину по улицам.
Поп культура
Уолт Дисней вывел воображение на новый уровень.
В эпизоде «Волшебная автострада США» из телесериала 1950-х годов «Волшебный мир Диснея», говорилось о появлении радарных датчиков, ночного видения, системы наведения движения и других футуристических особенностей транспортных средств. Автомобили по-прежнему изображались как существа способные мыслить и чувствовать, принимать собственные решения: в конце 1968 года Дисней создал Herbie, в фильме The Love Bug машина имела «собственный разум и сама собой управляла».
Возможно, самым способным вымышленным роботом-автомобилем в 1980-е годы был KITT из телесериала Knight Rider.
КИТТ управлял собой сам и обладал сканером, который позволял ему «видеть» окружающую среду. Еще больше беспилотных автомобилей появилось в фльмах Christine 1983 года, в Batman 1989-го, Total Recall 1990-го, Demolition Man 1993-го, the Fifth Element 1997-го и I, Robot 2004-го.
Эпоха беспилотных автомобилей началась 100 лет назад. Вдохновленные достижениями в области гироскопических стабилизаторов, радио-и радиолокационных технологий, журналы, газеты и фильмы рисуют автомобили, которые могли бы управлять собой сами. Многие из этих источников ожидали появление технологий примерно через 20 лет, (распространенная временная константа в истории автоматизированных транспортных средств). В то время как изучение беспилотных технологий началось в конце 1950-х — о них речь пойдет в следующей части — потребовалось еще 50 лет, чтобы преодолеть загадочный 20-летний барьер.
Часть вторая: Исследования и разработки
Исследования по созданию беспилотного или роботизированного транспорта начались в конце 1950-х годов. Джеймсон Ветмор подробно описывает 60-летнюю историю создания автоматизированных систем автомобильных дорог в Америке и идеи, лежащие в их основе. Прочитать можно здесь и здесь. В 1958 году General Motors и компания Radio Corporation of America (RCA) совместно проводили испытания автоматизированных прототипов дорог, оснащенных радиоуправляемым контролем скорости и руления автомобиля.
Как писали в 1960 году, магниты, встроенные в транспортные средства, притягивались стальным кабелем, проложенным под дорогой, а диспетчерские вышки следили за общим транспортным потоком. Наступление новой революции казалось настолько неизбежным, что в 1960 году New York Times писал, что к «полномасштабному использованию мы придем через 15 лет».
Впервые сконструированная около 1960-го, Stanford Cart была предназначена для изучения возможности управления луноходом с Земли. В течение последующих десятилетий группа аспирантов дорабатывала карт. Главное усовершенствование внес Ханс Моравек. Он оснастил карт стереозрением, которое позволило ему самостоятельно перемещаться по заполненной стульями комнате — ушло на это всего 5 часов — 1979 год.
Примерно в то же время в центре искусственного интеллекта Стэнфордского исследовательского института Нильс Нильссон разработал Shakey. Это был первый мобильный робот, способный воспринимать окружающую среду через «глаз» телевизионной камеры и с помощью усовидных щупалец. У Shakey также был план действий для выполнения поставленной задачи. Преемником Shakey стал луноход (CMU) Rover, разработанный в Университете Карнеги — Меллона.
Первый автоматизированный автомобиль с восприятием окружающей среды был разработан в 1977 году в лаборатории машиностроения Университета Цукуба. Исследовательская группа занималась разработкой беспилотных транспортных средств на протяжении 20 лет. В этом документе 1994 года говорится о транспортном средстве, сконструированном компанией Toyota. С помощью одной камеры машина была способна проехать по разметке 50 м со скоростью 50 км/ч.
Разработанный в 1980-х годах автономный наземный автомобиль DARPA (ALV) представлял собой восьмиколесного робота высотой 12 футов с несколькими датчиками, перед которым была поставлена задача пройти от точки A до точки B, поднимаясь по холмам без помощи человека. Эксперимент проходил за пределами Денвера в 1985 году.
Это исследование продолжилось в европейском финансируемом государством проекте EUREKA-«Прометей», (PROgraMme для европейского движения с наивысшей эффективностью и беспрецедентной безопасностью), который осуществлялся с 1987 по 1994 год. В него вошли многие европейские участники, а государственное финансирование было значительным.
В 1993 году компания Bosch представила разработанные в рамках проекта «Прометей» навигационные системы и камеры, способные распознавать полосы движения.
Тогда было установлено, что «осмысленное соединение глобальной цифровой карты с локальной сенсорной информацией — ключ к целенаправленному автономному вождению.”
Финальная демонстрация проекта „Прометей“ состоялась на парижской трассе A1, где автомобиль VAmP профессора Дикманнса проехал более 1000 км, развив скорость до 130 км/ч.
Он автоматически пропускал более медленные автомобили в левом ряду и одновременно отслеживал до двенадцати других автомобилей. В 1995 году команда проехала 1758 км от Мюнхена до Дании и обратно со скоростью до 175 км/ч, продольное и боковое управление осуществлялось с помощью компьютерного зрения. Самый большой участок, который удалось проехать в режиме автопилота, составил 158 км. Профессор Дикманс рассказывает о развитии технологий в этой области начиная с 1950-х годов и по настоящий момент на конференции в 2011 году.
В 1996 году в Италии, в университете Пармы, Альберто Броджи основал проект ARGO. В 1998 году автомобиль MilleMiglia в рамках тура Automatico проехал в режиме автопилота 2000 км. Отчет команда опубликовала в этом видео 10 лет спустя.
В 1997 году Национальная программа исследования автоматизированных автомобильных систем (NAHS) Министерства транспорта США завершилась тем, что беспилотные автомобили, автобусы и грузовики проехали по трассе I-15 в Сан-Диего, Калифорния.
Контроль за боковым движением осуществлялся с помощью компьютерного зрения и магнитов, встроенных в дорогу. Расстояние между автомобилями регулировали радиолокационные или лидарные датчики.
В немецком исследовательском проекте »Autonomes Fahren”, который проходил с 1997 по 2000 год, приняли участие Volkswagen, Bosch, Технический университет Брауншвейга и другие компании.
В рамках проекта на испытательных площадках Volkswagen проводились тест-драйвы производимых автомобилей. Машины были оснащены лидарами, камерами, радарами, GPS, цифровой маршрутной картой.
Чтобы тестируемые машины могли ездить без водителя-испытателя по замкнутому маршруту в смешанном движении среди другого транспорта, в них посадили электромеханических роботов-водителей, которые приводили в действие три педали, переключали передачи и управляли рулевым колесом.
В законе о национальной обороне США от 2001 года говорится, что «цель вооруженных сил состоит в том, чтобы обеспечить применение беспилотных, дистанционно управляемых технологий, так, чтобы… к 2015 году треть оперативных наземных боевых машин Вооруженных сил являлись беспилотными.»
Учитывая назначенный жесткий график, DARPA решило, что соревнование с призовым фондом станет быстрым экономическим выходом и лучшим стимулом для развития инноваций и расширения исследовательского сообщества беспилотных технологий. Первое мероприятие состоялось в 2004 году. Только 15 команд прошли отбор для участия в финальном заезде. Беспилотные самоуправляемые машины попытались пройти по 142-мильному маршруту через пустыню Мохаве (штат Невада), по грунтовым дорогам, равнинам и горным перевалам.
Команды только за 24 часа до начала мероприятия узнали GPS путевых точек. Машина CMU преуспела больше всех, проехав 7,32 мили (менее 5% от всего маршрута). Тем не менее, как правильно заметил Wired, первое из трех соревнований Grand Challenge сформировало сообщество разработчиков беспилотников таким, каким мы его знаем сейчас.
DARPA провела повторное соревнование в 2005 году (DARPA Grand Challenge). Пять команд прошли дистанцию в 132 мили, и все, кроме одного из 23 финалистов, преодолели дистанцию в 7,32 мили — обогнав лучший результат 2004 года.
Робот-автомобиль Stanley, разработанный Себастьяном Труном и его командой из Стэнфордского университета, прибыл на финиш первым, пройдя маршрут за 6 часов 54 минуты. Позже Себастьян рассказал о своей работе в Стэнфорде над Stanley в этой статье и в этой беседе:
Две машины, разработанные в Университете Карнеги-Меллона, Sandstorm и Highlander, прибыли всего через несколько минут после Стэнли. Двенадцать лет спустя команда случайно обнаружит, что фильтр между модулем управления двигателем и топливными форсунками (одной из всего лишь двух электронных частей в двигателе Hummer 1986 года) был сломан и привел к потере мощности двигателя.
Соревнование DARPA Urban Challenge 2007 года DARPA перенесла в городскую местность, на место ныне закрытой военно-воздушной базы Джорджа в Викторвилле, штат Калифорния. Команды должны были пройти маршрут по городу, проезжая через четырехполосные перекрестки, заблокированные дороги или парковки, находясь в смешанном движении с беспилотниками и машинами, управляемыми людьми. Более 90 команд подали заявки на участие в Urban Challenge. 53 команды приняло участие в отборе, 36 были приглашены на полуфинальное мероприятие, и всего 11 приняло участие в финальной гонке.
DARPA сочла необходимым, чтобы в потоке машин рядом с роботами находились люди и представители DARPA, оценивающие производительность роботов. Впервые на мероприятие образовалась пробка из беспилотных автомобилей, а также первое, хоть и незначительное, столкновение двух беспилотников.
Junior Стэнфордского университета и Victor Tango Политехнического университета Виргинии на соревновании DARPA Urban Challenge 2007-го года.
Автомобиль Boss Университета Карнеги-Меллона пересекает финишную черту.
После Urban Challenge проводились ещё несколько, в основном научно-исследовательских, мероприятий. Среди них проект Stadtpilot в Техническом университете Брауншвейг, нацеленный на вождение в городской среде, включая смену полосы движения, парковку и включение в движущийся поток. В 2010 году проект Vislab Intercontinental Autonomous Challenge, в котором колонна из четырех беспилотников, следуя за ведущим автомобилем, проехала 13000 км из Пармы (Италия) до Шанхая (Китай). В 2012 для гонки Pikes Peak в Стэнфорде построили гоночный беспилотник.
Grand Cooperative Driving Challenge – соревнование, проводимое в Европе в 2011 и 2016 годах, в котором машины должны были следовать за лидирующим автомобилем, реагировать на его колебания, совместно стартовать на светофорах и объединяться в колонну.
Соревнование Urban Challenge ознаменовало переход от научных исследований к промышленному развитию — которое мы будем освещать в следующей части. Загадочный 20-ти летний барьер был окончательно преодолен.
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!