Время самоходов

(Апрель 2010)

В 2010 году на автодорогах многих стран появятся полностью автономные машины, движущиеся без участия человека-водителя. Пока это лишь демонстрация возможностей, но все необходимые технологии уже здесь.

driverless-car

Когда-то это непременно должно было произойти. В итоге обстоятельства сложились так, что первые автономные машины-роботы, движущиеся без участия водителя-человека, появятся на автодорогах нескольких стран именно в 2010 году. Причем речь идет уже отнюдь не об экспериментах в стерильных условиях зачищенной трассы, что не раз бывало и раньше, а об абсолютно нормальном движении среди реального повседневного автотрафика.

Созвучных анонсов по данному поводу сделано сразу два, но рассказывать о них лучше по порядку. Первая инициатива, наиболее впечатляющая своей масштабностью, выдвинута VisLab, весьма известной научно-исследовательской лабораторией искусственного зрения и искусственного интеллекта в составе Пармского университета, Италия. Лаборатория VisLab разрабатывает это направление с 1990 года и ныне считается одним из ведущих в мире центров по применению систем искусственного зрения в транспортных средствах.

И вот теперь, в ознаменование, можно сказать, своих достижений, в VisLab объявили о совсем скором запуске наиболее продвинутого на сегодняшний день испытания для автономных транспортных средств. Два автономных электромобиля, оснащенных техникой VisLab, продемонстрируют самостоятельную поездку из Италии в Китай для демонстрации возможностей автономного вождения в условиях реального дорожного трафика.

Каждая из машин будет оборудована пятью лазерными сканерами, семью видеокамерами, GPS-навигатором, инерционным измерительным устройством, тремя ПК на ОС Linux и электронной системой управления движением.

Столь ответственная миссия начнется 10 июля в городе Милане, а в конечный пункт назначения, город Шанхай, должна будет прибыть 10 октября 2010 года (10/10/10). В общей сложности по маршруту будет пройдено 13 000 километров через Италию, Словению, Хорватию, Боснию и Герцеговину, Сербию, Румынию, Украину, Россию, Казахстан и, наконец, Китай.

Главная идея проекта, по замыслу авторов, — посредством столь масштабных и впечатляющих испытаний продемонстрировать, что нынешние технологии уже достаточно зрелы для внедрения в реальную жизнь автономных транспортных средств, не основанных на сгорании нефтепродуктов и не загрязняющих среду.

Более того, муниципалитет Рима, как активный участник данного проекта, уже планирует к использованию такие машины в условиях центра города — для доставки товаров в магазины, сбора мусора и общественного транспорта.

Если же говорить конкретнее об автономных машинах, отправляющихся по маршруту Милан­–Шанхай, и о том, как все это будет устроено, то вот что рассказывается о проекте на сайте VisLab (http://viac.vislab.it/).

Два электрических автомобиля проедут 13 000 километров, питаясь, главным образом, от солнечной энергии. Кроме того, частью данной экспедиции буду еще две аналогичные машины, находящиеся в резерве. Для общей поддержки экспедиции ее будут сопровождать 4 грузовика Overland — обеспечивая своевременную техническую помощь, передвижной склад и жилье для людей. Наконец, еще два дополнительных грузовика будут использоваться для регулярного отражения хода экспедиции в СМИ, с этой целью они оснащены аппаратурой для живых спутниковых трансляций.

Оба автомобиля будут двигаться в связке. То есть первая машина, как ведущая, будет управляться полностью автономно на отдельных участках трассы, попутно проводя экспериментальные тесты по ориентации на местности, принятию решений и управлению подсистемами, а также будет непрерывно собирать данные об окружающей обстановке. Человеческое участие, хотя и ограниченное, будет здесь необходимо для общего выбора маршрута и вмешательства в критических ситуациях.

Второй автомобиль, как ведомый, будет автоматически следовать по маршруту, определенному первой машиной, не требуя уже никакого человеческого вмешательства (100-процентно автономная работа). Этот вариант будет рассматриваться как готовое к эксплуатации средство, способное двигаться по заранее определенному маршруту. В конце поездки именно эта технология будет перенесена на целый комплекс машин, которые начнут ездить во внутренней части Рима в недалеком будущем.

В том случае, когда первый автомобиль находится в зоне прямой видимости, второй будет следовать за ним по преимуществу на основе своей системы зрения. В других случаях, когда первый автомобиль становится не наблюдаем (загорожен другим транспортом, скрылся за поворотом, ушел далеко вперед), вторая машина будет использовать GPS-информацию, транслируемую первым аппаратом, для определения основных ориентиров маршрута. Но в любом случае, собственные сенсоры машины будут основными средствами для избегания препятствий, определения дороги и маршрута (при движении по бездорожью), оценки трафика и для понимания в целом окружающей обстановки.

В ходе этой экспедиции, как планируют в VisLab, в определенных «горячих точках» для местного населения и СМИ будут устраиваться специальные показательные демонстрации: автономные машины будут курсировать по заранее заданным маршрутам, согласовывать свое движение с автомобилями окружающего трафика, избегать препятствия и останавливаться, когда это требуется.

Первая подобная демонстрация возможностей этих машин была устроена в Риме 29 октября 2009 года, когда мэр Рима Джанни Алемано (Gianni Alemanno) официально представлял проект итальянской публике.

#

Что же касается второго созвучного проекта с полностью автономным автомобилем, то это плод совместной разработки германских автомобилестроителей из фирмы Audi и ученых Стэнфордского университета, США. Здесь конструкторы решили сделать упор не на длину пробега, а на экстремальные условия высоких скоростей и сложнейшей трассы.

Международная автогонка на вершину горы Пайкс-Пик в штате Колорадо (Pike’s Peak International Hill Climb) считается в автоспорте одной из самых тяжелых — это постоянно идущий вверх извилистый маршрут по уходящей в облака дороге, имеющей длину 23 километра и насчитывающей 156 поворотов.

Именно для этой трассы и подготовлена машина-робот Audi TTS, оснащенная Лабораторией электронных исследований в г. Пало-Альто, Калифорния, где совместно работают над проектом инженеры Volkswagen Group (которой принадлежит Audi) и Стэнфордского университета. На основе уже проведенных испытаний конструкторы полагают, что их автономная машина пройдет по трассе со скоростью гонки. Лучшие водители проходят эту трассу примерно за 12 минут, однако в данном случае никого не будет не только за рулем, но и вообще в машине. Ничего подобного пока что никто не демонстрировал.

Хотя машины-роботы уже не раз проходили в состязаниях заранее определенные маршруты, они никогда не делали этого со скоростью выше 45 километров в час. Теперь же достигнутые успехи решено развить до максимума. Компании Audi и Volkswagen совместно со Стэнфордом строят нынешний проект на основе своих прежних достижений. Вроде машины Stanley, как называли робот-внедорожник VW Touareg , выигравший Большой конкурс оборонного агентства DARPA в 2005 году на пересеченной местности. Или еще одного Стэнли, седана VW Passat, который пришел вторым в «Городском конкурсе» в 2007 году.

Все эти машины использовали радары, сенсоры и видеокамеры для отслеживания дороги и окружения при относительно низкой скорости и в условиях замкнутого, строго контролируемого маршрута. Для новой же машины TTS будет применяться существенно новая техника — дифференциальный GPS и инерционная система измерений для привязки к такой трассе, где может происходить все что угодно.

Гонки Pike’s Peak всегда были труднейшим вызовом для автомобилистов, начиная с самого первого состязания в 1916 году. Это место, где постоянно приходится выкладываться до предела, и здесь очень жесткое наказание, если что-то сделано неправильно. Трасса тут — это чередующиеся участки из дорожного полотна, грязи и гравия, которые поднимаются на высоту 1575 метров со средним наклоном 7 процентов. Из соображений безопасности автомобиль-робот не будет состязаться с водителями в рамках традиционной горной гонки в июне. Однако полноприводная машина Audi 2010 TTS пройдет в точности по тому же маршруту, что и гонщики.

Эту модель команда разработчиков выбрала по той причине, что здесь уже имеется электронная система управления дросселем, адаптивный круиз-контроль, полуавтоматическая трансмиссия и куча других электронных подсистем. Поэтому относительно легко было сделать автомобиль полностью автономным, используя устройства, разработанные в Electronics Research Lab. По свидетельству конструкторов, все компоненты дополнительной электроники умещаются в обувную коробку. А самый большой компонент дополнительного оборудования — это гироскоп, представляющий собой куб с ребром порядка 8-дюймов.

Высокоточный дифференциальный GPS-навигатор определяет местоположение машины с точностью до 2 сантиметров. Но это, правда, в условиях равнинной местности, а в условиях горной дороги, по оценкам специалистов, точность скорее будет ближе к 1 метру. Все программы управляющие автономным движением машины, работают на железе, разработанном в Sun Microsystems. Причем вычислительная мощь, требующаяся от компьютера для этой работы, меньше, чем у нынешнего среднего ноутбука.

В ходе полевых испытаний на пересохшем озере Bonneville Salt Flats машина-робот уже демонстрировала маневрирование на скорости 240 км/ч, а весной, на полигоне в Южной Калифорнии, конструкторы надеются достичь и скорости порядка 280 километров в час.

Когда публикуются подобные цифры, то естественным образом возникает и вопрос — а, собственно, зачем это делается?

В компании Audi считают, что автономные системы управления способны сделать автомобили существенно более безопасными, более простыми в эксплуатации и более забавными для вождения. Автоматическая система, говорят разработчики, не пытается полностью отстранить человека от вождения, однако всегда готова взять на себя управление, если что-то пойдет явно не так.

Поэтому технологию автономной машины в Audi развивают до самого предела с той целью, чтобы сделать автомобили всех остальных более умными и безопасными. Иначе говоря, конструкторы ищут и хотят понять наилучшие пути для использования всей этой технологии, чтобы предоставить водителям дополнительную поддержку в критических ситуациях.

#