Autonomia pojazdu i przyszłość elektrotechniki

Czy kiedykolwiek oglądałeś film science fiction, w którym niesamowite futurystyczne innowacje latały lub jeździły po ekranie?

Czy kiedykolwiek wierzyłeś, że te wynalazki wydarzą się w twoim życiu? Cóż, przyszłość jest tutaj w postaci autonomicznego pojazdu.

Lepiej znane jako autonomiczne pojazdy elektryczne (AEV), te cuda nowoczesnej technologii wykorzystują kombinację czujników, kamer i innych zaawansowanych technologii do monitorowania obszarów wokół pojazdu i sprawdzania, czy przed nami znajdują się jakiekolwiek konstrukcje.

Ponieważ wskaźniki wypadków samochodowych rosną z powodu błędów kierowcy, producenci samochodów szukają nowych sposobów budowania bezpieczniejszych pojazdów, które nie są zależne od ludzkich kierowców.

Czym jest autonomiczny pojazd elektryczny?

Autonomiczny pojazd elektryczny to pojazd, który nie wymaga kierowcy.

Dlatego wykorzystuje kombinację radaru, czujników, kamer i sztucznej inteligencji do poruszania się po trasie między miejscami docelowymi.

W pełni autonomiczny pojazd musi to zrobić bez interwencji człowieka, a do pomiaru tego używa się kilku poziomów autonomii.

Poziomy autonomii

Amerykańska Narodowa Administracja Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego (NHTSA) wyszczególnia sześć poziomów autonomii, zaczynając od poziomu 0, gdzie pojazd może być prowadzony tylko z pomocą człowieka.

Pozostałe pięć poziomów szczegółowo opisuje i odkrywa funkcje autonomiczne, aż do w pełni autonomicznego pojazdu, który nie wymaga żadnej pomocy.

Poziom 1

Ten poziom obejmuje zaawansowany system wspomagania kierowcy (ADAS), który pomaga kierowcy w wykonywaniu funkcji pojazdu, takich jak kierowanie, przyspieszanie i hamowanie, ale nie jednocześnie.

Co więcej, system ten obejmuje tylne kamery, które mogą uchwycić dowolny obiekt za pojazdem. Dodatkowo ustawia ostrzeżenia dla kierowców, jeśli zboczą ze swojego pasa.

Te funkcje bezpieczeństwa są standardem w pojazdach użytkowych, a system wspomagania kierowcy jest zwykle dostępny w nowych pojazdach.

Poziom 2

Autonomia na poziomie 2 obejmuje zaawansowany system wspomagania kierowcy, który może jednocześnie kierować, hamować lub przyspieszać, gdy kierowca jedzie za kierownicą.

Pojazd może przejąć zadanie prowadzenia, ale kierowca może w każdej chwili odzyskać kontrolę.

Poziom 3

Poziom 3 obejmuje zautomatyzowany system jazdy (ADS), a nie system wspomagania kierowcy, który może wykonywać wszystkie jazdy w określonych okolicznościach.

Przykładem Poziomu 3 jest pojazd, który może zaparkować dla kierowcy bez pomocy. Jednak kierowca nadal musi być czujny i przez większość czasu przejąć kontrolę nad samochodem.

Poziom 3 to moment, w którym pojazd zaczyna wykrywać otoczenie i poznawać otoczenie wokół samochodu.

Poziom 4

Na tym poziomie kierowca jest bardziej pasażerem i może usiąść wygodnie i zrelaksować się, podczas gdy zautomatyzowany system jazdy wykonuje wszystkie zadania i monitoruje środowisko.

Pojazd jest na tyle niezawodny na tym poziomie, że człowiek może robić inne rzeczy podczas jazdy i nie zwracać tak dużej uwagi, jak na różnych poziomach.

Poziom 5

Poziom 5 jest uosobieniem autonomii, gdzie pojazd robi wszystko, co zrobiłby kierowca, podczas gdy pasażerowie siedzą wygodnie i nie muszą monitorować pojazdu.

Jest to poziom, który producenci samochodów starają się osiągnąć, ponieważ zapewnia wirtualnego szofera. Możesz więc robić inne rzeczy podczas jazdy samochodem, zamiast zwracać uwagę na ruch uliczny.

Na etapie testów jest kilka pojazdów poziomu 5, które mają obiecujące wyniki, pokazując, że pojazdy o takich możliwościach mogą być niedrogie, a zatem dostępne dla każdego.

Jak działają samochody autonomiczne?

Autonomiczne pojazdy elektryczne działają w oparciu o sztuczną inteligencję, która wykorzystuje ogromne ilości danych do zbudowania systemu, który pomoże pojazdowi w poruszaniu się bez pomocy kierowcy.

Systemy obejmują rozpoznawanie obrazów, uczenie maszynowe i sieci neuronowe, które wymagają wysokiego poziomu wiedzy inżynierskiej do utrzymania i wykonania.

Sieci neuronowe identyfikują wzorce w dużych ilościach danych, które są następnie wprowadzane do algorytmów komputerowego uczenia się.

Sieci neuronowe uczą się następnie rozpoznawać takie elementy, jak sygnalizacja świetlna, krawężniki, drzewa, piesi, znaki drogowe i inne naturalne elementy środowiska jazdy.

Dlatego jest to zasadniczo samochód jadący do szkoły jazdy i uczący się, na co zwracać uwagę. Ten system może zmniejszyć liczbę wypadków, ponieważ sztuczna inteligencja może wykryć, co znajduje się wokół pojazdu.

Dodatkowo samochód może przewidzieć, jakie mogą być te obiekty i dokonać odpowiednich wyborów w ciągu kilku sekund. System staje się tym lepszy, im więcej działa, ponieważ za każdym razem, gdy wyrusza na przejażdżkę, będzie się więcej uczyć.

Przykładem działania zaawansowanego systemu jest projekt Google Waymo:

• Pasażer wyznacza cel podróży, a oprogramowanie pojazdu oblicza najlepszą trasę.

• Obrotowy czujnik na dachu monitoruje zasięg do 60 metrów wokół samochodu i tworzy trójwymiarową mapę otoczenia wokół pojazdu.

• Kolejny czujnik na lewym tylnym kole wykrywa wszelkie ruchy na boki, aby monitorować pozycję pojazdu w odniesieniu do mapy 3D.

• Radary na obu zderzakach obliczają przeszkody i odległość od nich.

• Oprogramowanie sztucznej inteligencji jest połączone ze wszystkimi czujnikami i zbiera dane z oprogramowania Street View firmy Google oraz dane z kamer wideo w pojeździe.

• Głębokie uczenie systemu sztucznej inteligencji symuluje ludzką percepcję i zdolności podejmowania decyzji w celu kontrolowania działań, takich jak kierowanie, hamowanie i przyspieszanie.

• Oprogramowanie pojazdu komunikuje się z Mapami Google, aby otrzymywać zaawansowane powiadomienia o zbliżających się punktach orientacyjnych lub problemach, takich jak wypadki, znaki drogowe i sygnalizacja świetlna.

• W systemie wbudowana jest funkcja override na wypadek, gdyby kierowca musiał przejąć kontrolę nad pojazdem.

Ten rodzaj systemu to prawdziwie autonomiczny pojazd, w którym kierowca jest tylko po to, by w razie potrzeby przejąć kontrolę nad samochodem.

Korzyści z autonomicznych pojazdów

Bezpieczeństwo

Szacuje się, że 94% wszystkich zdarzeń drogowych jest spowodowanych błędem kierowcy lub złym zachowaniem kierowcy.

Wraz z pojawieniem się pojazdów autonomicznych podróżowanie nie będzie zależeć od zdolności człowieka do koncentracji i przestrzegania zasad ruchu drogowego.

Dlatego wydaje się logiczne, że częstotliwość wypadków drogowych można by zmniejszyć do zera.

Niezależność

Samojezdny samochód może zapewnić bardzo upragnioną niezależność osobom, które nie mogą prowadzić z powodu niepełnosprawności.

Na przykład starsza osoba dorosła, która nie może już prowadzić samochodu z powodu zwyrodnienia plamki żółtej lub kobieta, która jest sparaliżowana od pasa w dół i nie musi już polegać na innych ludziach, aby załatwić sprawy.

Samoprowadzący się samochód to doskonałe rozwiązanie dla tych, którzy nadal chcą zachować niezależność i żyć na wysokim poziomie bez zależności od innych.

Oszczędzać pieniądze

Pojazdy te mogą pomóc zaoszczędzić pieniądze na roszczeniach ubezpieczeniowych, ponieważ liczba wypadków spadnie.

Z czasem stawki ubezpieczeniowe dla samochodów autonomicznych również mogą ulec obniżeniu, ponieważ wypadki roszczeń drastycznie spadną.

Ponadto przy stale rosnących cenach gazu ludzie mogą zaoszczędzić pieniądze, ponieważ pojazdy te są elektryczne.

Zwiększona produktywność

Pasażerowie nie będą już musieli pilnować samochodu znajdującego się przed nimi w korkach typu zderzak w zderzak.

Dodatkowo mogą przeczytać książkę, dokończyć raport lub odpocząć, przygotowując się do nadchodzącego dnia.

Technologia może również umożliwić pojazdowi wysadzenie pasażerów w miejscu docelowym, a następnie samodzielne zaparkowanie.

Zmniejsza zatory

Pojazdy te mogą zmniejszyć natężenie ruchu poprzez zmniejszenie liczby wypadków powodujących opóźnienia.

Lepsze dla środowiska

Zmniejszenie korków oznacza mniej pracy na biegu jałowym i mniej gazów cieplarnianych niszczących atmosferę. Samojezdny pojazd to również doskonały sposób na carpooling, zmniejszający liczbę samochodów na drodze.

Inżynieria autonomicznych pojazdów elektrycznych

Inżynieria w obszarze pojazdów autonomicznych jest wyzwaniem. Może to być również satysfakcjonujący interdyscyplinarny zawód, który obejmuje edukację w zakresie informatyki, robotyki, motoryzacji i uczenia maszynowego.

Dlatego inżynierowie z tej branży mogą szukać pracy w jednej z największych firm motoryzacyjnych, przodujących w innowacyjnych innowacjach.

Jeśli jesteś zainteresowany pracą z pojazdami autonomicznymi, możesz zapisać się na program magisterski ECE, taki jak ten oferowany w Kettering University Online.

Co więcej, tego typu program jest specjalnie zaprojektowany, aby uczyć inżynierii pojazdów elektrycznych i autonomicznych z myślą o przyszłości przemysłu motoryzacyjnego.

Inżynieria samochodów autonomicznych wykracza poza tradycyjną edukację inżynierską i obejmuje wiele dziedzin wiedzy.

Cechy inżyniera autonomicznego pojazdu elektrycznego

Podczas studiów magisterskich z inżynierii elektrycznej i komputerowej dla zaawansowanych systemów mobilności skupisz się na następujących aspektach:

• Integracja systemów komputerowych i systemów elektrycznych do użytku w pojazdach autonomicznych i innych zaawansowanych zastosowaniach mobilnych

• Rozwój zaawansowanych aplikacji mobilnych dla pojazdów elektrycznych, autonomicznych i hybrydowych, a także innych systemów transportowych – w szczególności jak rozwijać systemy sztucznej inteligencji i robotyki w obszarze zaawansowanych aplikacji mobilnych

• Jak projektować dynamiczne systemy zwiększające autonomiczną funkcjonalność?

• Robotyka udoskonalona przez sztuczną inteligencję

Aby zostać inżynierem samochodów autonomicznych, potrzeba oddanej osoby z bystrym umysłem i spojrzeniem na przyszłość.

Jeśli pracujesz w pełnym wymiarze godzin, możesz kontynuować studia online. Dlatego to samo w sobie wymaga determinacji i dyscypliny charakterystycznej dla niezależnych uczniów.

Ta kariera nie jest wyścigiem do mety, ale maratonem, który zabierze Cię w nowe obszary technologiczne.

Innowacje, nad którymi będziesz pracować, będą stale rozbudowywane, ponieważ obszar pojazdów autonomicznych będzie się zmieniał i ulepszał skokowo.

Możesz przyjrzeć się tej dynamicznej karierze, jeśli masz niektóre z tych cech:

• Bycie uczniem przez całe życie, który chce stale doskonalić swoje umiejętności i wiedzę

• Pasja do badań, które pomogą ulepszyć technologię

• Zaangażowanie w rozwiązywanie problemów i wytrwałość nawet w obliczu trudnego zadania

• Umiejętność programowania i czystego kodowania

• Umiejętność myślenia technicznego

• Potrafi analizować systemy w celu wykrycia braków

Osoby z doświadczeniem inżynierskim o różnych stylach, zainteresowaniach i zestawach umiejętności mogą odnieść wielki sukces we współpracy z firmą zajmującą się inżynierią pojazdów autonomicznych.

Istnieje wiele dziedzin dostępnych dla kogoś z wyższym stopniem, w tym:

• Inżynier robotyk: Inżynier robotyk pracuje nad integracją robotów z istniejącymi technologiami, takimi jak pojazdy autonomiczne, pojazdy podwodne, autonomiczne statki powietrzne i inne typy robotów

• Inżynier elektryk: inżynier elektryk koncentruje się na pracy z elektromagnetyzmem, elektrycznością i elektroniką

• Inżynier ds. walidacji jazdy autonomicznej (ADVE): Inżynierowie ci testują i weryfikują platformę komputerową pojazdów autonomicznych

• Inżynier systemów: jest to inżynier, który opracowuje i utrzymuje systemy funkcjonalne (np. bezprzewodowe systemy komunikacji pojazd-pojazd, systemy komunikacji satelitarnej w lotnictwie, systemy przetwarzania w chmurze)

• Inżynier sterowania i napędów: Ten typ inżyniera koncentruje się na utrzymaniu oprogramowania i sprzętu dla funkcjonalnych komponentów systemu sztucznej inteligencji, takich jak siłowniki i czujniki.

• Programista komputerowy: to ktoś, kto pisze i testuje kod programowania komputerowego pod kątem działania oprogramowania i sprzętu

• Inżynier systemu czujników: Inżynier systemu czujników koncentruje się na aspektach oprogramowania i sprzętu systemów czujników, takich jak radar, lidar i kamery

Zostanie inżynierem pojazdów autonomicznych obejmuje interdyscyplinarne studia z zakresu inżynierii oprogramowania, matematyki i robotyki.

Ponadto wymagane jest również programowanie komputerowe, czujniki, projektowanie i mechanika samochodów oraz inżynieria mechaniczna.

To ewolucja inżynierii i fascynująca perspektywa zobaczenia, jakie innowacje przyjdą dalej.

Końcowe przemyślenia

Przyszłość jest tutaj, a pewnego dnia, kiedy wszyscy wsiądziemy do naszych autonomicznych pojazdów bez kierownicy, będziemy się zastanawiać, jak minione pokolenia zrobiły cokolwiek innego.

Nasze pojazdy napędzane gazem, które muszą być kierowane przez ludzi, pojadą drogą konną i powozem.

Wypadki przestaną istnieć, ponieważ przyszłe samochody będą do siebie dopasowywane i z każdym dniem będą się uczyć coraz więcej.

Technologia autonomicznych pojazdów elektrycznych jest bardziej dostępna niż nam się wydaje. Co więcej, niektóre firmy starają się, aby ta technologia była jak najbardziej przystępna cenowo.

Niezwykłe jest to, w jaki sposób autonomiczne pojazdy elektryczne pomogą naszemu środowisku i bezpieczeństwu kierowców.

Masz jakieś przemyślenia na ten temat? Przenieś dyskusję na naszego Twittera lub Facebooka.

Rekomendacje redaktorów:

• Przełomowe przełomy technologiczne mogą stanowić klucz do bezpiecznej autonomicznej jazdy
• Apple Car podobno zamierza samodzielnie jeździć i może zostać wydany do 2025 r
• Awarie autopilota Tesli mają duże znaczenie dla samojeżdżących samochodów
• Pojazdy autonomiczne i bezpieczeństwo na drodze