第一辆无人驾驶卡车的诞生历程

克里斯蒂安·厄本对旁边的人挥了挥手,表示他想要一个指甲刀,在说话的时候,他还摸了摸自己的下巴和膝盖。这一切听起来稀松平常,但如果你知道,当时他坐 在一辆40吨重的大卡车里,并且这辆车正以每小时60英里的速度在拉斯维加斯的高速公路上行驶,更重要的是——他根本没有在驾驶,也没有花多少注意力在这上面。

这辆车名为Inspiration(灵感),是福莱纳货车的高科技版,并且是世界上第一辆获得牌照的自动驾驶卡车。车里的厄本是公司工程师中的一员,他们花了6个月紧张工作为这周在内华达的展示做准备。 其实,这辆货车的所有商戴姆勒公司也还犹豫不决,究竟是要夸耀Inspiration,还是把它的意义轻描淡写。如公司的执行官所言,这是一辆全自动的18轮卡车,但它还不会自行改变车道,在10年以内,它也不会上市,并且可能永远都不能取代人类驾驶员。 也许他说的是事实,但Inspiration可以称得上是我们在无人驾驶方向迈出的一大步。 通常而言,人们会把自动驾驶技术的讨论点集中在轿车上,因为很多人认为这些科技可以带来更安全,更节能的产品。像Google这样的科技巨头,也在开发硬件和软件,只为了让普通驾驶员能够坐在汽车里刷Facebook,而不用时刻抓着方向盘和盯着仪表盘。也许在货车上的成就没有那么耀眼了,但是对于经济领域来说它们至关重要。 仅2012年一年,美国就有近4000人死于车祸,其中超过九成都是由驾驶失误所致。即使他们开发的这一套系统只在高速路上起作用,也足以提供大的帮助,因为大货车大部分时间都在那里行驶。 大型集装箱货车已经朝这一转变迈进了,在它们上面安装有主动安全设施,如盲点监测器,自适应巡航控制,以及车道偏离报警装置。这类自动化科技的根基——经济上的原因很明显,波士顿咨询公司的主管莫斯奎特表示“商业机动车是一个安全问题,因而任何让这些机动车远离这一麻烦的尝试都极具价值。”

20年零6个月的制造 生产梅赛德斯奔驰的戴姆勒公司已经花了有20年研究自动驾驶。Inspiration上用到的大多数技术——包括雷达、相机、计算资源和电学构造,都已经有很长的商业使用记录,它们被用于安全功能中,如车道偏离报警和自适应巡航系统。 早在2000年之前,梅赛德斯就第一次在客车上安装了雷达。而现在他们设计未来的机动车时,把驾驶作为一种选项,并且前排的车座可以转向面对后排的乘客。今年,戴姆勒开始销售一个适用于卡车的“Detroit Assurance”系统,其包括自适应巡航控制,盲点监测和车道偏离警告。 而Inspiration的开发工作,升级一套使得卡车可以自主运行和控制速度的系统,仅仅开始于6个月之前。开发团队主要由来自美国的人员组成,兼有来自德国的帮助。 Inspiration 在自动化上迈出了有限的一步,只当卡车行驶在高速公路上,并且达到一定的速度后这套系统才会启动,之后会让卡车与其他车保持安全行驶距离并保证车辆行驶在车道内。它并不会自己变更车道来超车,而如果当卡车遇到了系统无法处理的情形时,比如强降雪或者车道模糊不清时,会提醒人类来接管驾驶操作。 这个项目机械工程的这一部分顺利,很大程度上是因为公司在此前已经做了许多的工作。虽然货车需要不同的制动器,不过参与项目的人表示,一切都“已经了如指掌”。例如,车辆的动力由气动装置提供,所以戴姆勒想出用磁力驱动的阀门来控制气压等。而支持Inspiration的电力构造就像一颗卫星的中心,虽然速度控制和车道保持等系统分头工作,但是有一个中心的设备监视各个部分,并做出更高一级的决定,如提醒人类来掌控驾驶。像这样的一个系统,可以把各个独立的系统数据集合到一块,就像人的大脑一样。戴姆勒已经开发出了这个中心系统,但在推向市场之前,他们的工程师仍正致力于降低成本以及缩减尺寸。 从这辆车的外表来看,你很难发现它和马路上的普通车有什么区别。驾驶室前方的雷达很不起眼,而防风相机也很难引起人们的注意。实际上,在挡风板上部安装的一个相机可以读取车道信息。嵌进栅格里侦测范围不等的雷达,可以扫描前方800英尺内的障碍物。不过这辆车没有后向探测的感应器,因为公司认为没有必要。它也没有车间交流的系统,不具备LIDaR系统。软件算法是由梅赛德斯奔驰客车上的自动系统开发而来的适配版本。 不过,最明显的差别是装在车周围的蓝色LED灯组。它们嵌在了车的护栅和头灯上,并且相机屏幕有朝一日也会取代后视镜。车里面则有一些更加细微的变化,地板是木制的,而驾驶室后部睡觉的地方则刷成全白,使用了皮革椅,让人倍感舒适。

UI 视觉上最明显的改变就是多了一个名为“HWP”的红色按钮,设置在车灯控制和空调按钮之间。使用它可以开启名为“公路飞行员”(Highway Pilot)的系统,用以使卡车保持恒定的速度,行驶在车道中和与前车保持安全距离。 要开启自动驾驶需要两个条件:先开启HWP,之后一旦卡车开上高速路并巡航,则打开巡航控制系统。到这一步,卡车就接管驾驶工作了,直到遇到恶劣天气,失去车道信息,需要超车或者下高速路为之。当遇到以上这些情况时,就需要人类来接管,意味着系统需要确信人类能掌控车轮。对于其A7的自动驾驶原型产品,测试组在欧洲、中国和美国进行了测试,打造出了一套简单有序的UI。 当卡车超出行驶范围时,驾驶员会听到一声尖锐的响声,仪表盘闪烁几秒的警报,提醒人来接管。如果此时人类没有应答,系统会控制卡车停下。由于戴姆勒开发Inspiration是想投入商业使用中,因此他们还将不断完善这套系统,进行大量的测试来保证人类能够很好地应答。不过现在,他们还是选择把情形简化,如开发者所言,“毕竟只是个6个月的项目,响声就够用了”。

测试 为了获得内华达的自动驾驶车牌照,戴姆勒需要证明这套系统能自己安全驾驶10000英里。测试团队在两辆卡车上安装了里程计,加上一辆测试车(使用相同的系统但没有那么多功能),在德国的一段路和内华达的一条静谧公路上测试。在这套系统上市之前,UI等方面还需要做更多的测试。这意味着,车辆工程师得让车在极端温度下运行良好,跋涉于雨水和冰雪之中,行驶数千万英里,找出并修正他们发现的任何瑕疵。 虽然还尚处于萌芽阶段,这套系统已经展现出了卡车工业的美好前途。戴姆勒把关注的重点放在更易、更安全及更有效的驾驶上。他们进行了一个小测试,让16名驾驶员坐上测试车,来看自动驾驶系统如何影响驾驶员,结果表明比自己驾驶的疲劳度减少了百分之25。 这很重要,因为当司机自己驾驶时他们能更加小心。但这还隐藏了更具有潜力的一点,就是目前,在连续作业10个小时之后,一名卡车司机只可以在高速公路上行驶11小时。这一规定是美国卡车司机的一大短板,并且情况越来越糟。美国交通部门近期的一项研究显示,货运公司把服务时间的规定列为他们的第一关注点。如果使用自动驾驶系统时,戴姆勒可以让驾驶员少一分疲劳,管理人员可能会愿意放松规则,之后将很快迎来产品的商业化。 据戴姆勒称,许多顾客对这套系统非常感兴趣。这并不让人惊讶,因为把驾驶交给计算机可以显著降低事故率,提高燃油效率,甚至可以让卡车在路上多跑一段时间。驾驶员的短板目前也限制了新卡车的需求,但开发这项科技的直接经济刺激是,如果能教会卡车自己驾驶,戴姆勒不只是拥有了一款高科技产品,它更是一款可以增加需求的产品。

本文分享自微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

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原始发表时间:2015-05-18

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