Anonim

Semiautonomisk kørselssystem overtager, når bilisterne begår fejl

Automotive

Paul Ridden

17. juli 2012

9 billeder

MIT-forskere har udviklet et semiautonomisk sikkerhedssystem, som giver en menneskelig chauffør fuld kontrol over et køretøj, indtil det opdager, at bilen er på vej mod en fare eller en forhindring, hvormed det tager kontrol og styrer sikkerhed (billedgods af Sterling Anderson)

Vi synes alle, at vi er i kontrol ... aldrig mere, end når vi er bag bilens hjul, men der er lejligheder, hvor fejl i dommen kan føre til en mild bump eller noget langt værre. MIT-forskere har udviklet et semiautonomisk kollisionsundvikelsessystem, hvor den menneskelige chauffør har fuld kontrol over køretøjet, indtil systemet registrerer, at bilen er på vej mod en kollision eller er for tæt på en sikkerhedshindring. Når en sådan fare opdages, vil systemet tage kontrol over køretøjet, bringe det tilbage inden for en beregnet sikkerhedszone og derefter tilbagebetjene styringen til føreren.

Det såkaldte intelligente co-pilot-system er Sterling Andersons arbejde (ph.d.-studerende ved MIT's maskintekniske afdeling) og Karl Iagnemma (hovedforsker ved Instituttets robotmobilitetsgruppe). I stedet for at bruge en banebaseret kontrol, som f.eks. Selvparkeringssystemer, hvor en chauffør tillader køretøjet at overtage kontrollen med køretøjet for sikker parkering, anvender systemet selektiv håndhævelse af begrænsninger.

"Dette grundlag i begrænsninger og tilsvarende områder af sikker rejse giver os mulighed for at gøre noget mere end autonome systemer kan gøre, " anderson fortalte gizmag. "I stedet for blot at styre bilen autonomt (som uden et menneske i løkken er et meget enklere proposition), er vores system også i stand til at dele kontrol med den menneskelige driver. Derudover baserer vores tilgang sine kontrolhandlinger på trussel - opfattet behov for intervention - og giver os mulighed for at skræddersy mode og niveau af intervention til præstationen og / eller præferencen af ​​den menneskelige chauffør. "

Data indsamlet af indbyggede sensorer, et fremadvendt kamera og laserafstandsmåler analyseres ved hjælp af en brugerdefineret algoritme, der bestemmer en sikker zone, hvor den menneskelige fører har fuld navigationsstyring af køretøjet. Skulle det semiautonomiske sikkerhedssystem opdage, at førerens handlinger er ved at tage køretøjet uden for denne zone, måske på vej lige til en forhindring eller fare, tager det over og styrer køretøjet tilbage til sikkerhed. En gang inden for zonen igen sendes kontrollen tilbage til føreren.

Anderson og Iagnemma har sat systemet igennem mere end 1.200 forsøg i Michigan siden september 2011, hvor testdrivere sad foran en computerskærm, der viser et fremadgående videoføde streamet trådløst fra en stærkt modificeret Kawasaki 4010 Mule ud på en hindring- belastet testområde. Værktøjskøretøjet var udstyret med en Velodyne LIDAR, en inertiel måleenhed, GPS, en Linux-pc ombord til behandling af sensor og positionsdata og styring / accelerator / bremsemodulatorer.

"Vores kalman filter kombinerer dataene fra GPS og IMU til et mere præcist estimat af køretøjets sande position (får os ned til ~ 0, 5 meter nøjagtighed), " forklarede Anderson. "Bemærk, at fordi vi bruger laseren til at mærke forhindringer, er den relative position af forhindringer i forhold til køretøjet kendt med større (~ 0, 1 meter) præcision. Regulatoren identificerer, evaluerer og vælger en af ​​de forskellige sti-homotopier (eller 'korridorer '), der er tilgængelige i miljøet, designer køretøjets positionsbegrænsninger for at binde det, kombinerer disse positionsbegrænsninger med kendte grænser på køretøjets tilstand og aktuatorer (dvs. styringsgrænser, dækfriktionsgrænser osv.) og forudsiger en optimal escape bane. I grund og grund fortæller denne bane, hvor tæt køretøjet kommer til sine grænser, hvis det skal forblive inden for den sikre korridor. Vi bruger denne forudsigelse til at guide, hvornår, hvordan og hvor meget systemet intervenerer. "

Testdrivere brugte et drejningsmomentaktiveret rat og gas- / bremsepedaler til at navigere i køretøjet over forhindringsbanen og modtager lejlighedsvis instruktioner fra forskerne for at gå direkte ind for en obstruktion og lade systemet sparke ind og gøre sine ting. Der var dog stadig nogle få kollisioner registreret.

"Systemfejl, som vi har oplevet til dato, afspejler en eksperimentel platform, hvis quirks vi har identificeret og (tror vi) ved, hvordan vi kan løse, men som vi stort set har henvist til senere forfining, " siger Anderson. "I sin nuværende konfiguration og på et udfordrende forhindringssystem reducerer systemet ulykker med over 75 procent, samtidig med at chaufføren reducerer sin færdiggørelsestid med> 30 procent. Vi tror, ​​at vi kan reducere kollisionshastigheden til nul med integrationen af ​​en taktisk grade IMU (i modsætning til den billige en vi bruger i øjeblikket). Dette vil tillade os at for eksempel mere nøjagtigt spore og undgå forhindringer, der passerer gennem LIDAR'ens ~ 3 meter [9, 8 fod] blind spot. Andre ændringer i vores hindringsdetekteringstilgang (som f.eks. At sænke LIDAR for at reducere dets blinde punkt) kan også fjerne nogle af disse fejl. "

Måske kan en manuel over-ride af en slags være en god ide, så chaufførerne kan tage fuld kontrol tilbage i tilfælde af systemfejl. Interessant nok bemærkede Anderson, at testdrivere, der satte fuldstændig tro på systemet, udførte sig bedre end dem, der var utilfredse. Han siger også, at chauffører, der ikke er klar over, at systemet fungerer, kan bare tildele effektiv kollisionsbeskyttelse mod god kørsel, hvilket han erkendte som ikke nødvendigvis at være en god ting (især for dem, der lige starter ud, muligvis bygger falsk tillid til en chauffør svag evne og fører til dårlig kompetenceudvikling).

Eksperter kan også godt finde systemet for at kontrollere. Forestil dig en politibetjent, der ikke er i stand til at indhente en flygtende mistænkt, fordi det ombordværende system bestemmer det usikkert at gøre det. For at gøre systemet mere fleksibelt, har forskerne inkluderet tweaks for at tage højde for forskellige niveauer af køreoplevelse.

"Som skrevet giver vores algoritme mulighed for tilpasning til forskellige niveauer af præferencer eller præstationer hos føreren, " sagde Anderson. "For dem der foretrækker glattere og sikrere rides på bekostning af en vis kontrolfrihed, er systemet mere aktivt. Dem, der har brug for eller foretrækker mere frihed, kan ringe tilbage til interventionsniveauet og reducere det til en sen backupskopi, der ikke sparke ind indtil sidste øjeblik. "

De ser også på muligheden for at bruge kameraet, accelerometer og gyro i en dash-monteret smartphone for at give den nødvendige feedback til systemet.

Forskningen blev støttet af De Forenede Staters Army Research Office og Defense Advanced Research Projects Agency. Den eksperimentelle platform blev udviklet i samarbejde med Quantum Signal LLC med bistand fra James Walker, Steven Peters og Sisir Karumanchi.

Et papir med titlen " Begrænsningsbaseret planlægning og kontrol med sikker, halvautonomisk drift af køretøjer" blev præsenteret på det intelligente køretøjssymosium i Spanien i sidste måned.

Kilde: MIT

Den højt modificerede Kawasaki 4010 Mule ud på det forhindringsbelastede testområde (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Mule styres eksternt af en menneskelig driver siddende foran en computerskærm, der viser et fremadgående videoføde streamet trådløst fra køretøjet (Foto med tilladelse fra Sterling Anderson)

Data indsamlet af indbyggede sensorer, frontfront kamera og laserafstandsmåler analyseres ved hjælp af en brugerdefineret algoritme, der bestemmer en sikker zone, hvor den menneskelige driver har fuld navigationsstyring af køretøjet (Foto med tilladelse fra Sterling Anderson)

Forsyningsvognen er udstyret med en Velodyne LIDAR, en inertimåleenhed, GPS, en indbygget Linux-pc til behandling af sensor og positioneringsdata og styring / accelerator / bremsemodulatorer (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Dataene indsamlet af indbyggede sensorer transmitteres trådløst til et eksternt drivermodul (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Testdrivere anvender et drejningsmomentaktiveret rat og gas- / bremsepedaler til at navigere i køretøjet over forhindringsbanen (Foto courtesy of Sterling Anderson)

Testdrivere blev sat foran en computerskærm, der viste et fremadgående videoføde streamet trådløst fra en stærkt modificeret Kawasaki 4010 Mule ud på et forhindringsbelastet testområde (Photo courtesy of Sterling Anderson)

MIT-forskere har udviklet et semiautonomisk sikkerhedssystem, som giver en menneskelig chauffør fuld kontrol over et køretøj, indtil det opdager, at bilen er på vej mod en fare eller en forhindring, hvormed det tager kontrol og styrer sikkerhed (billedgods af Sterling Anderson)

Interessant nok bemærkede Anderson, at testdrivere, der satte fuldstændig tro på systemet, fungerede bedre end dem, der var ude af stand til at tro (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Anbefalet Redaktørens Valg