ماشین خودران یا خودروی خودران، یک خودروی هوشمند است که با استفاده از تکنولوژی‌های جدید قادر به رانندگی است. این خودروها قادر به تشخیص محیط اطراف خود، شناسایی علائم راهنمایی، خودروها و اشیاء دیگر در جاده، پیش بینی حرکت دیگر خودروها و عابران پیاده هستند. با داشتن این قابلیت‌ها، امیدواریم که این خودروها به بهبود امنیت رانندگی و کاهش تصادفات رانندگی کمک کنند.
تعریف خودروی خودران
خودروی خودگردان که همچنین با نام خودروی روباتیک و به‌طور غیررسمی با نام‌های خودروی بی‌راننده و خودروی خودران نیز شناخته میشود. خودروی خودگردان گونه‌ای از وسیلهٔ نقلیهٔ خودکار است که می‌تواند با توانمندی‌های یک خودروی سنتی، انسان‌ها را ترابری کند. مانند همهٔ وسایل نقلیهٔ خودکار، یک خودروی خودگردان قادر است با احساس‌کردن محیط اطراف، خود را در آن ناوبری کند. انسان ممکن است مقصدی را برای خود برگزیند، اما لازم نیست که هیچ کار مکانیکی‌ای بر روی خودرو، برای حرکت به سمت مقصد انجام دهد.
خودروهای خودگردان جهان را با تکنیک‌هایی همچون رادار، لیدار، جی‌پی‌اس، و بینایی رایانه‌ای احساس می‌کنند. وسایل نقلیهٔ خودکار معمولاً می‌توانند نقشه‌های خود را با استفاده از ورودی حسی خود به‌روزرسانی کنند؛ از این رو این وسایل می‌توانند حتی در محیط‌های کاملاً ناشناس نیز به خوبی حرکت کنند.
تاریخچه خودروهای خودران
خیال‌پردازی‌های ذهن انسان بدون انتهاست. معمولا این بلندپروازی‌ها نخست در فیلم‌های علمی تخیلی نمود پیدا می‌کنند و کم کم به واقعیت تبدیل می‌شوند. خودروهای خودران هم چنین سرنوشتی داشته‌اند.
ایده‌پردازی درباره این خودروها و انجام انواع آزمایش‌ها و تحقیقات در این زمینه، به دهه ۲۰ میلادی برمی‌گردد. سرانجام پس از گذشت 30 سال پیشرفت هایی در این حوزه پدیدار شد.
سال ۱۹۲۵ بود که کمپانی «کنترل رادیویی هودینا»، در خیابان‌های نیویورک، محصولی جدید و خارق‌العاده را به نمایش گذاشت. این محصول که خودرویی با نام «اعجوبه آمریکایی» بود، از طریق امواج رادیویی و از راه دور کنترل می‌شد و در خیابان‌ها و ترافیک سنگین حرکت می‌کرد. این اعجوبه یک چَندلِر ۱۹۲۶ و مجهز به آنتن بود.
سال بعد، یعنی در سال ۱۹۲۶، از این تکنولوژی برای یک محصول دیگر به نام «شبح اتوماتیک» (Phantom Auto) استفاده شد.
اولین ماشین‌های خودران واقعی ساخته شده در تاریخ، متعلق به دهه ۸۰ میلادی هستند. این ماشین‌ها، نتیجه همکاری برندهایی مثل مرسدس بنز و برخی دانشگاه‌ها بودند. از سال ۱۹۸۷ تا امروز، کمپانی‌های بسیاری مانند تسلا، مرسدس بنز، جنرال موتور، بوش، نیسان، تویوتا، آئودی و … شروع به تحقیق در این زمینه کرده و اقدامات زیادی برای ساخت خودروهای خودران‌ها انجام داده‌اند. در سال 2013، کمپانی ویس‌لَب (VisLab)، از محصولی به نام BRAiVE رونمایی کرد. این ماشین اتوماتیک در خیابان‌های پر پیچ و خم و پر ترافیک، به راحتی حرکت می‌کرد.
سطوح مختلف ماشین های خودران
اداره ملی ایمنی ترافیک بزرگراه های ایالات متحده (NHTSA) شش سطح از اتوماسیون را ارائه می دهد که از سطح 0 شروع می شود و تا سطح 5 مشخص می‌گردد، سطح صفر همان خودروهای معمولی هستند که انسان رانندگی را در آنها انجام می‌دهد، و در سطوح بعد فناوری های کمک راننده تا اتومبیل های کاملاً خودمختار قرار دارند.
در اینجا پنج سطحی هستند که از اتوماسیون سطح 0 پیروی می کنند:
- سطح 1: یک سیستم کمک راننده پیشرفته (ADAS) به راننده در فرمان دادن، ترمز گرفتن یا شتاب گیری کمک می کند، البته نه به طور همزمان. یک ADAS شامل دوربین‌های دید عقب و ویژگی‌هایی مانند هشدار لرزان صندلی برای هشدار دادن به رانندگان در هنگام خروج از خط حرکت است.
- سطح 2: ADAS که می تواند به طور همزمان هدایت کند و ترمز کند یا شتاب بگیرد در حالی که راننده کاملاً در پشت فرمان هوشیار است و به عنوان راننده به کار خود ادامه می دهد.
- سطح 3: یک سیستم رانندگی خودکار (ADS) می تواند تمام وظایف رانندگی را تحت شرایط خاص مانند پارک کردن ماشین انجام دهد. در این شرایط، راننده انسانی باید آماده کنترل مجدد باشد و همچنان باید راننده اصلی وسیله نقلیه باشد.
- سطح 4: یک ADS می تواند تمام وظایف رانندگی را انجام دهد و در شرایط خاص محیط رانندگی را کنترل کند. در آن شرایط، ADS به اندازه کافی قابل اعتماد است که راننده انسانی نیازی به توجه ندارد.
- سطح 5: ADS خودرو به عنوان یک راننده مجازی عمل می کند و تمام رانندگی را در هر شرایطی انجام می‌دهد. سرنشینان انسان مسافر هستند و هرگز انتظار نمی رود که وسیله نقلیه را برانند.
نحوه کار ماشین خودران
ما انسان‌ها برای انجام بسیاز از فعالیت‌ها روند مشخصی را طی می‌کنیم. ابتدا به بررسی و جمع‌آوری اطلاعت پرداته و بعد با استفاده از آنها تصمیم مشخصی را برمی‌گزینیم. برای یک ماشین خودران که صفت هوشمند را نیز با خود به یدک می‌کشد نیز همین است. پس این ماشین ابتدا به ابزارهایی برای دیدن و بعد به روش‌هایی برای تصمیم‌گیری نیاز دارد تا در مرحله بعد آن را به انجام برساند. پس ابتدا باید بپرسیم، ماشین خودران چگونه جهان پیرامون خود را می‌بیند؟
یک ماشین خودران چگونه می بیند؟
سه حسگر اصلی که توسط خودروهای خودران استفاده می‌شوند، به عنوان چشم ماشین با هم کار می‌کنند. این حسگرها دوربین، رادار و لیدار هستند. آنها با هم دید واضحی از محیط اطراف به خودرو می‌دهند. و به ماشین کمک می‌کنند تا مکان، سرعت و اشکال سه بعدی اشیاء نزدیک به آن را شناسایی کند. همچنین میتوان گفت خودروهای خودران اکنون با واحدهای اندازه گیری اینرسی ساخته می‌شوند. با این وجود توانایی کنترل و نظارت بر شتاب و موقعیت مکانی را دارا هستند.
- آشکارسازهای رادار: آشکارسازهای رادار عملکرد سنسورهای دوربین را در شب یا هر زمان که دید ضعیف باشد افزایش می‌دهند. آنها پالس‌هایی از امواج رادیویی را برای مکان یابی یک شی‌می‌فرستند.
- فوکوس لیزری: حسگرهای لیزری، فاصله را از طریق لیزرهای پالسی شناسایی و با توانمندسازی خودروهای بدون راننده به وسیلۀ تصاویر سه بعدی از محیط اطراف، اطلاعات غنی‌تری درباره شکل و عمق اضافه می‌کنند.
- دستگاه LiDAR: دستگاه LiDAR یکی از مهم ترین فناوری های مورد استفاده در توسعه وسایل نقلیه خودران است. اساساً، این دستگاهی است که با ارسال پالس های نوری و دریافت بازتاب آن از یک جسم، فاصله‌ها را اندازه‌گیری و تصویری سه بعدی و دیجیتال از محیط اطرف خود می‌سازد.
یک ماشین خودران چگونه تصمیم می‌گیرد؟
ا اینجا راجب برخی از راه‌هایی صحبت کردیم که وسایل نقلیه مجهز به هوش مصنوعی جهان فیزیکی را می‌بینند، اما چگونه می‌توانند چیزهایی مانند علائم خیابان، سایر خودروها، خط‌کشی‌های جاده و بسیاری چیزهای دیگر را که در جاده‌ها با آنها مواجه می‌شوند شناسایی کنند؟
اینجاست که تقسیر داده ها نقش مهمی ایفا می‌کند. این زمانی است که تمام داده‌های آموزشی خام از طریق روش‌های توصیف مختلف تهیه می‌شوند که به سیستم هوش مصنوعی اجازه می‌دهد آنچه را که باید یاد بگیرد، درک کند. اینجاست که برای توانمندسازی خودروهای خودران جهت تصمیم‌گیری بهتر ، الگوریتم‌های یادگیری ماشینی بر اساس مجموعه‌ای داده‌های واقعی آموزش داده می‌شوند.
یادگیری ماشینی دو مدل یادگیری دارد:
- یادگیری بدون نظارت (Unsupervised learning): یک الگوریتم یادگیری ماشین که داده‌ها را بدون برچسب و هیچ دستورالعملی در مورد نحوه پردازش آنها دریافت می‌کند، بنابراین باید به تنهایی بفهمد که چه کاری درباره آنها انجام دهد.
- یادگیری تحت نظارت (Supervised learning): یک الگوریتم شامل دستورالعمل‌هایی که در مورد نحوه تفسیر داده های ورودی سیستم را راهنمایی می‌کند. این رویکرد ترجیحی برای یادگیری خودروهای خودران است. این به الگوریتم اجازه می‌دهد تا داده های آموزشی را بر اساس یک مجموعه داده کاملاً برچسب گذاری شده ارزیابی کند. میتوان گفت یادگیری نظارت شده را در مورد مسائل طبقه بندی مفیدتر عمل می‌کند.
انواع خودروی‌های خودران ساخته شده در سال های اخیر
کمپانی فولکس واگن که کمپانی مادر شرکت‌های آئودی و پورشه است، این اواخر اقدامات قابل توجه‌ای در حوزه‌ی ماشین‌های خودران و تکنولوژی رانندگی خودکار داشته است و توانسته است خودروهایی با سطح ۳ رانندگی خودکار معرفی کند. اما به خاطر قوانین سختگیرانه در ایالات متحده، این سیستم بسیار محدود شده است.
نام سیستم خودران اتومبیل‌های آئودی چیست؟
دستیار ترافیک (Traffic Jam Assist) در خیابان‌های شلوغ به کمک شما می‌آید و در سرعت‌های بیشتر سیستم کنترل حرکت و خروج از خط (Active Lane Assist with Stop & Go) جایگزین خواهد شد. در بعضی از کشورها نسل سوم این سیستم ارائه شده که در سرعت‌های کمتر از 37 مایل بر ساعت، امکان برداشتن دست از روی فرمان یا رانندگی بدون دست (Hands-off) وجود دارد که به آن خلبان ترافیک (Traffic Jam Pilot) می‌گویند.
قابلیت‌های ماشین‌های خودران آئودی چیست؟
۱- سیستم خودران آئودی تنها در جاده‌هایی با خط کشی واضح در دو سمت به درستی عمل می‌کند.
۲- رادار بین خطوط در سرعت‌های بالاتر از ۳۷ مایل بر ساعت فعال میشود.
۳- دستیار ترافیک در سرعت کمتر از ۳۷ مایل بر ساعت فعال میشود.
۴- کروز کنترل تطبیقی: قابلیت شروع به حرکت و توقف کامل را دارد، اما برای توقف‌های طولانی دوباره باید فعال شود.
۵- در زمان فعال بودن رادار بین خطوط دست‌های راننده باید روی فرمان باشد.
۶- جذابترین ویژگی در ماشین خودران آئودی امکان پارک خودکار با استفاده از کنترل از راه دور است.
اتومبیل‌های خودران BMW
مدت‌هاست که کمپانی BMW کروز کنترل تطبیقی را بر روی خودروهای خود قرار داده است. اما از سال ۲۰۱۹ به بعد یک سیستم جدید معرفی شد که خودروهای قدیمی‌تر با مراجعه به نمایندگی می‌توانند با به روز رسانی سیستم خودرو، از قابلیت‌های جدید آن بهره‌مند شوند.
نام سیستم خودران ماشین‌های BMW چیست؟
سیستم خودران بی ام و، دستیار رانندگی پیشرفته به همراه دستیار کمکی ترافیک (Driving Assistant Pro with Extended Traffic Jam Assistant ) نام دارد .
قابلیت‌های اتومبیل‌های خودران BMW چیست؟
۱- سیستم خودران BMW تا سرعت 115 مایل برساعت در جاده‌هایی که خط کشی واضح و علامت گذاری درست دارند کار می‌کند.
۲- رانندگی بدون دست (Hands-Free): عملکرد این سیستم به کمک حسگر چشمی است و تا سرعت ۴۰ مایل بر ساعت فعال باقی می‌ماند.
۳- کروز کنترل تطبیقی: توقف کامل و شروع حرکت دوباره.
۴- رادار بین خطوط و خروج از خط: با توجه به گزارشات موجود باید گفت عملکرد این سیستم بی‌نقص نیست.
۵- سنسور خواب: با بررسی کردن پارامترهای مختلف، وضعیت هوشیاری راننده را کنترل می‌کند.
۶- رادار تغییر مسیر: زمانی که فعال میشود اگر نور محیط کافی باشد با زدن راهنما، مسیر حرکتی خودرو تغییر می‌کند (تغییر لاین).
اتومبیل‌های خودران Mercedes Benz
از سال ۱۹۹۰ که مرسدس بنز توانست در مدل S Class، از کروز کنترل تطبیقی استفاده کند، همواره یکی از پیشگامان استفاده و توسعه‌ی به روزترین تکنولوژی‌ها بوده و خودروهایش را با بالاترین سطح امکانات و فناوری ارائه می‌کرد. اما در حال حاضر در حوزه‌ی خودروهای خودران مقداری عقب‌تر از رقبا قرار گرفته است.
نام سیستم خودران Mercedes Benz چیست؟
دستیار رانندگی پلاس (Driver Assistance Package PLUS) که از بخش‌های متنوعی تشکیل شده است.
قابلیت‌های اتومبیل‌های خودران Mercedes Benz چیست؟
۱- سیستم مرسدس بنز می‌تواند در تمام را‌های خط‌کشی شده به درستی عمل کند.
۲- رادار بین خطوط: کاملا عالی عمل می‌کند حتی در پیچ‌ها نیز عملکرد خودش را حفظ می‌کند.
۳- کروز کنترل تطبیقی: می‌تواند خودرو را متوقف کرده و دوباره به حرکت در آورد و فصله را با خودروی جلویی حفظ می‌کند. همچنین با استفاده از اطلاعات نقشه سرعت را برای ورود به پیچ تنظیم می‌کند.
۴- کنترل هوشیاری راننده: توسط سنسورهای روی فرمان دست‌های راننده را کنترل می‌کند تا روی فرمان قرار داشته باشد.
۵- سیستم تغییر لاین فعال و پارک خودکار از راه دور.
اتومبیل‌های خودران Tesla
ایلان ماسک، مالک شرکت تسلا، همواره در حوزه‌های مختلف تکنولوژی پیشرو بوده است. به همین خاطر شرکت تسلا، از ابتدا خودروهای برقی را با قابلیت خلبان خودکار معرفی کرد. سیستم ماشین‌های خودران تسلا بسیار دقیق و کارآمد عمل می‌کنند و مزیت آنها به روز رسانی از راه دور است (همانند یک گوشی موبایل) که باعث میشود این سیستم همواره در حال پیشرفت باشد.
نام سیستم خودران Tesla چیست؟
خلبان خودکار (Auto Pilot) یا رانندگی تمام خودکار (Full Self-Driving).
قابلیت‌های ماشین‌های خودران تسلا چیست؟
۱- یکی از بهترین سیستم‌های خودران متعلق به کمپانی تسلا است. این سیستم می‌تواند در تمام جاده‌ها و خیابان‌ها به صورت خودکار حرکت کند و با استفاده از نقشه بدون نیاز به کنترل راننده، مسیر خودش تا مقصد را طی می‌کند. همچنین در زمان ترافیک نیز می‌تواند خودرو را هدایت کند.
۲- رادار بین خطوط: بهترین عملکرد در خودروهای هم رده را دارد.
۳- کروز کنترل تطبیقی: بسیار دقیق و مناسب سرعت را کاهش می‌دهد و متوقف میشود و با شتاب مناسب دوباره شروع به حرکت می‌کند.
۴- کنترل هوشیاری راننده: توسط سنسورهای روی فرمان موقعیت دست‌های راننده را کنترل می‌کند تا روی فرمان قرار داشته باشند و اگر بیش از ۱۵ ثانیه دست راننده روی فرمان قرار نداشته باشد با زنگ هشدار راننده را آگاه می‌کند.
۵- ماشین‌های خودران تسلا، با استفاده از سیستم رهیاب ماهواره‌ای مسیر حرکت به سمت مقصد را پیدا کرده و در اتوبان‌ها به صورت خودکار حرکت می‌کنند.
