Hur förarlösa bilar kommer att fungera

Bildgalleri: Concept Cars Marknadschefen för Team-LUX ställer ut en förarlös bil på Science Museum i London. Se fler konceptbilbilder. Chris Young / AFP / Getty Images

Vi har alla haft de dagarna: rusa runt, försöka få erenden gjort. Du tog slutligen kemtvätten och nu måste du komma till postkontoret innan det stängs. Så du går, trampar till metallen, tänker på vad du behöver för att få i mataffären till middag, när den träffar dig - eller, du slår den. Medan ditt sinne var någon annanstans, stoppade bilen framför dig och du slutade den bakåt.

Vad kunde ha förhindrat olyckan? Det uppenbara svaret är att du kunde ha det - genom att uppmärksamma. Men det svaret är inte så enkelt. Förarens fel är den vanligaste orsaken till trafikolyckor, och med mobiltelefoner, underhållningssystem i bilen, mer trafik och mer komplicerade vägsystem är det inte troligt att det försvinner. Men om förarna inte kommer att koncentrera sig på vägen, vem är det? Om tekniken fortsätter på sin nuvarande kurs kommer din bil att koncentrera dig. Biltillverkare utvecklar komplexa system som gör det möjligt för bilar att köra själva. De främjar också befintlig teknik som självparkering och pre-safe-system. Du kan till och med bli förvånad över att din gamla clunker redan idrottar vissa förarlösa tekniker.

I den här artikeln kommer vi att lära oss om tekniken bakom bilar som kan fungera med minimala input från förare, inklusive hur långt borta dessa bilar är från produktion och några av de juridiska frågorna kring att låta robotarna ta över.

Innehåll

1. Dawn of the Driverless Car
2. Framtiden är nu!
3. Morgondagens bilar. Flyger fortfarande inte.
4. Är de lagliga? Är de till och med OK?
5. Förarlösa bilar att komma

Låsbromsar, en standardfunktion i de flesta bilar, är en grundläggande form av förarlös teknik. 2008

Du kan inte bara hoppa första gången in i förarlösa bilar. Det är ett recept för förarlös katastrof, min vän. En av de tidigaste förarlösa bilarna var Stephen King: s "Christine", kom ihåg, så låt oss alla vara tacksamma för att idén inte fick marknadsföra innan sällorna hade utarbetats.

Ett tidigt - och icke-mordiskt - första steg mot förarlösa bilar kom på 1980-talet, och det är fortfarande med oss ​​idag: låsbromsar (ABS, enligt det skrämmande ljuset på instrumentbrädan). Tekniskt sett behöver låsbromsarna föraren att kliva på bromspedalen för att fungera, men de utför en funktion som förarna brukade göra själv. När en bil bromsar hårt och inte har låsbromsar, kan hjulen låsa upp och skicka bilen till en utan kontroll. I en bil utan låsbromsar måste föraren pumpa bromspedalen för att hindra hjulen från att låsa fast. Med låsbromsar gör systemet pumpningen åt dig - och det gör det bättre och mycket snabbare än du någonsin kunde tack vare hastighetssensorer i hjulen.

Cirka tio år senare använde tillverkarna samma sensorer för att ta nästa steg mot förarlösa bilar: dragkraft och stabilitetskontroll. Dessa system är ett steg upp ABS-stegen. De använder sensorerna vid hjulen för att upptäcka när en bil kan gå in i en utanför kontrollen skid eller rulla över, och sedan använder de ABS och motorhantering för att hålla bilen på vägen och den blanka sidan upp. Till skillnad från en förare kan dessa system applicera bromsarna och öka eller minska effekten på enskilda hjul, vilket ofta är bättre än bromsar eller kraft som appliceras på alla fyra hjulen genom en mänsklig fot som mashar bromspedalen i en blind panik. Ser? Redan din bil är en bättre förare än du, och vi är bara på 1995 som.

DARPA Urban Challenge

Vissa av den framtida förarlösa biltekniken kan vara närmare än du tror. Stadsutmaningen DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) ställer team mot varandra för att skapa bilar som kan förhandla om autonom autonom. Målet med programmet är inte bara att minska trafikolyckor och trängsel, men det är att producera förarlösa fordon för strid, hålla soldater långt ifrån frontlinjerna.

Kryssningsstyrning är ett grundläggande förarlöst system. Adaptiv farthållare faller närmare sci-fi-änden av spektrumet. Ye Liew / Dreamstime.com

-Så vi flyttade från "Christine", en förarlös bil som aktivt ville döda dig, till bilarna på 1980- och 1990-talet som vill skydda dig. På 2000-talet, där science fiction är vardagen, är pre-safe-system mer vanliga, och inte bara i bilar med en miljon dollar som är klädda i rikt korinterskinn. Denna teknik finns även i vardagliga familjebilar; den typ klädd i vad som helst gömmer sippy-cup slip-ups. Systemen skiljer sig beroende på bilen, men vad alla har gemensamt är att de kan förutse kraschar och förbereda bilen så att passagerarna är säkra.

Säg att du bara kommer runt ett hörn för att hitta en sopbil som stannade i din körfält. I en bil med ett för-säkert system kan ett larm slockna när du är nära lastbilens luktformiga klöver. Medan du skriker de svär ord som du väljer men ändå inte gör något användbart kan det pre-safe systemet börja grunda bromsarna så att bara beröring av pedalen kommer att tillämpa deras fulla kraft - om du någonsin hittar sinnets närvaro att stämpa bromsen pedal, det vill säga. Medan allt som händer kommer bilen att minska motorns kraft, vilket kommer att bromsa bilen och minska allvarligheten i kraschen, om det finns en som kommer. Vid denna punkt kan några av de avancerade systemen stoppa bilen helt och hållet, vanligtvis under en viss hastighet. Slutligen, om systemet upptäcker att en krasch inte kan undvikas, kommer det att förbereda krockkuddarna för installation och dra åt alla säkerhetsbälten. Det som verkligen är fantastiskt är att det kommer att göra allt på kortare tid än det tar föraren att helt enkelt smälla på bromsarna. Det är bara en tidsfråga innan bilen suckar och uttrycker sin besvikelse över din körningens oduglighet.

Vet du vad som gör våra bilar tråkiga för de dåliga människorna som kör dem? Våra fruktansvärda parkeringsförmågor, särskilt parallellparkering. Flera tillverkare erbjuder automatiska parkeringssystem på allt från SUV: er till kompakta bilar och hybrider. Systemen använder sensorer runt bilen för att leda den till en parallell parkeringsplats - ingen mänsklig ingång krävs. Innan den kan fungera måste föraren hitta en parkeringsplats, placera bilen bredvid den och använda navigationsskärmen för att berätta för bilen vart den ska gå. Fortfarande är självparkeringssystemet en stor prestation inom förarlös bilteknik. Med den uppför sig bilen som en förare kanske - läser området runt den, reagerar i enlighet därmed och går säkert från punkt A till punkt B. Medan det inte är samma sak som att luta dig tillbaka och koppla av medan din bil kör dig hem för natten, det är det första steget i den riktningen.

En självparkering Audi

Audi RS7 Sportback SUV går ett steg längre i de automatiska parkerings krig - den parkerar sig själv medan du står på trottoaren och väntar. Som demonstrerades vid International Consumer Electronics Show 2013, placerar föraren bilen på det tomma utrymmet och beordrar sedan fordonet att parkera sig med en smartphone-app. När du är redo att lämna kan du beordra den att lämna parkeringsplatsen och dra upp dit du väntar på.

HSW 2008

Bra, nördar. Vi förstår. Vi trodde att vi skulle ha flygande bilar, men det gör vi inte. Vet du vad vi har? Ett gäng bilar som kör runt det större tunnelbanområdet i San Francisco med bizarro-kontroverser på taket! Det är lika fantastiskt, rätt?

Kanske är det lite mer Batman DIY snarare än Superman med krafter vid födseln. Men det fungerar. Google har haft en flotta med förarlösa bilar sedan 2009, och de har kört över en halv miljon mil (804 672 kilometer) utan krasch. Mänskliga förare kommer i en olycka i genomsnitt cirka en halv miljon mil (804 672 kilometer) i USA i genomsnitt, så antingen är Google-bilarna förfallna, eller så kommer de att köra ut människor ännu en gång.

Flera tillverkare har förarlösa bilar i verk, men eftersom Google på alla platser har hoppat på det här projektet är de också mer kommande (slags) om hur deras bilar fungerar. Chauffursystemet, som de kallar det, använder lidar, som står för ljusdetektering och räckvidd och inte är relaterat till liger, som är ett lejon och en tiger. Lidar fungerar som radar och ekolod, men det är mycket mer exakt. Den kartlägger punkter i rymden med 64 roterande laserstrålar som tar mer än en miljon mätningar per sekund för att bilda en 3D-modell i sin datorhjärna som är exakt till centimeteren. Förbelastade kartor berättar för systemet var de stationära sakerna är - trafikljus, övergångsstationer, telefonstolpar - och lidaren fylls i landskapet med rörliga föremål som människor. Den har också vanlig olradar, en kamera och GPS för att hjälpa till.

Men snäpp inte den sömnmasken över dina ögon och luta förarsätet ända tillbaka. Chauffer behöver fortfarande att du tar över ibland, som att dra ut ur eller in i ditt garage och uppfart eller förhandla om knepiga motorvägsutbyten. Inte ens en robotbil förstår utgångar från vänsterfält.

Googles system är inte nödvändigtvis gift med Prius, även om det har varit de bilar som används oftast vid testning hittills. Den stora konsolen kan bultas på alla bilar med sensorer och programvara för att hantera den - och pengarna. Chauffers pris kommer att behöva komma ner från 75 000 $ -området som ska antas av de flesta förare. Google räknar med att ha den redo och - fingrarna korsade - tillräckligt billiga för att folk har råd med 2018.

Förarlösa bilar i popkultur

Idén om en förarlös bil är inget nytt. Från Batmobile till KITT har bilar som kan arbeta på egen hand fångat in folkens fantasi. Tekniken för att föra tesers bilar till verklighet är inte så långt borta som du kanske tror.

HSW 2008

Semiautonoma bilar, i dagens lingo, är lagliga för testning endast - inte för privata ägare - på fyra platser hittills: Kalifornien, Nevada och Florida, plus District of Columbia. (Nevada lade till ett oändlighetsskylt till licensplattorna för halvautonomiska bilar.) National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) släppte några föreslagna riktlinjer, som är lika icke-juridiskt bindande som det låter.

Inte bara måste nya lagar utarbetas, utan våra gamla lagar kommer också att behöva någon allvarlig omformulering, eftersom människor i de mörka åldrarna av förarlösa bilar (varje år innan den här, verkligen) antog att det skulle finnas en förare med hans eller hennes händer på hjulet och fötterna på pedalen - och inte bara för show. New York-lagen säger direkt att du måste ha en hand på ratten medan fordonet är i rörelse. Chauffer och dess halvutonoma vänner har inte händer.

Det finns till och med en Genèvekonvention om vägtrafik, som den amerikanska kongressen ratificerade 1950. Det är när bilar hade fenor, inte roterande lasrar och lidar. Människor förutsåg då inte en bil som kunde köra sig själv. Ändå förutsåg de de flygande bilarna. De hade fel om många saker. Hur som helst, enligt denna Genèvekonvention, måste föraren av alla fordon, oavsett om det är en bil eller en hästsvagn, ha kontroll. Och de antar att föraren är en person, inte K.I.T.T. EU tar detta ganska allvarligt - från och med nu måste en mänsklig förare alltid ha kontroll över ett fordon. Inga robotar tillåtna.

När tekniken fortskrider kommer de juridiska frågorna att följa. Om din semiautonomous bil laserserie hoppar över en fotgängare medan du snooze och din bil träffar honom, har du då fel? Har Google fel? Är lidar-tillverkaren? Är fotgängare? Eftersom han verkligen borde ha stirrat på din bil, i vördnad för dess futuristiska förmågor och väl medveten om dess plats - åtminstone tillräckligt för att inte hitta sig själv under den. Svaret kommer med tiden. Men det är förmodligen inte fotgängarens fel att han inte blev tillräckligt förvånad över din bil.

Urban Light Transport är en revolutionerande förarlös taxibil. Det är ännu inte att se om massorna kommer att förlita sig på förarlösa bilar. ATS Ltd / BWP Media / Getty Images

Google är inte det enda spelet i stan när det gäller semi-autonoma bilar. Det finns flera i rörledningen för det kommande decenniet eller så:

• BMW X5 2014 med Traffic Jam-systemet kan redan mestadels köra sig själv upp till 25 miles per timme (40,2 kilometer per timme), även om föraren fortfarande behöver hålla en vägledande hand på ratten.
• Tesla säger att den kommer att ha en bil som kör på autopilot 90 procent av tiden, vilket liknar Googles Chauffeur, 2016 - om dessa två system är lagliga då, är det.
• Mercedes-Benz kom med sin självkörande S500 Intelligent Drive-bil till Frankfurt Auto Show 2013 och lovade att ha en version på marknaden år 2020.
• En Audi A6 Avant på International Consumer Electronics Show 2013 använde Mobileye-systemet för att köra sig själv med hastigheter upp till 37 mil per timme (59,6 kilometer per timme). Den bör nå utställningslokaler till 2020.
• Nissan har utrustat en allelektrisk LEAF med en mängd lasrar och sensorer så att den kan driva sig själv. Chefen för Nissan, Carlos Ghosn, förutspår att den kommer att bli den första halvautonoma bilen som kommer att marknadsföra - år 2020.

Det första automatiska parkeringssystemet

Kommer du ihåg de reklamfilmer i mitten av 2000-talet där den stora svarta sedanen parkerade mellan två torn med champagneglas? Det var den första bilen som hade ett automatiskt parkeringssystem, 2007 Lexus LS460. Men även i en stor bil med avancerad teknik ansågs systemet vara för klumpigt, och Lexus erbjöd det inte längre efter 2012-modellen.

Författarens anmärkning: Hur förarlösa bilar kommer att fungera

Detta är den typ av artikel som känns som att informationen och tekniken rör sig snabbare än mina fingrar kan skriva. Trots att jag är på topp med bilteknologi - eller i alla fall gillar mig att vara det - blev jag förvånad över att få veta att en BMW som är tillgänglig cirka fem minuter från och med nu kör sig själv i låga hastigheter. Visst kan det inte flyga solo, men det är nära. Det faktum att tävlingen är så till synes hård redan fick mig att undra varför vi bryr oss om självkörande bilar. Jag kom till slutsatsen att det inte är för att vi är för lata för att driva sakerna själva; det beror på att vi är för upptagna. Det finns en miljon saker vi hellre skulle göra än att köra bil, som att titta på en film. Eller ta bilder av landskapet när vi passerar. Eller sova. Eller ringa våra mammor. Att köra är inte nyckeln till frihet som det brukade vara. Bandbredd är.

relaterade artiklar

• Hur Traction Control fungerar
• Hur Anti-Lock Bromsar fungerar
• 10 problem som bilar kan diagnostisera av sig själva
• Hur automatiska bromssystem fungerar

källor

• Ashley, Steven. "Smarta bilar och automatiska motorvägar." Magazine för maskinteknik. Maj 1998. (2 oktober 2013) http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/may98/features/smarter/smarter.html
• Carroll, Rory. "Tesla går in i loppet för att bygga självkörande bil." Reuters. 17 september 2013. (2 oktober 2013) http://www.reuters.com/article/2013/09/18/us-tesla-selfdriving-idUSBRE98H01720130918
• Nyheter om konsumentrapporter. "BMW Traffic Jam Assistant ställer självkörande bil närmare än du tror." Yahoo! Bilar. 11 juni 2013. (2 oktober 2013) http://autos.yahoo.com/news/bmw-traffic-jam-assistant-puts-self-driving-car-200016961.html
• Del-Colle, Andrew. "De 12 viktigaste frågorna om självkörande bilar." Populär mekanik. (8 oktober 2013) http://www.popularmechanics.com/cars/news/industry/the-12-most-important-questions-about-self-driving-cars-16016418
• Fischer, Adam. "Inom Googles strävan att popularisera självkörande bilar." Populär vetenskap. 19 september 2013. (2 oktober 2013) http://www.popsci.com/cars/article/2013-09/google-self-driving-car
• Greene, Kate. "Stanfords nya förarlösa bil." Technology Review. 15 juni 2007. (2 oktober 2013) http://www.technologyreview.com/news/408059/stanfords-new-driverless-car/
• Guizzo, Erico. "Så fungerar Googles självkörande bil." IEEE Spectrum. 18 oktober 2011. (6 oktober 2013) http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/artificial-intelligence/how-google-self-driving-car-works
• Healey, James R. och Mays, Kelsey. "Vilka bilar parkerar sig själva bäst? Utmana resultat." USA Today. 6 december 2012. (8 oktober 2013) http://www.usatoday.com/story/money/cars/2012/12/06/self-parking-cars-challenge/1743199/
• Howard, Bill. "Frankfurt Auto Show: Mercedes visar upp helt autonoma S-klass, produktionsbilar som kommer fram till 2020." Extremetech. 16 september 2013. (2 oktober 2013) http://www.extremetech.com/extreme/166598-frankfurt-auto-show-mercedes-shows-off-fully-autonom-s-class-production-cars -coming-by-2020
• Innovativa transporttekniker. "ParkShuttle." (2 oktober 2013) http://faculty.washington.edu/jbs/itrans/parkshuttle.htm
• Krishner, Tom. "GM undersöker förarlösa bilar." MSNBC. 6 januari 2008. (2 oktober 2013) http://www.msnbc.msn.com/id/22529906/
• Markoff, John. "I hög hastighet, på vägen till en förarlös framtid." The New York Times. 27 maj 2013. (2 oktober 2013) http://www.nytimes.com/2013/05/28/science/on-the-road-in-mobileyes-self-driving-car.html
• New York Daily News. "Audi visar upp självkörning, självparkering A6 Avant och RS7 Sportback." 28 jan 2013. (2 oktober 2013) http://www.nydailynews.com/autos/audi-shows-self-driving-cars-article-1.1249419
• Squatriglia, Chuck. "GM säger förarlösa bilar kan vara på väg 2018." Wired Magazine. 7 januari 2008. (2 oktober 2013) http://blog.wired.com/cars/2008/01/gm-says-driverl.html
• Strauss, Eric. "CES 2008: En förarlös SUV ger tur i framtiden." ABC Nyheter. (2 oktober 2013) http://abcnews.go.com/Technology/GadgetGuide/story?id=4101838
• Taylor, Alex III. "Nissan går stort på självkörande bilar." CNN-pengar. 4 september 2013. (2 oktober 2013) http://money.cnn.com/2013/09/04/autos/nissan-360-irvine.fortune/index.html
• Tierney, John. "I framtiden kommer smarta människor att låta deras bilar ta kontroll." The New York Times. 4 december 2007. (2 oktober 2013) http://www.nytimes.com/2007/12/04/science/04tier.html
• Trillan, Calvin. "Park, sa han." The New York Times. 26 jan 2007. (2 oktober 2013) http://www.nytimes.com/2007/01/26/opinion/26trillin.html