Semiautonomisk kjøresystem tar over når sjåførene gjør feil

Automotive

Paul Ridden

17. juli 2012

9 bilder

MIT-forskere har utviklet et semiautonomisk sikkerhetssystem som gir en menneskelig sjåfør full kontroll over et kjøretøy til det oppdager at bilen er på vei mot en fare eller en hindring, hvor det tar kontroll og styrer sikkerhet (bilde med sterkt forhold til Sterling Anderson)

Vi alle liker å tro at vi er i kontroll ... aldri mer enn når vi er bak rattet på en bil, men det er anledninger når feil i dommen kan føre til en svak bump, eller noe verre. MIT-forskere har utviklet et semiautonomt kollisionsavvikssystem der den menneskelige sjåføren har full kontroll over kjøretøyet til systemet oppdager at bilen er på vei for en kollisjon eller er for nær et hinder for sikkerheten. Når en slik fare oppdages, vil systemet ta kontroll over kjøretøyet, ta det tilbake i en beregnet sikker sone, og deretter gi kontrollen tilbake til føreren.

Det såkalte intelligente co-pilot-systemet er Sterling Andersons arbeid (PhD-student ved MITs maskintekniske institutt) og Karl Iagnemma (hovedforsker ved Instituttets Robotic Mobility Group). I stedet for å bruke en banebasert kontroll, som for eksempel selvparkeringssystemer der en sjåfør lar bilen overta kontrollen av kjøretøyet for å parkere trygt, bruker systemet selektiv håndheving av begrensninger.

"Dette grunnlaget i begrensninger og tilsvarende områder med trygg reise gjør oss i stand til å gjøre noe mer enn autonome systemer kan gjøre, " anderson fortalte gizmag. "I stedet for å bare kontrollere kjøretøyet autonomt (som uten et menneske i sløyfen er et mye enklere proposisjon), er systemet vårt også i stand til å dele kontroll med den menneskelige sjåføren. I tillegg baserer vår tilnærming sine kontrollhandlinger på trussel - oppfattet behov for intervensjon - og tillater oss å skreddersy modus og nivå av intervensjon til ytelsen og / eller preferansen til den menneskelige sjåføren. "

Data som samles inn av sensorer på innsiden, et fremre kamera og laseravstandsmåler analyseres ved hjelp av en tilpasset algoritme, som bestemmer en sikker sone der den menneskelige sjåføren har full navigasjonskontroll av kjøretøyet. Skulle det semiautonomiske sikkerhetssystemet oppdage at handlingene til føreren er i ferd med å ta kjøretøyet utenfor den sone, kanskje rett opp mot et hinder eller fare, tar det over og styrer kjøretøyet tilbake til sikkerhet. En gang i sone igjen, blir kontrollen overlevert til sjåføren.

Anderson og Iagnemma har satt systemet gjennom mer enn 1200 forsøk i Michigan siden september 2011, hvor testdrivere ble satt foran en dataskjerm som viste en fremadgående videostrøm som trådte trådløst fra en tungmodifisert Kawasaki 4010 Mule ut på et hinder- belastet testområde. Verktøyet kjøretøyet var utstyrt med en Velodyne LIDAR, en inertial måleenhet, GPS, en Linux Linux-PC for behandling av sensor og posisjonsdata, samt styring / akselerator / bremsemotorer.

"Vårt kalman filter kombinerer dataene levert av GPS og IMU i et mer nøyaktig estimat av kjøretøyets sanne posisjon (får oss ned til ~ 0, 5 meter nøyaktighet), " forklarte Anderson. "Vær oppmerksom på at fordi vi bruker laseren til å føle hindringer, er den relative posisjonen til hindringer med hensyn til kjøretøyet kjent med større (~ 0, 1 meter) presisjon. Kontrolleren identifiserer, evaluerer og velger en av de forskjellige sti homotopier (eller 'korridorer') som er tilgjengelige i miljøet, utformer kjøretøyets posisjonsbegrensninger for å binde den, kombinerer de stillingsbegrensningene med kjente grenser på kjøretøyets tilstand og aktuatorer (dvs. styringsgrenser, dekkfriksjonsgrenser etc.) og forutser en optimal Escape-bane. I utgangspunktet forteller denne bane oss hvor nær kjøretøyet kommer til sine grenser hvis det skal forbli innenfor den sikre korridoren. Vi bruker denne prediksjonen til å veilede når, hvordan og hvor mye systemet intervenerer. "

Testdrivere brukte et dreiemomentaktivert ratt og gass- / bremsepedaler for å navigere i kjøretøyet over hindringskurset, av og til motta instruksjoner fra forskerne for å gå rett for en hindring og la systemet sparke inn og gjøre ting. Det var imidlertid fortsatt noen få kollisjoner registrert.

"Systemfeil som vi har opplevd til dato, reflekterer en eksperimentell plattform hvis quirks vi har identifisert og (tror vi) vet hvordan vi skal løse, men som vi stort sett har henvist til senere forbedring, " sa Anderson. "I sin nåværende konfigurasjon og på en utfordrende hindring reduserer systemet ulykken med over 75 prosent, samtidig som sjåføren kan redusere kurset sin ferdigstillelse med> 30 prosent. Vi tror at vi kan redusere kollisjonshastigheten til null med integrering av en IMU-taktikk (i motsetning til den billige vi bruker nå). Dette vil tillate oss å for eksempel spore og unngå hindringer som passerer gjennom LIDAR'en ~ 3 meter [9, 8 fots] blindpunkt. Andre endringer i vår hindringsdeteksjonsmetode (som å bare senke LIDAR for å redusere blindpunktet) kan også eliminere noen av disse feilene. "

Kanskje en manuell overkjøring av noe slag kan være en god ide, slik at drivere kan ta tilbake full kontroll i tilfelle systemfeil. Interessant nok, Anderson observert at testdrivere som satte fullstendig tro på at systemet fungerte bedre enn de som ikke trodde. Han sier også at sjåfører som ikke er klar over at systemet fungerer, bare kan tilordne effektiv kollisjonssvikt til god kjøring, som han anerkjente som ikke nødvendigvis å være en god ting (spesielt for de som nettopp startet, muligens bygge falsk tillit til en sjåfør svak evne og fører til dårlig kompetanseutvikling).

Eksperter kan også finne systemet for å kontrollere. Tenk deg at en politimann ikke klarer å komme i gang med en flyktig mistenkt fordi ombordsystemet bestemmer det usikkert å gjøre det. For å gjøre systemet mer tilpasningsdyktig har forskerne inkludert tweaks for å imøtekomme ulike nivåer av kjøreopplevelse.

"Som skrevet, tillater algoritmen vår tilpasning til ulike nivåer av sjåførens preferanse eller ytelse, " sa Anderson. "For de som foretrekker jevnere, sikrere ritt på bekostning av litt kontrollfrihet, er systemet mer aktivt. De som trenger eller foretrekker mer frihet, kan ringe tilbake intervensjonsnivået, redusere det til en senstids backup som ikke spar inntil siste øyeblikk. "

De ser også på muligheten for å bruke kameraet, akselerometeret og gyroen i en dashmontert smarttelefon for å gi den nødvendige tilbakemeldingen til systemet.

Forskningen ble støttet av United States Army Research Office og Defense Advanced Research Projects Agency. Eksperimentell plattform ble utviklet i samarbeid med Quantum Signal LLC med assistanse fra James Walker, Steven Peters og Sisir Karumanchi.

Et papir med tittelen Begrensningsbasert planlegging og kontroll for sikker, halvautonomisk drift av kjøretøy ble presentert på Intelligent Vehicles Symposium i Spania i forrige måned.

Kilde: MIT

Den svært modifiserte Kawasaki 4010 Mule ut på hindringsbelastet testområde (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Muleen styres eksternt av en menneskelig sjåfør satt foran en dataskjerm som viser en fremadgående videostrøm som strømmer trådløst fra kjøretøyet (Foto med takk til Sterling Anderson)

Data som samles inn av sensorer på innsiden, et fremre kamera og laserområdefinder analyseres ved hjelp av en tilpasset algoritme som bestemmer en sikker sone hvor den menneskelige sjåføren har full navigasjonskontroll av kjøretøyet (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Verktøyet kjøretøyet er utstyrt med en Velodyne LIDAR, en inertial måleenhet, GPS, en Linux Linux-PC for behandling av sensoren og posisjoneringsdataene og styring / akselerator / bremse aktuatorer (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Dataene som innsamles av sensorene overføres trådløst til en ekstern drivermodul (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Testdrivere bruker et dreiemomentaktivert ratt og gass- / bremsepedaler for å navigere i kjøretøyet over hindringsbanen (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Testdrivere ble satt foran en dataskjerm som viste en fremadgående videostrøm som ble streams trådløst fra en tungmodifisert Kawasaki 4010 Mule ut på et hindringsbelastet testområde (Photo courtesy of Sterling Anderson)

MIT-forskere har utviklet et semiautonomisk sikkerhetssystem som gir en menneskelig sjåfør full kontroll over et kjøretøy til det oppdager at bilen er på vei mot en fare eller en hindring, hvor det tar kontroll og styrer sikkerhet (bilde med sterkt forhold til Sterling Anderson)

Interessant nok, Anderson observert at testdrivere som satte fullstendig tro på at systemet utførte seg bedre enn de som ikke trodde (Photo courtesy of Sterling Anderson)

Anbefalt Redaksjonens