Toyotin raziskovalni inštitut in Univerza Stanford dosegla prvo popolnoma avtonomno tandemsko driftanje na svetu

Toyotin raziskovalni inštitut (TRI) in Univerza Stanford sta danes naznanila nov svetovni dosežek na področju raziskav vožnje: avtonomno »driftanje« oz. drsenje skozi ovinek dveh vozil v tandemu.

Ekipi že skoraj sedem let sodelujeta pri raziskavah za varnejšo vožnjo. Njuni poskusi avtomatizirajo avtomobilistični manever, imenovan »driftanje«, pri katerem voznik po izgubi oprijema z vrtenjem zadnjih pnevmatik natančno nadzoruje smer vozila. Ta veščina se lahko uporablja pri reševanju po zdrsu na snegu ali ledu. Ko so dodali še drugo vozilo, ki »drifta«, so natančneje simulirali dinamične razmere, v katerih se morajo vozila hitro odzvati na druga vozila, pešce in kolesarje.  

»Naši raziskovalci so se zbrali z enim samim ciljem: narediti vožnjo varnejšo,« je povedal Avinash Balachandran, podpredsednik oddelka za človeško interaktivno vožnjo na Toyotinem raziskovalnem inštitutu. »Z uporabo najnovejših orodij umetne inteligence je zdaj mogoče avtonomno »driftanje« dveh vozil v tandemu. To je najbolj zapleten manever v motošportu, doseganje avtonomije pri tem pa pomeni, da lahko dinamično nadzorujemo vozila v skrajnih razmerah. Na podlagi tega bodo prihodnja vozila imela vgrajene še naprednejše varnostne sisteme.«

»Fizika driftanja je dejansko podobna situaciji, ki jo lahko doživi vozilo na snegu ali ledu,« je dejal Chris Gerdes, profesor strojništva in eden od direktorjev Centra za avtomobilske raziskave na Stanfordu (CARS). »To, kar smo se naučili pri projektu avtonomnega driftanja, je že pripeljalo do novih tehnik za varno upravljanje avtomatiziranih vozil na ledu.«

V avtonomnem tandemskem driftanju dve vozili, vodilno in zasledovalno, vozita po progi včasih le nekaj centimetrov narazen, medtem pa delujeta na robu nadzora. Ekipa je za izdelavo umetne inteligence vozila uporabila sodobne tehnike, vključno z modelom nevronske mreže, ki je vozilu omogočal učenje iz izkušenj, podobno kot pri profesionalnem vozniku.

»Pogoji na progi se lahko po sončnem zahodu v nekaj minutah močno spremenijo,« je dejal Gerdes. »Umetna inteligenca, ki smo jo razvili za ta projekt, se za spopadanje s temi spremembami uči iz vseh naših preizkusov na progi.«

V avtomobilskih nezgodah vsako leto umre več kot 40.000 ljudi v ZDA in približno 1,35 milijona ljudi po vsem svetu. Veliko število teh nezgod je posledica izgube nadzora nad vozilom v nenadnih, spremenljivih razmerah. Avtonomija je zelo obetavna za pomoč voznikom pri pravilnem odzivanju.

»Ko vozilo začne drseti, se za izogib trku z drugim vozilom, drevesom ali oviro lahko zanašate le na svoje vozniške sposobnosti. Povprečen voznik takšne ekstremne okoliščine težko obvladuje, le delček sekunde pa lahko pomeni razliko med življenjem in smrtjo,« je dodal Balachandran. 

»Ta nova tehnologija se lahko pravočasno vklopi, da zavaruje voznika in prepreči izgubo nadzora, kot bi to storil izkušeni voznik.«

»S tem, ko dosežemo nekaj popolnoma novega, resnično pokažemo, kaj vse je mogoče,« je dodal Gerdes.

»Če nam to uspe, si lahko predstavljate, kaj vse lahko naredimo za večjo varnost vozil.«

Tehnične podrobnosti

• Preskusi so bili izvedeni na dirkališču Thunderhill Raceway Park v mestu Willows v Kaliforniji z dvema prirejenima voziloma GR Supra: algoritme v vodilnem vozilu so razvili na Toyotinem raziskovalnem inštitutu, tiste v zasledovalnem vozilu pa inženirji s Stanforda. 

• Toyotin raziskovalni inštitut se je osredotočil na razvoj robustnih in stabilnih nadzornih mehanizmov za vodilno vozilo, ki mu omogočajo ponovljive in varne vodilne vožnje. 
• Stanfordski inženirji so razvili modele in algoritme vozil z umetno inteligenco, ki omogočajo, da se zasledovalno vozilo dinamično prilagaja vožnji vodilnega vozila, tako da lahko ob njem drsi, ne da bi prišlo do trka.

• Družbi GReddy in Toyota Racing Development (TRD) sta prilagodili vzmetenje, motor, menjalnik in varnostne sisteme (npr. varnostno kletko, protipožarno zaščito) obeh vozil. Čeprav se ti med seboj rahlo razlikujeta, sta bili izdelani po enakih specifikacijah, kot se uporabljajo na tekmovanjih Formula Drift, da bi ekipama omogočili zbiranje podatkov s profesionalnimi vozniki v nadzorovanem okolju.
• Obe sta opremljeni z računalniki in tipali, ki jima omogočajo nadzor nad krmiljenjem, stopalko za plin in zavorami, hkrati pa zaznavata tudi svoje gibanje (npr. položaj, hitrost in hitrost vrtenja).

            ○       Ključno je to, da si delita namensko omrežje WiFi, ki jima omogoča komunikacijo v realnem času z izmenjavo informacij, kot sta njun relativni položaj in načrtovana pot.

            ○       Za avtonomno tandemsko »driftanje« morata vozili nenehno načrtovati ukaze za krmiljenje, stopalko za plin in zavoro ter pot, po kateri nameravata voziti, z uporabo tehnike, imenovane nelinearni modelni prediktivni nadzor (NMPC).

• Pri NMPC se za vsako vozilo na začetku določi cilje, matematično predstavljene kot pravila ali omejitve, ki jih mora upoštevati.

            ○       Cilj vodilnega vozila je vzdrževati drsenje po želeni poti, pri tem pa upoštevati fizikalne omejitve in omejitve strojne opreme, kot je največji kot krmiljenja.

            ○       Cilj zasledovalnega vozila je, da se približa vodilnemu in se proaktivno izogne trku.

• Vsako vozilo nato do 50-krat na sekundo reši in ponovi problem optimizacije, da določi, kateri ukazi za krmiljenje, stopalko za plin in zavoro najbolje izpolnjujejo njegove cilje, in se hkrati odziva na hitro spreminjajoče se razmere.
• Z uporabo umetne inteligence za nenehno usposabljanje nevronske mreže na podlagi podatkov iz prejšnjih preskusov so vozila z vsakim naslednjim preskusom boljša.

Za več tehničnih podrobnosti obiščite blog Tandem Drifting Medium Toyotinega raziskovalnega inštituta.

O Toyotinem raziskovalnem inštitutu

Toyotin raziskovalni inštitut (TRI) izvaja raziskave za izboljšanje človeških sposobnosti, pri čemer si prizadeva življenje narediti varnejše in bolj trajnostno. Ekipa raziskovalcev inštituta, ki jo vodi dr. Gill Pratt, razvija tehnologije za napredek na področju energije in materialov, umetne inteligence, osredotočene na človeka, interaktivne vožnje in robotike. TRI, ki je bil ustanovljen leta 2016, ima pisarne v mestih Los Altos v Kaliforniji in Cambridge v Massachusettsu. Za več informacij o TRI obiščite http://tri.global/.