Сам себе хозяин. Топ-5 технологий, которые изменят автомобиль

Автоматическое управление транспортными средствами это давняя мечта фантастов. Самолеты и поезда уже активно ездят самостоятельно. Правда, быстро меняющиеся условия трафика не позволяют еще создать полноценные автопилоты для автомобилей. Но в течение 5-10 лет человечество подойдет к решению этой задачи. В дело включились специалисты космических технологий.

Команда исследователей Nissan из американского исследовательского центра Silicon Valley Research Center и специалисты NASA из Ames Research Center в Мофетт Филд (Калифорния) подписали соглашение о разработке автоматизированных систем управления для транспорта.

Директор Ames Research Center Пит Уорден (Pete Worden) уверен, что им удастся же в 2020 году сделать автомобиль, способный самостоятельно передвигаться в условиях насыщенного трафика современных городов. NASA готово обогатить проект своими технологиями и интеллектуальным капиталом, ну а Nissan намерен поделиться уже существующей инфраструктурой, полигонами и техническими носителями, к примеру несколькими десятками электрокаров LEAF.

Для NASA эти работы важны тем, что разработанные технологии автоматического управления могут пригодятся для роботов для других планет, к примеру, для Марсе или для спутников Юпитера.

Между тем, перспективность и эффективность автомобильного автопилота показывают немцы через участие в автоспорте. Этой зимой роботизированная модель Audi RS 7 прошла испытания на трассе в Хоккенхайме (Hockenheim) и на автодроме Ascari Race Resort. Audi RS 7 двигалась по заранее прописанной траектории, где перегрузка при торможении превышает 1,3g, а поперечная перегрузка достигала 1,1g. В Хоккенхайме машина-робот смогла разогнаться до 240 км/ч. Профессор Ульрих Хаккенберг, член совета директоров по техническому развитию AUDI AG, считает, что в скором будущем возможна организация гонок DTM для беспилотных автомобилей.

Несмотря на любые технологии, лучше чем человек управлять машиной не сможет ни один робот. Компания Jaguar Land Rover предложила максимально упростить процесс вождения и расширить возможности человека за счет технологий дополненной реальности. Существует уже несколько технических устройств, которые дойдут до стадии серийного производства в течение 5-7 лет.

Jaguar Land Rover запустил проект по разработке технологий визуализации информации внутри салона автомобиля. По задумке, водитель сможет прямо из салона заглянуть под днище или воспользоваться услугами виртуального попутчика. Кроме того, созданы рабочие образцы навигационной системы Follow-me Ghost Car.

Технология 360 Virtual Urban Windscreen рассчитана на проецирование дорожной информации не только на стекла, но и на панели кузова внутри кабины. Так поворачивая голову вбок, водитель сможет посмотреть через «железо» и увидеть бордюры, камни и иные препятствия на парковке или во время движения, к примеру, на повороте. Изображение с улицы будет поступать от нескольких камер по периметру машины, а их проекции создаются лазерными лучами. По этой же схеме реализован и так называемый «прозрачный капот» на концепте Land Rover Discovery Vision. Благодаря камерам под бампером изображение поверхности дороги направляется проектором на лобовое стекло. С водительского кресла кажется, что смотришь через капот и видишь все, что творится под колесами. Для лучшей оценки поверхности используются лазерные сканеры. Если по пути обнаружится острый валун или бетонный блок посреди грунтовки, то компьютер прорисует его контуры на лобовом стекле. Эта функция очень пригодится в темное время суток.

Считается, что наиболее простой и эффективный способ доехать в неизвестное место это пристроиться в хвост к кому-нибудь более опытному. Доктор Вольфганг Эппле, директор по исследованиям и технологиям Jaguar Land Rover придумал рисовать на лобовом стекле виртуальный автомобиль-поводырь, который, как голубой призрак должен следовать по настоящим дорогам и вести за собой водителя. Система получила название Follow-Me Ghost Car Navigation.

На данный момент Jaguar Land Rover лидируют в области технологий дополненной реальности.

Не утихают споры на тему, способны ли гибридные автомобили вытеснить ДВС. Сомнений в этом предостаточно, ведь гибриды намного дороже, и главное, по энерговооруженности значительно проигрывают современным схемам двигательных установок. Лишние электродвигатели и батареи только заполняют свободное место и имеют большой вес. Но как тогда без гибридов добиться снижения выхлопов до уровня 90 гр., то есть установленного Европой предела вредных веществ. Концерн Volkswagen ищет пути решения проблемы в обход гибридных схем. По мнению немецких инженеров, здравый баланс надежности, эффективности и экономичности есть у дизельных моторов, а порога в 90 гр. СО можно добиться с помощью синтетической солярки.

Компания Audi открыла в прошлом году в Дрездене экспериментальный завод-лабораторию по производству нового синтетического топлива e-diesel, добываемого из углекислого газа и воды. Партнерами Audi стали компании Climeworks и Sunfire. Завод-лаборатория получил финансовую поддержку и Федерального Министерства образования и исследований Германии. На официальном запуске присутствовал и федеральный министр Германии по образованию и исследованиям проф. Йоханна Ванка.

Главная особенность технологического процесса в том, что топливо добывается из воздуха и воды! Сначала углекислый газ захватывается из атмосферы при помощи специальных емкостей и после химических преобразований отделяется от кислорода и азота. Разработкой этого процесса занимается швейцарская Climeworks.

Второй технологический процесс представляет из себя простое расщепление воды на водород и кислород. 

На третьем этапе собранный углекислый газ и водород поступают в химическую камеру где вступают в реакцию друг с другом при температуре 220 гр. под давлением 25 бар. На выходе получается энергонесущая жидкость под названием Blue Crude.

До 80 % этой жидкости может быть преобразовано в синтетическое дизельное топливо под маркой Audi e-diesel, не имеющее свинцовых примесей. В настоящее время экспериментальный завод способен производить примерно 160 л. Blue Crude в день.

Нужно сказать, что у Германии имеется колоссальный опыт по производству синтетического топлива. Во время Войны Германия получала бензин из угля. Теперь очередь дошла до солярки.

Давно установлено, что трафик в больших городах подчиняется законам гидродинамики. Поток ведется себя примерно так же, как поток жидкости в трубах. Чем меньше хаоса и турбулентностей, тем выше скорость движения. А как избежать хаоса? Через централизованное управление всем трафиком. Подобные системы разрабатывают многие компании. К примеру Toyota не первый год привозит на выставку SEMA в Лас-Вегас систему контроля, опирающуюся на сеть городских датчиков и управляющую движением через светофоры.

Volvo Cars пошла дальше и в марте этого года на Международной выставке мобильных систем и технологий Mobile World Congress (MWC) в Барселоне показала Connected Vehicle Cloud на базе платформы Ericsson Multiservice Delivery Platform. Это облачная сеть, включающая тысячи машин, передающая информацию через технологии дополненной реальности. Информация о проблемных участках собирается от всех участников движения через мониторинг электронных систем. Срабатывание ABS или стабилизации тут же передается в единый центр и анализируется несколькими параллельными серверами. Затем при накоплении статистических данных выявляют проблемы с дорожным покрытием, с превышением скорости, с нарушениями ПДД. Проблемные участки помечаются на картах и вместе с рекомендациями отсылаются машинам поблизости. При этом обмен информацией должен происходить без участия водителей через «облако» Volvo Cloud.

Директор по информационным технологиям Volvo Cars Group Клас Бендрик, считает, что в скором будущем в сеть будут интегрированы не только светофоры , но и уличное освещение, которое может информировать водителей о той или иной проблемной зоне. К примеру, участки гололеда будут подсвечиваться яркими цветами на дороге.

В настоящее время в Швеции и Норвегии проходит экспериментальная апробация системы, а количество автомобилей, задействованных в проекте, достигло уже одной тысячи.

Главная технология, к которой стремятся производители, это, конечно, управление без механической связи, по проводам. По замыслу, автоматизированные системы когда-нибудь возьмут управление машиной в свои руки. Но сделать это без исполнительных механизмов невозможно. Если встроить в машину робота, то ведь он должен как-то нажимать на педали и крутить руль! А пользоваться обычными человеческими органами управления встроенный в машину робот не может.

Технология Drive by Wire направлена на осуществление этой задачи и разрабатывается еще с 80-х годов. Первым ее элементом стала электронная педаль газа, впервые воплощенная на спорткаре Chevrolet Corvette. На этой машине электроника сама определяла степень открытия дросселя. Затем пошли автоматические коробки передач с электронными джойстиками, позволяющими лучше скомпоновать машину. Какое-то время концерны экспериментировали и с тормозами. К примеру, Mercedes Benz ставил на некоторые комплектации E-класса электронные тормоза, но быстро отказался от затеи, так как не было 100% гарантии, что узел станет работать надежно в течение всего периода эксплуатации.

Уже к концу 90-х многие крупные автопроизводители показали прототипы машин Drive by Wire. Заявлялось, что такая машина способна трансформироваться и управляться без участия человека. Предлагались даже автомобили с поворачивающейся кабиной. В 2003 году GM показал платформу AUTOnomy, представляющую из себя универсальное шасси, с встроенными топливными элементами, электродвигателями и управляющей электроникой. По задумке авторов, на такую тележку можно водрузить любой кузов, а все управление подключалось через пару штекеров.

Между тем, к технологии Drive-by-wire имелись серьезные вопросы. Конечно, хорошо, что роботизированная машина сможет крутить кабиной, но как решить проблемы с надежностью таких систем. Что делать, если на большой скорости провода вдруг потеряют связь.

Ответ на этот вопрос дали инженеры Nissan. Они совместили Drive-by-wire с обычным механическим приводом. Ими была разработана технология рулевого управления Direct Adaptive Steering, где рулевой вал был разрезан на две части. В месте соединения была установлена муфта. В обычном режиме вал разомкнут и рулевой рейкой управляет электропривод. Если же случается неисправность, и электроника выходит из строя, то муфта отключается и два конца вала жестко соединяются, возвращая машине и водителю привычную механическую связь руля и колес.

Впервые Direct Adaptive Steering была воплощена в седане Infiniti Q50. Использование технологии открывает возможность установки на машину систем подруливания. Заявляется,что Q50 вскоре научится делать даже лосиной маневр. Если человек не реагирует на опасность, а камеры и радары определили, что на дорогу неожиданно выбежал человек или животное, то автомобиль должен резко совершить маневр избежания столкновения, а затем самостоятельно припарковаться у обочины и вызвать спасательные службы. Такая же остановка будет совершена, если машина определит, что водитель вдруг заснул или плохо себя чувствует. В общем, первые шаги на пути к умным машинам уже сделаны.