Το εγχείρημα για τη δημιουργία ενός πλήρως αυτόνομου οχήματος σήμερα δεν είναι εύκολο και διάφορα προβλήματα, είτε τεχνολογικά είτε ηθικού ενδιαφέροντος, θα πρέπει να λυθούν.
Στην επίλυση των προβλημάτων βοηθούν και τα συστήματα ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) που υπάρχουν ήδη στα οχήματα που οδηγούμε και βελτιώνουν την οδηγική μας εμπειρία κάνοντας τα οχήματα πιο ασφαλή και διασκεδαστικά.
Τα ADAS συστήματα είναι αρκετό καιρό υπο ανάπτυξη και εξέλιξη και περιλαμβάνονται σχεδόν σε όλα τα οχήματα που βρίσκονται σήμερα στην αγορά. Η προσθήκη τέτοιων συστημάτων είναι με τη πάροδο του χρόνου αυξανόμενη, με κάθε νέο μοντέλο να χρησιμοποιεί όλο και περισσότερα και πιο ανεπτυγμένα.
Χρήσιμο θα ήταν σε αυτό το σημείο να αναφερθούμε σε κάποια απο τα βασικότερα συστήματα ADAS απο τα πιο κοινά μέχρι τα πιο εξεζητημένα.
• ABS (Anti-lock Braking System): Το σύστημα ABS δεν είναι νέο. Εγκαταστάθηκε σε οχήματα στις αρχές της δεκαετίας του 70’ αλλά προέρχεται απο μελέτες και συστήματα που προορίζονταν για αεροσκάφη, ενω οι μελέτες αυτές έχουν τις ρίζες τους στη δεκαετία του 1920! Σκοπός της συγκεκριμένης τεχνολογίας είναι να μεταβάλλει τη υδραυλική πίεση στο σύστημα πέδησης του οχήματος όταν οι αισθητήρες ταχύτητας που ειναι εγκατεστημένοι σε κάθε τροχό του “αντιληφθούν” πως η ταχύτητα περιστροφής των τροχών είναι μικρότερη απο εκείνη που θα έπρεπε, σύμφωνα με τη ταχύτητα κίνησης του οχήματος. Σε μια τέτοια περίπτωση, μειώνεται η υδραυλική πίεση σε όλους ή κάποιους απο τους τροχούς εμποδίζοντας το μπλοκάρισμά τους. Η διαδικασία αυτή επιτρέπει στο όχημα να έρχεται σε στάση σε συνθήκες ολισθηρού οδοστρώματος μέχρι και 30% πιο γρήγορα.
• ESP (Electronic Stability Program): Είναι εξέλιξη του ABS και διαφέρει στο γεγονός πως αξιοποιεί δύο ή και περισσότερους αισθητήρες (επιπλέον εκείνων του ABS), έναν αισθητήρα μέτρησης της γωνίας περιστροφής του τιμονιού και ένα γυροσκόπιο. Ο ηλεκτρονικός εγκέφαλος του συστήματος συγκρίνει τις πληροφορίες απο τους αισθητήρες και μόλις εντοπίσει διαφορές απο τη στροφή του τιμονιού και την κατεύθυνση του οχήματος, επεμβαίνει φρενάροντας έναν ή περισσότερους τροχούς (μέχρι 3) ώστε να διορθώσει τη πορεία του.
• TCS (Traction Control System): Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί τους ίδιους αισθητήρε με το ABS κατά την επιτάχυνση ενός οχήματος, και όταν διαπιστώσει πως κάποιο απο τα λάστιχα χάσει την πρόσφυσή του, επεμβαίνει εφαρμόζοντας τα φρένα ανάλογα με την περίπτωση.
Μάθε τα πάντα για την αυτόνομη οδήγηση και τα επίπεδα αυτονομίας
• Parking sensors: Ουσιαστικά πρόκειται για απλούς αισθτήρες απόστασης που μετρούν την απόσταση μεταξύ του σημείιου τοποθέτησής τους και το πλησιέστερο σταθερό αντικείμενο. Η πλειοψηφία τους σήμερα ειναι αισθητήρες υπερήχων οι οποίοι όταν ενεργοποιηθούν εκπέμπουν ήχους σε μη ακουστικές συχνότητες. Όταν τα σήματα αυτά βρουν κάποιο εμπόδιο ανακλούνται και επιστρέφουν στη πηγή (τον αισθητήρα) Μετρώντας το χρόνο επιστροφής τους, η μονάδα ελέγχου κρίνει αν η απόσταση είναι μέσα στα προκαθορισμένα απο το κατασκευαστή όρια, και δίνει την εντολή για την εκπομπή προειδοποιητικών μηνυμάτων ακουστικών ή οπτικών ανάλογα με την υλοποίηση του συστήματος.
• Rear view cameras: Μπορεί η κάμερα οπισθοπορείας να προσφέρεται σήμερα απο τους κατασκευαστές οχημάτων σαν καινοτομία, αλλά πρόκειται επίσης για τεχνολογία που πρωτοπαρουσιάστηκε τη δεκαετία του 60’. Η εξέλιξη των ηλεκτερονικών που μείωσε τον όγκο τους και η επινόηση νέων όπως οι LCD οθόνες, καθώς και η μείωση του κόστους παραγωγής τους, επέτρεψε την εγκατάστασή τους στα σημερινά αυτοκίνητα. Η αρχή λειτουργίας των συστημάτων κάμερας οπισθοπορείας είναι πολύ απλή. Μια μικροσκοπική κάμερα τοποθετημένη στο πίσω μέρος του οχήματος στέλνει το σήμα της στην οθόνη του, και μας επιτρέπει να βλέπουμε το χώρο πίσω απο το αυτοκίνητο. Το σύστημα αυτό σε συνδιασμό με τους αισθητήρες παρκαρίσματος μας βοηθάει κατα τη στάθμευση και στέλνει στον οδηγό οπτικά πλέον και ηχητικά ερεθίσματα για την αποτροπή ατυχημάτων.
• Rain sensors: Πολλά απο τα οχήματα που κυκλοφορούν σήμερα είναι εξοπλισμένα με αισθητήρες βροχής που επιτρέπουν στο όχημα να κάνει αυτόματη χρήση των υαλοκαθαριστήρων όταν βρέχει και να ρυθμίζουν την ταχύτητα τους ανάλογα με την ποσότητα της βροχής. Στην ουσία πρόκειται για αισθητήρες που είναι τοποθετημένοι πίσω απο το μπροστινό τζάμι του αυτοκινήτου και μετρούν τη διάθλαση του φωτός σε αυτό. Οι αισθητήρες αυτοί εκμεταλλεύονται το γεγονός πως το φως στο τζάμι διαθλάται κατά 45 μοίρες όταν είναι στεγνό και κατά 60 μοίρες όταν αυτό ειναι βρεγμένο. Μετρώντας το ποσοστό διάθλασης, δίνεται η εντολή για τη χρήση των υαλοκαθαριστήρων.
• Cruise Control: Ανακαλύφθηκε το 1948 απο τον Ralph Teetor, και επιτρέπει στα οχήματα να διατηρούν την ταχύτητά τους σε μια προκαθορισμένη τιμή χωρίς την επέμβαση του οδηγού. Στα σύγχρονα cruise control συστήματα η ταχύτητα ελέγχεται ηλεκτρονικά απο τον εγκέφαλο του αυτοκινήτου ο οποίος στη συνέχεια ρυθμίζει τη ποσότητα του γκαζιού που θα πρέπει να εφαρμόσει για να τη διατηρήσει σταθερή.
• Adaptive Cruise control: Πρόκειται για εξέλιξη του cruise control συστήματος στο οποίο προστίθεται ένας αισθητήρας radar ή lidar. Ο αισθητήρας αυτός υπολογίζει την απόσταση απο το προπορευόμενο όχημα στέλνοντας ραδιοσήματα ή σήματα στο οπτικό φάσμα και στη συνέχεια μετρώντας το χρόνο επιστροφής τους. Έτσι, γνωρίζοντας πλεον την απόσταση αυτή, το όχημα μπορεί να μεταβάλλει τη ταχύτητά του ώστε να την κρατάει σταθερή αποφεύγοντας συγκρούσεις καταφέρνοντας να προειδοποιεί τον οδηγό και να φρενάρει όταν αυτό ειναι απαραίτητο.
• Hill assist & hill decent control: Το hill assist ειναι ένας μηχανισμός που κατασκευάστηκε απο την Bendix και κρατάει ενεργοποιημένα τα φρένα του αυτοκινήτου μέχρι ο οδηγός να αφησει το συμπλέκτη και να φτάσει στο σημείο αποσύμπλεξης ώστε να εκιννήσει το όχημα χωρίς να κυλίσει προς τα πίσω σε μια ανηφόρα. Παρόμοια, το hill decent σύστημα, όταν ένα όχημα βρίσκεται σε κατηφορικό δρόμο και κινείται χωρίς ο οδηγός να πατάει τα φρένα ή το γκάζι, τότε ενεργοποιείται το ABS κρατώντας την ταχύτητα σε μια προκαθορισμένη τιμή.
• Blind spot monitoring: Τα Blind spot monitoring συστήματα ειναι και αυτά πρόσφατα και έχουν σκοπό την αποφυγή ατυχημάτων με οχήματα που βρίσκονται σε θέση που δεν είναι παρατηρήσιμα απο τους καθρέφτες του οδηγού. Ουσιαστικά πρόκειται για αισθητήρες εγγύτητας που είναι τοποθετημένοι συνήθως στους πλαϊνούς καθρέφτες του αυτοκινήτου και προειδοποιούν τον οδηγό οπτικά ή ηχητικά.
• Automotive heads up display: Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται για κάθε πληροφορία που προβάλεται στο οπτικό πεδίο του οδηγού χωρίς εκείνος να χρειάζεται να απομακρύνει το βλέμα του απο το δρόμο. Συνήθως χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι. Η πρώτη έχει να κάνει με την προβολή των πληροφοριών σε ένα ενδιάμεσα απο τον οδηγό και παρ μπριζ τοποθετημένο τζάμι και το οποίο μπορεί να ανασυρόμενο. Η δεύτερη μέθοδος χρησιμοποιεί ως επιφάνεια προβολής το ίδιο το παρμπρίζ το οποίο όμως έχει υποστεί ιδιαίτερη επεξεργασία. Οι πληροφορίες αυτές προβάλλονται και στις δύο περιπτώσεις απο ένα μηχανισμό προβολής που βρίσκεται τοποθετημένος εσωτερικά στο ταμπλό του οχήματος.
• Lane departure/change/centering warning systems: Το σύστημα χρησιμοποιεί υπέρυθρους αισθητήρες στραμένους στο δρόμο που “διαβάζουν” συνεχώς τις συνεχείς ή διακεκομένες διαχωριστικές γραμμές. Στην περίπτωση που το όχημα πατήσει τις γραμμές χωρίς ο οδηγός να έχει χρησιμοποιήσει τα φλας, τότε προειδοποιεί τον οδηγό μέσω οπτικών ή και ηχητικών σημάτων ή μέσω δόνησης στο κάθισμα του.
• Automatic parking system: Αρκετά οχήματα σήμερα παρέχουν στον οδηγό τη δυνατότητα αυτόματου παρκαρίσματος. Τα συστήματα αυτόματου παρκαρίσματος αρχικά αναπτύχθηκαν περίπου 20 χρόνια πριν και υλοποιούνται με τη χρήση υπερηχητικών αισθητήρων εγγύτητας εμπρός, πίσω αλλά και στα πλάγια του οχήματος που υπολογίζουν την απόσταση του αυτοκινήτου απο το πεζοδρόμιο και τα υπόλοιπα παρκαρισμένα οχήματα. Στη συνέχεια η μονάδα ελέγχου του συστήματος υπολογίζει τις κινήσεις που θα πρέπει να γίνουν και καθοδηγούν τον οδηγό να τις πραγματοποιήσει, αφου εκείνος ελέγχει στην πλειοψηφεία των συστημάτων την κίνηση και το φρενάρισμα του αυτοκινήτου. Με άλλα λόγια, το αυτόματο σύστημα στρίβει το τιμόνι στη κατάλληλη γωνία για την κάθε κίνηση και στη συνέχεια δίνει οδηγίες στον οδηγό να κινήσει το όχημα και να το σταματήσει τη κατάλληλη στιγμή. Τα πιο σύγχρονα συστήματα αυτόματου παρκαρίσματος αναλαμβάνουν εξ’ ολοκλήρου τη διαδικασία αλλά μονάχα για παρκάρισμα σε συγκεκριμένες θέσεις παρκαρίσματος που ο οδηγός χρησιμοποιεί συχνά, αφου πρώτα καταγράψουν τη διαδικασία που πραγματοποιείται με τη παρέμβαση του οδηγού. Το σύστημα “μαθαίνει” τις κινήσεις και μπορεί να τις επαναλάβει τις επόμενες φορές μόνο του χωρίς καμία παρέμβαση.
• Collision warning systems: Τα συστήματα αυτά επιτρέπουν την αποφυγή συγκρούσεων προειδοποιώντας τον οδηγό για επικείμενους κινδύνους. Υλοποιούνται με τη χρήση αισθητήρων radar, lidar ή και καμερών που υπολογίζουν την απόσταση απο προπορευόμενα οχήματα ή σταθερά εμπόδια. Ταυτόχρονα χρησιμοποιούν δεδομένα απο GPS δορυφόρους που καταγράφουν εμπόδια που βρίσκονται σταθερά τοποθετημένα σε σημεία της διαδρομής όπως είναι σηματοδότες ή και πινακίδες διαχείρησης της κυκλοφορίας. Τα συστήματα αυτά προειδοποιούν τον οδηγό για κινδύνους χρησιμοποιώντας οπτικά και ηχητικά ερεθίσματα, ενω μπορούν να αναλάβουν πλήρως τον έλεγχο του οχήματος σε περίπτωση που ο κίνδυνος είναι άμεσος, εφαρμόζοντας τα φρένα, στρίβωντας το τιμόνι ή επεμβαίνοντας και στα δύο ταυτόχρονα ανάλογα τη περίπτωση.
• Emergency driver assistance: Πρόκειται για συστήματα ασφαλείας που παρατηρούν τη συμπεριφορά του οδηγού και το πόσο συχνά αυτός κάνει διορθώσεις στο τιμόνι, τα φρένα και το γκάζι. Συγκρίνοντας τις κινήσεις αυτές με μια βάση δεδομένων, μπορεί να κρίνει αν ο οδηγός ελέγχει το όχημα ή για οποιοδήποτε λόγο δεν είναι ικανός να το κάνει. Στη δεύτερη περίπτωση, το σύστημα κάνει χρήση άλλων αυτοματισμών του οχήματος (ABS, Lane assist, Park assist) και φέρνει το όχημα σε στάση με ασφάλεια.
• Autopilot systems: Απο τα ADAS συστήματα, εκείνο που βρίσκεται πιο κοντά στην αυτονομία και ταυτόχρονα ειναι πιο περίπλοκο και ακριβό να υλοποιηθεί είναι το σύστημα αυτόματου πιλότου. Τα αυτοκίνητα της Tesla είναι εξοπλισμένα με αυτό, καθώς και κάποια απο κατασκευαστές όπως η Renault και η Nissan. Ο αυτόματος πιλότος συγκεντρώνει λειτουργίες απο συστήματα που έχουμε ήδη αναφέρει όπως είναι τα lane assist, collision detection, emergency driver assistance, parking assistance και καταφέρνει να χειριζεται το όχημα για μεγάλο χρονικό διάστημα και μεγάλες αποστάσεις χωρίς την παρέμβαση του οδηγού. Το σύστημα αυτόματου πιλότου λαμβάνει πληροφορίες απο ένα μεγάλο αριθμό αισθητήρων τοποθετημένων σε στρατηγικά επιλεγμένα σημεία του οχήματος και τις οποίες επεξεργάζετε μια μονάδα ελέγχου στο εσωτερικό του οχήματος. Όταν το σύστημα αυτόματου πιλότου ειναι ενεργοποιημένο, προβάλει πληροφορίες για την πορεία του στον οδηγό, ενω απαιτεί κατά τακτά χρονικά διαστήματα την επέμβαση του οδηγού (π.χ. αγγίζοντας το τιμόνι), επιβεβαιώνοντας πως αυτός είναι κάθε στιγμή σε ετοιμότητα να αναλάβει το χειρισμό του οχήματος αν αυτό θεωρηθεί απαραίτητο. Παρά το γεγονός πως με τη χρήση του αυτόματου πιλότου, το αυτοκίνητο μπορεί να διανύσει αποστάσεις χωρίς την επέμβαση του οδηγού, τα οχήματα που έχουν τη δυαντότητα αυτή δεν θεωρούνται αυτόνομα. Η επέμβαση του ανθρώπου είναι ακόμη απαραίτητη σε ορισμένες περιπτώσεις, καθώς επίσης ο αυτόματος πιλότος δεν είναι ακόμη σε θέση να αντιμετωπίσει δύσκολες ή περίπλοκες συνθήκες καθημερινής οδήγησης. Ταυτόχρονα η τεχνολογία δεν είναι ακόμη ώριμη αλλά ακόμη υπό ανάπτυξη, ενώ συχνά αναφέρονται προβλήματα και δυσλειτουργίες του αυτόματου πιλότου.
Απο την ανάλυση της λειτουργίας των ADAS συστημάτων που προηγήθηκε είναι φανερό πως με όσα περισσότερα ADAS συστήματα είναι εξοπλισμένο ένα όχημα σήμερα, τόσο πιο κοντά στην αυτονομία βρίσκεται, αλλά δεν είναι αυτόνομο.
