最前沿的自動駕駛機器人關鍵技術

當前自動駕駛機器人的發展現狀,國外存在很大技術壟斷,且價格較為昂貴。而國內在自動駕駛機器人方面的研發並不多,大多集中在開發無人駕駛操作系統。

自動駕駛機器人實現功能和應用範圍,主要取決於關鍵技術的研發,關鍵技術主要體現在環境感知系統、控制系統和執行機構 3 方面。

最前沿的自動駕駛機器人關鍵技術

人們對汽車的安全性和可靠性提出了越來越高的要求

自動駕駛機器人關鍵技術究竟有哪些呢?

1)環境感知系統

環境感知系統是為獲得道路、車輛位置和障礙物的詳細信息,是自動駕駛機器人正常行駛和準確控制的基礎,主要包括 GPS 定位和視覺感知。

在車輛定位中,為提高定位精度常採用差分 GPS 定位技術。視覺感知主要是進行車道線、道路標識、信號燈、行人和障礙物的信息識別,環境感知的精確性和信息處理的實時性是視覺技術的關鍵,可以選擇單目視覺或者多目視覺進行信息獲取和處理。

為保證環境感知系統能夠提供可靠和精確的環境信息,可以在視覺圖像處理的基礎上藉助雷達、GPS 及其他傳感器進行多源信息融合。

最前沿的自動駕駛機器人關鍵技術

“自動駕駛大腦”系統

2)控制系統

控制系統是自動駕駛機器人的核心,它在人為控制指令下根據車輛狀態和環境感知信息,通過決策將控制指令發送給執行機構,實現車輛的速度控制和方向控制,主要包括驅動方式和控制策略兩方面。

驅動方式有氣動、液動和伺服驅動等方式,可根據各驅動方式特點和適用場景選擇合適的驅動方式,並體現在控制策略當中。控制策略是在考慮車輛行駛安全的前提下對車輛速度和方向進行控制,如車道保持、巡航、換道、超車、避撞等功能的實現。

在道路試驗中主要考慮車輛的方向控制,這是一個典型的預瞄控制行為,需要通過駕駛機器人找到當前道路環境下的預瞄點,再根據預瞄點對車輛進行控制。常用的有經典的智能 PID 算法,如模糊 PID 算法、神經網絡 PID 算法等。

3)執行機構

執行機構是自動駕駛機器人實現所有預期功能的基礎,它通過操縱車輛離合器踏板、制動踏板、油門踏板、方向盤,甚至換擋桿和點火機構,實現速度控制、方向控制和安全控制。

在自動駕駛機器人進行各項功能操作時,需要像經驗豐富的駕駛員一樣保證機械腿和機械腿的協調性。例如在汽車制動時,駕駛機器人需要保證離合踏板機械腿、油門踏板機械腿、制動踏板機械腿和方向盤機械手之間合理的時序關係,符合正確的駕駛行為。

最前沿的自動駕駛機器人關鍵技術

汽車將按照設計的程序執行命令

自動駕駛機器人又有哪些應用?

自動駕駛機器人可以代替司機進行重複性、危險性和高精度的道路試驗,主要體現在以下3個方面:

1)單一駕駛環境下,代替駕駛員執行易疲勞、重複性的駕駛操作,如汽車耐久性試驗和道路性能測試試驗。

2)應用於控制精度高的測試試驗和駕駛要求,如通過自動駕駛機器人可以實現勻速駕駛、S 型駕駛、按里程駕駛等。

3)進行危險性試驗,如 ABS、ESP 試驗,防側翻試驗,避免了駕駛員執行操作時存在的安全隱患。

自動駕駛機器人還可以通過其他輔助系統實現無人駕駛,如環境感知系統、人工智能控制系統等,實現自動駕駛機器人駕駛車輛的高度自動化,通過控制車輛速度和方向實現自主駕駛車輛在特定環境或路徑下載客、運輸、探測等功能和任務,如城市快速公交、景區機器人出租車、礦區自動駕駛機器人運輸車等。


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