Az önvezető autók technológiája és története: a robotika szerepe a járműiparban

A közlekedés a 21. században jelentős változáson megy keresztül, hiszen ezen a területen is rohamtempóban gyűrűznek be az informatika és az infokommunikációs technológia legkorszerűbb megoldásai. Ezek a változások alapvetően a közlekedés egyre nagyobb fokú automatizálásához vezetnek. Az emberiség negyedik ipari forradalmának egyik fontos fejlesztése a már teljesen automatizált, emberi beavatkozás nélkül működő önvezető autó. A fejlesztés használata több szempontból is befolyásolja az ember mindennapi életét, a közlekedés rendszerét, a városfejlesztést, és persze a drónok elterjedéséhez hasonlóan jogi kérdéseket is felvet az önvezető autók megjelenése.

Az önvezető autó definíciója és működési alapelvei

Az önvezető autó (angolul: autonomous car, driverless car, self-driving car, robotic car) emberi beavatkozás nélkül, digitális technológiák segítségével vezérelt, a közúti forgalomban közlekedni képes jármű. Érzékeli a környezetének részleteit, navigálja önmagát, így várhatóan kevesebb helyre van szüksége, ezért hatékonyabban hasznosítja a rendelkezésére álló útfelületet, elkerüli a közlekedési dugókat, és csökkenti a balesetek valószínűségét. Az önvezető jármű pontosan érzékeli a környezetét, ezáltal emberi közreműködés nélkül is képes haladni. Szoftvere feldolgozza az érzékelőiből származó információkat és megtervezi az ideális útvonalat.

A változások egyik kézzelfogható eredménye, hogy a gépjárművekben egyre több a számítástechnikai feldolgozó egység. Egy mai, átlagosnak nevezhető, középkategóriás gépkocsiban például nagyjából 50 darab ECU (Electronic Control Unit) található. Ezek a jármű alapvető működtetésén (pl. motorvezérlés) túl, növelik a jármű biztonságát (pl. menetstabilizáló rendszer), segítik a járművezetőt (pl. gépjárművezetés-támogató rendszer), és nem utolsó sorban emelik a vezető és az utasok komfortját az utazás során.

A robotautó különböző műszereket használ a környezete érzékelésére, például kamerákat, radarokat, lidarokat (lézer alapú távérzékelő), ultrahangot, szonárokat (hanggal való navigáció és felderítés), GPS-t, inercia(tehetetlenség)- és távolságmérő egységeket. Az autó vezérlőrendszere felismeri és értelmezi a kamerák által látott világot, és ezekből egy háromdimenziós modellt hoz létre a környezetről. A mesterséges intelligencia azonosítja a megfelelő navigációs utakat, a forgalomirányítási stratégiákat (sávok, közlekedési táblák stb.) és az aktuális akadályokat.

Az önvezető autók története

Az önvezető autó nem a 21. század ötlete: az emberi vezető nélküli autó ötlete olyannyira nem mai, hogy már az 1920-as évek óta folynak kísérletek (a rádiótávirányítású Pontiac Phaetonnal). Egészen korán megjelentek olyan kezdeményezések, amelyek a sofőr nélküli autókkal kísérletezgettek. Az irodalom az egyik elsőt 1925-ben jegyzi: ezt nevezhetjük az első sofőr nélküli gépjárműnek. Francis P. Houdina az Egyesült Államok hadseregének mérnöke volt, rádióvezérelt autójának az American Wonder nevet adta. A felvázolt rendszerben az autók az úthálózatba épített jelekkel és eszközökkel kommunikálva képesek haladni, sőt módosítani az ember által vétett hibákat. Könyvében ezt az 1960-as évekre jósolta.

Autóklíma hibaelhárítási útmutató

John McCarthy mesterséges intelligenciával foglalkozó kutató 1969-ben egy olyan autót vázolt fel művében, amely kamerák segítségével "tájékozódik", így emberi beavatkozás nélkül tud eljutni A pontból B pontba. McCarthy művében - Computer Controlled Cars - további érdekes, jövőbe mutató elképzelés szerepel: az ember felülbírálhatja a sebességet és az útirányt, az utas pedig billentyűzet segítségével tudja megadni az útirányt. Természetesen ez abban az időben még csak egy vízió volt, a gyakorlati megvalósítás még elképzelhetetlen lett volna. Mégis...

Már 1968-ban létrehoztak ilyen járművet a német Continental gumigyár megbízásából, amikor egy Mercedes 250-est (W114) szereltek fel különböző érzékelőkkel és nyomkövetőkkel, a kocsi pedig a jeladóival a tesztpályán elhelyezett huzalt követte. A járművet eközben egy kontrollhelyiségből figyelték. Ennek az autónak nem kényelmi okokból spórolták ki a sofőrjét, hanem biztonsági céllal, hogy programozott körülmények között tesztelhessenek gumiabroncsokat, mert így sikerült kiiktatni a mérések pontosságát egyébként jelentős mértékben befolyásoló emberi tényezőt, a biztonság szempontjából pontosabb adatokat kapva. Az 1953-ban bemutatott Firebird II. tanulmányautó sávkövetésre volt képes tanulmánypályán, ahol a sávszéleket fémtartalmú festékkel jelezték.

Az 1980-as években több olyan fejlesztés indul el, amely az önműködtető funkciókat úgy valósítja meg, hogy egyre kevesebb külső impulzusra támaszkodik az autó.

Az autonómia szintjei és evolúciója

A SAE (Society of Automotive Engineers) International 2014-ben egy szabvány formájában definiálta az autonóm gépjárművek terminológiáját, ill. megfogalmazta azok szintjeit az automatizáltság tekintetében (SAE, 2014). A német Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt, Német Szövetségi Útügyi Kutatóintézet) 2010-ben elsőként tette közzé a járműautomatizálás taxonómiáját. Az Amerikai Egyesült Államokban a National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA, Nemzeti Közúti Közlekedésbiztonsági Hivatal) 2013-ban adta ki a hivatalos osztályozási rendszerét.

Az autonóm vezetési szintek egy sor irányelv, amelyet a Society of Automotive Engineers (SAE) határozott meg a vezető nélküli autók autonómia különböző szintjeinek leírására. A definiált szintek alapvetően azt mutatják meg, hogy a dinamikus vezetési műveletek hogyan oszlanak meg az ember és a gép között a 0. (nincs automatizáltság) szinttől az 5. (teljesen automata rendszer) szintig. A teljes automatizáltságig alapvetően két evolúciós utat prognosztizálnak. Ezek a „valami mindenhol” és a „minden valahol” koncepciók. Az első variációban az automatikus vezetési rendszerek fokozatosan fejlődve kerülnek beépítésre a hagyományos gépkocsikba, követve az 1. táblázat szerinti lépcsőket a 0. szinttől az 5. szintig. Ezen a fejlődési úton a járművezetők egyre több dinamikus vezetési műveletet engednek át az automata rendszereknek. A másik - „minden valahol” - variáció szerint viszont a legmagasabb szintű automatizáltságú gépjárművek egyből „bevethetőek” és közlekedtethetők járművezető nélküli üzemmódban is a hagyományos autók mellett egészen addig, míg ki nem szorítják a régi, ill. hagyományos autót.

Késések az elektromos Land Rover terveiben

Az önvezető autók előnyei és kihívásai

Az önvezető autó előnyei közé tartozik, hogy az emberi tevékenység kiküszöbölésével elkerülhetők az emberi eredetű hibák (pl. figyelmetlenség, fáradtság, elalvás, bódult állapot és az indokolatlan kockázatvállalás és sebességtúllépés). A mérnökök azt ígérik, hogy az önvezető autó jelentősen csökkenteni fogja a közlekedési balesetek számát már azzal is, hogy kiiktatja a vezetésből az ember által okozott hibákat. A kevesebb baleset alacsonyabb töréskárral és javítási költséggel járhat. Ha elterjedésük ráadásul párosul a közösségi autómegosztás modelljével, az további előnyt jelenthet a költséghatékonyság terén.

Ugyanakkor az is látszik, hogy ennek a technológiának a biztonságos használata egyelőre nem garantált, tekintettel arra, hogy az ehhez szükséges mesterséges intelligencia, mely az emberhez hasonlóan képes tanulásra, szituációk megkülönböztetésére és bizonyos szintű előrelátására, egyelőre nem áll rendelkezésre. Emiatt halálos baleseteket is okoztak önvezetőnek mondott autók, de tesztek is igazolták, hogy számos közlekedési szituációt a járművek rendszerei nem képesek felismerni. Az önvezetés elterjedése a közutakon emiatt egyelőre várat magára. Az amerikai közlekedési hatóságok is elkezdtek vizsgálódni a Tesla autóinak balesetei után, mivel szerintük a cég marketingje megtévesztően hangsúlyozta az önvezetést, amitől a járművezetők túlzottan a vezetéstámogató rendszerre hagyták az autók irányítását. A balesetek illetve a vizsgálat idején a Tesla autói még csak 2-es szintű részleges automatizáltsággal rendelkeztek, ahol a vezetés-támogató rendszer csak segítheti a vezetést, de a jármű teljes mértékben emberi irányítás alatt áll. Éppen ezért megtévesztő, hogy bár a Tesla kihangsúlyozza a fejlett támogatást nyújtó szolgáltatáscsomagjának korlátait, ugyanakkor „Full Self-Driving” néven árulja azt.

Nehezen kezeli az önvezető autók szoftvere az ún. „fekete hattyú” jelenségeket, azaz a rendkívül ritka, váratlan eseményeket, melyekre a rendszer nem készült fel. 2022 októberében a Bloomberg egy hosszú cikkben foglalkozott az önvezető autókkal, itt több nyilatkozó szakember is kétségének adott hangot a technológiával kapcsolatban. 2023 nyarán született először ítélet egy önvezető autó okozta halálos baleset miatt. Az eset még 2018-ban történt Arizonában, mikor egy felügyelő sofőrrel rendelkező önvezető taxi elütött egy úttesten biciklijét áttoló nőt, aki belehalt a sérüléseibe. Noha a sofőrnek kellett volna közbeavatkoznia ilyen esetekben, ez nem történt meg, mert az illető a telefonját nézte. A sofőr állítása szerint a taxis cég alkalmazását figyelte, mikor az áldozat „a semmiből a kocsi elé lépett”. A balesetet követően a cég visszavonta az önvezető taxijait, az akkori helyi kormányzó pedig rendeletben tiltotta be a további hasonló teszteléseket. 2023 októberére a Cruise nevű önvezető taxiszolgáltató működését felfüggesztette a helyi kaliforniai hatóság, miután az egyik taxi nem állt le egy baleset során egy alá eső ember miatt, hanem tovább vonszolta métereken át. Egy, az Instagramon 2024. április 1-én közzétett videón, a WAYMO robotaxi táblafelismerő rendszere az út mellett álló személy stoptáblás pólóját is közlekedési táblaként értelmezte, ezért az autó megállt.

Az önvezetés drága, ezért nem terjed el - jelenleg, 2022-ben valóban az, de az esetleges elterjedése maga után vonhatja a költségcsökkenést az egyes járművekre vetített alacsonyabb költségekkel, plusz a várakozások szerint az önvezetők autók kevesebb súlyos balesetet okoznak, ami kevesebb javítási költséggel járna. Parkolóhelyek szabadulnak fel általuk: parkolóhelyek csak a közösségi autómegosztás révén tudnak felszabadulni, saját tulajdonú autók, akár önvezetők, akár nem - ugyanúgy parkolóhelyeket foglalnak.

Fejlesztések és tesztelés Magyarországon és világszerte

Hazánk sem szeretett volna kimaradni az önvezető járművek kutatás-fejlesztéséből, ezért kifejezetten erre a célra épült a ZalaZONE tesztpálya. A járművek és részegységeik tesztelési folyamatai - automatizáltsági szintjükhöz igazodva - történhetnek virtuálisan (például számítógépes szimulációval, laboratóriumban), illetve valós körülmények között zárt (közforgalom elől elzárt) tesztpályán vagy - országonként eltérően, általában feltételekhez kötötten - közúton. 2016 nyarán döntés született egy - a magasan automatizált járművek tesztelésére is alkalmas - járműipari tesztpálya Zalaegerszegen történő megvalósításáról. A projekt első üteme várhatóan 2018 közepére megvalósul, melynek során megépül a járműdinamikai tesztek egyik leggyakrabban használt eleme, a dinamikai felület, továbbá az automatizált járművek tesztelésére szolgáló specifikus városi környezetet szimuláló területrész bizonyos elemei és kialakításra kerül az úgynevezett kezelhetőségi pálya, valamint a féktesztekre alkalmas modul is, melyeket kiszolgáló épületek és kapcsolódó belső infrastruktúra támogat. A hazai jármű és részegységfejlesztés további támogatásaként - a zártpályás tesztelés kialakítása mellett - a közlekedésért felelős miniszter 2017. április 12-én kiadott rendelete lehetővé tette a Magyarország közútjain történő tesztelést az ún. automata járművek számára. 2022 októberében győri mérnökök az 5G-mobilhálózaton keresztül sofőr nélkül távirányítottak a Zalaegerszeg melletti tesztpályán guruló személyautót.

Vélemények a Bardi Auto traktor alkatrészeiről

2014. december 22-én a Google bejelentette, hogy az elkészült önvezető autó prototípusát teszteli San Joséban, illetve 2015-től közúton is. A cég az autót a prototípus elkészültétől számított öt éven belül tervezi kereskedelmi forgalomba hozni, sorozatgyártásához pedig autóipari partnereket keres. 2015 szeptemberében Magyarországon megalakult a RECAR Autonóm Jármű Kutató Központ a BME Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Karának (KJK) gondozásában, amelyhez csatlakozott a BME VIK, az ELTE IK és az MTA SZTAKI is. A RECAR célja a partnerek kompetenciáinak egyesítése, és a szinergiák kihasználása. A tervezett fejlesztések által elérhető a járműipar munkavállalói és kutatói bázisának megerősítése Magyarországon, mely egy különösen innovatív területen valósulna meg. Magyarországon továbbá a számítógépes látással, mesterséges intelligenciával és navigációs szoftverfejlesztéssel foglalkozó AdasWorks Kft. működik. Az egyik legsikeresebb hazai startupcég, az aiMotive mesterséges intelligencia és autonóm vezetési szoftvereket fejlesztő járműtechnológiai vállalat az 5. szintű önvezető járművek kialakításán dolgozik. A magyar szoftvercéget a világ egyik legnagyobb autógyártója, a Stellantis vásárolta fel 2022 novemberében.

2022. júniusában a GM és Honda hátterű Cruise San Franciscoban elindította kereskedelmi robottaxi szolgáltatását. A vezető nélküli robottaxik a tesztidőszak alatt csak kedvező időjárási viszonyok esetén, 22 és 6 óra között, és meghatározott utcákra kaptak közlekedési engedélyt. A tesztidőszak első hetében előfordult, hogy egyidőben több robottaxi is egyszerűen leállt a forgalomban, jelentős torlódást okozva ezzel a városban. A kínai WeRide önvezető technológiai vállalat jelentős nemzetközi terjeszkedésre készül az idén, azonban a szabályozások mellett az alacsony kereslet is beárnyékolja a terveit. A kínai WeRide önvezető-technológiai vállalat jelentős nemzetközi terjeszkedésre készül az idén, miközben már most 9 ország 30 városában van jelen. Tony Han vezérigazgató elmondta, cégük az egyetlen a világon, amelynek négy országban is van önvezetőengedélye. Hozzátette, hogy mindenhol jelen szeretnének lenni, ahol igény van önvezető taxikra és buszokra. „Szolgálni akarjuk a globális piacot” - fogalmazott a kantoni székhelyű vállalat vezetője. A cég már most jelentős nemzetközi jelenlétet tudhat magáénak, hiszen Kína mellett Szingapúrban, az Egyesült Arab Emírségekben és az Egyesült Államokban is szereztek működési engedélyt. A vállalat idei terjeszkedési tervei között kiemelt helyen szerepel Japán, Európa és a Közel-Kelet. Han hangsúlyozta, hogy a geopolitikai kapcsolatok nagyon fontosak a külföldi terjeszkedés során. A kínai techvállalatokkal szembeni nyugati bizalmatlanság azonban komoly akadály lehet. Az amerikai kereskedelmi minisztérium például nemrég bejelentette, hogy megtiltja a kínai hardverek és szoftverek importját az amerikai utakon közlekedő és internetkapcsolattal ellátott járművekben. Az Európai Unióban hasonló aggályok merültek fel, és több EU-s, valamint indo-csendes-óceáni ország is hasonló intézkedéseket fontolgat. Han szerint a folyamatosan változó szabályozási környezetre való felkészülés túl költséges lenne. „A legtöbb esetben jobb csak a végső szabályozásra reagálni” - fejtette ki, és úgy vélte, jelenleg a Közel-Kelet és Európa a legalkalmasabb vállalatuk külföldi terjeszkedésére. Odahaza a vállalat jelentős kormányzati támogatást élvez, ugyanakkor egyre erősödő versennyel kell szembenéznie. A Daiwa elemzői szerint Kína a robotaxik nagy léptékű kereskedelmi bevezetésének küszöbén áll. Előrejelzésük szerint a hozzájuk kapcsolódó autó- és alkatrészgyártás-piac 2026-ra elérheti a 160 milliárd jüant (körülbelül 22 milliárd dollár). A WeRide az idén komoly sikereket ért el nemzetközi szinten is. Svájcban az ország nemzeti vasúti szolgáltatójával működik együtt, amelynek keretében a kínai cég technológiájával felszerelt járművek közlekednek majd a Furttal régiójában. Emellett Japánból is fontos megrendelést kaptak: speciális robotbuszokat szállítanak az ország legnagyobb önvezetőbusz-üzemeltetőjének. A cég a sikerét többek között annak is köszönheti, hogy igyekszik megkülönböztetni magát a konkurenciától: a vállalat versenyelőnye az alaptechnológiájukban rejlik, amely különböző termékekben is alkalmazható. „Mérnökeink egy általánosabb kódot írnak, amely könnyen adaptálható a különböző termékekhez, például robotfurgonokhoz és buszokhoz” - magyarázta Han. A stratégia azonban még nem hozta meg a várt eredményeket. A vállalat nettó vesztesége ugyanis a tavalyi első három negyedévben 20 százalékkal, 1,92 milliárd jüanra (265 millió dollárra) nőtt 2023 azonos időszakához képest, míg a bevétele 14 százalékkal, 220,3 millió jüanra (30 millió dollárra) csökkent. Han szerint nem geopolitikai vagy pénzügyi akadályok állnak a robotaxik és más önvezető termékek tömeges kereskedelmi bevezetésének útjában. „Könnyen tudnánk több autót gyártani és a flottánk méretét több mint ezer egységre növelni, de nem a mennyiség a probléma, hanem a kereslet - magyarázta. A WeRide tavaly októberben 440,5 millió dollárt gyűjtött a New York-i tőzsdei bevezetése során, a részvényei azonban azóta körülbelül 6 százalékot veszítettek az értékükből. A vállalat története jól példázza az önvezető-technológiai cégek előtt álló komplex kihívásokat: az ígéretes megoldások és a nemzetközi terjeszkedési lehetőségek mellett szembe kell nézniük a geopolitikai feszültségekkel, a szabályozási bizonytalanságokkal és a pénzügyi fenntarthatóság kérdéseivel is.

Robotika az autógyártásban

A robotika használata az autógyártásban nem új keletű fogalom. Az autóipar volt az egyik első gyártási ágazat, amely elsőként fordult az ipari robotok felé. Figyelembe véve, hogy milyen nehezek is lehetnek az autók, az összeszerelésük emberi munkával már nem volt életképes, mivel lassú volt és hajlamos az inkonzisztenciákra. Eltartott egy ideig, amíg az ipari robotok elkezdtek hatni az autóiparra. A modern ipari, autóipari robot őse 1921-ben debütált gépészeti munkásként, aki emberek mellett dolgozott. Az áttörés a második világháború után következett be. Az Egyesült Államokban például az autók iránti kereslet nagyjából ugyanabban az időben nőtt, amikor a technológiai fejlődés megindult. Az első robotok olyan feladatokat láttak el, mint a ponthegesztés a General Motorsnál.

Ipari robotok az autóiparban nagyon specifikus funkciókat látnak el. Minden robottípust arra terveztek, hogy egy dolgot végezzenek, és mindegyik kombinálva zökkenőmentes működési vonalat hoz létre. Az ok, amiért autószerelő robotok használják, hogy képesek kezelni nehéz autóalkatrészeket, mint például a motorok és az alváz. A hegesztés volt az egyik első olyan feladat, amelyet a robotoknak az autóban történő összeszereléshez rendeltek, és idővel ez lett a legkifinomultabb feladatuk. Különböző hegesztőrobot-gyártók léteznek, akik különféle típusokat terveznek hegesztő robotok, és mindegyiket meghatározott területek kezelésére tervezték. Egy autónak átlagosan több mint 5,000 hegesztésre lesz szüksége. Emberi kézben ez évekig tart. A nemkívánatos alkatrészek levágása és vágása az autógyártásban a robotizált anyagmozgató rendszerek másik feladata. A hegesztés és az összeszerelés befejezése után az anyageltávolító robotok becsapnak, hogy elsimítsák a dolgokat, hogy az autó végleges megjelenését megkapja.

Az autó festése hosszú folyamat. Több rétegben kell felvinni a különböző anyagokat, amelyek biztosítják, hogy a fájdalom jól elmúljon. Az emberek kezelni tudják a folyamatot, de a következetesség hiányzik majd. A festő robot konzisztens módon, hosszú időn keresztül tudja felhordani a festéket, a folyamat minden egyes lépését aprólékosan megdolgozva, amit az emberi dolgozók nehezen tudnak lehúzni. Ez a legnehezebb része az autókészítésnek, mivel a végtermék hatékonysága a folyamat sikerétől függ.

A nehézfém alkatrészek mozgatását gyorsan kell végrehajtani, hogy a termelés mozgásban maradjon. Az ebben a szerepkörben részt vevő folyamat magában foglalja a fémbélyegzők mozgatását, az olvadt fém öntőüstbe öntését, a CNC gépek be- és kirakodását. Ez a robotok azon képessége, hogy felfogják a körülöttük lévő távolságokat a rendeltetésszerű működés érdekében. Az ipari robotok általában rendelkeznek munkaállomással, de időnként előfordulhat, hogy más robotokkal vagy emberi munkásokkal együtt kell dolgozniuk. A balesetek elkerülése érdekében szükségük van robot látásra, hogy az együttműködés zökkenőmentes legyen. 2025-re a piaci részesedés autóipari robotika 13.6 milliárd dollár lesz; ez a bizonyíték arra, hogy ez az ágazat mekkora növekedést mutat. Öngyilkosság lenne 2020-ban egy autó-összeszerelő üzemet ipari robotok nélkül működtetni.

tags: #robotnak #alakítható #autó #technológia #és #története

• Terepjáró vásárlás Siófok
• Olajfogyás csökkentése LM8375-tel
• Faipari és ipari tengelykapcsolók
• Az automata ablaknyitó vezérlés működése
• Kerektartó dob leszerelése Zafira B-n