سیر پیشرفت خودروهای خودران از آغاز تا امروز

در طول چندین دهه گذشته، داستان‌های علمی تخیلی زیادی صحبت از خودروهای خودران کرده‌اند و برای ما تصویری از خانواده‌هایی که در خودروی خودران خود در حال لذت بردن هستند ارائه داده‌اند. این تصویر هرچند بسیار ایده‌آل است، اما حالا بسیاری از شرکت‌های خودروساز در تلاش برای تبدیل آن به واقعیت هستند. 

به نظر می‌رسد پیشرفت‌هایی که اخیراً در حوزه تراشه‌، فناوری‌های مربوط به دوربین و هوش مصنوعی اتفاق افتاده است، ما را بیش از هر زمان دیگری به خودروهای خودران نزدیک کرده است. ما هرچند در این حوزه شاهد پیشرفت‌های ملموسی مثل سیستم اتوپایلوت تسلا بوده‌ایم، اما هنوز با نقطه ایده‌آل فاصله زیادی داریم. با این‌حال، غول‌های صنعت خودرو مثل جنرال موتورز، فورد، فولکس‌واگن و چند شرکت دیگر به‌دنبال آن هستند تا راه تسلا را در پیش بگیرند و فناوری‌های پیشرفته‌ای در این زمینه معرفی کنند.

برای اینکه با این حوزه بیشتر آشنا شویم بهتر است از یک سازمان استاندارد معروف به نام انجمن مهندسان خودرو یا SAE نام ببریم. این سازمان تاکنون استانداردهای مختلفی برای صنعت خودرو تعریف کرده است و شرکت‌های خودروساز باید از آن‌ها تبعیت کنند. این موضوع درباره سیستم‌های خودران نیز صادق است و همه چیز باید مطابق استانداردهای این سازمان باشد. 

حالا شاید این سوال برایتان پیش بیاید که چه چیزی یک وسیله نقلیه را تبدیل به یک خودروی کاملاً خودران می کند؟ خوشبختانه SAE با تعریف سطوح مختلف سیستم‌های خودران به این سوال پاسخ داده است. 

۶ سطح سیستم‌های خودران 

ما در اینجا قصد داریم نگاهی به ۶ سطح سیستم‌های خودران SAE بیندازیم تا آشنایی بیشتری با این سیستم‌‌های پیدا کنیم. 

سطح ۰ 

این سیستم تقریباً برای اکثر مردم آشناست. در این سیستم از سنسورهای پسیو (Passive) استفاده می‌شود که به رانندگان چشم و گوش اضافی می‌دهند. در این سطح راننده به هیچ قابلیت شتاب یا کروز دسترسی ندارد، بلکه صرفا یکسری هشدارهای ساده در مواقعی که سایر خودروها در نقطه کور شما قرار دارند یا در مواقعی که از لاین اصلی خود منحرف شده‌اید به شما داده خواهد شد. این قابلیت‌ها حتی ممکن است در قالب تجهیزات ایمنی به شما فروخته شوند و اکثراً شامل نظارت بر نقاط کور هستند. 

سطح ۱ 

این نوع سیستم خودران را می‌توان در اکثر خودروهای ساخته شده در پنج سال گذشته پیدا کرد. در واقع اکثر شرکت‌های خودروساز از این سیستم به‌عنوان کمک‌راننده در خودروهای خود استفاده کرده‌اند. این سطح شامل قابلیت‌هایی مثل کنترل تطبیقی کروز ​​می‌شود. این قابلیت که به آن کنترل راداری کروز نیز گفته می‌شود در واقع ترکیبی از رادار و سنسورهای اولتراسونیک است که به محض تشخیص یک خودرو در جلوی شما، بلافاصله سرعت خودرو را کاهش می‌دهد تا با سرعت خودروی جلویی هماهنگ شود و فاصله ایمن خود را با آن حفظ کند. قابلیت دیگری که این سیستم ارائه می‌کند Lane Centering نام دارد و همانطور که از اسمش پیداست، خودروی شما را در وسط خطوط رنگی جاده نگه می‌دارد. به‌طور کلی، در سطح ۱ سیستم خودران رانندگان نقش نظارتی مهمی دارند. 

سطح ۲ 

این سیستم خودران در مقایسه با سطح ۱ کمتر توسط خودروسازان استفاده می‌شود. بد نیست بدانید که سیستم اتوپایلوت تسلا براساس استانداردهای SAE از همین نوع است. بنابراین نباید فکر کنید که سیستم تسلا کاملاً خودران است بلکه فقط ترکیبی از Lane Centering و کنترل تطبیقی کروز ​​است. در این سیستم هم مثل سطح ۱ راننده باید به جلو و اطراف خود توجه داشته باشد. بنابراین در این سیستم گاهی‌اوقات نیاز به کنترل فرمان خواهد بود و در برخی موارد نیز از ردیاب‌های چشمی برای اطمینان از پرت نشدن حواس راننده استفاده می‌شود. 

سطح ۳ 

در این سطح، خودروهای خودران تقریباً به آنچه که از آن‌ها انتظار می‌رود نزدیک می‌شوند. در این سیستم، خودروی شما تحت مجموعه‌ای از الزامات سخت‌گیرانه حرکت خواهد کرد. این الزامات و محدودیت‌ها می‌تواند شامل مواردی مثل سرعت مجاز، ساعاتی در روز که مجاز به استفاده از خودرو هستید یا جاده‌های خاصی که مجاز به حرکت در آن‌ها هستید باشد. در حال حاضر، مرسدس بنز تنها شرکتی است که از این سیستم خودران بهره می‌برد. البته فقط ایالت نوادا آمریکا از مارس ۲۰۲۳ اجازه استفاده از این سیستم را داده است. با این حال، در صورت فراتر رفتن از محدودیت‌های ذکرشده، نیاز به کنترل راننده خواهد بود. 

سطح ۴ 

این سطح، دومین مرحله از سیستم خودران کامل محسوب می‌شود و نیاز به کنترل راننده را با در نظر گرفتن برخی محدودیت‌ها به طور کامل رفع می‌کند. این محدودیت‌ها برای مثال شامل مواقعی می‌شوند که آب و هوا بد است، یا مواقعی که ترافیک زیادی در جاده وجود دارد. به‌طور کلی، خودروی سطح ۴ می‌تواند در شرایط عادی بدون پدال یا فرمان نیز کار کند و اگر همه شرایط مناسب باشد نیازی به مداخله راننده نخواهد بود. 

سطح ۵ 

در این سطح ما تقریبا به همان تصویری که داستان‌های علمی تخیلی در مورد خودروهای خودران برای ما ساخته بودند می‌رسیم. یک سیستم خودران سطح ۵ می‌تواند همه کارهای رانندگی را بدون توجه به محدودیت‌ها و شرایط جاده و ترافیک انجام دهد. در این سیستم دیگر نیازی به کنترل و توجه راننده نخواهد بود و همه چیز به‌طور کاملا خودکار انجام خواهد شد. در این سیستم، تمرکز اصلی روی تحرک خودرو است و برای این منظور از تجهیزات پیشرفته‌ای مثل سنسورهای LiDAR، دوربین‌ها و اتصالات پیشرفته استفاده می‌شود. این خودروها حتی می‌توانند به‌طور آنلاین اطلاعاتی مثل مسیر حرکت، سرعت و لاین موردنظر را گزارش کنند. 

خودروهای خودران امروزی 

حالا که با سیسستم‌های خودران SAE آشنا شدیم، می‌خواهیم نگاهی به برترین سیستم‌های خودران در سال ۲۰۲۳ بیندازیم. 

اتوپایلوت تسلا 

این سیستم جزو اولین سیستم‌های خودران دنیاست که به طور گسترده در دسترس عموم قرار دارد. البته این سیستم چندان پیشرفته نیست و ما اخیرا شاهد تصادف‌های مرگباری با این سیستم خودران بوده‌ایم و هم‌اکنون دادگاه فدرال آمریکا در حال بررسی دلایل این تصادفات و نحوه تبلیغات تسلا درباره آن است. با این‌حال، معرفی این سیستم خودران باعث شد تا سایر شرکت‌ها به فکر ارائه سیستم مشابهی بیفتند. به لطف این فناوری ما اکنون شاهد سیستم‌های خودران نسبتا پیشرفته در ده‌ها مدل خودرو هستیم. 

همانطور که گفته شد سیستم اتوپایلوت تسلا با سطح ۲ استاندارد SAE مطابقت دارد و می‌تواند به طور همزمان از قابلیت ردیابی لاین و قابلیت کنترل تطبیقی کروز ​​استفاده کند. این سیستم همچنین می‌تواند در صورت درخواست راننده، مسیر حرکت خودرو را به‌طور خودکار تغییر دهد. از آنجائیکه این سیستم از نوع سطح ۳ یا بالاتر نیست، راننده باید کاملا هوشیار و آگاه باشد. این سیستم حتی گاهی از راننده می‌خواهد که دست خود را روی فرمان بگذارد. 

در مجموع می‌توان گفت که اتوپایلوت تسلا یک سیستم پیشرفته سطح ۲ است که می‌تواند تاحدودی فشار رانندگی را کاهش دهد. این سیستم همچنین می‌تواند تغییر خطوط و تغییر سرعت را بدون هیچ مشکلی انجام دهد. با این حال، لمس کردن گاه و بیگاه فرمان خودرو به‌خصوص در سفرهای طولانی می‌تواند کمی آزاردهنده باشد. در کل، اتوپایلوت تسلا یک نمونه‌ عالی از سیستم خودران سطح ۲ است و می‌تواند مزه خودروهای خودران را تاحدودی به ما بچشاند. 

سوپرکروز جنرال موتورز 

جنرال موتورز هم به تاسی از تسلا نسخه اختصاصی خودش از سیستم خودران سطح ۲ را ارائه کرده است. سوپرکروز هم مثل اتوپایلوت از قابلیت ردیابی لاین‌ و کنترل تطبیقی کروز ​​بهره می‌برد. در این سیستم امکان تغییر لاین به‌صورت خودکار وجود دارد. همچنین وجود یک دوربین در آینه بغل خودرو به شما کمک خواهد کرد تا نقاط کور را ببینید.  

سیستم خودران جنرال موتورز همچنین قادر است با استفاده از فناوری ردیابی چشم مطمئن شود که تمرکز راننده رو به جلو است. از طرفی، یک حسگر مادون قرمز که در بالای فرمان نصب شده است می‌تواند تشخیص دهد چشم‌های راننده به کدام جهت نگاه می‌کنند. اگر برای مدت طولانی چشم راننده از جاده برداشته شود یا اگر چشمان‌اش را برای مدتی ببندید بلافاصله آن را تشخیص داده و به راننده هشدار خواهد داد. 

البته سیستم سوپرکروز جنرال موتورز فقط محدود به جاده‌هایی می‌شود که توسط مهندسان این شرکت نقشه برداری شده‌اند. در حال حاضر بیش از ۲۰۰۰۰۰ مایل از جاده‌های آمریکا و کانادا برای استفاده از این سیستم نقشه برداری شده‌اند، اما هنوز در بزرگراه‌های زیادی نمی‌توان از آن استفاده کرد. جنرال موتورز گفته است که می‌خواهد میزان جاده‌های نقشه برداری شده خود را در سال ۲۰۲۳ به بیش از ۴۰۰۰۰۰ مایل برساند. این سیستم همچنین قرار است در سال ۲۰۲۳ روی برخی کامیون‌ها و SUVهای ساخته شده توسط جنرال موتورز نصب شود.

سیستم خودران سوپرکروز ابتدا روی شاسی‌بلند کادیلاک اسکالید عرضه شد و البته مشکلاتی نیز در هنگام راه‌اندازی داشت که بتدریج رفع شدند. مشکل مهمی که این سیستم دارد آن است که متکی به جاده‌های از پیش نقشه برداری شده است و ایجاد تغییرات سازه‌ای در جاده‌ها ممکن است باعث از کار افتادن ناگهانی آن شود. در چنین شرایطی، سوپرکروز از راننده می‌خواهد که دستان خود را روی فرمان قرار دهد و کنترل خودرو را بر عهده بگیرد. 

بلوکروز فورد 

فورد نیز به‌تازگی با معرفی سیستم خودران سطح ۲ بلوکروز توانسته به جمع خودروسازان خودران بپیوندد. روش کار این سیستم تقریبا مشابه سوپرکروز جنرال موتورز است و از یکسری سنسورهای داخلی برای کنترل تطبیقی ​​کروزو ردیابی لاین‌ها بهره می‌برد. بلوکروز هم فقط در جاده های از پیش نقشه برداری شده به نام مناطق آبی کار می‌کند. 

فورد هم‌اکنون در حال به‌روزرسانی نقشه‌های جاده‌‌ای خود از طریق هوایی است و در تلاش است تا در سال ۲۰۲۳ بیش از ۱۳۰۰۰۰ مایل جاده در آمریکا و کانادا را نقشه‌برداری کند. بلوکروز قادر است به‌طور خودکار تغییر خطوط خودرو را انجام دهد و آخرین نسخه آن می‌تواند به‌طور خودکار سرعت خودرو را تنظیم کند تا در پیچ‌های تند مشکلی پیش نیاید. 

فورد هم مثل جنرال موتورز از فناوری ردیابی چشم در سیستم خودران خود استفاده کرده است تا حواس راننده را به جلو جلب کند. در خودروی Mustang Mach-E فورد، حسگر ردیابی چشم در بالای فرمان تعبیه شده است و امکان خواندن اطلاعات داشبورد تا حدودی مسدود کرده است. اما در مدل‌هایی مثل F-150 Lightning و Ford Expedition، ردیاب چشم در مکان بهتری تعبیه شده و به خوبی با فضای داخلی خودرو ترکیب شده است. 

به نظر می‌رسد سیستم بلوکروز فورد محبوب‌ترین سیستم خودران دنیاست و Consumer Reports نیز این سیستم را به عنوان برترین سیستم کمک‌راننده فعال در سال ۲۰۲۳ انتخاب کرده بود. 

کمک بزرگراه کیا/هیوندای 

کیا اکثر فناوری‌های خود را با همکاری هیوندای و شرکت تابعه Genesis توسعه می‌دهد. این شرکت نیز توانسته یک سیستم خودران سطح ۲ معرفی کند که در خودروهای هر سه شرکت استفاده می‌شود. آن‌ها نام این سیستم را Highway Driving Assistant یا به اختصار HDA گذاشته‌اند. 

این سیستم هم می‌تواند به‌طور همزمان از قابلیت کنترل تطبیقی کروز ​​و ردیابی خطوط استفاده کند، اما به هیچ‌وجه اجازه رانندگی بدون دست را نمی‌دهد. اگر HDA بعد از حدود ۳۰ ثانیه فشاری روی فرمان حس نکند، به راننده هشدار خواهد داد. این سیستم همچنین قادر به تغییر مسیر به‌طور خودکار نیست، اما می‌تواند به‌طور هوشمند به خودرو شتاب ‌دهد. 

البته کیا و هیواندی نسخه به‌روز شده این سیستم را به نام Highway Drive Assist II ارائه کرده‌اند که بهبودهایی نسبت به نسخه اصلی دارد. HDA II می‌تواند تغییر لاین را به‌طور خودکار انجام دهد. همچنین اگر خودروی دیگری جلوی یک خوردرو با سیستم HDA II سبز شود، بلافاصله واکنش نشان خواهد داد تا فاصله ایمن را حفظ کند و سرعت را به‌طور مناسب تنظیم نماید. حتی با وجود قابلیت‌های جدیدی که به HDA II اضافه شده است، این نسخه هم اجازه رانندگی بدون دست را نمی‌دهد. 

خوشبختانه این سیستم برخلاف دو مدل قبلی متکی به جاده‌های از پیش نقشه برداری شده نیست و می‌توان در هر جاده‌ای از آن استفاده کرد. 

درایو پایلوت مرسدس 

همانطور که گفته شد تاکنون بهترین شرکت‌های خودروسازی از جمله تسلا و فورد فقط توانسته‌اند سطح ۲ خودران را مطابق استانداردهای SAE ارائه کنند. اما ظاهرا مرسدس بنز قصد دارد این شرایط را تغییر دهد. سیستم خودران درایو پایلوت مرسدس که فقط در آلمان قابل دسترس بود قرار است در سال ۲۰۲۳ در آمریکا هم عرضه شود. البته محدودیت‌هایی برای این سیستم در نظر گرفته شده است که شاید خبر خوبی برای رانندگان نباشد. 

درایو پایلوت مرسدس در واقع اولین سیستم سطح ۳ دنیاست. این سیستم می‌تواند در شرایط مناسب بدون نیاز به آگاهی راننده، خودرو را هدایت کند و حتی در ویدیوهایی که از این سیستم منتشر شده است، مرسدس رانندگان را تشویق کرده تا درحین رانندگی Tetris بازی کنند. 

البته طبق استاندارد SAE، یک سیستم سطح ۳ تنها در شرایط خاصی می‌تواند عمل کند. این شرایط شامل محدودیت‌هایی مثل حداکثر سرعت ۴۵ مایل در ساعت، رانندگی فقط در طول روز و هوای صاف و فقط در جاده‌های نقشه برداری شده می‌شود. با این حال، مرسدس گفته است که اینها محدودیت‌های خود درایو پایلوت نیستند بلکه محدودیت‌هایی هستند که توسط دولت آلمان وضع شده‌اند. در حال حاضر، خودروی Mercedes EQS EV تنها خودروی مجهز به این سیستم است. 

فناوری‌های بکار رفته در درایو پایلوت تقریبا پیشرفته هستند و از تجهیزاتی مثل حسگرها برای ارائه شبکه عصبی استفاده می‌شود. روش کار آن به این صورت است که ابتدا رادارهای دوربرد اطلاعاتی را درباره اشیاء جلوی خودرو جمع‌آوری می‌کنند و سپس یک سیستم دوربرد LiDAR یک نقشه از محیط اطراف تهیه می‌کند. با وجود اینکه این سیستم جزئیات دقیقی در اختیار ما قرار می‌دهد، اما به‌راحتی فریب گردوغبار و باران را می‌خورد. 

سیستم درایو پایلوت مرسدس همچنین از دوربین‌های استریو و سنسورهای آکوستیک تصویری از اشیاء بصری ارائه می‌دهد و قادر به تشخیص رطوبت جاده است و حتی می‌تواند نزدیک شدن خودروهای اورژانس را احساس کند. مزیت این سیستم آن است که با بهره‌گیری از مجموعه پیچیده‌ای از حسگرها می‌تواند به جای اعتماد به یک سیستم واحد، از چندین منبع مختلف برای پردازش اطلاعات استفاده کند. 

استفاده از این سیستم هنوز در آمریکا محدود است و از زمانی که در این کشور عرضه شده فقط ایالت نوادا اجازه رانندگی با آن را داده است. با این حال، مرسدس امیدوار است که میزان استفاده از آن را گسترش دهد. به هر حال، این سیستم علیرغم همه محدودیت‌ها می‌تواند امکان چک کردن ایمیل، تماشای فیلم، یا پاسخ دادن به پیام‌های متنی را در حالیکه خودرو با سرعت ۴۵ مایل در ساعت حرکت می‌کند به شما بدهد. 

سایر سیستم‌های خودران 

علاوه بر چند شرکتی که در بالا ذکر شد شرکت‌های دیگری نیز قصد دارند که سیستم‌های خودران سطح ۲ را در سال ۲۰۲۳ در برخی خودروهای خود ارائه کنند. هر کدام از این سیستم‌ها دارای قابلیت های  مشترکی طبق استاندارد SAE خواهند بود که شامل استفاده همزمان از کنترل تطبیقی کروز ​​و ردیابی خطوط می‌شوند. اما شاید تفاوت اصلی آن‌ها در مدت زمانی باشد که یک راننده قادر به رانندگی بدون نگه داشتن فرمان باشد.  

سیستم خودران IQ.Assist فولکس واگن و نمونه‌های مشابه آن در خودروهای پورشه و آئودی جزو سیستم‌هایی هستند که حتما به لمس فرمان پس از یک مدت زمان کوتاه رانندگی بدون دست نیاز دارند. سیستم HondaSensing هوندا این اجازه را به راننده می‌دهد تا ۱۰ ثانیه بدون دست رانندگی کند. 

همه سیستم‌هایی که در بالا ذکر شد، همگی می‌توانند توقف و حرکت در زمان ترافیک را به‌طور خودکار مدیریت کنند. اما سیستم خودران ProPILOT نیسان خودرو را به طور کامل متوقف می‌کند و سپس با رفع شدن ترافیک مجددا شتاب می‌گیرد. اما فقط نسخه جدید این سیستم با نام ProPILOT 2.0 امکان رانندگی بدون دست را به راننده می‌دهد. این سیستم فعلا فقط در یک خودرو مدل ۲۰۲۳ به نام Nissan Ariya EV قابل دسترس است. 

در حال حاضر ۱۲ سیستم خودران در سطح ۲ وجود دارند که شما می‌توانید یکی از آن‌ها را برای استفاده در جاده‌ها انتخاب کنید. با این حال، فقط سیستم‌های Ford BlueCruise، GM SuperCruise، BMW Driving Assistance Pro، Mercedes Driver Assistance، Tesla AutoPilot و Toyota Safety Sense 3.0 توانسته‌اند امتیازهای بالاتری کسب کنند. البته خودروهای خودران هنوز با چالش‌های زیادی در بخش قوانین مواجه هستند که باید به آن‌ها توجه شود.  

چالش‌های خودروهای خودران

به هرحال، وقتی به پیشرفت‌های صورت گرفته در بخش خودروهای خودران نگاه می‌کنیم رشد چشمگیری را مشاهده می‌کنیم که اکثر آن در طول یک دهه گذشته اتفاق افتاده است. درایو پایلوت سطح ۳ مرسدس می‌تواند پایه محکمی برای توسعه سیستم‌های سطح ۴ و ۵ باشد. فولکس واگن نیز اخیرا با خرید یک شرکت استارتاپی به نام Argo AI به قیمت ۲.۶ میلیارد دلار قصد دارد به سمت تولید خودروهای خودران سطح ۴ حرکت کند.   

شرکت Waymo نیز که از زیرمجموعه‌های آلفابت محسوب می‌شود، در حال تحقیق و توسعه روی نمونه اولیه یک سیستم‌ خودران سطح ۵ است. شرکت اوبر نیز ظاهرا پروژه‌هایی در این زمینه تعریف کرده بود که متاسفانه به خاطر هزینه زیاد ادامه نیافتند. علیرغم همه این مشکلات، اما اصلی‌ترین مانع توسعه خودروهای خودران مقاومت شدید دولت‌ها در برابر آن‌ها است. 

در حال حاضر در آمریکا، کانادا، انگلیس و اکثر کشورهای اتحادیه اروپا اجازه استفاده خودروهای خودران در همه جاده‌های عمومی وجود ندارد. البته برخی ایالت‌ها اجازه آزمایش آن‌ها را در جاده‌های عمومی می‌دهند، اما استفاده از خودروهای خودران سطح ۴ یا ۵ در جاده‌های عمومی یک چالش اساسی است.  

خودروهای خودران هرچند طرفداران خاص خودشان را دارند، اما مخالفت‌های جدی نیز با آن‌ها وجود دارد. در نهایت، آنچه تعیین‌کننده است بحث اعتماد مردم به این نوع خودروهاست. فناوری‌های جدید به‌سرعت در حال پیشرفت هستند و انتظار می‌رود که رقابت شرکت‌ها برای ارائه یک خودروی خودران سطح ۵ ادامه یابد. 

منبع: Techspot