大型車両の場合、自動運転は時代遅れ

鉱業、農業で確立された自律型技術

自動車業界の現在の最大の焦点は、自動運転車です。確立された自動車メーカーだけでなく、Apple Inc. や Alphabet Inc. の Google などのテクノロジー企業も、人間のドライバーを支援したり、自動運転したりする自動車や小型トラックの開発に取り組んでいます。

大型車両メーカーはすでにそれを達成しています。 Caterpillar Inc. (イリノイ州ピオリア) は、カーネギー メロン大学の National Robotics Engineering Center (ピッツバーグ) の支援を受けて、採掘やその他の用途向けの自律型トラックを販売しています。 Deere &Co. の John Deere (イリノイ州モリーン) は、自動運転車 (この場合はトラクターやその他の農業用車両) の初期の開発者でした。何年にもわたって、NASA から支援を受けてきました。

このような製品の触媒となったのは、コストを削減し、生産性を向上させる必要性でした。たとえば、自動運転のマイニング トラックは運転手がいないため、作業時間が長くなります。自律型トラクターは、種子を植えて肥料をより正確に散布できるため、重複を減らしたり排除したりすることで費用を節約できます。

このような車両は、鉱山や畑で指定されたオフハイウェイ ルートも走行します。これは、自動車が公道を自律走行するよりも簡単です。

「アプリケーション [農業および採掘用車両] は、依然として非常に複雑ではありますが、明らかにより制限されています」と、国立ロボット工学センターのディレクターであり、カーネギーメロン大学のロボティクス研究所。センターは Caterpillar と Deere の両方と協力しています。

最近の技術の進歩により、自動運転オフハイウェイ車の継続的な開発が加速している、と Herman 氏は述べています。

「ハードウェア側から見ると、より高性能なだけでなく、低コストでもある多くの新しいセンサーがあり、まったく新しい一連のアプリケーションを可能にします」と彼は言いました。メールインタビュー。 「ソフトウェア側から見ると、AI [人工知能] アルゴリズムには多くの進歩があり、より優れた機能も実現しています。」

さらに、Herman 氏は次のように述べています。自動運転トラックです。」

マイニング オペレーションの自動化

自動運転の大型車両は四半世紀以上前にさかのぼります。 Caterpillar とカーネギー メロンは、1980 年代に露天採掘設備を自動化する方法について協力し始めました。

1990 年代後半、2 つのパートナーは協力して作業を行いました自動トラック積み込み用のロボット掘削機。そのシステムは、スキャニング レンジ ファインダーを使用して、積載するトラックを認識し、作業エリア内の障害物を感知しました。

「私たちは、熟練した人間のオペレーターの速度で柔らかい材料をトラックに積み込むことができる掘削機用の自律的な積み込みシステムを実証しました」と、ロボット工学研究所は公開された技術論文で述べています。 「システムは、センサーによって検出された土壌の沈下に基づいて、掘削計画と投棄計画の両方を修正します。」 Herman は、このプロジェクトに取り組んだチームの一員でした。

2000 年代、カーネギー メロン大学とキャタピラー社は、国防高等研究計画局 (DARPA) の自動運転車のコンテストで協力しました。その後、2 人は Autonomous Haulage Solutions (AHS)、または Cat 793F などの自動運転マイニング トラックで協力しました。

Caterpillar は、重機メーカーから提供された背景資料によると、2011 年にテストと検証のために 3 台の自動採掘トラックから始めました。 2 年後、Caterpillar は 6 台の自動運転トラックを商用展開しました。この重機メーカーは、今年の終わりまでに 100 台のそのようなトラックが 3 つの大陸で稼働することを期待しています。

トラックには人間のオペレーターはいません。彼らはルートを設計しましたが、割り当てられた目的地に到達するための代替ルートを選択できます。それらは遠隔の採掘現場に配備され、人間の監督者が配置された中央制御システムによって監視されます。センサーと関連技術により、トラックは他の車両や採掘作業員を避けることができます。障害物や車両が邪魔になると、トラックは停止します。また、診断データを提供し、修理が必要な場合はコントロール センターに警告します。

Caterpillar は引き続きカーネギー メロンのロボティクス センターと「積極的に連携」していると、同社のピッツバーグ オートメーション センターのエンジニアリング スーパーバイザーである Joe Forcash 氏は電子メールで述べています。

「このソリューションには多くの複雑さと技術が必要です」と Herman 氏は言います。

農場で

畑は、トラクターやコンバインなどの自動運転車両の場所でもあります。 John Deere の車は完全自動運転ではありません。オペレーターはまだ乗船しています。それらは最初の湾曲した列を駆動し、事実上トラクターの誘導システムに教えます。その後、システムがほとんどの運転を行い、オペレーターはハンドルから手を離すことができます。

Deere は自動運転技術を 1 つの方法として検討しました顧客がコストを削減し、機器をより長く稼働できるようにします。

「州間高速道路を運転していて、タイヤを白線から離さないようにしなければならないことを想像してみてください」と、John Deere Integrated Solutions の高度エンジニアリング担当マネージャーである Terry Pickett 氏は述べています。 「ホワイト ラインから外れるたびに、3 ドルかかります。あなたはほとんど虫の目です。

「私たちは 1996 年に集中的な道を歩み始めました」と Pickett 氏は続けました。 「私たちはスタンフォード大学と協力して、GPS ベースのガイダンスを開発しました。」 1990 年代後半、同社はスタンフォード大学と緊密に連携して、高度な GPS ベースの誘導システムと、堅牢性と費用対効果を考慮して設計された Deere システムを開発しました。ピケット氏は次のように述べています。現場での作業を行います。」

2000 年代初頭、Deere は最初の AutoTrac システムを導入しました。当時の目標は、精度を 40 センチメートル以内にすることでした。

また、この時期に、Deere は NASA のジェット推進研究所と GPS 受信機に関する契約を結びました。

2004 年、Deere は StarFire GPS 受信機を改良し、NASA の地上局ネットワークを利用して NASA ソフトウェアを使用して GPS 信号を修正できるようにしました。 Deere が独自のシステムを開発した後、NASA との同社のライセンスは 2015 年に終了しました。

NASA との協定により、「3、4 年前に市場に出ることができました」と Pickett 氏は言います。独自のシステムを開発しながら、「より集中的で深い思考プロセスを行うことができました」と彼は言いました。

「これにより、25 センチメートル [精度] のシステムから 7 ～ 8 センチメートルのシステムにまで下がりました」と彼は言いました。 「今では 3 センチメートルの精度です。」

Deere システムは、オペレータを支援するだけでなく、耕うん、植え付け、施肥のための器具のガイドにも役立ちます。 Deere システムは、トラクターと機械が同じ正確な経路をたどるのに役立ちます。たとえば、穀物カートを牽引するトラクターは、コンバインから穀物を積み込むのに適した場所に入ることができます。

Deere は、完全自動運転の農業用車両のプロトタイプを作成しましたが、そのような車両がすぐに配備されるとは考えていないと、Pickett 氏は述べています。 「それはテクノロジーそのものではありません」と彼は言いました。 「それが仕事全体のやり方です。」

自動運転プロトタイプ

他の企業は、完全自動運転トラクターを検討しています。 Case および New Holland ブランドで農業機器を販売する CNH Industrial (ロンドン) と Autonomous Solutions Inc. (ユタ州ローガン) は、昨年、アイオワ州ブーンで開催された 2016 Farm Progress Show で 2 つのプロトタイプを発表しました。

「現在、農機具は無人化できません。 CNH の技術パートナーである Autonomous Solutions のマーケティング ディレクターである Matt Nielsen 氏は次のように述べています。 「方向転換に役立つテクノロジーはいくつかありますが、真にドライバーレスなものはありません。」

同時に、「それが進行中の方向です」と彼は言いました。 「このテクノロジーに興奮するのは本当に簡単です。見事な飛躍です。しかし、やるべきことはまだたくさんあります。」

プロトタイプには、カメラ、レーダー、およびレーザーを使用して物体を感知する LIDAR が装備されています。 「それが車に目を与えるものです」とニールセンは言いました。オペレーターは、ルートをプログラムし、ラップトップまたはタブレット コンピューターを使用して車両を監視できます。 「スマートフォン機能はまだありません。それは将来のことです」と彼は言いました。

自動運転トラクターのプロトタイプに関する技術は、自動運転車の開発作業によって助長され、センサーのコストが下がったと Nielsen 氏は述べています。

「世界中のGM、フォード、グーグルに感謝しています」と彼は言いました。 「テクノロジーに注がれた多額の資金は、確かに私たちを助けてくれました。」

完全な自動運転トラクターがいつ商用化されるかは不明です。自動運転車と同様に、解決すべき法的責任の問題が生じる可能性があります。コストの問題もあります。

「技術は初期段階では非常に高価です」と彼は言いました。 「アーリー アダプターは大規模なファームになります。」

自動駐車セミ

自動運転の大型車両用のもう 1 つのエリアは、高速道路のすぐそば、荷積みドックやその他の施設にあります。

Eaton Corp. (アイルランド、ダブリン) は電力管理会社で、大型商用トラック用の自動駐車装置を開発しています。同社はこれを先進運転支援システム (ADAS) と呼んでいます。

ADAS には 2 つの形態があります。 Dock Assist を使用すると、ドライバーは可能な限り荷積みドックの近くでトラックを後退させます。次に、ドライバーはサービス ブレーキをかけ、走行中の車両を停止させます。装置のスイッチを入れると、トラックがゆっくりと後退し始めます。 Dock Assist はトランスミッション コントロールを作動させます。

トランスミッションは、適用されているトルクに基づいてドックを検出しますドックを押しながら。トラックが停止し、駐車します。 Dock Assist は「レベル 2」システムとして知られており、運転席に人がいないと操作できません。

Autonomous Self Docking はより精巧です。 GPS が含まれており、トラックが駐車する予定のドックを見つけます。システムはトランスミッションにコマンドを送信し、トランスミッションは速度を調整してクラッチを適用します。システムは、ドライバーがハンドルに触れることなくハンドルを制御します。

イートンの商用パワートレイン グループのグローバル製品戦略マネージャーであるクリス ニールセンは、次のように述べています。 「数年以内に、トラックのドッキングを支援するテクノロジーが登場すると言っても過言ではありません。」

開発の推進にはコストがかかります。トラックは、ドッキング事故で損傷を受けることがよくあります。 「クラッチ、インフラ、トレーラーにダメージを与えることができます」と彼は言いました。また、「業界全体で最大の課題の 1 つはドライバーです。そこには大きな不足があります。

「私たちは、現在持っているものを開発するために、3 ～ 4 年間それを試してきました」と Nielsen 氏は続けました。 「業界が追いつくのを少し待っています。関心の高まりとともに、私たちは取り組みを強化し始めています。」

産業環境で自動化されるのは大型車両だけではありません。 Seegrid (ペンシルベニア州コラオポリス) は、パレットの積み降ろし用に GP8 シリーズ 6 自動運転パレット トラックを導入しています。フォーク リフト トラックほどの大きさで、5 セットのビデオ カメラを使用しています。

カーネギー メロン大学の Herman Herman 氏は、自動運転システムがオフハイウェイの設定で速度を上げることを期待しています。

「自動運転技術は、消費者や公共の用途に普及する前に、多くの産業用途で採用されることを期待しています」と彼は言いました。 「他の業界向けにも同様のソリューションを開発したいと考えています。」