Den självkörande bilrevolutionen har tagit världen med storm, och företag som Google och Tesla försöker alla få en del av marknaden.
Men vad betyder detta för framtidens transporter och, ännu viktigare, för framtidens ingenjörer?
När världen går in i en ny era av transporter måste ingenjörsstudenter och yrkesverksamma både förstå tekniken bakom självkörande bilar och vad den betyder för framtiden.
Så låt oss spänna ihop oss och dyka in i en värld av självkörande bilar, där vägen framåt är full av nya idéer och möjligheter.
Förstå autonoma fordon
Formell definition:
Ett fordon som kan planera sin väg och genomföra sin plan utan mänsklig inblandning.
Ett autonomt fordon är perfekt om du är för trött för att köra eller bara vill ta en tupplur på vägen till jobbet. Bara luta dig tillbaka och låt bilen göra allt. Vem såg det här avsnittet av "South Park"-programmet?
Ok, tillbaka till förklaringen:
Ett autonomt fordon är en bil som har sensorer, kameror, radar och artificiell intelligens (AI) som gör att den kan köras utan mänsklig hjälp.
Denna teknik är en kombination av ombord och fjärrstyrd hårdvara och mjukvara som kan köra ett fordon utan att en mänsklig operatör fysiskt kontrollerar det eller håller ett öga på det.
Autonom fordonsteknik kan göra bilar säkrare, hindra människor från att skadas och till och med rädda liv. Men det finns fortfarande många problem att lösa innan helt autonoma fordon kan användas av de flesta.
Autonoma fordonsnivåer
Baserat på vad de kan delas autonoma fordon in i fem nivåer.
Här är en lista över nivåerna:
- Nivå 0: Föraren är ansvarig för allt om att köra bilen.
- Nivå 1: Bilen har ett automatiserat system, såsom farthållare eller hjälp att hålla dig i ditt körfält, men föraren är ansvarig för allt annat.
- Nivå 2: Bilen har två eller flera automatiserade system som fungerar tillsammans, som adaptiv farthållare och hjälper dig att hålla dig i din fil.
- Föraren ansvarar fortfarande för att hålla koll på bilen och ta kontroll om det behövs.
- Nivå 3: Bilen kan ta hand om det mesta av körningen, men föraren måste vara redo att ta över när som helst om bilen ber om det.
- Nivå 4: Fordonet kan köra sig själv i vissa situationer och behöver ingen hjälp från en person. Men bilen kan fortfarande ha en ratt och pedaler som en mänsklig förare kan använda om det behövs.
- Nivå 5: Fordonet är helt självkörande och behöver ingen hjälp från en person.
För mer om automationsnivåerna:
https://en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car
Nuvarande status för autonoma fordon
För tillfället jag skriver detta finns det inga helt autonoma fordon som kan köras lagligt i USA.
Det finns dock fordon som bara delvis är självkörande. Vissa har till exempel adaptiv farthållare och hjälper till att hålla sig i sina körfält.
Biltillverkare och teknikföretag arbetar med att göra helt självkörande bilar tillgängliga för allmänheten inom kort.
Autonom fordonsteknik
Autonoma fordon använder en mängd olika tekniker för att känna av sin omgivning och fatta beslut.
Några av de tekniker som används i självkörande bilar är:
- Sensorer: Autonoma fordon använder bland annat kameror, radar och LiDAR för att se och förstå sin omgivning.
- Artificiell intelligens: Autonoma fordon analyserar sensordata och fattar beslut baserat på komplexa algoritmer och maskininlärningssystem.
- Kartläggning: Med hjälp av information från sina sensorer skapar och håller självkörande bilar en karta över sin omgivning.
Autonoma bilar kan läsa vägskyltar och markeringar med hjälp av kamerateknik.
Light Detection and Ranging (LiDAR)-system används av självkörande bilar för att göra en 3D-karta över sin omgivning.
Utmaningar för autonoma fordon
Innan massproduktion av självkörande bilar kan starta finns det några problem som måste lösas. Bland dessa problem är:
- Teknikframsteg: Fler framsteg inom AI och sensorteknik behövs för att göra autonoma fordon säkrare och mer pålitliga.
- Miljö: Självkörande bilar måste kunna arbeta säkert i en mängd olika väderförhållanden, som regn och snö.
- Reglering: Just nu finns det inga federala regler för självkörande bilar, och varje stat har sitt eget sätt att reglera hur de kan användas.
- Olycksansvar: Det är inte klart vem som skulle vara skyldig om ett autonomt fordon råkade ut för en olycka.
Detta är ett komplicerat juridiskt problem som måste åtgärdas innan massproduktion kan starta.
Bygger självständiga fordon
För att göra en bil som kör sig själv måste både mjukvaru- och hårdvarudelar tillverkas.
Mjukvarukomponenten kräver kunskap om datavetenskap, maskininlärning och djupinlärning för att generera körinstruktioner från sensor- och indata.
Hårdvarudelen behöver sensorer, kameror och andra delar som sätts ihop så att körinstruktionerna kan utföras i den riktiga bilen.
Dessutom kräver autonoma fordon en komplex mjukvarustack för alla autonoma funktioner, såsom objektdetektering och identifiering.
När man sätter upp självkörande bilar på allmänna vägar måste säkerheten beaktas också.
Färdigheter och kvalifikationer
Att bli en autonom fordonsingenjör kräver en stark bakgrund inom datavetenskap, el- eller maskinteknik och erfarenhet av robotik, sensorsystem och maskininlärning.
Vanligtvis krävs en kandidatexamen inom ett relaterat område som datateknik, mekatronikteknik eller datavetenskap, tillsammans med relevant arbetslivserfarenhet eller praktik.
Vissa jobb kan kräva en magister- eller doktorsexamen inom ett relaterat område.
Jobbansvar
En autonom fordonsingenjörs arbetsuppgifter kan innefatta att designa och implementera mjukvarualgoritmer, skapa och integrera sensorsystem, testa och utvärdera autonoma körsystem och se till att de följer säkerhetsreglerna.
Ingenjörer måste hålla jämna steg med den senaste utvecklingen och trenderna inom sitt område och arbeta för att förbättra sina färdigheter och kunskaper hela tiden.
Utbildning och träning
För att få de nödvändiga färdigheterna och kunskaperna för en karriär inom autonoma fordon kan individer ta kurser eller ta examen från universitet som erbjuder specialiserade program inom robotik, mekatronik eller autonoma fordon.
Det finns också många onlinekurser och resurser, som Coursera, Udacity och edX, som erbjuder certifieringar och grader inom autonom fordonsteknik.
Att gå på konferenser och knyta kontakter med andra yrkesverksamma inom ditt område kan också ge dig värdefulla insikter och hjälpa dig att gå vidare i din karriär.
Marknadstrender för autonoma fordon
Under de närmaste åren förväntas den globala marknaden för självkörande bilar växa mycket.
År 2020 värderades marknaden till 76,13 miljarder dollar, och den förväntas nå 2 161,79 miljarder dollar 2030, med en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på 40,1 % från 2021 till 2030.
Flera faktorer driver denna tillväxt, inklusive utvecklingen av smarta städer, utvecklingen av infrastruktur och anslutningsmöjligheter och den ökande efterfrågan på autonoma fordon.
Segmentering
Den autonoma fordonsmarknaden kan segmenteras baserat på flera faktorer, inklusive nivå av automatisering och fordonstyp.
- Nivå av automatisering: Baserat på vad de kan göra, kan autonoma fordon delas in i en av fem kategorier
Nivå 5 är helt autonom och behöver ingen hjälp från en person. Ju mer automatiserad en bil är, desto mer sannolikt är det att det kostar mycket pengar. År 2021 var det semi-autonoma marknadssegmentet en stor del av den globala marknaden.
- Fordonstyp: Marknaden för autonoma fordon domineras av personbilar, som stod för merparten av marknadsandelen 2021.
Men det finns också en växande efterfrågan på autonoma lastbilar och bussar, särskilt för användning inom logistik och kollektivtrafik.
Stora företag på marknaden
Flera stora företag leder vägen på marknaden för självkörande bilar.
- Volkswagen AG.
- Toyota Motor Corporation.
- Ford Motor Company.
- General Motors Company.
- BMW Group.
- Daimler AG.
- Volvo Car Corporation.
- Tesla Inc.
- Audi AG.
- Honda Motor Co., Ltd.
Dessa företag lägger mycket pengar på forskning och utveckling för att ta fram ny teknik för autonoma fordon
De kommer sannolikt att ha stor inverkan på marknadens framtid.
Autonoma undervattensfordon
Ett autonomt undervattensfarkost (AUV) är en obemannad, obunden robot som kan röra sig under vattnet utan att behöva konstant kontroll från en person på ytan.
AUV:er används ofta för forskning i havet, där de används för att kartlägga, ta prover och samla in data.
Operatörer på ett fartyg eller till och med på land kan programmera eller kontrollera dem. De har en mängd olika verktyg för provtagning och mätning, såsom kameror, ekolod och djupsensorer.
Kraft och rörlighet
AUV:er drivs av speciella batterier, bränsleceller eller solpaneler som kan laddas, så att de kan arbeta på egen hand under långa perioder.
De kan åka dit båtar inte kan eftersom de kan gå in på grundare vatten. Detta gör dem användbara för att utforska områden där större fartyg inte kan gå.
AUV:er har framdrivningssystem som gör att de kan röra sig genom vattnet snabbt och exakt.
Ansökningar
AUV:er är flexibla och kan användas till många olika saker, såsom:
AUV:er används för att kartlägga havsbotten och mäta vattnets kvalitet, temperatur och salthalt.
AUV:er kan användas för att hålla ett öga på oljeutsläpp, hitta förändringar i korallrev och ta reda på varifrån föroreningarna kommer.
Militära operationer: AUV kan användas för att skydda mot minor, samla in intelligens och spåra ubåtar.AUV:er används inom olje- och gasindustrin till havs för att inspektera och underhålla rörledningar
De används också inom sjöfartsindustrin för att inspektera fartygsskrov.
Säkerhet och ansvar i autonoma fordon
I takt med att antalet självkörande bilar på vägen växer har frågor om säkerhet och vem som har ansvaret blivit viktigare.
Om en olycka händer med ett autonomt fordon kan det vara svårt att ta reda på vem som var felet och vem som ska betala för skadan.
Olika platser har olika lagar och regler om vem som är ansvarig för en olycka med ett självkörande fordon, och det finns ännu inte en klar överenskommelse om hur ansvaret ska avgöras vid en olycka med ett autonomt fordon.
Ansvar för autonoma fordonskrascher
När en autonom bil kraschar kan bilens tillverkare behöva betala för skadan. Det beror på att kraschen kan ha orsakats av slarv från det automatiserade körsystemet.
Lagen kan säga att de som tillverkar dessa bilar är ansvariga för varje olycka som orsakas av det automatiserade körsystemet.
Bilföretag som Volvo, Mercedes och Google har antytt att de kommer att vara ansvariga om en olycka orsakas av en av deras helt autonoma bilar.
Men det är viktigt att komma ihåg att om en självkörande bil råkar ut för en olycka kanske det inte är bilens fel.
Om en annan förare gjorde något som hastighet, kör mot rött ljus eller kör vårdslöst, skulle inte föraren av den självkörande bilen eller bilen själv vara skyldig.
I det här fallet, om en självkörande bil råkar ut för en olycka, kan den andra föraren vara skyldig för att ha varit vårdslös eller en fastighetsägare kan vara skyldig till att ha ett farligt område.
Försäkringsbetalningar och skadestånd
Efter en krasch i ett autonomt fordon kan det vara lättare för offren att få försäkringspengar eftersom föraren nästan inte längre är ansvarig.
Om ett autonomt fordon råkar ut för en olycka kan skadorna betalas av fordonstillverkaren, föraren av det autonoma fordonet, en tredje part eller en kombination av dessa parter, beroende på olyckans särdrag och lagarna i plats där olyckan inträffade.
Vill du lära dig mer om ämnet?
Användningsfall
| Använd i: | Beskrivning: |
|---|---|
| Personlig transport | Självkörande bilar skulle kunna användas för personlig transport, så att folk inte skulle behöva köra själva. Detta kan vara särskilt användbart för personer som inte kan köra bil, har funktionshinder eller inte har tillgång till en bil. |
| Samåkningstjänster | Självkörande bilar skulle kunna användas för tjänster som Uber och Lyft, vilket skulle minska behovet av mänskliga förare och kan göra tjänsten billigare för passagerare. Transport för allmänheten: Självkörande bilar skulle kunna användas för kollektivtrafik, vilket gör den snabbare och mer pålitlig utan behov av förare. |
| Varuleverans | Autonoma fordon skulle kunna användas för att leverera varor, vilket skulle minska behovet av mänskliga förare och kunna påskynda och spara pengar på leveransprocessen. |
| Industriell transport | Autonoma fordon kan användas för att flytta varor i industriella miljöer som fabriker, lager och hamnar. Detta skulle förbättra effektiviteten och minska risken för olyckor. |
| Lantbruk | Autonoma fordon kan användas i jordbruket för att göra saker som att plöja åkrar, plantera frön och samla grödor. |
| Brytning | Autonoma fordon skulle kunna användas i gruvdrift för att göra saker som att transportera malm, borra och gräva, vilket skulle minska antalet olyckor och göra processen mer effektiv. Autonoma fordon kan användas av militären för att göra saker som transport, övervakning och spaning. |
| Akuttjänster | Självkörande bilar kan användas för räddningstjänst, som att få skadade personer till sjukhus eller transportera medicinska förnödenheter. |
Slutsats
Som vi har sett förändras världen av självkörande bilar snabbt och kommer att fortsätta förändra hur vi tar oss fram i framtiden.
Men det handlar inte bara om tekniken; det handlar också om hur det kommer att påverka samhället som helhet.
Självkörande bilar kan förändra vårt sätt att leva och arbeta på många sätt, som genom att minska trafiken och koldioxidutsläppen och genom att skapa nya affärsmodeller och jobbmöjligheter.
Men varje ny teknik kommer med sin egen uppsättning problem och moraliska frågor.
Innan du helt går med i den autonoma fordonsrörelsen finns det många saker att tänka på, som ansvar och försäkring, och möjligheten att jobb kan gå förlorade inom vissa områden.
Som ingenjörer och framtida ledare inom detta område är det upp till oss att hantera dessa problem och hjälpa till att forma framtidens transporter på ett sätt som hjälper alla.
Vägen framåt kan vara svår, men om vi har rätt attityd och är engagerade i innovation och framsteg kan vi skapa en säkrare, effektivare och mer hållbar värld för framtida generationer.
Så låt oss ta vara på möjligheterna och möta problemen direkt.
Självkörande bilar är inte bara ett tekniskt framsteg; de är också sociala, och det är upp till oss att se till att de hjälper samhället som helhet.
Som ingenjörer har vi en unik chans att stå i fronten av denna revolution, och vi bör inte ta det för givet.
Vi har kontroll över framtiden, så låt oss göra det bästa av det.
Dela på…
