Thiết kế chế tạo xe mô hình tự động lái

1.4 Phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu lý luận, từ cơ sở lý luận làm sáng tỏ các vấn đề xe tự lái + Phương pháp điều tra quan sát: thông qua việc cho các xe tự lái tự hành Phương phá

ĐOÀN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH

BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH

-

CÔNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA

LẦN THỨ XIX NĂM 2017

TÊN CÔNG TRÌNH:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO XE MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG LÁI

LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ – TỰ ĐỘNG HÓA

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……… ………i

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH… ………i

MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài ii

1.2 Mục tiêu nghiên cứu ii

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ii

1.4 Phương pháp nghiên cứu ii

1.5 Ý nghĩa và khoa học thực tiễn ii

1.6 Cấu trúc đề tài ii

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN 1.1 Tổng quan về xe tự động lái 1

1.1.1 Xe tự động lái là gì? 1

1.1.2 Lịch sử phát truyển của xe 1

1.1.3 Vị trí hiện tại của xe đối với đời sống con người 4

1.2 Khái quát về xe tự động lái 4

1.2.1 Cấu tạo của xe tự động lái 4

1.2.2.Ưu điểm nhược điểm của xe tự động lái 16

1.2.3 Một số vấn đề đặt ra cho xe trong cuộc sống hiện đại 17

1.3 Những thành tựu của xe tư động lái 17

1.3.1 Xe có thể di tự di chuyển 17

1.3.2 Một số hãng xe lớn và nghành công nghiệp hoá này 21

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2.1.Thiết kế hình ảnh của 1 chiếc xe 31

2.1.1 Thiết kế khung xe 31

2.1.2 Thiết kế 2 mặt bên xe 32

2.1.3 Thiết kế các nắp ập trên,sau và phía trước của xe ,,32

2.2.Cách lập trình trên arduino 33

2.2.1.Điều khiển servo 33

2.2.3 Điều khiển động cơ sau và động cơ lái trước 34

2.2.2 Điều khiển cảm biến siêu âm 40

2.2.4,Điều khiển đèn trước và sau của xe 41

2.2.5.Mô phỏng trên proteus 8.0 42

2.3.Linh kiện để cáu tạo nên mô hình và thông số kỉ thuật 42

2.3.1.Arduino 42

2.3.2.L298 45

2.3.3.Cảm biến siêu âm 46

2.3.4.Servo 47

2.3.5.Đông cơ 49

2.3.6.Dây điện 49

Chương 3: THI CÔNG MÔ HÌNH 3.1.Bố trí các linh kiên lên gầm xe 50

3.2.Cách đấu dây điện 51

3.3.Hoàn thiện và text mô hình 52

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 kết luận 52

4.2 Hướng phát triển đề tài………53

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo xe tự lái

Hình 1.2: Xe tự nhìn đường

Hình 1.3: Cách xe sủ dụng cảm biến

Hình 1.4: Xe sủ dụng radar stereo camera

Hình 1.5:Xe sủ dụng radar stereo camera

Hình 2.4 Mô phỏng trên proteus 8.0

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện modul điều khiển động cơ

Hình 2.6 Sơ đồ cảm biến siêu âm

Hình 2.7 Sơ đồ đo nhịp xung của servo

Hình 3.1 Bố trí lắp ráp mạch động cơ lên xe

Hình 3.2 Bố trí lắp ráp đèn trước xe

Hình 3.3 Bố trí lắp ráp đèn sau xe

MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài?

Trong thực tế hiện nay con người đang tập trung vào nhu cầu ăn uống,làm đẹp,và nhu cầu di chuyển trong cuộc sống bằng các phương tiện hiện đại các phương tiện hiện đại không chỉ mang những kết cấu hiện đại mà còn có sự tinh tế từ bên ngoài phong cách và lợi ích của xe đối với cuộc sống của con người đó là lí do mà nhóm

em chon đề tài tìm hiểu về xe tự động lái

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

-cách xe tự lái hoạt động trên đường

-Xác định lợi ích của xe tự lái

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

-tìm hiểu về tự động lái cách hoạt động của chiếc xe nhu thể nào

-phạm vi nghiên cứu: nhóm 2 lớp 15D0T01

1.4 Phương pháp nghiên cứu

+ Nghiên cứu lý luận, từ cơ sở lý luận làm sáng tỏ các vấn đề xe tự lái

+ Phương pháp điều tra quan sát: thông qua việc cho các xe tự lái tự hành Phương pháp thực nghiệm: nhằm khẳng định xe tự động lái sẻ có lợi ích rất nhiều trong cuộc sống tương lái của con người

1.5 Ý nghĩa và khoa học thực tiễn

thể hiện bản lỉnh của con người chinh phục hệ thống tự động hoá để giúp ích cho con người trong cuộc sống tương lai

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI TÌM HIỂU XE TỰ ĐỘNG LÁI

1.1 Tổng quan về xe tự động lái

1.1.1 Xe tự lái là gì?

Nói điều đơn giản nhất về xe từ xưa đến nay chiếc xe nào được sản xuất ra cũng chính

do con người cầm lái vận hành chúng để di chuyển trên một con đường hay nhiều đoạn đường khác nhau tuỳ vào người lái sử dụng.Đến ngày nay con người phát minh ra một chiếc xe có thể tự ra đường vận hành ko cần đến con người phải cầm lái mà xe sẻ tự chủ hoàn toàn tránh vật cản ,kiểm tra tín hiệu giao thông,di chuyển với vận tốc thế nào một cách hoàn hảo đó được gợi là chiếc xe tự động lái

1.1.2 Lịch sử phát truyển của xe

Trước khi tìm hiểu về lịch sử ra đời của ôtô, bạn hãy trả lời câu hỏi "ôtô là gì ?" Câu hỏi tưởng chừng như ngớ ngẩn ấy thực không dễ để trả lời chính xác, vậy chúng ta có thể định nghĩa về nó như thế nào? tất nhiên ở một mức tuơng đối nào đó mà thôi ! Đầu tiên sẽ là định nghĩa về xe cơ giới trước, bởi ô tô có thể xem là một dạng của xe cơ giới Xe cơ giới trong tiếng Anh gọi là motor vehicle, được hiểu như một phương tiện

có khả năng tự hành trên bộ (tức sự chuyển dịch của nó không phải do một ngoại lực bên ngoài kéo hay đẩy gây ra, mà chính nguồn động lực ở bên trong gây ra sự chuyển dịch của nó, tất nhiên dưới sự điều khiển của con người) dùng để vận chuyển người, hàng hóa hoặc sử dụng cho một mục đích đặc biệt khác Ô tô là phương tiện cơ giới

đường bộ dùng để chở người, hàng hoá hoặc phục vụ thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt

Đa số xe hơi có từ 4 bánh trở lên, sử dụng động cơ đốt trong để tiêu thụ nhiên liệu (như xăng, dầu Diesel, hay các nhiên liệu hóa thạch hay nhiên liệu sinh học khác) nhằm sinh ra momen quay ở bánh xe giúp cho nó có thể di truyển trên đường bộ Một

số xe hơi sử dụng động cơ điện hoặc kết hợp cả động cơ đốt trong và động cơ điện (hybrid), với nguồn điện lấy từ ắc quy, máy phát điện, pin nhiên liệu, Các xe hơi sử dụng động cơ đốt trong thường có thêm hệ thống nhiên liệu, hệ thống khởi động, phát điện, Chiếc ô tô ngày nay đã quá quen thuộc với chúng ta, nó có tầm quan trọng vô cùng lớn trong đời sống của chúng ta: Xe ô tô là một trong những phương tiện giao thông đường bộ chủ yếu Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng Do vậy, trên toàn thế giới ô tô hiện đang được dùng làm phương tiện đi lại của cá nhân, vận chuyển hành khách hoặc hàng hóa phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng

Lịch sủ phát truyển và hoàn thành - Năm 1650 chiếc xe có bốn bánh vận chuyển bằng các lò xo tích năng lượng được thiết kế bởi nghệ sĩ, nhà phát minh người Ý Leonardo

da Vinci - Năm 1769 đánh dấu sự ra đời của động cơ máy hơi nước Động cơ hơi nước

- Năm 1860 động cơ bốn kỳ chạy ga ra đời đánh dấu cho sự ra đời của ô tô con - Năm

1864 động cơ bốn kỳ chạy xăng ra đời và sau 10 năm loại xe với động cơ này đạt được công suất 20 kw và có thể đạt vận tốc 40 km/h - Năm 1885, Karl Benz chế tạo một chiếc xe có một máy xăng nhỏ đó là chiếc ô tô đầu tiên - Năm 1891 ô tô điện ra đời ở

Mỹ - Sau khi lốp khí nén ra đời, 1892 Rudolf Diesel đã cho ra đời động cơ Diesel và

đã cho chế tạo hàng loạt Chiếc ô tô tải đầu tiên trên thế giới chạy bằng động cơ Diezel

- Cuộc cách mạng xe hơi chỉ bắt đầu vào năm 1896 do Henry Ford hoàn thiện và bắt đầu lắp ráp hàng loạt lớn Hình ảnh những chiếc xe Ford đầu tiên - Ngày nay chiếc ô tô không ngừng phát triển và hiện đại, công nghiệp xe hơi đã trở thành ngành công

nghiệp đa ngành + Xe hơi có hộp số tự động ra đời vào năm 1934 + Năm 1967 xe hơi

có hệ thống phun xăng cơ khí + Năm 1971 ra đời hệ thống phanh ABS + Năm 1979 Điều kiển kỹ thuật số, EBD: Electronic Brake Distrition (phương pháp lực phanh điện tử); TRC: Traction Control (điều khiển lực kéo); ABC: Active Body Control (điều khiển thân xe) + Tốc độ của xe cũng được cải thiện không ngừng: Năm 1993 vận tốc của xe đạt 320 km/h và đến năm 1998, Vmax= 378 km/h Cho đến nay ô tô có thể đạt tốc độ lớn hơn 400km/h

NHỮNG CÔNG NGHỆ Ô TÔ HIỆN NAY

1 Hệ thống kiểm soát hành trình thông minh (ACC) ACC không những có thể duy trì vận tốc cài đặt trước như thiết bị kiểm soát hành trình thông thường mà tính năng vượt trội của nó là có thể tự động điều chỉnh vận tốc để duy trì khoảng cách an tòan đối với

xe trước và sau ACC sử dụng một cảm biến radar hoặc laser ( thường đặt sau lưới tản nhiệt) để nhận biết vận tốc và khoảng cách của xe đi trước Nếu xe trước đi chậm lại,

hệ thống sẽ gửi tín hiệu để giảm hiệu suất máy hoặc tác động lên phanh Khi khoảng cách đã ở giới hạn an tòan, hệ thống lại điều khiển tăng vận tốc lên mức đã cài đặt sẵn

Để tắt hệ thống, đơn giản bạn chỉ cần đạp chân phanh Mercedes Benz sử dụng một hệ thống tương tự có tên Distronic Plus, dùng tia radar tầm ngắn hoặc tầm xa để ngăn chặn lái xe đột ngột tăng tốc đâm vào xe đi trước Khi thử nghiệm, hệ thống hoạt động rất tốt trong nội thành và trên đường cao tốc Các mác xe sử dụng công nghệ này: Acura, Audi, Chrysler, Ford, Honda, Infiniti, Jaguar, Lexus, Subaru và Toyota

2 Thiết bị điều hướng theo giao thông và thời tiết Hệ thống điều hướng dùng định vị tòan cầu kết hợp với cảnh báo giao thông và thời tiết ngày càng trở nên phổ biến trong

ô tô, không chỉ đối với những ô tô hạng sang Hệ thống sẽ kiểm tra điều kiện đường xá

và thời tiết thông qua bản đồ Thông tin sẽ được sàng lọc cho phù hợp với vị trí và lộ trình người lái Với hệ thống này, lái xe có thể tìm ra đường vòng để tránh bão hoặc tìm đoạn đường thuận tiện nhất để lách khỏi một vụ tắc đường

3 Đèn pha chủ động Khi bánh lái đổi hướng, hệ thống đèn pha chủ động sẽ tự động đổi hướng theo, chiếu sáng phần đường lái xe đang hướng tới Đấy chính là điểm khác

biệt so với loại đèn pha thông thường chỉ chiếu sáng theo hướng của đầu xe Thông tin

về vị trí của bánh lái và vận tốc của xe sẽ được xử lý và gửi tín hiệu về động cơ điện, làm quay đèn sang trái hoặc phải theo góc độ thích hợp Chỉ sau 18 tháng ra đời, gần như mọi nhà sản xuất ôtô đều bắt đầu có định hướng lựa chọn đèn pha tự thích ứng này Trong năm 2009, công nghệ này sẽ có mặt trên Audi A6, BMW 1-, 3- and 7-Series, Cadillac Escalade và CTS-V, Hyundai Genesis, Infiniti FX, Lincol MKS, và Mercedes-Benz CLS

4 Tích hợp thiết bị định vị cầm tay Hệ thống định vị cầm tay đang ngày càng phổ biến do dễ sử dụng, tính năng như một bảng điều khiển, giá cả phải chăng Các nhà sản xuất đã cải tiến giao diện và bộ nhớ của bảng điều khiển, khiến chúng nhỏ gọn hơn và mang đi được Các hãng dùng công nghệ này là Toyota, Hyundai và Volvo

5 Chống va chạm Tương tự với ACC, thiết bị chống va chạm sẽ điều chỉnh khoảng cách và độ gần của xe đối với xe trước hay các vật cản khác Nếu hệ thống cho rằng xe không phanh kịp, nó sẽ tự động báo hiệu bằng đèn nháy, ghế rung, xiết chặt đai an toàn, vv Nếu vẫn không có kết quả, một số hệ thống sẽ tự động phanh lại để giảm thiểu thiệt hại Volvo đang phát triển thêm để hệ thống này có thể phát hiện được người đi bộ Hiện tại, Volvo đang áp dụng hệ thống này cho xe S80, V70, XC60 và XC70

6 Cảnh báo làn đường Đây là một kỹ thuật rất hữu dụng đối với những tài xế bất cẩn, hay đi chệch làn đường Hệ thống cảnh báo này sẽ dùng một camera để phát hiện các dải phân cách làn đường màu trắng hoặc vàng Nếu xe chạy đè lên những dải phân cách này mà không có tín hiệu rẽ, hệ thống sẽ phát ra âm thanh cảnh báo người lái Một số hệ thống khác còn tự động điều khiển phương tiện đi đúng là đường hoặc phanh lại Kỹ thuật hiện có trên các xe Audi, BMW, Buick, Cadillac, Infiniti và Volvo

7 Kết nối internet trong xe Dịch vụ mới này sẽ biến chiếc xe của bạn thành một điểm truy cập Wi-Fi an toàn, sử dụng công nghệ điện thoại di động, trang bị cho người sử dụng khả năng truy cập web từ lap top, thiết bị chơi game hay các loại thiết bị cá nhân khác Nhà cung cấp dịch vụ internet cho ô tô đầu tiên là Chrysler với dịch vụ uconnect Web Công nghệ hiện được tích hợp trong xe Chrysler, Jeep và Dodge 2009

8 Thiết bị xử lý điểm mù Sử dụng camera hoặc rada, hệ thống này sẽ quét tất cả

những vùng mà lái xe không thể nhìn thấy Nếu ô tô, mô tô che khuất tầm nhìn của lái

xe, đèn báo hiệu sẽ sáng, hệ thống đồng thời cảnh báo nguy hiểm bằng âm thanh cho người lái để tránh tai họa Phức tạp nhất là kỹ thuật dùng trong hệ thống xử lý điểm

mù của Volvo Hệ thống dùng camera gắn trên từng gương bên của xe, thiết bị báo sẽ được gắn ở cửa sổ trước của xe Các xe dùng kỹ thuật này: Audi Q7, Buick Lucerne , Cadillac DTS và STS

9 Camera quan sát toàn bộ Hệ thống này sẽ gắn camera theo dõi toàn bộ khu vực xung quanh xe và hiện thị trên màn hình định vị để hỗ trợ đỗ xe Công nghệ này chỉ có

ở Nissan và Infinity, ví dụ như Infiniti EX35 và Nissan Murano

10 Hệ thống hỗ trợ nhìn ban đêm và cảnh báo có người đi bộ Công nghệ đời mới nhất này sử dụng camera cảm ứng nhiệt để tạo nên hình ảnh động , giúp người lái nhận biết được người, động vật và các vật thể khác trong tầm chiếu của đèn xe Một vài hệ thống khác còn cho biết thông tin về độ sâu của hình ảnh trong thời gian thực, mã hóa

khoảng cách từng vật thể, biểu thị bằng màu nóng (cho vật thể ở gần, nguy hiểm) và màu lạnh (cho vật thể ở xa, ít nguy hiểm hơn) Công nghệ này còn phát triển lên mức hiển thị hướng chuyển động của vật thể và những thay đổi xung quanh khi xe di

chuyển Nếu hệ thống xác định rằng người phía trước xe có thể gặp nguy hiểm, lái xe

sẽ được cảnh bấo bằng hình ảnh hoặc âm thanh BMW, Mercedes-benz và Acura đang ứng dụng công nghệ này

11.Hệ thống điều khiển bằng giọng nói Ra hiệu lệnh bằng giọng nói, thay đổi màu sắc,

tự động tìm kiếm nhà hàng, khách sạn và tiến hành đặt chỗ Mặc dù vẫn còn nhiều tính năng thuộc hàng “siêu tưởng”, tuy nhiên trong năm 2007, hệ thống thông tin giải trí Ford Sync đã đánh dấu những bước đi đầu tiên trong việc phát triển chức năng nhận diện giọng nói trên xe hơi

1.1.3 Vị trí hiện tại của xe đối với đời sống con người

Ngày xưa xe chỉ xem như vật dụng nhằm giúp con người có thể di chuyển dể dàng hơn trong cuộc sống hay là để vận chuyển hàng hoá nhưng xe ô tô ngày nay ngoài chức những chức năng đó nó còn có vị trí quan trọng đối với đời sống của con người chúng

ta trong cuộc sống hiện đại …nó không chỉ là một phương tiện di chuyển qua lại mà

nó còn là niềm đam mê,niềm ao ước đối với biết bao con người …xe ngày nay còn được xem như là một lớp trang điểm bên ngoài đối với một số doanh nhân thành đạt hay các ca sĩ vvv

1.2 Khái quát về xe tự động lái

1.2.1 Cấu tạo của xe tự động lái

Trên một chiếc xe tự động lái bao gồm 9 bô phận phối hợp nhịp nhàng với nhau để giúp chiếc xe có thể lăn bánh trên con đường

9 bộ phận trên của một chiếc xe tự động

`

Hình 1.1 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG BỘ PHẬN TRÊN XE

1 MÁY TÍNH TRUNG TÂM:Phân tích tất cả các thông tin từ cảm biến gởi

về,xử lí và phân tích dử liệu để kiểm soát và điều chỉnh xe lái,tăng tốc và

phanh lại phù hợp với điều kiện lái xe trong thời gian thực

2 TẦM NHÌN BA CHIỀU: Cấu tạo 2 máy ảnh găn trên kính chắn gió nhằm

tạo ra hình ảnh 3D theo thời gian thực của con đường phía trước,phát hiện các

mối nguy hiểm tiềm tàng

3 GPS: Kết hợp với số liệu của máy đo tốc độ dụng cụ đo độ cao và con quay hồi chuyển để định vị chính xác hơn

4 LIDAR: Hệ thống bao gồm 64 loại tia laser khác nhau ,phát ra xung ánh sáng

để xác định các vật thể với chướng ngại vật gần đó với độ chính xác lên đến

2cm

5 MÁY QUAY HỒNG NGOẠI: Máy quay phim ghi lại chùm tia hồng ngoại

phát ra từ đèn pha giúp mở rộng tầm nhìn vào ban đêm tạo ra hình ảnh chiếu

trên màn hình hiển thị

6 CẢM BIẾN SIÊU ÂM: Teo dỏi và đo lường vị trí của những đối tượng rất gần với xe như lề đường ,vĩa hè các xe khác khi đậu xe

1MAY TÍNH TRUNG TÂM

7.CẢM BIẾN VÒNG QUAY

9.MÁY

ẢNH

SIÊU ÂM

7 CẢM BIẾN VÒNG QUAY: Các cảm biến gắn trên bánh xe giúp đo vận tốc của xe

8 RADAR: Phát hiện ra các vật cản trong điểm mù của xe đưa ra cảnh báo để phòng chống tai nạn

9 MÁY ẢNH: Sử dụng hướng dẫn làn đường ,giúp nhận biết phân vạch kẻ đường và đường kẻ ranh giới

Góc nhìn của xe tự lái

Bạn đã bao giờ băn khoăn một chiếc xe tự lái sẽ "nhìn" những con đường mình đang đi như thế nào? Những tòa nhà, ngọn cây hay những chiếc xe đi ngược chiều sẽ hiện lên như thế nào dưới góc nhìn của robot?

Hình 1.2

Cách xe tự lái nhìn đường Một đoạn video mới do ScanLAB tung ra sẽ cho bạn câu trả lời ScanLAB đã gắn một thiết bị phát hiện tia sáng và khoảng cách LIDAR lên một chiếc Honda CR-V để thu lại những hình ảnh của phố phường London dưới góc nhìn của xe tự lái

Lưu ý rằng chiếc xe này vẫn được do con người điều khiển, nhưng LIDAR là thiết bị được trang bị để giúp xe tự lái có thể nhìn đường Bằng cách phóng tia laser về mọi

hướng và sử dụng các phương tiện điện tử phức tạp, LIDAR sẽ đo thời gian mà tia sáng phản chiếu lại từ các vật thể này Các mức thời gian nói trên sẽ được tổng hợp để tạo ra một bức tranh ánh sáng mà phần mềm trên xe hơi có thể "đọc" được nhằm tránh

va chạm

Công nghệ xe tự lái của Mercedes-Benz

Để một chiếc xe có thể tự hành thì đầu tiên nó phải hiểu được môi trường xung quanh

để có thể đưa ra các phản ứng cần thiết Để làm được điều đó nó cần rất nhiều dữ liệu

và thông tin từ hệ thống cảm biến Hiện tại Mercedes-Benz đang dùng các cảm biến siêu âm, radar và camera để thu thập dữ liệu về môi trường xung quanh chiếc xe ở tất

cả mọi hướng Trong tương lai, các công nghệ cảm biến khác có thể được tích hợp để

tăng lượng dữ liệu cung cấp cho chiếc xe

Hình 1.3

Từ một chiếc xe thông thường, Mercedes-Benz gắn thêm các stereo camera có thể

xác địch chính xác các đối tượng phía trước, ví dụ là chướng ngại vật đứng yên, các xe đang di chuyển hay là người đi bộ trong vòng 50m Nó cũng có thể xác định làn đường

để biết là khi nào thì xe phải vào cua và làm sao để giữ làn đường cho đúng

Hình 1.4 Trên xe còn có gắn thêm 2 radar tầm xa ở mỗi bên để theo dõi tình hình giao thông ở

bên phải và bên trái xe tại chỗ giao cắt hay ngã tư

Hình 1.5

Ngoài ra còn có thêm 4 radar tầm ngắn để theo dõi các tình huống bất ngờ, hữu dụng

khi vào vòng xuyến hay khi 2 xe chạy song song

Hình 1.6

Xe có 2 camera, một ở phía trước và một ở phía sau Cái phía trước sẽ theo dõi tình hình giao thông trước xe và cả tín hiệu đèn giao thông Còn cái phía sau sẽ theo dõi các xe sau đuôi Cùng với tín hiệu GPS, các camera này sẽ giúp xác định vị trí chiếc xe chính xác hơn

Hình 1.7

Xe được trang bị bản đồ số với độ chính xác cao hơn, chi tiết hơn so với các bản đồ

dẫn đường thông thường Bản đồ số sẽ có các thông tin chi tiết như vị trí nào thì có vạch dừng, đèn giao thông,… các thông tin sau đó sẽ được ghi nhận bởi hệ thống cảm biến gắn trên xe

Hình 1.8

Hệ thống kiểm soát lái xe sẽ có thể phân tích và truy xuất các dữ liệu thời gian thực

và đưa ra các quyết định xử lý phù hợp nhất cho mỗi tình huống Bộ phận đưa ra các quyết định xử lý sẽ không liên kế đến bất kỳ hệ thống nào bên ngoài chiếc xe, vì thế

nó sẽ được bảo vệ an toàn khỏi các truy xuất không yêu cầu từ bên ngoài

Hình 1.9

Mercedes-Benz không chỉ phát triển công nghệ tự hành trên xe ô tô mà họ còn ứng

dụng lên cả xe tải Họ không chỉ thử nghiệm tại Đức mà còn ở nhiều quốc gia khác nhau trên thế giới và hy vọng một ngày không xa chúng ta sẽ thấy những chiếc xe hoàn toàn tự động chạy trên đường

Sở hữu nhiều cảm biến

Hình 1.10

Xe tự lái có rất nhiều cảm biến

Xe tự lái được thiết kế với khả năng nhận biết thế giới xung quanh "như siêu nhân"

Chúng sử dụng hàng tá các cảm biến để thu thập dữ liệu về môi trường để có thể vận hành trong một môi trường thay đổi liên tục

Về cơ bản, các công ty phát triển xe tự lái thực sự đang cố gắng mô phỏng cách thức con người lái xe thông qua việc sử dụng các cảm biến

"Là một con người bạn có giác quan, có đôi mắt, có đôi tai, và đôi khi có xúc giác, bạn sẽ cảm nhận được đường đi Vì vậy, những yếu tố này đóng vai trò đầu vào và sau

đó sẽ được đưa vào bộ não, não sẽ đưa ra quyết định cách thức kiểm soát chân và bàn tay khi cần phanh, nhấn ga và lái xe Vì vậy, trên một chiếc xe tự lái bạn phải thay thế những giác quan này" - Danny Shapiro, giám đốc cấp cao mảng kinh doanh ô tô của

Nvidia, chia sẻ với Business Insider

Một số cảm biến sử dụng trên xe ô tô tự lái bao gồm máy ảnh, radar, laser và cảm biến siêu âm GPS và công nghệ bản đồ cũng được sử dụng để giúp chiếc xe xác định chính xác vị trí

Tất cả trong số này có những điểm mạnh và điểm yếu khác nhau, nhưng về cơ bản chúng cho phép rất nhiều dữ liệu được đưa vào xe

Và một bộ não đặc biệt

Hình 1.11

Trong thực tế, hệ thống Autopilot mà Tesla sử dụng là Drive PX2 cũng của Nvidia Tất cả các dữ liệu được thu thập sau đó được đưa vào hệ thống máy tính của xe hơi,

hay được gọi là "bộ não", và được xử lý để chiếc xe có thể đưa ra quyết định

Một trong những công ty hàng đầu xây dựng não bộ cho những chiếc xe tự lái

làNvidia Trong thực tế, hệ thống Autopilot mà Tesla sử dụng là Drive PX2 cũng của

Nvidia Đây là hệ thống máy tính mới nhất của công ty cho xe ô tô tự lái

Drive PX2 là một nền tảng máy tính mạnh mẽ sử dụng một loạt các chip và phần mềm của Nvidia nhằm mục đích đưa tất cả các dữ liệu từ các cảm biến trên xe tự lái để xây dựng một mô hình ba chiều cho môi trường vận hành của xe

"Trong não của xe, nó gần như giống như một trò chơi video Chúng ta cần phải tái tạo lại thế giới trong một không gian 3D ảo", Danny Shapiro chia sẻ thêm Để làm

điều này, Nvidia và các công ty khác phát triển xe hơi không người lái sử dụng công

nghệ gọi là học máy (maching learning)

Vậy chúng học như thế nào?

Hình 1.12

Để đào tạo một chiếc xe tự lái, đầu tiên bạn sẽ lái xe hàng trăm xe dặm để thu thập dữ

liệu cho cảm biến

Học máy là cách dạy các thuật toán bằng ví dụ hoặc kinh nghiệm mà các công ty đang

sử dụng hiện nay Chẳng hạn, Netflix và Amazon đều sử dụng nó để đưa ra những giới thiệu, quảng cáo dựa trên những gì bạn đã xem hoặc mua trong quá khứ

Vì vậy, để đào tạo một chiếc xe tự lái, đầu tiên bạn sẽ lái xe hàng trăm xe dặm để thu thập dữ liệu cho cảm biến Sau đó bạn sẽ xử lý dữ liệu đó trong một trung tâm dữ liệu xác định các đối tượng thu nhận được theo từng khung hình

"Ban đầu, các máy tính không biết bất cứ điều gì Chúng ta phải dạy nó Nếu chúng ta muốn dạy xe nhận ra người đi bộ, chúng ta sẽ đưa hình ảnh của người đi bộ vào, hàng triệu hình ảnh người đi bộ vì họ trông khác nhau Càng nhiều dữ liệu được đưa vào,

xe có thể nhận ra càng nhiều Và chúng tôi làm điều tương tự với người đi xe đạp, xe hơi, xe tải, và chúng tôi làm điều đó vào các thời điểm khác nhau trong ngày và ở điều kiện thời tiết khác nhau Về cơ bản có khả năng vô hạn để xây dựng một bộ nhớ và hiểu biết về những gì xe phải đối mặt", Shapiro nói

Trong tương lai, với sự phát triển không ngừng của công nghệ và trí tuệ nhân tạo, chúng ta sẽ có những chiếc xe tự lái thông minh và gần như không có điểm yếu

Chức năng khác của xe tự lái

Xe tự hành mặc dù mang đến sự tiện dụng cho chủ nhân, nhưng nếu xảy ra trục trặc, nó sẽ đe dọa đến những người tham gia giao thông khác, đặc biệt là người đi

bộ Thấy được điều đó, Google đã phát minh ra giải pháp nhằm giảm thiểu chấn thương nếu có sự cố xảy ra: một lớp chất kết dính trên nắp capo và mũi xe Trong

bằng sáng chế đã đăng ký, Google mô tả nó là "một lớp keo dính phủ trên mặt trước

của chiếc xe", giúp người đi bộ dính vào "trong một vụ va chạm"

"Chất keo này sẽ giúp người đi bộ dính vào chiếc xe và cùng xe lao tới, cho đến khi nó dừng lại, và không ném người văng ra khỏi xe" Mặc dù nghe có vẻ buồn cười, nhưng

nó có thể giải quyết được các vấn đề nghiêm trọng Theo một số thông tin có trong bằng sáng chế, nhiều vụ tai nạn khiến người ta bị thương không gây ra bởi va chạm ban đầu, nhưng khi người đi bộ bị chiếc xe hất xuống đất, hậu quả nghiêm trọng hơn mới xảy đến Tất nhiên, lái xe với một lớp phủ trên nắp capo cũng không phải là một ý

hay, vì nó "tương tự như giấy bắt ruồi hay băng keo hai mặt", nghĩa là bạn sẽ gom hết bụi bẩn hay thứ gì đó lên xe của mình Do đó, Google đã hình dung ra một lớp "vỏ

trứng" bên ngoài, che đi lớp keo dính Đặc biệt là lớp vỏ này sẽ bị phá vỡ ngay lập tức

khi xe gặp tai nạn

Hinh 1.12

Dùng keo dính để đảm bảo an toàn cho người đi bộ cũng có những vấn đề riêng nó Ngoài việc trình bày ý tưởng của mình, bằng sáng chế của Google cũng có nhắc đến những giải pháp của nhà sản xuất khác, trong nỗ lực ngăn ngừa chấn thương cho người

đi bộ sau một vụ va chạm Một trong số đó phải kể đến như hệ thống được phát triển bởi Jaguar, giúp nắp capo nâng lên khi va chạm xảy ra, làm giảm xung lực tác dụng lên những người đi bộ không may

Volvo trong khi đó có hẳn một hệ thống túi khí nằm trong nắp ca-pô, và bung ra khi va chạm Tuy nhiên theo Google, không giải pháp nào đưa ra có thể giải quyết những tổn thương tiềm năng, khi một người đi bộ bị hất khỏi xe

Mặc dù vậy, dùng keo dính để đảm bảo an toàn cho người đi bộ cũng có những vấn đề riêng nó Giáo sư Bryant Walker Smith đến từ Đại học Luật Stanford (Mỹ), cho rằng

tính hiệu quả của ý tưởng trong bằng sáng chế sẽ phải phụ thuộc vào "sự hỗn loạn của

tình hình" Ví dụ, một người đi bộ nếu trước đây va chạm với xe hơi sẽ bị bật ra, thì

nay với công nghệ mới, họ sẽ bị mắc kẹt ở đó, làm khuất tầm nhìn của người lái và có thể khiến họ đâm vào một chiếc xe hay thứ gì đó khác, đe dọa tính mạng của người đi

bộ này cũng như người trong xe Nói cách khác, giải pháp nào cũng tồn tại những hạn chế riêng

Ngoài ra, ông Smith cũng cho biết thêm rằng mặc dù vẫn còn đó những mối quan tâm, song Google sẽ vẫn được ca ngợi vì đã nghĩ đến sự an toàn của mọi người, ngoài tài xế

và hành khách "Ý tưởng cho rằng chiếc xe nên đảm bảo an toàn cho người khác hơn,

so với những người ngồi bên trong, rõ ràng là một bước tiến mới trong an toàn giao thông ô tô", ông nói "Tôi hoan nghênh bất cứ ai có tư duy này, và nên như thế, quan tâm đến những con người bên ngoài chiếc xe"

1.2.2 Ưu điểm nhược điểm của xe tự động lái

ƯU ĐIỂM CỦA XE TỰ LÁI

1 Chỉ cần xem xét khả năng kiểm soát mà máy tính có thể thực hiện, không thể nghi ngờ gì về mức độ hiệu quả của xe tự hành Hệ thống chống bó phanh tự động luôn tốt hơn ngưỡng phanh mà người lái thực hiện trên thiết bị tiêu chuẩn, tương tự với việc kiểm soát lực bám và kiểm soát sự ổn định Công nghệ tiên tiến này đã giảm bớt gánh nặng đặt lên người điều khiển trên đường cao tốc hay khi tắc đường bởi tất cả đều được tự động hóa Từ phát hiện điểm mù, cảnh báo làn đường khi khởi hành, quản lý gia nhập làn đường và thậm chí tự đậu xe,

2 Giúp con người có thể ngỉ ngơi thư giản ngay tại trên xe mà mọi hoạt động vẩn diển ra bình thường

3 điều quan trọng nhất giảm tỉ lệ phần tram gây ra tai nạn

4 Xe tự động lái đa số sẻ sử dụng động cơ điện nên nó sẻ gớp phần bảo vệ môi trường

NHƯỢC ĐIỂM CỦA XE TỰ LÁI

1.Với khá nhiều ưu điểm nhưng hệ thống này không thực sự hoàn hảo bởi sự phụ thuộc vào điều kiện môi trường Tính hiệu quả chỉ phát huy tối đa khi môi trường xung quanh hội tụ đủ tiêu chuẩn nhất định.Thời tiết không thuận lợi sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác cũng như an toàn của xe khi vận hành Liệu chiếc xe có thể xử lý kịp thời nếu đường lái đột ngột thay đổi khác với bản đồ lập trình sẵn?

2.Tuy nhiên, rào cản lớn nhất không đến từ khía cạnh kỹ thuật mà là luật pháp

3.Những người theo chủ nghĩa yêu thích lái xe bảo thủ sẽ không bao giờ là khách hàng tiềm năng của xe tự hành Theo quan điểm này, lái xe là một kỹ năng cần tới sự chăm chỉ, tập trung và khéo léo và tích lũy lâu dài mới có Cảm giác làm chủ tay lái là một trải nghiệm thú vị mà không công nghệ kỹ thuật tiên tiến nào có thể thay thế được

4.Hiện còn rất nhiều trở nga ̣i mà xe tự lái phải vượt qua Đầu tiên, giá xe tự lái còn ở mức cao Ước tính, loa ̣t xe tự lái đầu tiên sẽ lên kê ̣ với giá 100.000 USD (tương đương 2,2 tỷ đồng) gấp 5 lần so với mô ̣t chiếc xe hơi trung bình Thâ ̣m chí, có thể ba ̣n sẽ nga ̣c nhiên khi biết, riêng bô ̣ cảm biến 3D trên xe tự lái của Google đã có giá tới 70.000 USD (xấp xỉ 1,57 tỷ đồng) Mức giá sẽ giảm xuống theo thời gian nhưng chưa rõ tốc đô ̣ giảm cu ̣ thể sẽ như thế nào

1.2.3 Một số vấn đề đặt ra cho xe trong cuộc sống hiện đại

Liệu chiếc xe này có được con người đồng ý cho nó phục vụ vào trogn tương lai hay không!

Những người theo chủ nghĩa yêu xe sẽ nhận xét thế nào nếu chiếc xe thường ngày họ cầm lái bây giờ giống như một chiếc máy vi tính có 4 bánh!

…

1.3 Một số thành tựu của xe tự lái

1.3.1 Xe có thể tự di chuyển

Thử nghiệm xe bus tự lái ở Trung Quốc

Yutong, một công ty chế tạo các phương tiện vận tải của Trung Quốc, đã thành công trong việc xuất xưởng những chiếc xe buýt tự lái Đặc biệt những chiếc xe buýt này có

thể xử lý được rất nhiều các thao tác lái xe phức tạp như chuyển làn đường, vượt xe và chấp hành theo đúng tín hiệu đèn giao thông

Xe có tốc độ tối đa 67,5km/h Quá trình thử nghiệm trên quãng đường dài 32km tại thành phố Trịnh Châu không hề ghi nhận bất kỳ một hỏng hóc hay va chạm nào do xe buýt tự lái gây ra

Thử nghiệm xe bus tự lái của Yutong

Được biết, Yutong đã dành 3 năm hợp tác với Học viện Kỹ thuật Trung Quốc và nhiều chuyên gia về xe tự lái để chế tạo thành công xe buýt tự lái Xe bao gồm hai máy ảnh, bốn radar hoạt động bằng laser và một hệ thống dẫn đường được tích hợp sẵn

Tuy vậy, Yutong khẳng định xe buýt và công nghệ tự lái của họ vẫn cần được tiếp tục nghiên cứu và phát triển thêm trước khi được hợp thức hóa trên các con đường tại Trung Quốc

Thành phố không người ở tại bang Michigan, Mỹ, cho phép những chiếc xe tự lái chạy với tốc độ cao và trải nghiệm nhiều tình huống thực tế

Theo Discovery News, MCity là một thành phố rộng 130.000m2 nằm trong khuôn viên Đại học Michigan, Mỹ MCity được trường đại học kết hợp với chính quyền bang xây dựng để thử những công nghệ mới có khả năng thay đổi ngành công nghiệp ôtô trong tương lai Thiết kế của thành phố cho phép tạo dựng những tình huống mà xe tự lái phải xử lý trong đời sống thường ngày ở đô thị, chẳng hạn như trường hợp một đứa trẻ bất ngờ lao qua đường

MCity được trang bị những cột đèn giao thông, đèn đường, lối sang đường, làn đường cho xe đạp, vòng xuyến và đường ray xe lửa Những con phố với mặt tiền cửa hiệu, trạm xe buýt, ghế chờ, hòm thư và thùng rác mang đến cho MCity vẻ ngoài giống hệt một thị trấn sinh động Tuy nhiên, nơi đây không dành cho con người sinh sống Những thứ hoạt động duy nhất ở đây là các thiết bị thu thập dữ liệu như máy quay, radar, thiết bị siêu âm và laser

Toàn cảnh thành phố ma nhìn từ trên cao

Trong một năm qua, MCity giữ vai trò như một phòng thí nghiệm để kiểm tra công nghệ tự lái do các công ty phát triển, theo Jim Sayer, giám đốc triển khai hoạt

động tại Trung tâm Chuyển hóa Di động thuộc Đại học Michigan "Họ thử nghiệm

phần mềm và các máy cảm biến cũng như cách hệ thống phản ứng trong những tình huống giả định cụ thể", AFP dẫn lời Sayer

Các hãng xe và công ty công nghệ có thể cho chạy xe tự lái ở tốc độ 100 km/h bất kể ngày đêm theo tình huống lái xe trong thành phố, lái xe ở ngoại ô, lái xe trên đường cao tốc, trên những loại đường khác nhau như đường rải sỏi, đường nhựa và đường bê tông

Hãng xe Ford của Mỹ đã bắt đầu thử nghiệm mẫu xe tự lái Fusion ở MCity Những chiếc xe sẽ chạy trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt như tuyết rơi và mưa bão, với sự can thiệp của máy cảm biến và hệ thống định vị vệ tinh

"Chúng tôi đã chạy thử xe tự lái trong thực tế, nhưng một nơi như MCity sẽ cho phép chúng tôi hoàn thiện các thuật toán và hiệu chỉnh máy cảm biến tốt hơn nhờ những tình huống cụ thể lặp lại một cách đáng tin cậy", Jim McBride, người đứng đầu

chương trình xe tự lái của Ford, cho biết

Đối với Sayer, giá trị chính của MCity nằm ở sự đa dạng của các bài thử nghiệm

xe Mỗi kilomet ở khu vực thử nghiệm tương ứng với 100 hay 1.000km trên đường

thực tế Ngoài ra, mỗi tình huống có thể lặp lại vô số lần, điều bất khả thi trên đường công cộng Thông qua các bài thử lặp đi lặp lại, nhà sản xuất có thể điều chỉnh thiết kế máy cảm biến và phần mềm, giúp xe vận hành tốt hơn

1.3.2 Một số hãng xe lớn và nghành công nghiệp hoá này

1 Mercedes-Benx BIOME

Là một trong những chiếc xe từng gây tiếng vang lớn tại Motor Show 2010 lại Los Angeles Nó thực sự đã phá vỡ những khái niệm của người dùng về Mercedes Khoa học hay tự nhiên hay công nghệ? Chúng ta phải lựa chọn một trong ba, nhưng dường như Mercedes-Benx BIOME có tất cả

2 Bugatti Aerolithe

Bugatti Aerolithe Concept dự đinh là một thiết kế theo mô hình thể thao của tương

lai Mẫu concept này được lấy cảm hứng từ huyền thoại Bugatti Aerolithe Electron

1935 và được thiết kế bởi nhà thiết kế Douglas Hogg

3 Bertone Mantide

Bertone Mantide là sự kết hợp của tốc độ, sự uốn lượn và sự hấp dẫn Nó lấy cảm

hứng từ thế giới Formula One và thiết kế của tàu vũ trụ Bertone Mantide tự hào với

hiệu suất khí động học cao, động cơ mạnh hơn và tiêu thụ nhiên liệu ở mức thấp

4.Chanel Fiole

Chanel Fiole hấp dẫn với sự phối hợp hai mãng màu đối lập đen và trắng Nó được thiết kế bởi một nhà thiết kế xe hơi tại trường Đại học Hong-jk, Jin Young Jo , với một thiết kế đơn giản, sáng tạo nhưng rất tuyệt vời này