آینده حمل و نقل: وسایل نقلیه خودمختار

انقلاب خودروهای خودران دنیا را طوفانی کرده است و شرکت هایی مانند گوگل و تسلا همگی در تلاش هستند تا بخشی از بازار را به دست آورند.

اما این چه معنایی برای آینده حمل و نقل و مهمتر از آن برای مهندسان آینده دارد؟

همانطور که جهان به سمت عصر جدیدی از حمل و نقل حرکت می کند، دانشجویان مهندسی و متخصصان باید هر دو فناوری پشت خودروهای خودران و معنای آن برای آینده را درک کنند.

پس بیایید دست و پنجه نرم کنیم و به دنیای اتومبیل های خودران شیرجه بزنیم، جایی که جاده پیش رو پر از ایده ها و امکانات جدید است.

آشنایی با وسایل نقلیه خودران

تعریف رسمی:

وسیله نقلیه ای که بتواند مسیر خود را برنامه ریزی کند و بدون دخالت انسان نقشه خود را اجرا کند.

اگر برای رانندگی خیلی خسته هستید یا فقط می خواهید در مسیر کار چرت بزنید، یک وسیله نقلیه خودران عالی است. فقط بنشینید و بگذارید ماشین همه کارها را انجام دهد. چه کسانی این قسمت از برنامه «پارک جنوبی» را تماشا کردند؟

خوب، برگردیم به توضیح:

خودروی خودمختار خودرویی است که دارای حسگرها، دوربین‌ها، رادار و هوش مصنوعی (AI) است که به آن اجازه می‌دهد بدون کمک انسان حرکت کند.

این فناوری ترکیبی از سخت‌افزار و نرم‌افزار داخلی و از راه دور است که می‌تواند یک وسیله نقلیه را بدون اینکه اپراتور انسانی به طور فیزیکی آن را کنترل کند یا مراقب آن باشد، راند.

فناوری خودروهای خودران می‌تواند خودروها را ایمن‌تر کند، مردم را از صدمه دیدن جلوگیری کند و حتی جان انسان‌ها را نجات دهد. اما هنوز مشکلات زیادی وجود دارد که باید قبل از استفاده از وسایل نقلیه کاملاً خودمختار توسط اکثر مردم حل شود.

سطوح خودروهای خودمختار

بر اساس آنچه که می توانند انجام دهند، وسایل نقلیه خودران به پنج سطح تقسیم می شوند.

در اینجا لیستی از سطوح آمده است:

• سطح 0: راننده مسئول همه چیز در مورد رانندگی ماشین است.
• سطح 1: ماشین دارای یک سیستم خودکار است، مانند کروز کنترل یا کمک به ماندن در خط شما، اما راننده مسئول همه چیز است.
• سطح 2: خودرو دارای دو یا چند سیستم خودکار است که با هم کار می کنند، مانند کروز کنترل تطبیقی ​​و کمک به ماندن در مسیر شما.
• راننده همچنان مسئول مراقبت از خودرو و در صورت نیاز کنترل آن است.
• سطح 3: ماشین می تواند بیشتر رانندگی را بر عهده بگیرد، اما راننده باید در هر زمانی که ماشین از آنها بخواهد آماده باشد تا مسئولیت را بر عهده بگیرد.
• سطح 4: وسیله نقلیه می تواند خود را در شرایط خاص رانندگی کند و نیازی به کمک شخص ندارد. اما ممکن است خودرو همچنان دارای فرمان و پدال هایی باشد که در صورت نیاز یک راننده انسانی می تواند از آنها استفاده کند.
• سطح 5: وسیله نقلیه کاملاً خودران است و نیازی به کمک شخصی ندارد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد سطوح اتوماسیون:

https://en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car

وضعیت فعلی وسایل نقلیه خودران

در حال حاضر که من این مطلب را می نویسم، هیچ وسیله نقلیه کاملاً مستقلی وجود ندارد که بتوان به طور قانونی در ایالات متحده رانندگی کرد.

با این حال، وسایل نقلیه ای وجود دارند که فقط تا حدی خودران هستند. به عنوان مثال، برخی از کروز کنترل تطبیقی ​​دارند و به ماندن در خطوط کمک می کنند.

خودروسازان و شرکت های فناوری در حال کار بر روی ساخت خودروهای کاملاً خودران به زودی در دسترس عموم هستند.

فناوری خودروهای خودمختار

وسایل نقلیه خودران از فناوری های مختلفی برای حس کردن محیط اطراف خود و تصمیم گیری استفاده می کنند.

برخی از فناوری هایی که در خودروهای خودران استفاده می شود عبارتند از:

• حسگرها: وسایل نقلیه خودران از دوربین‌ها، رادار و LiDAR در کنار سایر حسگرها برای دیدن و درک محیط اطراف خود استفاده می‌کنند.
• هوش مصنوعی: خودروهای خودمختار داده‌های حسگر را تجزیه و تحلیل می‌کنند و بر اساس الگوریتم‌های پیچیده و سیستم‌های یادگیری ماشین تصمیم می‌گیرند.
• نقشه برداری: خودروهای خودران با استفاده از اطلاعات حسگرهای خود نقشه ای از محیط اطراف خود می سازند و ردیابی می کنند.

خودروهای خودران می توانند علائم و علائم جاده را با کمک فناوری دوربین بخوانند.

سیستم‌های تشخیص نور و محدوده (LiDAR) توسط خودروهای خودران برای تهیه نقشه سه بعدی از محیط اطراف خود استفاده می‌شوند.

چالش های خودروهای خودران

قبل از شروع تولید انبوه خودروهای خودران، چند مشکل وجود دارد که باید حل شود. از جمله این مشکلات عبارتند از:

• پیشرفت در فناوری: پیشرفت‌های بیشتری در فناوری هوش مصنوعی و حسگر مورد نیاز است تا وسایل نقلیه خودران ایمن‌تر و قابل اطمینان‌تر شوند.
• محیط زیست: خودروهای خودران باید بتوانند در شرایط آب و هوایی مختلف، مانند باران و برف، ایمن کار کنند.
• مقررات: در حال حاضر، قوانین فدرال برای خودروهای خودران وجود ندارد و هر ایالت روش خاص خود را برای تنظیم نحوه استفاده از آنها دارد.
• مسئولیت تصادف: مشخص نیست که اگر یک وسیله نقلیه خودران تصادف کند چه کسی مقصر خواهد بود.

این یک مشکل حقوقی پیچیده است که قبل از شروع تولید انبوه باید برطرف شود.

ساخت وسایل نقلیه خودمختار

برای ساخت خودرویی که خودش رانندگی می کند باید هم قطعات نرم افزاری و هم سخت افزاری ساخته شود.

جزء نرم افزاری به دانش علوم کامپیوتر، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق نیاز دارد تا دستورالعمل های رانندگی از حسگر و داده های ورودی تولید شود.

بخش سخت افزاری نیاز به سنسورها، دوربین ها و سایر قطعات دارد تا در کنار هم قرار گیرند تا دستورالعمل های رانندگی در ماشین واقعی انجام شود.

علاوه بر این، وسایل نقلیه خودمختار به یک پشته نرم افزاری پیچیده برای همه عملکردهای مستقل مانند تشخیص و شناسایی اشیا نیاز دارند.

هنگام قرار دادن خودروهای خودران در جاده های عمومی، ایمنی نیز باید در نظر گرفته شود.

مهارت ها و صلاحیت ها

تبدیل شدن به یک مهندس خودروی خودمختار نیاز به پیشینه قوی در علوم کامپیوتر، مهندسی برق یا مکانیک، و تجربه با روباتیک، سیستم‌های حسگر و یادگیری ماشین دارد.

به طور معمول، مدرک لیسانس در یک رشته مرتبط مانند مهندسی کامپیوتر، مهندسی مکاترونیک یا علوم کامپیوتر به همراه تجربه کاری مرتبط یا دوره های کارآموزی مورد نیاز است.

برخی از مشاغل ممکن است نیاز به مدرک کارشناسی ارشد یا دکترا در یک رشته مرتبط داشته باشند.

وظایف شغلی

وظایف شغلی یک مهندس خودروی خودران می‌تواند شامل طراحی و پیاده‌سازی الگوریتم‌های نرم‌افزاری، ساخت و یکپارچه‌سازی سیستم‌های حسگر، آزمایش و ارزیابی سیستم‌های رانندگی مستقل و اطمینان از رعایت قوانین ایمنی باشد.

مهندسان باید با آخرین پیشرفت‌ها و گرایش‌ها در رشته خود همراه باشند و همواره برای بهبود مهارت‌ها و دانش خود تلاش کنند.

آموزش و پرورش

برای به دست آوردن مهارت ها و دانش لازم برای حرفه در وسایل نقلیه خودران، افراد می توانند دوره های آموزشی یا مدرک تحصیلی را از دانشگاه هایی که برنامه های تخصصی در زمینه رباتیک، مکاترونیک یا وسایل نقلیه خودران ارائه می دهند، دنبال کنند.

همچنین دوره‌ها و منابع آنلاین زیادی مانند Coursera، Udacity و edX وجود دارد که گواهی‌نامه‌ها و مدرک‌های مهندسی خودروهای خودران را ارائه می‌دهند.

همچنین، شرکت در کنفرانس‌ها و ایجاد ارتباط با سایر متخصصان در حوزه کاری خود می‌تواند به شما بینش ارزشمندی بدهد و به شما کمک کند تا در حرفه خود پیشرفت کنید.

روند بازار در خودروهای خودران

انتظار می رود در چند سال آینده، بازار جهانی خودروهای خودران رشد زیادی داشته باشد.

در سال 2020، ارزش بازار 76.13 میلیارد دلار بود و پیش بینی می شود تا سال 2030 به 2161.79 میلیارد دلار برسد، با نرخ رشد سالانه مرکب (CAGR) 40.1٪ از سال 2021 تا 2030.

https://www.businesswire.com/news/home/20220509005442/en/The-Global-Autonomous-Vehicle-Market-Will-Grow-to-2161.79-billion-by-2030-at-a-CAGR-of-40.1---ResearchAndMarkets.com

عوامل متعددی باعث این رشد می شوند، از جمله پیشرفت شهرهای هوشمند، توسعه زیرساخت ها و ارتباطات، و افزایش تقاضا برای وسایل نقلیه خودران.

تقسیم بندی

بازار خودروهای خودران را می توان بر اساس عوامل متعددی از جمله سطح اتوماسیون و نوع خودرو تقسیم بندی کرد.

• سطح اتوماسیون: بر اساس آنچه که می توانند انجام دهند، وسایل نقلیه خودران را می توان در یکی از پنج دسته قرار داد.

سطح 5 کاملاً مستقل است و نیازی به کمک شخص ندارد. هرچه یک ماشین خودکارتر باشد، احتمال اینکه هزینه زیادی داشته باشد بیشتر است. در سال 2021، بخش بازار نیمه مستقل بخش بزرگی از بازار جهانی بود.

• نوع وسیله نقلیه: بازار وسایل نقلیه خودران تحت تسلط خودروهای سواری است که بیشترین سهم بازار را در سال 2021 به خود اختصاص داده است.

با این حال، تقاضای فزاینده ای برای کامیون ها و اتوبوس های خودران، به ویژه برای استفاده در لجستیک و حمل و نقل عمومی وجود دارد.

شرکت های بزرگ در بازار

چندین شرکت بزرگ در بازار خودروهای خودران پیشرو هستند.

• فولکس واگن AG.
• شرکت تویوتا موتور
• شرکت فورد موتور
• شرکت جنرال موتورز
• گروه BMW.
• دایملر AG.
• شرکت خودروسازی ولوو
• شرکت تسلا
• آئودی AG.
• شرکت هوندا موتور با مسئولیت محدود

این شرکت ها پول زیادی را صرف تحقیق و توسعه برای دستیابی به فناوری های جدید برای وسایل نقلیه خودران می کنند

آنها احتمالاً تأثیر زیادی بر آینده بازار خواهند داشت.

وسایل نقلیه زیر آب خودمختار

وسیله نقلیه زیرآبی خودمختار (AUV) یک ربات بدون سرنشین و بدون اتصال است که می تواند در زیر آب بدون نیاز به کنترل دائمی از سوی فردی روی سطح حرکت کند.

AUV ها اغلب برای تحقیقات در اقیانوس استفاده می شوند، جایی که از آنها برای بررسی، نمونه برداری و جمع آوری داده ها استفاده می شود.

اپراتورها در یک کشتی یا حتی در خشکی می توانند آنها را برنامه ریزی یا کنترل کنند. آنها ابزارهای مختلفی را برای نمونه برداری و نقشه برداری مانند دوربین، سونار و سنسورهای عمق حمل می کنند.

قدرت و تحرک

AUV ها توسط باتری های مخصوص، سلول های سوختی یا پنل های خورشیدی قابل شارژ تغذیه می شوند، بنابراین می توانند برای مدت طولانی به تنهایی کار کنند.

آنها می توانند جایی که قایق ها نمی توانند بروند زیرا می توانند به آب های کم عمق تر بروند. این باعث می شود آنها برای کاوش در مناطقی که کشتی های بزرگتر نمی توانند بروند مفید باشند.

AUV ها دارای سیستم های محرکه ای هستند که به آنها اجازه می دهد تا با سرعت و دقت در آب حرکت کنند.

برنامه های کاربردی

AUV ها انعطاف پذیر هستند و می توانند برای موارد مختلف استفاده شوند، مانند:

AUV ها برای بررسی کف دریا و اندازه گیری کیفیت، دما و شوری آب استفاده می شوند.

از AUV ها می توان برای مراقبت از نشت نفت، یافتن تغییرات در صخره های مرجانی و پیدا کردن آلودگی از کجا استفاده کرد.

عملیات نظامی: از AUV ها می توان برای محافظت در برابر مین ها، جمع آوری اطلاعات و ردیابی زیردریایی ها استفاده کرد.

AUV ها در صنعت نفت و گاز دریایی برای بازرسی و نگهداری خطوط لوله استفاده می شوند

همچنین در صنعت کشتیرانی برای بازرسی بدنه کشتی ها استفاده می شود.

ایمنی و مسئولیت در وسایل نقلیه خودران

با افزایش تعداد خودروهای خودران در جاده ها، سؤالات مربوط به ایمنی و اینکه چه کسی مسئول است اهمیت بیشتری پیدا کرده است.

اگر تصادف با یک وسیله نقلیه خودران اتفاق بیفتد، تشخیص اینکه چه کسی مقصر بوده و چه کسی باید خسارت را بپردازد، دشوار است.

مکان‌های مختلف قوانین و قوانین متفاوتی در مورد اینکه چه کسی مسئول تصادف یک وسیله نقلیه خودران است، دارند، و هنوز توافق روشنی در مورد نحوه تصمیم‌گیری مسئولیت در صورت تصادف با خودروی خودران وجود ندارد.

مسئولیت تصادفات خودروهای خودران

هنگامی که یک خودروی خودران تصادف می کند، ممکن است سازنده خودرو مجبور به پرداخت خسارت شود. دلیل این امر این است که تصادف ممکن است ناشی از بی احتیاطی سیستم رانندگی خودکار باشد.

قانون می تواند بگوید افرادی که این خودروها را می سازند مسئول هر تصادف ناشی از سیستم رانندگی خودکار هستند.

شرکت‌های خودروسازی مانند ولوو، مرسدس بنز و گوگل اشاره کرده‌اند که اگر تصادفی توسط یکی از خودروهای کاملاً خودمختار آنها ایجاد شود، مسئول خواهند بود.

اما مهم است که به یاد داشته باشید که اگر یک خودروی خودران دچار تصادف شود، ممکن است تقصیر خودرو نباشد.

اگر راننده دیگری کاری مانند سرعت انجام می داد، چراغ قرمز را می زد، یا بی احتیاطی رانندگی می کرد، راننده خودروی خودران یا خود خودرو مقصر نبودند.

در این حالت، اگر یک خودروی خودران دچار تصادف شود، راننده دیگر به دلیل بی احتیاطی مقصر یا صاحب ملک می تواند به دلیل داشتن منطقه خطرناک مقصر باشد.

پرداخت ها و خسارت های بیمه ای

پس از تصادف در یک وسیله نقلیه خودران، دریافت پول بیمه برای قربانیان آسان تر است زیرا راننده تقریباً دیگر مسئولیتی ندارد.

اگر یک وسیله نقلیه خودران دچار تصادف شود، بسته به ویژگی های تصادف و قوانین این کشور، خسارت می تواند توسط سازنده وسیله نقلیه، راننده وسیله نقلیه خودران، شخص ثالث یا ترکیبی از این اشخاص پرداخت شود. محل وقوع حادثه

آیا می خواهید در مورد این موضوع بیشتر بدانید؟

https://www.brookings.edu/research/products-liability-and-driverless-cars-issues-and-guiding-principles-for-legislation/

موارد استفاده کنید

مورد استفاده در:	شرح:
حمل و نقل شخصی	از خودروهای خودران می توان برای حمل و نقل شخصی استفاده کرد، بنابراین مردم مجبور نخواهند بود خودشان رانندگی کنند. این می تواند به ویژه برای افرادی که نمی توانند رانندگی کنند، معلولیت دارند یا به ماشین دسترسی ندارند مفید باشد.
خدمات اشتراک سواری	خودروهای خودران می توانند برای خدماتی مانند Uber و Lyft استفاده شوند که نیاز به رانندگان انسانی را کاهش می دهد و می تواند خدمات را برای مسافران ارزان تر کند. حمل و نقل برای عموم: اتومبیل های خودران می توانند برای حمل و نقل عمومی استفاده شوند و بدون نیاز به راننده، آن را سریع تر و قابل اطمینان تر می کنند.
تحویل کالا	می‌توان از وسایل نقلیه خودران برای تحویل کالا استفاده کرد، که نیاز به رانندگان انسانی را کاهش می‌دهد و می‌تواند سرعت و صرفه‌جویی در هزینه‌های فرآیند تحویل را افزایش دهد.
حمل و نقل صنعتی	وسایل نقلیه خودران می توانند برای جابجایی کالاها در محیط های صنعتی مانند کارخانه ها، انبارها و بنادر استفاده شوند. این کارایی را بهبود می بخشد و خطر تصادفات را کاهش می دهد.
کشاورزی	وسایل نقلیه خودران می توانند در کشاورزی برای انجام کارهایی مانند شخم زدن مزارع، کاشت بذر و جمع آوری محصولات استفاده شوند.
معدن	وسایل نقلیه خودران می توانند در استخراج معادن برای انجام کارهایی مانند حمل سنگ معدن، حفاری و حفاری مورد استفاده قرار گیرند که این امر باعث کاهش تصادفات و کارآمدتر شدن فرآیند می شود. وسایل نقلیه خودران می توانند توسط ارتش برای انجام کارهایی مانند حمل و نقل، نظارت و شناسایی استفاده شوند.
خدمات ضروری	خودروهای خودران می توانند برای خدمات اضطراری مانند انتقال مجروحان به بیمارستان ها یا انتقال تجهیزات پزشکی استفاده شوند.

نتیجه

همانطور که دیدیم، دنیای خودروهای خودران به سرعت در حال تغییر است و نحوه رفت و آمد ما در آینده نیز تغییر خواهد کرد.

اما این فقط مربوط به فناوری نیست. همچنین در مورد این است که چگونه بر کل جامعه تأثیر می گذارد.

خودروهای خودران می توانند شیوه زندگی و کار ما را به طرق مختلف تغییر دهند، مانند کاهش ترافیک و انتشار کربن و ایجاد مدل های تجاری جدید و فرصت های شغلی.

اما هر فناوری جدید مجموعه ای از مشکلات و سوالات اخلاقی خاص خود را دارد.

قبل از پیوستن کامل به جنبش خودروهای خودمختار، باید به چیزهای زیادی فکر کرد، مانند مسئولیت و بیمه، و احتمال از دست رفتن مشاغل در زمینه های خاص.

به عنوان مهندسان و رهبران آینده در این زمینه، این به ما بستگی دارد که با این مشکلات مقابله کنیم و به شکل گیری آینده حمل و نقل به گونه ای کمک کنیم که به همه کمک کند.

راه پیش رو ممکن است ناهموار باشد، اما اگر نگرش درستی داشته باشیم و به نوآوری و پیشرفت متعهد باشیم، می توانیم دنیای ایمن تر، کارآمدتر و پایدارتر را برای نسل های آینده بسازیم.

پس بیایید از فرصت ها استفاده کنیم و رودررو با مشکلات روبرو شویم.

خودروهای خودران فقط یک پیشرفت تکنولوژیکی نیستند. آنها همچنین اجتماعی هستند و این به ما بستگی دارد که مطمئن شویم آنها به کل جامعه کمک می کنند.

ما به عنوان مهندس، شانس بی نظیری برای حضور در جبهه این انقلاب داریم و نباید آن را بدیهی بدانیم.

ما بر آینده کنترل داریم، پس اجازه دهید از آن نهایت استفاده را ببریم.