Samochód autonomiczny – jak długa droga przed nami?

Czym jest samochód autonomiczny? Dla większości użytkowników to auto, które potrafi jeździć bez udziału kierowcy. Banalne, ale sprawa nie jest jednak taka prosta. Co musi potrafić samochód autonomiczny, kto go wreszcie zbuduje, gdzie będzie można nim jeździć i dlaczego jest aż 6 poziomów autonomiczności?

Samochody autonomiczne miały zalać nasze drogi równie szybko, co samochody elektryczne. Życie jednak pisze różne scenariusze. Przejście z benzyny na prąd okazało się bardziej skomplikowane i kosztowne. Swoje dokłada pandemia. Pomysł autonomicznej jazdy nadal jest aktualny, jednak w czasach elektromobilności odłożono go po cichu na nieco później.

Nie oznacza to, że firmy nie inwestują w tego rodzaju przyszłość. Każda szanująca się marka oferuje już dzisiaj systemy wsparcia jazdy, które mają poprawiać nie tylko bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów, ale także komfort. To choćby popularne dzisiaj aktywne tempomaty, które potrafią same ruszyć, utrzymywać prędkość auta poprzedzającego, a nawet zahamować. To jeszcze nie autonomiczność, ale coś, co nas do autonomiczności przybliża.

Czym są samochody autonomiczne?

Auta już dzisiaj wyposażone są w dziesiątki systemów, które wyręczają kierowcę z wielu obowiązków. Systemy są coraz szybsze, dokładniejsze i widza znacznie więcej i dalej. Potrafią utrzymywać samochód w pasie ruchu, zahamować, a nawet wykrywać i zapobiec kolizji. Jak? Korzystając z radarów, czujników, kamer i wielu innych urządzeń. Dzięki temu mogą podejmować decyzji np. o hamowaniu. To jednak zawsze kierowca ma nadrzędną rolę w stosunku do samochodu. A w samochodzie autonomicznym chodzi o to, by to maszyna decydowała za nas.

Lotnisko Heathrow pod Londynem z terminala na terminal wozi ludzi w autonomicznych kapsułach. Pojazdy jeżdżą jednak tylko po sztywno wytyczonej trasie

Właśnie dlatego samochodów w pełni autonomicznych jeszcze nie ma. Pracują nad nimi firmy technologiczne, pracuje branża motoryzacyjna, jednak przeszkód jest wiele. Sprawy nie ułatwiają przepisy prawne, które na razie zabraniają jazdy takich pojazdów po drogach publicznych. Przynajmniej w zdecydowanej większości krajów (o tym nieco później).

Jak działa samochód autonomiczny?

Współczesne samochody już dzisiaj monitorują przestrzeń wokół pojazdu. Kamery patrzą na drogę, radary wykrywają zagrożenia, a masa czujników dostarcza danych do komputera, który to wszystko analizuje, przetwarza i zamienia w proste komunikaty: jedź, hamuj, skręcaj.

Sprawa nie jest jednak taka prosta, bo o ile z ilością danych komputery potrafią sobie poradzić, tak z ich zmiennością już gorzej. A przecież podczas jazdy samochodu zmiennych jest całe mnóstwo. No i trzeba podejmować szybko, trudne czasem decyzje.

Jeszcze kiedyś można było powiedzieć, że oczyma samochodu autonomicznego są kamery. Przeważanie dwie, które tworzą trójwymiarowy obraz otoczenia samochodu i to w odległości około 100 do 500 metrów. Kamery jednak dostarczają jedynie obraz, reszta to oprogramowanie. To właśnie dzięki niemu możliwe jest wykrywanie obiektów, ale także kategoryzowanie ich.

Dlaczego to takie ważne? By samochód nie pomylił nadjeżdżającego auta z pieszym wchodzącym na drogę. W końcu to w zależności od kategorii przypisane jest określone działanie. Zatem jeśli programista nie powie systemowi, że to, co widzi to pieszy z rowerem, to samochód tego nie wie.

Jakie czujniki wykorzystuje samochód autonomiczny?

Kamery, nawet najlepsze to jednak za mało. Dlatego samochody samojezdne są wyposażone w różne czujniki do postrzegania swojego otoczenia, takie jak radar, LIDAR, sonary, system GPS oraz inercyjne jednostki pomiarowe. Zaawansowane systemy kontroli interpretują informacje sensoryczne w celu identyfikacji odpowiednich ścieżek nawigacji, a także odnajdywania przeszkód i oznakowań na drodze.

Już w latach 60. prowadzono prace nad autonomicznymi pojazdami. Wizje próbowali wcielać w życie Amerykanie

Charakterystyczne cztery rogi umieszczone na dachu niemal każdego samochodu autonomicznego to właśnie jego oczy i uszy. Umieszczone są możliwie wysoko i możliwie w skrajnych punktach, czyli narożnikach. W produkcyjnych wersjach samochodów radary ukryte są przeważnie za atrapą chłodnicy, jednak dla aut autonomicznych to za mało.

Niepogoda

Radary mają znacznie większy zasięg niż kamery, ale przede wszystkim, by działać poprawnie, nie potrzebują dobrej pogody. A przecież samochód autonomiczny musi być autonomiczny w każdych warunkach. Jechaliście choć raz samochodem wyposażonym w aktywny tempomat zimą? To z pewnością zdarzyło się Wam zauważyć komunikat, „system chwilowo niedostępny”. Powód? Prozaiczny. Śnieg, który zasłonił kamerę. Właśnie dlatego są rady a do tego czujniki ultradźwiękowe, takie same, jak w przypadku czujników parkowania.

Na jakim etapie jesteśmy i kiedy kolejne?

Na razie zapomnijmy o samochodach autonomicznych. Można śmiało powiedzieć, że pierwsze co nas spotka, to tradycyjne samochody, które będą miały możliwość jazdy w trybie autonomicznym. Na samochody bez kierownicy szybko bym nie liczył. Wszystkie obecne już dzisiaj systemy, ich kolejne generacje, ulepszone i poprawione, a także nowe systemy, o których dzisiaj nawet nie wiemy, stworzą dopiero funkcję w samochodzie, którą przybliża nas do pełnej autonomii poziomu 5.

Samochód autonomiczny Google w niczym nie przypominał tradycyjnego auta

Co z przepisami?

Nieprawdą jest, że samochód autonomiczny nie może poruszać się legalnie po drogach. Są miejsca, w których jest to dozwolone. Jako pierwsze, przepisy mówiące o autonomiczności, zalegalizowały Stany Zjednoczone. Odpowiednie zapisy pojawiły się już w 2013 roku, a na dopuszczenie samochodów autonomicznych do ruchu zdecydowały się stany Nevada, Kalifornia, Floryda oraz Michigan. Kłopot w tym, że pojazdów spełniających najwyższy poziom w 6-stopniowej skali jak na razie nadal nie ma.

Jednak to Japonia jako pierwszy kraj na świecie oficjalnie zalegalizowała samochody autonomiczne w ruchu publicznym. Auta z trybem jazdy autonomicznej na poziomie 3. mogą oficjalnie poruszać się już po drogach publicznych. Jest pewien warunek, auto musi mieć oznaczenia samochodu autonomicznego, a na pokładzie musi się znajdować czarna skrzynka, która będzie rejestrować wszystkie parametry samochodu, warunki drogowe oraz działanie kierowcy.

Na tym nie koniec. Zgodnie z przepisami, korzystanie z systemu będzie możliwe tylko podczas jazdy z prędkością nie większą niż 50 km/h. Poza tym to komputer zdecyduje, czy jazda autonomiczna jest możliwa danym momencie. Jeśli kamery i czujniki wykryją np. trudne warunki pogodowe, zbyt duże zagęszczenie ruchu czy błędne oznakowanie uniemożliwiające utrzymanie toru jazdy, system autonomicznej jazdy nie zostanie włączony.

Kto produkuje samochody autonomiczne?

Na razie nikt. Bo nie ma jeszcze dopuszczonych do ruchu samochodów autonomicznych. Wszystkie pojazdy to jak na razie projekty badawcze. Na razie, mamy do czynienia z tradycyjnymi samochodami z kierownicą z funkcjami autonomicznymi. Praktycznie większość marek premium, takie systemy ma i stosuje w swoich flagowych limuzynach. Pracuje nad nimi sama lub we współpracy z technologicznymi gigantami Microsoftem, Nividą czy innymi. Swoich sił próbują coraz to powoływane startupy, jedna z większym, inne z mniejszym sukcesem.

Swoich sił próbuje wielu. NAVYA to francuski pomysł sprzedawany w USA. Firma oferuje niewielkie autonomiczne taksówki elektryczne osiągające prędkość do 80 km/h. Waymo firmy Alphabet produkuje autonomiczne taksówki, które poruszają się bez kierowcy. System jest już gruntownie przetestowany, w rok pojazdy przejeździły ponad 15 milionów kilometrów, ale wersji produkcyjnej nadal brak. Magna to z kolei kanadyjski dostawca pojazdów, który opracował technologię (MAX4), aby umożliwić obsługę poziomu 4 zarówno w środowisku miejskim, jak i poza nim. Współpracuje on z firmą Lyft w celu dostarczenia zaawansowanych technologicznie zestawów, które zamieniają normalne pojazdy w samochody autonomiczne.

Samochód autonomiczny Volvo i Baidu

Firmy Volvo i Baidu ogłosiły strategiczne partnerstwo w celu wspólnego opracowania pojazdów elektrycznych poziomu 4, które będą obsługiwać rynek autonomicznych taksówek w Chinach.

Swoje miejsce próbują zaznaczyć także producenci, do tej pory znani z produkcji systemów elektronicznych. Google i Apple są tutaj liderami, mają co prawda technologię, ale nie mają samochodu, bo trudno nazwać autem mały plastikowy pojazd zaprezentowany światu kilka lat temu.

Na razie, nie ma nikogo, kto jak Tesla zrewolucjonizował branżę. Do samochodów autonomicznych podchodzi się z większym dystansem, Bo przecież chodzi o ludzkie życie.

Samochody autonomiczne samochodami przyszłości?

Z pewnością zmienią one postrzeganie motoryzacji jako takiej. Autonomiczne samochody z pewnością będą bardziej funkcjonalne. Czy sprawdzą się jako prywatne samochody? Mam wątpliwość, raczej mogą zastąpić pojazdy transportu publicznego, taksówki i auta kurierów, które działają w określonej strefie i w określonych warunkach. Na jazdę autem bez kierownicy raczej bym na razie nie liczył.

Pierwszym samochodem objętym nową japońską homologacją jest najnowsza generacja Hondy Legend. Auto będzie miało stosowne oznakowanie samochodu autonomicznego, a na pokładzie znajdzie się czarna skrzynka, która będzie rejestrować wszystkie parametry samochodu, warunki drogowe oraz działanie kierowcy.
Większość samochodów, które aktualnie posiadają systemy wspomagania kierowcy, nie przekracza trzeciego poziomu autonomiczności. Czwórka jest czymś naprawdę rzadkim, nie wspominając o poziomie piątym.

Volkswagen zapowiedział, że pierwszy autonomiczny pojazd wprowadzi w połowie przyszłej dekady

Można odnieść wrażenie, że to trochę za sprawą prawa, które po raz kolejny nie nadąża za rzeczywistością. Piąty poziom autonomiczności, który oferuje Tesla, jest dostępny wyłącznie w ściśle określonych warunkach, na wybranych odcinkach dróg i w ściśle określonych warunkach. A zdarzają się sytuacje, w których modele tego producenta nie osiągają nawet poziomu trzeciego. Na razie to w motoryzacji magiczna granica.

Zdecydowana większość samochodów z systemami autonomicznymi, jeśli już dochodzi do pewnego poziomu autonomiczności, to właśnie poziom 3. Oznacza to, że owszem, auto potrafi samo jechać, ale po pierwsze: wymaga to od kierowcy stałej uwagi, a po drugie: tryb autonomiczny dostępny jest tylko na dobrze oznaczonych i w miarę prostych (do odczytania przez komputer) drogach.

Co z przepisami?

Amerykańska Narodowa Administracja Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego (NHTSA) określiła i wprowadziła 6-stopniową skalę autonomiczności już wiele lat temu. Nie oznacza to jednak dopuszczenie takich pojazdów do ruchu. Opisuje ona jedynie zakresu autonomii samochodów, zadania, jakie musi podjąć maszyna zamiast człowieka i w jakich warunkach może to nastąpić.

W samochodach autonomicznych pasażerowie będą mogli się zająć wszystkim, tylko nie kierowniem

Podział na sześć poziomów od 0 (w pełni manualny) do 5 (w pełni autonomiczny) przyjęty został również przez amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Motoryzacji (SAE), a także Unię Europejską. Jednak skala autonomiczności to co innego niż klasyfikacja pojazdów autonomicznych.

Według niej UE wyróżnia jedynie dwa rodzaje pojazdów bezzałogowych:

• zautomatyzowane, w którym system przejmuje część zadań kierowcy,
• autonomiczne, w którym system sterujący ma pełną kontrolę nad pojazdem, a kierowca nie uczestniczy w żadnym procesie kierowania samochodem.

To także nie oznacza możliwości legalnej jazdy po europejskich drogach. Takie postawienie sprawy oznacza jedynie, że choć w wielu samochodach już dzisiaj znaleźć można systemy wspierające autonomię jazdę, jeśli auto samo nie jest w stanie kontrolować wszystkich parametrów, uznawane jest jedynie za pojazd zautomatyzowany, a nie samochód autonomiczny.

Stopnie automatyzacji samochodu według klasyfikacji SAE

Poziom 0

Samochód nie ma jakichkolwiek funkcji automatyzacji jazdy. Wszystkie decyzje i akcje podejmowane są przez kierowcę, nawet jeśli samochód informuje go o zagrożeniu. Auto może mieć systemy typu ABS, ESP.

Poziom 1

Samochód posiada systemy wsparcia kierowcy. System mogący w odpowiedniej sytuacji zmienić tor jazdy pojazdu (automatyczny ruch kierownicy) lub jego prędkość (hamowanie, przyspieszenie). Zalicza się tutaj np. adaptacyjny tempomat.

Poziom 2

Samochód posiada częściową automatyzację. To w głównej mierze kombinacja jednego lub wielu systemów wspomagania jazdy. Różnica w stosunku do poziomu 1 polega na tym, że systemy muszą kontrolować i tor jazdy, i prędkość pojazdu. Samym prowadzeniem zajmuje się jednak człowiek.

Poziom drugi oznacza istnienie zaawansowanego systemu wspomagania kierowcy lub ADAS. Automatyzacja nie jest jednak samodzielna, ponieważ człowiek cały czas siedzi na siedzeniu kierowcy i może w dowolnej chwili przejąć kontrolę nad samochodem. Autopilot Tesli kwalifikuje się właśnie do poziomu drugiego.

Poziom 3

Samochód z warunkową automatyzacją. Komputer, w określonych warunkach jazdy, kontroluje samochód w sposób autonomiczny. To nadal jednak kierowca jest zobowiązany do odpowiedniej reakcji w momencie, kiedy system poinformuje o takiej konieczności. Nie musi jednak stale monitorować drogi i sytuacji na niej podczas aktywnej automatyzacji. I to jest właśnie olbrzymia różnica, która polega na tym, że kierowca nie musi obserwować drogi i otoczenia.

Przejście z poziomu 2 na 3 jest znaczny z punktu widzenia technologii, ale dla kierowcy może pozostać prawie nieuchwytny. Pojazdy o automatyzacji na poziomie 3 mają zdolność obserwowania otoczenia i mogą samodzielnie podejmować decyzje, takie jak przyspieszanie obok wolno poruszającego się pojazdu.

Pojazdy poziomu 3 wymagają jednak nadal ludzkiej kontroli. Kierowca musi zachować czujność i być gotowy do przejęcia sterowanie pojazdem, jeśli system nie jest w stanie wykonać danego zadania. Autami o autonomizacji na poziomie 3 są m.in. Mercedes S i E, Audi A8, BMW serii 7. Pojazdy wykorzystują m.in. LIDARy i inne sensory połączone z redundantnymi komputerami na pokładzie do kompletnego sterowania samochodem.

Poziom 4

Samochody o automatyzacji wysokiego poziomu. Komputer kontroluje wszystkie aspekty jazdy ale w ściśle określonych warunkach. Kierowca nie musi natychmiast reagować na wezwanie do przejęcia kierownicy. Czyli np. na autostradach poruszamy się w pełni autonomicznie, ale przez osiedle do domu przejeżdżamy już samodzielnie.

Kluczowa różnica między automatyzacją poziomu 3 i poziomu 4 polega na tym, że pojazdy na 4 poziomie automatyzacji mogą samodzielnie interweniować, jeśli coś pójdzie nie tak, lub nastąpi jakaś awaria w systemie. Oznacza to, że samochody te w większości przypadków nie wymagają żadnej interakcji z człowiekiem.

Jednak w samochodzie poziomu czwartego człowiek nadal ma opcję ręcznego sterowania swoim autem. Pojazdy mogą działać w trybie w pełni samodzielnej jazdy, ale dopóki nie rozwinie się ustawodawstwo i wymagana infrastruktura drogowa, mogą to robić tylko na ograniczonym obszarze (zwykle w środowisku miejskim, gdzie najwyższe prędkości wynoszą średnio 30 km/h).

Poziom 5

Samochód autonomiczny, czyli z pełną automatyzacją jazdy. Komputer kontroluje wszystkie aspekty jazdy we wszystkich warunkach i na wszystkich rodzajach dróg. Kierowcy zostaje wprowadzić adres docelowy.

Samochody autonomiczny nadal to kwestia konceptu i przyszłości

Pojazdy o systemie automatyzacji na poziomie 5 w ogóle nie wymagają ludzkiej uwagi. Samochody takie nie mają kierownicy ani pedałów. Będą też wolne od konieczności wykorzystywania systemów do geofencingu (ograniczenia geograficznego miejsc podróżowania, czyli wykorzystywania GPS do nawigacji).

Jakie wyzwania stoją przed samochodami autonomicznymi?

Z pewnością autonomiczne pojazdy odmienią postrzeganie samochodu jako takiego. Kiedy to nastąpi? Technologia pędzi, jednak na przeszkodzie stoją prozaiczne przeszkody, choćby brak cyfrowych map wielu obszarów.

Co do zasady, jeśli pozwolilibyśmy prowadzić samochody komputerom, z pewnością zmniejszyłaby się liczba wypadków, ruch mógłby być płynniejszy i szybszy. W końcu najsłabszym ogniwem w tym łańcuchu zawsze jest kierowca.