![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
از سیستم کنترل الکترونیکی تا خودروی خودران: دیدگاههای مربوط به خودروهای باری شهری
وسیله نقلیه رباتیک شهری حمل بار (FURBOT) یک وسیله نقلیه کاملاً خودران است که انتظار میرود در یک محیط شهری به صورت خودران عمل کند. این ارتقاء مسائلی را مطرح کرده است که باید برای دستیابی به سطح بالاتری از خودران بودن وسیله نقلیه حل و فصل شوند/مورد توجه قرار گیرند. این تحقیق به دو مورد از این مسائل اصلی میپردازد. مورد اول، چارچوب قانونی/مسئله صدور مجوز است که باید برای بیمه شدن و رانندگی قانونی وسیله نقلیه در جادههای عمومی مورد توجه قرار گیرد. مورد دوم، تغییرات و ارتقاءهایی است که وسیله نقلیه باید برای تبدیل شدن به یک وسیله نقلیه کاملاً خودران حمل بار طی کند. نتیجه این تحقیق منجر به تصمیمگیری برای طبقهبندی صحیح وسیله نقلیه برای حل مسئله صدور مجوز و وضعیت قانونی آن در جادههای اروپا با درک محدودیتهای وسیله نقلیه، که شامل وضعیت فعلی وسیله نقلیه و خواص ساختاری آن است، شد. یکی دیگر از دستاوردهای این تحقیق، شناسایی تغییرات نرمافزاری و سختافزاری است که وسیله نقلیه باید برای خودران بودن کامل طی کند. این شامل شناسایی حسگرهای صحیح و محل قرارگیری و تعداد آنها میشود. علاوه بر این، مطالعه عمیقی برای شناسایی نرمافزار برای وسیله نقلیه ارائه شده است که منجر به انتخاب مطلوب برای یک نرمافزار آماده میشود. علاوه بر این، مسائل قابل پیشبینی، انتظارات از وسیله نقلیه و الزاماتی (با توجه به نمایش آن به عنوان یک وسیله نقلیه خودران) که باید برآورده شوند نیز برجسته شدهاند. برای سایت نمایشی، موارد استفاده و پویایی سایت نیز برای دستیابی به خودران بودن مورد مطالعه قرار گرفتهاند. برآورده کردن این الزامات برای وسیله نقلیه جهت نشان دادن ناوبری و حمل بار خودران برای پروژه SHOW (مدلهای عملیاتی اتوماسیون اشتراکی برای پذیرش جهانی) H2020 برای تحویل بار در یک محیط شهری ضروری است.
مقدمه
FURBOT (وسیله نقلیه رباتیک شهری حمل و نقل) یک وسیله نقلیه تحویل بار شهری است که برای تحویل در آخرین مایل در یک محیط شهری طراحی شده است. این وسیله نقلیه بخشی از طرح ابتکاری وسایل نقلیه سبز اروپا (EGVI) بود که تحت پوشش پروژه FP7-Transport European که در دسامبر 2015 به پایان رسید، تأمین مالی شد [1،2]. این وسیله نقلیه به عنوان یک وسیله نقلیه کامل با سیستم کنترل از راه دور تکمیل شد و از نظر مفهومی برای تبدیل به یک وسیله نقلیه خودران طراحی شده است. اخیراً، FURBOT در پروژه SHOW (مدلهای عملیاتی اتوماسیون اشتراکی برای پذیرش جهانی) شرکت کرده است که در آن 69 شریک از سراسر اتحادیه اروپا در تطبیق وسایل نقلیه خودران در 20 شهر در سراسر اروپا شرکت خواهند کرد که در آن وسایل نقلیه خودران به مدت 24 ماه استقلال خود را نشان خواهند داد (https://show-project.eu/). برای نمایش کامل، وسیله نقلیه باید در یک محیط خودران با پشتیبانی کامل قانونی تطبیق داده شود. برای تأیید صلاحیت وسیله نقلیه، دو مانع منحصر به فرد جداگانه وجود دارد. اولین مورد، تأیید وسیله نقلیه تحت مقررات اتحادیه اروپا برای فعالیت وسیله نقلیه در جادههای عمومی برای تحویل کالا است. دوم، ارتقاء وسیله نقلیه برای تبدیل آن از یک وسیله نقلیه با سیستم کنترل از راه دور به یک وسیله نقلیه کاملاً خودران است. بنابراین، تأیید FURBOT تنها در صورتی امکانپذیر است که هر دو مشکل را حل کنیم. بنابراین، نیاز به کار ما ایجاد میشود.
چندین گزینه تحویل بار در محیط شهری برای تحویل در آخرین مایل در دسترس است که شامل مکانهای تحویل پیش از موعد (جعبههای پذیرش (جعبههای بسته)، جعبههای تحویل، نقاط محورهای کنترلشده، نقاط جمعآوری و صندوقهای قفل) و وسایل نقلیه تحویل پیشرفته (وسایل نقلیه تحویل الکتریکی، دوچرخههای باری الکتریکی و وسایل نقلیه خودران) میشود [3]. با این حال، هر راهحل واحدی برای تحویل هوشمند در آخرین مایل کافی نیست، زیرا هر گزینه مزایا و معایب خاص خود را دارد [3]. با این حال، حمل و نقل جادهای با استفاده از AVها میتواند تصادفات و زمان عملیاتی وسایل نقلیه را به طور قابل توجهی کاهش دهد [4]. به نظر نمیرسد که کمدهای بستهبندی اگر استفاده از آنها کمتر از 93٪ باشد، ازدحام کمتری را برای تحویل در آخرین مایل ایجاد کنند [5]. در میان مکانهای تحویل پیش از موعد، جعبههای پذیرش بیشترین سودمندی، انعطافپذیری، وقتشناسی، امنیت، حریم خصوصی، قابلیت اطمینان و عدم وجود مشکلات مسئولیت را دارند [6]. در مورد ما، FURBOT راهحل منحصر به فرد ادغام AVها با جعبههای تحویل را ارائه میدهد. این راهحل منحصر به فرد، عیب عدم دسترسی مشتری در هنگام دریافت را با مکانهای تحویل هوشمند که برای مشتری بسته است، از بین میبرد [7].
آوردن وسایل نقلیه خودران به جاده هنوز یک چالش بزرگ برای شرکتها است. در مارس 2018، خودروی تسلا در حالی که در حالت خلبان خودکار بود، تصادف کرد و مسافر خود را کشت [8]. وسایل نقلیه خودران بسیار گران هستند و در عین حال کاملاً قابل اعتماد نیستند [9]، بنابراین یک شروع خوب برای وسایل نقلیه خودران، معرفی آنها در گزینه تحویل آخرین مایل است که در آن ریسک حداقل است [9]. برای استقرار مرحله اول وسایل نقلیه خودران، تحویل بار با سرعت پایین در آخرین مایل یک فرصت عالی است [9]. با بیش از 1.7 میلیارد بسته تحویل داده شده در سال [10]، بهینهسازی در این بخش تجاری ایده بسیار مفیدی است [11]. علاوه بر این، فضای غیرقابل دسترس، امکانات نامناسب تخلیه بار برای وسایل نقلیه و کمبود آسانسور، انرژی زیادی را در تحویل آخرین مایل هدر میدهد [12]. در چنین سناریویی، جعبههای تحویل از طریق وسایل نقلیه به بهترین وجه نیاز مشتری و اپراتورها را برآورده میکند [13]. برای توجیه چنین نیازی، FURBOT یک وسیله نقلیه درون خطی برای حل مشکل تحویل آخرین مایل در محیط شهری است.
آوردن وسایل نقلیه خودران به جادهها مفهوم جدیدی نیست؛ در واقع، دقیقاً یک دهه پیش گوگل اعلام کرد که خودرویی ساخته است که قادر به رانندگی خودکار است [14]. از آن زمان، وسایل نقلیه خودران راه درازی را از رانندگی خودکار [15] تا تحویل بار [16] پیموده اند. اخیراً، JD.com (http://www.ecns.cn/news/sci-tech/2018-06-20/detail-ifyvmiee7350792.shtml) از خدمات تحویل ربات در پکن و دانشگاههای چین [17،18] برای تحویل بستههای شخصی استفاده کرده است. به طور مشابه، Starship technologies (https://www.theverge.com/2019/8/20/20812184/starship-delivery-robot-expansion-college-campus) نیز قصد دارد رباتهای تحویل شش چرخ خود را در دانشگاههای ایالات متحده برای خدمات تحویل در محوطه دانشگاهها مستقر کند [19]. اکنون به وضوح پیشبینی میشود که سیستمهای تحویل به طور خاص برای وسایل نقلیه خودران هدف قرار گرفتهاند [17،18،19]. با این حال، تاکنون، تحویل بارهای سنگین در یک محیط شهری از طریق وسایل نقلیه خودران به طور کامل امکانپذیر نیست. FURBOT تلاش خواهد کرد تا به این نقطه عطف برای تحویل بار خودران در یک محیط شهری دست یابد. مفهوم استفاده از وسایل نقلیه خودران سنگین هنوز در دست مطالعه است [20]، اما این مفاهیم هنوز در مرحله مفهومی هستند و از وسایل نقلیه کوچک خودران برای تحویل بستههای شخصی در محیطهای شهری استفاده میکنند. ایده این است که از وسایل نقلیه بزرگ (LV) برای تحویل و استقرار وسایل نقلیه کوچک خودران (SAV) برای تحویلهای شخصیسازی شده بار استفاده شود [20،21]. نوآوری FURBOT این است که نه تنها یک وسیله نقلیه خودران تحویل بار است، بلکه به لیفتراکهای کاملاً کاربردی نیز مجهز است که قادر به بارگیری و تخلیه بار به صورت خودران است.
رسمیسازی الزامات برای وسایل نقلیه خودران یک نیاز بسیار حیاتی است. چه برای آوردن وسیله نقلیه به جادهها باشد [22] و چه برای رسمیسازی الزامات برای بومیسازی [23]، پرداختن به الزامات برای پیشبرد فرآیند ارتقاء وسیله نقلیه ضروری است. برای این منظور، تدوین الزامات برای تبدیل از وسیله نقلیه بدون راننده به یک وسیله نقلیه کاملاً خودران که در جادهها رانده میشود، ضروری است. بنابراین، این نیاز اساساً ضرورت کار ما را ایجاد کرد.
کمبود تحقیقات منتشر شده برای آموزش سیاستها و مقررات برای کامیونهای خودران – وسایل نقلیه بزرگ [24] – به دلیل این باور وجود دارد که مدت زیادی طول خواهد کشید تا آنها به طور رسمی در جادهها مجاز شوند [25]. این باور طبیعی باعث سردرگمی بیشتر در مورد سیاستهای حاکم بر وسایل نقلیه باری و قانونی کردن آنها برای جادهها میشود. بنابراین، نیاز به ارزیابی الزامات برای سیاستها و مقررات برای آوردن وسیله نقلیه به جادهها برای موارد فردی مانند FURBOT وجود دارد. برای اینکه وسایل نقلیه خودران به پتانسیل کامل خود برسند، سیاستها باید برای منافع تولیدکنندگان و شاکیان بالقوه به طور یکسان آماده باشند [26]. با این حال، سیستم فعلی چنین محیطی را فراهم نمیکند [26].
علاوه بر این، شناسایی حسگر برای وسایل نقلیه خودران نیز موضوع مهمی است. از آنجایی که شناسایی حسگرها برای وسایل نقلیه خودران یک موضوع مهم است، تحقیقاتی برای شناسایی حسگرها [27]، ادغام آنها در سیستم [28] و استفاده از آنها در وسایل نقلیه خودران [29] در دسترس است. از آنجایی که FURBOT در مدت کوتاهی خود را از یک وسیله نقلیه با سیستم کنترل از راه دور به یک وسیله نقلیه کاملاً خودران ارتقا میدهد، برای ارتقاء آن ضروری است که شناسایی، ادغام و استفاده از حسگرهای جدید که آن را قادر به پیمایش و حمل بار به صورت خودران میکند، با دقت انتخاب شود. همچنین لازم است یک پلتفرم باز مانند [30] شناسایی شود که میتواند به اتصال سختافزار حسگر جدید با کامپیوتر ماموریت وسیله نقلیه کمک کند. بنابراین، این تحقیق تلاشی برای پرداختن به دو مسئله اصلی برای FURBOT است تا از وضعیت فعلی خود به یک وسیله نقلیه خودران ارتقا یابد. مسئله اول حول طبقهبندی صحیح وسیله نقلیه میچرخد تا بتواند وضعیت قانونی در جاده را کسب کند. دوم، وسیله نقلیه نیز باید با سختافزار و نرمافزار ارتقا یابد تا به یک وسیله نقلیه کاملاً خودران تبدیل شود. برای این منظور، باید حسگرهای مورد نیاز و پلتفرم کاملی را که سختافزار به راحتی در نرمافزار ادغام شود، شناسایی کنیم.
روش تحقیق
دو مسئله اصلی که این مقاله به آنها میپردازد (در بالا ذکر شد) برای ادغام خودرو در پروژه SHOW به وجود آمدند. روششناسی توسعهیافته برای پرداختن به این مسائل در این بخش مورد بحث قرار میگیرد. به دو سوال کلیدی پاسخ داده میشود: (1) دادهها چگونه جمعآوری/تولید شدند؟ (2) چگونه این وضعیت با راهحلهای تحلیلشده به دست میآید؟
یکی از محورهای این مطالعه، تدوین استراتژی برای اخذ مجوز بیمه مناسب خودرو است. برای حل این مشکل، ابتدا وضعیت فعلی خودرو و ویژگیهای برجسته آن مشخص میشود. سپس، مطالعهای در مورد تأیید نوع اروپایی انجام میشود که دستههای خودرو [31] مورد تأیید کمیسیون اروپا را شناسایی میکند. با مقایسه طراحی خودرو با دستههای خودرو تأیید شده توسط کمیسیون اروپا، مناسبترین دستههای خودرو شناسایی میشوند. پس از آن، الزامات مربوط به وضعیت فعلی خودرو با در نظر گرفتن دستههای منتخب خودرو مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرند. موانع موجود برای طبقهبندی خودرو در دستههای منتخب برجسته و تجزیه و تحلیل میشوند. بنابراین، در نهایت توانستیم مشکل طبقهبندی خودرو را برای اهداف صدور مجوز و بیمه حل کنیم. دومین تمرکز این تحقیق، شناسایی تغییرات سختافزاری و نرمافزاری مورد نیاز خودرو برای ارتقاء خود از حالت رانندگی با سیم به یک خودروی خودران است. روشی که برای حل این مشکل انتخاب شده است، شامل جستجوی ادبیات در مورد نوع حسگرهای مورد نیاز خودرو برای ارتقاء به خودروی خودران است. خودروهای خودران مشابه برای شناسایی الزامات حسگر مورد مطالعه قرار میگیرند. شرکتکنندگان در مطالعه شامل خودروهایی با شکل مشابه FURBOT بودند. چندین شرکتکننده در مطالعه برای شناسایی نرمافزار مورد نیاز برای ارتقاء وسیله نقلیه انتخاب میشوند. معیار ورود برای نرمافزار، سهولت تغییر/توسعه ماژولهای ناوبری خودران است، در حالی که معیار خروج، سختی تغییر در نرمافزار، یعنی جعبه سیاه بودن است. معیارهای دیگر ورود برای نرمافزار، متنباز بودن، در دسترس بودن و داشتن سابقه اثباتشده در صنعت خودران است. بررسی بینایی برای لیدار سهبعدی از طریق نرمافزار CAD انجام میشود و نتایج برای شناسایی حسگرهای مناسب و تعداد آنها تجزیه و تحلیل میشوند.
در مورد سایت آزمایشی، مطالعه عمیق سایت با جمعآوری دادهها از سایت انجام میشود. پس از آن، موارد استفاده با توجه به محدودیتهای زیستمحیطی توسعه داده میشوند. جمعآوری بار گام به گام برای وسیله نقلیه پیشبینی میشود. سطح خودران مورد نیاز از طریق محدودیتهای پروژه تجزیه و تحلیل و تکمیل میشود. مشکلات و مزایای زیستمحیطی مورد مطالعه و برجستهسازی قرار میگیرند. نمایش کامل مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار میگیرد و به محدود کردن واضح الزامات عملکرد کمک میکند.
این مقاله به پنج بخش اضافی دیگر نیز تقسیم میشود. در بخش 2، وضعیت فعلی وسیله نقلیه، توزیع انبوه آن و ویژگیهای فعلی FURBOT مورد بحث قرار میگیرد. در بخش 3، پیشرفت کار را از نظر دستاوردهای فعلی و اهداف آینده مورد بحث قرار میدهیم. در بخش 4، طبقهبندیهای فنی نحوه طبقهبندی صحیح وسیله نقلیه مورد بحث قرار میگیرد. مسائل مربوط به صدور مجوز بیشتر برجسته میشوند. در بخش 5، مسائل قابل پیشبینی در مورد نمایش در سایت واقعی را مورد بحث قرار میدهیم. در نهایت، الزامات و انتظارات ارتقاء وسیله نقلیه در بخش 6 قبل از نتیجهگیری برجسته میشوند.(منبع).