Forskere udvikler en flåde på 16 miniaturebiler til kooperative køreeksperimenter

Et team af forskere ved University of Cambridge har for nylig introduceret et unikt eksperimentelt testbed, der kunne bruges til eksperimenter med kooperativ kørsel. Denne testbed, præsenteret i et papir, der er forududgivet på arXiv, består af 16 miniature Ackermann-styrende køretøjer kaldet Cambridge Minicars.

"Det er dyrt at bruge faciliteter i ægte skala til køretøjstestpladser og kræver en enorm mængde plads, " Amanda Prorok. "Vores hovedmål var at bygge en lavpris, eksperimentel opsætning til flere køretøjer, der er nem at vedligeholde, og som er nem at bruge til at prototypere nye autonome kørselsalgoritmer. I særdeleshed, vi var interesserede i at teste og konkret demonstrere fordelene ved kooperativ kørsel på flersporede vejtopografier."

Undersøgelser, der undersøger kooperativ kørsel, er ofte dyre og tidskrævende på grund af mangel på tilgængelige lavprisplatforme, som forskere kan bruge til at teste deres systemer og algoritmer. Prorok og hendes kolleger satte sig således for at udvikle en effektiv og billig eksperimentel testbed, der i sidste ende kunne understøtte forskning i kooperativ kørsel og multi-bil navigation.

"Vores testbed-arkitektur er designet til brugervenlighed, og vores vigtigste mål er den hurtige udvikling og test af køreadfærd på billignende robotter, såsom minibilen, " forklarede Prorok. "Af denne grund, vi baserer systemstyringen på en ekstern (ekstern) arbejdsstation, der styrer hver Minicar individuelt."

Prorok og hendes kolleger designede en miniaturerobotbil kaldet Cambridge Minicar. Deres testbed inkluderer 16 Cambridge Minicars, samt en teknik til stiplanlægning og bevægelseskontrol.

Deres sti-planlægningsalgoritme bruger positioneringsfeedback, som måles af et eksternt motion capture-system, samt information om banens topografi. Ved at bruge disse oplysninger, arbejdsstationen beregner baner (dvs. den ønskede hastighed og styrestyringsinput) for alle køretøjer. Disse værdier sendes derefter til køretøjerne over bredbåndsradio.

"Vi bruger også positionsinformationen målt af motion capture-systemet til at udlede, hvilke biler der er 'naboer' (dvs. er tæt på hinanden på banerne), " tilføjede Prorok. "Denne information føres derefter ind i vores algoritmer, som emulerer decentral kontrol og køretøj-til-køretøj-kommunikation. Vores opsætning skalerer meget nemt til et stort antal minibiler. Derfor, det egner sig naturligt til at teste samarbejdsstrategier i systemer, der består af et stort antal køretøjer."

Den eksperimentelle testbed udviklet af Prorok og hendes kolleger kan bruges til at implementere avancerede førermodeller og autonome kontrolstrategier, evaluere deres effektivitet i et realistisk setup. I deres undersøgelse, forskerne gennemførte en række eksperimenter på deres miniaturemotorvej, demonstrere fordelene ved kooperativ kobling på flerbanede veje.

"Vores eksperimentelle testbed er unikt i sin størrelse, omfang og omkostninger, " sagde Prorok. "Minibilen er en ud af meget få åbent tilgængelige designs; det udfylder et hul i prisklasser, og er især attraktiv for robotlaboratorier, der allerede har telemetriinfrastruktur, såsom motion capture. Testbedet gav os mulighed for at teste forskellige køreadfærder på en måde, som ikke er blevet gjort."

Fordelene ved samkørsel er aldrig rigtig blevet demonstreret i fysiske opstillinger af denne art. I eksperimenterne med deres testbed, Prorok og hendes kolleger fandt ud af, at samkørsel kan øge gennemløbet med op til 42 procent. Disse resultater er meget opmuntrende og kunne motivere yderligere forskning i multi-bil navigation og kooperativ kørsel.

"Kooperative kørselsstrategier giver mange løfter om trafikkens fremtid, " sagde Prorok. "Men Der skal stadig gøres mere arbejde for virkelig at gå fra et laboratoriemiljø til den virkelige verden."

© 2019 Science X Network