عبور از مرز خیال با Smart For Two

ایده درست کردن درشکه ای که بدون نیاز به اسب برای کشیدن آن حرکت کند و بتواند مسافتهای زیادی را بدون نگرانی از خستگی اسبها و با سرعت بیشتر طی کند را باید اولین ایده در ساخت وسایل نقلیه اتوماتیک دیروز و یا هوشمند امروز دانست.

ایده ای که گوتلیپ دایملر با حذف اسبها از سیستم حمل و نقل آن روزگار و جایگزین کردن یک موتور ساده درون سوز به جای آنها انجام داد.
زندگی امروزه بشر در کلان شهرها را در نظر بگیرید: اگر این ایده به فکر انسان نرسیده بود، چه بلایی سر حمل و نقل شهری می آمد.

از آن روز به بعد روشهای بهینه سازی این وسیله نقلیه که از درشکه به اتومبیل تغییرنام پیدا کرده بود ، حمل و نقل شهری و حتی بین شهری متفاوت از گذشته دنبال شد و همه تلاشها در جهت افزایش سرعت ، قدرت و در نتیجه این دو مورد افزایش ایمنی نیز اهمیت بیشتری یافت.
البته تا چند سال پیش استفاده از لغت هوشمند به عنوان پسوندی برای اتومبیل مفهوم روشن و تعریف خاصی نداشت و حتی به غیر از فیلمهای علمی- تخیلی که همیشه آرزوهای زندگی بشری را به تصویر می کشد، تصور درستی از خودروی هوشمند نبود. تنها آن چه وجود داشت اتومبیلهایی بود که امکانات و ایمنی بیشتری برای سرنشین، قطعات و تجهیزات بهتری برای حرکت و طراحی بهتری برای زیبایی بیشتر و یا نهایتا زیانهای زیست محیطی کمتری به همراه داشت.
● حرکت به سمت اتومبیل هوشمند
در چند سال اخیر تحولات جدید و متفاوتی در خودروها پدیدار شده که به آرامی زمینه پیدایش اتومبیل هوشمند را به وجود آورده است.
اولین اتومبیلهایی که بتوان در این رده قرار داد که از هوشمندی فقط در قسمتهایی خاص از اتومبیل بهره می برند تا اتومبیلهایی که حتی هدایت و مسیریابی و حرکت آنها بدون دخالت انسان و به صورت کاملا مستقل انجام می گیرد.
برای ذکر چندین مورد از اتومبیلهایی که از هوشمندی فقط در قسمتهای خاصی بهره می برند می توان به این موارد اشاره کرد:
شورلت های ۸ سیلندری که هنگام حرکت خودرو با سرعت کم و با دور پائین موتور، فقط ۴ سیلندر آنها فعال است و ۴ سیلندر دیگر خاموش و غیرفعال است ولی به محض افزایش سرعت و دور موتور همه سیلندرها کارکرده و توانائی این را دارند که در عرض مدت ۵ ثانیه سرعت خودرو را به یکصد کیلومتر در ساعت برسانند.
ترمز هوشمند نسل جدید مرسدس بنز سری CL که در هنگام احتمال بروز خطر و پیش بینی تصادف ، صندلیهای جلو را به عقب می کشد تا کیسه های هوا و کمربند ایمنی عملکرد بهتری برای حفظ جان سرنشینان داشته باشد و به وسیله هوای فشرده تغییراتی در صندلیهای ردیف جلو برای ثبات بیشتر بدن سرنشنیان و کنترل بهتر خودرو ایجاد می کند و در نهایت اگر با توجه به اطلاعاتی که توسط دو رادار با برد ۳۰ متر و شعاع پوششی ۸۰ درجه و یک رادار کمکی از موانع و خودروها در عقب و جلوی خودرو دریافت می کند و حتی هشدارهای صوتی و تصویری که به راننده می دهد، برخورد مناسبی با وقوع تصادف احتمالی نشد، ترمزهای هوشمند فعال شده از سرعت اتومبیل کاسته و یا آن را متوقف می کند و مانع تصادف می شود.

اتومبیل Senso که با تشخیص رانندگی نامنظم یا تپش تند قلب راننده خودرو و با توجه به شرایط محیطی و خصوصیات اخلاقی و علائق راننده که قبلا دریافت کرده است، به وسیله موسیقی، عطر و نور دلخواه و مناسب به صورت خودکار محیط آرامش بخش تری برای او ایجاد می کند.
محققان به این نتیجه رسیده اند که استفاده از عطر نعناع می تواند به تمرکز حواس و جلوگیری از خواب آلودگی انسان منجر شود و این مساله ای است که از دید طراحان و مهندسان این پروژه دور نمانده است. این اتومبیل که توسط مهندسان سوئیسی طراحی و ساخته شده است علاوه بر خود و سرنشینانش با محیط زیست نیز برخورد مناسبی دارد و با مصرف گاز طبیعی آلودگی کمتری در طبیعت ایجاد می کند.
سیستم هوشمند روشنائی اتومبیلهای جدید مرسدس بنز که در سرعتهای متفاومت شدت روشنائی و زاویه چراغهای جلو اتومبیل به طور اتوماتیک جهت دید بهتر راننده تنظیم می شود، یا در پیچهای جاده متناسب با جهت پیچ و شیب جاده زوایه تابش نور چراغهای جلو نیز تغییر می کند تا راننده بتواند دید بهتری داشته باشد. در بعضی مواقع نیز حتی فراتر از این مساله عمل می کند: لامپ های ضد مه هوشمند در صورت رسیدن سرعت خودرو به مرز یکصد کیلومتر و با توجه به شرایط جوی خاموش می شود تا خطرات ناشی از بی احتیاطی راننده های ماجراجو به حداقل برسد.
اتومبیلهایی که به وسیله فرستنده ای کوچکی که همراه کاربر است، از نزدیک شدن او به اتومبیل آگاه می شوند و به محض لمس در اتومبیل، قفل آن ویا هنگام نزدیک شدن به صندوق عقب، در صندوق عقب را خود به خود باز می کند. همچنین هنگام بارش باران با افزایش میزان باران سرعت حرکت برف پاک کن را افزایش می دهد. به وسیله دو سنسوری که در پشت و روی آئینه اصلی قرار دارد نیز نوربالای اتومبیل پشت سر را تشخیص می دهد و آئینه را تیره تر می کند

GPS و یا سایر فناوری های مکان یاب، نیز قابلیت چشم گیر دیگری به اتومبیلهای هوشمند اضافه می کنند: به وسیله این فناوری ها می توانید با اتصال به ماهواره از محل اتومبیل خود در هر نقطه از کره زمین مطلع می شوید و مقصد خود را نیز مشخص می کنید و اتومبیلتان با استفاده از این سیستم جهانی، بهترین مسیر رسیدن به مقصد را پیشنهاد می دهد.
از کاربردهای دیگر سیستمهای ارتباط با ماهواره عیب یابی ماشینهای هوشمند است که از سوی مرکز خدمات اصلی و به وسیله کدهایی که این خودروها به ماهواره ارسال می کنند، ارایه می شود. اگر به هر دلیلی سوئیچ را داخل اتومبیل جا گذاشته و قفل مرکز اتوماتیک زمانی که داخل اتومبیل نیستید، فعال شده و درها قفل شده باشد، با یک تماس با مرکز خدمات اصلی، قفل مرکزی خودرو غیر فعال خواهد شد. نمونه دیگر ارتباط ارزشمند را زمانی درک می کنید که اقساط خودرو خود را نپرداخته اید و بعد از چندین بار اخطار، ناگهان در اتوبان تهران – قزوین سرعت اتومبیلتان رفته رفته کم و خودرو متوقف می شود و تا زمانی که اقساط خودرو و جریمه دیرکرد آن را پرداخت نکنیدد نمی توانید اتومبیل هوشمندتان را استارت بزنید.
ارتباط صوتی راننده با ماشین نیز جلوه دیگری از اتومبیلهای هوشمند است.
● ارتباط بین خودرویی

ایده ارتباط بین خودروها مدتی است که ذهن کمیسیون های اروپایی و آمریکایی را به خود معطوف ساخته و قرار است یک باند تبادل اطلاعاتی به پهنای ۹۵ گیگاهرتز بین خودروها گشوده شود و به این ترتیب اطلاعات جاده، رانندگان و خودروها به صورت آن لاین پردازش شود. در این طرح حتی نقاط خاصی در کناره جاده ها و خیابان ها طراحی شده اند که به عنوان یک حسگر و پردازشگر، اطلاعات مورد نیاز را تهیه و ارائه کنند.
واحد تحقیقات الکترونیک شرکت فولکس واگن با نصب یک سیستم پیشرفته بر روی مدل “توارگ” آن را با دو اتومبیل مدل جت و آئودی A۳ همراه ساخت و واکنش های هر سه خودرو را به شکل موفقیت آمیزی کنترل کرد.
البته در آزمایش های فعلی باید هر سه ضلع مثلث، یعنی اطلاعات صحیح، عملکرد صحیح هر یک از خودروها و زمان مناسب در تصمیم گیری در کنار هم قرار بگیرند تا حاصل کار رضایت بخش باشد.
علاوه بر این هنوز نظام و الگوریتم پردازش اطلاعات برای بیش از ۴ خودرو تعریف نشده است، اما می توان حدس زد با توجه به پیشرفت سریع در حوزه IT، این گونه موفقیت ها دور از دسترس نباشد.
● تولد اتومبیل هوشمند
طراحی زیبا و جذاب، خسیس بودن در مصرف سوخت بسیار و رانندگی لذت بخش از ویژگی های خودروی هوشمند است.
V۲V سامانه ای کاملا هوشمند و مبتنی بر پردازش اطلاعات است که می تواند کنترل اوضاع را در دست بگیرد و حتی بر اراده بشر هم فائق آید. Smart Car که دوسال پیش در نمایشگاه خودرو در آمریکا به نمایش درآمده بود، امسال وارد بازار فروش شد.

خبرهایی که پیش از ورود این کوپه دونفره شیک و خوش استیل در بازارهای اروپا بر سر زبانها بود، عطش علاقمندان را افزایش داده بود: مصرف یک لیتر در هر ۵۰ مایل، تجهیزات و خصوصیات فراوان ایمنی به علاوه بدنه درست شده از فولاد تقویت شده، صندلیهایی با ارتفاع بالا برای داشتن دید مناسب کنترل مناسب در سرعت و کیسه های هوای عالی برای راننده و سرنشین.
تماشای عکس این اتومبیل لبخندی را به چهره شما می آورد ولی دیدن آن از نزدیک حال و هوای دیگری دارد.
سوزان فانستوک خصوصیات Smart Car را این گونه بیان می کند: ” یک مرسدس بنز با ۶۰ اسب بخار و سه سیلندر، موتور تقویت شده توربو ۶ دنده. دارای قابلیتهای استاندارد به همراه ترمزهای قفل شونده، سقف متحرک و دربها و پنجره های قابل توجهی است.”
گرچه یک اشتباه در باره اتومبیل های هوشمند باعث شد تا دایملر کلایسلر رقمی معادل ۳میلیون و ۷۰۰ هزار دلار ضرر کند. این کمپانی آلمانی در تهیه و تدارک سرمایه گذاری یک میلیون و ۷۰۰ هزار دلاری برای ساخت ماشین های مخصوص کودکان است؛ در واقع مدلForfour از ماشینهای سری Smart Car تولید این شرکت باقی می ماند که تا آخر امسال پایان یابد. این خودرو چهار در دارد ، چهار نفره و کوچک است، برخلاف Fortwo که دو درب و دو نفره بود.

هرچند دایملر کرایسلر در تلاش است که نسبت به Smart روی خوش نشان دهد، اما شکست این پروژه بر کسی پوشیده نیست. تونی اندریوسکی- یکی از سخنرانان دایملر کرایسلر در استرالیا- در این باره می گوید : “این یک درس عبرتی است که نشان می دهد هر کمپانی باید به نیروی درونی خودش تکیه کند، در موردSmart fortwo این نکته حتی از دید مشتریان کاملا واضح بود.” Smart Fortwo جزو معدود شکستهای شرکت دایملر کرایسلر است: این طرح پیش از این قرار بود تا با مشارکت میتسو بیشی انجام شود که از آن صرفنظر شد.

ولی تمام موارد فقط با هدایت خودکار و تشخیص درست مسیر رانندگی و حذف نقش تعیین کننده راننده است که تکمیل شده و به تولد اتومبیل هوشمند می انجامد.
● فرصت تازه
فراگیری انواع هدایت محیطی و ایمن مساله اصلی در روباتهای سیار است. محققان بسیاری روی هدایت ایمن خودکار در محیط های بسته و باز در حال تحقیق هستند.
به تازگی طراحی اتومبیل های هوشمند به خط مشی جدید در روباتیک تبدیل شده است. در مقایسه با روباتهای معمولی، اتومبیل ها امکان طی مسافت طولانی تر و حمل سنسورهای بیشتر را دارند و این مساله زمینه لازم را برای مسیر دهی منطقه وسیع تری را فراهم می سازد؛ به عبارت دیگر اتومبیل هوشمند فرصت رشد زیادتری برای کارهای روباتیک در مقیاس بزرگتر را فراهم می کند، ولی در روی دیگر این اتفاق، احتیاج به راه حلهای موثرتری در مسائل مشترکی مانند مسیریابی و شناسائی موقعیت به شدت حس می شود.
توانایی چیره شدن بر محدودیتهای جدی تعین بهترین مسیر حرکت به وسیله اتومبیل هوشمند، تنها به کمی حافظه بیشتر برای محاسبه و مقایسه دقیق مسیرهای حرکت موجود در محیط اطراف خودرو نیاز دارد.
روشهای مکان یابی و مسیر دهی و حرکت در یک فضای دوبعدی تا کنون به طور جدی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نزدیکترین راه حل به واقعیت فضای دوبعدی اطراف یک روبات، روش جدول مختصات دوبعدی است که حاصل آن یک سری اطلاعات از محیط اطرف بدست آمده از سنسورها است، که تا حد قابل قبولی گسترش پیدا کرده است.
این راه حل اغلب اوقات وابسته به حل کردن مساله های مکان یابی، شبیه سازی ، استقرار و مسیر دهی است. به تازگی تکنیکها و روشهای جدیدی برای بدست آوردن موقعیت مکانی در یک جدول مختصات سه بعدی به وسیله اسکنرهای دو بعدی نصب شده بر روی روباتهای متحرک گسترش پیدا کرده است. یک خط مشی معمول برای استفاده از اسکنرهای چندگانه که در جهتهای مختلف بطور ثابت مورد استفاده قرار می گیرند.
یک روش دیگر استفاده از اسکنرهای متحرک و تحلیل و ترکیب داده های بدست آمده از آنهاست.
● Smart all Terrain
یک اتومبیل استاندارد هوشمند ( Samart fortwo coupe ) که برای رانندگی کاملا خودکار در محیط شهری و خارج از شهر بهینه سازی شده و تجهیزات لازم به آن اضافه شده است

برای تبدیل یک اتومبیل هوشمند به یک اتومبیل کاملا خودکار و مستقل، تغییراتی در آن انجام گرفته شده است که برای این کار بسیار لازم و ضروری بود:
▪ چرخهای آن با چرخهایی با عاجهای بهتر و قطر بیشتر تعویض شده است که این مساله باعث حرکت با ارتفاع بالاتر و بهتر در زمینهای ناهموار شده است.
▪ یک منبع تولید انرژی ۲۴ ولت نصب شده است تا انرژی مورد نیاز تمامی تجهیزات و سخت افزارهای الکترونیکی اضافه شده را تامین کند. این ژنراتور به وسیله تسمه به محور خروجی موتور که در نزدیکی محور عقب خودرو قرار دارد متصل شده است. دو باطری که جمعا جریانی معادل ۴۸Ah را ایجاد می کنند در آن جا سازی شده است. و در زمان کارکردن موتور دائما شارژ می شود.
▪ برای تهیه یک واسط خوب و مناسب یک ECU جامع اتوماتیک و قابل اطمینان با قابلیت کنترل لحظه ای کارکرد قسمتهای مختلف خودرو طراحی و نصب شده است؛ این ECU دارای چهار اینترفیس CAN و ورودی و خروجیهای آنالوگ و دیجیتال لازم است.
▪ در هدایت اتومبیل هماهنگی لازم بین کامپیوتر از یک طرف و موتور و قسمتهای محرک دیگر از این طریق انجام می گیرد.
▪ سیستمی از کابلها و قرقره ها برای فعال کردن و استفاده از پدالها طراحی و ایجاد شده است. موتور کمکی که در زیر صندلی راننده جاسازی شده است با گرفتن دستور از کامپیوتر، کار فشردن یا رها سازی پدالها را انجام می دهد.
سنسورهای مورد استفاده در فضای آزاد باید تقویت شده و قوی تر از سنسورهای مورد استفاده در فضای بسته باشند و در برابر ضروبات مکانیکی، آب و گردوخاک محافظت شوند و در برابر تابش مستقیم و مدوام نور خورشید مقاومت داشته باشند که در مجموع این مسائل کار انتخاب و یا ساخت این نوع سنسورها با محدودیتهای فراوانی روبرو می شود. سنسورهای سوار شده بر روی اتومبیل Smart Ter بدین شرح است:
▪ سه سنسور اسکنر لیزری ( SICK LMS۲۹۱-S۰۵ ) از نوع ضد باران و دارای حساسیت پائین نسبت به نورخوشید مخصوص استفاده در فضای آزاد. یکی از این سنسورها منطقه روبرو و جلوی اتومبیل را اسکن می کند و دو تای دیگر کنارها و جلوی اتومبیل را اسکن می کنند.
▪ اسکنر سه بعدی چرخان. این سنسوری است که سفارش ساخته شده است و در بالای اتومبیل نصب شده است و بوسیله آن یک اسکن سه بعدی از فضای اطراف ماشین تهیه می شود.
▪ دوربین فول کنترل ( Sony XCD-SX۹۱۰CR ) با فاصله کانونی ۱۲ میلیمتری، با آئینه سهمی و محافظ گرد و خاک که در جلوی اسکنر چرخان در بالای خودرو نصب شده است. کامپیوتر مرکزی به وسیله این دوربین توانائی تهیه تصاویر پانورما (برای حصول نقشه سه بعدی دیجیتال زمین و منطقه ای که اتومبیل در آن درحال حرکت است) را به دست می آورد؛ این دوربین کار تشخیص اشیاء بی جان را در صحنه انجام می دهد.
▪ دوربین تکرنگ ( Sony XCD-SX۹۱۰CR) با فاصله کانونی ۲/۴میلیمتری. این دوربین در داخل اتومبیل پشت یک محافظ باد قرار داده شده است و همانند دوربین فول کنترل برای یافتن اشیاء بی جان در صحنه استفاده می شود.
▪ سیستم GPS متفاوت ( Omnistar Furgo ۸۳۰۰HP ) این دستگاه طول، عرض و ارتفاع جغرافیائی را باهم و با کنترل مطابقت با انحراف عقربه قطب نما و پیامهای استاندارد NMEA با فرکانس ۵Hz انجام می دهد.
▪ سنسورهای اتومبیل مقادیر اندازه گیری شده توسط سنسورهای اتومبیل با فرکانس ۱۰۰Hz به کامپیوتر مرکزی گزارش می شود از قبیل RPM موتور اتومبیل، درجه حرارت، زاویه چرخها ، سرعت حرکت چرخها، وضعیت پدال گاز و وضعیت سایر تجهیزات و سیستمهای اتومبیل.
▪ ژیروسکوپ نوری ( KVHDSP۳۰۰۰). این ژیروسکوپ فایبر اوپتیک توانایی اندازه گیری میزان چرخشهای بسیار کم را با فرکانس ۱۰۰Hz دارد. استفاده از این ژیروسکوپ درستی تشخیص و دقت خیلی بهتری از ژیروسکوپهای مکانیکی است و در مقابل ضربه نیز حساس و آسیب پذیر نیست زیرا که هیچ قسمت متحرکی ندارد.

▪ کامپیوتر مرکزی و معماری نرم افزاری
سیستم کامپیوتری شامل چهار کامپیوتر PCI کامپکت که هر کدام در داخل یک رک جاسازی شده اند است و از طریق یک لینک اترنت گیگابایت با همدیگر ارتباط برقرار می کنند. تمامی رکهای دارای هسته یکسانی هستند که با استفاده از یک پرسسور Pentium M ۲GHz کار می کند و دارای ۵/۱ گیگا بایت رم و گیگا بیت و اترنت سریع، دو پورت سریال RS۲۳۲، پورتهای USB و هارد دیسکی به حجم۳۰ گیگا بایت هستند. هر کدام از رکها برای کارهای خاصی با استفاده از سنسورهای متفاوت اختصاص داده شده اند. بر روی کامپیوترها سیستم عامل لینوکس نصب شده است و طراحی معماری نرم افزارهای این سیستم با استفاده از معماری نرم افزار روباتیک بر روی GenoM و Carmen انجام گرفته است.

نویسنده: محمدعلی اوستام – ماهنامه تحلیلگران عصر اطلاعات