A Clemson Egyetem diákjai önvezető terepjárót fejlesztenek
A természeti katasztrófák minden évben jelentős károkat és fennakadásokat okoznak az Egyesült Államok közlekedési infrastruktúrájában, tönkretéve a szállítási útvonalakat, és megnehezítve a helyzet felmérésére irányuló erőfeszítéseket.
Az Egyesült Államok Nemzeti Óceán- és Légkörkutató Hivatala szerint csak 2022-ben a természeti katasztrófák 165,1 milliárd dolláros kárt okoztak az Egyesült Államokban.
Az eszközök szállításának felgyorsítása és a valós idejű adatok gyűjtése érdekében a segélyhívók számára a Clemson Egyetem hallgatói a Greenville-i Nemzetközi Autóipari Kutatóközpontban kifejlesztettek egy terepjáró felderítő és mentőjárművet, amely önállóan képes navigálni.
A LiDAR-ral, kamerákkal és nagy pontosságú GPS-szel (GNSS) felszerelt autonóm jármű képes érzékelni a környezetét és navigálni ismeretlen terepen. A jármű 70 km/h-ás sebességre képes, át tud kelni fél méter magas akadályokon, 60%-os lejtős felületeken manőverezik, és két másodperc alatt 360 fokban el tud fordulni helyben.
Adaptálható sorozat-hibrid hajtáslánca erőteljes manőverezhetőséget és jobb üzemanyag-fogyasztást, valamint csendes utazást tesz lehetővé csak elektromos üzemmódban. Amikor a jármű megérkezik a rendeltetési helyére, képes vészhelyzeti ellátást szállítani, és mobil generátorként működni áramkimaradás esetén anélkül, hogy az emberekre veszélyt jelentene.
A jármű a Clemson zászlóshajója, a Deep Orange nevű gyorsjármű-prototípus-program eredménye, amely az egyetem kétéves mesterképzésében kapott helyet, amelynek középpontjában az autótervezésbe való rendszerintegráció áll. Egy ilyen ambiciózus projekt megvalósítása érdekében a Deep Orange hallgatóinak két csoportja három éven keresztül együttműködött ennek az autonóm, nagy sebességű, terepjáró járműnek az alapoktól való kifejlesztésében.
A hallgatók a Clemson Nemzetközi Autóipari Kutatóközpont oktatóival és személyzetével, valamint a projekt elsődleges szponzorával, a US Army DEVCOM Ground Vehicle Systems Centerrel dolgoztak együtt.
A Clemson 2020-ban jelentette be stratégiai partnerségét a GVSC-vel, amikor az egyetem megalapította az autonómia-képes földi rendszerek virtuális prototípus-készítési központját, amelyet az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma támogat. A partnerség célja a kutatási áttörések elősegítése volt a terepjáró járművek autonómiája, a hajtásláncok villamosítása és a digitális mérnöki eszközök terén a GVSC küldetésének hatékonyabb támogatása érdekében.
Miután a hallgatói csapat végzett, a Deep Orange 14 jármű egyedülálló és komplex, csúcstechnológiás kutatási eszközt jelent Clemson számára, és az egyetemet az autonóm, nagysebességű terepjáró-kutatás élvonalába emeli.
„Hihetetlenül jó látni egy jármű fejlesztését az alapoktól kezdve, és megfigyelni annak sikeres teljesítményét, miközben minden előírásnak megfelel” – mondta Kaivalya Khorgade, a Deep Orange 14 vezető járműmérnöke. „A lánctalpas kialakításnak és a fejlett sorozat-hibrid hajtásláncnak köszönhetően a jármű különféle akadályokat képes leküzdeni, míg autonóm funkciói, köztük számos kamera és lidar érzékelő, felbecsülhetetlen adatgyűjtési és városi felderítési képességeket kínálnak.”
Egy ilyen magasan fejlett kutatási eszközhöz való hozzáférés a maga többrétegű rendszerintegrációjával ritka lehetőség a tudományban, és Clemson számára egyértelmű kutatási előny.
A Clemson csapata a Michigan állambeli Noviban debütált a 15. Éves Földi Járműrendszer-mérnöki és Technológiai Szimpóziumon.
A jármű két küldetési forgatókönyvvel foglalkozik, amelyek alapján a diákok meghatározták a jármű műszaki jellemzőit és kritikus funkcióit.
- Hideg időjárási katasztrófaelhárítási küldetés
Egy váratlan hóvihar elzárja az autópályákat, és a civileknek élelemre, vízre és áramra van szükségük. Az autonóm járműnek biztosítania kell az alapvetően szükséges erőforrásokat, amíg a dolgozók nem tudják megjavítani a helyi infrastruktúrát, ismeretlen terepen áthaladva, hogy időben eljussanak a városba.
- Városi felderítő küldetés
Egy természeti katasztrófa, például hurrikán vagy árvíz olyan drámai módon megváltoztatja a domborzatot, hogy még a légikamerák sem képesek felismerni, hogy a terület bejárható-e. Az autonóm járműnek át kell haladnia a területen, hogy felmérje a károkat, digitális térképet készítsen, és megállapítsa, hogy a mögötte lévő földi járművek képesek-e áthaladni vagy elakadnának.
A jármű kritikus funkciói
Autonóm tereppálya tervezés
A LiDAR, kamerák és GPS segítségével a Deep Orange jármű önállóan navigál strukturálatlan, dinamikusan változó környezetekben. Az autonómia algoritmusok képesek megtervezni a küldetéseket ismeretlen terepen, információkat gyűjteni és a fedélzeti érzékelők alapján frissíteni a térképeket.
Terepjáró manőverezhetőség
60 cm széles nyomtávjával a Deep Orange jármű szinte bármilyen terepen áthalad. A jármű 70 km/h-ás sebességre képes, át tud kelni fél méter magas akadályokon, 60%-os lejtős felületeken manőverezhet, és két másodperc alatt 360 fokban el tud fordulni helyben.
Tájfelderítés
Egy természeti katasztrófa, például hurrikán vagy földrengés után a Deep Orange jármű bemerészkedik, hogy információkat gyűjtsön a megváltozott tájról és meghatározza a terep átjárhatóságát, hogy segítse a későbbi logisztikai támogatást. A külső panorámás zoom kamerák távolról is kezelhetők és megtekinthetők, miközben a jármű önállóan mozog. Az összegyűjtött adatokat egy térképbe állítják össze, amelyet vezeték nélkül továbbítanak az 5G hálózaton keresztül elemzés céljából.
Sorozatos hibrid meghajtás
A jármű lánctalpasait állandó mágneses szinkronmotorok hajtják, amelyek pályánként 340 kW (456 LE) csúcsteljesítményt tudnak produkálni. Az 53 kWh-s akkumulátor nyolc órányi alacsony sebességű működést tesz lehetővé. Ezenkívül egy 3,0 literes V6-os fedélzeti dízelgenerátor 30 perc alatt teljesen feltöltheti az akkumulátort, további energiát biztosítva a vontatási rendszer számára a nagy teljesítményigényű manőverek során, vagy mobil generátorként működve a túlélők számára, amikor eléri a célt.
Dinamikus kutatási platform
A távirányítás és autonómia intuitív felhasználói felületével a Deep Orange jármű készen áll a fejlett autonómiával, energiagazdálkodással, járműdinamikával és digitális ikrekkel foglalkozó kutatók általi használatra. Kiterjedt érzékelőcsomagokat tartalmaz a jármű dinamikájához, a hajtáslánchoz és az energiagazdálkodáshoz, valamint a hőkezeléshez. Ezen érzékelők adatai pontos időbélyeggel vannak ellátva és összegyűjtésre kerülnek, hogy elérhetővé tegyék azokat a kutatók általi további elemzéshez.
Forrás: scnow.com