我们对控制自动驾驶汽车的期待会推动制动技术和新的转向概念实现飞跃

想象这样一个世界：机器人出租车载着我们快速地从一个地方到另一个地方，食品杂货从订购到送货上门，整个过程无需人工干预。

感觉这样的世界触手可及，自动驾驶汽车会自动浮现在我们的脑海里，但在这项技术成为现实之前，它所面临的挑战是复杂多样的。为了应对这些挑战，汽车和许多系统必须进行彻底的改变，如控制刹车和转向功能的系统。

一旦人类把对汽车的控制交给计算机，那么已经存在了一个多世纪的传统人机界面(HMIs)就没有继续存在的必要了——5级自动驾驶汽车根本就不需要方向盘或踏板。

虽然这为设计师提供了优化舱室空间和布局的机会，但也带来了重大的设计挑战：

l如果没有方向盘和踏板，汽车线控E/E系统能完全取代这些系统吗？

l如何保证乘客的安全——尤其是在系统出现故障的情况下？

l线控驱动系统是应对自动驾驶挑战的解决方案吗？

汽车线控技术已经发展起来了

汽车线控系统已经运用到一些人为控制的车辆上了，特别是从年开始安装在英菲尼迪Q50和Q60上的线控转向系统，但是它们并没有被消费者广泛接受，因为刹车和转向系统的安全性需要冗余，而这会增加成本和重量。

尽管存在这些挑战，一些专业制造商仍在继续改进和开发将最终应用于自动驾驶汽车的线控系统。

年底，沃尔沃汽车开始使用创新的线控技术进行先进的汽车测试，该技术被称为Flex-o，由领先的测试系统供应商ABDynamics开发。该系统可以使测试车辆直接通过CAN总线驾驶，而不需要人类司机或机器人。

通常，为了客观测试汽车性能，需要安装的硬件包括一个转向机器人、踏板机器人、一个控制系统、数据记录器和一个运动包。这些技术结合在一起，可以比人类测试驾驶员更安全、更准确地控制车辆，误差在20毫米以内。有了ABDynamics最先进的路线跟踪和速度控制技术，可以达到这个精准度和重复性。

Flex-o也有可能成为测试未来自动驾驶车辆系统的关键工具。随着业界对此类系统的测试和验证需求了解的更多，将需要在安全复制真实环境和情况的场景下进行测试。

另一家公司将自己定位为领先的自动驾驶技术供应商，德国汽车供应商舍弗勒，最近从ParavanGmbH收购了SpaceDrive线控驱动技术。

根据Paravan的主页，SpaceDrive系统可以让那些残存强度低，运动能力差的人甚至没有四肢的人都能安全地驾驶汽车。该系统允许操作人员使用由微处理器控制的驾驶辅助装置激活刹车、油门和方向盘，微处理器将信号传输给刹车、油门和转向的伺服电机，以纳秒为单位。

该系统在客户车辆中无事故驾驶超过5亿公里，其围绕三重冗余设计，根据IPC-A-流程制造，符合ISOASILD级标准。

创建安全的线控驱动系统是关键

如果自动驾驶汽车要赢得消费者的信任，必须证明它们是安全的；即使在信号传输中断或子系统故障时也可以保持机动性。开发中的挑战在于以可接受的成本为这些必不可少的冗余创建智能解决方案。

可以在系统内部或外部创建冗余：

l故障安全-这意味着在发生故障的情况下，可以恢复方向盘与方向盘之间的机械或液压连接

l操作失败-没有机械链接作为回退。

例如，一种故障操作解决方案是添加第二个转向电机或带有两个单独绕组的转向电机。

例如，电动汽车的牵引电机或刹车也可以用一种可控的方式(扭矩矢量控制)来操纵前轮。通过改变车轮的牵引力或制动力，它们可以在需要时执行转向功能，因此车辆将保持安全驾驶。

考虑自动驾驶系统中的冗余

虽然常见的冗余解决方案是增加关键部件的数量，如博世的电动转向系统(EPS)的故障操作功能，但这些系统增加了复杂性、成本和重量。

为了避免这些弊端，一些机构正在研究用差速制动来控制车辆的方向。

年，沃尔沃汽车公司(VolvoCars)的M.Jonasson和英国皇家理工学院(RoyalInstituteofTechnology)的M.Thor在一篇题为《使用差速制动的自动驾驶汽车的转向冗余》的研究论文中，提出了基于制动系统的冗余系统，作为故障操作备份。

为了确保车辆在完全失去EPAS的转向扭矩后沿着期望的路径行驶，此文描述了如何通过对车辆内侧车轮施加制动，在自动驾驶车辆提供故障操作控制的情况下，使用差速制动来转动车辆。

为了研究这一概念的潜力，开发了两个具有差分输入的车辆模型。这些模型用于解释和定义差速制动可以达到的曲率极限，以便以后通过试验车辆的测量结果进行验证。

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