Paradigm Shift در طراحی خودرو خودکار

مسابقه برای استقرار وسایل نقلیه کاملاً مستقل (AVs) نه تنها حمل و نقل بلکه اصول اساسی طراحی خودرو را نیز تغییر می دهد، بر خلاف وسایل نقلیه معمولی، که راننده تصمیم گیرنده اصلی است، AV ها باید در دنیایی کار کنند که مسافر یک متخصص منفعل است و این تغییر نیاز به یک طراحی مفهومی کامل دارد - از سنسورهای یکپارچه به طراحان بدن برای ساخت فضاهای تولید پیکربندی شده در سیستم های سطح بهره وری و بهره وری به مراتب نزدیک تر از 5، به عنوان یک سیستم های متنوع است.

این مقاله روند فعلی، نوآوری های نوظهور و مسیر طولانی مدت طراحی مفهومی در توسعه خودرو مستقل را بررسی می کند، که بینش هایی از موسسات تحقیقاتی پیشرو و پیشگامان صنعت را بررسی می کند.ما بررسی می کنیم که چگونه مواد، هوش مصنوعی و طراحی انسان محور برای ایجاد نسل بعدی خودروهای خودران، کامیون ها و شاتل ها هماهنگ هستند.

دانلود بازی Shaping AV Conceptual Design

نمونه های اولیه AV امروز و مدل های تولید اولیه، تکامل سریع از مفاهیم اکتشافی به واقعیت مهندسی را نشان می دهند. چندین روند کلیدی چشم انداز طراحی فعلی را تعریف می کنند.

ادغام سنسور و هماهنگی زیبایی

وسایل نقلیه مستقل به آرایه ای از سنسورها - LiDAR، رادار، دوربین های اولتراسونیک (هر کدام با نیازهای قرار دادن متمایز متکی هستند، نمونه های اولیه اغلب برج های لیDAR بزرگ سقف را نشان می دهند، اما طرح های فعلی تلاش می کنند تا این اجزا را به صورت یکپارچه به ساختار خودرو متصل کنند: سنسورهای بسته بندی شده، ماژول های بسته بندی سقف را بیرون بکشند و آرایه های دوربین مخفی تبدیل به استاندارد می شوند نه تنها یک روند درک بصری، بلکه باید یک رویکرد علمی یکپارچه را کاهش دهند: و همچنین به نظر دهند: AVW.

معماری قراردادی برای موارد استفاده متعدد

به جای یک پلت فرم یک اندازه، بسیاری از OEM ها (تعامل اسکیت تخته ماژول) را اتخاذ می کنند، این رویکرد، پروگراماسیون و اجزای درایو خودکار را از کابین جدا می کند، به طراحان اجازه می دهد تا پیکربندی های داخلی مختلف ایجاد کنند - از سیم پیچ و خم های کامپوزیتی گرفته تا دفاتر تلفن همراه به حامل های حمل و نقل - بر اساس یک پایگاه الکتریکی مشترک، این ماژولار سرعت بخشیدن به ساخت پنل های مختلف است:

تکامل انسان-ماشین (HMI)

بدون یک چرخ فرمان، پدال ها یا آینه ها، تعامل اولیه مسافر با حرکت وسیله نقلیه به صدای شهودی، حرکت و رابط های لمسی. طراحان از صفحه نمایش های داشبورد متراکم به سمت نورپردازی محیط، بازخوردهای مزاحم و نمایش های متنی که HLT را به حداقل می رساند، سرعت شناختی را افزایش می دهند، هدف ایجاد اعتماد است: مسافران باید درک کنند که AV چه کاری می کند و چرا تحقیقات از سناریوهای طراحی بین المللی هدایت می کنند.

مسیر های آینده: جایی که طراحی مفهومی به دست می آید

همانطور که تکنولوژی AV بالغ می شود، طراحی مفهومی به قلمرو جدید، بهره برداری از پیشرفت در علوم مواد، هوش مصنوعی و پایداری منجر می شود.

پیشرفته مواد و ساختار سبک وزن

وزن دشمن محدوده و بهره وری در AV های الکتریکی است. طرح های آینده به طور فزاینده ای از کامپوزیت های کربن فیبر، آلیاژهای آلومینیوم و پلیمر های مبتنی بر زیست برای کاهش جرم بدون ایمنی تصادف استفاده می کنند، محققان در حال بررسی مواد خود شفای هستند که می توانند خراش های کوچک و آسیب را تعمیر کنند، کاهش نیازهای تعمیر و نگهداری برای وسایل نقلیه تولید پایدار، مانند 3D از قطعات بازیافت شده داخلی، نه تنها باعث می شود تا سرعت بیشتر پلاستیک های رایج شوند.

طراحی عمومی AI-Driven Generative Design

الگوریتم های طراحی Generative، که توسط یادگیری ماشین طراحی شده اند، در حال حاضر برای بهینه سازی اجزای ساختاری برای قدرت و وزن استفاده می شوند.در آینده، این تکنیک به کل طرح های خودرو گسترش می یابد - از قرار دادن بسته باتری به ارگونومی مسافر، طراحان محدودیت های ورودی (به عنوان مثال اهداف مشخص، راحتی اشغالگر، هزینه) و اجازه می دهند هوش مصنوعی صدها طراح پیکربندی پایدار را پیشنهاد دهد تا بهترین سیستم مفهومی را اصلاح کند و بهینه سازی را به طور چشمگیری تسریع کند.

طراحی انسان محور و بی نتیجه

وسایل نقلیه مستقل باید یک جمعیت گسترده، از جمله مسافران سالخورده، افراد معلول و سخنرانان غیر انگلیسی خدمت کنند. طراحی مفهومی آینده دسترسی جهانی را از ابتدا ادغام می کند، نه به عنوان پس از فکر، این شامل صندلی قابل تنظیم برای کاربران ویلچر، کنترل های اتاق نشیمن و دستیاران صوتی چند زبانه می شود، علاوه بر این، داخلی خواهد شد قابل تنظیم در زمان واقعی: یک کسب و کار ممکن است با یادگیری مسافر با یک نوار اتاق خواب پویا و تنظیمات اتاق نشیمن، در حالی که می تواند به یک نوار اتاق های اتاق نشیمن متصل شود، و تنظیمات اتاق نشیمن خانگی را تغییر دهد.

چالش های کلیدی در طراحی مفهومی AV

علی رغم خوش بینی، چندین مانع قابل توجه باقی مانده است. پرداختن به این چالش ها برای پذیرش ایمن، اخلاقی و گسترده ضروری است.

اعتبار ایمنی و Redundancy

طراحی مفهومی AV باید ایمنی را در هر سطح شامل شود: ترمز ایمنی شکست خورده، فرمان اضافی، تدارکات برق مستقل و اعتبار سنجی سنسور قوی.طراحی برای درگیری های ایمنی با میل به حداقل وزن و زیبایی شناسی براق مهندسان باید هزاران سناریو لبه را در طول فاز مفهومی شبیه سازی کند تا حالت های تنظیم کننده مانند NHTSA در حال توسعه استانداردهای عملکرد به طور خاص برای سیستم های طراحی AV هستند که به طور مستقیم تحت تاثیر قرار می گیرند.

چارچوب های تصمیم گیری اخلاقی –Making Frameworks

هنگامی که یک برخورد اجتناب ناپذیر قریب الوقوع است، چگونه باید انتخاب AV؟ تیم های طراحی مفهومی باید با اخلاق گرایان و سیاستگذاران همکاری کنند تا الگوریتم های اخلاقی را که با ارزش های اجتماعی هماهنگ هستند، جاسازی کنند: مسافران باید قادر به دیدن و در صورت تمایل، نادیده گرفتن پارامترهای اخلاقی خودرو باشند.

تنظیم مقررات

کشورهای مختلف و حتی ایالت ها قوانین مختلفی برای آزمایش و استقرار AV دارند. وسیله ای که برای بزرگراه های کالیفرنیا طراحی شده است ممکن است الزامات خیابان های شهری در توکیو را برآورده نکند.طراحی مفهومی آینده به درجه مشخصی از قابلیت تنظیم مدولار نیاز دارد - نرم افزار و سخت افزار که می تواند برای حوزه های مختلف تنظیم شود، این پیچیدگی را اضافه می کند، اما همچنین فرصت هایی را برای همکاری با دولت های محلی باز می کند.

امنیت سایبری و حریم خصوصی داده ها

AV ها اساسا مراکز داده های تلفن همراه هستند.عملکردهای مالی یا حملات مخرب می توانند عواقب فاجعه بار داشته باشند. طراحان باید امنیت سایبری را از سطح تراشه به سمت بالا جاسازی کنند، با استفاده از ماژول های امنیتی سخت افزار و رمزگذاری، فاز مفهومی باید شامل مدل سازی تهدید و تست نفوذ برای سخت کردن سیستم در برابر حملات باشد، به طوری که سطح حمله؛ طراحی جامع غیر قابل مذاکره است.

فرصت های نوآوری بین رشته ای

چالش های فوق بسیار نیرومند هستند، اما آنها همچنین زمینه باروری را برای همکاری در مهندسی، طراحی، علوم اجتماعی و سیاست ایجاد می کنند. موسسات علمی مانند موسسه فناوری انبوه انبوه انبوه (FLT 1) برنامه های تحقیقاتی مشترک را در تعامل انسان و تولید پایدار که به طور مستقیم AV طراحی مفهومی را مطلع می کند، همکاری با شرکت های فناوری راه اندازی و انکوباتورها برای تسریع توسعه مواد و ادغام مواد مخدر است.

علاوه بر این، ظهور مدل های تحرک مشترک به عنوان یک سرویس به این معنی است که صاحبان ناوگان نیاز به وسایل نقلیه دارند که قوی هستند، آسان برای حفظ و ارتقاء قابل توجه در طول زمان.این تغییر طراحی از اولویت مصرف کننده به کل هزینه مالکیت، تشویق قطعات مدولار و ارتقاء نرم افزار بیش از هوا، فرایند طراحی مفهومی خود را به چابک تر، با سرعت بالا رفتن و جایگزین سال های تست فیزیکی است.

نقش شبیه سازی در طراحی مفهومی

محیط های مجازی تصویری به طراحان اجازه می دهد تا عملکرد سنسور، ارگونومی مسافر و تعامل عابر پیاده را مدت طولانی قبل از ساخت نمونه اولیه فیزیکی ارزیابی کنند.شرکت هایی مانند NVIDIA و Ansys پلتفرم هایی را ارائه می دهند که در آن تمام ناوگان AV را می توان در میلیون ها مایل از رانندگی شبیه سازی شده آزمایش کرد: این داده ها به تصمیمات طراحی مفهومی باز می شوند – به عنوان مثال، تنظیم زاویه های دوربین برای کاهش نقاط کور یا تغییر مکان های تشخیص بهتر برای جلوگیری از شبیه سازی هزینه های طراحی.

نتیجه گیری: طراحی برای یک جهان بدون راننده

آینده طراحی مفهومی در توسعه خودرو مستقل نه تنها در مورد ادغام فن آوری است؛ آن را در مورد تعریف مجدد رابطه بین انسان و ماشین آلات است. طراحان باید زیبایی شناسی با عملکرد، نوآوری با ایمنی و پایداری با بهره وری اقتصادی است.

به عنوان سطح 4 و سطح 5 پیشرفت از تست به استقرار تجاری، فاز طراحی مفهومی حتی مهم تر خواهد شد.این مرحله است که در آن چشم انداز تبدیل به طرح، که در آن ایده های انتزاعی از طریق شبیه سازی و مطالعات کاربر معتبر است، دهه آینده احتمالا یک همگرایی رشته - مهندسی خودکار، طراحی صنعتی، هوش مصنوعی و علوم زیست محیطی - همراه با هم به یک اکوسیستم حمل و نقل است که ما امن تر حرکت، و چگونه پیش بینی می کند، و در دسترس تر، و چگونه همه وعده های قابل دسترس است.