В 1916 г., когда состоялась первая в истории гонка Pikes Peak, участники ее, двигаясь вверх в клубах пыли, думали лишь о том, как бы не заглох перегретый мотор и как бы не свалиться на пути к финишу, расположенному на высоте более 4 км. В ближайшем же будущем водители смогут вообще ни о чем не думать: управление автомобилем возьмет на себя робот. Один из них на днях попытается преодолеть всю трассу этой сложнейшей гонки.

Вкус у разработчиков этого робота явно непростой: в качестве платформы для него инженеры из стэнфордского Центра автомобильных исследований (Center for Automotive Research at Stanford, CARS) выбрали Audi TTS. Оснастив его мощными компьютерами и GPS-модулями, они превратили его в «самодвижущийся экипаж». Задача перед ним стоит не из легких: преодолеть всю трассу Pikes Peak, причем на реальной гоночной скорости.

Задел у команды CARS отличный: в 2005 г. их роботизированный автомобиль Stanley стал победителем гонок DARPA Grand Challenge, проходивших в пустыне Мохаве. Мы писали об этих соревнованиях в статье «Нечеловеческая гонка». Двумя годами позднее другой их робот-автомобиль, Junior, стал вторым в аналогичных соревнованиях Urban Challenge, проходивших в условиях городской застройки (об этом мы тоже своевременно рассказывали в статье «Робот — наш рулевой»).

Робот же, который попытается взять трассу Pikes Peak, называется Shelley — американизированное написание имени Мишель Мутон (Michèle Mouton), первой женщины-водителя, победившей в этих гонках в 1985 г. Интересно, что в отличие от предшественников, Shelley не будет оснащаться бортовыми камерами и радарами — от старта и до финиша он будет полагаться исключительно на данные GPS-навигатора. И конечно, в таких обстоятельствах самым сложным для робота станет поворот на крутых участках дороги, где изменение положения в пространстве минимально, а риск — максимален.

На тестовых заездах Shelley показал способность езды без водителя на скорости до 200 км/ч, но то было на плоскости, по поверхности высохших озер штата Юта. В горах все будет куда опаснее. 20-километровая трасса недаром считается крайне сложной даже для опытных водителей: за эти 20 км дорога поднимается на 1,4 км и совершает 156 крутых поворотов.

Впрочем, разработчики вполне адекватно представляют себе предстоящие сложности. Так, они решили оснастить робота не стандартной системой GPS-навигации, а дифференциальной (DGPS), которая использует дополнительные радиосигналы для коррекции искажений, вносимых в данные навигации атмосферой. Точность показаний DGPS достигает 2 см. Кроме того, на борту Shelley установлены акселерометры и колесные датчики для оценки скорости и ускорения, гироскопы для контроля за положением автомобиля и направлением его движения. Бортовой компьютер сводит все эти данные воедино и сравнивает его с трехмерной цифровой картой маршрута, узнавая и текущее положение на трассе, и ближайшие опасности.

Интересно, что немало функций, которые используются в Shelley, уже имелись в исходном автомобиле Audi TTS. К примеру, компьютер удалось напрямую подключить к рулевому управлению с электроусилителем, автоматической коробке передач и тормозной системе. На крайний случай в роботе предусмотрен переход к удаленному управлению оператором — если что-то пойдет не так, дорогостоящую разработку можно будет спасти.

Чтобы добиться от робота настоящей гоночной езды, ученым пришлось разработать специальные управляющие движением алгоритмы. Действуют они примерно так. Shelley приближается к повороту: об этом компьютер узнал из данных DGPS. Он получает информацию о скорости и направлении движения и на основе этих входных данных рассчитывает оптимальный поворот колес и ускорение. Команды передаются на рулевое управление, двигатель и коробку передач — и автомобиль благополучно поворачивает.

Стоит заметить, что это — не первый заезд роботов-автомобилей по горной трассе, но до сих пор они передвигались в таких условиях с почти черепашьей скоростью, не более 40 км/ч. Shelley, по задумке ее создателей, проделает это не просто на высокой скорости, но — на скорости, недоступной большинству водителей-людей. По их словам, к настоящему времени работа над роботом в целом завершена, и теперь они намерены провести тщательное тестирование его систем и алгоритмов. Теперь — уже в условиях настоящего горного серпантина.

По пресс-релизу Stanford University