4.o Focus: การพัฒนาระบบตรวจจับสำหรับรถขับเคลื่อนอัตโนมัติ (self-driving car)

ในปี 2559 ที่ผ่านมาบริษัทที่เกี่ยวกับยานยนต์ต่าง ๆ ทำการทดลองรถขับเคลื่อนอัตโนมัติ (Self-driving cars) อย่างต่อเนื่อง บริษัท Uber (ให้บริการ App เรียกรถแท็กซี่) ได้ส่งรถขับเคลื่อนเอง (autonomous) ลงทดสอบบนถนนของเมืองซานฟรานซิสโก เมื่อวันที่ 14 ธันวาคม 59 ที่ผ่านมา โดยที่ไม่ได้ใบอนุญาตจากทางการ Uber อ้างว่าใบอนุญาตดังกล่าวไม่จำเป็นเพราะในรถแต่ละคันมีผู้ขับขี่สำรองที่สามารถเข้าบังคับได้แทนหากมีความผิดพลาดเกิดขึ้นอยู่ด้วย บริษัท General Motor เองก็มีแผนที่จะทำการทดสอบรถยนต์อัตโนมัติของตนในเมือง Michigan นอกจากนี้ยังมีการทดสอบแท็กซี่อัตโนมัติในสิงค์โปรโดย nuTonomy รวมทั้งบริษัทอื่น ๆ เช่น Volvo BMW และ Google ก็ต่างมีแผนที่จะดำเนินการทดสอบเช่นกัน

สิ่งที่มีความสำคัญในรถยนต์อัตโนมัติคือความสามารถในการตรวจสอบท้องถนนได้อย่างแม่นยำและเชื่อถือได้ เพราะในปัจจุบันยังไม่มีระบบใด ๆ ที่สามารถทดแทนสายตา และความสามารถในการประมวลผลโดยสมองของมนุษย์ได้ ระบบที่วิศวกรได้นำมาใช้ในปัจจุบันคือ belt-and-brace ซึ่งมีระบบการตรวจจับโดยเซ็นเซอร์สี่ระบบที่ทำงานแตกต่างกัน ภายใต้หลักการที่ว่าหากระบบหนึ่งพลาดพลั้งในการตรวจจับไป ก็ยังมีอีกสามระบบที่จะสามารถตรวจพบสิ่งกีดขวางบนท้องถนนได้ ซึ่งระบบการตรวจสอบทั้งสี่ได้แก่ กล้องต่าง ๆ เครื่องตรวจสอบ ultrasonic ระบบเรดาร์ และระบบ ลิดาร์ (Lidar) เมื่อเทียบราคาการติดตั้งแต่ละระบบแล้วระบบลิดาร์เป็นระบบที่มีราคาสูงที่สุด

ระบบลิดาร์เป็นการใช้เลเซอร์ในการตรวจสอบสภาวะโดยรอบยานยนต์ และใช้ข้อมูลดังกล่าวสร้างรูปแบบสามมิติขึ้น รูปแบบดังกล่าวจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ได้รับจากระบบอื่น ๆ เพื่อความแม่นยำในการตรวจจับสิ่งกีดขวางต่าง ๆ ปัญหาของระบบลิดาร์คือขนาดของยูนิตที่มีความใหญ่ ความซับซ้อนของระบบ และราคาที่สูง ซึ่งราคาของระบบในปัจจุบันเกือบจะเท่ากับราคารถยนต์ก่อนที่จะทำการติดระบบ 1 คัน

ปัจจุบันมีการพัฒนาระบบลิดาร์ที่เล็กและราคาย่อมเยาลงอย่างต่อเนื่อง รูปแบบที่น่าสนใจคือการใช้ซิลิคอนชิปในการผลิต บริษัทที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาดังกล่าวคือบริษัท Infineon สัญชาติเยอรมัน ซึ่งในปัจจุบันเริ่มผลิตตัวอย่างส่งให้บริษัทชิ้นส่วนยานยนต์ขนาดใหญ่เช่น Delphi และ ZF แล้ว และคาดว่าจะใช้เวลาการทดสอบต่าง ๆ ประมาณสามปีก่อนที่จะเริ่มขยายฐานการผลิต

บริษัท Infineon เป็นหนึ่งในบริษัทด้านการผลิตชิปที่ใช้ในระบบเรดาร์ที่ใหญ่ที่สุด ระบบเรดาร์ทำงานโดยส่งสัญญาณวิทยุและตรวจรับสัญญาณที่มีการสะท้อนกลับมาเพื่อระบุตำแหน่งของสิ่งกีดขวางต่าง ๆ ระยะห่างของสิ่งกีดขวางสามารถคำนวณได้จากระยะเวลาที่ใช้ในการสะท้อน รวมทั้งความเร็ว โดยคำนวณจากการเปลี่ยนแปลงความถี่ของสัญญาณ (จากหลักการ Doppler effect) บริษัท Infineon ประสบความสำเร็จในการพัฒนาระบบดังกล่าวให้มีราคาที่ย่อมเยา (จากกว่า 3,000 เหรียญสหรัฐเมื่อ 15 ปีก่อน เหลือเพียงไม่กี่ร้อยเหรียญฯ ในปัจจุบัน) ราคาที่ลดลงทำให้ชิ้นส่วนดังกล่าวถูกใช้อย่างแพร่หลายในยานยนต์ทั่วไปในรูปแบบอุปกรณ์ความปลอดภัยเช่น ระบบการเบรกฉุกเฉิน

ปกติแล้วระบบลิดาร์จะมีกระจกที่หมุนเพื่อสะท้อนแสงเลเซอร์ แสงดังกล่าวไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ สนนราคาของระบบลิดาร์อยู่ที่ประมาณ 50,000 เหรียญสหรัฐฯ ระบบที่มีขนาดที่เล็กลงจะอยู่ที่ประมาณ 10,000 เหรียญสหรัฐฯ หรือต่ำกว่า ปัจจุบันมีบริษัทที่แข่งขันทำการผลิตระบบลิดาร์จำนวนมาก แต่ละบริษัทก็มีแนวทางวิจัยที่แตกต่างกัน เช่น บริษัท Velodyne ที่ตั้งอยู่ในแคลิฟอร์เนียพยายามพัฒนา solid-state ลิดาร์ที่ไม่มีชิ้นส่วนที่ต้องเคลื่อนไหว บางบริษัทก็ทำการวิจัยการใช้ไฟเลเซอร์แบบกระพริบแทนการฉายแสง แต่ความแตกต่างของบริษัท Infieon จากบริษัทอื่นคือการใช้ micro-electro-mechanical system (MEMS) ซึ่งคิดค้นโดยบริษัท Innoluce (สัญชาติดัตช์) ที่บริษัท Infineon ได้เข้าซื้อเมื่อเดือนตุลาคม 2016 ที่ผ่านมา

ระบบ MEMS ใช้กระจกรูปไข่ที่มีขนาดเพียง 3mm x 4mm บนวัสดุซิลิคอนเป็นตัวกระจายแสง การส่ายของกระจกใช้ระบบความสั่นไหวของไฟฟ้า ซึ่งช่วยในการโฟกัสแสงเลเซอร์ได้ดีกว่าและสามารถเก็บข้อมูลได้ถึง 5,000 จุดต่อวินาที ภายในระยะทำการ 250 เมตร ระบบดังกล่าวคาดว่าจะมีมูลค่าเพียง 250 เหรียญสหรัฐ และยังสามารถนำไปใช้ในด้านอื่น ๆ เช่นหุ่นยนต์ และโดรนอีกด้วย

การพัฒนาของระบบลิดาร์จะช่วยเพิ่มความสามารถและประสิทธิภาพในการตรวจสอบสิ่งกีดขวางรถยนต์อัตโนมัติให้สูงขึ้น การประสานงานระหว่างระบบการตรวจจับต่าง ๆ จะช่วยให้รถยนต์อัตโนมัติมีความปลอดภัยที่สูงขึ้น เพราะแต่ละระบบมีจุดอ่อนที่แตกต่างกัน เช่นระบบเลดาร์ไม่สามารถตรวจวัตถุประเภทยางได้ดี เพราะยางสะท้อนคลื่นความถี่ไม่ดี ระบบลิดาร์มีความสามารถจำกัดในสภาพอากาศที่มีหมอกปกคลุม ในขณะที่ระบบ Ultrasonic สามารถช่วยในการอำนวยความสะดวกการจอดรถได้

บริษัทยานยนต์อัตโนมัติต่าง ๆ รวมทั้ง Google และ Uber ต่างใช้ระบบลิดาร์แล้ว และน่าจะได้ประโยชน์จากราคาที่ลดลงของระบบดังกล่าว ในอนาคตบริษัทรถอื่น ๆ เช่น Tesla อาจจะหันมาใช้ระบบดังกล่าวเพื่อเพิ่มความปลอดภัยให้กับรถอัตโนมัติของตนด้วย ที่ผ่านมา Tesla ใช้เพียงระบบกล้อง เรดาร์ และ Ultrasonic เท่านั้น

ที่มา http://www.economist.com/news/science-and-technology/21712103-new-chips-will-cut-cost-laser-scanning-breakthrough-miniaturising

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: