Беспилотные автомобили помогут избавиться от пробок на дорогах
Всего небольшой процент беспилотных автомобилей на дорогах поможет сократить число «фантомных пробок», которые возникают без объективных препятствий движению. К такому выводу пришли американские ученые в статье, опубликованной на сервере препринтов ArXiv.org.
Иногда пробки на дорогах появляются даже в том случае, когда для этого нет видимых причин: аварий, дорожных работ, слияния полос и так далее. Когда движение на свободном участке все равно замедляется, специалисты называют это «фантомной пробкой». Феномен обусловлен плотностью транспортного потока: если она слишком велика, автомобили просто не могут трогаться и останавливаться одновременно. В таком случае даже небольшая «заминка» (например, водитель слишком резко затормозил, тем самым нарушив скоростной режим) может создать волну плотности, которая распространится на едущие позади автомобили и парализует движение на некоторых участках пути. При этом, как только пробка образовалась, с ней уже ничего нельзя сделать — поэтому борьба с фантомными пробками заключается в поиске способов предотвратить их возникновение. Авторы новой работы предположили, что эффективным инструментом контроля за транспортным потоком могут стать беспилотные автомобили, не подверженные влиянию человеческого фактора.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые провели три эксперимента, в которых 21 или 22 автомобиля ездили по круговой трассе длиной 260 метров. В то время как все автомобили полностью контролировались людьми, один из них был оборудована системой автоматического контроля скорости. По словам ученых, такое соотношение имитирует небольшую долю автономного транспорта на длинном участке шоссе.
Согласно инструкции, все водители должны были начать движение по сигналу и стараться следовать за машиной впереди, не отставая от нее. Результаты эксперимента показали, что даже небольшой процент машин с автоматической системой контроля скорости (фактически, с адаптивным круиз-контролем) поможет контролировать дорожный поток и сгладить влияние волн плотности, создаваемых людьми. Более того, по подсчетам исследователей, это позволяет сократить суммарное потребление топлива транспортом более чем на 40 процентов.
«Беспилотные автомобили вряд ли заполонят в ближайшее время общие трассы из-за технологических, рыночных и законодательных ограничений. Однако связь между транспортными средствами и уровень автономии в транспортных средствах, управляемых человеком повысятся уже совсем скоро», — комментируют авторы работы.
В будущем ученые планируют воспроизвести свое исследование в более реалистичных условиях, когда машины будут двигаться по нескольким полосам и смогут обгонять друг друга.
В последние годы многие компании активно работают над созданием и усовершенствованием беспилотного транспорта. Так, компания Ford
на патент на беспилотный автомобиль с переключением режимов езды, а Российский квантовый центр
о планах по разработке системы защищенной квантовой связи для электромобилей. В прошлом месяце к испытаниям автономного транспорта
компания Apple.
При этом он может взаимодействовать с хрупкими объектами, не повреждая их
Американские инженеры создали простой и недорогой киригами-манипулятор. Он представляет собой лист материала со множеством прорезей, образующих определенный рисунок, благодаря которому при растяжении лист выгибается, образуя купол со смыкающимися лепестками. С помощью манипулятора можно точно взаимодействовать с ультратонкими и хрупкими объектами, не повреждая их, а также поднимать грузы в 16000 раз тяжелее собственной массы захвата. Статья с описанием конструкции опубликована в журнале Nature Communications. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Все попытки инженеров разработать универсальный мягкий манипулятор для роботов, который смог бы совместить в себе одновременно высокую точность и способность поднимать тяжелые предметы, обычно упираются в компромисс между гибкостью, прочностью и точностью захвата объектов. К примеру, мягкий манипулятор ROSE, напоминающий своей формой цветок, имеет довольно высокое значение отношения грузоподъемности к собственной массе и способен захватывать хрупкие предметы, не нанося им вреда, например, куриное яйцо. Однако из-за особенной формы и способа срабатывания он не может захватывать слишком мелкие объекты, такие как нити и тонкие листы. Инженеры под руководством Цзе Иня (Jie Yin) из Университета Северной Каролины предложили конструкцию манипулятора, которая способна решить эту проблему. В ее основе лежит японская техника складывания и вырезания бумаги киригами. Манипулятор изготавливается из тонкого листа полиэтилентерефталата (PET) толщиной 127 микрометров, в котором с помощью лазера делается множество узких прорезей по определенному паттерну. Благодаря этим прорезям при растяжении в перпендикулярном направлении лист выгибается, принимая форму, напоминающую шаровидную клетку, состоящую из двух половин в виде смыкающихся лепестков. Для срабатывания захвата достаточно лишь растянуть его в одном направлении, поэтому манипулятор можно использовать как дополнение к уже существующим моделям роборук и протезам без серьезных переделок. Давление, с которым половинки захвата воздействуют на объект, составляет всего около 0,05 килопаскаля. Это позволяет безопасно поднимать очень мягкие и хрупкие объекты с близкой к нулю жесткостью. Авторы экспериментировали с каплями воды, кетчупом, сырым яичным желтком, икрой, пудингом, а также с мягкими живыми организмами, такими как медузы. Сетчатая структура манипулятора подходит и для манипуляций с острыми объектами, например, медицинскими иглами. Они проходят сквозь прорези в материале, никак не влияя на целостность и функциональность манипулятора. Манипулятор может очень точно взаимодействовать с тонкими гибкими предметами, к примеру, с нитями толщиной 2 микрометра, что меньше толщины человеческого волоса в 40 раз, и с тонкими листами до 4 микрометров. Для демонстрации точного взаимодействия с объектами в бытовых условиях, инженеры прикрепили манипулятор к концам эффекторов протеза. Оказалось, что с помощью такого дополнения можно легко выполнять действия, иначе конструктивно недоступные для протеза. Брать очень мелкие предметы с поверхности, например, ягоды винограда, не повреждая их, и переворачивать страницы книги. Одновременно с высокими характеристиками точности и способностью взаимодействовать с очень хрупкими объектами, манипулятор обладает рекордным значением отношения массы полезной нагрузки к собственной массе. Масса захвата составляет всего 0,4 грамма, однако оказалось, что он способен поднимать объекты в 16000 раз тяжелее себя. Это, по словам авторов, в 2,5 раза превосходит предыдущий рекорд, который составлял 6400. https://www.youtube.com/watch?v=xfI5V6SuO60&t=1s Материал для захвата можно использовать биоразлагаемый. В этом случае его можно применять для задач, ограниченных по времени и числу применений, к примеру, для биомедицинских целей в качестве одноразового устройства. Техника оригами также часто используется в робототехнике. Например, японский инженер использовал ее для создания механического одноразового захвата, полностью состоящего из обычной офисной бумаги.