2014年05月26日08:39
源自魚類的防撞汽車
在生物之中，有一些生物雖然成群結隊，但在移動的時候，既能躲避障礙物，又能彼此之間不發生碰撞。如今，日產汽車正准備把這種生物的動作運用於自動駕駛領域。
該公司模仿魚群的動作，開發出了能夠避免撞擊周圍的機器人和障礙物的機器人車“EPORO”（圖3）。魚類會根據與最近的伙伴和障礙物的距離，用三種規則改變動作。這三種規則分別是在距離伙伴太遠時拉近距離的“接近”，與伙伴保持適當距離並配合其速度和前進方向的“並行”，以及在距離過近時改變前進方向，防止與伙伴相撞的“沖撞回避”。
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圖3：結合魚群的活動，實現“不撞的機器人” 日產汽車結合魚群的活動，開發出了能夠避免與周圍的機器人和障礙物碰撞的機器人車“EPORO”。檢測周圍機器人的距離和方向使用兩種傳感器。分別是使用紅外激光的測距傳感器和UWB通信模塊。EPORO利用UWB通信模塊與周圍的機器人進行通信，根據通信耗費的時間推測距離。 |
研究表明，魚類是利用能夠敏感察覺近處物體的側線感覺、能夠望遠的視覺兩種感覺器官來完成上述控制的。為此，日產汽車使用紅外激光的測距傳感器替代側線感覺，使用UWB（ultrawide band）通信模塊替代了視覺。利用UWB通信模塊與周圍的機器人通信，根據通信所需的時間推測距離。
在能夠並行多輛的寬敞道路和隻容許一輛通過的狹窄道路上的測試表明，EPORO在寬敞的道路上分散前進，而在狹窄的道路上則排成了一列，與魚群的動作如出一轍（圖4）。而且，當前方出現障礙物的時候，EPORO也通過團隊協作，順利避開障礙物。
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圖4：行駛狀態根據情況改變 日產汽車的機器人車“EPORO”能夠根據情況改變集體行駛的狀態。舉例來說，在寬敞的道路上，EPORO保持安全間隔，分散行駛，而在狹窄的道路上，EPORO則排成1列行駛。前方出現障礙物的時候，還會改變行駛的隊形，避開障礙物。 |
利用測距性能的誤差模仿生物的特點
有意思的是，因UWB通信模塊測距性能參差不齊，每一台EPORO都表現出了自己的“個性”。比方說，保持一排隊形的時候，EPORO並不是等間距，而是前后左右略有錯開，表現出了具有生物特色的動作。
通過反復進行模擬和實驗，並調整參數，EPORO做到了在維持群體的同時，順利地避開了障礙物。在沒有結合生物算法的時候，“沖撞回避”和“群體前進”很難兼顧。如果為了維護個體的安全，在回避時採取較大幅度的動作，就會脫離群體。如果為了維持群體前進，緊跟著伙伴不放，就難以避開障礙物。而此次，上述問題全部得到了解決。（作者：根津禎、中道理，日經技術在線！供稿）
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