My Statement Blog: Rijbewijzen zullen in de toekomst overbodig zijn

Suprise! We make a short comeback in the blogosphere to share with you all our ‘My Statement Blog’. In this final blog we focus on a broader topic that is related to our master thesis. We chose the development and uprise of the autonomous car. We strongly believe that autonomous vehicles will play an important role in the evolution of mobility. Sadly this paper is written in Dutch, our sincerest apologies to our English blog followers.

1           Inleiding

Het is een feit dat auto’s momenteel de steden overrompelen. Wij geloven dat autonome voertuigen aan de basis kunnen liggen van deze oplossing: ze zijn de missing link in ons systeem van openbaar vervoer dat er niet in slaagt om door te breken als alternatief voor de auto. De technologie voor autonome voertuigen is er almaar meer klaar voor, dus het lijkt een kwestie van tijd vooraleer we de eerste auto’s zonder bestuurder zien. Hoe voordelig is deze ontwikkeling? Is ze realistisch of zullen we meer nadelen ondervinden? Wat is er nog nodig?

2           HET PROBLEEM

Onze stadscentra zitten overvol auto’s. In de steden eisen ze waardevolle plaats op, terwijl ze vaak 22 uur per dag geparkeerd staan en gemiddeld slechts 1,3 personen vervoeren per wagen[11]. Bovendien brengen ze een aanzienlijke luchtvervuiling met zich mee. Deze verzadiging van auto’s is te wijten aan een samenloop van omstandigheden [12]:

  • Mensen worden verondersteld mobiel te zijn, waardoor de woon-werkafstanden almaar groter worden.
  • Het is geen uitzondering om twee of meer voertuigen te bezitten. Deze worden maar al te graag ingezet voor de eerste de beste doeleinden.
  • We leven in een consumptiemaatschappij die bloeit wanneer er veel gekocht en gehandeld wordt, waaronder dus ook auto’s.
  • Het openbaar vervoer slaagt er niet in om terrein te winnen. Ze blinkt niet uit in stiptheid, verbindingen vallen vaak tegen en ze stoppen niet altijd voor je deur terwijl je auto instapklaar in je garage wacht.

Wij geloven dat de oplossing voor stadscentra die verzadigd zijn van auto’s zou wel eens kunnen liggen bij de autonome voertuigen: deze zijn namelijk in staat om zich uit het stadscentrum te verwijderen nadat ze haar passagier heeft afgeleverd. Dit kan zowel voor autonome personenwagens als voor wagens die de rol

van taxi vervullen toegepast worden. Wat is zo een autonoom voertuig juist, wat zijn haar beperkingen en waar is ze toe in staat?

3           autonome auto’s

De U.S. Department of Transportation [9] beschouwt vijf verschillende levels van autonome auto’s:

  1. Level 0 = geen automatie: de chauffeur is als enigste altijd in controle
  2. Level 1 = Functie-specifieke automatie: enkele controle functies zoals assistentie bij het remmen zodat de auto sneller en veiliger tot stilstand kan komen.
  3. Level 2 = gecombineerde functie automatie: automatie van ten minste twee primaire controle functies zoals bijvoorbeeld adaptieve cruise controle die de snelheid en de volgafstand regelt en baanvak centrering.
  4. Level 3 = gelimiteerde zelf-sturende automatie: in bepaalde verkeersomstandigheden en omgevingsomstandigheden kan de chauffeur de controle volledig aan de auto overlaten, maar blijft aanwezig voor occasionele besturing.
  5. Level 4 = volledig zelf-besturende automatie: de auto is ontworpen om condities voor een volledige trip te controleren en de auto in alle omstandigheden veilig door het verkeer manoeuvreren.

De autonome voertuigen waar wij het in deze paper over hebben zijn die van level 4: voertuigen die een volledig traject kunnen afleggen met obstakels en manoeuvres. We vragen ons nu af hoever technologie en maatschappij eigenlijk staan om autonome voertuigen in te zetten in het verkeer.

4           Huidige stand ontwikkeling

De Europese Unie, zijn deelstaten en researchers zijn zich bewust van het probleem dat stadscentra verzadigd zijn van auto’s. Daarom steunt de Europese Commissie projecten zoals CityNetMobil dat onderzoek verricht om op maat gemaakte oplossingen te ontwikkelen om het

hoofd te bieden aan deze uitdagingen op vlak van mobiliteit in steden. Uit het research lab rolde de CyCab, een autonoom elektrisch voertuig. Heb je nood aan vervoer kan je dit met je gsm eenvoudig laten weten aan het centraal controlecentrum. Deze zoekt automatisch naar de dichtstbijzijnde CyCab, die dan op zijn beurt autonoom naar je toe rijdt. Je geeft je bestemming in en ze rijdt je er naartoe. Deze wagens hebben het voordeel dat ze overal, voor iedereen en om het even wanneer beschikbaar zijn.[11] Eens ze je hebben afgeleverd kunnen ze zich autonoom verwijderen uit het stadscentrum en ter beschikking staan van een nieuwe passagier.

Verschillende autofabrikanten zijn bezig met de ontwikkeling van de autonome technologie. Eén van de vele voorbeelden is een auto ontwikkeld door Nissan. Nissan wil tegen 2020 zijn eerste autonome auto op de markt brengen, en heeft reeds een vergunning bemachtigd om hun ontwikkelingen te testen in Japan. Bovenop het automatisch centreren van de auto binnen zijn rijvak en adaptieve cruise control willen ze ook het verlaten van de autosnelweg automatiseren, automatisch van rijbaan veranderen, automatisch een voertuig kunnen voorbijsteken en automatisch stoppen aan een rood licht. Dit zijn slechts enkele van de mogelijke fucties waaraan autofabrikanten aan het werken zijn.[3]

Deze autonome auto’s zouden mogelijk zijn door een combinatie van verschillende technologieën: sensoren, 360-graden camera’s die ook voetgangers en fietsers kunnen herkennen, computer, 4G draadloze communicatie met andere wagens, robotica om te sturen en te remmen.[6] In onze blog hadden we het over de Intelligent Drive van Mercedez-Benz. Het meest opmerkelijke was dat deze autonome S-Klasse van Mercedes-Benz een testrit van 100 km succesvol afgelegde, gebruik makende van sensoren die behoren tot de standaarduitrusting van deze wagen.[13] Dit toont aan dat onze technologie weldegelijk ver genoeg staat om de implementatie van autonome voertuigen aan te vatten.

Hoewel de Europese Unie met zijn deelstaten het probleem erkent en investeert in het ontwikkelen van oplossingen zoals de autonome voertuigen staat de implementatie in het verkeer nog in zijn kinderschoenen.

5           mogelijke voordelen

We beschouwen verschillende mogelijke voordelen dat deze ontwikkeling inhoudt [1]:

Een daling in het aantal auto-ongevallen, de meeste ongevallen zijn het gevolg van een menselijke fout. In de top tien van oorzaken van auto-ongevallen zijn de eerste negen door de bestuurder zelf: gebruik van gsm, eten in de auto, achterom gluren, alcohol, drugs- en

  • medicijngebruik, afleiding van de bestuurder, te snel rijden en roekeloos rijden. Op nummer tien staan de slechte wegen en het rijgedrag dat niet aangepast is aan de staat van deze wegen.[9]
  • Rijbewijzen zijn overbodig, ook blinden, gehandicapten en kinderen kunnen zich met de auto verplaatsen naar hun bestemming.
  • Verhoging van de wegcapaciteit, de auto’s kunnen veel dichter bijeen rijden aan hoge snelheid omdat ze aan een zeer constante snelheid rijden. Je hebt niet meer het schokkerige rijgedrag dat mensen kunnen vertonen.
  • Zeer compact parkeren: eens je aan je bestemming bent aangekomen kan de wagen zich ergens enorm compact parkeren en je later ook terug komen ophalen als je dit vraagt met je smartphone bijvoorbeeld[6].
  • Een totaal nieuwe invulling van je tijd die je in de auto doorbrengt. Gemiddeld brengt een mens ongeveer 100 uren door per jaar in het verkeer. [7] Stel je voor dat je deze tijd kan gebruiken om te werken, te ontspannen of te slapen. De stress die soms bij het pendelen naar het werk ontstaat door files en andere chauffeurs op de weg zou drastisch gereduceerd kunnen worden. Deze nieuwe mogelijkheden geven ook oneindige mogelijkheden voor de inrichting van auto’s, het perfecte voorbeeld hiervan beschreven we reeds in onze blog over Rinspeed. Zij zijn een design- en ingenieursbureau dat de Tesla Model S ombouwde naar een woonplaats op wielen. Terwijl de autonome auto je van punt A naar punt B brengt kan jij je concentreren op je werk of juist op een welverdiende ontspanning. Ontwerpers van autointerieurs staat een volledig nieuwe uitdaging te wachten.

6           Enkele belangrijke beschouwingen

Naast al deze voordelen zijn er ook enkele andere zaken die we moeten beschouwen:

  • Hoe de autonome auto veilig implementeren in situaties waar ze rijden naast klassieke wagens door mensen bestuurd[1]?
  • De grootste zorg van veel mensen is waarschijnlijk de veiligheid: hoe kan elektronica de juiste beslissing maken in een kritieke verkeerssituatie? Veel mensen vertrouwen computers niet om hen veilig door mogelijk gevaarlijke verkeerssituaties te leiden. De oorzaak hiervan zijn ervaringen met computers die vastlopen, harde schijven die crashen, elektronica die plots stopt met werken. Maar feit is dat CPU’s tegenwoordig al vaak verantwoordelijkheid krijgen voor cruciale taken zoals het besturen van vliegtuigen, bij robot bestuurde laser chirurgie en in de huidige auto’s zit ook heel wat elektronica.[7] Nog een mooi voorbeeld tegen deze angst zijn de autonome Google auto’s die al 480000 km hebben afgelegd waarvan 80000 km zonder enige menselijke interventie. Er is slechts één geregistreerd ongeval en dit vond plaats toen een mens aan het rijden was.[2]
  • Nog een heikel punt is de wetgeving rond deze autonome auto: wie is er immers verantwoordelijk wanneer de wagen iemand omver rijdt of een ongeval veroorzaakt? De auto?
  • In de New York Times lezen we een interessant gedachte-experiment[7]: veronderstel dat autonome auto’s het aantal ongevallen weldegelijk omlaag halen. Dit heeft als gevolg dat de autonome auto’s het aantal verkeersdoden in de statistieken effectief omlaag halen. Stel nu dat zo’n auto door om het even welke fout één enkel kind omverrijdt. Dit zal zoveel negatieve publiciteit halen dat deze technologie in een zeer negatief daglicht wordt gesteld ondanks dat ze er vele voorkomt. Een dergelijk scenario is zeer plausibel en zal ertoe leiden dat de implementatie eerder moeizaam zal verlopen.

7           Conclusie

Wij geloven sterk dat de autonome auto een zeer prominente rol zal innemen in het oplossen van het mobiliteitsprobleem in steden. Het draait echter niet allemaal rond technologie maar ook rond perceptie van de mensen. Indien mensen sceptisch blijven zal het nog een lange tijd duren vooraleer autonome voertuigen hun weg naar onze maatschappij zullen vinden. Op dit moment is de wetgeving niet voorzien op autonome voertuigen: het geen evidentie is om een verantwoordelijke aan te duiden bij een ongeval veroorzaakt door een dergelijke wagen. Hoewel we het erover eens waren dat de technologie ver genoeg staat en dit een oplossing is voor het mobiliteitsprobleem in steden zal de implementatie nog een hele tijd in beslag nemen. Het zal nodig zijn om de overgang zo geleidelijk mogelijk te maken. Tegenwoordig doen voertuigen al autonome interventies zonder dat de chauffeur daar soms veel van merkt. Het verantwoordelijkheden en de frequentie van deze interventies zullen geleidelijk aan moeten toenemen. Enkel op die manier kan men evolueren naar volledig autonome voertuigen. Op die manier kunnen autonome voertuigen de missing link vormen in ons huidig systeem van openbaar vervoer.

8           Referenties

[1]       Daniel Liden, What Is a Driverless Car?, http://www.wisegeek.com/what-is-a-driverless-car.htm

[2]       Heather Kelly,Self-driving cars now legal in California, http://edition.cnn.com/2012/09/25/tech/innovation/self-driving-car-california/index.html

[3]       Damon Lavrinc, Nissan’s Robot Car Passes Its License Test, http://www.wired.com/2013/09/nissan-autonomous-license/

[4]       Todd Lassa, The Beginning of the End of Driving, http://www.motortrend.com/features/auto_news/2012/1301_the_beginning_of_the_end_of_driving/

[6]       Nissan car drives and parks itself at Ceatec, http://www.bbc.com/news/technology-19829906

[7]       Tyler Cowen, Can I See Your License, Registration and C.P.U.?, http://www.nytimes.com/2011/05/29/business/economy/29view.html?_r=0

[8]       Karen Aldana, U.S. Department of Transportation Releases Policy on Automated Vehicle Development,http://www.nhtsa.gov/About+NHTSA/Press+Releases/U.S.+Department+of+Transportation+Releases+Policy+on+Automated+Vehicle+Development

[9]       Dennis Oosterwolde ,Top-10 oorzaken van auto ongelukken, http://www.autoblog.nl/archive/2010/08/19/top-10-oorzaken-van-auto-ongelukken

[10]    Francesco Filippi, Driverless cars take to the road, http://cordis.europa.eu/result/brief/rcn/10263_en.html

[11]    Caravaggi, What will urban mobility be like tomorrow? ,http://citynetmobil.paris-rocquencourt.inria.fr/

[12]    Astrid-d-g, Files: Oorzaken & oplossingen, http://auto-en-vervoer.infonu.nl/verkeer/70449-files-oorzaken-oplossingen.html

[13]    Raf Schoenaers, Autonomous Mercedes-Benz S-Klasse, https://formulastudenttransmission.wordpress.com/2014/03/30/autonomous-mercedes-benz-s-klasse/

[14]    Hannah Daled, Rinspeed XchangE – Autonomous Driving, https://formulastudenttransmission.wordpress.com/2014/03/01/rinspeed-xchange-autonomous-driving/

What Makes You Itch?

Hello again! I would like to close this blog related to our Masters thesis by sharing a video of Alan Watts. An interesting watch for all us students finishing our college career and about to start a new one. I love the message in this video, definitely food for thought!

Thank you very much for reading our blog!

– XO

Autonomous Mercedes-Benz S-Klasse

As a following up for the previous blog about the autonomous Audi TT, we continue this success with an even more astonishing story. During the summer break of last year the Mercedes-Benz S-Klasse INTELLIGENT DRIVE succeeded in a 100km autonomous ride. It is not on a closed circuit, but on the road with traffic, so the car had to deal with complex traffic situations. You have to know it is not enough to see everything happening, the car has to predict the situations.  For example, a pedestrian crossing the road. The car remarks the pedestrian, he has to determine his direction, its speed, and the car has to make a decision whether he will have to brake or dodge the pedestrian or not. It is more complex than it sounds, since the car has her own speed, so the images she analyzes are all different, so she always has to filter the moving objects out of the moving images. She can read the traffic signs, she even can overtake cars. Again, she observes the other cars that come across, she is calculating the time needed for the overtake, checking other obstacles, checking whether there is a corner or an intersection coming up and then makes the move, or doesn’t.

Autonomous Mercedes-Benz S-Klasse

Autonomous Mercedes-Benz S-Klasse

I was already convinced of the complexity and the amazing achievement of Mercedes, but that’s just a part of the story. You think this technology is something for the distant future and priceless, but no. The technology used is very similar to the technology, sensors, computing power that is already in the current E- and S-Klasse. What about that?

 

Rinspeed XchangE – Autonomous Driving

This video is from Rinspeed, a design and engineering company which creates visionary mobility concepts. They recently released some details of their new concept car which they will present at the 2014 Geneva Motor Show. The Rinspeed XchangE is an all-electric Tesla Model S converted to an office and living room on wheels. According to Rinspeed the future of autonomous driving! To me this seems a very useful development, think of all the time you gain instead of focusing on the road and traffic! Also opens up so many options for car designers on how to arrange the interior in the most efficient way! By working with one of the most renowned manufacturer of medical prosthetics worldwide this concept car has twenty different seating arrangements. I would be a  little weary to totally trust a sensor system to guide me safely through traffic at 120 km/h, but I guess all new technologies need a little time getting used to. More images and technical data can be found here.

tesla4image from http://www.rinspeed.eu

 

Formula One Friday! – 08

Pit stop world records are broken race after race and teams are recruiting engineers to develop new tools, new techniques and procedures to find that extra hundred of a second. Consistency is key and practising a must. Welcome to the art of pit stop!

Formula One Friday! – 07

Finally! Students are finishing their last exams, and the F1 teams are making their last adjustments for the first wintertest in Jerez on the 28th of January. The past days a few teams already presented their brandnew weapons for the 2014 season. The new season involves big regulation changes, one of the greatest ever seen, including a brand new powertrain: a turbocharged 1.6 V6 engine! Below we have collected the release of the first cars of 2014. Notice however that most of the teams are not presenting their cars in a big show as usual. In contrast to what some might think, the crisis also caught Formula One, and savings are made wherever possible. Nevertheless, enjoy the sneek peak of what the 2014 cars will look like!

First revealed 2014 F1 cars

First revealed 2014 F1 cars

“I will build a car for the great multitude” – Henry Ford

Bill Ford, Henry Ford’s sun shares his passion of nature and cars with his dad. But in high school he finds out that his two passions won’t always go hand in hand. We are succeeding in lowering the CO2 emissions, the environmental impact of mobility, raising fuel economy, developing green design, selling electric vehicles etc. But another big problem is arising and people aren’t noticing: the freedom of mobility. In the next decades 75 percent of the world population will live in cities, and 50 of those cities will be of 10 million people or more! Some figures to show you the issue we are facing. When you factor in population growth, it’s clear the mobility model we have today will not work tomorrow. A traffic jam without emissions still is a traffic jam. What’s the solution, more roads?

Bill_Ford_2011

Bill Ford, Henry Ford’s sun

Bill Ford talks about a no-compromise sustainable mobility. We don’t want to waste time in bus shelters, in traffic or searching for parking lots. We need an integrated system that uses real-time data that optimizes personal mobility on a massive scale.

What inspires him is the idea, what if cars will be able to communicate with each other? So if the car ahead of you hits traffic it will immediately alert your car and tell your car to re-road itself to get me home in the best possible way. These systems are being tested and will be ready to be generally implemented. He continues: as you get in your car, connected to a smart parking system, the car will reserve your parking lot before you arrive. No more driving around looking for a spot, which actually is a great use of fuel. The world will need all its ingenuity to solve this issue, working on a smart system.

He asks everybody, industry, government etc, do make this change happen and preserve what we always take for granted: the freedom of mobility.

Pedestrian Power!

PediPower shoes developed at Rice University in Houston

Four mechanical engineering students from Texas created shoes that store energy with every step you take. A lever arm is connected to the heel of the shoe. This lever arm hits the ground before the rest of your shoes, with every step  a gear turns a small distance.  The lever arm is connected though a gearbox to a small generator. This prototype is still too big to wear in real life, but their vision is other students will improve their design to eventually power portable electronics as well as some medical devices like a pacemaker.

I think it’s something fun to design, but I don’t see myself wearing it. Charging your phone is too easy at the moment, by using your laptop or a wall socket. And the idea of charging critical medical equipment seems a little scary. But I do like the fact it can act as an incentive to move more. What do you think, would you wear these shoes?

Check out the students explanation here!

Topology optimisation

In our quest to make the ultimate lightweight gearbox we use a modern technique to optimize some critical parts. After some nice feedback we would like to share this technology, called topology optimization. Below you can find the structure to mount the motor.

Mounting motor using topology optimisation

Mounting motor using topology optimisation

Using the example depicted above, we can explain this technique. In our case we started from a steel plate with a given thickness of 3,5mm. By defining a central ring we can apply the torque generated by the motor. In a similar way the bolts to fix the structure are defined, called the constraints. You define the plate as a design space and the software creates a mesh. Finally you define your design objectives: reduce mass, increased stiffness, thermal conductivity and more.

In fact our optimisation was a 2D problem, but as shown below, 3D objects are no problem and are looking even fancier! In fact, designing an entire frame using topology optimisation is no science fiction!

Application of Topology Optimization in Formula SAE Compotition

Application of Topology Optimization in Formula SAE Compotition

 

As you can see 3D structures designed by topology optimization can be quite impressive but also quite difficult to produce. Consider now the 3D-printing technology and imagine what becomes possible… Interesting times ahead, don’t you think?