Her sitter sjåføren av den selvkjørende racerbilen

Trolig vil det gå mange år før vi ser selvkjørende biler i stort antall i Norge, men på teknologimessen CES viste man frem noe helt spektakulært: Bilene fra de ni universitetslagene som kappkjørte på Las Vegas Motor Speedway 20 minutters kjøring utenfor byen er nemlig førerløse, og kappkjører i hastigheter opptil 300 kilometer i timen. 

Mye av autonomitet som dronebransjen kommer til å bruke fremover er drevet frem av den store utviklingen og investeringen som bilbransjens har til selvkjørende biler og kravene som dermed kommer til blant annet dataprosessering. Spørsmålet mange nå stiller seg, er hvordan dette kan overføres også til dronebransjen. 

Bilen til MIT-PITT-RW (Massachusetts Institute of Technology, University of Pittsburgh (Pennsylvania), Rochester Institute of Technology (New York) og University of Waterloo (Canada) passerer målstreken etter at den tidligere på dagen satte fartsrekord med en fart på 244 km/t. FOTO: HANS O. TORGERSEN

Dronebransjen ønsker økt funksjonalitet både på bildeprosessering og autonomitet for å styrke blant annet sikkerheten ved flyvning, men også å øke funksjonaliteten som droner har. 

Vil lage den beste autonome sjåføren

– Alle bilene har det samme oppsett med sensorer og hardware. Bilene er også eksakt de samme, men programvaren er forskjellig. Det er programvaren som jobber som sjåfør, så konkurransen dreier seg om å lage den beste sjåføren, forteller Stephanie Meyer, forskningsassistent ved Auburn University i Alabama, som deltok med sitt lag Autonomous Tiger Racing (ATR) i racet. 

Hun forteller nærmere om hvordan bilene er bygget.

– Sensoroppsettet er tre Luminar radarer, vi har seks kameraer, fire av dem ser forover og til siden, to bakover og til siden.

Stephanie Meyer, forskningsassistent ved Auburn University i Alabama. jobber flere dager i uken frivillig med prosjektet. Målet er å lagen den perfekte sjåføren til deres racingbil. FOTO: ANDERS MARTINSEN

Bilene har også også tre radarer til, en som ser fremover og to til siden. Disse tre radarene har litt kortere rekkevidde enn de andre. 

– Alt dette er hva vi kaller persepsjonssensorer, som gir deg synsfeltet som forteller deg hvor banen er, hvor konkurrentene og autovernet er. Vi har også GPS- og IMU-sensorer som forteller oss hvor i verden vi er og relaterer det til hvor banen er.

– Hva skal til for å lage en god autonom sjåfør? 

– Det er et godt spørsmål. En enkel autonom sjåfør er en som vet hvor den er og vet hvor konkurrentene og kan velge en rute utenom konkurrentene, eller velge å ikke gjøre det hvis det ikke er sikkert. Programvaren har kontrollalgoritmer i kursplanleggeren som bestemmer veivalget.

– Men dere gjør dette i meget høy hastighet. Fortell oss om prosessorkapasiteten dere trenger for å gjøre dette i realtid?

– GPS kommer inn meget lavt, 10 til 15 hertz, og oppdateres fem til ti ganger i sekundet, IMU-en flere hundre ganger i sekundet. På persepsjonssiden dreier det seg om 10 hertz på kameraene og 30 på Luminar radarene, hvilket er relativt sakte. Du oppdaterer hvor objektene er ved å bruke en prediksjonsenhet som gjetter på fart og kurs på bilen foran deg.

All styring av den førerløse bilen foregår via kontrollsystemet som universitetsstudentene har laget. Her kontrollerer de alle delene av styringssystemet om nødvendig – og kan gi om ønskelig nødvendige kommandoer. Foto: Anders Martinsen

Fordel å bygge enkel «sjåfør»

Hun forteller at deres lag har erfart at det er bedre å bygge en «sjåfør» som er relativt enkel.

– Vi gjør det i stedet for å lage et veldig komplekst system som feiler når vi minst venter det.

– Dere bygger mye erfaring her. Hvordan vil dere bruke den og hvordan kan industrien bruke det dere lærer her

– Ja, så…..

Her må Meyer vente med svaret sitt mens to av deltagerbilene kjører forbi oss i meget høy fart og med et tilsvarende høyt lydnivå, akkurat som når «gammeldagse» racerbiler kjører. 

– Dette er en universitets-konkurranse, som betyr at alle som lager programvaren til bilene er studenter, mange av dem er jobber med sin master- eller doktorgrad. Fra vårt perspektiv ønsker vi virkelig å fullføre universitetsgradene våre med det vi utvikler på disse bilene, og å publisere rapportene våre. 

Meyer sier at det er litt vanskelig for dem å vite hvordan det de gjør  kan brukes av industrien, siden de er helt i begynnelsen. 

– Men vi kommer helt sikkert til å ta med oss forskningen vår og kunnskapen vår videre etter hvert som vi forlater universitetet og går ut i arbeidslivet.

– Prøver industrien, og ikke bare bilindustrien, å ta kontakt med dere her? 

– Det er utrolig å være på et arrangement som dette, der mange fra autonom-industrien og andre industrier kommer for å se på racet. De er alle veldig interessert i å snakke med studentene og høre hva vi gjør har lært og hva vi gjør sammenlignet med det de gjør. Alle vil utveksle kontaktinfo og avtale intervjuer senere. 

Satte fartsrekord på 244 km/t

Et annet lag under racet i Las Vegas var MIT-PITT-RW, satt sammen av studenter fra Massachusetts Institute of Technology, University of Pittsburgh (Pennsylvania), Rochester Institute of Technology (New York) og University of Waterloo (Canada).

Andrew Saba ved kontrollskjermen til den autonome racerbilen til laget MIT-PITT-RW. Laget som kreves for å fullføre satsningen er på mellom 30-35 studenter. FOTO: ANDERS MARTINSEN

Forretningsutvikler Erin Kust fra University of Pittsburgh er med på dette laget. Hun forklarer for Dronemagasinet hvordan konkurransen er lagt opp.

– Fart er alltid en komponent, men dette er en konkurranse i forbikjøring, så bilene må foreta sikre forbikjøringer som er innenfor reglene om hvor nært en annen bil du kan kjøre, hvor fort du kan kjøre når du nærmer deg en annen bil og hvordan du kjører forbi.

– Hva er fartsrekorden deres?

– Vi satte faktisk ny rekord i dag under testløpet, under det andre testløpet var gjennomsnittsfarten 152 miles i timen (244 kilometer i timen).

Forretningsutvikler Erin Kust fra University of Pittsburgh er med på ett av lagene i racersirkuset for autonome biler. FOTO: HANS O. TORGERSEN

Før studentlagene i det hele tatt kan delta i serien av konkurranser med de selvkjørende bilene, må de samle inn pengere for å kunne kjøpe en bil fra racingorganisasjonen. Prisen er rundt en million dollar (ti millioner kroner). De årlige driftskostnadene er mellom 400 og 500.000 dollar.

Studentene som deltar har sitt eget studieløp i tillegg til racingen.

– Vi forventer at hver student bruker minst fem-åtte timer i uken på laget.

Lørdagens løp endte ikke med topplassering for MIT-PITT-RW. Etter at hele laget jublet for ny fartsrekord, skapte en feil på en sensor problemer for dem.

Hektisk reparasjon i pit, mens konkurrentenes biler raste forbi sine løp, gikk tilsynelatende godt. Bilen kjørte ut til sitt neste løp og alt så bra ut. Men ved neste passering foran tilskuere og lag, stanset bilen rett og slett ute på banen.

Studentene i laget løp ut med en tralle for å hente bilen. Så raskt de kunne flyttet de bilen inn i garasjen, men klarte ikke å reparere den tidsnok til å fortsette løpet.

Stor aktivitet i garasjen når utfordringer med hardware skal løses i løpet av noen få minutter. Rekker de ikke å løse problemet innenfor tildelt tid blir de diskvalifisert fra videre deltagelse. Heldigvis for laget viste deg seg at feilen ikke var alvorlig og var raskt tilbake på banen. Foto: Anders Martinsen

Relevans til droneindustrien

Hvorfor er dette relevant for Norsk dronebransje? Vi spør Rune Schlanbusch, som har ansvar for forskning og utvikling i UAS Norway som var tilstede på racingbanen i Las Vegas. 

– Nøkkelen til det vi så i dag var avansert ut autonomi for kjøretøy som opererer i høy hastighet, dog på bakken, men har mange fellestrekk med hvordan droner opererer. 

– På CES 2023 er det mange som har gitt uttrykk for at bilindustrien er en stor pådriver for både edge computing og kappløpet i autonomi som vi ser rundt  verden. Hva slags påvirkning har dette for dronebransjen? 

– Bilbransjen investerer mange milliarder kroner i utvikling av denne teknologien har gjort det over flere. Det gir naturligvis store resultater både i utvikling av hardware og software. 

– Hvordan kan studentprosjekter hvor man rett og slett utvikler den beste autonome sjåføren på sikt påvirke dronebransjen? 

– Morsomheten og lekenheten i denne typen konkurranser kan like godt vært i luften som på bakken. Poenget med en sånn type konkurranse er å få studenter til å bli kjent med konsepter og få erfaring innenfor persepsjon, baneplanlegging og styring av bilen automount. Utfallet av den her type arbeid,  der studenten jobber hele året med å utvikle og forbedre algoritmen er å få fremtidens ingeniører og forskere, som kommer til å lede an i industrien i tiårene som kommer.