1980年代には、『ターミネーター』や『ナイトライダー』などのポップカルチャーの象徴が、完全に自律的なロボットや車の概念を広めました。それから数十年経ち、私たちは自動運転車の概念を将来の現実として受け入れてきましたが、それはまだSFの世界に限られていました。
しかし今日、 センサー、 コンピューティング、そして アクチュエータ 技術は急速に進歩しており、汎用機械はすでに自動化と最適化によって効率と性能を変革しています。自律走行車 (AV)、自律ロボット、自律走行車はすべて、機械学習アルゴリズム、ハイテク センサー、人間とのやり取りを最小限に抑えた自律性の機能要件など、共通の技術を共有しています。
これらのデバイス間のテクノロジーは同義語であることから、この記事では自動運転車と自律型ロボットの歴史と、それがこれからの時代をどのように導くかについて考察します。
初の自動運転ロボット
現代の自律型ロボットや車両は、次のような機械学習アルゴリズムを使用して動作します。 ニューラルネットワークその多くは人間の脳の実際の構成に基づいています。最初に考案された自律型ロボットの1つが神経生物学者によって作成されたことは驚くべきことではありません。
神経生理学とサイバネティクスのバックグラウンドを持つアメリカ系イギリス人科学者ウィリアム・グレイ・ウォルターは、人間と同じように「考える」ように設計された最初のロボットを開発しました。ロボット「エルマー」と「エルシー」は、2匹のカメの形と大きさをほぼ反映しており、光からの刺激に特定の方法で反応するように設計されていました。
エルマーとエルシーは第二次世界大戦の直後に余剰の軍用部品と目覚まし時計を使って作られたが、ロボット工学に与えた影響は次世代の自律型ロボットや車両にも影響を与え続けることになる。これらのロボットは、最も単純な（そして最初の）自律ナビゲーションの形態の1つを実証しました。
最初の自律型産業用ロボット
最初の産業用ロボットであるユニメイトは、発明家のジョージ・デボルによって1954年に発表され、1961年にゼネラルモーターズの組立ラインで初めて稼働しました。ユニメイトは、ダイカストの冷却を自動化する役割を担っていました。新しく鍛造された（そして非常に熱い）ドアハンドルは冷却液の入った容器に落とされ、これにより、この非常に危険で潜在的に危害を及ぼす作業を人間が担当する必要がなくなりました。
Unimateの体系的なタスクはドラム メモリ デバイスに保存されました。それは、それぞれのポジションに必要な機能を果たすのに役立つコンピューターのようなボックスを備えていました。Unimateは、産業および製造部門が自律型ロボットの価値を理解できるよう支援し、現在世界中の組立ラインで見られるほぼすべてのタスク指向の自律型ロボットの基礎を築きました。
最初の汎用自律ロボット
単調な作業を手助けできるパーソナルアシスタントロボットの実世界初の完成品であるシェーキーは、1966年から1972年にかけてスタンフォード研究所の人工知能センターで開発されました。この発明は、論理的思考を利用して物理的な動作を生み出す最初の自律オブジェクトでした。Shakeyは、コンピューター ビジョン、自然言語処理、アクチュエーター、センサーを技術的に組み合わせたものです。人間からの基本的なコマンドを受け取り、そのコマンドを単純な動作に分解し、さらに搭載システムを介してその動作を特定の動作シーケンスに分解することができました。
これは目新しいように思えるかもしれませんが、このような情報の内訳は現代の自動運転車でも依然として見られます。たとえば、テスラの自動車には「召喚」機能があり、ユーザーはテスラを召喚して、駐車場で呼び出し元まで自動的に移動させることができます。テスラは、そのコマンドを一連の特定の操作に分解することができ、それらはすべて特定のシステム制御コマンドで構成されています。
初の自動運転車
手前のミニバンがNavlab5です。
最初の自動運転車は、標準的な量産車ではなかったものの、1995年にピッツバーグからサンディエゴまでの試験走行に成功しました。カーネギーメロン大学のロボット工学研究所が改造した10台の車のうち5台目であるNavlab5は、自動操縦が可能な自律走行車だった。他の9台のNavlab車両のうちいくつかは半自律走行車であり、他の車両は限られたシナリオで完全に自律走行車でした。
Navlab5は、ピッツバーグからサンディエゴまで人間の介入なしに自動運転することで知られており、初の自動運転車となっています。車両の実際の運転手は加速とブレーキを担当していましたが、Navlab5は カメラ とその他のさまざまなセンサーを活用して、人間の介入なしに2,000マイル以上を走行することができました。これは、自律走行車とロボット工学の歴史における記念碑的なマイルストーンと考えられています。
インテリジェントな障害物回避機能を備えた初の車両
おそらく自律型ロボットと自律型車両の両方と考えられる火星探査車ソジャーナは、特定の物体の障害物をインテリジェントに感知、識別、分類し、ナビゲートできる最初の自律型デバイスでした。ソジャーナは1990年代初頭にNASAによって開発され、1997年7月5日に火星に着陸しました。
火星と地球の間の通信遅延は5 ～ 20分であるため、火星探査車には、人間の介入なしに自律走行できるナビゲーション インテリジェンスが必要でした。火星探査車は地球上の科学者によって操縦されていたが、彼らは探査車に具体的な航行経路や戦略ではなく、次にどこに移動するかの指示を与えるだけだった。
Sojournerはレーザーとカメラを利用して物体を識別および測定し、次のウェイポイントへの移動方法をよりよく理解しました。物体検出は1997年以来、ソジャーナの技術をはるかに超えて進歩してきましたが、この火星探査車に使用されたレーザーベースの検出技術は、その種のものとしては初めてのものであり、現代の LIDAR技術 および物体検出方法論の基礎となる柱となりました。
初の量産型自動運転車
最初の量産型自動運転車であるという主張は、自律性の定義によって決まります。レベル4または5の自動運転が可能な量産車はまだありませんが、現在、レベル3の自動運転が可能な車は数多く走っています。レベル1およびレベル2の自動運転が初めて可能になった自動車は、1990年代後半から2000年代半ばにかけて生産されました。たとえば、2006年のレクサスLS 460は、アクティブ レーン キープ アシスト機能を備えた初の量産自動運転車で、車両を完全に操縦し、目的の車線から外れそうになった場合に修正することができました。ホンダは2003年にこの偉業を達成したが、車両の操縦に必要なトルクの80％しか適用しなかった。これらの初期の車線維持支援技術は、車線内の車両の位置を把握するためにフロントガラスの上に取り付けられたカメラに依存していました。
現代の自律型ロボットと車両
完全自律走行車の開発に取り組んでいる企業は数百社ありますが、多くの業界では、完全自律ロボットがすでに完全に機能しています。暗い倉庫 人間の介入をほとんどまたはまったく必要とせずに倉庫施設全体を操作する、完全に自律的なロボットと車両で構成されています。世界中のほぼすべての業界の現代の製造業者は、人間では達成できない器用さと効率性で特定のタスクを実行するために自律型ロボットに依存しています。
一方、商用自動車業界を含む多くの業界では、さまざまなレベルの自律性が私たちの日常生活に取り入れられています。1世紀も経たない昔、エルマーとエルシーはただ部屋の中をあてもなく光を追いかけていました。今では、地球上のあらゆる場所に半自律型および完全自律型の機械が存在します。