Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 04:51 • sest 22:00 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 05:07 • Sest 14:10 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 02:00 • Síðdegis: 14:42 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 08:33 • Síðdegis: 20:56 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Verkfræði og tækni

Er hægt að setja sjálfstýringu í bíla?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Nú þegar er í bílum ýmiss konar sjálfvirkur búnaður sem kenna má við sjálfstýringu. Engu að síður væri tæknilega og fræðilega mögulegt að setja miklu meiri sjálfstýringar- og sjálfvirknibúnað í bíla en nú tíðkast. Jafnframt má greina skýra þróun bíla á markaði í þessa átt á undanförnum tveimur áratugum eða svo.

Alþjóðaorðið um bifreið er 'automobile' sem er upphaflega lýsingarorð og merkir eiginlega 'sem getur hreyfst af sjálfu sér' eða af eigin rammleik, samanber eitt fyrsta íslenska nýyrðið um fyrirbærið, 'sjálfrennireið'. Þetta er auðvitað hugsað út frá því að hreyfing bílsins stjórnast nær algerlega af því sem í honum er; hann er ekki bundinn við teina, kaðla eða slíkt. Þannig má segja að sjálfstýring af ákveðnu tagi hafi átt við um bíla frá upphafi, en samt má auðvitað alltaf gera betur og þróun til aukinnar sjálfstýringar hefur staðið í áratugi.



Sjálfrennireiðar snemma á 20. öldinni þóttu líkast til mjög sjálfvirkar á þeim tíma. Þá hafa fáir getað gert sér í hugarlund allan þann sjálfvirkni- og sjálfstýringarbúnað sem yrði í boði í bílum hundrað árum síðar.

Svokölluð raftæknistýrð kveikja (e. electronic ignition) var kannski eitt fyrsta skrefið í átt til sjálfstýringar sem byggist á raftækni og tölvutækni nútímans, en hún leysti af hólmi eldri búnað sem var afar erfiður í viðhaldi og rekstri. Um er að ræða stýringuna á því hvenær og hvernig neistinn hleypur í kertið í strokk bílvélarinnar, en það er að sjálfsögðu mikilvægt og fylgir því mikið álag á efnin í kring. Í kjölfarið á nýjum kveikjubúnaði kom svo raftæknistýrð innspýting eða innsprautun (e. injection) á eldsneytinu og þetta hvort tveggja hefur gert bíla til muna sparneytnari en áður, auk þess sem það sparar viðhald.

Hemlalæsivörn (ABS, e. anti-lock braking system) er líka eins konar sjálfstýring þar sem raftækni og tölvutækni nútímans koma við sögu. Þessi búnaður kemur í veg fyrir að hjól bílsins fari að renna eða "skrensa" við hemlun. Þegar það gerist verður hemlunin mun minni en ella og bíllinn rennur lengra en ella. Margir lítt vanir bílstjórar átta sig ekki á þessu. Þeim hættir þá til að reyna að "negla" bílinn eins og það er kallað, það er að segja að spyrna hemlafetlinum (e. brake pedal) í botn í þeirri von að bíllinn stöðvist þá nær samstundis. En ef bíllinn svarar því viðbragði með því að læsa öllum hjólum, þá rennur hann enn lengra og verður enn stjórnlausari en ef hemlað er með gætni eða búnaður kemur í veg fyrir að hjólin læsist.

Svokölluð spólvörn (e. slip control og fleiri orð) er af svipuðum toga þar sem segja má að sjálfvirkur búnaður í bílnum taki stjórnina af bílstjóranum til þess að gera það sem hann virðist ætlast til en framkvæmir ekki rétt. Þegar menn vilja "taka af stað" með sem mestri hröðun (e. acceleration, það er að segja með sem örastri hraðaaukningu) gefa margir "bensínið í botn" þannig að bíllinn fer að spóla, en þetta verkar þveröfugt: Hröðun bílsins er mest þegar hjólin hafa veggrip en eru þó nálægt því að missa það, og hún er töluvert minni þegar bíllinn spólar. Þess vegna eru margir bílar nú á dögum með raftæknibúnað sem kemur í veg fyrir það að miklu leyti.

Raunar er á enn fleira að líta en hemlun og hröðun þegar bíll missir veggrip; þá lætur hann líka verr að stjórn frá stýrinu. Margir kannast við þá reglu að bílstjóri eigi ekki að hemla og beygja samtímis. Hún á rætur að rekja til þess ekki er hægt að hafa áhrif á stefnu bílsins með stýrinu ef hjólin hafa ekki veggrip.

Öryggispúðar eða líknarbelgir (e. air bags) eru líka sjálfvirkur búnaður sem stjórnast af hreyfingum bílsins án þess að bílstjórinn komi þar nálægt.

Bakkvörn (e. backing sensor og fleiri orð) er ein nýjasta tæknin sem er að ryðja sér til rúms í bílum á markaði þegar þetta er skrifað árið 2007. Þetta er búnaður sem skynjar umhverfi bílsins og segir bílstjóranum til ef komið er of nálægt hlutum kringum bílinn. Þetta getur til dæmis átt við um aðra bíla þegar verið er að bakka í stæði.

Enn má nefna búnað sem fáir hafa líklega gert sér grein fyrir ennþá en það er svokölluð raftæknistýrð stöðugleikastýring (e. electronic stability control). Þessi búnaður bregst við þegar bíll fer að haga sér á óæskilegan hátt í beygju og getur þá til dæmis hemlað á einu hjóli til að rétta bílinn af miðað við þá stefnu sem bílstjórinn virðist ætlast til að bíllinn hafi. Einnig getur svipaður búnaður brugðist við því að bíllinn fari að hallast of mikið til hliðar í beygju eða á hallandi undirlagi.



Margir hafa sjálfsagt heyrt um hið fræga sænska elgspróf þar sem líkt er eftir því að stýra framhjá stórum hindrunum sem birtast skyndilega, eins og elgur gæti til dæmis gert. Í slíku prófi kom í ljós að í frumgerð bíla af gerðinni Mecedes Benz A-class var hætta á veltu við þessar aðstæður og var þá stöðugleikastýring sett í bílinn.

Hér hefur enn ekki verið minnst á hraðastýringu (e. cruise control) þar sem bílstjórinn stillir á ákveðinn hraða og bíllinn heldur honum síðan þar til bílstjórinn breytir stillingunni. Þetta atriði er kannski líkast sjálfstýringu á flugvélum (e. autopilot).

Og að lokum er vert að nefna að nú færist í vöxt að í bílum sé GPS-búnaður sem segir til um stað bílsins á hverjum tíma, og slíkum búnaði fylgir kort sem sýnir öll meginatriði umhverfisins. Ökumaðurinn getur síðan stillt inn í búnaðinn hvert hann ætlar að aka og þá fær hann upp leiðarlýsingu sem hann getur fylgt. Þessi búnaður felur í sér möguleika á róttækum framförum í sjálfstýringu bíla á næstunni.

Við getum dregið þetta saman þannig að sjálfstýringu á bílum virðast ekki vera sett nein sérstök tæknileg eða fræðileg takmörk. Hins vegar er erfiðara að spá í viðbrögð markaðarins, bæði að því er varðar kostnaðarhliðina og eins hitt, hvers konar sjálfstýringu fólk sættir sig við eða sækist eftir.

En það er sem sagt engin fjarstæða að fjölskyldubíll framtíðarinnar verði þannig útbúinn að bílstjórinn geti sest inn í hann fyrir utan heimili sitt, notað lyklaborð eða mús til að gefa til kynna hvert hann vill fara, og síðan farið að lesa dagblað eða horfa á bíómynd þangað til bíllinn hefur flutt hann á áfangastað. En vonandi yrði þetta þá vistvænn bíll sem gengi ekki óhóflega á auðlindir jarðar eða stofnaði þeim í hættu!

Á Vísindavefnum eru fleiri svör um bíla, til dæmis:

Heimild og myndir:

Höfundur þakkar Einari Erni Þorvaldssyni aðstoð við fyrstu drög að þessu svari og þeim Ívari Kristleifssyni og Ólafi Torfa Yngvasyni sem skrifað hafa sjálfstætt nemendaverkefni um aflfræði bifreiðar í beygju.

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

12.12.2007

Spyrjandi

Ingveldur Þorsteinsdóttir, f. 1994

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Er hægt að setja sjálfstýringu í bíla?“ Vísindavefurinn, 12. desember 2007. Sótt 3. maí 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=6957.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2007, 12. desember). Er hægt að setja sjálfstýringu í bíla? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=6957

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Er hægt að setja sjálfstýringu í bíla?“ Vísindavefurinn. 12. des. 2007. Vefsíða. 3. maí. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=6957>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Er hægt að setja sjálfstýringu í bíla?
Nú þegar er í bílum ýmiss konar sjálfvirkur búnaður sem kenna má við sjálfstýringu. Engu að síður væri tæknilega og fræðilega mögulegt að setja miklu meiri sjálfstýringar- og sjálfvirknibúnað í bíla en nú tíðkast. Jafnframt má greina skýra þróun bíla á markaði í þessa átt á undanförnum tveimur áratugum eða svo.

Alþjóðaorðið um bifreið er 'automobile' sem er upphaflega lýsingarorð og merkir eiginlega 'sem getur hreyfst af sjálfu sér' eða af eigin rammleik, samanber eitt fyrsta íslenska nýyrðið um fyrirbærið, 'sjálfrennireið'. Þetta er auðvitað hugsað út frá því að hreyfing bílsins stjórnast nær algerlega af því sem í honum er; hann er ekki bundinn við teina, kaðla eða slíkt. Þannig má segja að sjálfstýring af ákveðnu tagi hafi átt við um bíla frá upphafi, en samt má auðvitað alltaf gera betur og þróun til aukinnar sjálfstýringar hefur staðið í áratugi.



Sjálfrennireiðar snemma á 20. öldinni þóttu líkast til mjög sjálfvirkar á þeim tíma. Þá hafa fáir getað gert sér í hugarlund allan þann sjálfvirkni- og sjálfstýringarbúnað sem yrði í boði í bílum hundrað árum síðar.

Svokölluð raftæknistýrð kveikja (e. electronic ignition) var kannski eitt fyrsta skrefið í átt til sjálfstýringar sem byggist á raftækni og tölvutækni nútímans, en hún leysti af hólmi eldri búnað sem var afar erfiður í viðhaldi og rekstri. Um er að ræða stýringuna á því hvenær og hvernig neistinn hleypur í kertið í strokk bílvélarinnar, en það er að sjálfsögðu mikilvægt og fylgir því mikið álag á efnin í kring. Í kjölfarið á nýjum kveikjubúnaði kom svo raftæknistýrð innspýting eða innsprautun (e. injection) á eldsneytinu og þetta hvort tveggja hefur gert bíla til muna sparneytnari en áður, auk þess sem það sparar viðhald.

Hemlalæsivörn (ABS, e. anti-lock braking system) er líka eins konar sjálfstýring þar sem raftækni og tölvutækni nútímans koma við sögu. Þessi búnaður kemur í veg fyrir að hjól bílsins fari að renna eða "skrensa" við hemlun. Þegar það gerist verður hemlunin mun minni en ella og bíllinn rennur lengra en ella. Margir lítt vanir bílstjórar átta sig ekki á þessu. Þeim hættir þá til að reyna að "negla" bílinn eins og það er kallað, það er að segja að spyrna hemlafetlinum (e. brake pedal) í botn í þeirri von að bíllinn stöðvist þá nær samstundis. En ef bíllinn svarar því viðbragði með því að læsa öllum hjólum, þá rennur hann enn lengra og verður enn stjórnlausari en ef hemlað er með gætni eða búnaður kemur í veg fyrir að hjólin læsist.

Svokölluð spólvörn (e. slip control og fleiri orð) er af svipuðum toga þar sem segja má að sjálfvirkur búnaður í bílnum taki stjórnina af bílstjóranum til þess að gera það sem hann virðist ætlast til en framkvæmir ekki rétt. Þegar menn vilja "taka af stað" með sem mestri hröðun (e. acceleration, það er að segja með sem örastri hraðaaukningu) gefa margir "bensínið í botn" þannig að bíllinn fer að spóla, en þetta verkar þveröfugt: Hröðun bílsins er mest þegar hjólin hafa veggrip en eru þó nálægt því að missa það, og hún er töluvert minni þegar bíllinn spólar. Þess vegna eru margir bílar nú á dögum með raftæknibúnað sem kemur í veg fyrir það að miklu leyti.

Raunar er á enn fleira að líta en hemlun og hröðun þegar bíll missir veggrip; þá lætur hann líka verr að stjórn frá stýrinu. Margir kannast við þá reglu að bílstjóri eigi ekki að hemla og beygja samtímis. Hún á rætur að rekja til þess ekki er hægt að hafa áhrif á stefnu bílsins með stýrinu ef hjólin hafa ekki veggrip.

Öryggispúðar eða líknarbelgir (e. air bags) eru líka sjálfvirkur búnaður sem stjórnast af hreyfingum bílsins án þess að bílstjórinn komi þar nálægt.

Bakkvörn (e. backing sensor og fleiri orð) er ein nýjasta tæknin sem er að ryðja sér til rúms í bílum á markaði þegar þetta er skrifað árið 2007. Þetta er búnaður sem skynjar umhverfi bílsins og segir bílstjóranum til ef komið er of nálægt hlutum kringum bílinn. Þetta getur til dæmis átt við um aðra bíla þegar verið er að bakka í stæði.

Enn má nefna búnað sem fáir hafa líklega gert sér grein fyrir ennþá en það er svokölluð raftæknistýrð stöðugleikastýring (e. electronic stability control). Þessi búnaður bregst við þegar bíll fer að haga sér á óæskilegan hátt í beygju og getur þá til dæmis hemlað á einu hjóli til að rétta bílinn af miðað við þá stefnu sem bílstjórinn virðist ætlast til að bíllinn hafi. Einnig getur svipaður búnaður brugðist við því að bíllinn fari að hallast of mikið til hliðar í beygju eða á hallandi undirlagi.



Margir hafa sjálfsagt heyrt um hið fræga sænska elgspróf þar sem líkt er eftir því að stýra framhjá stórum hindrunum sem birtast skyndilega, eins og elgur gæti til dæmis gert. Í slíku prófi kom í ljós að í frumgerð bíla af gerðinni Mecedes Benz A-class var hætta á veltu við þessar aðstæður og var þá stöðugleikastýring sett í bílinn.

Hér hefur enn ekki verið minnst á hraðastýringu (e. cruise control) þar sem bílstjórinn stillir á ákveðinn hraða og bíllinn heldur honum síðan þar til bílstjórinn breytir stillingunni. Þetta atriði er kannski líkast sjálfstýringu á flugvélum (e. autopilot).

Og að lokum er vert að nefna að nú færist í vöxt að í bílum sé GPS-búnaður sem segir til um stað bílsins á hverjum tíma, og slíkum búnaði fylgir kort sem sýnir öll meginatriði umhverfisins. Ökumaðurinn getur síðan stillt inn í búnaðinn hvert hann ætlar að aka og þá fær hann upp leiðarlýsingu sem hann getur fylgt. Þessi búnaður felur í sér möguleika á róttækum framförum í sjálfstýringu bíla á næstunni.

Við getum dregið þetta saman þannig að sjálfstýringu á bílum virðast ekki vera sett nein sérstök tæknileg eða fræðileg takmörk. Hins vegar er erfiðara að spá í viðbrögð markaðarins, bæði að því er varðar kostnaðarhliðina og eins hitt, hvers konar sjálfstýringu fólk sættir sig við eða sækist eftir.

En það er sem sagt engin fjarstæða að fjölskyldubíll framtíðarinnar verði þannig útbúinn að bílstjórinn geti sest inn í hann fyrir utan heimili sitt, notað lyklaborð eða mús til að gefa til kynna hvert hann vill fara, og síðan farið að lesa dagblað eða horfa á bíómynd þangað til bíllinn hefur flutt hann á áfangastað. En vonandi yrði þetta þá vistvænn bíll sem gengi ekki óhóflega á auðlindir jarðar eða stofnaði þeim í hættu!

Á Vísindavefnum eru fleiri svör um bíla, til dæmis:

Heimild og myndir:

Höfundur þakkar Einari Erni Þorvaldssyni aðstoð við fyrstu drög að þessu svari og þeim Ívari Kristleifssyni og Ólafi Torfa Yngvasyni sem skrifað hafa sjálfstætt nemendaverkefni um aflfræði bifreiðar í beygju....