Одна из самых необычных премьер Московского автосалона — проект НАМИ Шатл. Хотя бы потому, что это не вполне автомобиль, а прототип беспилотного транспортного средства. Темой беспилотников в НАМИ занимаются с 2012 года, и последние несколько лет главным демонстратором наработок становилась беспилотная Калина, однако Шатл имеет с ней очень мало общего.
Калина была лишь агрегатоносителем, а Шатл — это уже прообраз продукта, который должен прощупать рыночные перспективы, ведь НАМИ всерьез рассматривает возможности коммерциализации беспилотников.
Разумеется, речь не идет о беспилотных Ладах или Газелях, которые продавались бы в дилерских салонах. Даже автономные магистральные грузовики — это не первые беспилотники, которые могут появиться на наших дорогах. По проекту НАМИ, внедрение беспилотников начнется с перевозок на закрытых территориях: это может быть доставка компонентов или материалов внутри крупных предприятий или перевозка пассажиров автономными «челноками» в бизнес-парках, развлекательных комплексах или крупных выставочных центрах. Вторая очередь — это карьерные грузовики, которые работают в тяжелых экологических условиях, когда присутствие человека за рулем требует оборудовать кабину дорогостоящими очистными и защитными системами. Магистральные тягачи и автобусы на дорогах общего пользования — еще одна, более отдаленная, ступень. Военная техника — за скобками.
Так вот Шатл — это как раз пассажирский «челнок», микроавтобус длиной 4,6 м, шириной 2,0 м и высотой 2,45 м. Одним словом, маршрутка — только без маршрутчика. Кабины водителя вообще не предусмотрено, и все внутреннее пространство занимает салон с сидячими и стоячими местами, рассчитанный на 8—12 человек.
Дизайн разработан силами НАМИ, причем стилистические решения и тип кузова специально подобраны так, чтобы предусмотреть возможность обратного движения без разворота: Шатл почти симметричен с небольшими отличиями хвоста от носа.
Хотя компоновочно у него, конечно, два разных конца: в одном расположен основной блок аккумуляторов, в другом — дополнительные аккумуляторы, электрооборудование и электромотор мощностью 20 кВт. Под полом батарей нет — ради удобства входа и выхода. Двигатель вращает колеса только одной оси через одноступенчатый редуктор. Максимальная скорость — 25 км/ч.
Спереди и сзади установлено по две видеокамеры — плюс по одной стереокамере Mobileye, которая способна оценивать расстояние до объектов. По периметру — 16 сонаров, которые прощупывают пространство вокруг «челнока», а вот от лазерных сканеров решено отказаться из-за их высокой стоимости.
Кузов сделан из стеклопластика на металлическом каркасе, но выставочный Шатл по большей части создан с использованием обходных «концептуальных» технологий. У него «черновое» шасси с нивовской подвеской и «временный» набор 48-вольтовых аккумуляторов. Однако некоторые элементы уже сейчас сделаны с прицелом на мелкосерийное производство. Так, например, внешние панели почти в своем «серийном» виде — их можно выпускать и монтировать в условиях производства малых партий.
В финальном варианте Шатл должен получить 300-вольтовые литий-ионные батареи от автомобилей проекта Кортеж. Теоретически Шатл, как и Кортеж, тоже может превратиться в модульный проект: грузовой или пассажирский тип кузова, тип привода, запас хода, количество дверей, конструкцию подвески и архитектуру платформы будут выбирать исходя из возможностей производства и запросов рынка. Но за эти сферы в рамках проекта Шатл отвечает КАМАЗ.
Создатели беспилотника называют КАМАЗ индустриальным партнером: НАМИ отвечает за концепцию, инжиниринг, за «беспилотный» хард и софт, а КАМАЗ — за производство и маркетинг. Кроме того, в партнерство входит еще и Яндекс со своим опытом в ИТ-решениях, в навигации и в алгоритмах построения маршрута. Помимо этого могут появиться и другие партнеры, включая, например, российских дорожников или администрации городов, но это — более отдаленная перспектива, подразумевающая, что беспилотники уже выйдут на дороги общего пользования.
Вообще-то, цели и стратегию внедрения автономного транспорта для России должно сформулировать правительство или национальная программа AutoNet, в рамках которой готовится «дорожная карта» развития беспилотников. Однако пока эти тезисы не готовы, НАМИ — как ответственный за концепцию Шатла — ориентируется на собственное понимание перспектив беспилотника.
Как пояснили Авторевю замдиректора НАМИ по стратегическому развитию Алексей Гогенко и руководитель проекта Шатл Алексей Гуськов, в обозримом будущем, по их мнению, традиционные автомобили и общественный транспорт в городах почти полностью будут вытеснены беспилотниками. Но автономные машины будут курсировать не сами по себе, а в подчинении единой информационной системы, которая управляет транспортными потоками города. Именно «информационный центр» выбирает и корректирует маршрут, увеличивает или сокращает количество «челноков» на дороге, определяет их «распорядок дня», включая остановки для подзарядки и технического обслуживания. Электроника на борту решает лишь тактические задачи: оценка дорожного окружения, поддержание курса и объезд препятствий, — а вдобавок поддерживает связь с попутным или встречным транспортом и дорожной инфраструктурой.
Однако выставочный Шатл призван продемонстрировать «программу максимум» возможностей этого проекта, поэтому его оснащение шире и дороже, чем то, что может реально потребоваться рынку.
Кроме того Шатл — это еще и демонстрация возможностей НАМИ, да и всей российской автоиндустрии. Он, как лакмусовая бумажка, хорошо показывает, где сосредоточены отечественные компетенции. К примеру, дизайн, «софт» управления электроприводом, сам электропривод, жгуты проводки, программы распознавания изображения, система анализа и управления транспортными потоками разработаны российскими специалистами, но в части самих камер, лидаров, лазерных сканеров оснащение беспилотников зависит от иностранных поставщиков. Импортными также будут и литий-ионные ячейки, хотя собирать их в блоки планируется на отечественных предприятиях.
Задача в проекте Шатл на ближайший год — определить целевую стоимость подобного транспортного средства на рынке и объемы спроса.
Понятно, что крупнейшие автопроизводители сейчас видят свое будущее в сфере автономного транспорта, и российские разработчики не хотят отставать от прогресса, однако планы по широкому внедрению беспилотников в России могут вступить в некоторое противоречие со стратегией развития традиционной индустрии, которая сфокусирована на строительстве автозаводов и в перспективе ориентируется на рост отечественного рынка автомобилей. Хотя в автономном будущем в крупных городах спрос на частные машины, очевидно, должен падать.
«Мама, смотри, мыльница с глазками!» - закричал маленький мальчик, увидев на стенде беспилотник. Именно такую реакцию у ребенка вызвал оригинальный дизайн беспилотника второго поколения, совместно разработанного специалистами НАМИ и КАМАЗа. А что интересного в нем кроме внешности?
Беспилотник Шатл первого поколения на Московском автосалоне еще два года назад, он был, в сущности, ходовым макетом. Новая машина - это, по словам разработчиков, уже более продвинутый прототип. Интересно, что, несмотря на камазовские эмблемы, сам камский гигант в этом проекте является, по сути, инвестором: постройка и инженерная проработка беспилотников (сейчас их создано уже четыре) полностью ведется на мощностях НАМИ.
Как и раньше, Шатл - это небольшая маршрутка, где есть шесть мест для сидения, а еще шесть пассажиров могут стоять. Главное его внешнее изменение (помимо скругленных форм) - четко определенные передняя и задняя части. Способность одинаково бодро двигаться и вперед, и назад машина не потеряла, а подобная мера - требования законодательства.
Второе важное изменение - отсутствие двери по левому борту: это решение позволило сделать кузов более жестким. Единственная широкая двустворчатая дверь справа открывается кнопкой - как в или в электричках Ласточка. Правда, у представленного образца она не была оборудована системой обнаружения препятствий - сотрудники НАМИ на стенде волновались, что кого-нибудь может случайно прижать. Обошлось.
Технически машина представляет собой развитие предыдущей версии. Подвеска всех колес независимая. Также для лучшей маневренности все они умеют поворачиваться. Ведущей может быть как одна ось, так и обе, а в движение автобус приводится электромотором мощностью 74 кВт.
Все пространство под днищем занимают блоки литий-ионных батарей совокупной емкостью 35,5 кВт·ч. Заявленный запас хода 120 км. В блоки батареи скомпонованы специалистами НАМИ из ячеек, произведенных в «одной из азиатских стран».
Спереди и сзади на крыше установлены лидары
Скорость автобуса ограничена на уровне 40 км/ч - до этого порога системы автоматического управления работают стабильно. Они включают в себя два лидара, установленных на крыше, а также блоки камер и ультразвуковых датчиков, размещенные по всему периметру кузова.
Автобус уже сейчас умеет стабильно двигаться в разных погодных условиях. Если на дороге появилось препятствие (животное, пешеход, велосипедист или другой автомобиль), автоматическая система способна «обдумать» и принять решение - объезжать или останавливаться.
До выезда Шатлов на дороги общего пользования пока далековато: как и в случае с , нужно как минимум подтянуть законодательство. Впрочем, в тестовом режиме, посетителей матчей чемпионата мира в Казани беспилотные автобусы уже катали по территории стадиона. И время от времени Шатлы будут появляться и на других закрытых от общественного движения территориях.
Я задумчиво смотрю на медленно проплывающий за окном пейзаж. Интересно, через сколько лет это будут не деревья закрытой территории столичного НАМИ, а скверы и аллеи городских улиц? Ведь сижу я не в обычном автобусе, а в футуристическом «шарике» НАМИ Шатл, где какие-либо органы управления не предусмотрены в принципе. Он создан в единственном экземпляре, его кузов пока представляет собой полноразмерный макет, двери лишены электроприводов, а скорость всего 5 км/ч. Но всё-таки он едет - сам! И везет меня на встречу с его создателями.
Кому нужны беспилотники при наших разбитых дорогах без разметки, сложном климате, непредсказуемых водителях и пешеходах? Но отказаться от прогресса - значит обречь себя на постоянное пребывание в таких условиях. А беспилотник - это огромный шаг вперед.
Шатл невелик: 4,6 м в длину и два в ширину. Но это не легковушка, а, по сути, автобус недалекого будущего. Благодаря внушительной высоте (2,5 м) и однообъемному кузову в салоне может разместиться дюжина человек: шестеро сидя, остальные стоя. Концепция не оригинальна, но и подсмотренной у Запада ее не назовешь. Это общая тенденция.
Москва‑2033
Вы открываете мобильное приложение в своем смартфоне и заказываете транспорт на ближайшую поездку. Буквально через несколько минут машина останавливается под вашими окнами. Это не такси, а электрический Шатл с автопилотом. И в нем уже есть пассажиры. Система собирает заявки от множества пользователей и прокладывает оптимальные маршруты для таких микроавтобусов. Персональным пространством личного автомобиля придется пожертвовать, зато пешие переходы минимальны, равно как затраты времени и денег на дорогу.
Границы частного и общественного транспорта со временем сотрутся. Тратиться на покупку и содержание персональной машины будет невыгодно, ведь практически эквивалентной ей по удобству станет самоходная капсула на несколько человек. Впрочем, подобная транспортная инфраструктура - это уже следующий шаг. А на первых порах такая техника будет эксплуатироваться на закрытых территориях - в парках, наукоградах, выставочных центрах. Там, где минимум нештатных ситуаций, маршруты стандартны и не слишком сложны для того, чтобы оттачивать умения автопилота.
Двенадцатиместный Шатл - лишь один из возможных вариантов. Покупатель сможет заказать кузов любого типа - от роскошного салон-вагона до грузовика. Кузов водрузят на варьируемое модульное шасси с силовым агрегатом. К примеру, показанный нам первый экземпляр Шатла - переднеприводный, с одним электромотором. А можно установить два двигателя (по одному для каждой из осей) или использовать четыре мотор-колеса - и тогда машина станет полноприводной.
Энергия прогресса
Литий-ионные аккумуляторы расположены под полом и сиденьями. Их количество определяет покупатель, исходя из условий работы. Один модуль емкостью 5 кВт·ч обеспечивает запас хода до 50 км. Управляющий складом или небольшой территорией, скорее всего, ограничится такой конфигурацией. Если же электромобилю предстоят большие пробеги, количество модулей можно увеличить до шести. Автономность вырастет пропорционально - до 300 км. Но такой вариант существенно затратнее, поскольку батареи остаются самым дорогим элементом.
Аккумуляторы разработаны и созданы в НАМИ, как все системы управления, безопасности и обогрева. У института накоплен опыт совместной работы в этой части, в том числе с АВТОВАЗом. Химические элементы - покупные, поставщиками выступили зарубежные и российские компании. Заявленная разработчиками работоспособность - 2000 циклов зарядки-разрядки.
А наш климат? О нем не забыли. Есть жидкостный обогрев на случай холодной погоды. Предусмотрена функция самопрогрева аккумуляторов перед началом работы - за счет отбора небольшого количества электроэнергии из запасенной в батарее. Интенсивность и продолжительность прогрева определяются температурой окружающего воздуха: чем она ниже, тем больше будет потреблять из сохраненного запаса каждый модуль. Это снижает автономность, но благотворно сказывается на сроке жизни батарей: большие нагрузки промерзшим аккумуляторам противопоказаны.
Можно использовать и другой способ прогрева - при помощи штатной жидкостной системы. Получается аналог автомобильного подогревателя для двигателя внутреннего сгорания: незадолго до начала поездки включается циркуляция - и к приходу владельца машина готова к движению. С точки зрения эффективности, затрат энергии и ресурса батарей выгоднее использовать режим самопрогрева.
Сложнее с поддержанием температуры в салоне. В этом вопросе окончательного решения пока нет. Стандартный подход с вентилятором и системой воздуховодов неэффективен из-за высокого энергопотребления. К тому же через огромные двери салон мгновенно выстуживается на остановке. Скорее всего, будет реализовано комбинированное решение: сверху воздух станут подогревать инфракрасные панели, а обогреваемые сиденья, пол и поручни помогут им в создании комфортной температуры. Но и на это нужно немало энергии.
Органы чувств
Электромобилем, даже отечественным, нас не удивишь. Система автономного вождения - вот что представляет основной интерес. КАМАЗ полным ходом испытывает беспилотный грузовик . И на корме Шатла значится имя челнинского завода. Один и тот же проект в разной обертке? Нет, КАМАЗ выступает лишь техническим партнером НАМИ в проекте.
Конфигурация автопилота , в целом, стандартная. Ультразвуковые датчики дальностью действия 3–6 м установлены в бампере, за «скорлупой» которого спрятаны радары ближнего и дальнего (до 250 м) действия - с широким и узким углами обзора соответственно. За лобовым стеклом - стереокамера, «видящая» на расстоянии до 250 м. А вот лидар в комплексе использоваться не будет. На прототипе он есть, но разработчики уверены: комбинация обычных радаров и камеры позволят обходиться без него.
Мне очень понравилось, как замгендиректора НАМИ Алексей Гогенко и директор институтского центра информационных и интеллектуальных систем Денис Ендачев, с которыми мне удалось пообщаться, высказывались о своем детище. Они не скрывают, что все «органы чувств» у машины пока импортные - достойных аналогов в родном отечестве нет. Опытные образцы российских радаров находятся на стадии разработки, потому на Шатле им места не нашлось. И нечего стыдиться. Лучше подождать, чем устраивать «импортозамещение любой ценой».
Автозавод КамАЗ показал в действии первые прототипы беспилотного автобуса КАМАЗ-1221 Ш.А.Т.Л. (Широко Адаптивная Транспортная Логистика). Первый макет был представлен публике еще в 2016 году, а теперь завод выкатил два рабочих прототипа.
Несмотря на то, что концепция сохранилась, внешне автобусы Ш.А.Т.Л. стали другими: изменилось оформление передней части, остекление, форма светотехники и некоторые кузовные панели. Четыре сдвижные двери открывают доступ к просторному салону, рассчитанному на 12 пассажиров.
КамАЗ-1221 Ш.А.Т.Л. автозавод из Набережных Челнов разрабатывал совместно с НАМИ, который отвечал за интеллектуальную систему автопилота. Сборкой прототипов также занимался НАМИ.
Традиционных органов управления для водителя тут нет. Электробус использует данные цифровых карт, систем навигации и органов технического зрения для передвижения по дорогам с твердым покрытием.
В основе конструкции - несущая алюминиевая рама, на которую установлен корпус из композитных материалов. Такая концепция позволит создавать на этом шасси легкие грузовички с автономным управлением и даже спецавтомобили.
Во время презентации беспилотный автобус продемонстрировали в динамическом режиме. На специальном закрытом треке длиной 650 метров по песчаной насыпи вдоль реки Казанка он передвигался со скоростью 10 км/ч, хотя заявленная "максималка" составляет 110 км/ч.
Остановки КамАЗ-1221 Ш.А.Т.Л. может совершать только в заранее запрограммированных местах. Пассажиры будут сами управлять системой открывания дверей, системой выбора остановочного пункта для высадки, остановкой по требованию, аварийной остановкой, вызовом помощи, ручным открыванием дверей, а также использовать USB-порт для зарядки электронных устройств.
Информация о параметрах движения и режимах работы узлов и агрегатов передается на сервер КамАЗа, используя экспериментальную сеть 5G от «МегаФона». Только сеть такого уровня может обеспечить необходимую скорость передачи данных для управления электробусом.
«Электродвижение и беспилотный транспорт — сегодня в числе основных направлений развития российского машиностроения, — сообщил прессе генеральный директор КАМАЗа Сергей Когогин. — ШАТЛ — это наша новейшая разработка, на примере которой можно проследить основные тренды развития автомобилестроения. При этом КАМАЗ-1221 — это лишь одна из уникальных моделей беспилотной техники, из ряда тех, над которыми сейчас активно работают специалисты КАМАЗа в рамках развития интеллектуальных транспортных систем».
Кстати, планировалось, что беспилотные автобусы будут готовы к ЧМ-2018 и будут использоваться для обслуживания матчей в Казани. Но судя по всему они еще далеки от готовности. Серийное производство ШАТЛов должно начаться в 2021-2022 гг. К этому времени в России планируют подготовить законодательную базу под использование машин с автопилотом. Но это лишь планы.
Кстати, так выглядил экспериментальный образец.
Беспилотный пассажирский автобус под названием «Шатл» Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт НАМИ представил на Московском международном автосалоне. Длина транспортного средства будущего — 4,6 м, ширина — 2 м, высота — 2,5 м. Футуристический мини-автобус, напоминающий внешне черную космическую капсулу, может вместить 12 пассажиров.
Каркас выполнен из композитных материалов. Для удобства посадки-высадки раздвижные двери открываются с обеих сторон. Места для сидения расположены по обе стороны транспортного средства. В салоне есть небольшие плазменные экраны, на которых в дальнейшем должен демонстрироваться маршрут следования и другая полезная информация. Предполагается, что они будут сенсорными.
Как рассказали «Газете.Ru» представители института, этот автобус существует в единственном экземпляре и был построен полностью специалистами НАМИ за счет собственных средств института без привлечения инвестиций. Новинку позиционируют как наземный пассажирский транспорт для мегаполисов. На воплощение задумки ушло всего несколько месяцев. Ускорить процесс создания беспилотной схемы управления для «Шатла» помогло использование наработок и опыт создания и испытаний знаменитой беспилотной модели Lada Kalina. Вот над этим проектом инженеры трудятся с 2012 года и уже несколько раз обновляли оборудование и программное обеспечение беспилотного автомобиля.
В «Шатле» вместо живого водителя за движение отвечают различные датчики, радары, 16 сонаров, четыре видеокамеры и две стереокамеры Mobileye, которые оценивает расстояние до различных объектов.
Все в совокупности они помогают просканировать местность и с помощью программного обеспечения построить трехмерную картину местности, а также движущихся по ней объектов. Программа оценивает предполагаемое поведение этих предметов и принимает решение о дальнейших действиях. Например, торможении — если по дороге бежит пешеход. Максимальная скорость прототипа — 25 км/ч, но в дальнейшем она, конечно, будет увеличена.
Вызвать «Шатл» можно будет при помощи специального приложения для смартфона — беспилотник будет следовать по удобному маршруту и при этом подбирать пассажиров, которым с вами по пути.
Напоминает проект каршеринга от Uber, только без водителя.
Артем Сизов/«Газета.Ru»
Чтобы беспилотник в будущем стал серийным, уже достигнута предварительная договоренность с КамАЗом, который сам продолжительное время работает над созданием автономных грузовиков. Планируется, что специалисты компании помогут НАМИ человеческими ресурсами, а проще говоря, предоставят специалистов, которые смогут выполнить огромный объем рутинных работ.
«Специалисты КамАЗа помогут нам прописать программное обеспечение, провести испытания, — рассказал «Газете.Ru» руководитель проекта «НАМИ Шатл» . — Производить серийные экземпляры также будем на их мощностях».
О том, когда проект дойдет до конвейера, пока говорить рано — ближайшие полтора-два года уйдут на доводку «Шатла» до ума, то есть на научно-исследовательские инженерные работы.
Следующий этап — пилотная эксплуатация. «Шатл» уже умеет следить за полосой, считывать дорожные знаки, притормаживать перед препятствиями. Однако теперь его навыки нужно отшлифовывать, чтобы просчитать все возможные условия работы и застраховаться от осечек.
«На нашей территории, где пока ездит «Шатл», мы знаем каждый камешек, — пояснил Пронин. — А нам надо испытывать его в разных ситуациях, сочетая объекты и препятствия. Все это реально, просто требует много времени. Сейчас на испытаниях объект показывает себя хорошо — он может ехать туда, куда ему построят путь. Может реагировать на препятствия, объезжать их, останавливаться, если пешеход перед ним переходит дорогу».
Чтобы проект был рентабельным, в НАМИ подсчитали, что для начала им необходим заказ 50-100 единиц в год при общем парке в стране 400-500 штук. Это только на первое время. Главный предполагаемый заказчик — городские администрации и госучреждения. Плюс для запуска проекта необходимо дождаться создания соответствующей нормативной базы — пока автомобили ездить без водителей не имеют права.
Отметим, что в России компании, которые ведут разработку и производство беспилотников, вправе рассчитывать на серьезную господдержку. В июле 2016 года премьер-министр утвердил постановление относительно правил субсидирования производства беспилотного транспорта. Согласно документу, в 2016 году производителям автономных колесных транспортных средств со штатом более 300 человек полагается поддержка в размере до 1 млрд руб. ежемесячно.
Для получения господдержки нужно выполнить ряд жестких условий.
В том числе создать опытные образцы систем управления двигателем и оборудованием в салоне автомобиля, создать собственный научно-технический центр и разработать бизнес-план по выпуску беспилотников в ближайшие пять лет.
Эффективной будет считаться реализация проекта, если в 2016 году предприятие разработает электронные системы транспортного средства. Затем в 2017 году проведет их испытание, а в 2018 году будет разрабатывать системы дистанционного управления транспортным средством. В 2019 году компания должна заняться разработкой автономной системы управления автомобилем. В 2020 году должна пройти вариация систем, а в 2021 году — сертификация и серийный выпуск электронных и электрических систем транспортного средства, в 2022-м — сертификация и начало серийного производства.