Autonomisen ajoneuvon suunnittelu pienoiskaupunkiin

Abstract

Autonomisten ajoneuvojen kehityksessä todellisen mittakaavan testaus ja kehitys voi olla kallista, riskialtista ja aikaa vievää. Pienen mittakaavan autonomiset ajoneuvot tarjoavat kustannustehokkaan ja nopeasti muokattavan alustan testaukselle ja kehitykselle. Haasteena pienessä mittakaavassa on sen tuomat kokorajoitteet, jotka johtavat kompromisseihin komponenttivalinnoissa ja ohjelmistojen kompleksisuudessa rajoitetun laskentatehon myötä.

Tässä työssä suunnitellaan pienen mittakaavan autonominen ajoneuvo Lego-palikoista rakennettuun pienoiskaupunkiin. Aluksi työssä tutkitaan olemassa olevia autonomisten ajoneuvojen teknologioita ja teoriaa. Ajoneuvolle määritellään toiminnalliset vaatimukset, kuten kaistan seuraaminen, esteiden väistäminen ja liikennevalojen tunnistaminen. Suunnitelma hyödyntää Raspberry Pi 4 -tietokonetta, DC-moottoreita pulssiantureilla ja kameraa. Ohjelmistoarkkitehtuuri suunnitellaan toimimaan ROS 2 -ohjelmiston avulla, jossa kaistan- ja esteentunnistusalgoritmit ohjaavat ajoneuvon käyttäytymistä tilakonemallin avulla.

Työn tulos on suunnitelma yksinkertaiselle autonomiselle ajoneuvolle, joka oikein toteutettuna täyttää määritetyt vaatimukset. Ajoneuvo pystyy toimimaan itsenäisesti pienoiskaupungin ympäristössä ja noudattamaan sille asetettuja sääntöjä. Tulokset osoittavat pienen mittakaavan ajoneuvojen potentiaalin autonomisten ajoneuvojen tutkimuksessa. Suunnitelmassa havaitaan kehityskohteita, ajoneuvon koon optimoinnin suhteen ja toiminnallisuuden lisäämiseksi erityisesti paikannuksen osalta.