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茄子帶來靈感 解決了自動駕駛汽車的視覺難題

2019-02-15

  由于深色吸收光線,無人駕駛汽車的導航激光碰到黑色不會反射,導致無法檢測黑色汽車。世界最大的汽車涂料生產商PPG正在設計一種涂料,使激光器發(fā)射的近紅外光能夠穿過黑色汽車的外層,并從反光底層反彈,從而使傳感器看到它。

  一個世紀以前,Henry Ford發(fā)明了大量T型車來改變運輸方式,當時它只有黑色款式。為了滿足買家的個性化需求,隨后制造商推出各種色系的汽車?,F(xiàn)在,該行業(yè)正在努力改變原有顏色,以解決無人駕駛汽車的危險盲點。由于深色吸收光線,無人駕駛汽車的導航激光碰到黑色不會反射,導致無法檢測黑色汽車。

  所以,這對制作油漆的老牌公司來說蘊藏著巨大的潛力。世界最大的汽車涂料生產商PPG正在設計一種涂料,使激光器發(fā)射的近紅外光能夠穿過黑色汽車的外層,并從反光底層反彈,從而使傳感器看到它。這個想法是PPG從紫色茄子獲取的靈感,正如農場使用類似的技巧在炎熱天氣下保持涼爽。

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  PPG和其他公司看到了解決無人駕駛技術最棘手問題的有利時機,即使道路上的汽車數量減少,也能確保對其產品的需求。

  汽車已經可以通過配置的傳感器進行自主泊車、自動剎車、避開障礙物,并找到正確的車道。油漆和涂料會干擾或改善這些傳感器的性能,艾仕得涂料系統(tǒng)有限公司CTO Barry Snyder 說:“從油漆的角度來看,無人駕駛汽車帶來了一些新的重大問題。但是,只要有技術就可以參與我們面臨的挑戰(zhàn)?!?/p>

  無人駕駛汽車的普及將鼓勵更多的乘用車共享,從而減少新車銷量,給油漆制造商帶來諸多威脅。人為駕駛事故的減少會使維修店油漆銷量下降,對于從汽車涂料中獲得超過80%收入的艾仕得來說,風險尤其高。

  但是前景依然看好,PPG CTO David Bem說:“無人駕駛汽車需要的油漆、密封劑和其他涂層要比目前的多一倍。如果電動馬達成為無人駕駛汽車的主流動力模式,涂料使用量增加幅度將超過10倍。即使汽車制造商生產量因共享汽車的使用而縮小,我們仍然能看到增長。“

  這主要是因為電動汽車需要巨型電池組,車上的每個組件都需要特殊涂層。有的防止過熱,有的防止潮濕或腐蝕。根據PPG統(tǒng)計,電動汽車可能需要超過1,000平方米的涂料,而傳統(tǒng)汽車則只需要約70平方米。

  “你正在經歷100年來汽車動力總成的第一次重大改變,”茄子技術發(fā)明人、PPG高級科學家Stuart Hellring說。

  PPG CEO Mike McGarry任命了一個特別委員會,要求直接向他匯報。他們的目的是從制造商身上尋找新的商機,包括從特斯拉公司到準備將無人駕駛汽車推向市場的通用汽車公司。目前,這支獨立團隊正在關注電池方向。

  為了防止飛機客艙在太陽眩光下過熱,PPG重新設計了最初開發(fā)的涂層系統(tǒng),并從2015年開始應用于飛機上。該技術基于茄子生物特性,能使穿透紫色表面的近紅外光在白色肉體的作用下反射出去。根據PPG的報道,涂層系統(tǒng)將飛機外表溫度降低25°F,艙內溫度降溫6°F左右。

  PPG用特種顏料替代深色涂料中的吸光炭黑,其中一些由化工巨頭BASF SE制造。雖然舊式汽車不會使用這種檢測增強型油漆,但自動駕駛汽車會使用聲納、雷達和攝像頭進行導航。PPG表示,這些技術將有助于縮小差距,直到新涂料出現(xiàn)。

  在與汽車制造商討論激光雷達時, PPG發(fā)現(xiàn)還可以解決其他問題。一些汽車油漆的金屬光澤會干擾保險杠后面的雷達系統(tǒng),所以PPG開發(fā)出專門研究雷達吸收涂層的康明微波設備,尋找解決方案。當汽車制造商抱怨傳感器的性能下降,如變臟或結冰時,Bem表示,PPG開發(fā)了改變涂層微觀表面以排斥水和泥漿并防止結冰的方法。

  他說:“不同于在汽車上使用一種多功能涂層,我們在不同區(qū)域可以涂上四種、五種或六種不同類型的涂層。越復雜,越有利于我們這樣的公司。”

  PPG還在開發(fā)一種可應用于無人駕駛汽車的條形碼,這種條形碼的顏色肉眼不可察覺,但可以由其他車輛掃描,得到有關品牌、型號的信息以及制動距離等性能數據。該技術還可以部署在路牌和其他道路設施上,幫助無人駕駛車輛導航。

  卡內基梅隆大學機器人研究所首席項目科學家Christoph Mertz說,盡管大多數無人駕駛汽車都是通過無線電信號進行通信,但條形碼具有強大的系統(tǒng),可以作為備受歡迎的備份?!叭哂嗫偤玫?,特別對于無人駕駛汽車,如果出現(xiàn)錯誤,很可能就是致命的。任何需要傳遞的信息,最好都能用多種方式傳遞,”他說。

  Snyder說,一些解決方案會產生其他需要解決的問題。如果車輛涂有自潔涂層來保持傳感器清潔,則不用粘附在表面上的潤色油漆來增加維護和修理的挑戰(zhàn)性。但是,對于涂料公司來說這是好事,因為他們將不得不提供新的防刮劑。

  “除了重新油漆,難道還有其他防止污垢不粘住的辦法嗎?”Snyder問?!巴苛暇褪俏覀兊氖聵I(yè)?!?/p>


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