自动驾驶汽车的历史

在20世纪80年代，像《终结者》和《霹雳游侠》这样的流行文化标志推动了全自动机器人和汽车的概念。在随后的几十年里，我们逐渐接受了自动驾驶汽车作为即将到来的现实这一概念，但它们仍然局限于科幻作品中。

但如今，随着传感器、计算和执行器技术的迅速进步，通用机器已经通过自动化和优化显著提升了它们的效率和性能。自动驾驶车辆（AV）、自主机器人和自动驾驶汽车都依赖相同的核心技术，如机器学习算法、高科技传感器以及实现最小化人类交互的自主功能需求。   鉴于这些设备之间的技术是相通的，本文将探讨自动驾驶汽车和自主机器人的历史，以及它们如何引领未来发展的时代。

第一个自动驾驶机器人

现代自主机器人和车辆通过机器学习算法（如神经网络）运行，这些算法中的许多都基于人类大脑的实际组织结构。毫不奇怪，最早构思出的自主机器人之一是由一位神经生物学家创造的。   威廉·格雷·沃尔特（William Grey Walter）是一位在神经生理学和控制论领域具有背景的美籍/英籍科学家，他研发了第一个设计用来模仿人类思考方式的机器人。这些机器人名为埃尔默（Elmer）和埃尔西（Elsie），它们通常的形状和大小与两只乌龟相仿，并被设计成能够对光线刺激做出特定反应。   埃尔默和埃尔西是在二战结束后不久使用军用剩余零件和闹钟制造的，但它们对机器人领域的影响延续到了下一代自主机器人和车辆。这些机器人展示了最简单（也是最早）形式之一的自主导航技术。

第一台自主工业机器人

第一台工业机器人Unimate是由发明家乔治·德沃尔（George Devol）于1954年推出的，并于1961年首次在通用汽车的生产线上投入使用。Unimate负责自动化执行模具冷却任务。新铸造的（且非常炙热的）门把手被放入冷却液缸中，从而消除了让人类承担这一极其危险且可能有害任务的必要性。   Unimate的系统化任务存储在一个鼓式存储装置中。它配备了一个类似于计算机的盒子，用于完成所需的功能定位。Unimate帮助工业和制造领域开发了对自主机器人的认识，为今天在世界各地的生产线上出现的几乎所有任务导向型自主机器人奠定了基础。

第一个通用型自主机器人

Shakey是第一个能够帮助完成单调任务的个人助理机器人，它的研发工作于1966年至1972年间在斯坦福研究所人工智能中心进行。这项发明是首个通过逻辑推理来实现物理动作的自主设备。Shakey集成了计算机视觉、自然语言处理、执行器和传感器等技术。它能够接受人类发出的基础指令，将这些指令分解为简单的动作，再通过内部系统将这些动作进一步分解为具体的动作序列。   虽然这看似新颖，但这种信息分解方式在现代自动驾驶车辆中仍然沿用。例如，特斯拉汽车具有“召唤”功能，用户可以通过该功能让特斯拉在停车场中自动导航并抵达用户所在位置。这辆特斯拉能够将这个指令分解为一系列具体的动作，而这些动作又由一系列具体的系统控制指令组成。

第一辆自动驾驶汽车

1995年，第一辆自动驾驶汽车成功从匹兹堡到圣地亚哥进行了试验性驾驶，尽管它并非一辆标准量产车辆。这辆被称为Navlab5的汽车是卡内基梅隆大学机器人研究所改装的十辆汽车中的第五辆。它是一辆能够自主转向的自动驾驶车辆。在其他九辆Navlab汽车中，有些是半自动驾驶的，而另一些则在特定场景下是完全自动驾驶的。   Navlab5因能够从匹兹堡到圣地亚哥自主转向，无需额外的人类输入，被誉为首辆自动驾驶汽车。虽然车辆的实际驾驶员负责加速和制动操作，但Navlab5能够使用摄像头以及多种其他传感器在超过2000英里的行程中进行导航而无需人类干预，这一壮举被视为自动驾驶车辆和机器人技术历史上的里程碑事件。

首款配备智能避障功能的车辆

也许可以被视为同时属于自主机器人和自主车辆的设备，火星探测车 Sojourner（探路者）是第一个能够智能地感知、识别、分类并穿越特定障碍物的自主装置。Sojourner 由 NASA 在20世纪90年代初期开发，并于1997年7月5日成功登陆火星。   由于火星和地球之间存在5到20分钟的通信延迟，火星探测车需要具备导航智能，使其能够在无人干预的情况下自主驾驶。虽然火星探测车由地球上的科学家远程控制，但他们只是为探测车指示接下来的目标位置，而不是具体的导航路径或策略。   Sojourner 使用激光和摄像头来识别和测量物体，以更好地规划如何移动到下一个目标位置。尽管自1997年以来，物体检测技术较 Sojourner 所使用的技术已经取得了巨大的进步，但这辆火星探测车使用的基于激光的检测技术是首创，并为现代 LIDAR 技术和物体检测方法奠定了基础。

首款量产自动驾驶汽车

关于第一辆量产自动驾驶汽车的争议取决于对自动驾驶的定义。目前还没有量产汽车能够实现4级或5级自动驾驶，但如今在路上行驶的许多汽车已经具备了3级自动驾驶的能力。从1级和2级自动驾驶的汽车开始量产是在1990年代末至2000年代中期。例如，2006年的雷克萨斯LS 460是首款量产的能够实现主动车道保持辅助的自动驾驶汽车，这意味着它可以完全控制车辆的转向，并在车辆偏离目标车道时进行修正。本田早在2003年就实现了这一功能，但仅应用了车辆转向所需扭矩的80%。这些早期的车道保持辅助技术依靠安装在挡风玻璃上方的摄像头来判断车辆在车道中的位置。

现代自主机器人与车辆

有数百家公司正在致力于实现完全自动驾驶汽车，但在许多行业中，完全自动化的机器人已经在全面运行。 黑暗仓库 由完全自动化的机器人和车辆组成，这些设备能够操作整个仓库设施，几乎无需人工干预。世界各地几乎所有行业的现代制造商都依靠自动化机器人来执行特定任务，以实现人类无法企及的灵活性和效率。   与此同时，许多行业——包括商业汽车领域——正在将不同程度的自动化融入我们的日常生活。不到一个世纪前，埃尔默（Elmer）和埃尔希（Elsie）还只是漫无目的地追随房间中的光线。而现在，我们在地球的每个角落都有半自动和完全自动化的机器。