科技行者固特异如何利用数字技术创造更“聪明”的轮胎

固特异如何利用数字技术创造更“聪明”的轮胎

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2020年5月13日 16:10:17 科技行者
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随着驾驶方式发生改变,汽车上的每一个零部件的设计和功能也要适应这种变化——其中也包括轮胎。

来源:科技行者 2020年5月13日 16:10:17

关键字:汽车 人工智能 数字孪生

我们的驾驶方式正在发生改变。在全球范围内,城市化、拼车以及最终的无人驾驶汽车等趋势将意味着我们对交通工具的需求也会发生变化。为了应对这一挑战,汽车上的每一个零部件的设计和功能都应该重新调整以适应这些变化了的需求,其中当然也包括轮胎。

在这方面,固特异是全球领先的汽车轮胎供应商,除此之外,该公司还提供各种类型的商业、工业和农用车辆的轮胎。自19世纪末以来,这家美国的轮胎制造商不断引领轮胎技术的发展并因此声名卓著。在21世纪的今天,它仍然在使用包括人工智能(AI)在内的各种尖端技术以保持竞争优势。

这样做的原因在于,随着汽车变得更加电气化和自动化,对运动部件的依赖性也在降低,而看似技术含量不高的轮胎,却可以通过创新,不断地带来收益。如今,汽车上需要进行日常维护和定期更换的零部件的数量越来越少,而轮胎就是其中之一。在理想的世界中,它也应该是极少数和外部物理对象接触的零部件之一。这意味着它可以使用虚拟“感官”——即触觉。

固特异首席技术官Chris Helsel解释说,这是他们在几年前开始重新思考,轮胎如何让变得更“智能”的起因,他们希望让轮胎更有效地完成自己的“使命”,并且希望这种做法能够帮助他们更好地理解当橡胶碰到路面时发生了什么。他表示:“我们开始思考,如何让轮胎变成汽车的整个使用寿命过程中一种更为永久的结构——这就是ReCharge这个概念的起源。”

ReCharge概念轮胎原计划于三月份在日内瓦国际车展上向全世界推出,不过该车展后来取消了。这款轮胎使用了人工智能技术监控并学习驾驶员的行为。在它的使用寿命中,会使用一种受到蜘蛛丝的碳结构启发的合成材料,从而改变轮胎的成分,使其适应车辆的行驶方式。

不同的材料可以通过可替换的“小球”被分配到轮胎之中。这些“小球”会将材料推送到轮胎结构中的孔隙,使它能够在检测到磨损发生的时候有效地重构轮胎的外表面。除了强化表面(这将使轮胎使用寿命更长——甚至接近车辆的使用寿命),轮胎对于驾驶员来说也可以变得更加“个性化”。

当这种技术投入生产时,这意味着我们能够自动收到制造商提供的“填充包”,这是厂商通过人工智能对我们的个人使用模式进行预测的结果,我们现在也可以通过同样的方式从打印机生产厂商那里获得替换墨盒。

Helsel表示:“这些‘小球’可以进行调整,比如,如果你经常在高速公路上行驶,那么磨损就不会太严重,就不需要太强的快速制动距离和操控性方面的性能,因此,材料就可以针对燃油经济性进行特别的调整。再比如,如果你的驾驶模式中需要很多起停和转弯(在城市道路上),磨损就会比较严重,我们就会建议你选择高磨损型的产品。”

这个概念也能够在可持续性方面带来许多好处。举例来说,传统轮胎中会将石化衍生的合成橡胶和天然橡胶混合以提高现代轮胎的耐用性和性能,而根据ReCharge这个概念,制造商们则会试图减少对合成橡胶的依赖。

ReCharge是固特异智能轮胎原型的最新版本。它提出的基础是发送到固特异云服务器端的信息,这些信息经过处理之后,通过安装在轮胎和轮毂之间的轮胎远程信息处理组件,生成“驾驶员签名”配置文件。

Helsel解释说:“这个概念之所以重要是因为车辆上有很多传感器,但我们认为在零部件中有一个与道路接触的传感器是非常重要的。”“我们真正想要努力实现的目标是,拥有能够实时监测道路界面上所发生事情的能力。今天还没有人能够做到这一点。”

现如今,汽车中确实安装了很多可以进行监测的传感器,例如监测冰冻和制动器可能无法达到最佳性能的传感器。但是,固特异的技术则更进一步,可以通过数百万轮胎的行驶数据进行复杂的预测。

随着智慧城市时代的到来,这些信息还可以被用于更高效地维护高速公路,减少车辆磨损并降低事故发生率。

Helsel表示:“如果考虑到一年内销售的轮胎数量的话,我们可以在任意时刻迅速让五亿个传感器接触道路,然后充分利用这些信息。”

多年以来,固特异一直在研究人工智能技术及其对现实世界驾驶的影响。这些工作中最重要的领域之一就是模拟,这也正是Helsel加入固特异之后首先开始的一项工作。这个设计、原型设计和测试方面的概念现在被称为“数字双胞胎”,作为这一概念的早期采用者,固特异将“构建和测试”的流程从现实世界转移到虚拟世界之中,并且通过这种方式,将其产品开发的成本至少降低了一半。

Helsel表示:“当我刚进入这个行业的时候——大约是25年前——所有的一切都是围绕着测试的。我的角色是计算机建模,建立轮胎的虚拟模型并测试数据。现在,我们几乎已经拥有了‘让板凳立住的第三条腿’——我们的数据可以说是滚滚而来。”

“而且,我们并不将其局限于产品开发。想想你用于运营业务的所有系统……无论是进行产品开发还是需求规划,只要你想得到的,都可以使用它们……所有这些企业的职能都非常相似,这可以让知识工作者变得更有效率和成效。”Helsel说。