پایگاه خبری اسب بخار
مرجع تخصصی اخبار و ویدیو خودرو

فرمان بدون اتصال مکانیکی (Steer-by-Wire) چیست و چگونه کار می‌کند؟

اگر فرمان خودرو دیگر هیچ ارتباط مکانیکی با چرخ‌ها نداشته باشد، آیا همچنان می‌توان با اطمینان رانندگی کرد؟ این پرسشی است که تا چند سال پیش بیش‌تر به فیلم‌های علمی-تخیلی شباهت داشت، اما امروز پاسخ آن در محصولات جدید برخی خودروسازان بزرگ دیده می‌شود. فناوری Steer-by-Wire آرام‌آرام در حال تغییر یکی از قدیمی‌ترین اجزای خودرو است؛ تغییری که می‌تواند مسیر توسعه خودروهای آینده را دگرگون کند.

بیش از یک قرن است که فرمان خودرو با یک اصل ساده کار می‌کند؛ راننده فرمان را می‌چرخاند و این حرکت از طریق یک اتصال مکانیکی به چرخ‌های جلو منتقل می‌شود، اما حالا خودروسازان در حال کنار گذاشتن همین سازوکار قدیمی هستند.

فناوری Steer-by-Wire یا «فرمان بدون اتصال مکانیکی» در حال ورود به خودروهای تولید انبوه است؛ فناوری‌ای که می‌تواند طراحی خودرو، تجربه رانندگی و حتا مسیر توسعه خودروهای خودران را تغییر دهد.

اگر امروز کاپوت یک خودرو را بالا بزنید، هنوز هم مجموعه‌ای از میل فرمان، ستون فرمان، جعبه فرمان و قطعات مکانیکی را خواهید دید که وظیفه انتقال حرکت دست راننده به چرخ‌ها را بر عهده دارند. این ساختار سال‌هاست امتحان خود را پس داده است، اما محدودیت‌هایی هم دارد؛ از وزن بالا گرفته تا اشغال فضای زیاد و محدود کردن آزادی طراحان خودرو.

این‌جاست که فناوری Steer-by-Wire وارد میدان می‌شود. در این سیستم، دیگر خبری از اتصال مکانیکی دائمی بین فرمان و چرخ‌ها نیست. حرکت فرمان توسط حسگرهای دقیق ثبت می‌شود، کامپیوترها آن را پردازش می‌کنند و در نهایت موتورهای الکتریکی نصب‌شده روی جعبه فرمان، چرخ‌ها را به همان میزان مورد نیاز می‌چرخانند. همه این فرآیند تنها در چند هزارم ثانیه انجام می‌شود و راننده تفاوتی از نظر سرعت واکنش احساس نمی‌کند. این فناوری اکنون برای خودروهای سواری استاندارد ایمنی اختصاصی نیز پیدا کرده و استاندارد بین‌المللی ISO ۱۹۷۲۵ در سال ۲۰۲۶ برای آن منتشر شده است.

فرمانی که دیگر به چرخ‌ها وصل نیست

شاید در نگاه اول حذف اتصال مکانیکی بین فرمان و چرخ‌ها نگران‌کننده به نظر برسد، اما این فناوری سال‌هاست در صنعت هوانوردی با عنوان “Fly-by-Wire” استفاده می‌شود و حالا صنعت خودرو نیز مسیر مشابهی را طی می‌کند.

در Steer-by-Wire، فرمان به جای حرکت دادن مستقیم جعبه فرمان، تنها نقش یک ورودی الکترونیکی را ایفا می‌کند. حسگرها زاویه و سرعت چرخش فرمان را اندازه‌گیری می‌کنند و اطلاعات را به واحد کنترل مرکزی می‌فرستند. سپس رایانه خودرو با توجه به سرعت، شرایط جاده، میزان چسبندگی لاستیک‌ها و سایر داده‌ها، بهترین زاویه چرخش چرخ‌ها را محاسبه و اجرا می‌کند.

برای این‌که راننده همچنان احساس طبیعی از فرمان داشته باشد، موتور الکتریکی دیگری داخل مجموعه فرمان، نیروی بازخورد مصنوعی ایجاد می‌کند؛ به همین دلیل راننده همچنان سفت یا نرم شدن فرمان و بخشی از حس جاده را احساس می‌کند، هرچند این حس دیگر مستقیماً از چرخ‌ها منتقل نمی‌شود.

مزیت‌های این فناوری جدید

مهم‌ترین مزیت این فناوری، آزادی عمل بیش‌تر در طراحی خودرو است. حذف ستون فرمان فضای بیش‌تری در کابین ایجاد می‌کند و مهندسان می‌توانند طراحی داشبورد، محل قرارگیری صندلی‌ها و حتا ساختار جذب ضربه در تصادف‌ها را تغییر دهند.

از سوی دیگر، نسبت فرمان دیگر ثابت نیست. در خودروهای معمولی ممکن است برای چرخاندن کامل چرخ‌ها لازم باشد فرمان حدود سه دور بچرخد، اما در سیستم Steer-by-Wire این نسبت به صورت لحظه‌ای تغییر می‌کند.

به عنوان مثال، هنگام پارک، خودرو با چرخش بسیار کم‌تر فرمان تغییر مسیر می‌دهد، اما در سرعت‌های بالا، فرمان حساسیت کم‌تری پیدا می‌کند تا پایداری خودرو افزایش یابد.

به همین دلیل برخی خودروهای جدید حتا از فرمان‌های مستطیلی یا «یوک» استفاده می‌کنند، زیرا دیگر نیازی به چرخش‌های متعدد فرمان وجود ندارد.

شرکت نیسان نخستین خودروسازی بود که بیش از یک دهه قبل نسخه‌ای از این فناوری را روی مدل Infiniti Q50 عرضه کرد؛ هرچند آن خودرو برای افزایش اطمینان، همچنان یک اتصال مکانیکی پشتیبان نیز داشت.

در سال‌های اخیر، روند توسعه این فناوری شتاب گرفته است. لکسوس در نسل جدید کراس‌اوور برقی RZ، نسخه پیشرفته Steer-by-Wire را به تولید رسانده و اعلام کرده است این فناوری یکی از پایه‌های اصلی توسعه نسل آینده خودروهای برقی و سامانه‌های رانندگی خودکار خواهد بود.

مرسدس‌بنز نیز اعلام کرده است از سال ۲۰۲۶ این فناوری را روی برخی نسخه‌های EQS عرضه خواهد کرد و برای اطمینان از ایمنی، بیش از یک میلیون کیلومتر آزمایش جاده‌ای روی آن انجام داده است.

آیا حذف اتصال مکانیکی خطرناک نیست؟

شاید مهم‌ترین پرسش درباره Steer-by-Wire همین باشد. اگر همه چیز الکترونیکی است، در صورت قطع برق یا خرابی رایانه چه اتفاقی می‌افتد؟ پاسخ مهندسان، استفاده از سامانه‌های پشتیبان چندلایه است.

در خودروهای مجهز به این فناوری، معمولاً چند واحد کنترل مستقل، چند مسیر ارتباطی، حسگرهای موازی و منابع تغذیه مجزا وجود دارد. اگر یکی از آن‌ها دچار نقص شود، سامانه پشتیبان بلافاصله کنترل را در اختیار می‌گیرد.

به بیان دیگر، برخلاف تصور رایج، ایمنی این سیستم تنها به یک رایانه وابسته نیست، بلکه بر پایه افزونگی (Redundancy) طراحی شده است؛ اصلی که سال‌هاست در صنایع هوافضا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. استانداردهای جدید نیز بر همین معماری تأکید دارند.

چرا این فناوری برای خودروهای خودران اهمیت دارد؟

یکی از دلایل اصلی سرمایه‌گذاری خودروسازان روی Steer-by-Wire، توسعه خودروهای خودران است. در خودروهای امروزی، سامانه‌های کمک‌راننده می‌توانند فرمان را تا حدی کنترل کنند، اما وجود اتصال مکانیکی محدودیت‌هایی ایجاد می‌کند.

در Steer-by-Wire، فرمان، ترمز و سامانه انتقال قدرت همگی به صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند و رایانه خودرو می‌تواند با دقت بسیار بیش‌تری خودرو را هدایت کند.

به همین دلیل بسیاری از کارشناسان این فناوری را یکی از پیش‌نیازهای مهم توسعه سامانه‌های رانندگی خودکار سطح بالا می‌دانند؛ موضوعی که هم‌سو با روند جدید مقررات جهانی خودروهای خودران نیز پیش می‌رود.

آیا این فناوری معایبی هم دارد؟

با وجود مزایای متعدد، Steer-by-Wire هنوز منتقدانی دارد. برخی رانندگان حرفه‌ای معتقدند هیچ سامانه الکترونیکی نمی‌تواند حس واقعی جاده را مانند فرمان مکانیکی منتقل کند. گروهی دیگر نیز نسبت به وابستگی کامل سیستم به تجهیزات الکترونیکی و نرم‌افزارها ابراز نگرانی می‌کنند.

از سوی دیگر، هزینه تولید این فناوری هنوز از سیستم‌های سنتی بیش‌تر است و به همین دلیل فعلاً بیش‌تر در خودروهای برقی و مدل‌های گران‌قیمت دیده می‌شود.

با این حال، تجربه سال‌های اخیر نشان داده است بسیاری از فناوری‌هایی که ابتدا لوکس محسوب می‌شدند، پس از مدتی به خودروهای اقتصادی نیز راه پیدا کرده‌اند.

بنابراین فرمان بدون اتصال مکانیکی یا Steer-by-Wire را می‌توان یکی از مهم‌ترین تغییرات صنعت خودرو پس از برقی شدن خودروها دانست. این فناوری نه‌تنها ساختار سنتی فرمان را متحول می‌کند، بلکه راه را برای طراحی‌های جدید، افزایش دقت کنترل خودرو و توسعه سامانه‌های رانندگی خودکار هموار می‌سازد. هرچند هنوز همه خودروسازان به استفاده گسترده از آن روی نیاورده‌اند، اما روند سرمایه‌گذاری و تدوین استانداردهای بین‌المللی نشان می‌دهد Steer-by-Wire دیگر یک فناوری آینده‌نگرانه نیست، بلکه به‌تدریج در حال تبدیل شدن به بخشی از استاندارد خودروهای نسل آینده است.