¿Cuáles son los desafíos técnicos de la conducción autónoma?

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Autónomo, automatizado, robot o automático: todos estos términos describen a los vehículos robóticos.

La industria ha acordado una clasificación de cinco etapas para este propósito. Dependiendo de la independencia con la que se conduzca un vehículo, se divide en niveles de autonomía de 0 a 5.

Si el automóvil no requiere un volante o pedales, los investigadores se refieren a él como nivel de autonomía 5: no se vuelve más autónomo que eso. En estos vehículos robóticos totalmente automatizados, no hay / no hay conductor, todos los ocupantes son pasajeros.

En los vehículos con niveles de autonomía 0 a 2 inclusive, una persona sigue controlando el automóvil de forma independiente y cuenta con el apoyo de sistemas de asistencia. En los niveles de autonomía 3 a 4, en cambio, el conductor solo tiene que intervenir ocasionalmente.

En los vehículos actuales de Nivel 3, por ejemplo, el automóvil puede acelerar, frenar y conducirse a sí mismo a veces. En otras situaciones, el sistema solicita al conductor que tome el control.

¿Cuáles son los desafíos técnicos para los coches autónomos?

Uno de los mayores desafíos para los coches robot es reaccionar correctamente en todas las situaciones. Para hacer esto, necesitan identificar con precisión su entorno y procesar los datos rápidamente. Dependiendo de si el automóvil está en la carretera rural, la carretera o en la ciudad, los requisitos difieren.

El Audi A8 actual cuenta con 60 sistemas de sensores diferentes solo para su piloto de atascos, que puede conducir a velocidades de hasta 3 kilómetros por hora según el nivel de autonomía 24, incluidos cinco sensores de radar y seis cámaras.

Para garantizar que los datos se puedan procesar rápidamente, los vehículos están equipados con ordenadores de alto rendimiento. Además, deberá ser posible controlar electrónicamente los componentes necesarios para el viaje. Estos incluyen el motor, la transmisión, los frenos y la dirección, así como la vinculación de todos los sistemas de seguridad. A pesar del equipamiento, el Audi A8 no puede realizar maniobras de conducción complejas, solo sigue su carril en atascos. E incluso eso no está legalmente permitido en la UE en este momento: es por eso que el asistente se desactiva en la fábrica.

Otro problema con la conducción autónoma es el clima y el tráfico rodado a menudo descoordinado. Los vehículos autónomos deben funcionar perfectamente no solo bajo el sol, sino también en condiciones de fuertes lluvias, niebla y nieve. Así mismo en caminos pavimentados con y sin marcas.

¿Qué equipamiento técnico necesitan los coches autónomos?

Las cámaras de vídeo proporcionan imágenes reales del entorno con carreteras, señales de tráfico y otros usuarios de la carretera. Además, ayudan al sistema autónomo a estimar correctamente la distancia a los objetos. Los vehículos autónomos a menudo tienen cinco cámaras, una en la parte delantera, una en la parte trasera y una en cada lado. Además, hay una cámara de video para monitorear al conductor. Dependiendo del nivel de autonomía, por ejemplo, a la persona no se le permite dormir mientras conduce.

Los sensores de radar en el automóvil miden la distancia a otros usuarios de la carretera y objetos. Los sensores de rango bajo y alto calculan diferentes distancias. Es por eso que un automóvil necesita varios de ellos, en diferentes lugares. Hoy en día, los sensores ultrasónicos que pitan en particular ya se conocen como ayudas de estacionamiento.

Los sensores Lidar (Light Detection and Ranging) en el techo escanean la ruta por delante. El sistema de medición óptica dispara rayos láser que son invisibles para los humanos y calcula la trayectoria de las reflexiones reflejadas por un obstáculo. Los sensores Lidar utilizan rayos láser para la medición en lugar de ondas de radio como el radar. Su ventaja: el largo alcance. A diferencia del ultrasonido, los sensores lidar ven hasta 200 metros de distancia, incluso de noche. Por lo tanto, los sensores Lidar complementan a los sensores de radar.

Con un sistema GPS, el automóvil está ubicado con precisión. El sistema siempre sabe dónde está, no solo en qué carretera, sino también en qué carril. Esto es crucial para girar vehículos. Para una ruta óptima, también son necesarios mapas de carreteras con una precisión de dos centímetros y un sistema de navegación rápido.

Sin embargo, los diversos sistemas no solo deben funcionar de forma fiable individualmente, sino también juntos. Al igual que la aeronave, los sistemas también deben protegerse contra fallas totales por medio de una estructura redundante. Por esta razón, la mayoría de los vehículos de prueba tienen dos juegos de cables integrados. Esto evita que el sistema falle si se daña un cable.

¿Qué desafíos enfrentan los vehículos autónomos en la carretera?

En comparación con otras rutas de transporte como las carreteras rurales o el tráfico urbano, las autopistas son más fáciles de controlar para los vehículos autónomos. Esto se debe a que todos los usuarios de la carretera generalmente conducen en una dirección, no hay semáforos ni intersecciones y ni peatones ni animales cruzan la carretera. Sin embargo, la velocidad de al menos 80 kilómetros por hora y una velocidad recomendada de 130 kilómetros por hora es significativamente mayor que en la ciudad.

Los conductores de control en coches de prueba autónomos en caminos rurales todavía tienen que agarrar el volante con mucha menos frecuencia en situaciones de emergencia que en la ciudad: mientras que fue el 90 por ciento de los casos en la ciudad, los conductores en la carretera solo tienen que intervenir en el 10 por ciento de los casos.

Además de los sensores para el alcance cercano del entorno, las cámaras y los sensores lidar funcionan para la medición óptica de distancia y velocidad. El radar calcula distancias y velocidades de forma rápida y fiable. Los sensores Lidar «ven» hasta 200 metros de distancia, durante el día, pero también por la noche. Esto es necesario a altas velocidades. Desventaja: Los sensores siguen siendo muy caros. Y en caso de fuertes lluvias, niebla o nevadas, los sistemas se vuelven ciegos y el conductor tiene que tomar el control.

¿Con qué problemas tienen que lidiar los coches robot en los caminos rurales?

Al igual que en las autopistas, los vehículos autónomos lo tienen más fácil en las carreteras rurales que en el tráfico de la ciudad. En algunas carreteras rurales / automóviles, el centro está bordeado por una barrera de choque, el tráfico fluye en una dirección. Los peatones y ciclistas no están permitidos en la carretera, la velocidad suele ser de 70 a 100 kilómetros por hora. Pero al final de las carreteras rurales, siguen los semáforos, las intersecciones y el tráfico confuso.

Las secciones sin una barandilla central pueden llevar a adelantar a los vehículos en el tráfico que se aproxima, un desafío para la computadora del vehículo autónomo. La situación es similar con los obstáculos que aparecen: si pueden ser superados o si el obstáculo es masivo, el ordenador del automóvil debe decidir.

A diferencia del uso de la autopista, no solo los sensores y las cámaras son importantes en las carreteras rurales, sino también el control inteligente. Uno que evalúa correctamente cada situación y luego toma una decisión segura.

¿Qué problemas tienen los vehículos autónomos en la ciudad?

El estacionamiento dentro y fuera de las plazas de estacionamiento ya se puede hacer automáticamente con diferentes vehículos. Los asistentes de estacionamiento funcionan con solo tocar un botón o a través de una aplicación en un teléfono inteligente. Al igual que un control remoto, los propietarios sacan su automóvil de un espacio de estacionamiento estrecho.

La situación es diferente en el tráfico rodado que fluye. Ningún área es más compleja de manejar para los vehículos robóticos que el transporte público urbano. Además de automóviles, camiones, furgonetas y motocicletas, a menudo comparten la carretera con bicicletas y scooters. De vez en cuando, los niños también saltan inesperadamente a la carretera. Un vehículo autónomo tiene que hacer frente a todas estas situaciones. Además del uso de sensores de radar y ultrasonidos para un entorno amplio pero cercano, es necesario un control muy rápido y una velocidad baja. Como resultado, los vehículos autónomos actualmente en uso solo viajan a unos 30 kilómetros por hora.

Los sistemas actuales detectan el tráfico de cruces e intersecciones, así como peatones y animales pequeños en la carretera, pero a menudo demasiado tarde. Para que los vehículos autónomos estén seguros en la carretera en la ciudad, los usuarios de la carretera deben conectarse en red y comunicarse entre sí. Para ello, sin embargo, todos los vehículos y usuarios de la carretera tendrían que ser capaces de comunicarse. Sin embargo, esto solo sucederá cuando todos los automóviles tengan esta tecnología a bordo, lo que llevará décadas, tal y cómo han afirmado los expertos de Ondamanía.

¿Cómo procesan los vehículos autónomos las situaciones durante el día y la noche, el viento y el clima?

Otro desafío para los vehículos autónomos es el clima. Una de las razones por las que los proyectos piloto actuales se están llevando a cabo en zonas soleadas, son las buenas y estables condiciones climáticas. Cuando la carretera es ligera y seca, las cámaras y los sensores ven mejor. Los reflejos en el asfalto o las marcas irritan los sistemas.

Las fuertes lluvias, la niebla y las nevadas han causado problemas hasta ahora: las cámaras, los sensores y el lidar ven poco o nada más. Con mapas de alta precisión, los vehículos podrían reconocer la ruta, pero no a otros usuarios, tal vez atascados, de la carretera. Una solución al problema aún no está a la vista: por lo tanto, incluso dentro de unos años, el vehículo robot de Nivel 3 o Nivel 4 puede incitar al conductor a tomar el volante con mal tiempo.

¿Qué motores impulsarán vehículos autónomos en el futuro?

Al igual que con los vehículos convencionales, los vehículos autónomos funcionan con motores de combustión o una unidad eléctrica. Todos los vehículos dependen de transmisiones automáticas o de doble embrague. En el futuro, lo más probable es que los vehículos autónomos sean impulsados por motores eléctricos. La ventaja es que son silenciosos y libres de emisiones. Cuando se agota la energía de la batería, el robot se dirige automáticamente a una estación de carga rápida y se puede cargar.

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