Paulo AriasCamión autónomo: radares y GPS en el techo y cámaras al frentePaulo Arias
Los vehículos autónomos no se fatigan, no se distraen ni se emborrachan. Y anticipan una transformación en la movilidad urbana. Pueden desplazarse sin un conductor al volante, al mando de un sistema de control computarizado interconectado con sensores y dispositivos. Se trasladan de un sitio a otro según las instrucciones del usuario. En el camino, deben ser capaces de obtener las informaciones del ambiente, tales como señalización, el paso peatones y de otros vehículos, además de orientarse mediante sistemas satelitales. La tecnología que apunta a este fin se encuentra en fase de desarrollo en el marco de varios proyectos en el mundo, en universidades y centros de investigación, e incluso en la propia industria automovilística. En Brasil existen algunos proyectos de este tipo en instituciones científicas, entre los cuales al menos uno se realiza en forma conjunta con un fabricante de vehículos.
La compañía Scania invirtió 1.200 millones de reales en un proyecto destinado al desarrollo de un camión robótico en colaboración con investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), campus de la ciudad de São Carlos. El modelo cedido por la empresa sueca a los investigadores para que realicen el trabajo, que comenzó en 2013, es el G360, de nueve toneladas. Para tornarlo autónomo, el equipo del Instituto de Ciencias Matemáticas y Computación (ICMC), a cargo del científico de la computación Denis Fernando Wolf, tuvo que realizarle alteraciones mecánicas e instalarle sensores y sistemas electrónicos. “Le acoplamos pequeños motores eléctricos en el volante y en los frenos, y un chip en el comando del acelerador para poder controlar las maniobras y la velocidad”, explica. Además, equipamos al camión con un sistema de cámaras estéreo y un dispositivo GPS (sistema de posicionamiento global) de alta precisión, que suministra la dirección y la posición del vehículo con un margen de error de 5 centímetros (cm). Son tres cámaras, que están montadas en el frente del camión, a 1,5 metros (m) de altura y a 20 cm una de la otra, que funcionan de a dos por vez, como si fueran una sola, a semejanza de los ojos humanos, y hacen posible calcular la distancia de los objetos a la imagen.
Un radar también identifica obstáculos en condiciones de escasa visibilidad. De acuerdo con Wolf, ambos tipos de equipamientos se complementan. El radar detecta, a larga distancia, la presencia o ausencia de obstáculos. Las cámaras son más precisas y sensibles, y pueden identificar las señales horizontales del carril del tránsito o del semáforo, y distinguen colores y texturas, además de personas y animales en la pista. Con todo, estos aparatos no son capaces de conducir el camión por sí solos: hace falta un “cerebro”, una computadora. La misma, que se acopla detrás del asiento del conductor, recibe los datos de dos sensores y los procesa, controlando al vehículo en tiempo real.
GoogleAutomóvil desarrollado por Google: ya nació autónomoGoogle
Vehículos sostenibles
El director de Asuntos Institucionales y Gubernamentales de Scania Latin América, explica que el principal objetivo de la cooperación no fue de índole comercial. “Nosotros invertimos en proyectos de investigación y desarrollo en todo el mundo y, el autónomo, en conjunto con la USP de São Carlos, se encuentra dentro de ese escenario”, comenta. “La idea se basa en la generación de conocimiento, algo fundamental para la promoción de un transporte sostenible”.
Más allá del camión, el equipo de Wolf trabaja en otro proyecto, el Carro Robótico Inteligente para la Navegación Autónoma (Carina), que se inició en 2011, con apoyo de la FAPESP y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), en el ámbito del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Sistemas Embarcados (INCT-SEC). Mientras que el objetivo del proyecto del camión consistía en demostrar la factibilidad del desarrollo de la tecnología en Brasil, al menor costo posible, preservando la funcionalidad, el investigador explica que el proyecto Carina constituye una plataforma de investigación. “Cuanto mayor sea el número de sensores y más sofisticados sean, mejores serán las condiciones para hacer investigación de punta”.
El Carina está equipado con dos cámaras (en estéreo), GPS de precisión y una unidad inercial (una especie de brújula en 3D). Posee incluso un emisor de láser giratorio en el techo, que dispara 32 haces que efectúan un barrido que identifica todo lo que se encuentra alrededor, generando una especie de mapa en 3D del trayecto recorrido. En octubre de 2013, se testeó el vehículo en las calles de São Carlos, sin que nadie ocupara el asiento del conductor (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 213). “Ése fue el primer caso en América Latina que llevó a cabo un test de esa índole en vías urbanas”, se enorgullece Wolf. “Hasta ahora, eso sólo había ocurrido en poquísimas ciudades de Estados Unidos, Francia y Alemania”.
El trayecto que debía recorrer el Carina era de 3 kilómetros (km), pero el total recorrido alcanza unos 30 km. La próxima misión del auto se realizará a fin de año. Lo están adecuando para utilizarlo como transporte autónomo en el interior del campus de la USP de São Carlos, exhibiendo la tecnología desarrollada a quien desee testearlo. A tal fin, se desarrollará una aplicación mediante la cual los interesados en el servicio solicitan el vehículo. Una vez en él, el pasajero le indicará el destino por medio de una pantalla táctil. Al finalizar el recorrido, el automóvil regresará a su sitio de estacionamiento a la espera de otra llamada.
Investigadores de la Universidad Federal de Espírito Santo (Ufes) también desarrollaron un vehículo robótico, el Iara. El proyecto comenzó en 2009, en el Laboratorio de Computación de Alto Desempeño (LCDA), con un pequeño automóvil robot y un objetivo amplio: entender cómo el ser humano logra conducir empleando su capacidad visual y destreza para controlar el automóvil. Esa etapa contó con la financiación de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Espírito Santo (Fapes). En septiembre de 2012, el equipo importó desde Estados Unidos un coche híbrido, movido con electricidad o con gasolina. Para esa segunda fase, que se extenderá hasta diciembre, la ayuda proviene del CNPq. Una parte de las adaptaciones del vehículo para las investigaciones, tales como el volante, freno y marchas especiales para un vehículo autónomo, ya se encuentran en Brasil. “El resto de los equipamientos se los agregamos nosotros”, comenta el coordinador del proyecto, Alberto Ferreira de Souza. Entre ellos, hay un emisor láser en la parte superior del Iara, similar al que posee el Carina. Además, cuenta con un GPS de precisión y varias cámaras agrupadas por pares a su alrededor, que funcionan como la visión humana. El grupo de la Ufes desarrolló el software que controla el auto, que ya dio una vuelta completa por el campus de la Ufes, un recorrido de 3,8 km. El próximo objetivo consiste en un viaje autónomo del vehículo desde Vitória hasta Guarapari, a 50 kilómetros de distancia.
Léo RamosCarina en la USP de São Carlos: láser giratorio en el techoLéo Ramos
Historial y seguro
En el Departamento de Ingeniería de Transportes de la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP), el profesor Edvaldo Simões da Fonseca Júnior coordina un grupo de alumnos de posgrado que desarrolla algunos proyectos en el área de la navegación autónoma, empleando pequeños carritos de 80 cm de largo. “En una de las investigaciones se usa un GPS para lograr que el vehículo se desplace entre dos puntos”, comenta. “En otra se desarrolló un carrito que puede desplazarse en el interior de espacios cerrados, tales como un edificio, donde el GPS no funciona, guiándose mediante una red wi-fi, y puede resultar útil para el interior de las minas, por ejemplo”.
El profesor Fonseca estudia el tema desde hace años y recuerda que los vehículos robóticos tienen un historial antiguo. En el artículo intitulado “Vehículos autónomos: conceptos, historial y estado del arte”, que fue presentado en 2013 en el Congreso de Investigación y Enseñanza de Transportes, firmado en compañía de sus compañeros del departamento Rodrigo de Sousa Pissardini y Daniel Chin Min Wei, Fonseca resalta que la primera vez que se habló de la automatización del transporte fue en 1939, en el marco de la Feria Mundial de Nueva York, en Estados Unidos. Se concebía el mundo de ahí a 20 años, exhibiendo “un prototipo de sistemas de autopistas automatizado, donde los caminos corrigieran las fallas de la conducción humana, impidiendo desplazamientos que no pudieran realizarse”. A partir de entonces, las investigaciones evolucionaron, principalmente con la aparición del área de robótica móvil. En 1985 surgió, según se lee en el artículo, el prototipo VaMoRs, una van Mercedes Benz equipada con cámaras y otros sensores, en la cual la dirección y otros componentes se controlaban mediante comandos computarizados. El vehículo podía llegar autónomamente a los 100 km/h en vías sin tránsito. A partir de entonces, varias otras empresas de la industria automovilística, tales como Nissan, Volvo, Volkswagen y BMW, comenzaron a desarrollar automóviles robóticos. Uno de los más avanzados es el de un novato del sector, el gigante de tecnología Google. La compañía comenzó sus investigaciones en 2010, adaptando modelos del mercado. Ahora cuenta con su propio automóvil, que se asemeja al Fiat 500, si bien es algo menor. Esos vehículos también disponen de un conjunto de sensores con radares, GPS y cámaras. Los autos de Google poseen un aparato denominado telémetro láser [un dispositivo óptico que se utiliza para medir la distancia entre el observador y un punto cualquiera] instalado sobre el techo, que genera un mapa tridimensional del ambiente.
El desarrollo de la tecnología y la construcción de vehículos autónomos no bastan para que su uso se torne una realidad. Antes de ubicarlos en las rutas hay que debatir las normas que van a regular su tránsito y definir las responsabilidades legales en caso de accidentes. Si bien, en teoría, estarían menos sujetos a fallas y errores, no existen garantías absolutas. “El vehículo autónomo estará hecho para que no infrinja las reglas y no provoque accidentes, pero podría sufrir una falla y chocar con otro vehículo o atropellar a alguien. Y en ese caso ¿quién será el responsable? ¿El comprador o el fabricante? ¿Dispondrá de seguro? Aún no lo sabemos”, dice Fonseca.
Hay otros temas, recuerda Wolf, que deberán resolverse. “La tecnología para fabricarlos se encuentra prácticamente lista, pero su adopción a gran escala dependerá bastante del mercado”, dice. “Habrá que aguardar para comprobar si le interesará a la industria automovilística”.
A pesar de que aún no se encuentran a la venta –algo que demorará algunos años–, los vehículos robóticos han contribuido para introducir, en forma sutil, la automatización en el caótico tránsito de las grandes metrópolis. Entre los ejemplos más significativos, Fonseca cita el cruise control, que mantiene al vehículo a una velocidad constante, el freno ABS, que evita que las ruedas se bloqueen y el mismo derrape, el automatic parking, que estaciona el coche valiéndose de sensores, y sistemas anticolisión con radares o cámaras para la detección de una colisión inminente. Poco a poco, la autonomía va llegando poco a poco.
Proyectos
1. Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC) (n° 2008/57870-9); Modalidad Proyecto Temático-INCT; Investigador responsable José Carlos Maldonado (USP); Inversión R$ 2.639.677,06 (para la totalidad del INCT-SEC) (FAPESP/ CNPq).
2. A Collaborative Effort For Safer And More Efficient Transportation With Intelligent Vehicles (FAPESP-OSU/ 2013) (n° 2013/50332-0); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigador responsable Denis Wolf (USP); Inversión R$ 21.660,00
3. Proyecto Carina – Vehículo Robótico Inteligente para la Navegación Autónoma (n° 2011/10660-2); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigador responsable Denis Wolf (USP); Inversión R$ 55.753,20
4. Proyecto CaRINA – Localización y Control (nº 2013/24542-7); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigador responsable Denis Wolf (USP); Inversión R$ 61.412,95 y US$ 15.840,10
