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El episodio de hoy es el primero de una serie de episodios en los que nuestro compañero Andrés Muñoz, va a ser el protagonista. Teníamos ganas de hacer una serie de programas con el para entrar en detalle de diferentes tecnologías del automóvil que él conoce bien y a todos nosotros nos van a resultar muy instructivas. Hablaremos con Andrés de motores, de homologaciones y legislaciones, de propulsores híbridos… Andrés es ingeniero y trabaja en diferentes proyectos en la planta de Renault en Valladolid. Por lo tanto es uno de los responsables del Made in Spain que tanto nos gusta en AutoFM. Además también es escritor y su publicación más reciente es el libro El automóvil del mañana que podéis encontrar en las principales librerías y en Amanzon. En el programa de hoy vamos a hablar del coche autónomo. De su tecnología, de su ritmo de implantación, de las marcas más avanzadas en este aspecto… En definitiva vamos a tratar de aclarar cuántas más dudas mejor sobre el coche que circula sin conductor. Empecemos por el principio, todos hemos escuchado mil veces coche autónomo nivel 2 o coche autónomo nivel 3 ¿Qué son los niveles del coche autónomo? Niveles del coche autónomo: La norma SAE J3016, de 2014 propone seis niveles, desde el cero hasta el cinco, que se escalonan como sigue y que permiten posicionar lo cerca o lejos que un coche se encuentra de la autonomía total: Nivel 0 del coche autónomo Ninguna automatización de conducción disponible. El conductor, por tanto, realiza todas las acciones necesarias para la conducción. Es el nivel más básico y en el que se encuentran la gran mayoría de coches del parque, y está compuesto por todos aquellos coches en los que el conductor tiene permanentemente control exclusivo de las funciones principales del coche. Nivel 1 del coche autónomo El coche aporta algún tipo de ayuda al control del movimiento longitudinal (mantenimiento de su velocidad o de la distancia al coche precedente, por ejemplo) o lateral (mantenimiento en el carril), pero no ambos simultáneamente. Es el caso de los reguladores de velocidad adaptativos. El conductor delega el control longitudinal (la separación al coche precedente) pero no el transversal (el posicionamiento centrado en el carril adecuado). No obstante, el conductor debe estar preparado para intervenir en caso de eventualidad y conserva en permanencia la responsabilidad de todas las maniobras. Nivel 2 del coche autónomo El coche cuenta con automatizaciones para controlar simultáneamente el movimiento longitudinal y lateral, por lo que el coche es ya capaz de mantenerse por sí mismo en el carril a la velocidad programada y a una distancia determinada del resto del tráfico. Es capaz, por tanto, de asumir al menos dos funciones principales (control longitudinal y lateral) , pero no es capaz de reconocer ni de reaccionar a cualquier eventualidad por lo que el conductor debe mantenerse permanentemente alerta para retomar el control en caso necesario pues conserva la responsabilidad de la totalidad de maniobras. Además, la disponibilidad de la automatización está sujeta a ciertas condiciones de entorno (buena visibilidad, señalización horizontal en buen estado, límites de velocidad mínimos y máximos, etc.). Nivel 3 del coche autónomo El sistema disponible en la etapa anterior se enriquece con la capacidad de detección y reacción ante todo tipo de eventualidades. El coche es capaz de reaccionar de forma autónoma, pero solo en ciertos entornos (por ejemplo, en autovía o autopista, pero no en ciudad), en las que el conductor puede disminuir su nivel de supervisión, pero solo de forma breve, pues sigue siendo necesario para comprobar en todo momento el correcto funcionamiento del conjunto y para retomar el control en caso de fallo o de incumplimiento de las condiciones de activación. El conductor puede desentenderse hasta que el coche le avise de lo contrario, de forma que ya se puede hablar de una capacidad autónoma que hace soñar con ventajas más allá de la comodidad, como pueda ser la seguridad incrementada y la reducción del número de accidentes. En realidad, la tecnología necesaria para alcanzar este nivel no difiere sustancialmente de la necesaria para alcanzar el anterior, pero el hecho de delegar la atención en el coche precisa de una seguridad de funcionamiento del sistema garantizada, aun cuando la responsabilidad siga estando en el conductor. Las asistencias se siguen clasificando como sistemas de ayuda a la conducción. Nivel 4 del coche autónomo Incluye todas las posibilidades del anterior y además añade la capacidad del sistema para resolver por sí mismo una situación de fallo. Ya no es necesario que el conductor esté atento en caso de incidente pues el coche cuenta con protocolos de actuación si el conductor humano no toma el control tras un tiempo de aviso suficiente (por ejemplo, la activación de un protocolo de detención con seguridad en el arcén de la vía). La disponibilidad de la automatización sigue estando condicionada: el coche no es capaz de ser autónomo en todos los escenarios (porque sus sensores no funcionen en todo tipo de condiciones ambientales, por ejemplo). Existen desarrollos con este nivel de automatización en entornos limitados y controlados. Nivel 5 del coche autónomo Para alcanzar este último nivel no deben existir condiciones que limiten la capacidad del coche para conducirse autónomamente. Un coche clasificado en este grupo debe ser capaz de reaccionar ante todo tipo de situaciones y eventos y en todo tipo de escenarios reduciendo el riesgo al mínimo. La figura del conductor dejaría de existir y todos los ocupantes del coche serían pasajeros. La única intervención humana necesaria se limitaría a indicar el destino o destinos. Lógica detrás de la conducción autónoma: De forma sintética, los coches autónomos necesitan responder a los siguientes problemas: Localización espacial: necesitan conocer en todo momento dónde se encuentran. Programación de la trayectoria: una vez conocido el lugar espacial en el que se encuentran deben calcular cuál es la trayectoria más adecuada para llegar al destino señalado. Visión y comprensión del entorno: deben ser capaces de elaborar un mapa del entorno. Por un lado, cuentan con la información recogida en los mapas cargados en sus bases de datos, crecientemente detallistas. Por otro lado, cuentan con la información recogida por sus elementos de detección (explicados antes), con el que completar y enriquecer llegado el caso los mapas disponibles. Seguimiento de la trayectoria fijada sorteando de forma segura los obstáculos que vayan surgiendo, que pueden ser de cualquier tipo: calles cortadas, obras, adelantamiento de un coche más lento, etc. ¿Es imprescindible el despliegue de la red 5G para que existan coches autónomos? ¿Cómo puede afectar a los constructores la generalización del coche autónomo? ¿Y a otras empresas como las de transportes o a los talleres? Explicamos también qué es eso de los algoritmos que necesita el coche autónomo Grupos de algoritmos en la inteligencia artificial del autómata: La inteligencia artificial añade al aprendizaje autónomo (machine learning) la capacidad de percibir, de razonar y de actuar imprescindibles para la conducción automática. Las actividades relacionadas con estas funciones principales se ejecutan dentro de la arquitectura de software embarcada, y los algoritmos que la integran se pueden ordenar en tres grupos principales: Percepción La necesaria percepción del entorno se puede dividir en dos actividades: La visión del entorno, interpretando e integrando las lecturas de los múltiples sensores instalados (cámaras, radares, lidars, etc.). Esta visión del entorno recibe la clasificación de activa, porque busca identificar y modelar únicamente aquello que es relevante para el objetivo del robot. En conducción autónoma, las casas, árboles, montañas o nubes que puedan existir lejos de la trayectoria en la escena tomada por las cámaras no son relevantes para el objetivo del robot. El objetivo relevante es el de identificar otros coches y obstáculos que se encuentren en o cerca de la vía. La ventaja de esta aproximación es que reduce la cantidad de datos a tratar y, en consecuencia, requiere de menos recursos computacionales de los necesarios para modelar completamente la escena. Por último, este concepto de visión del entorno se puede dividir en actividades concretas, como son la detección del carril, la detección de objetos, el seguimiento de objetos en movimiento y previsión de su trayectoria, lectura del estado del asfalto, etc. La localización espacial, imprescindible para poder calcular después la trayectoria. Una entrada fundamental y disponible casi de forma uniforme es el GPS (Global Positioning System). Sin embargo, la señal del GPS comercial no es suficientemente precisa pues tiene un error de metros, excesivo para las necesidades de localización espacial del robot. Es necesario refinar la señal, para lo que existen varias soluciones, siendo una de ellas la construcción de mapas del entorno para compararlos con el mapa almacenado en la memoria del sistema. Planificación El segundo grupo principal de algoritmos de código tiene que ver con la planificación. Para completar esta tarea es necesario, entre otras: Planificar la ruta: Sabiendo dónde está y a dónde quiere llegar, los algoritmos adecuados pueden planificar la ruta más adecuada. Planificar la trayectoria: En función de las condiciones exactas del entorno, para evitar por ejemplo obras, coches en doble fila o responder a cualquier otra discrepancia entre el contenido del mapa almacenado y las condiciones exactas del entorno. Decidir una acción: El conductor humano toma constantemente decisiones como son la de permanecer o cambiarse de carril, adelantar o realizar una frenada de emergencia. El cerebro robótico del automóvil autónomo debe estar dotado de esta misma capacidad de decidir. Ejecución Este grupo de algoritmos actúa sobre los controles principales del coche, en coherencia con la información recibida por los anteriores. Las necesidades de recursos de computación y de velocidad de respuesta no son las mismas en cada una de las anteriores divisiones. Las dos primeras, las que se han denominado percepción y planificación, utilizan algoritmos que son muy exigentes en cuanto a necesidades de datos y de capacidad de cálculo. La de control, sin embargo, tiene requerimientos mucho más ligeros respecto a la capacidad de cálculo, pero precisa de tasas de refresco más altas. Más preguntas para nuestro ingeniero de cabecera: ¿Cuáles son las principales dificultades para su implantación? ¿Qué problemas debe resolver un coche autónomo? ¿cómo lo hace? ¿Hay competiciones de coches autónomos? ROBORACE: Competición de coches autónomos: Roborace es una competición asociada a la fórmula E, que tiene lugar en los mismos circuitos y que parte del concepto de ofrecer un coche que pueda utilizarse como plataforma de desarrollo y evaluación de algoritmos de conducción autónoma, siendo el soporte físico el mismo para todos los equipos. El desafío se ciñe en integrar la programación necesaria para dar vida a la inteligencia artificial del coche, para que pueda ser autónomo en el entorno competitivo, a partir de un chasis de coche eléctrico y unos sensores comunes con los disponibles por el resto de los equipos que participan en la competición. Correr en circuito no es lo mismo que desplazarse en la vía pública, pues se trata de un escenario más controlado, donde las aleas posibles se reducen significativamente. Sin embargo, es más exigente en otros aspectos como es la velocidad de decisión y replanificación de la trayectoria en un coche que puede llegar a los 300 km/h. Por otra parte, los límites en las aceleraciones laterales y longitudinales los pone la capacidad de agarre de los neumáticos (y no la capacidad de resistencia física del piloto), agarre que depende de numerosas variables: temperatura de los neumáticos, kilómetros recorridos, estado de la superficie del asfalto, etc. De la correcta parametrización de estas variables puede depender la victoria. La pista es un entorno seguro para probar un algoritmo. Es relativamente fácil de cartografiar y, salvo por los otros coches en competición, el escenario no cambia (no hay coches en doble fila, ni obras, ni cruces). Como el que conduce es un autómata, estos coches permiten plantear escenarios en los que no es necesario garantizar la integridad física de ninguna persona. Carreras de resistencia inhumanas o en circuitos con cruces, podrían convertirse en una realidad. Algunas cuestiones más para rematar el programa: ¿Qué marcas están más avanzadas en la conducción autónoma? ¿Existen competiciones de coches autónomos? ¿Cuáles son las principales dificultades para su implantación? ¿Cómo puede afectar a los constructores la generalización del coche autónomo? ¿Y a otras empresas como las de transportes o a los talleres? ¿Cuántos niveles tiene la escala de autonomía hasta llegar al coche completamente autónomo? ¿Qué problemas debe resolver un coche autónomo? ¿cómo lo hace? Presenta: Fernando Rivas https://twitter.com/rivasportauto Coordina: Jose Lagunar https://twitter.com/JoseLagunar Colabora: Andrés Muñoz https://www.linkedin.com/in/andresmunozcanas/ Puedes seguirnos en nuestra web: https://autofm.es/ y https://www.podcastmotor.es Twiter: @AutoFmRadio Instagram: https://www.instagram.com/autofmradio/ Youtube: https://www.youtube.com/channel/UC57czZy-ctfV02t_PeNXCAQ Contacto: info@autofm.es