Una Nueva Era en El Automovilismo

Ivn Villanueva (A01212854)

Una nueva era en el Automovilismo, Autnomos e Independientes

La idea de tener automviles autnomos que no necesitan de ningn conductor y que

pueden conducir sin tener ningn tipo de percance era inimaginable. Hoy en da se realizan

investigaciones y desarrollos por parte de algunas empresas automotrices y universidades. Los autos

autnomos son tambin conocidos como carros robticos, donde el objetivo de estos es que puedan

transportar a las personas a un destino en autos tradicionales. Estos autos tienen la capacidad de

navegar y sensar su entorno para evitar colisiones entre la ciudad, el trfico y las personas. La idea

naci en 1939 donde en una pelcula de ciencia ficcin producida por general motors llamada

Futurama, donde se muestran autos sobre circuitos controlados por radio. Otras pelculas como

el Kitt el Auto Increble en el ao de los 80s, Total Recall de 1990 donde los taxis se manejan solos

con ayuda de inteligencia artificial, en Terminator 3 (2003) y Terminator 4(2009), donde las

mquinas estn controladas por una supercomputadora llamada Skynet; y el film con Will Smith en

la pelcula de Yo Robot (2004), presentando maquinaria de trabajo pesado autnoma, autos,

camiones y robots manejados por inteligencia artificial. En la Tabla I, se muestra la evolucin de los

autos robticos.

Ao Compaa Descripcin

1980s Mercedes-Benz

Se desarrolla una van robtica diseado por la Universidad

Bundeswehr Munich, Alemania donde alcanz las 62 mph en las

calles sin trfico.

1980s DARPA

Desarroll un vehculo diseado por la Universidad de Michigan y

la Universidad Carnegie Mellon, EEUU; donde segua un camino

previamente marcado a campo abierto y alcanzaba una velocidad

de 30 km/h.

1994 Mercedes-Benz

Con la fundacin de Proyecto Promoteo EUREKA, se desarrollan

los autos gemelos robticos VaMP y Vita2, donde alcanzan

velocidades de 130 km/h probados en una autopista de Pars con

trfico normal, solo que an tena intervencin humana. Lo autos

eran de la Clase S de Mercedes-Benz

1995 Mercedes-Benz

Se corrigen errores de los mismos autos Clase S, y viajan 1600 km

de distancia; desde Munich, Alemania, hasta Dinamarca, ida y

vuelta. Alcanz velocidades de ms de 175 km/h pero an tena

intervencin humana, por lo que slo se manej por si solo 158

km.

1995 Universidad

Carnegie Mellon

En su Laboratorio de Navegacin (NavLab), su auto pudo alcanzar

a recorrer el 98.2% por s solo manejando 5 mil km; sin embargo

era semi autnomo porque utilizaba una red neuronal para


controlar el volante pero el freno y el acelerador eran controlados

por una persona.

1996 Universidad de

Parma, Italia

Alberto Broggi, fund el Proyecto ARGO, donde un auto de la

marca de lujo italiana, Lancia, pudo recorrer 2 mil km en seis das

a una velocidad promedio de 90 km/h. El 94% del recorrido fue

completamente automtico, lo que lo haca el auto con mayor

distancia recorrida de forma autnoma en ese tiempo. Contaba

slo con dos cmaras en la parte superior y fue programado con

algoritmos de visin estereoscpica para poder entender el

ambiente donde se desplazaba el vehculo.

2000 Gobierno de

EEUU

Funda tres reas de investigacin conocidas como Demo I, Demo

II y Demo III, para desarrollar carros robticos autnomos,

probados en el desierto. Eran totalmente independientes (freno,

acelerador, volante) evitando chocar con rboles y rocas, usando

sistemas de control en tiempo real y alcanzando mayores

distancias.

2004 Gobierno de

EEUU Primer DARPA Gran Challenge

2005 BMW Empieza a desarrollar y probar sus primeros autos autnomos.

2010

VisLab,

Universidad de

Parma, Italia

Con una meta de 13 mil km para carros autnomos, desde Italia

hasta la Expo Shanghai, China, varios autos de diferentes equipos

eran probados; siendo el primer viaje intercontinental de carros

autnomos.

2010 Audi Desarrolla su modelo TTS, donde alcanza velocidades y maniobras

de respuesta de conduccin a nivel de competicin.

2012 Google

Despus de la legislacin de la ley de Nevada, google comienza

con la operacin del automvil sin conductor alrededor de Nevada

y posteriormente en todo EU.

2013 Toyota Dio a conocer su primer auto parcialmente autnomo con

numerosos sensores y sistemas de comunicacin.

Tabla I. Evolucin de los autos inteligentes.

Tendencias del desarrollo moderno de vehculos inteligentes

Muchas empresas han incursionado en el desarrollo de nuevos algoritmos para hacer los carros

robticos ms eficientes; tales empresas son: BMW, Ford, Mercedes-Benz, General


Motors, Volkswagen, Audi, Nissan, Toyota, Volvo, y Cadillac. La universidad de Stanford, est

asociada con Audi trabajando en el modelo TTS, mostrado en la figura 1A, siendo tecnologa de

Volkswagen. Google tambin implement dicha tecnologa en un Toyota Prius, mostrado en la figura

1B. En el 2002, el Gobierno de la Defensa de EEUU, anunci el DARPA Gran Challenge (Defense

Advanced Research Proyects Agency Agencia de Proyectos de Investigacin Avanzada de la

Defensa) que es una competicin en el desierto de camionetas autnomas donde tienen que ir de

un punto inicial a la meta, cronometrado y sin ningn otro tipo de soporte tcnico ni ayuda de

ninguna persona. Los ganadores fueron de la universidad de Stanford con su prototipo Stanley,

mostrado en la figura 1C.

Los objetivos de los autos autnomos son: frenar en el punto exacto antes de entrar a una curva,

acelerar en caso de estar subiendo una pendiente, frenar con anticipacin antes de tener una

colisin a una velocidad mayor o igual a 60 mph, esquivar obstculos girando en una direccin y

corregirlo girando al otro lado, siendo stos los principales sistemas de seguridad para evitar

accidentes. Como segundo plano tenemos que los autos se deben de comunicar entre s para saber

cul debe acelerar y cual frenar para que puedan continuar su recorrido en caso de un cruce sin

semforo, el cambio de carril en una autopista, sensar los autos que se encuentran enfrente, atrs

y en el punto ciego en caso de una interseccin. En pocas palabras, acelerar, frenar, dar la vuelta

izquierda/derecha, llegar al destino asignado en tiempo y forma. Algunos autos solo usan el radar

para conocer el entorno, sin embargo, la compaa automotriz BMW han sido calificados como los

ms avanzados hasta ahora ya que utilizan cuatro tipos de sensores que son: radar, sensor por lser,

ultrasnico y una cmara; siendo ms efectivo a la hora de rebasar a altas velocidades, frenar con

anticipacin y previene, con ayuda de la inteligencia artificial, los movimientos que probablemente

realicen los autos de su entorno.

La empresa de Mercedes-Benz, se enfocan ms a evitar colisiones en cruces, esto para que en un

futuro se puedan quitar los semforos y con esto eliminar el trfico; salvando ms vidas y recorrer

el mismo camino en el menor tiempo posible, utilizando los mismos automviles y las mismas

carreteras. Un detalle esencial es que las compaas ms avanzadas dentro de los autos autnomos,

hacen sus experimentos en autos de sper-lujo. Esto es porque tienen mayores controles de

estabilidad, aceleracin y frenado, lo que ayuda al desarrollo y eficiencia de sus algoritmos

desarrollados. Otra propiedad es el clima, ya que deben ser igual de eficientes en piso seco o

mojado, en situaciones de lluvia o nieve, as como tormentas de arena y neblina.


reas de desarrollo actuales:

Sistema de Estacionamiento Automtico

Nada puede reemplazar la habilidad del conductor ni el sentido comn al estacionar o dar marcha

atrs, pero el sistema brinda la ventaja para contribuir a estacionar el automvil de forma paralela,

mostrado en la figura 2, de una manera ms fcil y en menor tiempo, es decir, en menos

movimientos posibles. Adems, de que ayuda a evitar que se daen las defensas, lo cual resulta

molesto y costoso.

Cmo funciona?

Al activar el sistema, presionando un botn, el auto detecta an los espacios ms estrechos. Con los

sensores ultrasnicos, la unidad puede detectar un espacio lo suficientemente grande para que el

auto se pueda estacionar. Posteriormente el conductor debe de frenar el auto, colocar la

transmisin en Reversa, y dejar que el volante haga su trabajo. El carro se posiciona en el mejor

punto inicial y lo dirige automticamente dentro de ese espacio. En la pantalla del automvil se

muestra el camino en reversa que la unidad va a seguir, esto con ayuda de una cmara colocada en

la parte baja de la defensa trasera. El conductor siempre va a tener el control del automvil, por lo

que tendr que acelerar y frenar cuando el auto se lo indique, as como colocar la marcha en donde

se le indique al usuario mostrado en la pantalla. Las principales caractersticas de ste sistema son:

Detecta si la defensa trasera o delantera de la unidad se encuentra a partir de 5 ft (152 cm)

de distancia de un obstculo.

Emite alertas visuales y sonoras. Las alertas se intensifican a medida de que se acerca al

obstculo, y se detienen al cabo de los cinco segundos en que la distancia entre el auto y el

obstculo se vuelve constante (por ejemplo, cuando se detiene el vehculo).

Ocho sensores ultrasnicos; cuatro en la defensa trasera y cuatro en la defensa delantera.

Dos cmaras colocadas por debajo de la defensa. Una en la defensa delantera y otra en la

defensa trasera; mostrando la imagen en la pantalla.

El sistema se desactiva fcilmente, volviendo a presionar el mismo botn con el que se activ o

dejando presionado por largo periodo de tiempo el freno; pero siempre dejando el control del

automvil al conductor.


Sistema adaptable de viaje (ACC):

Del ingls (Adaptative Cruise Control) se refiere a la seleccin de la velocidad adecuada del vehculo

para que el conductor maneje de una forma ms cmoda. Este sistema automticamente sensa la

velocidad a la que viaja el vehculo y si existe algn vehculo enfrente que obstruya el paso.

Si no hay ningn obstculo enfrente del vehculo, este mantendr la velocidad constante, evitando

que el conductor est pisando el acelerador en todo momento para conseguir este propsito.

En el caso de que se vaya a alta velocidad y enfrente el sensor detecte un vehculo avanzando a

menor velocidad. El sistema de control igualar la velocidad del vehculo a la del vehculo de

enfrente para evitar una colisin. Si el vehculo de enfrente acelera, entonces el sistema aumentar

la velocidad para seguirlo e igualar su velocidad, en caso de que el vehculo de enfrente se mueva,

y se quite del camino. El vehculo acelerar para volver al modo de operacin de velocidad

constante. El objetivo de este sistema es evitar los choques por frenado abrupto de los vehculos y

hacer ms cmodo el manejo en carreteras, aunque no se limita solo a esto, el ACC est

evolucionando a su aplicacin en ciudades muy transitadas, en donde se busca que el sistema siga

al carro de adelante en trfico pesado, estos sistemas ya se implementan en el mercado japons.

El sistema de sensado que actualmente existe es un radar o laser, algunos investigadores estn

intentando incorporar sistemas de visin artificial para realizar el reconocimiento de objetos que

hay enfrente. Algunos de los artculos ms importantes en este tema son:

Sistema de seguimiento de carril (LKA).


Del ingls (Lane-Keeping-Assistance), es un sistema que se realiz pensando en asistir a conductores

se encuentran cansados por largos viajes. Funciona ajustando la direccin del vehculo una vez que

se ha detectado el carril del vehculo. El LKA usa normalmente visin artificial para detectar las lneas

blancas del carril y un sistema de actuacin que gira el volante. Esto no quiere decir que el sistema

maneje slo, el sistema slo sirve para curvas ligeras tpicas de las carreteras largas. Si existen curvas

muy pronunciadas el sistema no es capaz de realizarla y se desactiva, es por eso que se encuentra

equipado de un sistema de alarma que se activa cuando el sensor del volante detecta que el

conductor no lo ha movido por un determinado tiempo. Evitando que el conductor se quede

dormido.

Sistemas de seguridad:

Uno de los temas de investigacin ms importantes es el de evitar choques de autos. Los costos

materiales y sobre todo humanos son una importante motivacin para el desarrollo de estos

sistemas.

Asistencia a la percepcin del conductor:

Faros frontales adaptativos:

Visin nocturna

Advertencia contra animales

Asistencia en prevencin de choques:

Advertencia /esquivo de choques frontales

Advertencia de salida de carril

Advertencia de alta velocidad en curva


Advertencia de objeto en el punto ciego del auto

Apoyo en cambio de carril

Advertencia de peatones

Monitoreo de superficie del camino

Asistencia en seguridad ante el choque inminente:

Activacin de bolsas de aire previo al choque

Pretensin del cinturn de seguridad.

Incremento en la presin del lquido de frenos

Conclusin:

Los vehculos modernos han incorporado exitosamente muchos sistemas tecnolgicos como apoyo

al conductor, sin embargo, todava queda mucho por hacer para clasificar los vehculos comerciales

como inteligentes. El concepto de autos que no choquen ha sido adoptado por la mayora de las

compaas automotrices como el principal punto de desarrollo y muy probablemente ser la

siguiente generacin de autos la cual podr ser clasificada como vehculos inteligentes.

El incremento en desarrollo de tecnologas Wireless y en general la industria en telecomunicaciones

es primordial para el desarrollo de vehculos inteligentes. Los retos actuales ms importantes son:

mapas digitales, infraestructura inteligente, sensado y sistemas de electrnica. Con los avances en

asistencia y sistemas de sensado, ya es posible que un auto se conduzca de manera autnoma, sin

embargo, hasta que no se realice el entorno en forma digital, la forma de manejo autnomo no es

posible.

Fuentes:[1],[2, 3] [4],[5]

1. Bishop, R., Intelligent vehicle technology and trends. 2005. 2. Jung, H.G., et al. Parking slot markings recognition for automatic parking assist system. in

Intelligent Vehicles Symposium, 2006 IEEE. 2006. IEEE. 3. Holland, J.H., Adaptation in natural and artificial systems: An introductory analysis with

applications to biology, control, and artificial intelligence. 1975: U Michigan Press. 4. Ishida, S. and J.E. Gayko. Development, evaluation and introduction of a lane keeping

assistance system. in Intelligent Vehicles Symposium, 2004 IEEE. 2004. IEEE. 5. Markoff, J., Google Cars Drive Themselves, in Trafc. New York Times, 2010. 9.

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