A Condução Autónoma

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O veículo autónomo foi concretizado com o propósito de realizar tudo o que o nosso cérebro faz enquanto dirige e efetua uma condução segura. Ou seja, todas as situações no trânsito ficam a cargo de computadores e sensores que combinam algoritmos e ferramentas de alto desempenho de forma mais rápida e eficiente do que o ser humano faria.

Outro dos principais motivos para o desenvolvimento deste tipo de veículos está associado à possibilidade de redução de acidentes de trânsito ao eliminar a condução humana. Acidentes de trânsito são causados, na maioria das vezes, por fatores de imperícia, imprudência ou negligência por parte do condutor. Com a redução de acidentes, é também possível reduzir os custos financeiros e materiais envolvidos que podem incluir serviços médicos e policiais, reparações urbanas, danos à propriedade de terceiros, processos judiciais e entre outros. Esta evolução não só possibilita que deficientes, tanto a nível motor como visual, possam utilizar o automóvel sem o auxílio de terceiros, como também aumenta a produtividade do condutor, já que ele pode realizar outras atividades durante a condução.

Para isso, um carro autónomo necessita de reconhecer tudo aquilo que o rodeia através de um conjunto de sensores, tais como os radares, LIDAR1, sonares, GPS e várias unidades de medição da inércia. Esta combinação de sensores faz com que este tipo de carros, dependendo do seu nível de automação, não necessitem da mesma atenção para o conduzir, em comparação aos outros veículos não autónomos.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Ilustração 1- Constituição de um sistema de condução autónoma.

1-LIDAR é o sistema base da condução autónoma. É uma tecnologia ótica de deteção remota que mede propriedades da luz refletida de modo a obter a distância e/ou outra informação a respeito de um determinado objeto distante, através da tecnologia de laser. Por ser um sensor remoto ativo, ou seja, envia sinais à superfície da Terra e regista o sinal refletido, não é afetado pela falta de luminosidade nem por outras variáveis como as condições climatéricas.

Condução Autónoma | Competências Transversais para a Engenharia        1

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Experiências com carros autónomos iniciaram já no século XX. Em 1925, Houdina Radio Control controlou um Chandler 1926 pelas ruas de Nova Iorque através de ondas de rádio. O Chandler estava equipado com uma antena que recebia sinais enviados de um segundo carro que o seguia e que controlava a sua direção.

Em 1953, a RCA Labs (Radio Corporation of America) desenvolveu um modelo miniatura onde um carro seria controlado por um padrão de fios colocados no chão do laboratório. Mais tarde, em 1957, conseguiram criar um modelo à escala real usando um Citröen DS19 modificado. Nestas modificações estavam incluídos sensores magnéticos capazes de detetar a localização de cabos colocados debaixo da superfície da estrada, permitindo que o carro seguisse estes cabos e que o fizesse a uma velocidade controlada. No entanto, este sistema não permitia o carro mudar de faixa. O desenvolvimento deste sistema foi continuado na década de 60 pelo TRRL (Transport and Road Research Laboratory) do Reino Unido, ao ponto do veículo conseguir atingir os 130 km/h numa pista sob quaisquer condições meteorológicas. Mais alguns desenvolvimentos foram realizados, mas o financiamento deste sistema foi retirado a meio da década de 70 e o projeto foi consequentemente encerrado.

Em 1984, a Universidade de Carnegie Mellon iniciou a sua pesquisa em carros autónomos como parte do projeto Strategic Computing Initiative da DARPA e a produção do seu primeiro veículo, o NavLab 1, iniciou em 1986. No interior, o NavLab 1 estava equipado com uma panóplia de computadores e sensores de movimento e devido às limitações de software, apenas no final dos anos 80 é que o carro se tornou completamente funcional. Em modo 100% autónomo a velocidade máxima era de pouco mais de 32 km/h, muito reduzida à luz dos padrões atuais, mas que naquele tempo foi considerado um sucesso. Em 1995, este laboratório construiu o veículo semiautónomo NavLab 5, possuindo este apenas a direção automatizada. Este veículo foi utilizado no evento No Hands Across America tendo este percorrido aproximadamente 5000 km, entre as cidades de Pitsburgh e San Diego, tendo andado de forma autónoma por 90.2% do tempo.

Em 2005, a Standord Racing Team da Universidade de Stanford dos Estados Unidos da América trabalhava no projeto Stanley, um Volkswagen Touareg modificado para ser pilotado por computadores de bordo liderado pelo professor Sebastian Thrun, diretor do Stanford Artificial Intelligence Lab. O principal objetivo deste projeto era criar uma máquina autónoma capaz de detetar e se desviar de obstáculos com eficiência. Para tal, utilizaram cinco LIDARs para medir distâncias, um par de radares, uma câmara stereo e uma câmara monocular. O veículo era capaz de deduzir a sua

posição através de um recetor e uma bússola GPS, um sistema de orientação inercial, bem como obter informações de odometria das rodas do próprio veículo, através do seu circuito interno. O processamento computacional controlado por seis computadores com chip Intel Pentium M correndo várias versões do sistema operacional Linux. O veículo era capaz de entender através dos dados recebidos dos sensores, que captavam o caminho 30 metros à frente, formando um mapa do local. Os dados eram então combinados às imagens do sistema de visão procurando padrões semelhantes ao chão com passagem segura, o que aumentava o campo de visão do veículo a distâncias de até 80 metros à frente, garantindo uma segurança maior para acelerar. Se o veículo não conseguisse captar um caminho por onde pudesse navegar, a velocidade era diminuída e os sensores laser de distância eram utilizados para localizar o caminho mais seguro num raio mais curto. Após a conclusão deste projeto, Stanley competiu e venceu o desafio DARPA Grand Challenge, fazendo com que a empresa ganhasse o maior prémio relacionado à área de robótica, num valor de 2 milhões de dólares.