Pasado, presente y futuro del coche autónomo. Retos actuales e influencia en la movilidad,

Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID INSTITUTO UNIVERSITARIO DE INVESTIGACIÓN DEL AUTOMÓVIL FELIPE JIMÉNEZ ALONSO Director de la Unidad de Sistemas Inteligentes en vehículos del INSIA Correo electrónico: [email protected] FELIPE JIMÉNEZ ALONSO Director de la Unidad de Sistemas Inteligentes en vehículos del INSIA Correo electrónico: [email protected] Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso 1982 EL COCHE FANTÁSTICO, ¿UN SUEÑO? Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso 1968 Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso La idea de un vehículo autónomo es casi tan antigua como el mismo vehículo. La visión de GM sobre el futuro del transporte, presentada en la feria de muestras Futurama, durante la Exposición Universal de 1939 en Nueva York, ya incluía vehículos sin conductor. LA PRIMERA VISIÓN Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Primer vehículo realmente automatizado: • Cuando: 1977 • Dónde: Laboratorio Tsukuba Mechanical Engineering en Japón • Funcionalidad: seguimiento de marcas blancas pintadas en la carretera y alcanzar una velocidad máxima de 30 km/h. Vehículo autónomo circulando a alta velocidad: • Cuándo: Años 80 • Dónde: Universidad de Múnich • Funcionalidad: circulación hasta 100 km/h en calles sin tráfico, controlando a la vez volante, acelerador y freno por medio de comandos de ordenador basados en una evaluación a tiempo real de secuencias de imágenes. Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Europa: PROMETHEUS (PROgraMme for a European Traffic of Highest Efficiency and Unprecedented Safety, 1987-1995): Varios prototipos automatizados fueron mostrados en Octubre de 1994, en la Autopista 1 cerca del aeropuerto Charles-de-Gaulle de Paris. EEUU: Laboratorio de la Universidad Carnegie Mellon desarrolló 11 vehículos automatizados. En 1995 viajaron 3000 millas con un vehículo que condujo de forma automatizada el 98 % del tiempo. En 1991, el Congreso aprobó un proyecto de ley, instando al Ministerio de Transporte a mostrar un vehículo automatizado y una infraestructura apta para la conducción automatizada. Demostración con 20 vehículos en 1997 en la autopista I-15 en San Diego. Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Vehículos autónomo: vehículo que puede guiarse desde un origen a un destino elegido por el usuario. ? Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Conducción asistida La ejecución específica de una de las dos componentes de conducción (dirección o aceleración/deceleración) se lleva a cabo por medio de un sistema de asistencia que utiliza para ello la información sobre el entorno. El conductor (humano) realiza todos los aspectos restantes de la tarea de conducción, vigilando constantemente el tráfico y siendo capaz de controlar el vehículo en cualquier situación Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Conducción automatizada La ejecución de las dos componentes del movimiento del coche se realiza por parte del sistema automatizado, permitiendo al conductor ausentarse de la conducción activa. Las funciones de conducción automatizada pueden clasificarse según el grado y la duración de intervención requerida por parte del conductor: Conducción parcialmente automatizada: El sistema toma el control longitudinal y lateral del movimiento del coche. Al igual que en el caso de la conducción asistida, el conductor humano tiene que vigilar permanentemente el entorno y el sistema, para ser capaz de retomar el control del vehículo en cualquier situación. Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Conducción automatizada La ejecución de las dos componentes del movimiento del coche se realiza por parte del sistema automatizado, permitiendo al conductor ausentarse de la conducción activa. Las funciones de conducción automatizada pueden clasificarse según el grado y la duración de intervención requerida por parte del conductor: Conducción altamente automatizada: El sistema toma el control longitudinal y lateral del movimiento del coche en una situación predefinida -como por ejemplo, un atasco-. Ya no es necesario que el conductor supervise permanentemente el sistema. En caso necesario, el conductor recibirá la solicitud para retomar el control sobre el vehículo con suficiente margen de tiempo. Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Conducción automatizada La ejecución de las dos componentes del movimiento del coche se realiza por parte del sistema automatizado, permitiendo al conductor ausentarse de la conducción activa. Las funciones de conducción automatizada pueden clasificarse según el grado y la duración de intervención requerida por parte del conductor: Conducción completamente automatizada: El sistema toma el control longitudinal y lateral del movimiento del coche en todas las situaciones; ya no es necesario que el conductor supervise el entorno o el sistema ni que retome el control sobre el vehículo. Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso HANDS ON HANDS OFF EYES OFF MIND OFF DRIVELESS Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Control de Crucero Adaptativo (ACC) Sistema predictivo de frenada de Emergencia Sistemas de mantenimiento del carril Control de Crucero Integrado = Combinación del ACC + Sistema de Mantenimiento de Carril Asistente en Autopista, con posibilidad de adelantamientos Asistente de Atascos Vehículo totalmente automatizado Piloto en Autopista Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso DEFENSE ADVANCED RESEARCH PROJECTS AGENCY (DARPA) CHALLENGE Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Detección de usuarios vulnerables Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Asistencia para adelantamiento seguro Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Evitación de colisiones en intersecciones Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Alternativa o soporte a sistemas autónomos Distancia de seguridad Supervisión del ángulo muerto Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso GM Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Prioridad semafórica Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso DIAGNOSIS REMOTA Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso C-ITS Day 1 Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso C-ITS Day 1.5 Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso DE LA CONDUCCIÓN MANUAL ASISTIDA HACIA COMPLETAMENTE AUTOMATIZADA • Interacción con el conductor • Interacción con otros usuarios • Reconocimiento fiable del entorno • Abaratamiento de tecnologías • Aspectos legales • Aspectos éticos • Comportamiento “predecible” • Facilitar interacción eficiente • Gestión de la información y las comunicaciones •… Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Integración en entornos desestructurados El vehículo autónomo no sabe gestionar el caos, un humano sí. Gestión eficaz del espacio compartido Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso ¿Se pasa por un cambio de modelo de transporte? - Nuevas formas de movilidad (mobility as a service) - ¿Cambia el vehículo autónomo el modelo de propiedad del automóvil? - Si los fabricantes asumen su responsabilidad. ¿Qué pasará con las compañías aseguradoras? - ¿Quién tiene la culpa en el caso de que tenga un accidente un vehículo autónomo? - ¿Qué papel juegan las autoescuelas? - ¿Cómo interactúan vehículos conectados con otros que no lo están? Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso ¿Cuál es el impacto en las operaciones de vehículos comerciales? -Mayor eficiencia en las operaciones -Operación durante horas valle y noche reduciendo congestión ¿Cuál es el impacto sobre la elección del modo de transporte? Los vehículos autónomos combinan las ventajas del transporte público y de los vehículos privados tradicionales Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso ¿CONDUCCIÓN AUTOMÁTICA O AUTOMATIZACIÓN EN SITUACIONES CONCRETAS COMO AYUDA PARA LA MEJORA DE LA SEGURIDAD Y LA EFICIENCIA? ¿ES POSIBLE LA CONDUCCIÓN AUTÓNOMA SIN QUE SEA COOPERATIVA? Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso SEGURIDAD PRIMARIA Resistencia Resistencia estructural estructural Cintur Cinturó ón de n de seguridad seguridad Parabrisas Parabrisas laminado laminado Á Áreas de absorci reas de absorció ón de n de energ energí ía a SEGURIDAD SECUNDARIA Airbag frontal Airbag frontal Pretensor del cintur Pretensor del cinturó ón de n de seguridad seguridad Airbag lateral Airbag lateral Sistemas precolisi Sistemas precolisió ón n Compatibilidad Compatibilidad Sistemas de retenci Sistemas de retenció ón n adaptativos adaptativos ABS ABS ASR ASR ESP ESPACC ACC Frenado por cable Frenado por cable Control activo de la Control activo de la plataforma plataforma Direcci Direcció ón por cable n por cable Evitaci Evitació ón de n de colisiones colisiones A AÑ ÑO O 1960 1960 1980 1980 2000 2000 2020 2020 POTENCIAL EN SEGURIDAD Bajo Bajo Alto Alto Autopista Autopista inteligente inteligente Comunicaciones Comunicaciones V2V y V2I V2V y V2I Sistemas en vehículo Protección ocupantes Protección oponentes Conducción cooperativa Conducción automatizada Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso Steering Soft computing Controlle r Speed Soft computing Controller M Steering PID M Brake Engine X-by-Wire Steering angle Speed Target turning angle Speed Target Speed PWM signal Torque Target brake turning angle PWM signal Brake turning angle Analog signal Torque Servo amplifier Target torque (±10v) Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso DETECCIÓN DECISIÓN ACTUACIÓN •Detección de obstáculos con láser •Detección con visión artificial •Perfeccionamiento de algoritmos •Empleo de posicionamiento preciso •Fusión sensorial •Búsqueda de áreas libres •Posibilidad de maniobras •frenado •esquiva •Autom. dirección con asistencia eléctrica •Autom. universal de la dirección •Integración de los 3 niveles en sistema de evitación de colisiones Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso ARQUITECTURA DE BAJO NIVEL PARA EL CONTROL DE UN VEHÍCULO Pasado, presente y futuro del coche autónomo Felipe Jiménez Alonso ARQUITECTURA DE BAJO NIVEL PARA EL CONTROL DE UN VEHÍCULO