¿Cómo funcionan los coches autónomos?

Funciones de autoconducción de Tesla

Los coches sin conductor parecen sacados directamente del futuro, pero gracias a los avances en la tecnología de vehículos autónomos, ese futuro podría estar a la vuelta de la esquina. De forma similar a la adopción progresiva de los coches eléctricos -los modelos híbridos han sido los primeros en llegar a las carreteras-, los fabricantes de automóviles llevan tiempo introduciendo funciones de conducción autónoma en los vehículos convencionales. Hoy ya circulan por las carreteras vehículos parcialmente autónomos, coches y camiones con control de crucero, asistencia de frenado y tecnología de autoaparcamiento. Y los especialistas del sector predicen que los vehículos totalmente autónomos podrían estar en el mercado en cuestión de pocos años.

¿Qué es un coche autónomo?

Un coche autónomo es un vehículo que no necesita que un conductor humano lo dirija o pedalee para funcionar. Aunque la tecnología existe, en la actualidad no hay coches totalmente autónomos en la carretera. Tesla es quien más se ha acercado con sus coches, capaces de conducirse solos en algunas situaciones, pero que requieren que el conductor preste atención a la carretera.

La Sociedad de Ingenieros de Automoción SAE (EEUU) ha definido cinco niveles de autonomía para clasificar los vehículos autónomos. La mayoría de los coches que circulan hoy son de nivel dos, pero se están probando prototipos de nivel cinco, y los expertos del sector predicen que los vehículos autónomos de nivel cuatro podrían estar en la carretera en la próxima década.

Niveles de autonomía de los vehículos (según SAE):

Nivel uno: Asistencia al conductor

El vehículo puede ayudar al conductor en tareas sencillas, como acelerar, frenar y girar el volante. La mayoría de los vehículos que circulan hoy en día entran en esta categoría.

Nivel dos: Automatización parcial

Dos o más funciones automatizadas, como control de crucero y frenado automático, pueden funcionar simultáneamente. Los automóviles de nivel dos requieren que el conductor permanezca totalmente alerta y al mando.

Nivel tres: Automatización condicional

El vehículo puede conducirse solo en determinadas situaciones, principalmente en autopista, pero el conductor debe permanecer atento y estar preparado para tomar el control en cualquier momento.

Nivel cuatro: Alta automatización

El vehículo puede conducirse por sí solo, y no requiere un operador humano, en determinados escenarios.

Nivel cinco: Automatización total

El vehículo es totalmente autónomo en todas las condiciones y escenarios.

¿Cómo ven los coches autónomos?

Para funcionar con seguridad, los coches autoconducidos deben ser capaces de percibir los objetos circundantes, otros vehículos, peatones, contornos de la carretera y todo lo demás que los conductores humanos tendrían en cuenta a la hora de decidir cómo girar, acelerar y frenar. Pero, ¿cómo reproducen las máquinas la visión humana? Principalmente utilizan una combinación de tres tecnologías de sensores e imágenes: radar, lidar y cámaras.

Radar

El sistema RADAR (Radio Detection and Ranging) se utiliza en los coches desde hace muchos años y es la tecnología más utilizada para el control de crucero adaptativo y el frenado automático de emergencia. Funciona enviando ondas de radio que rebotan en superficies lejanas.

Puntos fuertes del radar:

El radar puede ver objetos a cientos de metros de distancia y detectar su tamaño y velocidad.

Limitaciones del radar:

La tecnología de radar no puede “ver” los detalles e interpreta las imágenes con muy baja resolución, lo que significa que no puede detectar qué son los objetos.

Lidar

El sistema LIDAR (Light Imaging Detection and Ranging) utiliza impulsos de luz láser para escanear el entorno, a diferencia de las ondas de radio del radar. Lidar dispara millones de señales láser por segundo, que se reflejan en las superficies de los objetos y vuelven a un receptor que crea un modelo 3D del entorno del coche.

Puntos fuertes del lidar:
El lidar puede ver con mayor resolución que el radar. Es capaz de saber si un peatón mira hacia delante o hacia atrás o si un vehículo de dos ruedas es una bici o una moto, lo que permite al ordenador del coche predecir mejor cómo se comportará cualquier objeto.

Limitaciones del lidar:
En la actualidad, el lidar es la opción de sensor más cara para los fabricantes de coches y, como los sensores suelen girar, requiere más piezas móviles. Esto significa que hay más posibilidades de que algo falle. El lidar también está limitado por las condiciones meteorológicas. No funciona con niebla o polvo, lo que obliga a los vehículos con tecnología lidar a disponer de un sensor secundario.

Cámaras

Los coches autoconducidos utilizan tecnología de cámaras ópticas para ver en alta resolución. Las cámaras se utilizan para leer las señales y marcas viales. Alrededor de los vehículos autónomos se colocan cámaras con distintos tipos de lentes, gran angular para alrededores cercanos y cámaras enfocadas para vistas más largas y estrechas de lo que hay más lejos.

Puntos fuertes de las cámaras:

Las cámaras son la mejor forma de obtener una visión precisa del entorno de un vehículo. Ofrecen las imágenes de mayor resolución.

Limitaciones de las cámaras:

Las cámaras no funcionan bien en todas las situaciones meteorológicas y, a diferencia del radar y el lidar, que proporcionan datos numéricos, la tecnología de las cámaras requiere que el ordenador calcule a partir de una imagen para saber a qué distancia está un objeto.

¿Cómo funcionan los coches autónomos?

1.- Construyen continuamente un mapa

Un vehículo sin conductor debe construir un mapa de su entorno y situarse dentro del mapa para comprender su entorno relativo. Lo más habitual es utilizar tecnología lidar y cámaras para escanear el entorno y, a continuación, el ordenador del vehículo agrega las entradas de los sensores, el GPS y la IMU para construir el mapa.

2.- Planifican la ruta

Este paso consiste en encontrar las rutas más seguras y rápidas para llegar a un destino. Un coche sin conductor tendrá que tener en cuenta no sólo la navegación, sino también los obstáculos estáticos y móviles, y maniobras como cambiar de carril y adelantar a otros vehículos. La planificación de rutas empieza con un plan a largo plazo, algo parecido a las indicaciones que recibimos actualmente al introducir una dirección en una aplicación de mapas. A continuación, se generan sucesivos planes de corto alcance que se perfeccionan y ajustan continuamente a medida que el coche se desplaza.

3.- Evitan los obstáculos

Parte de la elaboración de mapas y la planificación de trayectorias incluye evitar obstáculos estáticos y móviles, como los peatones. Como los coches sin conductor dibujan continuamente mapas de su entorno, incluyen todos los obstáculos visibles y previstos y utilizan el aprendizaje automático para determinar la identidad de determinados objetos. A partir de aquí, el ordenador puede calcular su comportamiento previsto. Por ejemplo, el ordenador de un coche autoconducido puede distinguir una motocicleta de una bicicleta y decidir en consecuencia cómo evitar una u otra.

Como los obstáculos pueden estar ocultos y, por tanto, no ser detectados por los sensores de un coche, lo ideal sería que los coches autoconducidos estuvieran en constante comunicación entre sí a través de una conexión inalámbrica. Cuando un coche encuentre un obstáculo, podrá alertar instantáneamente a los demás para que ajusten sus trayectorias.

Posibles ventajas de los coches autónomos

Mayor seguridad –
La mayoría de los accidentes automovilísticos se deben a errores humanos. Si los coches autoconducidos están bien construidos y cuentan con sistemas de seguridad, los incidentes podrían reducirse drásticamente y salvar vidas.

Reducción de las emisiones de carbono –
Es probable que muchos coches autoconducidos funcionen con energía eléctrica u otras energías alternativas (como el hidrógeno). Siempre que las baterías se carguen con energía limpia, las emisiones de carbono podrían reducirse drásticamente. Los coches autoconducidos también podrán comunicarse entre sí, de modo que los coches en la carretera puedan circular de forma sincronizada, frenando al mismo tiempo y eliminando los frecuentes frenazos y acelerones que tanta energía consumen.

Más independencia para las personas con discapacidad y las personas mayores –
Los coches sin conductor darían a las personas que no pueden conducir la posibilidad de viajar de forma independiente.

Menos atascos en las carreteras –
Los coches sin conductor pueden programarse para dejar tres o cuatro coches de distancia delante de ellos, dejando espacio para que otros coches cambien de carril y el tráfico fluya con más fluidez en las autopistas.

Aumento de la productividad –
Las personas con largos desplazamientos al trabajo no tendrán que renunciar a horas de su jornada para centrarse en la carretera. Los coches autoconducidos permitirían a todos los pasajeros utilizar su tiempo de desplazamiento al trabajo o al ocio.

Autoaparcamiento –
Los coches sin conductor podrían ayudar a aliviar las molestias del aparcamiento, con la posibilidad de dejar a los pasajeros en la entrada y aparcar ellos mismos.

Menos multas por exceso de velocidad –
Los coches sin conductor pueden programarse para ir a la velocidad exacta permitida, eliminando la necesidad de aplicar la ley de tráfico y la posibilidad de recibir una multa por exceso de velocidad.

Límites de velocidad potencialmente más altos –
Con las avanzadas medidas de seguridad que permiten los coches autoconducidos y menos atascos, los límites de velocidad podrían aumentar, lo que permitiría desplazamientos más rápidos.

La tecnología de conducción autónoma tiene la capacidad de cambiar nuestro sistema de transporte y, por extensión, nuestra economía y nuestra vida cotidiana. Es difícil saber cómo recibirá el público los coches sin conductor, o cómo se adaptarán a estos avances tecnológicos las infraestructuras y las instituciones existentes, como las leyes de tráfico y los seguros de automóvil. Pero una cosa es segura: las generaciones futuras se desplazarán de forma muy distinta a como lo hemos hecho nosotros durante el último siglo.

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