Você pode desenvolver um veículo que possa dirigir tanto de forma cooperativa, ou seja, em uma coluna com outras pessoas, quanto de forma autônoma? Essa é a questão central do programa de pesquisa i-Cave, iniciado em 2015. Agora, cinco anos depois, a resposta é afirmativa. Isso não significa que não haja mais obstáculos ou dúvidas. Por exemplo, como você configura os sistemas de computador e é seguro para os carros dirigirem autonomamente em vias públicas?
Os veículos autônomos são muito promissores, mas para o “tráfego normal”, a introdução de veículos autônomos ainda está um pouco distante. No programa i-CAVE, cientistas, empresas e governos uniram forças há cinco anos para desenvolver um veículo que pode dirigir autonomamente em estradas fechadas, bem como cooperativamente em estradas públicas.
“Originalmente, buscávamos uma combinação de direção cooperativa e autônoma”, diz o líder do projeto Henk Nijmeijer, professor de Dinâmica e Controle no departamento de Engenharia Mecânica. “No caso da direção autônoma, os veículos, ou mais precisamente os algoritmos que os controlam, usam informações que eles próprios coletam. Se eles obtêm informações parcial ou totalmente por meio de outros veículos, isso é chamado de direção cooperativa. Nesse caso, a informação melhora o comportamento coletivo, o que, entre outras coisas, melhora o fluxo do tráfego. No entanto, isso exige que os veículos se comuniquem entre si por meio de uma conexão sem fio. ”
A proposta de pesquisa visava diversos aspectos da direção autônoma e cooperativa. Além da segurança, logística e tecnologia de sensores, aspectos psicológicos e sociais também foram considerados. Todos esses assuntos foram integrados posteriormente no projeto.
Segurança
Em primeiro lugar, as pesquisas na área de segurança. Isso teve como objetivo não apenas evitar erros no software ou no sistema de observação dos carros e, consequentemente, prevenir acidentes por esses erros, diz Nijmeijer. “Pretende-se também aumentar a aceitação de carros de direção cooperativa e autônoma. Se as pessoas se sentirem inseguras ou se outros usuários da estrada não confiarem nesses carros, isso atrasará sua introdução.”
E é aqui que nos deparamos com as limitações práticas. Nijmeijer: “Em vias públicas, a condução em colunas, também designada de pelotão, pode ser feita com segurança, mas definitivamente ainda não é o caso da condução autónoma. Por enquanto, isso só pode ser feito num ambiente controlado, como como um local de teste ou uma área de estacionamento, e não no centro de uma cidade porque a situação do tráfego é muito complexa. ”
Twizy
Os pesquisadores testaram o funcionamento dos algoritmos desenvolvidos em vários veículos em um local de teste em Eindhoven. Desde o ano passado, seus pequenos Renault Twizys no local são capazes de dirigir em uma coluna com um intervalo de não mais de 0,3 segundos e seguir um ao outro nas curvas. A título de comparação: o governo holandês aconselha um intervalo de 2 segundos e na movimentada autoestrada A2 de 0,9 a 1 segundo. Os Renaults seguem o carro da frente com a ajuda do Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC), que faz uso de WiFi, radar, GPS e câmeras.
O COVID-19 lamentavelmente interrompeu os planos de demonstrações ao vivo. A pesquisa sofreu atrasos e não houve reuniões presenciais. “Felizmente, ainda pudemos realizar vários testes graças aos esforços incansáveis dos pesquisadores e parceiros”, diz Nijmeier.
Mesclando em uma coluna
Ainda existem desafios para a direção cooperativa. Por exemplo, como outros usuários da estrada podem se fundir enquanto uma coluna de caminhões que estão passando perto uns dos outros passa?
Nijmeijer: “Projetamos algoritmos que facilitam isso e, consequentemente, estimulam o comportamento social: os caminhões em uma coluna abrem espaço para os veículos que querem se fundir. É uma melhoria em relação à situação atual, onde os caminhões movidos por pessoas muitas vezes estão muito próximos de cada um outro, por isso é difícil para os carros se fundirem. ”
Actualmente, a condução em pelotão só é possível se houver condutor em todos os veículos participantes: “Ainda não podemos garantir que o sistema está sempre isento de erros e por isso devemos ter um condutor em cada veículo por uma questão de segurança. Os computadores podem controlar a velocidade e a distância entre os veículos, mas detectar erros ainda é algo que apenas humanos podem fazer. ”
No entanto, medidas estão a ser tomadas nessa área: “Incluem-se a melhoria do fluxo de tráfego e a redução do consumo de combustível dos camiões, que aceleram e travam de forma controlada e andam no mesmo sentido do outro. Além disso, a condução é menos cansativa, o que pode eventualmente levar a alterações no Decreto sobre o Tempo de Condução, que determina o período máximo de tempo que um condutor de camião pode sentar-se ao volante. ” Mas a Autoridade de Veículos Holandeses (RDW) precisaria aprovar a tecnologia: “Os padrões para isso ainda estão faltando.”
Ganhando a confiança das pessoas
Depois, há a pesquisa de fatores psicológicos e sociais. Mais de quinze pesquisadores estiveram envolvidos nisso. Debargha Dey foi o primeiro a obter um doutorado estudando este aspecto do i-Cave. Ele examinou principalmente os outros usuários de veículos de direção autônoma: “O que um pedestre ou ciclista precisa para ser capaz de confiar no comportamento de tal veículo se não há motorista e falta de contato visual?”
Dey concluiu que outras informações podem compensar a falta de contato visual: “Agora você já pode ver se um carro que dirige autonomamente freia ou se desviará. No entanto, isso não é suficiente para ganhar confiança nele. Em uma faixa de pedestres, as pessoas vai esperar muito tempo antes de atravessar a estrada, como resultado o algoritmo quase terá que parar o carro.
Portanto, equipamos nossos carros com uma forma de Interface Homem-Máquina (eHMI) externa. Isso fornece informações adicionais no pára-choque ou pára-brisa sobre o comportamento futuro do carro. Sinais luminosos indicam que o carro notou você e que você pode atravessar com segurança. As pessoas têm que se acostumar com essa forma de comunicação, mas demonstramos que funciona. ”
Os pesquisadores da i-Cave também se concentraram nos motoristas e outros ocupantes de carros cooperativos e de direção autônoma. Eles queriam saber como os motoristas aprendem o que essa forma de dirigir significa na prática. Por exemplo, quando o motorista pode relaxar um pouco no banco do motorista ou de quanto tempo você precisa para responder se surgir uma situação de tráfego inesperada?
Dey: “Parece que o software é confiável. No entanto, as pessoas muitas vezes ainda são mais rápidas e melhores do que um algoritmo para estimar o que precisa acontecer em situações complexas. Consequentemente, precisamos continuar a levar isso em consideração.”
Testes práticos
Como a condução em colunas levará a mudanças na eficiência do fluxo de tráfego, a logística também ganhou um lugar no programa de pesquisa i-Cave.
Nijmeijer: “Vários testes de pelotão de caminhões foram realizados em um projeto europeu chamado ENSEMBLE.” Os testes fazem parte das muitas iniciativas internacionais na área da direção cooperativa e autônoma: “Nossa pesquisa faz parte disso.”
Testes práticos também têm acontecido no contexto do i-Cave. Na autoestrada entre Helmond e Eindhoven, testes bem-sucedidos com direção cooperativa foram realizados em colaboração com a TNO. No momento, ainda não é possível realizar um teste em uma faixa de ônibus em Eindhoven que já foi equipada com dispositivos de comunicação relevantes.
Expectativas realizadas
De volta a 2015, ao início do i-Cave. Nijmeijer: “Percebemos as expectativas e tornamos possível uma combinação de direção cooperativa e autônoma? A resposta é afirmativa. E já demonstramos parcialmente isso na pista de testes. Mesmo assim, também ficou claro que, na prática, existem limitações ainda existem. É assim que as coisas geralmente acontecem durante a pesquisa, os resultados são quase sempre diferentes do que o esperado. Se não fosse o caso, você já teria conhecido os resultados, e a pesquisa teria sido supérflua. ”
A limitação mais importante é que a condução autónoma em via pública ainda não é viável, certamente não a curto prazo: “Já tínhamos dúvidas sobre isso e ficámos ainda mais reticentes ou talvez cada vez mais realista é a melhor forma de o dizer. ”
Além disso, existem desafios no controle do veículo. Nijmeijer: “Estamos investigando se você deve realizar uma direção cooperativa e autônoma em um sistema integrado ou em sistemas separados. Em outras palavras, você precisa de um ou dois computadores?”
Outra questão interessante é se todos os veículos, e não apenas os que dirigem autonomamente, devem ter uma conexão WiFi com o carro da frente para que possam se comunicar entre si. Essa perspectiva desponta para o transporte do futuro e pode oferecer vantagens consideráveis na área de segurança no trânsito, por exemplo. No entanto, os veículos terão de ser equipados com WiFi.
Projeto fantástico
Apesar de todos os avanços, a I-Cave não desenvolveu um veículo pronto para o mercado. Nijmeijer: “Essa nunca foi nossa intenção. No entanto, treinamos um grande número de alunos e PhDs que encontraram seu caminho na indústria onde podem contribuir para facilitar a direção cooperativa e autônoma.”
Ele está satisfeito com os resultados do projeto? “Com certeza! I-Cave foi sem dúvida um projeto fantástico.”
Publicado em 07/11/2021 17h29
Artigo original: