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El papel de los sensores y los actuadores en los vehículos autónomos

Los vehículos autónomos están traspasando la frontera de la ficción y ya asoman por el horizonte, en concreto se estima que a partir de 2020 ya podremos ver rodar a los primeros self driving cars por nuestras carreteras. Será para 2050 cuando este fenómeno se generalice y este tipo de automóviles sea una realidad extendida.

Cuando hablamos de coches autónomos tenemos que diferenciar entre diferentes niveles de conducción autónoma o automatización, pero de esto hablaremos más adelante.

En primer lugar es importante explicar y entender qué es un vehículo autónomo, también llamado self driving car. En concreto la definición más idealista de estos modelos se relacionaría con un tipo de automóvil que emplea los sensores, procesadores, software y actuadores necesarios para conducirse por sí mismo. Sin embargo como hemos comentado existen diferentes niveles de automatización. Estos niveles variarán según el grado de intervención necesaria de un conductor. Lo que sí es evidente es que hoy los grandes fabricantes de automoción se están esforzando en mejorar su competitividad en esta tecnología.

 

Sensores y actuadores para la conducción autónoma

Los sensores y los actuadores son dos de los grandes protagonistas en los automóviles autónomos. Su presencia es fundamental para lograr una conducción que no requiera de la intervención humana. Decenas de sensores serán necesarios para captar la información del entorno. Serán los sensores quienes accionen los diferentes actuadores que a su vez generarán la orden para activar un elemento final. Esta parte se entenderá mejor a continuación, cuando hablemos de los sistemas de asistencia al conductor al vehículo autónomo.

 

Sistemas de asistencia al conductor: innovaciones en el camino hacia los vehículos autónomos

La conducción está experimentando grandes avances hacía la autonomía total. En este sentido desde hace años existen los llamados sistemas de asistencia al conductor como el control de crucero que ha evolucionado en el control de crucero adaptativo (ACC), una ampliación de la función de regulación de velocidad tradicional.

Estos sistemas de asistencia se fundamentan principalmente en sensores y actuadores que permiten la ejecución de acciones de ayuda al conductor. El objetivo de los sistemas de asistencia al conductor se centra en mejorar la seguridad de los ocupantes de los vehículos así como de su entorno, además de aumentar la comodidad del conductor principalmente.

A continuación nombraremos algunos de los sistemas de asistencia más novedosos y extendidos entre los automóviles de última generación.

  • Light assist

El asistente de cambio de luces automático (light assist) permite aumentar el tiempo de conducción con las luces largas. Esto es posible gracias a unos sensores instalados en la parte delantera del automóvil que identifican la presencia cercana de otro vehículo y emiten la señal para cambiar automáticamente a luces cortas y así evitar deslumbramientos.

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  • Front assist

El front assist ayuda a evitar colisiones con vehículos que circulan en el mismo sentido. Un sensor monitoriza el tráfico que se encuentra ante nosotros y en caso de detectar una posible colisión nos avisa mediante una señal acústica y un pop up visual en el cuadro de mandos. En caso de que el conductor haga caso omiso a las indicaciones el vehículo realiza una frenada corta a modo de aviso. Si el conductor sigue sin actuar, el coche frena con la intensidad necesaria para intentar evitar la colisión o por lo menos mitigar sus consecuencias.

  • Lane assist

Este sistema reconoce las líneas que delimitan la carretera para el caso en el que el vehículo sobrepase estas líneas de separación sea el propio sistema quien actué sobre la dirección corrigiendo su posición. Asimismo si el sistema detecta que el conductor no coge el volante durante unos segundos, se activará una alerta sonora y visual para que el conductor vuelva a retomar los mandos del coche.

  • Control de crucero adaptativo (ACC)

El control de crucero adaptativo (ACC) ya lo hemos mencionado en líneas anteriores y llegados a este punto profundizaremos un poco más sobre el asunto. El ACC permite seleccionar una velocidad de crucero además de una distancia mínima de seguridad respecto a vehículos que le precedan. Será el sistema quien disminuirá o aumentará la velocidad en función de la presencia y la distancia de otro posible vehículo.

  • Emergency assist

El emergency assist o asistente de emergencia es una función ampliada del lane assist. Este sistema será capaz incluso de detener el vehículo por completo en caso de que el conductor aleje sus manos del volante durante un tiempo ligeramente prolongado ya que entenderá que el conductor ha sufrido algún tipo de desfallecimiento. En primer lugar el emergency assist emitirá avisos visuales y sonoros para posteriormente, y en caso de no haber reacción, proceder a realizar pequeñas frenadas para alertar al conductor. En caso de omisión, el coche comenzará a aminorar hasta detenerse por completo, activando el freno de estacionamiento y las luces de emergencia.

Estos son solo algunos ejemplos de sistemas de asistencia en los que tanto los sensores como los activadores tienen una alta trascendencia en los coches autónomos.

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Niveles de conducción autónoma

Llegados a este punto retomaremos el tema de los niveles de conducción autónoma. En este sentido existen diferentes organismos con diferentes clasificaciones: NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration – EEUU), BASt (The Federal Highway Research Institute – Alemania) OICA (Organisation Internationale des Constructeurs d’Automobiles – Francia) y SAE (Society of Automotive Engineers – EEUU)

En la actualidad cada vez está más extendido y aceptado el estándar creado por la SAE que ha fijado en seis los niveles de conducción autónoma. Según el estándar 0 sería el nivel de ninguna automatización mientras que el nivel 5 haría alusión a un vehículo completamente autónomo.

SAE International’s Levels of Driving Automation

Para cada nivel SAE indica la capacidad mínima que debe tener el vehículo con respecto a la automatización de funciones.

  • Nivel de conducción autónoma 0

No existe ningún grado de automatización de la conducción. Todas las tareas relacionadas con la conducción tendrán que ser efectuados por el propio conductor.

  • Nivel de conducción autónoma 1

En este caso el vehículo cuenta con algún tipo de sistema de automatización de la conducción. Se trataría de un asistente para el conductor. El vehículo cuenta con algún sistema de automatización de la conducción, ya sea para el control del movimiento longitudinal, ya sea para el control del movimiento lateral, pero no ambas cosas a la vez.

  • Nivel de conducción autónoma 2

Sistemas de asistencia como los que hemos estado viendo se encuadrarían dentro del nivel 2 por ejemplo. En el caso del nivel 2 el vehículo cuenta con sistemas de automatización de la conducción tanto para el control del movimiento longitudinal, como para el control del movimiento lateral, ambos a la vez.

  • Nivel de conducción autónoma 3

El nivel implica un salto tecnológico y legal ya que en determinadas condiciones (autopistas, conducción a baja velocidad o buenas condiciones climáticas) el conductor podrá ceder la plena conducción al sistema pudiendo realizar otras tareas en paralelo como leer o utilizar el móvil. Sin embargo no estará autorizado dormir. En este el conductor deberá de estar preparado para intervenir si el sistema lo solicita o se produce algún fallo.

  • Nivel de conducción autónoma 4

El nivel 4 supone una automatización elevada del manejo del vehículo. Los coches de este nivel ya no necesitan a un conductor preparado para intervenir en caso de que el sistema lo requiera o se produzca algún tipo de fallo. El propio vehículo incluye un sistema para actuar en estos casos. En el nivel 4 la figura del conductor desaparece, sin embargo el sistema sigue limitado y podrían darse ciertas situaciones en las que el vehículo no pueda seguir conduciendo por sí mismo y tenga que detenerse.

  • Nivel de conducción autónoma 5

En el nivel 5 llegamos a la automatización completa de la conducción. Se trata de vehículos autónomos en el más estricto sentido de la palabra. El conductor ya no es necesario.

Actualmente los vehículos ya comercializados y más evolucionados se encuentran en un nivel 2, por lo tanto todavía queda camino que recorrer. Es aquí donde entran en función todos los agentes de la cadena de valor del sector automoción, empresas tier 1 y tier 2 como CLR que serán las que hagan posible alcanzar el nivel máximo de conducción autónoma.

 

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