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20/Sep/05

Programa Autopía de coches robóticos sin conductor

El Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España lleva adelante un proyecto para crear autos robóticos absolutamente autoconducidos.

(CSIC) Autopía pretende transferir las técnicas desarrolladas para el control de robots autónomos al control de vehículos, modificando en la menor medida posible el entorno en que éstos han de evolucionar. Se han realizado inicialmente experimentos simples que muestran los resultados que van obteniéndose y creado la infraestructrura que permita llegar a hacer cada vez unas maniobras más sofisticadas.

Se ha construido un conjunto de vías de circulación que simula un pequeño barrio con sus calles, cruces, plazas y señales de tráfico en el que circulan los coches automatizados que han sido equipados con la instrumentación que se ha considerado necesaria para comenzar los trabajos y que puede ser ampliada en un futuro.

El computador que es la base del sistema de control embarcado en cada coche utiliza una estrategia de control basada en la lógica borrosa que permite simular el comportamiento de un chófer humano, siendo el objetivo del proyecto el encontrar un conjunto de estrategias que permitan construir un conductor automático capaz de realizar el mayor número de las maniobras más usuales.

El sistema construido hasta ahora permite especificar un trayecto de la misma manera que le especificaríamos a un conductor humano, como una sucesión de calles; a partir de él, se generan una serie de referencias que son utilizadas por los controladores embarcados para, siguiendo unas determinadas estrategias descritas en lenguaje casi natural y con técnicas de control borroso, conseguir que el automóvil automático realice el trayecto

La zona urbana y sus ayudas a la navegación

Se le llama ZOCO (ZOna de COnducción) a una pista de pruebas de vehículos automáticos que está dedicada exclusivamente a tareas de investigación, es decir, en ella no hay ningún otro tráfico de vehículos, lo que se ha hecho por seguridad. Tiene una forma reticulada, como las manzanas o cuadras de una ciudad, con alguna irregularidad, lo que es debido a que se han respetado todos los árboles, olivos, que había en el terreno en el que se ha construido, con calles de seis metros de ancho, para permitir doble circulación; está siendo provista de las señales de tráfico que se consideran oportunas, así como de los carteles de identificación con los nombres de las calles de las que consta, para ser utilizados en tareas de identificación basadas en visión artificial.

ZOCO también posee una estación base de posicionamiento global diferencial basado en información geográfica de información vía satélite, DGPS, que puede ser utilizado por sistemas móviles embarcados en los coches, para obtener su posición con una precisión cercana al centímetro.

Los coches y su instrumentación

Los automóviles Citroën utilizados son de dos clases: dos furgonetas eléctricas Berlingo, llamadas Babieca y Rocinante, y dos C3 Pluriel, de los cuales uno es descapotable.

Las furgonetas Citroën Berlingo son impulsadas por un motor eléctrico de 15 Kw que puede alcanzar velocidades de 90 Km/h. En pruebas de conducción automática se han alcanzado velocidades de 60 Km/h. Primero se ha instrumentado Babieca, que se describe a continuación.

El sistema de control de velocidad está basado en una tarjeta electrónica que genera una intensidad similar a la proporciona el pedal del acelerador al ser accionado, la velocidad alcanzada se mide con el velocímetro "standard" que posee el coche.

La dirección está servocontrolada hidráulicamente, y es necesario un par máximo de 5 Nm con el coche vacío para llevar el volante a un extremo, tres vueltas completas. Se ha acoplado un motor de 90 w al volante que es accionado por una tarjeta de control de motores Kelvin, que fue desarrollada en el IAI; el "encoder" del motor proporciona en todo momento su posición, aunque exige que al inicio de un experimento se realice un movimiento a un uno de sus extremos donde existen un tope y un detector.

El único sensor externo que lleva el coche es un sistema de posicionamiento DGPS tipo Z-12 de Astech y una radio para recibir correcciones diferenciales de marca Trimble, así el coche conoce su posición con una precisión cercana al centímetro. Se le acaba de incorporar un sistema de visión artificial realizado por la Universidad de Alcalá de Henares que reconoce la calzada y los obstáculos en ella situados.

Rocinante tiene una instrumentación ligeramente diferente, ya que en él se ha probado una red Ethernet aérea que elimina la necesidad de la radio para transmitir las correcciones diferenciales y que se utiliza también para conocer las posiciones de los coches que están en las cercanías y recibir y enviar datos y programas; el sistema DGPS que lleva embarcado es un Trimble MS750, además el motor de control de volante alcanza mayor par y velocidad, también se ha instalado un controlador del freno.

Actualmente, todos los coches, excepto uno de los C3, llevan un computador a bordo, al que se ha conectado un receptor GNSS y un equipo de comunicaciones. Dos de los receptores son GPS y el otro Egnos, el antecesor de Galileo.

El sistema de conducción está basado en control borroso (llamada también lógica difusa). Ya en las primeras exposiciones de la teoría de conjuntos borrosos (o de "lógica difusa") que estaba desarrollando, el profesor Lofti Zadeh presentaba la conducción de vehículos, aparcamiento de coches y el aterrizaje de aviones como unas de las actividades humanas difíciles de modelar matemáticamente, y por lo tanto, también, difíciles de ser llevadas a acabo por un controlador automático. El hecho de que un conductor o piloto pudiesen realizarlas fue una de las cosas que lo llevó a investigar la manera en la que los humanos somos capaces de tratarlos, y a fundar las bases de la lógica borrosa, la teoría de los conjuntos borrosos y del control lingüístico.

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