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Cuatro ojos ven más que dos, como dice un viejo refrán. Pero Bosch y Daimler confían aún en más «órganos sensoriales» cuando se trata de una conducción totalmente autónoma y sin conductor: cámaras ópticas, señales de radar, ultrasonidos y radar registran el entorno y ayudan al vehículo a encontrar su camino. Los sensores no solo difieren en términos de alcance o ubicación en el vehículo y, desde un punto de vista técnico, todos tienen sus puntos fuertes.
Solo la combinación de información de todos los sensores (denominada fusión de sensores) produce un modelo del entorno que cumple con los elevados requisitos de seguridad de Bosch y Daimler, algo que ambas compañías han establecido como una condición necesaria para una conducción completamente autónoma y sin conductor. Los sensores deben monitorizar continuamente el entorno en tiempo real. Sobre la base de estos datos, el Controlador de Conducción Autónoma (el ordenador central del vehículo completamente autónomo sin conductor, ADC por sus siglas en inglés), toma decisiones y envía comandos a los actuadores en el vehículo a través de la Unidad de Control de Movimiento.
Daimler también tiene requisitos muy claros para los actuadores que intervienen en la dirección, aceleración y frenada: en un Mercedes-Benz totalmente autónomo y sin conductor, todos los actuadores críticos y sensores de movimiento deben estar duplicados, incluidas las unidades de control y la fuente de alimentación. Esto significa que la dirección controlada electrónicamente no solo tiene dos motores, sino también una electrónica duplicada. El asistente neumático de frenada, antes convencional, se ha reemplazado por el i-Booster de Bosch, un servofreno electromecánico. En conjunto con el sistema ESP®, se crea una combinación de sistema de frenado que permite una detención segura incluso si los componentes individuales fallan.
Los actuadores son gobernados por una red de módulos de software distribuidos en varias unidades de control. El sistema ejecuta las órdenes del software de control del movimiento (Motion Control Software), usando además sus propios sensores para registrar el movimiento de forma precisa y fiable y así poder determinar la trayectoria correcta. Esto incluye, por ejemplo, reconocer y compensar perturbaciones tales como vientos cruzados, baches o una superficie inesperadamente deslizante. También puede hacer que el vehículo se detenga de manera segura si no hay instrucciones de conducción del ADC o si no son plausibles. Así como un humano usa la última imagen de la situación cuando de repente se sumerge en la oscuridad, el sistema genera continuamente una ruta de detención segura a la cual el resto de la red puede recurrir si es necesario.
Con estos componentes, Bosch está automatizando la conducción
- La conducción automatizada tiene un impacto en todas las áreas de un automóvil y requiere una profunda experiencia en sistemas
- La redundancia en sistemas críticos para la seguridad, como el frenado y la dirección, es imprescindible
- Bosch fabrica muchos de los componentes necesarios para la conducción automatizada
- El reconocimiento fiable del entorno requiere combinar datos de diferentes tipos de sensores
La conducción automatizada impacta a todo el automóvil: propulsión, frenos, dirección, instrumentos de visualización, navegación y sensores, así como a la conectividad dentro y fuera del vehículo. La clave del éxito es una comprensión profunda de todos los sistemas del vehículo. Pocos proveedores de automóviles en el mundo tienen tanto conocimiento en esta área como Bosch, en parte, porque como proveedor de tecnología y servicios fabrica la mayoría de los componentes necesarios para la conducción automatizada, enumerados a continuación:
Sensor de radar:
Es uno de los sensores básicos, con alcances de alrededor de 250 metros, que proporciona información importante del entorno en 360 grados. La tarea principal de un sensor de radar es detectar objetos y medir su velocidad y posición en relación con el movimiento del vehículo. Con este fin, los sensores de radar de Bosch envían ondas de radar moduladas en una frecuencia a través de una antena transmisora. Estas ondas rebotan en los objetos del entorno del vehículo. La velocidad relativa y la distancia de los objetos se miden utilizando el efecto Doppler y el retraso generado por los cambios de frecuencia entre la señal emitida y la recibida. La posición del objeto puede determinarse comparando la amplitud y la fase de las señales de radar medidas.
Sensor ultrasónico:
Los sensores ultrasónicos son necesarios en la conducción automatizada, sobre todo, para el reconocimiento del entorno dentro de un alcance cercano de hasta seis metros y a bajas velocidades, por ejemplo al estacionar. Estos sensores emplean la técnica del sonar, que también utilizan, por ejemplo, los murciélagos. Envían impulsos ultrasónicos cortos que rebotan en los obstáculos. Estos ecos son registrados por los sensores y analizados por una unidad de control central.
Sensor de vídeo:
Con un rango de medición 3D de más de 50 metros, la cámara de video estéreo Bosch proporciona información óptica importante sobre el entorno del vehículo. No solo registra los objetos espacialmente y determina su distancia, sino que también reconoce espacios vacíos. Gracias a un enfoque innovador de trayectorias múltiples y la inteligencia artificial (IA), es posible el reconocimiento fiable de objetos. Donde no hay marcas viales, por ejemplo, el sistema puede determinar de manera fiable si el borde de la carretera puede ser transitado o no. La cámara de video estéreo también puede reconocer a peatones parcialmente oscurecidos. El reconocimiento óptico de caracteres le permite leer letras y números de manera fiable en las señales de tráfico.
Sensor de radar:
Además de los sensores de radar, video y ultrasonidos, Bosch utiliza sensores Lidar en sus vehículos automatizados de pruebas. Los diferentes principios de los sensores se complementan entre sí muy bien y usan la fusión de datos para un reconocimiento fiable del entorno. Los vehículos automatizados basan su estrategia de conducción en esta fusión. Bosch ve los sensores Lidar como una incorporación importante a su gama de sensores.
Dirección asistida eléctrica:
La dirección asistida eléctrica a prueba de fallos es una tecnología clave para la conducción automatizada. Incluso en el modo alternativo, la capacidad operativa en modo de fallos permite que los conductores y los automóviles automatizados continúen utilizando las funciones de dirección esenciales. En el raro caso de una avería, todavía se puede proporcionar al menos el 50 por ciento de la asistencia eléctrica del servo de dirección. Esta tecnología permitirá a los fabricantes de automóviles cumplir con los requisitos de seguridad tal como se propone en los documentos de la Política Federal de Vehículos Automatizados del Departamento de Transporte de EE.UU. y la Asociación Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras, por ejemplo.
ESP:
El programa de estabilidad electrónica juega un papel central en la conducción automatizada. Delegar la tarea de conducir al propio automóvil impone requisitos particulares en los sistemas relacionados con la seguridad, como los frenos. Para garantizar la máxima disponibilidad en caso de avería, se debe integrar la redundancia en el sistema como medida de seguridad. Sin la intervención del conductor, el ESP y el servofreno electromecánico iBooster (ver a continuación) pueden frenar independientemente el automóvil. Bosch ofrece el ESP en un paquete modular que contiene un sistema adecuado para todos los requisitos y circunstancias.
iBooster:
Con el iBooster, Bosch ha desarrollado un asistente de freno electromecánico independiente del vacío, que cumple con todos los requisitos para un sistema de frenado moderno. Se puede utilizar para todos los conceptos de propulsión y es especialmente adecuado para vehículos híbridos y eléctricos. En el iBooster, el accionamiento del pedal de freno se registra mediante un sensor de desplazamiento incorporado en el pedal y se transmite a la unidad de control. La unidad de control calcula la señal de accionamiento para el motor eléctrico, que convierte su par en el efecto de refuerzo del freno requerido a través de una caja de engranajes de dos etapas. La potencia suministrada por el amplificador se convierte en presión hidráulica en un cilindro maestro de freno estándar.
Connected Horizon:
Los vehículos que conducen de forma autónoma requieren información ambiental que va más allá del alcance de los sensores. Necesitan información de tráfico en tiempo real, por ejemplo, sobre atascos y accidentes. Esto se puede lograr conectando los vehículos a un servidor. Con este fin, Bosch ha desarrollado Connected Horizon. El sistema permite una vista previa dinámica de la ruta próxima y los ajustes correspondientes de la estrategia de conducción. Connected Horizon permite a los vehículos automatizados pensar en el futuro, lo que mejora la comodidad y la seguridad al conducir. El automóvil conectado reconoce a tiempo los peligros tras las curvas o los cambios de rasantes y puede comenzar a desacelerar antes.
HMI:
La conducción automatizada cambiará la forma en que se opera el vehículo, y requiere conceptos modernos para la comunicación entre el conductor y el vehículo. El conductor debe ser capaz de entender y operar el sistema de forma intuitiva. Bosch ofrece, aquí también, soluciones atractivas con sus innovadores instrumentos de visualización. Por ejemplo, el cuadro de instrumentos basado en una pantalla proporciona una flexibilidad máxima de procesamiento y una brillante visualización de contenido. Con sus head-up displays, Bosch ofrece información como la velocidad, instrucciones de navegación y otras advertencias directamente en el campo visual del conductor. Al mismo tiempo, la imagen resultante se proyecta en un escenario fuera del automóvil, de modo que ambas parecen fundirse a una distancia de unos dos metros por delante del vehículo.
Mapas:
No es posible conducir de forma automatizada sin mapas altamente actualizados y de alta resolución. Estos mapas proporcionan a los vehículos información sobre situaciones de tránsito cambiantes, tales como atascos u obras que van más allá del rango de detección de los sensores integrados. Los sensores de radar y video de Bosch registran y proporcionan datos importantes del flujo de tráfico para la producción de mapas de alta resolución para la conducción automatizada.
