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Automatización vehicular

El explorador autónomo Seeker de la ESA durante pruebas en Paranal [1]
Jerarquía tecnológica de sistemas de vehículos automatizados

La automatización vehicular implica el uso de mecatrónica , inteligencia artificial y sistemas multiagente para ayudar al operador de un vehículo, como un automóvil, un camión, una aeronave o una embarcación. [2] [3] Un vehículo que utiliza la automatización para tareas como la navegación para facilitar, pero no reemplazar, el control humano, se califica como semiautónomo , mientras que un vehículo completamente autónomo se denomina autónomo . [3]

Los vehículos automatizados pueden incluir automóviles sin conductor , vehículos de superficie no tripulados , trenes autónomos , pilotos automáticos avanzados de aviones de pasajeros , aviones no tripulados y vehículos exploradores planetarios , así como cohetes y misiles guiados . Los vehículos automatizados en la legislación de la Unión Europea también son más específicamente vehículos de motor (automóvil, camión o autobús). [4] Es decir, vehículos de tráfico por carretera. Para esos vehículos, se define legalmente una diferencia específica entre el sistema avanzado de asistencia al conductor y los vehículos autónomos/automatizados (más avanzados) debido a las diferencias de responsabilidad para el conductor y/o la entidad que conduce el vehículo.

La tecnología necesaria para implementar vehículos autónomos abarca desde cambios en el vehículo hasta la prestación de asistencia en el entorno de conducción. Los vehículos automatizados plantean problemas de seguridad, especialmente en el transporte terrestre y en el tráfico por carretera, dada la complejidad de la conducción, las diferencias geográficas y culturales y las condiciones de la carretera. Es necesario superar diversos desafíos tecnológicos para que los vehículos autónomos sean robustos y escalables. [5]

El tema de la automatización vehicular es importante en el tráfico vial debido a la cantidad de vehículos y conductores, pero presenta preocupaciones específicas en un entorno sujeto a colisiones de tránsito debido a la necesidad de compartir la carretera con otros usuarios de la misma. La autonomía implica que el vehículo es responsable de todas las funciones de percepción, monitoreo y control. Los sistemas automatizados pueden no ser capaces de operar en todas las condiciones, dejando el resto para un operador humano. Otra sutileza es que, si bien un vehículo puede intentar operar en todas las circunstancias, el vehículo puede requerir que un humano asuma el control en circunstancias imprevistas o cuando el vehículo se comporta mal. [6]

Niveles de autonomía

La autonomía en los vehículos de motor se suele clasificar en seis niveles: [7] El sistema de niveles fue desarrollado por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE). [8]

El nivel 0 se refiere, por ejemplo, a los vehículos que no tienen control de crucero adaptativo . Los niveles 1 y 2 se refieren a los vehículos en los que una parte de la tarea de conducción la realizan los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) del vehículo bajo la responsabilidad/obligación/obligación del conductor.

A partir del nivel 3, el conductor puede transferir condicionalmente la tarea de conducción al vehículo, pero debe retomar el control cuando la automatización condicional ya no esté disponible. Por ejemplo, un piloto automático en atascos puede conducir en un atasco , pero el conductor debe retomar el control cuando el atasco haya terminado. El nivel 5 se refiere a un vehículo que no necesita ningún conductor (humano).

Nivel 0: Sin automatización de la conducción Nivel 1: Asistencia al conductor Nivel 2: Automatización de la conducción parcial Nivel 3: Automatización de la conducción condicional Nivel 4: Alta automatización de la conducción Nivel 5: Automatización de la conducción total [9]

Tecnología

El principal medio para implementar vehículos autónomos es mediante el uso de la Inteligencia Artificial (IA). Para que se implementen vehículos totalmente autónomos, los niveles inferiores de automatización deben probarse e implementarse exhaustivamente antes de pasar al siguiente nivel. [10] Mediante la implementación de sistemas autónomos, como navegación, prevención de colisiones y dirección, los fabricantes de vehículos autónomos trabajan para alcanzar niveles más altos de autonomía mediante el diseño e implementación de diferentes sistemas del automóvil. [10] Estos sistemas autónomos, junto con el uso de métodos de inteligencia artificial, pueden utilizar el aspecto de aprendizaje automático de la IA para que el vehículo controle cada uno de los demás sistemas y procesos autónomos. Por lo tanto, los fabricantes de vehículos autónomos están investigando y desarrollando una IA adecuada específicamente para vehículos autónomos. [11] Si bien muchas de estas empresas están desarrollando continuamente tecnologías para implementar en sus vehículos autónomos, el consenso general es que la tecnología subyacente aún necesita un mayor desarrollo antes de que los vehículos totalmente autónomos sean posibles. [12]

Podría decirse que es uno de los sistemas más importantes de cualquier vehículo autónomo, el sistema de percepción debe estar completamente desarrollado y bien probado para que la autonomía avance. [12] Con el desarrollo e implementación del sistema de percepción en vehículos autónomos, gran parte de los estándares de seguridad de los vehículos autónomos están siendo abordados por este sistema, que pone un énfasis inequívoco en que sea impecable, ya que las vidas humanas estarían sujetas a daños si se desarrollara un sistema defectuoso. [12] El propósito principal del sistema de percepción es escanear constantemente el entorno circundante y determinar qué objetos en el entorno representan una amenaza para los vehículos. [12] En cierto sentido, el objetivo principal del sistema de percepción es actuar como la percepción humana, permitiendo que el sistema detecte peligros y se prepare o corrija estos peligros. [12] En términos de la parte de detección del sistema de percepción, se están probando muchas soluciones para determinar su precisión y compatibilidad, como el radar , el lidar , el sonar y el procesamiento de imágenes en movimiento. [12]

Con el desarrollo de estos subsistemas autónomos del coche, los fabricantes de vehículos autónomos ya han desarrollado sistemas que actúan como funciones de asistencia en un vehículo. Estos sistemas se conocen como sistemas avanzados de asistencia al conductor y contienen sistemas para realizar acciones como aparcamiento en paralelo y frenado de emergencia. [11] Junto con estos sistemas, los sistemas de navegación autónomos desempeñan un papel en el desarrollo de vehículos autónomos. Al implementar el sistema de navegación, hay dos formas en las que se puede implementar la navegación: detección de un vehículo a otro o detección de la infraestructura. [11] Estos sistemas de navegación trabajarían en tándem con sistemas de navegación ya bien establecidos, como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), y podrían procesar información de ruta, detectando cosas como atascos de tráfico, peajes o construcción de carreteras. A partir de esta información, el vehículo puede tomar la acción adecuada para evitar el área o planificar en consecuencia. [12] Sin embargo, puede haber problemas en el uso de este método, como información desactualizada, en cuyo caso la comunicación del vehículo a la infraestructura puede desempeñar un papel importante para tener constantemente información actualizada. [12] Un ejemplo de esto es que las señales de tránsito y otros marcadores regulatorios muestren información al vehículo, lo que le permite tomar decisiones basadas en la información actual. [12]

Junto con el desarrollo de vehículos autónomos, se espera que muchos de estos vehículos sean principalmente eléctricos, lo que significa que la principal fuente de energía del vehículo se basará en baterías en lugar de combustibles fósiles. [10] Junto con eso, surge la demanda adicional de que los fabricantes de vehículos autónomos produzcan automóviles eléctricos de mayor calidad para implementar todos los sistemas autónomos asociados con el vehículo. [13] Sin embargo, muchos de los componentes de los vehículos modernos aún se pueden utilizar en vehículos autónomos, como el uso de transmisiones automáticas y equipos de protección del operador como bolsas de aire. [13]

En vista del desarrollo de los vehículos autónomos, las empresas también están considerando las preferencias y necesidades del operador. Estas instancias incluyen permitir al usuario minimizar el tiempo, seguir una ruta precisa y adaptarse a cualquier discapacidad posible que pueda tener el operador. [14] Además de adaptarse al conductor, los vehículos autónomos también imponen un factor tecnológico al entorno que los rodea, generalmente necesitando una mayor sensación de conectividad en el entorno del vehículo. Con este nuevo factor a considerar, muchos gobiernos urbanos están considerando convertirse en una ciudad inteligente para proporcionar una base suficiente para los vehículos autónomos. [14] Siguiendo estas mismas líneas de adaptación del entorno del vehículo al vehículo, el usuario de estos vehículos también puede tener que estar conectado tecnológicamente para operar estos vehículos autónomos. Con la llegada de los teléfonos inteligentes, se predice que los vehículos autónomos podrán tener esta conexión con el teléfono inteligente del usuario u otros dispositivos tecnológicos similares a un teléfono inteligente. [14]

Éxito en la tecnología

La Fundación AAA para la Seguridad Vial realizó una prueba de dos sistemas de frenado automático de emergencia: aquellos diseñados para prevenir colisiones y otros que tienen como objetivo hacer que una colisión sea menos severa. La prueba se centró en modelos populares como el Volvo XC90 2016, Subaru Legacy, Lincoln MKX, Honda Civic y Volkswagen Passat. Los investigadores probaron qué tan bien cada sistema detenía al acercarse a un objetivo en movimiento y otro inmóvil. Descubrieron que los sistemas capaces de prevenir colisiones reducían la velocidad del vehículo al doble que los sistemas diseñados simplemente para mitigar la gravedad de la colisión. Cuando los dos vehículos de prueba viajaban a menos de 30 mph uno del otro, incluso aquellos diseñados simplemente para reducir la gravedad de la colisión evitaron colisiones el 60 por ciento de las veces. [15]

Se sabe que los sistemas de conducción automatizada han tenido éxito en situaciones como las carreteras rurales, donde hay menos tráfico y hay menos diferenciación entre las capacidades de conducción y los tipos de conductores. "El mayor desafío en el desarrollo de funciones automatizadas sigue siendo el tráfico urbano, donde se debe considerar una gama extremadamente amplia de usuarios de la carretera desde todas las direcciones". [16] Esta tecnología está progresando hacia una forma más confiable de que los automóviles de conducción automatizada cambien del modo automático al modo de conductor. El modo automático es el modo que se establece para que las acciones automatizadas tomen el control, mientras que el modo de conductor es el modo establecido para que el operador controle todas las funciones del automóvil y asuma las responsabilidades de operar el vehículo (sistema de conducción automatizada no activado).

Esta definición incluiría los sistemas de automatización de vehículos que podrían estar disponibles en el corto plazo (como el asistente para atascos o el control de crucero automático de rango completo), siempre que dichos sistemas se diseñaran de manera que el operador humano pudiera desviar razonablemente su atención (monitoreo) del desempeño del vehículo mientras el sistema de automatización está activado. Esta definición también incluiría el pelotón automatizado (como el conceptualizado por el proyecto SARTRE).

Sartre

El objetivo principal del proyecto Sartre (SAfe Road TRains for the Environment) era crear un tren mixto de coches y camiones automatizados liderados por un vehículo de conducción manual. El tren de carretera proporcionará comodidad y permitirá que el conductor de los vehículos siguientes llegue de forma segura a su destino. Además de poder estar a lo largo del tren, los conductores que pasan por delante de estos pelotones pueden unirse con una simple activación del sistema de conducción automatizada que se correlaciona con un camión que lidera el pelotón. Sartre está tomando lo que conocemos como un sistema de convoy y lo está mezclando con tecnología de conducción automatizada. Esto tiene como objetivo permitir un transporte más fácil entre ciudades y, en última instancia, ayudar con el flujo de tráfico en el tráfico pesado de automóviles. [17] El proyecto incluyó la consideración de cómo el tren de carretera automatizado interactuaría con otros usuarios de la carretera en la operación de modo mixto.

En algunas partes del mundo, el coche autónomo se ha probado en situaciones de la vida real, como en Pittsburgh. [18] Los vehículos autónomos de Uber se probaron en Pittsburgh, aunque las pruebas se detuvieron durante nueve meses después de que un coche autónomo matara a una mujer en Arizona. [19] Además de probar los coches autónomos, se han probado autobuses automatizados en California. [20] El control lateral de los autobuses automatizados utiliza marcadores magnéticos como el pelotón de San Diego, mientras que el control longitudinal del pelotón de camiones automatizados utiliza radio de ondas milimétricas y radar. Los ejemplos actuales en la sociedad actual incluyen el coche de Google y los modelos de Tesla . Tesla ha rediseñado la conducción automatizada, han creado modelos de coches que permiten a los conductores introducir el destino y dejar que el coche tome el control. Estos son dos ejemplos modernos de los coches con sistema de conducción automatizada.

Riesgos y responsabilidades

Muchos fabricantes de automóviles, como Ford y Volvo , han anunciado planes para ofrecer automóviles totalmente automatizados en el futuro. [21] Se están realizando amplias investigaciones y desarrollos en sistemas de conducción automatizada, pero el mayor problema que los fabricantes de automóviles no pueden controlar es cómo los conductores utilizarán el sistema. [21] Se esfuerza a los conductores para que permanezcan atentos y se implementan advertencias de seguridad para alertar al conductor cuando se necesita una acción correctiva. [22] Tesla Motor tiene un incidente registrado que resultó en una fatalidad que involucró al sistema de conducción automatizada en el Tesla Model S. [23] El informe del accidente revela que el accidente fue el resultado de la falta de atención del conductor y el sistema de piloto automático no reconoció la obstrucción que tenía por delante. [23]

Otra falla de los sistemas de conducción automatizada es que en situaciones donde eventos impredecibles como el clima o el comportamiento de conducción de otros pueden causar accidentes fatales debido a que los sensores que monitorean los alrededores del vehículo no pueden brindar acciones correctivas. [22]

Para superar algunos de los desafíos de los sistemas de conducción automatizada, se han propuesto nuevas metodologías basadas en pruebas virtuales, simulación del flujo de tráfico y prototipos digitales, [24] especialmente cuando se emplean nuevos algoritmos basados ​​en enfoques de Inteligencia Artificial que requieren amplios conjuntos de datos de entrenamiento y validación.

La implementación de sistemas de conducción automatizada plantea la posibilidad de cambiar los entornos de construcción en áreas urbanas, como la expansión de áreas suburbanas debido a la mayor facilidad de movilidad. [10]

Desafíos

Alrededor de 2015, varias empresas de automóviles autónomos, entre ellas Nissan y Toyota, prometieron que lanzarían estos vehículos en 2020. Sin embargo, las predicciones resultaron ser demasiado optimistas. [25]

Aún existen muchos obstáculos para desarrollar vehículos totalmente autónomos de nivel 5, capaces de operar en cualquier condición. Actualmente, las empresas se centran en la automatización de nivel 4, capaz de operar en determinadas circunstancias ambientales. [25]

Todavía se debate cómo debería ser un vehículo autónomo. Por ejemplo, todavía se discute si se debe incorporar lidar a los sistemas de conducción autónoma. Algunos investigadores han ideado algoritmos que utilizan solo datos de cámara y que logran un rendimiento que rivaliza con el lidar. Por otro lado, los datos de solo cámara a veces dibujan cuadros delimitadores inexactos y, por lo tanto, conducen a predicciones deficientes. Esto se debe a la naturaleza de la información superficial que brindan las cámaras estereoscópicas , mientras que la incorporación de lidar brinda a los vehículos autónomos la distancia precisa a cada punto del vehículo. [25]

Desafíos técnicos

Estas características requieren numerosos sensores, muchos de los cuales se basan en sistemas microelectromecánicos (MEMS) para mantener un tamaño pequeño, una alta eficiencia y un bajo costo. Entre los sensores MEMS más importantes de los vehículos se encuentran los acelerómetros y los giroscopios , que miden la aceleración en torno a múltiples ejes ortogonales, lo que resulta fundamental para detectar y controlar el movimiento del vehículo.

Desafíos sociales

Un paso fundamental para lograr la implementación de los vehículos autónomos es la aceptación por parte del público en general. Se trata de una investigación importante en curso porque proporciona pautas para que la industria automotriz mejore su diseño y tecnología. Los estudios han demostrado que muchas personas creen que el uso de vehículos autónomos es más seguro, lo que subraya la necesidad de que las empresas automotrices se aseguren de que los vehículos autónomos mejoren los beneficios de seguridad. El modelo de investigación TAM desglosa los factores importantes que afectan la aceptación del consumidor en: utilidad, facilidad de uso, confianza e influencia social. [27]

Desafíos regulatorios

Las pruebas en tiempo real de los vehículos autónomos son una parte inevitable del proceso. Al mismo tiempo, los reguladores de la automatización vehicular se enfrentan a desafíos para proteger la seguridad pública y, al mismo tiempo, permitir que las empresas de vehículos autónomos prueben sus productos. Los grupos que representan a las empresas de vehículos autónomos se resisten a la mayoría de las regulaciones, mientras que los grupos que representan a los usuarios vulnerables de la carretera y la seguridad del tráfico presionan para que se establezcan barreras regulatorias. Para mejorar la seguridad del tráfico, se alienta a los reguladores a encontrar un punto intermedio que proteja al público de la tecnología inmadura y, al mismo tiempo, permita que las empresas de vehículos autónomos prueben la implementación de sus sistemas. [28] También ha habido propuestas para adoptar el conocimiento regulatorio de seguridad de la automatización de la aviación en los debates sobre la implementación segura de los vehículos autónomos, debido a la experiencia que ha adquirido el sector de la aviación a lo largo de las décadas en temas de seguridad. [29]

Vehículos terrestres

En algunos países, se aplican leyes y reglamentos específicos a los vehículos motorizados de tráfico por carretera (como automóviles, autobuses y camiones), mientras que otras leyes y reglamentos se aplican a otros vehículos terrestres, como tranvías, trenes o vehículos guiados automáticamente, lo que les obliga a funcionar en diferentes entornos y condiciones.

Vehículos de tráfico rodado

Un sistema de conducción automatizada se define en una propuesta de enmienda al artículo 1 de la Convención de Viena sobre la Circulación por Carretera :

(ab) " Sistema de conducción automatizada " se refiere a un sistema de vehículo que utiliza tanto hardware como software para ejercer un control dinámico de un vehículo de forma sostenida.

(ac) El término "control dinámico" hace referencia a la realización de todas las funciones operativas y tácticas en tiempo real necesarias para mover el vehículo. Esto incluye el control del movimiento lateral y longitudinal del vehículo, la supervisión del entorno de la carretera, la respuesta a los acontecimientos en el entorno del tráfico de la carretera y la planificación y señalización de maniobras. [30]

Esta enmienda entrará en vigor el 14 de julio de 2022, a menos que se rechace antes del 13 de enero de 2022. [31]

Una función de conducción automatizada debe describirse con suficiente claridad para poder distinguirla de una función de conducción asistida.

—SMMT  [32 ]

Hay dos estados claros: un vehículo es asistido por un conductor que recibe el apoyo de la tecnología o es automatizado, donde la tecnología reemplaza al conductor de manera efectiva y segura.

—SMMT  [32 ]

Los vehículos terrestres que emplean automatización y teleoperación incluyen pórticos de astilleros, camiones mineros, robots de desactivación de bombas, insectos robóticos y tractores sin conductor .

Se están fabricando muchos vehículos terrestres autónomos y semiautónomos para el transporte de pasajeros. Un ejemplo de ello es la tecnología FROG (Free-Ranging on Grid), que consta de vehículos autónomos, una pista magnética y un sistema de supervisión. El sistema FROG se utiliza con fines industriales en plantas de fabricación y se utiliza desde 1999 en el ParkShuttle , un sistema de transporte público de estilo PRT en la ciudad de Capelle aan den IJssel para conectar el parque empresarial Rivium con la ciudad vecina de Róterdam (donde la ruta termina en la estación de metro Kralingse Zoom ). El sistema sufrió una falla en 2005 [33] que resultó ser causada por un error humano. [34]

Las aplicaciones de la automatización en vehículos terrestres incluyen las siguientes:

La investigación está en curso y existen prototipos de vehículos terrestres autónomos.

Coches

La automatización extensiva de los automóviles se centra en la introducción de coches robóticos o en la modificación de los diseños de coches modernos para que sean semiautónomos.

Los diseños semiautónomos podrían implementarse antes, ya que dependen menos de tecnología que todavía está a la vanguardia de la investigación. Un ejemplo es el monorraíl de modo dual. Grupos como RUF (Dinamarca) y TriTrack (EE. UU.) están trabajando en proyectos que consisten en automóviles privados especializados que se conducen manualmente en carreteras normales, pero que también se acoplan a un monorraíl/vía guía por la que se desplazan de forma autónoma.

Como método para automatizar los automóviles sin modificarlos tanto como un automóvil robótico , los sistemas de carreteras automatizadas (AHS) apuntan a construir carriles en las carreteras que estarían equipados, por ejemplo, con imanes para guiar los vehículos. Los vehículos automatizados tienen frenos automáticos llamados Sistema de frenado de vehículos automáticos (AVBS). Las computadoras de carretera gestionarían el tráfico y dirigirían los automóviles para evitar colisiones.

En 2006, la Comisión Europea estableció un programa de desarrollo de automóviles inteligentes denominado Intelligent Car Flagship Initiative . [35] Los objetivos de ese programa incluyen:

Existen muchos otros usos de la automatización en relación con los automóviles, entre ellos:

El 31 de enero de 2019, Singapur también anunció un conjunto de normas nacionales provisionales para orientar la industria de vehículos autónomos. Las normas, conocidas como Referencia técnica 68 (TR68), promoverán la implementación segura de vehículos totalmente autónomos en Singapur, según un comunicado de prensa conjunto de Enterprise Singapore (ESG), Land Transport Authority (LTA), Standards Development Organisation y Singapore Standards Council (SSC). [38]

Lanzadera

Servicio de transporte al parque
Lanzadera autónoma Navya
Easymile EZ10
Rey Long Apolong

Desde 1999, el ParkShuttle, con capacidad para 12 personas y 10 de pie, ha estado operando en un derecho de paso exclusivo de 1,8 kilómetros (1,1 millas) en la ciudad de Capelle aan den IJssel en los Países Bajos. El sistema utiliza pequeños imanes en la superficie de la carretera para permitir que el vehículo determine su posición. El uso de vehículos autónomos compartidos se probó alrededor de 2012 en el estacionamiento de un hospital en Portugal. [39] De 2012 a 2016, el proyecto CityMobil2 financiado por la Unión Europea examinó el uso de vehículos autónomos compartidos y la experiencia de los pasajeros, incluidas pruebas a corto plazo en siete ciudades. Este proyecto condujo al desarrollo del EasyMile EZ10. [40]

En la década de 2010, los autobuses autónomos pudieron circular en tráfico mixto sin necesidad de marcadores de orientación integrados. [41] Hasta ahora, el enfoque se ha centrado en la baja velocidad, 20 millas por hora (32 km/h), con rutas cortas y fijas para el "último kilómetro" de los viajes. Esto significa que las cuestiones de prevención de colisiones y seguridad son significativamente menos desafiantes que las de los automóviles automatizados, que buscan igualar el rendimiento de los vehículos convencionales. Se han realizado muchos ensayos, principalmente en carreteras tranquilas con poco tráfico o en caminos públicos o carreteras privadas y sitios de prueba especializados. [ cita requerida ] La capacidad de los diferentes modelos varía significativamente, entre 6 y 20 asientos. (Por encima de este tamaño, hay autobuses convencionales que tienen tecnología sin conductor instalada).

En diciembre de 2016, la Autoridad de Transporte de Jacksonville anunció su intención de reemplazar el monorraíl Jacksonville Skyway con vehículos sin conductor que circularían sobre la superestructura elevada existente y continuarían por carreteras comunes. [42] Desde entonces, el proyecto se ha denominado "Ultimate Urban Circulator" o "U2C" y se han realizado pruebas en lanzaderas de seis fabricantes diferentes. El costo del proyecto se estima en 379 millones de dólares. [43]

En enero de 2017, se anunció que el sistema ParkShuttle en los Países Bajos se renovaría y ampliaría, lo que incluiría la extensión de la red de rutas más allá del derecho de paso exclusivo para que los vehículos circulen en tráfico mixto por carreteras ordinarias. [44] Los planes se retrasaron y ahora se espera que la ampliación al tráfico mixto tenga lugar en 2021. [45]

En julio de 2018, Baidu declaró que había construido 100 de su modelo Apolong de 8 asientos , con planes de ventas comerciales. [46] A julio de 2021, no han entrado en producción en volumen.

En agosto de 2020, se informó que había 25 fabricantes de transbordadores autónomos, [47] incluidos 2GetThere , Local Motors , Navya , Baidu , Easymile , Toyota y Ohmio.

En diciembre de 2020, Toyota presentó su vehículo "e-Palette" de 20 pasajeros, que se utilizará en los Juegos Olímpicos de Tokio de 2021. [ 48] Toyota ha anunciado que tiene la intención de tener el vehículo disponible para aplicaciones comerciales antes de 2025. [49]

En enero de 2021, Navya publicó un informe para inversores que predijo que las ventas globales de transbordadores autónomos alcanzarían las 12.600 unidades para 2025, con un valor de mercado de 1.700 millones de euros. [50]

En junio de 2021, el fabricante chino Yutong afirmó haber entregado 100 modelos de su autobús autónomo Xiaoyu 2.0 de 10 plazas para su uso en Zhengzhou . Se han llevado a cabo pruebas en varias ciudades desde 2019 y está previsto que las pruebas abiertas al público comiencen en julio de 2021. [51]

Los autobuses autónomos ya se utilizan en algunas carreteras privadas, como en la fábrica de Yutong en Zhengzhou, donde se utilizan para transportar a los trabajadores entre los edificios de la fábrica de autobuses más grande del mundo. [52]

Ensayos

Desde 2016 se han llevado a cabo numerosos ensayos, la mayoría de los cuales implicaban un solo vehículo en una ruta corta durante un breve período de tiempo y con un conductor a bordo. El objetivo de los ensayos ha sido proporcionar datos técnicos y familiarizar al público con la tecnología sin conductor. Una encuesta de 2021 sobre más de 100 experimentos de lanzaderas en toda Europa concluyó que la baja velocidad (15-20 kilómetros por hora, 9,3-12,4 mph) era la principal barrera para la implementación de autobuses lanzadera autónomos. El coste actual de los vehículos, 280.000 euros, y la necesidad de asistentes a bordo también eran problemas. [53]

Los nombres de los vehículos están entre comillas

Autobuses

El primer autobús autónomo del Reino Unido, actualmente en pruebas con Stagecoach Manchester

Se proponen autobuses autónomos, así como coches y camiones autónomos. Se probaron minibuses automatizados de nivel 2 durante algunas semanas en Estocolmo. [105] [106] China también tiene una pequeña flota de autobuses públicos autónomos en el distrito tecnológico de Shenzhen, Guangdong. [107]

El primer ensayo de autobús autónomo en el Reino Unido comenzó a mediados de 2019, con un autobús de un solo piso Alexander Dennis Enviro200 MMC modificado con software autónomo de Fusion Processing capaz de operar en modo sin conductor dentro de la estación de autobuses Sharston de Stagecoach Manchester , realizando tareas como conducir hasta la estación de lavado, el punto de reabastecimiento de combustible y luego estacionar en un espacio de estacionamiento exclusivo en la estación. [108] Las pruebas de autobuses sin conductor que transportan pasajeros en Escocia comenzaron en enero de 2023, con una flota de cinco vehículos idénticos a la prueba de Manchester utilizados en una ruta de estacionamiento y viaje de Stagecoach Fife de 14 millas (23 km) a través del puente Forth Road , desde la orilla norte de Forth hasta la estación Edinburgh Park . [109] [110]

Otro ensayo autónomo en Oxfordshire , Inglaterra, que utiliza un minibús Fiat Ducato eléctrico a batería en un servicio circular a Milton Park , operado por FirstBus con el apoyo de Fusion Processing, el Consejo del Condado de Oxfordshire y la Universidad del Oeste de Inglaterra , entró en servicio completo de pasajeros también en enero de 2023. Está previsto que la ruta de prueba se extienda hasta la estación de tren de Didcot Parkway tras la adquisición de un autobús de un solo piso más grande para fines de 2023. [111] [112]

En julio de 2020, en Japón, el Centro de Investigación de Movilidad Centrada en el Ser Humano de AIST con Nippon Koei e Isuzu inició una serie de pruebas de demostración para autobuses de tamaño mediano, Isuzu "Erga Mio" con sistemas de conducción autónoma, en cinco áreas: la ciudad de Ōtsu en la prefectura de Shiga , la ciudad de Sanda en la prefectura de Hyōgo y otras tres áreas en secuencia. [113] [114] [115]

En octubre de 2023, Imagry , una startup israelí de inteligencia artificial, presentó su solución de conducción autónoma sin mapas en Busworld Europe, aprovechando un sistema de reconocimiento de imágenes en tiempo real y una red neuronal convolucional profunda espacial (DCNN) para imitar el comportamiento de conducción humana. [116]

Camiones

El concepto de vehículos autónomos se ha aplicado a usos comerciales, como los camiones autónomos o casi autónomos .

Empresas como Suncor Energy , una empresa energética canadiense, y Rio Tinto Group estuvieron entre las primeras en reemplazar los camiones operados por humanos con camiones comerciales sin conductor operados por computadoras. [117] En abril de 2016, camiones de los principales fabricantes, incluidos Volvo y Daimler Company, completaron una semana de conducción autónoma en toda Europa, organizada por los holandeses, en un esfuerzo por poner camiones autónomos en la carretera. Con el progreso de los desarrollos en camiones autónomos, se espera que las ventas de camiones autónomos en los EE. UU. alcancen los 60.000 para 2035, según un informe publicado por IHS Inc. en junio de 2016. [118]

Como se informó en junio de 1995 en la revista Popular Science , se estaban desarrollando camiones autónomos para convoyes de combate, en los que solo el camión líder sería conducido por un humano y los camiones siguientes dependerían de un satélite, un sistema de guía inercial y sensores de velocidad terrestre. [119] Caterpillar Inc. realizó desarrollos tempranos en 2013 con el Instituto de Robótica de la Universidad Carnegie Mellon para mejorar la eficiencia y reducir los costos en varios sitios de minería y construcción. [120]

En Europa, el programa «Trenes de carretera seguros para el medio ambiente» es un ejemplo de este tipo de planteamiento.

Según el informe Strategy& de PWC [121] , los camiones autónomos serán motivo de gran preocupación en cuanto al impacto que esta tecnología tendrá en los 3 millones de conductores de camiones de Estados Unidos, así como en los 4 millones de empleados que apoyan la economía del transporte en gasolineras, restaurantes, bares y hoteles. Al mismo tiempo, algunas empresas como Starsky aspiran a la autonomía de nivel 3, en la que el conductor desempeñaría un papel de control sobre el entorno del camión. El proyecto de la empresa, la conducción remota de camiones, ofrecería a los conductores de camiones un mayor equilibrio entre el trabajo y la vida personal, lo que les permitiría evitar largos períodos fuera de casa. Sin embargo, esto provocaría un posible desajuste entre las habilidades del conductor y la redefinición tecnológica del trabajo.

Las empresas que adquieran camiones sin conductor podrían reducir enormemente sus costes: ya no se necesitarán conductores humanos, las responsabilidades de las empresas por accidentes de camiones disminuirán y la productividad aumentará (ya que el camión sin conductor no necesita descansar). El uso de camiones autónomos irá de la mano del uso de datos en tiempo real para optimizar tanto la eficiencia como la productividad del servicio prestado, como una forma de abordar la congestión del tráfico, por ejemplo. Los camiones sin conductor podrían permitir nuevos modelos de negocio que verían las entregas cambiar del horario diurno al nocturno o a franjas horarias en las que el tráfico sea menos denso.

Proveedores

Motocicletas

En 2017 y 2018 se presentaron varias motocicletas autónomas con autoequilibrio de BMW, Honda y Yamaha. [131] [132] [133]

Trenes

El concepto de vehículos autónomos también se ha aplicado a usos comerciales, como en el caso de los trenes autónomos. El primer sistema de transporte urbano sin conductor del mundo es la Port Island Line en Kobe , Japón, inaugurada en 1981. [137] El primer tren autónomo del Reino Unido se puso en marcha en Londres en la ruta Thameslink. [138]

Un ejemplo de una red de trenes automatizada es el Docklands Light Railway de Londres .

Véase también Lista de sistemas de trenes automatizados .

Tranvías

En 2018 se probaron los primeros tranvías autónomos en Potsdam . [139]

Vehículo guiado automático

Un vehículo guiado automatizado o vehículo de guiado automático (AGV) es un robot móvil que sigue marcadores o cables en el suelo o utiliza visión, imanes o láseres para navegar. Se utilizan con mayor frecuencia en aplicaciones industriales para mover materiales en una planta de fabricación o un almacén. La aplicación del vehículo de guiado automático se ha ampliado a finales del siglo XX.

Aeronave

La automatización de las aeronaves ha recibido mucha atención, especialmente en lo que respecta a la navegación. Un sistema capaz de navegar de forma autónoma un vehículo (especialmente una aeronave) se conoce como piloto automático .

Drones de reparto

Varias industrias, como la de paquetes y alimentos, han experimentado con drones de reparto. Empresas de transporte tradicionales y nuevas compiten en el mercado. Por ejemplo, UPS Flight Forward , Alphabet Wing y Amazon Prime Air están desarrollando drones de reparto. [140] Zipline , una empresa estadounidense de reparto médico con drones, tiene las operaciones de reparto con drones más grandes del mundo y sus drones tienen una autonomía de nivel 4. [141]

Sin embargo, aunque la tecnología parece permitir que esas soluciones funcionen correctamente, como demuestran diversas pruebas de varias empresas, el principal obstáculo para el lanzamiento al mercado y el uso de esos drones es inevitablemente la legislación vigente y los organismos reguladores tienen que decidir el marco que desean adoptar para elaborar la normativa. Este proceso se encuentra en diferentes fases en todo el mundo, ya que cada país abordará el tema de forma independiente. Por ejemplo, el gobierno de Islandia y los departamentos de transporte, aviación y policía ya han comenzado a emitir licencias para operaciones con drones. Tiene un enfoque permisivo y, junto con Costa Rica, Italia, los Emiratos Árabes Unidos, Suecia y Noruega, tiene una legislación bastante irrestricta sobre el uso comercial de drones. Esos países se caracterizan por un cuerpo de reglamentación que puede dar directrices operativas o exigir licencias, registro y seguro. [142]

Por otro lado, otros países han decidido prohibir, ya sea directamente (prohibición total) o indirectamente (prohibición efectiva), el uso de drones comerciales. La Corporación RAND marca así la diferencia entre los países que prohíben los drones y aquellos que tienen un proceso formal para la concesión de licencias para drones comerciales, pero los requisitos son imposibles de cumplir o las licencias no parecen haber sido aprobadas. En Estados Unidos, UPS es la única empresa con la certificación de la Norma Parte 135 que se requiere para utilizar drones para realizar entregas a clientes reales. [140]

Sin embargo, la mayoría de los países parecen tener dificultades para integrar los drones para usos comerciales en sus marcos regulatorios de aviación. Por lo tanto, se imponen restricciones al uso de esos drones, como que deben operar dentro de la línea visual de visión (VLOS) del piloto, lo que limita su alcance potencial. Este sería el caso de los Países Bajos y Bélgica. La mayoría de los países permiten que el piloto opere fuera de la VLOS, pero está sujeto a restricciones y habilitaciones para pilotos, como sería el caso de los EE. UU.

La tendencia general es que la legislación avanza rápidamente y las leyes se reevaluan constantemente. Los países están adoptando un enfoque más permisivo, pero la industria aún carece de infraestructuras para garantizar el éxito de esa transición. Para garantizar la seguridad y la eficiencia, es necesario desarrollar cursos de formación especializados, exámenes de piloto (tipo de UAV y condiciones de vuelo), así como medidas de gestión de la responsabilidad en materia de seguros.

Esta innovación transmite una sensación de urgencia, ya que la competencia es alta y las empresas presionan para integrarlas rápidamente en sus ofertas de productos y servicios. Desde junio de 2017, la legislación del Senado de los Estados Unidos autorizó nuevamente a la Administración Federal de Aviación y al Departamento de Transporte a crear un certificado de transportista que permita la entrega de paquetes mediante drones. [143]

Embarcación

Los barcos autónomos pueden brindar seguridad, realizar investigaciones o realizar tareas peligrosas o repetitivas (como guiar un barco grande hacia un puerto o transportar carga).

Maquinas marinas

Sea Machines ofrece un sistema autónomo para barcos de trabajo. Si bien requiere un operador humano para supervisar sus acciones, el sistema se encarga de muchas tareas de percepción y navegación del dominio activo que normalmente tendrían que realizar unos pocos miembros de la tripulación. Utilizan IA para tener conocimiento de la situación de los diferentes barcos dentro de la ruta. Utilizan cámaras, lidar y software propietario para informar al operador de su estado. [144] [145]

Automatización de Buffalo

Buffalo Automation , un equipo formado en la Universidad de Buffalo, crea tecnología para funciones semiautónomas para barcos. Comenzaron creando tecnologías de asistencia a la navegación para cargueros llamadas AutoMate, que es como tener otro “primer oficial” muy experimentado que cuidará el barco. [146] El sistema ayuda a hacer giros y vueltas en vías navegables difíciles. [145] [147]

Sistemas marinos autónomos

Esta empresa con sede en Massachusetts ha liderado la vanguardia de los drones de navegación no tripulados. Los Datamarans navegan de forma autónoma para recopilar datos oceánicos. Se crearon para permitir paquetes de carga de gran tamaño. Gracias al sistema automatizado y a sus paneles solares, pueden navegar durante períodos de tiempo más prolongados. Más que nada, alardean de sus tecnologías en estudios meteorológicos y oceánicos avanzados que recopilan "perfiles de velocidad del viento con altitud, corrientes de agua, conductividad, perfiles de temperatura con profundidad, batimetría de alta resolución, perfiles del subsuelo y mediciones con magnetómetros" [148] [145]

muguete

Se espera que el buque autónomo llamado Mayflower sea el primer barco de gran tamaño que realice un viaje transatlántico sin tripulación. [149]

Drones de vela

Esta embarcación autónoma no tripulada utiliza energía solar y eólica para navegar. [150]

Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA)

Sea Hunter es un vehículo de superficie autónomo no tripulado (USV) lanzado en 2016 como parte del programa DARPA Anti-Submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel ( ACTUV ).

Sumergibles

Los vehículos submarinos han sido el foco de automatización para tareas como la inspección de tuberías y el mapeo submarino.

Robots de asistencia

Lugar

Este robot es un ágil robot de cuatro patas que fue creado para poder desplazarse por distintos terrenos, tanto en exteriores como en interiores. Puede caminar por sí solo sin chocar con nada. Utiliza muchos sensores diferentes, incluidas cámaras de visión de 360 ​​grados y giroscopios. Es capaz de mantener el equilibrio incluso cuando lo empujan. Este vehículo, si bien no está diseñado para ser conducido, puede transportar cargas pesadas para trabajadores de la construcción o personal militar a través de terrenos difíciles. [151]

Regulación

El Código de circulación británico establece que:

Por vehículos autónomos nos referimos a aquellos catalogados como vehículos automatizados por el Secretario de Estado de Transporte conforme a la Ley de Vehículos Automatizados y Eléctricos de 2018.

—  Código de circulación - 27/07/2022, página 4

El Reino Unido estudia la forma de actualizar su Código de circulación británico para el código automatizado:

Los vehículos automatizados pueden realizar todas las tareas que implica la conducción, al menos en algunas situaciones. Se diferencian de los vehículos equipados con funciones de conducción asistida (como el control de crucero y el asistente de mantenimiento de carril ), que realizan algunas tareas, pero en las que el conductor sigue siendo responsable de la conducción. Si conduce un vehículo con funciones de conducción asistida, DEBE mantener el control del vehículo.

—  cambios propuestos al Código de Carreteras [152]

Si el vehículo está diseñado para requerir que usted reanude la conducción después de que se le indique, mientras el vehículo se conduce solo, DEBE permanecer en una posición que le permita tomar el control. Por ejemplo, no debe moverse del asiento del conductor. No debe distraerse tanto que no pueda retomar el control cuando el vehículo se lo indique.

—  cambios propuestos al Código de Carreteras [152]

Preocupaciones

Falta de control

A través del nivel de autonomía, se muestra que cuanto mayor sea el nivel de autonomía, menos control tienen los humanos sobre sus vehículos (el nivel más alto de autonomía necesita cero intervenciones humanas). Una de las pocas preocupaciones con respecto al desarrollo de la automatización vehicular está relacionada con la confianza de los usuarios finales en la tecnología que controla los vehículos automatizados. [153] Según una encuesta realizada a nivel nacional por Kelley Blue Book (KBB) en 2016, se muestra que la mayoría de las personas aún elegirían tener un cierto nivel de control detrás de su propio vehículo en lugar de que el vehículo funcione en autonomía de Nivel 5, o en otras palabras, completamente autónomo. [154] Según la mitad de los encuestados, la idea de seguridad en un vehículo autónomo disminuye a medida que aumenta el nivel de autonomía. [154] Esta desconfianza en los sistemas de conducción autónoma se mantuvo inalterada a lo largo de los años cuando una encuesta nacional realizada por la Fundación AAA para el Tráfico y la Seguridad (AAAFTS) en 2019 mostró el mismo resultado que la encuesta que realizó KBB en 2016. La encuesta de AAAFTS mostró que, si bien las personas tienen un cierto nivel de confianza en los vehículos automatizados, la mayoría de las personas también tienen dudas y desconfianza hacia la tecnología utilizada en los vehículos autónomos, y la mayor desconfianza se concentra en los vehículos autónomos de nivel 5. [155] La encuesta de AAAFTS muestra que la confianza de las personas en los sistemas de conducción autónoma aumentó cuando aumentó su nivel de comprensión. [155]

Mal funcionamiento

Un prototipo de coche autónomo de Uber se está probando en San Francisco

        La posibilidad de que la tecnología de los vehículos autónomos experimente fallas también es una de las causas de la desconfianza de los usuarios en los sistemas de conducción autónoma. [153] De hecho, es la preocupación por la que votaron la mayoría de los encuestados en la encuesta de AAAFTS. [155] Aunque los vehículos autónomos están hechos para mejorar la seguridad del tráfico al minimizar los choques y su gravedad, [155] aún causaron muertes. Al menos 113 accidentes relacionados con vehículos autónomos han ocurrido hasta 2018. [156] En 2015, Google declaró que sus vehículos automatizados experimentaron al menos 272 fallas, y los conductores tuvieron que intervenir alrededor de 13 veces para evitar muertes. [157] Además, otros fabricantes de vehículos automatizados también informaron fallas de vehículos automatizados, incluido el incidente del automóvil Uber. [157] El accidente del automóvil autónomo Uber que sucedió en 2018 es uno de los ejemplos de accidentes de vehículos autónomos que también se enumeran en la Lista de muertes por automóviles autónomos. Un informe elaborado por la Junta Nacional de Seguridad del Transporte (NTSB) mostró que el vehículo autónomo Uber no pudo identificar a la víctima con tiempo suficiente para reducir la velocidad y evitar chocar contra la víctima. [158]

Ético

Otra preocupación relacionada con la automatización de vehículos son sus cuestiones éticas. En realidad, los vehículos autónomos pueden encontrarse con accidentes de tráfico inevitables. En situaciones como esa, se deben realizar muchos riesgos y cálculos para minimizar la cantidad de daño que podría causar el accidente. [159] Cuando un conductor humano se encuentra con un accidente inevitable, el conductor tomará una acción espontánea basada en la lógica ética y moral. Sin embargo, cuando un conductor no tiene control sobre el vehículo (autonomía de nivel 5), el sistema de un vehículo autónomo es el que necesita tomar esa decisión instantánea. [159] A diferencia de los humanos, los vehículos autónomos no tienen reflejos y solo pueden tomar decisiones en función de lo que están programados para hacer. [159] Sin embargo, la situación y las circunstancias de los accidentes difieren entre sí, y una decisión podría no ser la mejor decisión para ciertos accidentes. Según dos estudios de investigación en 2019, [160] [161] la implementación de vehículos completamente automatizados en el tráfico donde todavía hay vehículos semiautomatizados y no automatizados podría generar muchas complicaciones. [160] Algunas fallas que aún necesitan consideración incluyen la estructura de responsabilidad, la distribución de responsabilidades, [161] la eficiencia en la toma de decisiones y el desempeño de los vehículos autónomos con sus diversos entornos. [160] Aún así, los investigadores Steven Umbrello y Roman V. Yampolskiy proponen que el enfoque de diseño sensible al valor es un método que se puede utilizar para diseñar vehículos autónomos para evitar algunos de estos problemas éticos y diseñar para los valores humanos. [162]

Véase también

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