El Indy Autonomous Challenge ( IAC ) es la principal y, a partir de julio de 2023, la única serie de carreras activa para coches de carreras autónomos . Los vehículos que participan en el IAC son autónomos de nivel 4 SAE , ya que son capaces de completar vueltas al circuito y maniobras de adelantamiento sin ninguna intervención humana. [2]
Formada exclusivamente por equipos de estudiantes/universitarios, cada equipo que participa en la competición utiliza el mismo vehículo, un monoplaza Dallara AV hecho a medida. El AV-21 se derivó del modelo IL-15 de Dallara con la adición de sensores, actuadores y hardware informático necesario para una conducción totalmente autónoma . [3] Para 2024, la serie utilizaba la especificación Dallara AV-24, con el mismo chasis básico de Dallara pero un hardware informático, un conjunto de sensores y una pila de software completamente rediseñados. [4] Los equipos participantes están formados por investigadores universitarios de universidades de todo el mundo, entre las que se incluyen el Instituto Tecnológico de Massachusetts , la Universidad Carnegie Mellon , la Universidad de Pittsburgh , KAIST , el Politécnico de Milán , la TUM , la ETH de Zúrich , la Universidad de Virginia y la Universidad de Purdue .
La primera carrera tuvo lugar en octubre de 2021 en el Indianapolis Motor Speedway (IMS), [5] después de un período inicial de tres años de desafíos solo en simulador, [6] que comenzó en noviembre de 2019 como campo de pruebas para permitir que los equipos competidores desarrollaran y demostraran la capacidad de competir de forma autónoma antes de recibir el auto de carreras físico. Desde entonces, la competencia ha corrido en varios circuitos ovalados notables como Las Vegas Motor Speedway y Texas Motor Speedway , y en junio de 2023 en su primer circuito de ruta, en el Circuito de Monza . [7]
A lo largo de los cuatro años de competencias en pista del IAC, el desafío ha avanzado hasta incluir dos eventos competitivos. A partir de 2021, todos los equipos realizan contrarreloj individuales a lo largo del recorrido, y el evento se puntúa con la vuelta más rápida lograda en cinco minutos en una pista ovalada. Más tarde, [ ¿cuándo? ] se agregó un evento para varios autos: una competencia de adelantamientos con un guión para dos autos, con velocidades cada vez más altas asignadas al auto líder, donde los dos autos "siguen adelantándose como en un juego del gato y el ratón hasta que uno de ellos tiene que rendirse o tiene un accidente". [8]
Para 2024, los autos de carrera autónomos alcanzaban velocidades máximas en circuitos ovalados de 171 mph (275 km/h) y las carreras de adelantamientos entre dos autos lograban adelantamientos exitosos de un vehículo de velocidad fija manteniendo 160 mph. [8]
Como sucesor del DARPA Grand Challenge , [9] el IAC se propuso proporcionar un entorno desafiante para el desarrollo de vehículos autónomos. Se invitó a equipos universitarios a desarrollar software [10] para resolver la tarea de conducción autónoma, en el desafiante entorno de una pista de carreras, restringido por las reglas del IAC hasta 2024 que limitan la presencia de uno o dos autos en la pista de carreras a la vez, [1] y limitan el enfoque de control autónomo a solo seis sensores de cámara en el vehículo. [11]
Durante la competición, los equipos utilizaron entornos de simulación y computación en la nube para probar y demostrar la madurez de sus algoritmos. [12] Como los autos de carrera del IAC debían circular en la pista a una velocidad de hasta 290 km/h (180 mph) [13] con altas aceleraciones laterales y longitudinales, el software necesitaba planificar una ruta en un entorno adverso y conducir de manera segura y confiable con tiempos de cálculo bajos. [14]
En general, se establecieron tres objetivos principales para el IAC en 2021: [15]
Los esfuerzos del IAC fueron liderados inicialmente por Energy System Network, una organización sin fines de lucro con sede en Indianápolis. [16] El objetivo del IAC era centrarse en el desarrollo de un conjunto completo de software de conducción autónoma que permitiera la percepción, la planificación y el control en la pista de carreras. [17] [ necesita actualización ]
Durante sus múltiples años de funcionamiento, el IAC logró una serie de récords, más allá de los récords de velocidad para un vehículo autónomo en cada pista de carreras que visitó la competencia. [18] [19] El récord de velocidad terrestre autónoma , a partir de 2022, [actualizar]se obtuvo el 28 de abril de 2022, en la pista del Centro Espacial Kennedy , donde un Dallara AV-21 alcanzó la velocidad de 309,3 km/h (192,2 mph) [20]
La investigación científica de los equipos del IAC ha dado lugar a varias publicaciones académicas, principalmente sobre los temas de control automático , [21] [22] planificación de trayectorias [23] [24] y percepción robótica . [25] [23]
Para poder participar en el campeonato real, los equipos participantes tuvieron que demostrar primero sus capacidades de conducción autónoma en un simulador, [ ¿cuándo? ] completando una serie de desafíos de hackathon de dificultad creciente, comenzando con una vuelta en solitario y una simple evitación de obstáculos [26] hasta carreras completas 1 contra 1. [27] El entorno de simulación proporcionó a los equipos una réplica perfecta del circuito de Indianápolis y del coche de carreras Dallara AV-21 . [ cita requerida ]
La competición de simulación alcanzó su punto máximo con la carrera de simulación del IAC, que tuvo lugar el 30 de junio de 2021. Consistía en una ronda de clasificación, en la que los equipos debían completar su vuelta en solitario más rápida, con penalizaciones de tiempo por violar los límites de la pista. Luego, los equipos se dividieron en dos carreras semifinales de 8 vehículos para clasificarse para la final. [28]
En las semifinales y en la final, muchos vehículos fueron descalificados por causar colisiones con otros vehículos, deteniéndose y reiniciándose la carrera cada vez que se producía una colisión. Los tiempos finales de las semifinales se utilizaron para determinar el orden de salida de la carrera final, que concluyó con la victoria del equipo PoliMOVE, [6] que partió desde la pole position y defendió su puesto a lo largo de las 10 vueltas. [28]
El equipo ganador recibió un premio de 100.000 dólares estadounidenses, mientras que el equipo que ocupó el segundo lugar (TUM Autonomous Motorsport) recibió 50.000 dólares estadounidenses [6]
Después de la carrera de simulación, [ ¿cuándo? ] 9 equipos compraron el vehículo y fueron admitidos a la primera carrera física. Algunos de los equipos que participaron en la carrera de simulación se fusionaron para dividir la carga financiera. [36]
El Indy Autonomous Challenge en el Indianapolis Motor Speedway (IMS) tuvo lugar el 23 de octubre de 2021. Aunque en las intenciones originales de los organizadores debía tratarse de una carrera tradicional de 10 vehículos [37] como había sido el caso de la IAC Simulation Race, finalmente el alcance de la competición se redujo a una prueba contrarreloj con una prueba de evitación de obstáculos. [38]
La carrera, junto con su premio de 1.000.000 de dólares estadounidenses, fue ganada por TUM Autonomous Motorsport [5] después de que muchos equipos tuvieron que retirarse de la competencia debido a accidentes, [39] con Euroracing en el segundo lugar del podio, mientras que PoliMOVE se estrelló contra el muro pero, como ya había marcado su tiempo [ aclaración necesaria ] , se le concedió el tercer lugar.
La próxima competencia Indy Autonomous Challenge se llevó a cabo el 7 de enero de 2022 en Las Vegas Motor Speedway (LVMS) , como el evento final de la edición 2022 del Consumer Electronics Show . El evento en sí estaba limitado a los asistentes del CES, pero se transmitió en vivo. Después de las contrarreloj con un solo vehículo del evento de Indianápolis, se decidió tener otra competencia con los autos de carrera autónomos, esta vez con más de un vehículo en la pista. [40]
Para simplificar la tarea a los equipos, se eligió el formato de "Juego de Adelantamiento" para la carrera, donde un auto defensor tenía que mantener una velocidad constante, mientras que un vehículo atacante tenía que completar el adelantamiento antes del final de la vuelta. Una vez completado el adelantamiento, los roles se intercambiaban y la velocidad del defensor aumentaba. Los equipos tenían que realizar un adelantamiento completo y seguro en la pista en los días de prueba previos al evento para calificar para los partidos de carrera, que se llevaron a cabo en un torneo de eliminación estilo tenis . Para simplificar aún más el entorno, el defensor estaba obligado a permanecer en el interior de las curvas. [41]
Después de ganar la carrera de semifinales contra KAIST, [42] PoliMOVE ganó la carrera IAC Las Vegas 2022 [43] al completar con éxito un adelantamiento autónomo sobre TUM Autonomous Motorsport [44] que defendía a 150 mph (240 km/h). El equipo alemán perdió el control después de realizar una maniobra de evitación de obstáculos demasiado agresiva mientras el auto n.° 5 (PoliMOVE) estaba ultimando su adelantamiento. [45]
El éxito de la competición IAC 2022 en Las Vegas animó a la serie a expandirse hacia nuevos circuitos. La Consumer Technology Association renovó el contrato de la IAC para actuar en el Consumer Electronics Show 2023 en Las Vegas. Después de un descanso de verano y una renovación de los vehículos, que incluyó un aumento de la potencia del motor [46] y nuevos sensores y equipos informáticos, los coches fueron llevados a Fort Worth, Texas, para el siguiente desafío.
En noviembre de 2023 se disputó la Indy Autonomous Challenge en el Texas Motor Speedway (TMS). Un cambio importante en las reglas respecto a la edición de Las Vegas de 2022 consistió en una mayor libertad del vehículo defensor para elegir su trayectoria, aunque se introdujeron reglas de derecho de paso y separación longitudinal y lateral mínima para aumentar la seguridad de la competición. [47]
La carrera se llevó a cabo en una pista fría y húmeda después de una mañana de fuertes lluvias. [48] De manera similar a lo que había sucedido durante la carrera de simulación, muchos equipos fueron descalificados debido a que causaron una colisión o simplemente violaron la distancia mínima entre los autos, ya que sus algoritmos no pudieron manejar de manera segura la mayor libertad del oponente. [49] El equipo PoliMOVE ganó la carrera final contra AI Racing Tech. [50]
El Indy Autonomous Challenge 2023 en el Las Vegas Motor Speedway se llevó a cabo el 7 de enero de 2023, [51] siguiendo el mismo conjunto de reglas de la carrera TMS 2022. A medida que avanzaba el software de los equipos, se produjeron interacciones más avanzadas entre los vehículos y se produjeron menos incidentes con respecto a la carrera TMS. [52]
El equipo PoliMOVE ganó nuevamente, alcanzando una velocidad máxima de alrededor de 180 mph (289,682 km/h) durante el evento [53] y batiendo su propio récord de velocidad del año anterior.
En el evento de Las Vegas de 2023, el IAC anunció su intención de llegar a Europa, en el Autodromo Nazionale di Monza en Italia, como parte del evento MIMO 2023. [54] Cinco equipos del IAC participaron en el evento, [55] que tuvo lugar del 16 al 18 de junio de 2023.
Debido a la mayor dificultad de correr en circuitos de ruta en comparación con los óvalos y la falta de cobertura GPS completa de la pista, [56] el formato del evento fue una vez más una competencia de contrarreloj con un solo vehículo. El equipo PoliMOVE logró la vuelta más rápida, mientras que TUM Autonomous Motorsport se llevó el segundo lugar y TII Unimore Racing (anteriormente Euroracing) estaba en el escalón más bajo del podio. [57]
En el CES®2024, el Indy Autonomous Challenge presentó el IAC AV-24, la plataforma de vehículos autónomos de última generación en la serie de carreras. [58] [11] Los equipos PoliMOVE, TII Unimore Racing y AI Racing Tech demostraron vueltas autónomas con los autos AV-24 en el Las Vegas Motor Speedway el 11 de enero de 2024. [59]
Los equipos restantes con los autos autónomos AV-21 más antiguos participaron en el desafío de adelantamiento autónomo. TUM Autonomous Motorsport se enfrentó a Cavalier Autonomous Racing de la Universidad de Virginia en la ronda final. [60] El auto de carreras Cavalier aceleró como el auto defensor en la ronda final, lo cual está prohibido por las reglas de la competencia y la ronda tuvo que terminar con TUM Autonomous Motorsport declarado como el ganador y Cavalier Autonomous Racing terminando segundo. [61] La primera semifinal tuvo lugar entre MIT-PITT-RW y Cavalier Autonomous Racing, donde Cavalier Autonomous Racing adelantó al auto MIT-PITT-RW a 143 mph antes de que terminara la ronda. [62] La segunda semifinal vio a TUM Autonomous Motorsport enfrentarse cara a cara contra KAIST, y TUM emergió como el ganador de la semifinal. [ cita requerida ]
La segunda carrera del IAC en el Indianapolis Motor Speedway se llevó a cabo el 6 de septiembre de 2024, tres años después de que se llevara a cabo por primera vez la primera carrera de autos autónomos de Indianápolis en esta pista. Compitieron diez equipos de estudiantes (casi todos estudiantes de posgrado ) de 19 escuelas de ingeniería. [1]
Aunque este fue el cuarto año de la competencia IAC, las carreras todavía están restringidas a solo dos eventos competitivos. Todos los equipos corren contrarreloj individuales y el evento se puntúa según la vuelta más rápida lograda en cinco minutos en la pista. El único evento con varios autos es una competencia de adelantamientos programada para dos autos, con velocidades cada vez más altas asignadas al auto líder, donde los dos autos "siguen adelantándose como en un juego del gato y el ratón hasta que uno de ellos tiene que rendirse o tiene un accidente". [8] [4]
El ganador de la contrarreloj fue Cavalier Autonomous Racing de la Universidad de Virginia (automóvil n.º 9) a 171 mph (275 km/h). El ganador de la competición de adelantamientos fue el equipo italiano PoliMOVE-MSU (automóvil n.º 5), donde el coche líder estaba limitado a 160 mph (260 km/h) y Poli-MOVE-MSU lo adelantó, logrando brevemente una velocidad de 10 a 20 millas por hora más rápida. [8] El equipo que quedó en segundo lugar en la competición de adelantamientos no pudo adelantar al coche n.º 5 en el incremento de 160 mph, pero sí lo hizo con éxito en el incremento de 155 mph.
Los resultados de la mayoría de las carreras de autos reales, de 2021 a 2024, se resumen en la siguiente tabla. [ necesita actualización ]
Para el IAC, se desarrolló un coche de carreras autónomo especial, inicialmente en 2021 por la Universidad de Clemson [65] en el Proyecto Deep Orange, [66] y el vehículo se presentó en el CES 2021. [ 67] El coche de carreras se basa en un chasis Dallara Indy Lights [68] mejorado con hardware de computación, sensores y actuadores para respaldar el funcionamiento autónomo en la pista de carreras. [69]
El vehículo se llama "Dallara AV". El modelo específico presentado para el desafío inicial del IAC 2021 fue el Dallara AV-21 , un vehículo de tracción trasera, impulsado por un motor de combustión interna que produce 335 kW (449 hp) y tiene una caja de cambios secuencial de 6 velocidades. Para percibir el entorno externo, el vehículo AV-21 estaba equipado con seis cámaras monocromáticas, cuatro radares , tres LiDAR y un GPS RTK . Los automóviles son ensamblados, reparados y mantenidos por una empresa externa [ ¿cuál? ] . [70]
El desarrollo del vehículo físico se realizó en paralelo con los desafíos de simulación y la carrera, con el fin de permitir a los equipos desarrollar software específico para el equipo utilizando un simulador sin la necesidad del hardware. [71] Los equipos debían comprar los autos de carrera para participar en la primera carrera de IAC en el Indy Motor Speedway en octubre de 2021.
En 2024, la especificación del vehículo de carreras IAC había cambiado y ahora era el Dallara AV-24 [4] —también conocido como IAC AV-24— la plataforma de vehículo autónomo de próxima generación para la serie de carreras IAC. [58] [11] [72]
El AV-24 tiene el mismo chasis base Dallara AV que el AV-21, [11] pero IAC ha rediseñado por completo el hardware de cómputo, los sensores y el sistema de software para respaldar la operación autónoma del auto de carreras. El nuevo equipo incluye seis cámaras Allied Vision Mako G-319C (resolución de 2064 x 1544 px, profundidad de color de 12 bits, 37,5 cuadros por segundo), un sistema lidar Luminar Iris de 360 grados de largo alcance de 275 m (902 pies)) , un sensor de radar Continental ARS 548 con un alcance de 300–1,500 m (980–4,920 pies), un sistema drive-by-wire personalizado New Eagle/IAC ( dirección por cable , freno por cable que incluye accionamiento independiente de los frenos delanteros y traseros), control de carrera Marelli e interfaz de datos en tiempo real, y una interfaz GPS mejorada. Se lanzó una herramienta de simulación actualizada del AV-24 para permitir a los competidores potenciales entrenar y probar a su conductor de IA sin tener que comprar un automóvil físico y probarlo en el mundo real. [11] [58]
La plataforma de hardware/software AV-21 anterior había sufrido problemas de mantenimiento y resolución de problemas, especialmente en la fragilidad de los arneses de cableado, y numerosos equipos informaron problemas. [11]
