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El Clase S INTELLIGENT DRIVE sigue los pasos de Bertha Benz de forma autónoma
Durante el mes de agosto de 2013, el vehículo experimental S 500 INTELLIGENT DRIVE ha demostrado en un trayecto de relevancia histórica que es posible una conducción autónoma, también en carretera abierta y en tráfico urbano. Es la primera vez en el mundo que un fabricante de automóviles presenta un vehículo de este tipo. La ruta de unos 100 kilómetros que lleva de Mannheim a Pforzheim fue la misma elegida por la pionera Bertha Benz, que emprendió con este trayecto el primer viaje de larga distancia a bordo de un automóvil hace ahora exactamente 125 años. El denso tráfico del Siglo XXI puso a prueba las aptitudes de conducción sin conductor de la berlina de la Clase S, que tuvo que afrontar de forma autónoma situaciones de alta complejidad como semáforos, rotondas, peatones, ciclistas y tranvías. Un hecho notable: para lograr este éxito no ha sido necesario recurrir a una tecnología especial de alto coste, sino solamente a técnica próxima a la producción en serie, muy similar a la incorporada actualmente en los modelos de serie de la nueva Clase E y la Clase S. Con ello, el proyecto marca un hito importante en la vía de desarrollo del vehículo apto para moverse por sí mismo (automóvil) al vehículo capaz de conducir sin intervención humana (autónomo).
En el mes de agosto de 1888, Bertha Benz emprendió una singladura que la haría famosa: el primer recorrido de larga distancia a bordo de un automóvil, de Mannheim a Pforzheim. Con esta gesta, la esposa de Carl Benz acreditó la idoneidad del vehículo patentado a motor para el uso cotidiano y allanó el camino a la difusión del automóvil en todo el mundo. Exactamente 125 años más tarde, en agosto de 2013, Mercedes-Benz completó en la misma ruta otra gesta de pionero, no menos espectacular: el vehículo experimental S 500 INTELLIGENT DRIVE, desarrollado a partir de la nueva Clase S, recorrió de forma autonoma los 100 kilómetros que separan Mannheim de Pforzheim. A diferencia de Bertha Benz, el vehículo no pudo utilizar rutas solitarias para su desplazamiento, sino carreteras y calles con tráfico denso y situaciones complejas de conducción.
«Este Clase S demuestra hasta dónde queremos llegar con 'Intelligent Drive', y qué potencial encierra ya la técnica disponible en la actualidad», destaca Dieter Zetsche, Presidente de la Junta Directiva de Daimler AG y responsable de Mercedes-Benz Cars. «No cabe duda que hubiera sido mucho más sencillo elegir la ruta por autopista de Mannheim a Pforzheim. Pero encontramos una motivación especial en probar la conducción autónoma exactamente en este trayecto, 125 años después de Bertha Benz. No seríamos Mercedes-Benz si no apuntáramos a metas muy exigentes, y si no las lográramos a continuación.
Conducción autónoma con sensores próximos a la producción en serie.
El vehículo experimental Mercedes-Benz S 500 INTELLIGENT DRIVE utilizado en este proyecto está equipado con sensores próximos a la producción en serie. Mediante una evolución de los sensores incorporados ya hoy en la nueva Clase S, los responsables de Desarrollo han enseñado a este prototipo a averiguar dónde se encuentra, a interpretar lo que ve y a saber cómo reaccionar con autonomía: equipado con un «piloto de ruta» altamente automatizado, el automóvil encuentra siempre el trayecto adecuado, incluso en el denso tráfico urbano e interurbano.
«Los vehículos autónomos constituyen un paso importante hacia una conducción sin accidentes», añade Zetsche. «Esta técnica aumentará una vez más el confort y la seguridad de todos los usuarios de la vía. Los vehículos autónomos reaccionan también cuando el conductor está distraído, o no se da cuenta de un hecho relevante, y pueden asumir tareas de conducción complicadas y difíciles.»
«El éxito de las pruebas en carretera siguiendo los pasos de Bertha Benz demuestra que una conducción altamente automatizada es también posible fuera de circuitos cerrados al público con situaciones relativamente sencillas», explica Thomas Weber, miembro de la Junta Directiva de Daimler AG responsable del área de Investigación del Grupo y del área de Desarrollo de Mercedes-Benz Cars. «De acuerdo con el objetivo del proyecto, hemos adquirido conocimientos esenciales acerca de las vías de desarrollo necesarias en nuestros sistemas actuales para permitir una conducción autónoma también fuera de la autopista. No dejó de asombrarnos lo que es ya posible con la técnica de sensores disponible hoy en día. Por otro lado, también sabemos cuánto tiempo y cuánto esfuerzo cuesta conseguir que el vehículo se comporte correctamente en un gran número de situaciones en el tráfico. Y es que cada recorrido fue diferente de los demás», prosigue Weber. La experiencia recogida pasa a formar parte de la planificación de futuras generaciones de vehículos que vayan a equiparse con estas innovadoras funciones en una versión evolucionada. El miembro de la Junta Directiva de Daimler responsable de Investigación del Grupo se muestra confiado: «Con la nueva clase S, somos los primeros que hacemos posible conducir de forma autonoma en los atascos. También queremos ser los primeros en introducir más funciones de conducción autónoma en automóviles de serie. Pueden estar seguros de que lo conseguiremos antes de que finalice este decenio."
Conducción autónoma en varios niveles
Las ventajas esenciales de la conducción autónoma son evidentes: llegar al destino relajado, con rapidez y seguridad. Un vehículo autónomo puede asistir al conductor y asumir molestas tareas repetitivas, especialmente en recorridos rutinarios, en retenciones, en autopistas llenas con limitación de velocidad y en zonas con accidentes frecuentes. Por otro lado, no queremos renunciar a la experiencia de conducción y al placer de manejar personalmente el vehículo. «Nuestros sistemas autónomos constituyen una oferta para el conductor, le prestan asistencia y le facilitan el trabajo. Por otro lado, quien desee conducir personalmente su vehículo puede hacerlo hoy y podrá hacerlo también en el futuro», subraya Weber, responsable de Desarrollo en la Junta Directiva de Daimler. «Al mismo tiempo, no cabe duda que la conducción autónoma no se hará realidad de la noche a la mañana, sino de forma sucesiva. Este recorrido constituye un nuevo paso importante de cara al futuro.»
Se distinguen tres niveles de conducción autónoma, definidos por un grupo de trabajo de la Asociación Alemana de la Industria Automotriz (VDA) en cooperación con la Oficina Federal Alemana de Circulación por Carretera: conducción semiautomatizada, altamente automatizada y completamente automatizada.
· En la conducción semiautomatizada, el conductor debe supervisar permanentemente las funciones automáticas, y no puede dedicarse a actividades diferentes de la conducción.
· En la conducción altamente automatizada, el conductor no tiene que supervisar permanentemente el sistema. Por lo tanto, puede asumir actividades diferentes de la conducción, pero de forma restringida. El sistema reconoce por sí mismo sus límites, y devuelve en caso necesario la tarea de conducción al conductor con un margen de tiempo suficiente.
· En la conducción completamente automatizada, el sistema puede resolver con autonomía todas las situaciones; el conductor no tiene que supervisar el sistema y puede dedicarse a actividades diferentes de la conducción. En este nivel es posible también una conducción sin que haya un conductor a bordo.
Los clientes de Mercedes-Benz pueden disfrutar ya hoy de una conducción semiautomatizada en los nuevos modelos de la Clase E y la Clase S: El nuevo DISTRONIC PLUS con servodirección inteligente y Stop&Go Pilot maneja la dirección del vehículo de forma prácticamente automática, incluso en retenciones. Por lo tanto, este sistema constituye el núcleo de «Mercedes-Benz Intelligent Drive», la interconexión inteligente de todos los sistemas de seguridad y de confort con vistas a una conducción sin accidentes y, en último término, a una conducción autónoma.
Durante las pruebas de conducción autónoma en la ruta de Bertha Benz, que han finalizado con éxito, los investigadores de Daimler han podido recoger experiencias importantes acerca de los desafíos que deben afrontar hasta la realización de una conducción altamente y completamente automatizada; por ejemplo, cómo conseguir que un automóvil pueda moverse con seguridad en situaciones de alta complejidad con semáforos, rotondas, peatones en la calzada y tranvías.
Primeras pruebas en carretera con prototipos basados en la Clase E y la Clase S
Sin que hubiera un reflejo inmediato en la opinión pública, pero con las correspondientes autorizaciones de excepción de los organismos oficiales competentes y los certificados de la ITV, las pruebas de conducción autónoma en la ruta de Bertha Benz se iniciaron a comienzos de 2012 con tres prototipos basados en la Clase E y la Clase S, equipados con todos los sistemas de seguridad activa y pasiva disponibles.
En estos prototipos experimentales se utilizó exclusivamente una tecnología de sensores similar a la que equipan ya en la actualidad nuestros modelos de serie de Mercedes-Benz. El motivo: estas tecnologías son ya idóneas para el uso en el tráfico real, tienen un precio asequible y facilitan por tanto la posible incorporación de los equipos en futuros modelos de serie. Por otro lado, se ha perfeccionado tanto el número como la disposición de los sensores, a fin de cubrir con más amplitud el entorno del vehículo en todas las direcciones y de obtener información adicional acerca del espacio que lo rodea.
A partir de los datos de estos sensores, de la determinación de la posición del propio vehículo y de las informaciones de un mapa digital se analiza el espacio libre disponible para la conducción autónoma y se planifica la propia trayectoria. El grupo de investigación de Mercedes-Benz ha desarrollado los algoritmos necesarios para ello en cooperación con el Instituto de Metrología y Técnica de Regulación del Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
A continuación se enumeran las adaptaciones técnicas frente a la versión de serie de un Mercedes-Benz Clase S:
· Se ha ampliado la anchura básica (la «separación entre ojos») de la cámara estereoscópica con el fin de poder reconocer objetos a mayor distancia utilizando la cámara como información complementaria al radar.
· Se han integrado dos radares adicionales de largo alcance en los laterales de los paragolpes delanteros para poder detectar a tiempo los vehículos que se acercan por la derecha o por la izquierda en un cruce. Otro radar de largo alcance observa el tráfico por detrás.
· Cuatro radares de corto alcance en las esquinas del vehículo mejoran la detección del entorno inmediato y de otros usuarios de la vía.
· Para observar los semáforos se utiliza una cámara en color instalada detrás del parabrisas, con un ángulo de abertura de 90 grados.
· Otra cámara se dirige hacia atrás a través de la luneta trasera para poder ubicar el vehículo con ayuda de atributos conocidos del entorno. Los atributos del entorno se registran previamente en un mapa digital: la comparación de las imágenes captadas con la información memorizada permite al vehículo determinar su situación con una precisión mucho mayor que la resultante del uso exclusivo del GPS.
Para las pruebas de conducción autónoma en la ruta de Bertha Benz, Mercedes-Benz ha creado en cooperación con el instituto KIT y con HERE —una división de Nokia especializada en la producción de mapas digitales de carreteras y servicios de localización— un mapa digital tridimensional del recorrido entre Mannheim y Pforzheim, adaptado específicamente a las exigencias de un vehículo de conducción autónoma. Este mapa, que debe satisfacer exigencias muy elevadas en cuanto a su precisión, no incluye solamente el trazado de la carretera, sino también el número de carriles con el sentido de circulación correspondiente, las señales de tráfico y la posición de los semáforos. Este tipo de mapas digitales constituye un requisito importante para la conducción autónoma. Por este motivo, Mercedes-Benz y HERE cooperarán también en el futuro en el desarrollo de mapas digitales «inteligentes» en 3D para vehículos autónomos.
El piloto de ruta reacciona a múltiples situaciones en el tráfico
El piloto de ruta en el vehículo experimental debe asumir desafíos muy variados en las carreteras y en el tráfico urbano: rotondas, estrechamientos de la calzada en núcleos de población con tráfico en sentido contrario, ciclistas en la calzada, maniobras de cambio de dirección, vehículos estacionados en segunda fila o con dos ruedas en el carril, semáforos en rojo, cruces con preferencia para los vehículos que se acercan por la derecha, peatones que cruzan la calle y tranvías.
Un equipo de conductores de seguridad con instrucción específica se encargó de supervisar el funcionamiento correcto del Clase S de conducción autónoma durante los recorridos de prueba, a fin de poder intervenir inmediatamente y asumir el control sobre el vehículo en caso de que el sistema tomara una decisión incorrecta. Dado que el tráfico real no es previsible, y que no hay dos situaciones de conducción idénticas, se documentó cada caso de intervención necesaria de los conductores de seguridad. El equipo de desarrollo evaluó a continuación estas informaciones, ampliando de ese modo el catálogo de maniobras del vehículo. De ese modo, a lo largo del proceso de desarrollo, el prototipo experimental puede procesar cada vez más situaciones en el tráfico.
Los recorridos de prueba a lo largo de los 100 kilómetros que separan ambas ciudades suministran conocimientos importantes para el desarrollo de la tecnología y de los productos. «Hemos podido comprobar, por ejemplo, que la detección de las fases de los semáforos bajo diferentes condiciones de luminosidad y la asignación correcta de los semáforos a los carriles constituye un importante desafío», explica Ralf Herrtwich, responsable de sistemas de asistencia a la conducción y sistemas para el tren de rodaje en el departamento de Investigación y Desarrollo de Daimler AG, que inició desde su cargo el proyecto de conducción autónoma. «Por otro lado, nuestro objetivo no es conseguir que el vehículo sea capaz de solucionar sin ayuda todos los supuestos de conducción. Por ejemplo: si una calle está bloqueada por un camión de recogida de basuras, no queremos que el vehículo lo adelante automáticamente. Entre otros motivos, porque la visibilidad de los sensores del vehículo está muy limitada en ese caso. En estas situaciones, el vehículo devuelve el control al conductor.»
Para la empresa, el éxito del proyecto de conducción autónoma consiste sobre todo en haber identificado los temas que el equipo de desarrollo debe estudiar con más intensidad en el futuro. «Ahora conocemos los campos en que es necesario mejorar y perfeccionar el catálogo programado de maniobras del vehículo, es decir, los comandos para la dirección, el motor y los frenos en función de la situación. Un ejemplo es la conducción autónoma en rotondas.» Otro desafío es la ubicación correcta del vehículo en la calzada; por ejemplo, para determinar dónde debe detenerse un vehículo ante un cruce o una incorporación a fin de poder controlar el tráfico en dirección transversal.
Un aspecto especialmente exigente en los vehículos autónomos es la interacción con otros usuarios de la vía. Para llegar a un acuerdo con un vehículo circulando en sentido contrario sobre quién atraviesa primero un estrechamiento de la calzada, se precisa un análisis exhaustivo de la situación. «A diferencia de un conductor humano, que es capaz de tomar la iniciativa y aprovechar con decisión el hueco disponible, nuestro vehículo autónomo es más bien reservado», comenta Herrtwich. «Esto puede originar a veces situaciones grotescas. Por ejemplo, si el vehículo se detiene ante un paso de peatones y nos hacen señales de que prosigamos la marcha, nuestro automóvil seguirá esperando estoicamente, debido a que en su programación no hemos contemplado la posibilidad de encontrar peatones tan amables.»
El automóvil memoriza todos los datos captados por sus sensores para permitir que los responsables de desarrollo puedan reproducir las decisiones del vehículo experimental autónomo en cada una de las situaciones de conducción. Esto supone un volumen enorme de datos. Las imágenes de la cámara estereoscópica, por ejemplo, ascienden a unos 300 Gigabytes por hora. Más adelante, una vez implementados los sistemas en serie, será necesario memorizar asimismo una parte de estos datos. En el caso de que un vehículo autónomo se vea involucrado en un accidente, es posible utilizar esta información para reproducir la génesis de la situación.
Desafíos en la vía hacia una conducción autónoma
Por otro lado, para alcanzar la meta de una conducción altamente y completamente automatizada no es suficiente con salvar los obstáculos técnicos en el proceso de desarrollo. La legislación no permite en todos los países la implementación de numerosas funciones que ya serían posibles desde el punto de vista técnico.
La regulación internacional UN/ECE R 79 (equipos de dirección), por poner un ejemplo, permite solamente intervenciones correctivas en el volante, pero no el manejo automático de la dirección a velocidades superiores a 10 km/h. La Convención de Viena sobre la circulación por carretera, en que se basa el derecho comunitario europeo, prescribe que el conductor debe controlar de forma permanente su vehículo y que debe poder intervenir directamente en todo momento. Dado que, en la fecha de firma de esta convención, todavía era impensable el desarrollo de vehículos autónomos, es necesario precisar los términos de este acuerdo en su aplicación a vehículos altamente y completamente automatizados. En algunos estados federales de los EE.UU., como Nevada, ya se ha llevado una especificación de este tipo, al menos para la operación de vehículos autónomos en régimen de pruebas. Otro requisito para la introducción de sistemas altamente y completamente automatizados es conseguir una aceptación en la sociedad. Al igual que sucedió en los primeros años después de la invención del automóvil, todavía tiene que crecer la confianza en la aptitud técnica de los sistemas. Esta premisa se ha confirmado en un estudio actual del Customer Research Center de Mercedes-Benz con unos 100 participantes de 18 a 60 años de edad. Después de una sesión de conducción autónoma en el simulador, desaparecieron casi totalmente las reservas iniciales de los participantes en el estudio. El simulador de conducción consiguió aumentar claramente la aceptación de esta tecnología, incluso en personas que la rechazaban al comienzo del estudio.
Una solución técnica para poder disponer siempre de datos cartográficos e informaciones actuales sobre el recorrido es la llamada «comunicación Car-to-X». De ese modo, los vehículos podrán ayudarse mutuamente en el futuro en la elaboración de mapas en tiempo real pues, en teoría, cada automóvil puede registrar el trayecto recorrido y transmitir dicha información a una base de datos. Los automóviles que esperan parados ante un semáforo en rojo pueden informar sobre esta señal a otros usuarios de la vía. También es imaginable que sean los semáforos mismos los que transmitan las señales, captadas por los vehículos en su cercanía. Los especialistas de Mercedes-Benz llevan varios años trabajando en la comunicación de los vehículos entre sí y con su entorno. Este mismo año introducirán, antes que cualquier otro fabricante, vehículos con «funciones Car-to-X».
PROMETHEUS - Un proyecto pionero en la vía hacia una conducción autónoma
El éxito logrado por Mercedes-Benz en la ruta de Bertha Benz es el fruto más reciente de muchos años de investigación en el área de la conducción autónoma. Un hito importante fue el proyecto de investigación iniciado por Daimler-Benz con el nombre de EUREKA-PROMETHEUS («Programme for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety»), que comenzó en el año 1986. Los vehículos de prueba desarrollados dentro de este programa causaron sensación en el año 1994 al recorrer unos 1.000 kilómetros de forma prácticamente autónoma en el tráfico diario de una autopista de varios carriles en la aglomeración urbana de París. En 1995, estos vehículos lograron desplazarse desde Múnich hasta Copenhague. Mercedes-Benz demostró así hace ya casi veinte años la viabilidad técnica de la conducción automatizada en autopista, incluyendo cambios de carril, adelantamientos y observación de la separación entre vehículos.
Un resultado del programa PROMETHEUS es, por ejemplo, el Tempomat con regulación de distancia DISTRONIC, introducido en serie en 1998 en la Clase S. A partir de DISTRONIC, Mercedes-Benz ha ido desarrollando sucesivamente sistemas de asistencia a la conducción capaces de detectar situaciones peligrosas, de advertir al conductor y, cada vez con mayor frecuencia, de intervenir automáticamente en la conducción. El indicador de velocidad límite, introducido en serie en el año 2005, es otro resultado de este proyecto. El perfeccionamiento continuado de la detección del entorno con ayuda de cámaras estereoscópicas —otra técnica probada por primera vez en el proyecto Prometheus— constituye la base para la cámara estereoscópica «6D Vision» introducida ahora en la nueva Clase E y la nueva Clase S. Esta tecnología patentada por Daimler permite prever el movimiento de otros usuarios de la vía en tiempo real en torno al vehículo.
Desde el punto de vista técnico, las diferencias entre Prometheus y el Mercedes-Benz S 500 INTELLIGENT DRIVE son espectaculares. «Este progreso ha sido posible, sobre todo, gracias al avance del hardware y el software a lo largo de los últimos años», explica Weber, responsable del área de Desarrollo de Mercedes-Benz. «Los módulos técnicos de entonces eran demasiado grandes y demasiado caros para su utilización en un automóvil de serie, y no alcanzaban la potencia y la fiabilidad necesarias. Una situación que ha cambiado totalmente en la actualidad. Nuestros modernos sistemas permiten la integración en unidades compactas de control, con un rendimiento extraordinario y, al mismo tiempo, son asequibles para el cliente. Esto es necesario para que el mayor número posible de clientes pueda beneficiarse de las funciones autónomas en el vehículo, lo que, en definitiva, es nuestro objetivo.»
Sistemas de asistencia a la conducción de Mercedes-Benz con funciones de conducción semiautomatizada en los modelos de serie
· Tempomat con regulación de distancia DISTRONIC/DISTRONIC PLUS (1998/2005)
El Tempomat con regulación de distancia introducido en 1998 y perfeccionado en 2005 con sensores de radar mejorados mantiene automáticamente una separación segura respecto al vehículo precedente. El sistema puede frenar y acelerar de forma automática.
· Freno PRE-SAFE (2006)
Este equipo frena el vehículo automáticamente si existe peligro de colisión por alcance (frenado autónomo parcial y a fondo).
· Control activo de ángulo muerto (2010)
Detecta si el carril vecino está ocupado y puede intervenir en los frenos de uno de los lados para reducir el peligro de colisión a causa del cambio de carril.
· Detector activo de cambio de carril (2010)
Gracias a la interconexión en red con el ESP, este sistema de asistencia puede frenar las ruedas del lado opuesto a la deriva del vehículo y devolverlo a su carril si se sobrepasan involuntariamente las líneas delimitadoras de la calzada, continuas o discontinuas.
· Ayuda activa para aparcar (2010)
Asume el guiado transversal al estacionar el vehículo por medio de la dirección directa electromecánica.
· DISTRONIC Plus con servodirección inteligente y Stop&Go Pilot (2013)
Ayuda al conductor a mantener la distancia deseada respecto al vehículo delantero y le facilita mantener el propio vehículo en el centro del carril. De ese modo permite una conducción autónoma en retenciones.
· Servofreno de emergencia BAS PLUS con asistente para cruces (2013)
Puede detectar vehículos y peatones circulando en dirección transversal y reforzar la acción de frenado del conductor.
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