ROTA'2008 : um robô para condução autónoma

Abstract

Em 1977, no Japão, foram dados os primeiros passos na área da condução autónoma. Desde então, a construção de um veículo totalmente autónomo tornou-se um objectivo internacional. Ao longo dos anos, fruto de um grande investimento por parte de diversos países, foram testadas com sucesso a condução autónoma, ou semiautónoma, em diferentes cenários (tendo sido atingidas velocidades consideravelmente altas), plataformas autónomas usadas como transportes colectivos em meios urbanos, infra-estruturas capazes de libertar o homem da tarefa de conduzir (ao entrar em acção, este sistema, central e totalmente computorizado, toma o controlo do veículo e faz a gestão do tráfego de todos os veículos que se ligaram ao sistema) e protótipos militares. Da investigação efectuada na busca de um veículo totalmente autónomo foram ainda concebidos sistemas auxiliares à condução. São exemplos deste tipo de sistemas o Anti-Lock Braking System (ABS), o Four Wheel Drive (AWD), o Electronic Stability Program (ESP), sistemas de parqueamento automático, o Distance Control Assist (sistema utilizado para monitorar a distância ao veículo da frente, travando automaticamente caso o condutor liberte ou não esteja a pressionar o acelerador, permitindo, assim, o alívio do esforço do condutor em situações de travagens sucessivas, como são o caso das vulgares filas de trânsito) e sistemas responsáveis por alertar o condutor para acontecimentos que lhe podem passar despercebidos (por exemplo o Lane Departure Warning System (LDWS)). O desafio desta área da robótica assume duas vertentes. Uma das vertentes tem um carácter tecnológico e tem a ver com a necessidade de implementar sensores e sistemas de controlo suficientemente robustos e rápidos, de forma a permitirem a um veículo conduzir autonomamente. Por outro lado, há também uma vertente social que tem a ver com a necessidade de convencer as pessoas a confiarem neste tipo de veículos, a necessidade de criar legislação que permita a circulação deste tipo de veículos nas estradas públicas e a implementação de um conjunto de regras a aplicar em casos legais (e na ausência de intervenção humana). O aspecto fundamental e que torna este tipo de veículos tão interessante é o aspecto da autonomia. Com a criação de sistemas autónomos, estão a criar-se máquinas capazes de realizar um conjunto de funções que de certa forma reproduzem o comportamento humano, funções essas que a máquina desempenhará a partir de um conjunto de regras, mas baseando-se unicamente na informação sensorial de que dispõe. Este documento descreve o trabalho desenvolvido no âmbito da preparação da plataforma ROTA para a edição de 2008 do Festival Nacional de Robótica. Serão ainda relatadas as dificuldades e falhas encontradas (durante e após a execução deste trabalho), bem como possíveis soluções e trabalho a desenvolver no futuro.

ABSTRACT: In 1977, in Japan, man gave the first steps in the area of autonomous driving. Since then, the assembly of a fully autonomous vehicle has been an international pursuit. Over the years, due to great investment from numerous countries, autonomous or semi-autonomous driving (in different environments and achieving rather high speeds), autonomous platforms designed to serve as public transportation in different environments, infrastructures capable of releasing man from driving tasks (the idea is that privately-owned cars would be built with the ability to dock themselves onto a public monorail system, where they become part of a centrally managed, fully computerized transport system) and military prototypes were successfully tested. Resulting from the investigation performed in the pursuit of a fully autonomous vehicle, driverassistance systems were conceived. Anti-Lock Braking System (ABS), Four Wheel Drive (AWD), Electronic Stability Program (ESP), automatic parking, Distance Control Assist (this system helps drivers control the distance between themselves and the vehicle in front, automatically breaking if the driver releases or is not pressing the gas pedal, thus making heavy traffic situations, where frequent braking is required, less strenuous) and systems, such as Lane Departure Warning System (LDWS), designed to alert the driver to events that may have passed unnoticed, are examples of such systems. The challenges in this area of robotics can be characterized as technical and social. The technical challenge refers to the need to design sensors and control systems fast enough so that such a vehicle can work. On the other hand, the social challenges are those of getting people to trust this kind of vehicles and the need to both create legislation so that these vehicles can go onto public roads and to untangle the legal issues of liability for any mishaps with no person in charge. The key feature of this kind of vehicles, making them so interesting, is autonomy. By creating autonomous vehicles we are, in a way, creating machines capable of reproducing a series of human behaviors. Although it is true that these behaviors are executed based on a pre-defined set of rules, the decisions leading to the execution of such behaviors are based on sensorial information collected by the vehicle himself. This document describes the work performed regarding the preparation of the ROTA platform for its participation in the 2008 edition of the Portuguese Robotics Open. The problems and flaws encountered (during and after this work), as well as possible future work and improvements will also pointed out.