Introdução a como as corridas de carros sem motorista funcionam

2016-01-22
'Junior', um Volkswagen Passat 2006, fortemente modificado e robotizado por uma equipe da Universidade de Stanford, cruza a linha de chegada durante o DARPA Urban Challenge 2004 em Victorville, Califórnia. Os carros não tinham motoristas e não eram controlados remotamente.

As luzes altas do estádio brilham através de enxames de insetos voadores, iluminando a pista em uma noite quente e abafada. Milhares de pessoas lotam as arquibancadas. Suas cabeças giram enquanto os carros de corrida fazem as curvas, passam zunindo e depois fazem tudo de novo. Um murmúrio baixo da multidão explode em aplausos estridentes quando um carro passa por outro, evitando por pouco uma colisão. É apenas mais uma noite cheia de ação na pista de corrida – ou não é?

Falta uma volta. Os fãs estão de pé, gritando alto enquanto os carros disputam a posição. Enquanto os líderes rugem na curva final e se dirigem para a reta final, fica claro que haverá um final de fotos. Meras polegadas separam o vencedor do vice-campeão enquanto navegam sob a bandeira quadriculada. A multidão vai à loucura!

É quando você percebe algo estranho. À medida que o carro em primeiro lugar diminui a velocidade para dar a volta da vitória, fica evidente que ninguém está no banco do motorista. O carro é controlado remotamente? O motorista saltou? Não. Incrivelmente, o carro está dirigindo sozinho.

Embora esse cenário ainda não tenha acontecido na vida real, é apenas uma questão de tempo até que isso aconteça. Os engenheiros fizeram um progresso incrível no design e testes de carros autônomos desde que os primeiros protótipos foram lançados na década de 1970. Talvez mais notavelmente, o projeto de carro autônomo do Google registrou mais de 1,3 milhão de milhas de direção controlada por software de 2009 a dezembro de 2015 [fonte: Google ]. E, porque esta é a América, os engenheiros já tentaram competir com suas criações, embora em contra-relógios individuais, não diretamente uns contra os outros.

Então, como as corridas de carros sem motorista começaram? Como correr com esses carros em uma pista é diferente de conduzi-los pela autoestrada? As corridas de carros sem motorista acabarão por deixar os pilotos profissionais desempregados? Vamos analisar essas perguntas e muito mais, mas estamos deixando a condução para você. Então pegue esse mouse e clique!

Conteúdo
  1. Origens das corridas de carros sem motorista
  2. Tecnologia de carros de corrida sem motorista
  3. Corridas de carros sem motorista
  4. O futuro das corridas de carros sem motorista

Origens das corridas de carros sem motorista

Leonardo da Vinci desenhou o primeiro carro sem motorista?

Obviamente, carros autônomos não foram inventados apenas para que pudéssemos correr com eles em uma pista. Claro, isso é incrível, mas a verdadeira razão era mais prática. Se os carros fossem sozinhos, as pessoas que dependem de outros para transporte por causa da idade ou deficiência poderiam ter muito mais independência, para não mencionar o viajante médio, que poderia ter mais tempo para relaxar. Como um bônus adicional, os carros sem motorista podem aliviar o congestionamento , reduzir os acidentes, diminuir o consumo de combustível e até aliviar a demanda por estacionamento.

A ideia de um carro sem motorista pode ser rastreada até Leonardo da Vinci , que esboçou um carrinho pré-programável em 1478 (sério, o que esse cara não pensou?). Mas não foi até que a exposição "Futurama" da General Motors estreou na Feira Mundial de 1939 que os carros autônomos realmente ganharam a atenção do público. A exposição era um modelo em escala de como o mundo poderia ser em 1960, conforme imaginado pela GM, e em suas pequenas rodovias estavam os carros que dirigiam sozinhos. As primeiras tentativas de realmente desenvolver essa tecnologia na década de 1950 se concentraram nas chamadas rodovias inteligentes, que eram estradas embutidas com cabos de aço que os carros podiam detectar e seguir [fontes: Vanderbilt e Weber ].

Os carros sem motorista de hoje, que navegam nas estradas usando sensores e computadores para escanear e interpretar o ambiente, surgiram na década de 1970. Foi quando engenheiros do Laboratório de Engenharia Mecânica de Tsukuba, no Japão, programaram com sucesso um carro equipado com duas câmeras e um computador analógico para seguir marcadores de estrada brancos a uma velocidade incrível de 30 quilômetros por hora, embora um trilho de aço o ajudasse. fonte: Weber ]. Nas duas décadas seguintes, no entanto, universidades e empresas de todo o mundo aproveitaram as melhorias na tecnologia de computadores para criar carros autônomos que realmente tiveram um desempenho muito bom em testes de estrada do mundo real.

Em 2003, os militares dos Estados Unidos, sob a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), decidiram que esses carros estavam prontos para competir. Mais especificamente, eles esperavam que desafiar os pesquisadores de carros autônomos a competir uns contra os outros estimularia a inovação em uma tecnologia que poderia ter importantes aplicações militares. Assim nasceu o DARPA Grand Challenge. Com um prêmio de US$ 1 milhão em jogo, as equipes se reuniram no deserto da Califórnia em 2004 para lançar suas máquinas autônomas de velocidade, e os resultados foram bem interessantes [fonte: Shipley ]. Mas antes de entrarmos nisso, vamos falar sobre a tecnologia necessária para construir um carro de corrida sem motorista.

Tecnologia de carros de corrida sem motorista

Um computador de veículo autônomo Nvidia Drive PX 2 estava em exibição durante a feira CES 2016 em Las Vegas. A Nvidia diz que a nova plataforma Drive PX 2, projetada para carros autônomos, pode processar 24 trilhões de operações de aprendizado profundo por segundo.

Provavelmente não é surpreendente que a tecnologia em carros de corrida sem motorista seja semelhante à do seu carro autônomo (ou mesmo semi-autônomo). Isso porque navegar em uma pista de corrida e cruzar uma estrada são semelhantes em muitos aspectos fundamentais: ambos exigem que você fique longe de outros carros, permaneça em um curso designado e evite obstáculos inesperados. Habilidades de corrida ainda mais avançadas, como fazer uma curva o mais rápido possível sem girar, podem ser comparadas a fazer uma curva em uma rodovia gelada. Ainda assim, os carros de corrida sem motorista enfrentam desafios únicos, e os engenheiros criaram algumas maneiras bastante geniais de lidar com eles.

A typical driverless car uses a variety of sensors to observe its surroundings. Radar sensors placed around the car can detect the vehicle's position in relationship to the cars around it. Video cameras help keep track of nearby traffic, but they also read traffic lights and road signs, and help the car avoid obstacles like pedestrians. Lidar — or light radar — bounces pulses of light off the car's surroundings to create a three-dimensional view that's useful for identifying lane markings and the edge of the road. A computer pulls all this data together and manipulates the steering, acceleration and braking accordingly [source: Armstrong].

Racing demands even more from a driverless car. Given the higher speeds, acceleration and braking are much harder, and there's far less reaction time. Techniques like determining the best line through a turn, fighting for position and compensating for load shifting during steering are also necessary. Many of these skills are instinctual for race car drivers, but driverless cars can get it right only if they're programmed with the proper algorithm [source: Adams].

So what's a racing-challenged engineer to do?

They take a look into the heads of race car drivers — literally. One research team at Stanford actually hooked drivers up to electrodes that measured brain activity as they raced against other cars. Information gleaned from this experiment helped the engineers fine-tune the computer systems of the driverless race cars. For example, by examining the human drivers' instinctive response when the vehicle spins out on a turn, engineers were able to improve the timing of the software that helps stabilize the car [source: Knapton].

Driverless Car Races

The driverless "Boss" uses a combination a combination of lidar, radar, vision and mapping GPS systems to "see." It used only electronics to successfully drive itself through the DARPA 60-mile urban course in 2007.

Has all this talk of driverless car racing got your inner geek ready for the green flag? Well, don't get too excited, because there are still some kinks to work out before the sport is ready for prime time.

Sure, engineers have been racing these vehicles for more than a decade, but it hasn't always been action-packed. Take the first official driverless car race, an off-road contest known as the 2004 DARPA Grand Challenge (we mentioned it earlier but left you hanging about the outcome). Of the 15 teams that started, only six actually made it out of the starting chute without going bonkers. Those that made it out were able to travel between 1.2 and 7.4 miles (1.9 to 11.9 kilometers) before getting stuck on a rock, careening into a fence or meeting some other inglorious demise. Those results are even more cringe-worthy when you consider the course was 142 miles long [source: Hooper].

To be fair, the DARPA Grand Challenge is about encouraging technological advancement, and by that measure the 2005 race did not disappoint. Twenty-three vehicles entered this time, and four managed to make it down the 132-mile course within the 10-hour time limit. "Stanley," the car from Stanford University, finished first with a time of six hours, 53 minutes, and 58 seconds. It was an amazing technological accomplishment, but at an average speed of 19.1 miles per hour (30.7 kilometers per hour), it was hardly the heart-pounding action race fans are used to [source: Hanlon].

The final DARPA driverless car race was the Urban Challenge held in 2007. This time Carnegie Mellon's team beat out 10 other competitors to take home the $2 million first prize, completing the 60-mile course 20 minutes ahead of the next finisher. Again, speeds were slow: only 14 miles per hour (22.5 kilometers per hour) on average. Perhaps the biggest bummer for race fans, however, was that the cars were judged on how well they followed traffic rules. What kind of race is that? [source: Sofge]

Race enthusiasts will be glad to know that engineers are now working on driverless race cars that can go much, much faster. Stanford University's Audi TTS, nicknamed "Shelley," has gotten a lot of attention lately — and for good reason. In February 2015 it became the first driverless race car to beat a human race car driver, beating out amateur touring class champion David Vodden at California's Thunderhill Raceway Park by 0.4 seconds [source: Knapton].

Driverless Cars and Racing: A Match Made in Hollywood

Even though driverless cars haven't yet raced head-to-head with other cars, that hasn't stopped movie and television producers from imagining what that would look like. A 2014 episode of "South Park" featured a race in the style of the 1960s animated show "Wacky Races," and one of the competitors was a Japanese driverless car. Sony Pictures even has a movie in the works titled "Driverless Car Race" that will depict these vehicles competing on a route from Paris to Beijing [sources: Montgomery and Ramsey].

The Future of Driverless Car Racing

Formula E is already pretty cool with drivers. Imagine how the races would look when the cars are driverless during Roborace!

After hearing about the current state of driverless car racing, motorsport fans are probably thinking, "That's pretty cool, but when are we going to see some REAL racing?" Great question. And you'll be glad to hear that the answer is soon.

In November 2015, Formula E , a racing class for electric cars, announced Roborace, an international racing circuit for driverless electric vehicles. The plan is to hold these races before each Formula E event, beginning with the 2016-2017 season. Roborace will feature 10 teams using identical cars, so the competition will actually come down to the different sensors and computer algorithms team engineers create to make the car autonomous. And the best news for racing fans? One of the event's founders promises speeds as high as 186 miles per hour (299.3 kilometers per hour) [source: Davies].

But will anyone watch it? That's the big question raised by many of Roborace's critics. These doubters feel that if you take the human element out of racing, it becomes less interesting and perhaps doesn't even qualify as a sport. It's the strategic miscalculations and the crashes that people tune in to see, so what will happen if computers are fine-tuned to avoid these mistakes? What will racing be without the drivers' emotional celebrations in the winner's circle? There's even some concern that driverless cars will become so good at racing that human drivers will become obsolete.

Not everyone agrees, however. Supporters argue that this type of competition will actually make the sport much more appealing by attracting a new type of fan that didn't really care much for racing before. And as for the human element, Roborace advocates don't see that going away, either. They hope the engineers will take on that role, finally enjoying some of the spotlight after being holed away in a laboratory for much of their careers [source: Fagnan].

In the end, the head of Formula E doesn't see his Roborace as the end of motorsports. Rather, he wants fans and competitors to get excited about innovation — and maybe have a little fun in the process [source: Khorounzhiy].

Joke's on You

On March 31, 2012, Google announced a partnership with NASCAR to form Google Racing, a racing division for driverless cars. If that timing isn't suspicious to you, it should be. The next day the Internet search giant announced the whole thing was an April Fool's Day prank [source: Google].

Lots More Information

Author's Note: How Driverless Car Racing Works

I've been casually following what's going on with driverless cars, but the notion of racing them is a new, and unquestionably awesome, concept to me. While researching this article, I found myself being distracted by YouTube videos of the early DARPA races and other adventures in autonomous racing. Now that I know there's going to be a new driverless racing series, I'm very interested in seeing it. I guess that makes me one of those new fans race promoters hoped to draw to the sport!

Related Articles

More Great Links

  • YouTube: 2004 DARPA Grand Challenge
  • YouTube: "Shelley," Stanford's Robotic Car, Hits the Track
  • TED Talk: The Future Race Car – 150 mph and No Driver

Sources

  • Armstrong, James. "How Do Driverless Cars Work?" The Telegraph. Feb. 11, 2015. (Jan. 15, 2016) http://www.telegraph.co.uk/motoring/motoringvideo/11308777/How-do-driverless-cars-work.html
  • Bogost, Ian. "The Secret History of the Robot Car." The Atlantic. November 2014. (Jan. 15, 2016) http://www.theatlantic.com/magazine/archive/2014/11/the-secret-history-of-the-robot-car/380791/
  • DARPA. "Urban Challenge: Welcome." 2007. (Jan. 15, 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge/index.html
  • Davies, Alex. "Racing Self-driving Cars Will Make Roads Safer for Everyone." Wired. Dec. 2, 2015. (Jan. 15, 2016) http://www.wired.com/2015/12/roborace-autonomous-vehicle-racing/
  • Fagnan, Rene. "Opinion: 10 Reasons Not to Dismiss Roborace." Motorsport.com. Dec. 13, 2015. (Jan. 14, 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/opinion-10-reasons-not-to-dismiss-roborace/
  • Fia Formula E Championship. "Formula E and Kinetik Announce Driverless Support Series." Nov. 27, 2015. (Jan. 11, 2016) http://www.fiaformulae.com/en/news/2015/november/formula-e-kinetik-announce-roborace-a-global-driverless-championship.aspx
  • Google. "Google Racing." March 31, 2012. (Jan. 13, 2016) https://archive.google.com/racing/
  • Google. "Google Self-Driving Car Project Monthly Report." December 2015. (Jan. 15, 2016) https://static.googleusercontent.com/media/www.google.com/en//selfdrivingcar/files/reports/report-1215.pdf
  • Hanlon, Mike. "Stanford University Wins DARPA Grand Challenge Race for Robots – Five Complete Course." Gizmag. Oct. 9, 2005. (Jan. 15, 2016) http://www.gizmag.com/go/4720/
  • Hooper, Joseph. "From DARPA Grand Challenge 2004 DARPA's Debacle in the Desert." Popular Science. June 4, 2004. (Jan. 12, 2016) http://www.popsci.com/scitech/article/2004-06/darpa-grand-challenge-2004darpas-debacle-desert
  • Khorounzhiy, Valentin. "Driverless Championship Won't Signal End of Motorsport – Agag." Motorsport.com. Nov. 27, 2015. (Jan. 14, 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-championship-won-t-signal-end-of-motorsport-agag/
  • Knapton, Sarah. "Driverless Car Beats Racing Driver for First Time." The Telegraph. Feb. 13, 2015. (Jan. 11, 2016) http://www.telegraph.co.uk/news/science/science-news/11410261/Driverless-car-beats-racing-driver-for-first-time.html
  • Montgomery, Kevin. "South Park Takes Down Tech's Absurd Transportation War." Valleywag. Oct. 16, 2014. (Jan. 15, 2016) http://valleywag.gawker.com/south-park-takes-down-techs-absurd-transportation-war-1647173429
  • Noble, Jonathan. "Driverless Cars for Roads Not Race Track, Says Wolff." Motorsport.com. Dec. 26, 2015. (Jan. 11, 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-cars-for-roads-not-race-track-says-wolff-664866/
  • Ramsey, Lydia. "Driverless Car Race from Paris to Beijing 'Would Be Close to Impossible.'" Popular Science. Feb. 19, 2015. (Jan. 11, 2016) http://www.popsci.com/theres-going-be-movie-about-self-driving-car-races
  • Shipley, Don. "DARPA Plans Grand Challenge for Robotic Ground Vehicles." DARPA. Jan. 2, 2003. (Jan. 15, 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge04/media/announcement.pdf
  • Sofge, Erik. "Carnegie Mellon and GM's Boss Wins DARPA Urban Challenge." Popular Mechanics. 2007. (Jan. 15, 2016) http://www.popularmechanics.com/technology/gadgets/a2250/4229973/
  • Vanderbilt, Tom. "Autonomous Cars Through the Ages." Wired. Feb. 6, 2012. (Jan. 13, 2016) http://www.wired.com/2012/02/autonomous-vehicle-history/
  • Weber, Marc. "Para onde? Uma História de Veículos Autônomos." Museu de História da Computação. 2014. (15 de janeiro de 2016) http://www.computerhistory.org/atchm/where-to-a-history-of-autonomous-vehicles/

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