Automatização da condução – Parte final: piloto automático adaptativo

Nesta terceira e última parte da série sobre automatização da condução, iremos detalhar o sistema de piloto automático adaptativo, também conhecido com adaptative cruise control ou ACC. Você conhecerá o início desta tecnologia, os principais componentes e estratégias de funcionamento.

Breve histórico

Os primeiros automóveis a saírem de fábrica com piloto automático foram os modelos Chrysler Imperial lançados em 1958, e o Eldorado da Cadillac, em 1957. Naquela época, o piloto automático apenas mantinha a velocidade do veículo em um valor pré-determinado, por meio de um solenóide fixado no carburador, responsável por alterar a abertura da borboleta de forma a manter a rotação constante, mesmo que a carga do motor varie.
No final da década de 1990, alguns modelos de luxo passaram a contar com a versão evoluída do piloto automático, chamada de ACC, que controla, além da velocidade de cruzeiro, também a distância do veículo à frente. Desta forma, o sistema atua gerenciando o motor, a transmissão automática e o sistema de freio.

Componentes

Nos modelos atuais, boa parte dos componentes é compartilhada com outros subsistemas do veículo, tais como o ABS e o de auxílio de estacionamento. Alguns componentes variam conforme a montadora, mas de uma maneira geral, os principais componentes são:

- Câmera: é fixada no espelho retrovisor interno ou na grade dianteira e transmite as imagens para um módulo específico;

- Módulo de processamento de imagens: recebe as imagens da câmera e, por meio de um software específico, é capaz de fazer o reconhecimento de outros veículos ou pessoas;

- Radares: instalados no para-choque dianteiros, um em cada extremidade, identificam à distância do veículo até os objetos a frente, por intermédio de ondas de ultrassom. Por este motivo, são os principais componentes do ACC;

- Sensores de ultrassom (radares): são fixados nas laterais dos para-choques e na traseira do veículo, são responsávei por coletar informações sobre a presença ou aproximação de outros veículos.

A comunicação deste sistema é feita através da rede CAN de alta velocidade.

Funcionamento

Quando o sistema é ativado, o condutor deve selecionar à distância do veículo a frente e a velocidade, que devem ser mantidos. Depois disso, a câmera começa a coletar imagens da área, imediatamente à frente do veículo, transmitindo essas imagens para o módulo de processamento, enquanto os radares passam a emitir e receber sinais, transmitindo-os para um módulo específico. O módulo é capaz de saber a distância e a velocidade do outro veículo, pela frequência de resposta do sinal, já que, quanto mais próximo ele está, mais rápido é o retorno e maior será a frequencia.
Desta forma, é possível criar uma “área de monitoramento” na frente do veículo. Esta área tem as dimensões definidas pela estratégia do módulo e varia conforme a velocidade de rodagem. Quanto mais alta for a velocidade, maior será a região monitorada. Como exemplo, o Audi A8 utiliza uma área com 12 metros de comprimento e com uma largura entre 20 e 40 centímetros maior que a largura do carro. Assim, é possível monitorar, constantemente, uma área de aproximadamente 25 metros quadrados à frente do carro.
Graças aos sensores nas laterais e na traseira, o ACC é capaz de monitorar também os carros que seguem atrás e ao lado, podendo atuar em conjunto com outros sistemas de segurança e auxílio ao motorista, como por exemplo, o auxílio de mudança de faixa.
Em alguns modelos americanos, como os Chrysler e Jeep, existem sensores laser, ao invés de emissores de ultrassom, mas o princípio de funcionamento é o mesmo.


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Estratégias de
funcionamento

Existem informações necessárias para que o sistema possa manter a distância e à velocidade selecionadas, que independem da montadora ou modelo do veículo. São elas: a distância do carro à frente, a velocidade dele e a sua posição na faixa de rolagem, além do ângulo do volante e das rodas. Com isso, o módulo seleciona a melhor estratégia a ser adotada, mesmo em situações de tráfego intenso ou de vias sinuosas.
Em quase todos os modelos modernos equipados com ACC, se o veículo à frente reduzir a velocidade, o sistema detecta esta mudança e também acionará os freios. Em alguns modelos, pode ocorrer a parada total do veículo, quando necessário. Caso o veículo à frente saia da faixa de rolagem, o sistema irá manter a velocidade até que a presença de outro veículo seja detectada, restabelecendo a distância configurada.
Se for detectado outro veículo cruzando a faixa, este servirá como nova referência para o ACC, tão logo conclua a manobra, e o motorista pode perceber aceleração ou frenagem do carro, como forma do sistema se ajustar à nova condição de tráfego.
É importante ressaltarmos que, independente da distância ou velocidade configurada, o monitoramento da região traseira e das laterais é feito de modo contínuo, como forma de evitar acidentes. Logo, se houver iminência de uma colisão, o sistema de freio de emergência (que foi comentado na edição de agosto do Jornal Oficina Brasil) é acionado, garantindo a integridade dos ocupantes.
A identificação de outros elementos, na via, pela estrada, por meio da câmera no para-brisa ocorre em velocidades reduzidas, em geral até a 15 ou 20 km/h e, em determinados modelos, como o Audi A8, o Mercedes-Benz Classe S e o Lexus LS 460, o módulo de processamento de imagens consegue distinguir caminhões, ônibus, motos e automóveis.
Como medida de segurança, existe um medidor de torque na coluna de direção que é capaz de detectar quando o motorista retira as duas mãos do volante. Neste caso, o ACC é desativado até que o motorista retorne as mãos ao volante. Ao ativar o ACC em situações de baixa aderência, como em pistas com lama, grama ou água, o programa de controle de estabilidade (ESP) adota uma estratégia mais rígida, para evitar que o motorista perca o controle do veículo.

Futuro Tecnológico

O próximo passo para o desenvolvimento tecnológico da direção automatizada é a utilização de informações de GPS e da troca de informações entre os automóveis, em tempo real. Já está disponível, como item opcional no Audi A8 para o mercado europeu, um sistema que utiliza informações de GPS para identificar o trajeto a ser seguido. Desta forma, o ACC pode, além de manter velocidade constante, selecionar a marcha adequada para cada trecho da via.
Se houver um trecho de subida logo após uma curva fechada, a central eletrônica não irá alterar a marcha, mesmo que a rotação esteja alta, pois ela identifica que terá de estar em uma marcha reduzida para seguir o trajeto à frente. Da mesma forma, se um trecho for considerado muito perigoso devido ao grande número de acidentes, a central também poderá receber esta informação e alertar o motorista com mensagens no painel, ou mesmo reduzir a velocidade de rodagem.
Existem diversos projetos de pesquisa em que frotas de veículos, também utilizando sinal GPS, trocam informações entre si e podem percorrer trechos em conjunto, como uma espécie de comboio, com todos os carros na mesma velocidade e mantendo uma distância segura um do outro, sem a necessidade de motorista.
No final do ano passado, foram divulgadas imagens de um projeto da Google para a criação de um automóvel com condução totalmente autônoma. Utilizando como base, um Toyota Prius equipado com radares, sensores de ultrassom, câmeras e receptor de GPS. O modelo é capaz de trafegar a 100 km/h em uma estrada movimentada sem qualquer interferência humana. Até o mês de agosto deste ano, o projeto já havia percorrido mais de 225 mil km com cinco unidades, sem registrar nenhum acidente, o que comprova a eficiência do sistema. Recentemente, surgiram informações que uma das unidades deste projeto havia se envolvido em um acidente no engavetamento com outros quatro carros. O que chama a atenção nesta notícia é o fato de que, no momento do acidente, um humano controlava o veículo. Este fato apenas confirma que a principal causa de acidentes é a ocorrência de falhas por parte do motorista.

Conclusão

Com esta matéria, concluímos a série sobre os atuais sistemas que focam a automatização da condução. Esperamos ter esclarecido algumas dúvidas sobre estas tecnologias, não com o intuito de detalhar todos os sistemas existentes, mas sim servir como ferramenta para entender os conceitos de funcionamento.
Por mais que pareça distante da realidade de muitas oficinas, é bom que o reparador se acostume com estes dispositivos, já que, a cada dia, surgem novos modelos equipados com inúmeros componentes de eletrônica embarcada e, mais cedo ou mais tarde, estes veículos necessitarão de reparos e ajustes.