Uma frota de carros sem motorista trabalhando juntos para manter o trânsito em movimento pode melhorar o fluxo geral de tráfego em pelo menos 35%, mostraram pesquisadores.
Os pesquisadores da Universidade de Cambridge programaram uma pequena frota de carros robóticos em miniatura para dirigir em uma pista com vários obstáculos e observaram como o fluxo de tráfego mudou quando um dos carros parou.
Quando os carros não estavam dirigindo cooperativamente, qualquer carro atrás do carro parado tinha que parar ou desacelerar e esperar por uma brecha no tráfego, como normalmente ocorreria em uma estrada real. Uma fila rapidamente se formou atrás do carro parado e o fluxo geral de tráfego diminuiu.
No entanto, quando os carros se comunicavam uns com os outros e dirigiam cooperativamente, assim que um carro parava na pista interna, ele enviava um sinal para todos os outros carros. Os carros na faixa externa que ficavam nas proximidades do carro parado diminuíam ligeiramente para que os carros na pista interna pudessem passar rapidamente pelo carro parado sem ter que parar ou diminuir significativamente.
Além disso, quando um motorista controlado pelo homem era colocado na “estrada” com os carros autônomos e se movia pela pista de maneira agressiva, os outros carros conseguiam dar lugar a evitar o motorista agressivo, melhorando a segurança.
Os resultados, que foram apresentados na Conferência Internacional sobre Robótica e Automação (ICRA) em Montreal, serão úteis para estudar como os carros autônomos podem se comunicar uns com os outros e com carros controlados por motoristas humanos, em estradas reais no futuro.
“Carros autônomos podem resolver vários problemas associados à condução nas cidades, mas é preciso que haja uma maneira de eles trabalharem juntos”, disse o co-autor Michael He, estudante de graduação do St. John’s College, que projetou os algoritmos para o experimento.
“Se diferentes fabricantes automotivos estão desenvolvendo seus próprios carros autônomos com seu próprio software, todos precisam se comunicar de forma eficaz”, disse o co-autor Nicholas Hyldmar, estudante de graduação do Downing College, que projetou grande parte do hardware para o experimento.
Os dois alunos concluíram o trabalho como parte de um projeto de pesquisa de graduação no verão de 2018, no laboratório da Dra. Amanda Prorok, do Departamento de Ciência da Computação e Tecnologia de Cambridge.
Muitos testes existentes para múltiplos carros autônomos sem motorista são feitos digitalmente, ou com modelos em escala que são muito grandes ou muito caros para realizar experimentos em ambientes fechados com frotas de carros.
Começando com modelos em escala de baixo custo de veículos comercialmente disponíveis com sistemas de direção realistas, os pesquisadores de Cambridge adaptaram os carros com sensores de captura de movimento e um Raspberry Pi, para que os carros pudessem se comunicar via wifi.
Eles então adaptaram um algoritmo de mudança de faixa para carros autônomos para trabalhar com uma frota inteira de carros. O algoritmo original decide quando um carro deve mudar de faixa, com base em se é seguro fazê-lo e se a mudança de faixa ajudaria o carro a se movimentar mais rapidamente no trânsito. O algoritmo adaptado permite que os carros sejam embalados mais de perto quando mudam de faixa e adiciona uma restrição de segurança para evitar falhas quando as velocidades são baixas. Um segundo algoritmo permitiu que os carros detectassem um carro projetado na frente dele e abrissem espaço.
Eles então testaram a frota em modos de condução “egocêntricos” e “cooperativos”, usando comportamentos normais e agressivos de direção, e observaram como a frota reagiu a um carro parado. No modo normal, a condução cooperativa melhorou o fluxo de tráfego em 35% em relação à direção egocêntrica, enquanto que para uma condução agressiva, a melhoria foi de 45%. Os pesquisadores então testaram como a frota reagiu a um único carro controlado por um humano por meio de um joystick.
“Nosso projeto permite uma ampla gama de experimentos práticos e de baixo custo a serem realizados em carros autônomos”, disse Prorok. “Para que os carros autônomos sejam usados com segurança em estradas reais, precisamos saber como eles vão interagir uns com os outros para melhorar a segurança e o fluxo de tráfego”.
Em trabalhos futuros, os pesquisadores planejam usar a frota para testar sistemas de carros múltiplos em cenários mais complexos, incluindo estradas com mais pistas, interseções e uma ampla gama de tipos de veículos. [University of Cambridge]
