Ir al contenido principal

LIDAR y su utilidad para el coche autónomo

Los coches autónomos no pueden conducir por sí mismos si no son capaces de ver qué sucede en su entorno. Dependiendo de la capacidad de detección de los sensores y de la capacidad de procesamiento de datos de la computadora, el coche es capaz de realizar más o menos tareas por sí mismo, con mayor o menor intervención del humano. Se distinguen así, por tanto, hasta cinco niveles de conducción automatizada.
Para que un coche pueda ver se requieren diferentes tipos de sensores que de una u otra forma lo permiten: radares, cámaras de vídeo de alta resolución, GPS inercial de alta precisión, sensores de ultrasonidos y lídares. Hoy te vamos a explicar qué es un LIDAR, uno de los sensores más habituales en los coches autónomos, y en qué consiste.

LIDAR es un acrónimo
LIDAR no es una palabra como tal, sino un acrónimo. Si queremos ser respetuosos a nivel técnico y lingüístico, deberíamos utilizar siempre la forma acrónimo tal cual: LIDAR, en mayúsculas, sin tildes y sin plural, pues en el fondo son una conjunción de siglas o de sílabas. Con otros acrónimos como RADAR, LASER, LED lo que ha sucedido es que después de los años, y por ser muy utilizadas, esas siglas se convirtieron en palabras de uso común, y las siglas se lexicarizaron. Por eso podemos decir radar, y su plural radares, láser, y su plural láseres, y led, y su plural ledes, aunque esta última todavía genera cierta controversia.
LIDAR son las siglas de Laser Imaging Detection and Ranging. Curiosamente es un acrónimo en el que a su vez hay otro acrónimo, LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. En castellano podemos traducir LIDAR como sistema de medición y detección de objetos mediante láser. En algunos otros entornos has podido oír hablar de ellos como un escáner láser. Son bastante habituales en trabajos de Topografía, Geología, Arquitectura e Ingeniería Civil. Los de este tipo vienen a ser muy similares en apariencia a un teodolito o a una estación total, y se colocan también sobre un trípode, estacionados en un determinado vértice.
Cómo funciona un LIDAR
Un LIDAR consiste de manera muy básica en un foco emisor de haces de rayos láser infrarrojos, y de una lente receptora infrarroja capaz de ver esos haces láser. En las condiciones de uso previstas, no son peligrosos para la vista, tranquilo. Aunque hay algunos LIDAR fijos, por ejemplo los modelos más básicos para parabrisas, lo típico es que sea un dispositivo que gira 360 grados sobre sí mismo para cubrir todo el entorno.
Los rayos láser que se emiten impactan sobre los objetos, se reflejan, y los rayos que vuelven reflejados son detectados por la lente. Para que nos entendamos: un RADAR emite ondas de radio que rebotan sobre los objetos, un SONAR emite ondas acústicas que rebotan sobre los objetos, y un LIDAR emite rayos de luz que rebotan sobre los objetos.
De esta manera el procesador del LIDAR obtiene una nube de puntos del entorno, con la que la computadora procesa una imagen tridimensional en tiempo real, que se actualiza permanentemente y en la que los objetos se desplazan. Lo más importante de esta nube de puntos es que para cada punto se conoce su posición precisa en el espacio y la distancia que hay hasta él.
Esto se ha considerado muy útil en los coches autónomos, pues no solo permite a la computadoras identificar objetos, sino que sabe exactamente la distancia a la que se encuentra cada uno de ellos con gran precisión. De esta manera se pueden prever las situaciones que se producirán, por ejemplo el movimiento de otros vehículos o peatones cuya trayectoria se cruzará con la del nuestro, o determinar si existe peligro de rozar o impactar contra algo.
Tipos de LIDAR
Para el automóvil existen varios tipos de LIDAR. Por un lado tenemos los LIDAR de tipo fijo para parabrisas. Consisten en una unidad bastante compacta, con unas lentes para la emisión de los haces láser y una lente para la captación de los haces reflejados. Se colocan en la parte alta del parabrisas, por delante del espejo retrovisor, para tener una mejor visual. A veces en la unidad se combina el LIDAR con una cámara de vídeo para reconocimiento de las líneas de carril, reconocimiento de peatones o señales de tráfico. 
Se emplean fundamentalmente para sistemas de frenado autónomo de emergencia, por ejemplo Volvo, Citroën y Peugeot suelen utilizar lídares de este tipo. Por otro lado tenemos los LIDAR giratorios de 360 grados. Son los que os hemos explicado antes, y básicamente es la adaptación del LIDAR de tipo topográfico para su uso en un automóvil. El principal fabricante a día de hoy es Velodyne. De Velodyne son los primeros LIDAR que utilizó Google hace años en sus prototipos de coches autónomos. 
Ya en 2012 funcionaba el coche autónomo de Google. Hoy en día Google sigue utilizando LIDAR: es esa especie de seta colocada encima del techo de los coches, que en sucesivos rediseños intenta disimular o integrar en el diseño. El LIDAR más grande es el modelo HDL-64E. La lente emite 64 rayos láser y gira sobre sí mismo 360 grados de manera permanente, a 900 vueltas por minuto, para monitorizar todo el entorno del coche, con hasta 2,2 millones de puntos por segundo. 
Tiene un alcance de 50 metros para el pavimento y de 120 metros para vehículos, peatones y árboles. Con una unidad en principio es suficiente. Este modelo es también el más caro, con un precio alrededor de los 75.000 dólares. De todos modos Velodyne ha desarrollado otros LIDAR más pequeños y económicos: por ejemplo en el primer prototipo de Ford Mondeo autónomo, en el cual se utilizan 4 unidades del modelo HDL-32E. Cada uno emite 32 rayos láser, giran también sobre sí mismos 360 grados a 600 vueltas por minuto, con hasta 0,7 millones de puntos por segundo. 
El alcance es de hasta 80 a 100 m para vehículos, peatones y árboles. Con los cuatro se procesan en total más de 2,5 millones de puntos. El último modelo es también el más compacto y barato. Se denomina VLP-16. Existen tres variantes: Puck, Puck Lite y Puck Hi-Res. Emite 16 rayos láser, gira 360 grados, cubre hasta 0,3 millones de puntos por segundo y llega hasta 100 m de alcance. Su precio es de 7.999 dólares, que al cambio directo vienen a ser casi 6.800 euros. Este tipo de LIDAR muy compacto es en el que se ha basado por ejemplo Volkswagen al imaginar el prototipo Volkswagen I.D. concept, una berlina compacta, 100% eléctrica y con conducción autónoma. 
En el techo, en cada una de las cuatro esquinas, se esconden cuatro LIDAR cilíndricos compactos escamoteables en el propio techo. Cuando se conduce en modo manual están ocultos, pero cuando se activa el modo de conducción automatizada se elevan, sobresalen del techo, y tienen visual para funcionar. No todos los fabricantes de automóviles deciden emplear LIDAR de 360 grados como sensores en sus prototipos de coches autónomos. A veces prefieren utilizar múltiples cámaras de vídeo de alta resolución, estereoscópicas con frecuencia, complementadas con radares de diferente alcance y apertura. Otro día hablaremos de estas otras alternativas al LIDAR.

Comentarios

Entradas populares de este blog

Pagani Zonda ZoZo

El Pagani Zonda sigue vivo y todavía cuenta con numerosos adeptos que no han encontrado en su teórico sustituto el Pagani Huayra, el coche que quieren en su garaje. Por eso en la casa de Módena todavía siguen aceptando peticiones especiales para realizar unidades únicas del Zonda, como este Pagani Zonda ZoZo del que hoy os vamos a hablar. El Pagani Zonda ZoZo es un one-off para un cliente japonés, que recibirá su nuevo coche en sólo unos días. El dueño se llama Yusaku Maezawa, y es el fundador de la tienda de ropa online más grande de Japón, llamada Zozotown, de ahí el nombre del coche.  Luce un color púrpura y las especificaciones del Zonda 760, lo cual hace que sea muy similar al famoso Pagani Zonda 760 LH propiedad de Lewis Hamilton. Estéticamente, detrás llaman la atención las dos ópticas extra que se unen a las dos normales del Zonda. Dicen que además parte del paquete aerodinámico está inspirado en el Zonda R, aqu...

BMW M4R

Se llama BMW M4R y es uno de los BMW M4 Coupé más bestias que hemos conocido hasta la fecha. Es obra de Carbonfiber Dynamics y se trata de todo un escaparate sobre ruedas de todo tipo de accesorios  aftermarket. Incorpora desde diversos elementos exteriores en fibra de carbono hasta mejoras mecánicas y a nivel chasis para mejorar el comportamiento y las prestaciones. Gracias a dos turbocompresores TTE 6XX, que soplan a 2,3 bares de presión, a un sistema de inyección de metanol y mejores electrónicas JB4 de Burger Motorsport, el motor 3.0 litros biturbo de seis cilindros en línea alcanza una potencia de 710 CV y un par motor máximo de 860 Nm, nada menos. Eso sí, el kit JB4 permite elegir varios niveles de potencia con sólo tocar un botón.

El DS 4 estrena motores

La más reciente creación de PSA Peugeot Citroën ya está disponible en los DS 4, a la venta en España. Se trata de un motor de tres cilindros y 1.2 turboalimentado, capaz de entregar una potencia de 130 CV y 230 Nm de par máximo. Cuenta con sistema Start & Stop y se asocia a un cambio manual de seis velocidades. Con respecto al VTi 120 que reemplaza, el PureTech 130 desarrolla 10 CV más. La ganancia principal se encuentra en la curva del par motor: ahora hay 70 Nm más a 2.500 rpm menos, lo que representa un coche más ágil al que le cuesta menos despegar. De esta forma, el consumo se ha reducido un 19%, quedando en 5 l/100 km.

Bentley EXP 12 Speed 6e

¿Están reñidos el superlujo y la propulsión eléctrica? Según Bentley, que acaba de presentar en el Salón de Ginebra un prototipo llamado Bentley EXP 12 Speed 6e, son cosas compatibles. De momento, este concept anticipa el futuro de la marca británica, también en diseño, y pretende recopilar feedback de clientes durante el salón para dar forma a un futuro eléctrico de Crewe. A nivel estético, este EXP 12 Speed 6e concept luce musculosas líneas, inspiradas según Bentley en las formas de los fuselajes de los aviones. Destaca una parrilla de compleja geometría 3D, con un acabado oscurecido, y detalles en tono cobrizo para identificarlo como un coche eléctrico. En marcha, el logotipo 6e de la calandra se ilumina en color blanco.

Toyota C-HR concept

El año pasado por estas fechas, en el Salón del Automóvil de París, Toyota presentaba un prototipo de crossover compacto híbrido denominado C-HR Concept. Ahora, y ya en Frankfurt, el gigante nipón retoma la idea de este concept y lo acerca aún más a producción. Un diseño más de calle convierten a este CH-R Concept en un rival para el Nissan Juke, prácticamente listo para saltar al asfalto. Pese a todo, Toyota aún se reserva en la manga la carta del modelo de producción, que la firma adelanta podremos ver en el Salón de Ginebra, en marzo del próximo año.  En cualquier caso, el modelo se basa sobre la nueva plataforma global de Toyota, como el nuevo Prius, y al igual que éste, es también híbrido, combinando un motor de gasolina y uno eléctrico. Quizá el cambio más llamativo del CH-R del año pasado al actual, sea el paso de una carrocería de tres puertas a una de cinco, que lo convierten en un modelo más prá...