BRAiVE: il progetto italiano di self driving car

BRAiVE

Soltanto qualche settimana fa abbiamo presentato qui su EOS un articolo relativo alle self-driving car (auto che si guidano da sole), analizzando le tecnologie utilizzate dalle principali case automobilistiche mondiali in questo settore di ricerca e sperimentazione (a questi prototipi si aggiunge l'auto a guida autonoma sviluppata da Google). In quel post non abbiamo menzionato, volutamente, un progetto tutto italiano di self-driving car, sviluppato da VisLab, una spin-off dell'Università di Parma. Il motivo? Semplicemente perchè abbiamo deciso di dedicargli un articolo intero!

Introduzione

Eccoci qui a parlare nuovamente di self-driving car, le auto "intelligenti" che si guidano da sole, in modo autonomo. Questa volta siamo particolarmente orgogliosi di presentare un progetto nato e sviluppato interamente in Italia, vale a dire il prototipo di auto a guida autonoma denominato BRAiVE (acronimo di BRAin-drIVE). Come il nome stesso suggerisce (letteralmente, "cervello alla guida"), si tratta quindi di un'auto dotata di una propria "intelligenza" in grado di permetterle di percorrere le normali strade districandosi tra traffico, rotonde, semafori, e i vari tipi di segnaletica stradale. La domanda che ci eravamo posti nel post precedente (self-driving car, fantascienza o realtà?) sembra trovare una risposta, una risposta che propende verso la seconda opzione (la realtà, quindi). BRAiVE è un prototipo sviluppato a Parma da VisLab, il laboratorio di Visione Artificiale e Sistemi Intelligenti dell'Università di Parma, diretto dal Prof. Alberto Broggi.

Come è lecito aspettarsi, l'autovettura è equipaggiata con un elevato numero di microtelecamere e sensori, attraverso i quali essa può acquisire una moltitudine di parametri e grandezze fisiche presenti nell'ambiente circostante, e che, opportunamente processati dal "cervello" che la controlla, consentono a BRAiVE di interagire in modo autonomo con l'ambiente esterno, proprio come avviene con un comune e tradizionale guidatore "umano".

Due sono le caratteristiche fondamentali che contraddistinguono questo prototipo sperimentale. Più precisamente, esse sono le seguenti:

  • utilizzo di sensori a basso costo, almeno se paragonati a quelli utilizzati da altri prototipi di self-driving car, come ad esempio il sistema LIDAR utilizzato sull'autovettura a guida autonoma sviluppata da Google. BRAiVE incorpora anche sensori di un certo costo, ma la maggiorparte di essi rientra comunque in una categoria con costi inferiori;
  • elevata integrazione dei sensori: tutti i sensori utilizzati sono perfettamente integrati nella struttura del veicolo sperimentale (derivato da un modello commerciale di autovettura, la Hyundai Sonata), e la soluzione risultante è pertanto scarsamente invasiva (è persino difficile riconoscere i punti in cui i sensori sono stati installati). Per rendersi conto dell'importanza di questo fattore, si pensi all'ingombro del sistema Lidar posizionato sul tetto del prototipo di Google (un'immagine è stata inclusa nel post precedente, relativo allo stesso argomento).

Il progetto BRAiVE è iniziato circa cinque anni fa, e nel corso degli ultimi anni sono stati organizzati diversi eventi dimostrativi nei quali il prototipo ha potuto far conoscere al mondo le proprie capacità e gli enormi progressi compiuti (tra questi eventi, ricordiamo che uno di essi ha avuto luogo persino in Cina).

Proprio quest'anno (il 12 luglio 2013, per la precisione) ha avuto luogo un evento particolarmente significativo, il PROUD Car Test 2013 (PROUD è l'acronimo di Public ROad Urban Driverless Car), il primo test per self-driving car eseguito in una condizione di traffico reale, su strade pubbliche normalmente percorse da altri veicoli. Inutile dire che questo tipo di test è quello più gravoso (ma anche il più significativo per le sue possibili applicazioni future): un conto è guidare in autonomia su un circuito chiuso, un conto è calarsi nella realtà e nel traffico di tutti i giorni, dovendosi districare tra mille insidie e pericoli.

Il test si è articolato su un percorso che includeva tragitti anche di una certa complessità, con tratti urbani, extra-urbani, rurali, e persino un tratto di tangenziale. La partenza, collocata in prossimità del Campus Universitario, ha dato vita a un percorso differenziato nel quale non sono mancati gli scenari tipici che un comune guidatore deve affrontare ogni giorno: traffico intenso, rallentamenti, rotonde, attraversamenti pedonali, tunnel, vie del centro città, e così via. L'evento è stato possibile grazie alla collaborazione tra VisLab, Università di Parma, e DISS (Centro Universitario di Ricerca Avanzata per la Sicurezza Stradale), con il supporto della Direzione Centrale della Motorizzazione Italiana, Ministero dell'Interno – Polizia Stradale, ANAS, Comune di Parma, Polizia Municipale e Camera di Commercio di Parma. L'immagine seguente mostra la mappa con il tragitto completo percorso da BRAiVE durante il test.

Prima di vedere in dettaglio le caratteristiche tecniche di BRAiVE, diamo un'occhiata al seguente video, relativo proprio al PROUD Car Test 2013. E' impressionante osservare come l'ultima parte del percorso sia stata compiuta dal prototipo senza alcun "passeggero" seduto al posto di guida (davvero impressionante!):

Il progetto BRAiVE ha avuto origine nel 2008 e già nel 2009 era disponibile un prototipo, presentato ufficialmente nello stesso anno alla conferenza mondiale sui veicoli intelligenti (IEEE Intelligent Vehicles Symposium), tenutasi a Xi'an, Cina. Il veicolo BRAiVE, per potersi muovere autonomamente, dispone di una mappa nella quale è contenuto un sottoinsieme di informazioni ADAS (Advanced Driver Assistance System). Una volta impostato il percorso, l'auto è in grado di determinare la sua traiettoria futura basandosi sulle informazioni provenienti dai sensori (GPS, linee e segnaletica stradale, possibili ostacoli presenti sulla carreggiata, ecc.). Inoltre, essa è in grado di calcolare il proprio profilo di velocità basandosi sulla geometria della strada, sul traffico presente e rispettando, ovviamente, i limiti di velocità.

Nonostante BRAiVE rappresenti un enorme passo avanti verso la realizzazione di self-driving car completamente autonome, alcune situazioni di traffico reale non sono ancora gestite in modo ottimale (almeno nella versione di sistema utilizzata per il test dello scorso luglio). In particolare, tali situazioni includono le rotonde di ampio raggio, le immissioni su arterie ad elevato scorrimento (autostrade e superstrade, per esempio), i semafori con luci multiple e i lavori in corso. L'attuale versione del software, infatti, gestisce tipicamente le rotonde ampie e le immissioni seguendo un approccio di tipo conservativo: il veicolo, cioè, si arresta completamente prima di affrontare la rotonda oppure prima di immettersi in un'altra strada.

BRAiVE: caratteristiche tecniche

BRAiVE, interamente sviluppata da VisLab, incorpora molti dei sistemi sviluppati dal laboratorio di ricerca nel corso degli ultimi 15 anni. Gli obiettivi per cui è nato il progetto BRAiVE sono sostanzialmente tre:

  • realizzare un veicolo laboratorio per testare delle soluzioni innovative;
  • realizzare un veicolo laboratorio per progettare delle nuove soluzioni ADAS (Advanced Driving Assistance Systems);
  • realizzare un veicolo dimostrativo per fare conoscere i progressi compiuti.

Sul veicolo sono installati diversi tipi di sensori, non tutti però utilizzati nel PROUD test. Tra questi sensori ricordiamo:

  • due telecamere anteriori utilizzate per localizzare possibili ostacoli (pedoni, biciclette, oppure altri veicoli) presenti sul percorso, per localizzare e interpretare le luci dei semafori, per determinare la posizione delle strisce di demarcazione della carreggiata, e per ricostruire il profilo del terreno;
  • telecamere laterali che, unitamente a scanner laser laterali, gestiscono l'approccio alle immissioni e alle rotonde;
  • uno scanner laser anteriore che, unitamente a due scanner laser laterali, permette di individuare la presenza di oggetti posti lateralmente (veicoli posti su carreggiate adiacenti, barriere, pareti laterali di un tunnel o galleria);
  • due telecamere posteriori in grado di rilevare veicoli posti su corsie adiacenti.

I diversi tipi di sensori installati sul prototipo si basano pertanto su due tipi principali di tecnologie (telecamere e laser), le quali si integrano e si complementano in modo diretto e immediato.

Il tipo, il numero e la disposizione dei sensori sono ben evidenziati nelle seguenti due immagini, che mostrano, rispettivamente, le configurazioni esterna ed interna (maggiori informazioni e video esplicativi sono disponibili sul sito VisLab).

SENSORI INSTALLATI NELLA PARTE ESTERNA DEL VEICOLO

SENSORI INSTALLATI NELLA PARTE INTERNA DEL VEICOLO

Dal punto di vista tecnico, le funzionalità offerte da BRAiVE sono molteplici. Una descrizione dettagliata delle stesse la potete trovare qui. In questa sede ci limitiamo a descriverne alcune, particolarmente interessanti:

  • Pedestrian Protection (protezione dei pedoni) - questa funzionalità utilizza la telecamera monoculare e lo scanner laser su 4 piani per monitorare continuativamente lo spazio posto frontalmente al veicolo. Se un pedone appare improvvisamente di fronte al veicolo, viene automaticamente generata una segnalazione di avviso al "guidatore" e generata una segnalazione acustica tramite il clacson. Se a seguito di queste azioni il livello di allarme non si è ridotto, il veicolo si arresta automaticamente;
  • Blind spot monitoring (monitoraggio del punto cieco) - questa funzionalità, da sola, permetterebbe di ridurre drasticamente il numero di incidenti che si verificano sulle autostrade o tangenziali, spesso dovuti a cambi di corsia eseguiti senza opportuni margini di sicurezza. Questa funzionalità utilizza le due telecamere "integrate" all'interno dei due specchietti retrovisori e direzionate verso la parte posteriore del veicolo. Il loro compito è proprio quello di monitorare i punti ciechi nelle corsie adiacenti, rilevando automaticamente la presenza di veicoli in transito sulle stesse. Il "guidatore" del veicolo viene avvisato quando la situazione è pericolosa (ad esempio quando un veicolo ci sta superando sulla corsia di sinistra), evitando un cambio di corsia rischioso o azzardato;
  • Collision mitigation (mitigazione della collisione) - i due scanner laser sinistro e destro vengono utilizzati per monitorare lo spazio antistante il veicolo e per rilevare eventuali ostacoli. In caso di situazione pericolosa (possibile incidente), il "guidatore" riceve delle opportune segnalazioni di avviso. In futuro, si prevede di intraprendere automaticamente delle opportune azioni;
  • Lane departure warning (avviso di abbandono della corsia) - la telecamera monoculare posta in posizione frontale viene impiegata per stimare con elevata precisione la posizione corrente del veicolo all'interno della corsia di marcia e per predirre eventuali deviazioni dalla stessa. Il "guidatore" viene avvisato quando la normale corsia di marcia sta per essere abbandonata (ad esempio come conseguenza del verificarsi del tragico "colpo di sonno").

Come già menzionato in precedenza, molte altre sono le funzionalità tecniche implementate su questo prototipo. Sul sito VisLab potrete trovare anche dei video che mostrano in dettaglio e in modo estremamente chiaro ciascuna caratteristica tecnica del veicolo.

Il futuro della mobilità secondo VisLab

Si stima che ogni anno, sulle strade di tutta Europa, perdano la vita oltre 400 mila persone. Cifre drammatiche, senza alcun dubbio. La cosa ancora più triste è che si stima che almeno il 90% degli incidenti siano attribuibili a un errore umano (distrazione, assunzione di sostanze alcoliche o stupefacenti prima di mettersi al volante, errori di valutazione delle distanze, ecc.). Un veicolo con guida completamente automatica potrebbe fornire una valida risposta a questo tipo di problema, almeno quando questo tipo di tecnologia avrà raggiunto una maturità sufficiente. Non ci saranno più guidatori, tutti i veicoli saranno self-driving, e ci sarà la condivisione dei veicoli tra più utilizzatori, come fossero dei comuni taxi. Quando si avrà la necessità di spostarsi, si chiamerà un veicolo, e una volta raggiunta la destinazione il veicolo sarà disponibile per un viaggio successivo con altri passeggeri. Ridotta all'osso, questa è la visione di VisLab sul futuro della mobilità.

Forse è soltanto un sogno, non sappiamo se si avvererà e quando: alla VisLab, comunque, stanno lavorando duramente affinchè esso diventi realtà.

 

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8 Comments

  1. Tiziano.Pigliacelli Tiziano.Pigliacelli 2 gennaio 2014
  2. slovati slovati 2 gennaio 2014
  3. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 2 gennaio 2014
  4. emmecilab emmecilab 3 gennaio 2014
  5. slovati slovati 3 gennaio 2014
  6. delfino_curioso delfino_curioso 3 gennaio 2014
  7. slovati slovati 4 gennaio 2014
  8. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 7 gennaio 2014

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