Los vehículos autónomos dependen de cámaras y varios sensores para actuar como sus ojos en la carretera, pero sus lentes también se cubren de insectos, suciedad y desechos, como suele suceder con los parabrisas de los autos. Los sensores son responsables de ayudar a un vehículo a ver el mundo que lo rodea, por lo que, incluso, algo así como una pequeña mancha de un insecto, puede afectar significativamente la capacidad del sistema de conducción para crear una visión integral de su entorno.
El vehículo autónomo no cuenta con un conductor que pueda salir y limpiar el lente. Tampoco los túneles de lavado automatizado se pueden considerar debido a toda la tecnología integrada a un vehículo autónomo. Este es solo uno de los retos impredecibles que pueden surgir en el desarrollo de vehículos autónomos, desafíos que aquellos que trabajan con esta tecnología son los únicos que pueden anticipar.
A tales efectos, un pequeño equipo de ingenieros de Ford se puso a trabajar en esto para ayudar a Argo AI, el socio del fabricante de automóviles en el desarrollo de vehículos autónomos, a idear un método para limpiar las cámaras y los sensores LiDAR y de radar para la nueva generación de vehículos de prueba Fusion. En el transcurso de aproximadamente un año y medio, un grupo multidisciplinario de aproximadamente una docena de ingenieros de Ford aprendió lo que el sistema de conducción autónoma de Argo AI necesitaba en términos de limpieza y creó un proceso que logró solucionar eso en menos de un segundo.
“No se conocían soluciones para esto en todo el mundo”, dijo Mark Bosca, jefe de sistemas exteriores y líder de proyectos. “Tuvimos que volver a la física y la ciencia básicas y elaborar hipótesis sobre cómo podría funcionar este sistema, y luego realizar experimentos para probarlas. Logramos esto de una manera muy ágil, utilizando la impresión 3D más avanzada, diseño asistido por computadora y tecnologías de ingeniería asistidas por computadora. Tuvimos que definir un problema que aún no existía, para encontrar una solución que se utilizaría en el futuro”.
El equipo desarrolló un sistema de lavado líquido que puede rociar un limpiador presurizado en la cámara y luego secar rápidamente el lente de manera similar a un secador de manos de baño.
El sistema de lavado líquido independiente corre a través del automóvil y llega hasta su techo, donde se rocía el líquido y la cámara se limpia en aproximadamente medio segundo. Una cortina de aire protege la cámara de manchas excesivas y ayuda a secar el lente después de ser rociado.
“El único momento en que usted tiene que limpiar el sensor es cuando usted lo ensucia”, dijo Bosca. “Así que, pensamos, ¿qué pasa si evitas que se ensucie en primer lugar?”
Cuando es necesario limpiar las cámaras, el algoritmo avanzado detrás del sistema de lavado determina cuándo rociar el líquido de lavado patentado de Ford, cuya concentración aún se está desarrollando, a través de atomizadores de próxima generación.
Además de los escenarios reales, el equipo puso a prueba el sistema utilizando un lanzador de insectos improvisado. El dispositivo dispara insectos a altas velocidades, ofreciendo a los investigadores una mejor comprensión de los mejores métodos para limpiarlos. Y, como si la fabricación de manchas de insectos no fuera suficiente, el equipo también creó excrementos de aves sintéticos para simular el tipo de obstrucción que puede provenir de una excreción de ave en un momento inoportuno.
Extender la búsqueda de conocimiento más allá de Ford Motor Company llevó al grupo a probar su sistema durante una semana en el Bosque Nacional Huron-Manistee, en el oeste de Michigan, donde proliferan los insectos. La sugerencia provino de una encuesta informal de motociclistas con conocimientos sobre el tema.
Los primeros resultados mostraron que el sistema no solo funcionó, sino que funcionó demasiado bien. La cortina de aire era tan efectiva que el lente de la cámara no se ensuciaba lo suficiente como para necesitar limpieza. “No pensé que tendríamos ese tipo de problema”, dijo Bosca. “Tuvieron que cerrar la cortina de aire para que el lente pudiera mancharse con insectos y otros sucios para que luego pudiéramos probar limpiarlo con nuestro nuevo sistema”.
El sistema de limpieza de la cámara continuará siendo probado en Detroit, Pittsburgh, Miami y Washington, D.C., como parte de la tercera generación de vehículos autónomos de prueba de Ford. El equipo ya ha presentado aproximadamente 50 patentes. Bosca dijo que ahora están analizando cómo se podría aplicar el sistema a otros vehículos en la línea de Ford.
