Hoe gaan robots de wereld veranderen? Een veel gestelde en nog onbeantwoorde vraag. We hebben immers geen glazen bol. Wat we wel weten is dat digitalisering en automatisering de wereld de afgelopen decennia enorm veranderd hebben. Op de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) wordt dagelijks onderzoek gedaan naar de mogelijkheden van slimme machines in de industrie en het dagelijks leven. Wetenschappers duiken in de technologie en studententeams gaan aan de slag met concrete oplossingen voor maatschappelijke problemen. In deze reeks lees je over de nieuwste robots, hun achtergrond en hun toekomstbeeld. Vandaag de derde aflevering: autonome raceauto’s.
The Transformer, zo heet de nieuwste auto van studententeam University Racing Eindhoven (URE). Zoals de naam al zegt, kan de auto van gedaante veranderen. De elektrische raceauto van University Racing Eindhoven (URE) is geschikt om zowel met als zonder coureur te rijden. “De voor- en achtervleugel kunnen we vervangen door een aantal sensoren en een extra computer waardoor de auto autonoom rijdt”, vertelt Dennis Gubbels, teamleider van URE. Met hun raceauto doet het studententeam mee aan de internationale Formula Student competitie. Hierin zijn drie verschillende klassen: voor verbrandingsmotoren, elektrische aandrijving en autonoom rijden. Het Eindhovense team neemt deel aan de competitie voor elektrische en autonome raceauto’s.
Brein versus systeem
De autonome race werkt iets anders dan gebruikelijk is in de autosport. “De autonome auto’s staan niet allemaal tegelijk op de baan. Zij rijden een voor een over het parcours. Uiteindelijk worden de rondetijden met elkaar vergeleken en komt er een winnaar uit”, vertelt Gubbels. De studenten proberen de auto zo optimaal mogelijk over het circuit te laten rijden. Daarbij zoekt de auto net als een coureur naar de ideale lijn om zo snel mogelijk een ronde te kunnen afleggen.
“Lidar sensoren en camera’s aan de voorkant van de auto werken samen om de afstand tot pylonen langs de weg te bepalen. Zo kan de auto een kaart maken van de omgeving en de optimale route berekenen om te rijden”, legt de teamleider uit.
Om de berekeningen te kunnen maken, heeft de auto aan de achterkant een extra computer. “Daar komt alle data van de sensoren en de camera’s binnen. De computer verwerkt dat en geeft vervolgens een snelheids- en een stuursignaal door. Dat is wat er normaal gesproken in het brein van een coureur ook gebeurt”, zegt hij. “Het doel is om dit systeem beter te maken dan een coureur.” Om te zorgen dat het veilig blijft, heeft het team een aantal veiligheidssystemen ingebouwd. “We hebben een emergency brake system. Dat zorgt ervoor dat de auto automatisch remt als er bijvoorbeeld een error is of als de stroom uitvalt”, legt Gubbels uit. “Daarnaast kunnen wij van een afstandje ook altijd remmen als we zien dat de auto het niet meer weet.”
Optimaliseren
De komende maanden staan voor de studenten in het teken van testen. “Door de coronacrisis hebben we afgelopen collegejaar een tijd stilgelegen. Daardoor is de auto nog niet helemaal af”, verklaart Gubbels. Normaal gesproken maakt het team ieder collegejaar een nieuwe auto. Dat loopt dit jaar anders. “We gaan nu verder met de auto van vorig jaar. Dat heeft ook voordelen: Nu kunnen we hem uitgebreid testen en optimaliseren, zowel mechanisch als softwarematig.”
Ook gaat het team zich al voorbereiden op het volgende jaar. “De competitie gaat veranderen. Volgend jaar komt er een klasse waarin de auto het ene moment met coureur moet kunnen rijden en het andere moment autonoom”, vertelt hij. “Dan moeten we de autonome systemen nog beter integreren in de auto.” Nu moeten de studenten hun auto nog een beetje aanpassen om de omschakeling naar autonoom rijden te maken. “Als alles echt in één auto zit, heeft dit effect op bijna alle andere aspecten van de auto. Met extra sensoren en computers moeten we goed nadenken hoe alles netjes in de auto past. Ook de invloed van alle sensoren op de aerodynamica moeten we onderzoeken”, zegt Gubbels.
Van circuit naar openbare weg
In de racewereld komt het autonoom rijden steeds meer op. “Ik verwacht dat er naast de Formule 1 en Formule E over een paar jaar ook een grote competitie voor autonoom racen zal zijn”, zegt Gubbels. “Misschien in eerste instantie op kleinere schaal of digitaal – door middel van simulaties – en later met echte auto’s.” De technologische ontwikkeling die plaatsvindt in de racewereld, kan ook bruikbaar zijn buiten het circuit. “De sensoren in onze auto detecteren pylonen, maar dat kunnen ook mensen, fietsers, zebrapaden of verkeersborden zijn. Daarna moet een computer in allebei de gevallen een optimale route berekeningen zonder anderen te raken.”
Al zijn er op de openbare weg volgens de student meer zaken om rekening mee te houden. “Rondom de openbare weg lopen en fietsen veel mensen. Dat is op het circuit natuurlijk niet”, zegt Gubbels. “De auto moet dan kunnen zien in welke richting iemand loopt, fietst of rijdt. Daarna moet hij berekenen hoe lang het nog duurt voordat iemand dicht bij de auto is. Op basis daarvan kan de auto bepalen of hij door kan rijden of moet stoppen.”
Onderling communiceren
“Voor zelfrijdende personenauto’s zullen daarom systemen worden ontwikkeld zodat zij met elkaar kunnen communiceren”, gaat hij verder. “Dat vergroot de veiligheid omdat auto’s dan van elkaar weten wat ze gaan doen. Tijdens een race wil je juist niet aan je tegenstander laten weten wat je gaat doen, zo kun je je plek verdedigen of een plan optuigen om een auto in te halen.”
Gubbels denkt dat autonome auto’s veiliger zijn dan menselijke bestuurders. “Een mens kan alleen vooruit, links of rechts kijken, terwijl een systeem dat allemaal tegelijk kan”, zegt hij. “Daarnaast handelen mensen soms, ook in het verkeer, uit emotie. Een systeem doet dat niet en neemt daardoor altijd onderbouwde beslissingen.”
Nieuwsgierig geworden naar de andere bijzondere robots van het TU/e High Tech System Center? Lees hier de eerdere afleveringen.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
