Uma frota de carros sem motorista trabalhando em conjunto para manter o tráfego em movimento pode melhorar o fluxo geral do tráfego em pelo menos 35 por cento, pesquisadores mostraram.

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, programou uma pequena frota de carros robóticos em miniatura para circular em uma pista de várias faixas e observou como o fluxo de tráfego mudou quando um dos carros parou.

Quando os carros não estavam dirigindo cooperativamente, qualquer carro atrás do carro parado teve que parar ou desacelerar e esperar por uma lacuna no trânsito, como normalmente aconteceria em uma estrada real. Uma fila rapidamente se formou atrás do carro parado e o fluxo geral do tráfego foi reduzido.

Contudo, quando os carros se comunicavam e dirigiam cooperativamente, assim que um carro parou na pista interna, enviou um sinal para todos os outros carros. Os carros na faixa externa que estavam nas proximidades do carro parado diminuíram um pouco a velocidade para que os carros na faixa interna pudessem ultrapassar rapidamente o carro parado sem ter que parar ou reduzir significativamente.

Adicionalmente, quando um motorista controlado por humanos era colocado na 'estrada' com os carros autônomos e se movia na pista de maneira agressiva, os outros carros foram capazes de dar passagem para evitar o motorista agressivo, melhorando a segurança.

Os resultados, a ser apresentado hoje na Conferência Internacional sobre Robótica e Automação (ICRA) em Montreal, será útil 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 muitos problemas diferentes associados à direção nas cidades, mas deve haver uma maneira de eles trabalharem juntos, "disse o co-autor Michael He, um estudante de graduação no St John's College, quem projetou os algoritmos para o experimento.

"Se diferentes fabricantes automotivos estão desenvolvendo seus próprios carros autônomos com seu próprio software, todos esses carros precisam se comunicar uns com os outros de forma eficaz, "disse o co-autor Nicholas Hyldmar, um estudante de graduação no 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 e Tecnologia da Computação de Cambridge.

Muitos testes existentes para vários carros autônomos sem motorista são feitos digitalmente, ou com modelos em escala que são muito grandes ou muito caros para realizar experimentos internos com frotas de carros.

Começando com modelos em escala baratos 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 wi-fi.

Eles então adaptaram um algoritmo de mudança de faixa para carros autônomos para funcionar com uma frota de carros. O algoritmo original decide quando um carro deve mudar de faixa, com base em se é seguro fazer isso e se mudar de faixa ajudaria o carro a se mover no trânsito mais rapidamente. O algoritmo adaptado permite que os carros sejam embalados mais próximos ao mudar de faixa e adiciona uma restrição de segurança para evitar acidentes quando as velocidades são baixas. Um segundo algoritmo permitiu que os carros detectassem um carro projetado à sua frente e criassem espaço.

Eles então testaram a frota nos modos de condução 'egocêntrico' e 'cooperativo', usando comportamentos de direção normais e agressivos, e observou como a frota reagiu a um carro parado. No modo normal, a direção cooperativa melhorou o fluxo de tráfego em 35% em relação à direção egocêntrica, enquanto para uma direção agressiva, a melhora foi de 45%. Os pesquisadores então testaram como a frota reagia a um único carro controlado por um humano por meio de um joystick.

"Nosso design permite uma ampla gama de práticas, experimentos 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 irão interagir uns com os outros para melhorar a segurança e o fluxo do tráfego. "

Em trabalho futuro, os pesquisadores planejam usar a frota para testar sistemas de vários carros em cenários mais complexos, incluindo estradas com mais faixas, cruzamentos e uma gama mais ampla de tipos de veículos.