Dr. Gill Pratt, CEO del TRI: “Il nostro team si è dimostrato ancora una volta capace di progredire notevolmente. Per portare la piattaforma di ricerca ad un nuovo livello abbiamo sfruttato le straordinarie competenze Toyota in fatto di design e di ingegneria, per creare un’innovativa piattaforma di test che sono certo diventerà un punto di riferimento per il settore.”

L’approccio del TRI nei confronti di questa nuova piattaforma è stato sviluppato secondo tre principi chiave:

1) incrementare la capacità percettiva delle vetture dotate di guida autonoma, diventando così un punto di riferimento per il settore.

2) integrare le nuove dotazioni all’interno del design della vettura assicurando un aspetto distintivo che sia allo stesso tempo slanciato ed elegante.

3) realizzare le tecnologie di guida autonoma in maniera tale da poterle integrare agevolmente nella produzione in serie.

PERCEPTION TECHNOLOGY

La Platform 3.0 rappresenta la più recente evoluzione della ricerca sulla guida autonoma da parte del TRI. La sperimentazione si è spostata sulla realizzazione di un pacchetto tecnologico dotato di una configurazione ben definita, e su livelli di performance che consentano alla vettura di comprendere al meglio l’ambiente che la circonda.

La Platform 3.0 monta una gamma completa di sensori che la rendono uno dei prototipi per la guida autonoma più avanzati del settore. Il sistema Luminar LIDAR, con una portata di ben 200 metri, copre oggi l’intero perimetro a 360° della vettura, fattore questo consentito dai quattro sensori LIDAR ad alta risoluzione capaci di rilevare tutti gli oggetti presenti nell’ambiente esterno.

I sensori LIDAR a corto raggio sono posizionati in basso sui quattro lati della vettura, uno in ciascuno dei pannelli laterali anteriori, in ciascuno di quelli posteriori e nei paraurti di coda. Questi sensori riescono a rilevare anche gli oggetti più piccoli nell’ambiente circostante la vettura, inclusi i bambini e i detriti presenti sulla strada. La nuova piattaforma è stata realizzata per la massima flessibilità, consentendo quindi l’integrazione delle future tecnologie non appena queste saranno disponibili sul mercato.

DESIGN

Il TRI si è avvalso delle competenze dello studio CALTY Design Research di Ann Arbor, in Michigan, e degli ingegneri della Toyota Motor North America Research and Development (TMNA R&D) per ridurre le dimensioni dei sensori e delle telecamere e per nasconderli accuratamente all’interno della scocca. Questi esperti hanno realizzato un nuovo pannello del tetto resistente a qualsiasi tipo di clima e di temperatura, sfruttando lo spazio disponibile all’interno del vano per minimizzare l’altezza della vettura. Questo ha consentito di eliminare le componenti aggiuntive e di rimpiazzare i sensori LIDAR che storicamente caratterizzano le vetture da test per la guida autonoma.

Lo studio CALTY ha progettato il disegno del pannello del tetto, seguendo una linea definita minimalismo intelligente, ispirata ai caschi da motociclista per la guida fuoristrada. L’area anteriore è caratterizzata da un look tecnico e ben definito che diventa più fluido e aerodinamico al posteriore della vettura, andando ad integrarsi con la linea di cintura della LS. Il pannello è integrato con inserti cromati che attraversano le fiancate per poi congiungersi con la linea del tetto.

Scott Roller, Senior Lead Designer del CALTY Design Research: “Il ruolo degli ‘Automotive Designer’ è sempre servito per concentrare l’attenzione sul modo in cui progettare e applicare le tecnologie di guida autonoma per i guidatori e per i passeggeri. È molto stimolante integrare queste componenti in completa armonia con il design di una vettura.”

L’architettura computazionale della vettura (nell’ottica del funzionamento dei componenti per la guida autonoma, che in passato occupavano quasi l’intero vano di carico) è stata a sua volta consolidata. I sistemi elettronici e il relativo cablaggio sono stati inseriti in una piccola scatola decorata con il logo TRI illuminato da LED.

PRODUZIONE

La produzione dei veicoli Platform 3.0 inizierà nella primavera prossima. Il Prototype Development Center della TMNA R&D con sede a York Twp, in Michigan, grazie alle competenze nella produzione specializzata con volumi ridotti, produrrà le unità Platform 3.0 basandole sui modelli Lexus LS di serie.

I volumi di produzione saranno intenzionalmente ridotti per continuare ad offrire la massima flessibilità, considerando in particolare la grande rapidità dei progressi ottenuti dal TRI con l’aggiornamento della nuova piattaforma. Sono infatti stati portati a termine in meno di un anno ben tre aggiornamenti di grande rilevanza, inclusi due test vehicles di nuova generazione. Il TRI ha annunciato inoltre ulteriori e significativi sviluppi anche nei mesi a venire.

Parte delle nuove vetture da test verrà realizzata con il layout a doppi comandi che il TRI ha presentato la scorsa estate, una dotazione che consente di testare l’applicazione Guardian di guida autonoma sperimentando nella maniera più efficace possibile il trasferimento del controllo tra il test driver e il sistema autonomo, mantenendo comunque un guidatore di supporto in caso di necessità. Le vetture a comando singolo, come quella esposta al CES, sono invece utilizzate per testare l’applicazione Chauffeur, che rappresenta l’approccio del TRI all’automazione completa della guida.

Le vetture dotate delle applicazioni Guardian e Chauffeur utilizzano la stessa gamma di sensori e telecamere, oltre a software pressoché identici.

Gill Pratt, CEO del TRI: “Gli ultimi mesi hanno visto un’incredibile accelerazione da parte nostra in fatto di guida autonoma, in particolare relativamente alla salvaguardia delle vite umane, a una migliore accessibilità alla mobilità e alla realizzazione di vetture confortevoli e divertenti da guidare. I nostri team di ricerca hanno puntato inoltre alla progettazione di sistemi robotici sempre più intelligenti al servizio delle persone.”

Per questo Toyota ha deciso di pubblicare una lista completa dei progetti relativi alla mobilità autonoma: un White Paper che spiega la filosofia del brand per quanto riguarda l’approccio alla tecnologia, i programmi di ricerca e i piani a breve termine mirati a sviluppare tecnologie in grado di ridurre drasticamente gli incidenti stradali e allo stesso tempo incrementare le soluzioni di mobilità per le popolazioni di tutto il mondo. Con la diffusione del White Paper, Toyota punta a convincere altri soggetti economici ad abbracciare i valori in essa contenuti, portando così ad una crescita esponenziale delle infrastrutture necessarie.

Il White Paper riassume i concetti delle applicazioni ‘Guardian’ e Chauffeur’, e cioè quelle alla base della ricerca Toyota sulla guida autonoma e del ‘Mobility Teammate Concept’: le interazioni tra vettura e conducente sono da considerarsi alla stregua di quelle tra due amici intimi, che si prendono cura l’uno dell’altro e che non esitano ad aiutarsi reciprocamente in caso di necessità.

Il White Paper è consultabile all’indirizzo www.automatedtoyota.com.

Kiyotaka Ise, Chief Safety Technology Officer e Senior Managing Officer della Toyota Motor Corporation: “La guida autonoma porterà molteplici benefici alla società, ma non dimentichiamo che per noi la priorità è realizzare una mobilità basata sulla sicurezza. Disporre di tecnologie capaci di prevedere il susseguirsi degli eventi nel traffico e di interagire con gli esseri umani: solo così sarà possibile prevenire e ridurre le collisioni a diverse velocità di marcia.”

Oltre a questo, il TRI ha deciso di condividere i progressi ottenuti nelle seguenti tecnologie:

GUIDA AUTONOMA

Dopo aver presentato la ricerca Platform 2.0 nel marzo 2017, il TRI ha rapidamente aggiornato lo studio con quella che è stata definita Platform 2.1. Parallelamente alla creazione di questa innovativa piattaforma, il TRI ha registrato diversi progressi nel campo della Computer Perception, progressi che hanno consentito ai sistemi di guida autonoma di rilevare nei minimi dettagli l’ambiente attorno alla vettura, individuando oggetti e carreggiate al fine di assicurare una guida in tutta sicurezza. Queste nuove architetture risultano più veloci, efficienti e precise: oltre al rilevamento degli oggetti possono infatti fornire anche dati relativi ad altri elementi, come la segnaletica orizzontale e verticale, supportando inoltre lo sviluppo delle mappe, fattore questo chiave per un funzionamento ottimale della guida autonoma.

La Platform 2.1 va inoltre ad ampliare il portafoglio di fornitori del TRI, che include oggi la Luminar con il suo innovativo sistema LIDAR, che assicura un raggio di rilevamento più ampio, un Point Cloud più capillare per determinare la presenza di oggetti tridimensionali, e un campo visivo configurabile in maniera dinamica. Questo significa che i punti di misurazione possono essere concentrati nelle aree in cui la rilevazione risulti di maggiore importanza. Il nuovo LIDAR va a coniugarsi all’attuale sistema di rilevamento per la copertura a 360°. Il TRI auspica l’ingresso di nuovi fornitori non appena questa tecnologia all’avanguardia sarà lanciata sul mercato.

Per quanto concerne la Platform 2.1, il TRI ha progettato una seconda plancia di controllo per il passeggero con sterzo ‘Drive-by-wire’ e pedaliera assolutamente funzionanti. Questo setup consente al team di ricerca di esplorare diversi metodi per il trasferimento del controllo dalla guida umana a quella autonoma in condizioni di guida differenti. Il sistema è inoltre utile per lo sviluppo di algoritmi di apprendimento automatico derivanti dalle competenze di piloti esperti.

Il TRI ha pianificato inoltre un approccio per dimostrare i diversi livelli di guida autonoma all’interno di un veicolo mediante l’utilizzo estensivo di interfacce utente attraverso display, luci colorate e linguaggio tonale utilizzati dalle applicazioni ‘Guardian’ e ‘Chauffeur’. L’istituto sta inoltre provando ad incrementare la consapevolezza situazionale dei conducenti attraverso la visualizzazione sul display multimediale di un Point Cloud relativo a tutto ciò che la vettura incontra nell’ambiente circostante.

Grazie agli enormi progressi in fatto di hardware e software, la Platform 2.1 diventa oggi uno strumento da applicare al collaudo simultaneo delle due applicazioni di guida autonoma ‘Guardian’ e Chauffeur’ ideate dal TRI. ‘Guardian’ è l'elettronica a supporto del conducente, un sistema che controlla costantemente l’ambiente di guida sia interno che esterno ed è pronto ad avvisare l’automobilista relativamente a potenziali pericoli, per poi eventualmente prendere il comando della vettura. ‘Chauffeur’ è un sistema completamente autonomo che secondo le prescrizioni della SAE è sviluppato per il livello 4/5 di guida autonoma. Le due applicazioni adottano lo stesso numero di sensori e telecamere.

La piattaforma include la capacità del ‘Guardian’ di rilevare i livelli di distrazione e sonnolenza del conducente, reagendo autonomamente nel caso in cui il guidatore non dovesse agire sullo sterzo in presenza di una curva. In una situazione del genere il sistema in prima istanza avverte il conducente per poi intervenire sullo sterzo e sul sistema frenante per seguire la curvatura della carreggiata. I test sull’applicazione ‘Chauffeur’ indicano invece come la vettura riesca a guidare autonomamente sulle carreggiate più anguste in diverse condizioni di guida, aggirando oggetti presenti sulla strada e cambiando corsia in presenza di un ostacolo nonostante il sopraggiungere di una vettura nella direzione opposta.

Oltre ai test effettuati sul campo, il TRI sta anche utilizzando la simulazione per nuove e sempre più accurate sfide ingegneristiche.

ROBOTICA E INTELLIGENZA ARTIFICIALE

Il TRI sta anche facendo passi da gigante nel campo della robotica e dell’intelligenza artificiale.

Come parte della ricerca sull’assistenza domestica robotizzata, per mansioni quali il recupero di oggetti caduti in terra, il TRI ha sviluppato nuovi strumenti che consentano ai robot una maggiore destrezza nella manipolazione degli oggetti di uso comune. Il TRI sta applicando inoltre alla robotica i concetti di Intelligenza Artificiale e di Computer Vision, nell’intento di offrire ai robot la capacità di rilevare la presenza di oggetti e di esseri umani, la capacità di collocarli nello spazio e di recuperarli (nel caso di oggetti). I robot potranno quindi comprendere lo spostamento di un oggetto, aggiornandone la posizione, e addirittura riconoscere i volti degli esseri umani registrati nel database.

I progressi nel campo della robotica sono stati resi possibili dalla straordinaria capacità del TRI di ottenere la massima precisione nelle simulazioni per i test fisici. Dopo aver riscontrato l’impossibilità di testare la completezza delle situazioni che un robot potrebbe incontrare nel mondo reale, l’istituto ha deciso di adottare ambienti simulati adattandoli costantemente ai dati raccolti nel mondo reale per offire ai test un’incredibile molteplicità di situazioni.

Il TRI sta inoltre dedicandosi a nuove idee per l’applicazione dell’intelligenza artificiale all’interno di una vettura, per offrire agli occupanti la massima sicurezza, soddisfazione e il massimo del comfort. L’istituto ha progettato un simulatore dotato di Intelligenza Artificiale a bordo della vettura capace di rilevare la postura, la testa, lo sguardo e lo stato emotivo del guidatore per anticiparne le esigenze o i potenziali problemi alla guida. Per esempio, quando il sistema rileva il conducente nell’atto di bere qualcosa oppure un’espressione del volto che possa suggerire un malessere, l’IA Agent potrebbe ipotizzare un’eccessiva calura nell’abitacolo e regolare immediatamente il climatizzatore oppure agire sugli alzacristalli. Se il sistema rileva invece sonnolenza potrebbe suggerire al guidatore una sosta per il caffè e visualizzare le informazioni di navigazione verso la caffetteria più vicina.