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Nuova sfida per il Dynamis PRC: costruire la sua prima monoposto driverless

Il Team di Formula Student del Politecnico di Milano ha progettato e costruito una monoposto equipaggiata con un sistema di guida driverless: potrà quindi essere guidata da un computer, oltre che dal pilota umano.

Categorie Eco Mobility e Self Driving · Eventi e News

Quest’anno un nuovo impegno per il Team Dynamis PCR che dovrà creare la sua prima monoposto driverless nell’ambito della Formula Student, ma facciamo un passo indietro. La Formula Student è una competizione universitaria internazionale organizzata da SAE International, associazione di ingegneri e tecnici del mondo dell’automotive. Coinvolge gli studenti delle facoltà di ingegneria di più di 600 atenei in tutto il mondo che ogni anno sono chiamati a progettare, realizzare e portare in pista un prototipo da competizione in stile formula.

Il progetto viene valutato in sette eventi che spaziano dalle performance in pista, al design ingegneristico, fino all’analisi economico-finanziaria della vettura. Attualmente la competizione prevede tre categorie: Combustion, Electric e Driverless. L’organizzazione della gara più importante, Formula Student Germany, ha dettato ormai due anni fa un cambiamento sostanziale nella struttura della competizione e, di conseguenza, dei prototipi in gara.

Dalla prossima gara i veicoli a guida autonoma

prima monoposto driverless
Foto del Team 2021

A partire dalla stagione corrente, i team partecipanti alla competizione dovranno presentare dei prototipi in grado, sia di essere guidate dai piloti, sia di essere condotte da un sistema di guida autonoma per gli eventi di Skidpad, Acceleration e Trackdrive, pena una grossa decurtazione di punti in classifica finale.

Mentre il primo e il secondo misurano, rispettivamente, le prestazioni del veicolo in fase di curva a raggio costante e accelerazione rettilinea, il trackdrive rappresenta un vero e proprio giro su un percorso autocross, con numero di tentativi limitato e l’obbiettivo di ottenere il miglior laptime.

Fino allo scorso anno, i prototipi driverless sviluppati da alcuni team erano sostanzialmente adattamenti di macchine delle stagioni precedenti, sui quali venivano integrati controlli e attuatori per renderle guidabili dal computer di bordo. In questo modo, i team che competevano nella categoria, hanno potuto focalizzarsi a pieno sullo sviluppo della parte a guida autonoma, senza prestare attenzione allo sviluppo del veicolo perché questo già esisteva.

L’unione delle due categorie ha imposto ai team di progettare e sviluppare in modo fortemente integrato le feature driverless ma anche l’intero veicolo. In questo modo ha spronato i team a trovare soluzioni innovative ed efficaci per permettere la guida autonoma ma che minimizzino l’impatto sulle performance della vettura quando guidata dal pilota.

La progettazione della nuova e prima monoposto driverless per il Dynamis PCR

prima monoposto driverless
Figura 1 – Simulazione di guida Driverless

Per il Team Dynamis PRC si tratta della prima vera monoposto con capacità driverless nonostante lo sviluppo, in particolare della parte di algoritmi e controllo, sia iniziato nella stagione 2020. Di fondamentale importanza è stata la scelta della sensoristica preposta alla localizzazione spaziale del prototipo: si è optato per un sistema composto da Lidar e stereocamere il cui scopo è di mappare il tracciato degli eventi la cui carreggiata è delimitata da coni gialli e blu [figura 1 e 2].

prima monoposto driverless
Figura 2 – Visuale data dai sensori

La mappatura avviene attraverso l’utilizzo di un algoritmo di Perception che fornisce in output il colore e la distanza dal veicolo dei coni percepiti dai sensori montati su di esso. Una volta acquisita la mappa del percorso, gli algoritmi di controllo della vettura presenti a bordo si occupano di studiare profili di velocità e traiettorie ideali per minimizzare il tempo sul giro [figura 3].

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Figura 3 – Calcolo della traiettoria ideale

Questi profili ideali vengono poi messi in pratica tramite il controllo delle coppie ai singoli motori, uno per ciascun gruppo ruota, e l’attuatore montato sulla colonna sterzo. Anche la fase di frenata è gestita interamente tramite i motori, a cui si ha la possibilità di richiedere coppie per convenzione definite negative e, dunque, frenanti. L’impianto idraulico invece entra in gioco solo in condizioni di emergenza e viene attuato, tramite un apposito telecomando remoto di emergenza, attraverso un apposito sistema pneumatico che si integra con la componentistica preesistente per garantire, come richiesto da regolamento, precisi target di decelerazione anche in caso di totale mancanza di alimentazione elettrica a bordo.

Un ulteriore elemento di complessità riguarda gli attuatori. Il regolamento della competizione ci obbliga a mantenerli montati in macchina anche durante gli eventi con pilota: ne risulta che la macchina è esattamente la stessa, in termini di componentistica, durante tutto l’arco della gara.

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A cura di Lucia Meregalli

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