Engineering
Vehículo autónomo
Viaja en un minibús eléctrico sin conductor por un campus universitario de noche, después de la lluvia. Se dirige por persecución pura, apuntando a un punto adelantado de la trayectoria con la curvatura 2 sin(alpha)/L_d, exactamente 1/R en un círculo, frena hasta sqrt(a_lat/kappa) en cada curva, se detiene en la marca en dos estaciones dentro de los límites de confort de deceleración y de tirón, y vigila la calzada con un abanico de rayos lidar. Una peatona espera en el paso de cebra: el vehículo la ve y le cede el paso. Desactiva la regla de ceder el paso y ella sale 14 m por delante: la parada de emergencia necesita la distancia de la fórmula cerrada v tau + v^2/2a + v a/2j; da a la percepción 1,2 s de latencia y la alcanza; aparca una furgoneta antes del paso de cebra y ella queda oculta hasta que está en el carril. Prueba asfalto seco y hojas mojadas, y sigue cada julio desde la batería hasta los motores, el aire, los neumáticos y los frenos, y de vuelta por la regeneración.
Qué ocurre
Un vehículo de 3000 kg (2400 kg y 8 pasajeros) recorre un circuito de campus de 116,8 m, 76 + 13π m, con curvas de 5 y 8 m. Bicicleta cinemática en torno al eje trasero, batalla de 3 m: θ’ = v·tan δ/L. La persecución pura apunta al punto de la trayectoria L_d = 2 m + 0.6 s·v por delante y ordena κ = 2 sin α/l_d, exactamente 1/R en un círculo; el servo de dirección gira como máximo 0,7 rad/s hasta 35°. El planificador mantiene la velocidad de crucero, el límite de curva √(a_lat/κ) con a_lat = 1.2 m/s² (nunca por encima de μg/2) desde que el punto adelantado entra en una curva, y 2 m/s en el paso de cebra mientras alguien espera junto a él; para las curvas, la estación siguiente y un obstáculo frena en cuanto una deceleración cómoda, tirón de 1,5 m/s³ hasta 0,96 m/s² y luego constante, necesita toda la distancia que queda, y después sigue v²/2d hasta el límite, dentro de 1,2 m/s² y del límite de tirón. Un lidar 2D en el parachoques lanza 121 rayos sobre 120° a 10 Hz, alcance 30 m, ruido de 2 cm con una semilla fija, contra muros, postes, árboles, la furgoneta y la peatona; los impactos a menos de 1,5 m de la trayectoria por delante son obstáculos. El planificador ve cada barrido tras la latencia (0,3 s); si el tiempo hasta la colisión es más corto de lo que necesita una parada cómoda, frena en lazo abierto con un tirón de 20 m/s³ hasta min(6, 0.9μg) m/s² y se detiene en v·τ + v²/2a + v·a/2j − a³/24j² desde el barrido (μ = 0.85, 0.55, 0.3). El movimiento es exacto tramo a tramo: tirón constante durante 10 ms como máximo con la dirección fija es un arco de circunferencia de la longitud recorrida; la parada, el final de la rampa de frenado y los instantes de latencia se localizan dentro del paso. Trabajo en las ruedas por Gauss de cuatro puntos: batería = tracción/0.9 + 2 kW de auxiliares − 0.7 × frenado regenerado (como máximo 40 kW), el resto del frenado calienta los frenos de fricción; el balance cierra hasta el redondeo.
Qué probar
Observa una vuelta: las velocidades en curva, las paradas en la marca de las estaciones y el vehículo cediendo el paso en el paso de cebra; desactiva la regla de ceder el paso y compara la parada con la distancia de la fórmula cerrada; aumenta la latencia hasta que el vehículo alcance a la peatona; elige la furgoneta; prueba las hojas mojadas; acorta el tiempo de anticipación y observa la dirección.
El modelo y sus límites
Una bicicleta cinemática: sin deslizamiento de los neumáticos ni dinámica lateral, el rozamiento solo limita la frenada de emergencia y el límite de curva; un planificador didáctico, no un piloto automático certificado ni una red neuronal. El lidar barre un plano contra círculos y segmentos, sin ecos de lluvia, agrupamiento ni seguimiento; la peatona sigue un guion y nunca se predice más allá de la regla del paso de cebra; un contacto se señala, no se simula. La rama motora o la regenerativa se elige por cada tramo de 10 ms según el trabajo neto en las ruedas; la batería es un almacén de energía con rendimientos constantes. Un circuito de campus a escala real, sin otro tráfico.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones θ’ = v·tan δ/L, κ_cmd = 2·sin α/l_d, L_d = L0 + k·v, on a circle α = L_d/2R, so κ = 1/R v_curve = √(a_lat/κ), brake when d ≤ D(v, a, v_c); then a = −(v² − v_c²)/2d, |a| ≤ a_c, |da/dt| ≤ j TTC = d/v; emergency if d − 1 m < D_comfort; s_stop = v·τ + v²/2a_e + v·a_e/2j_e − a_e³/24j_e², a_e = min(6, 0.9·μ·g) E_batt = W_trac/η_m + E_aux − η_r·W_regen, W_trac − W_brake = ΔE_k + F_r·s + ∫c·v³ dt
