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En las colisiones que involucran vehículos automotores, generalmente son los peatones y los ciclistas quienes se llevan la peor parte. Más del 90% de los accidentes de tráfico son causados por errores humanos, y las consecuencias son a menudo fatales. 4activeSystems se fundó en 2014 por el grupo 4a technology, con un enfoque en la seguridad activa del automóvil. En sus instalaciones en Traboch, Austria, desde entonces han estado desarrollando y fabricando dispositivos de prueba AEB (frenado de emergencia autónomo, por sus siglas en inglés) móviles y fijos para su uso en exteriores, así como maniquíes para pruebas de impacto para probar sistemas predictivos de prevención de colisiones. B&R fue seleccionado desde el principio como su proveedor preferido para componentes de automatización.

Martin Fritz, Director general de 4activeSystems, todavía recuerda bien el primer proyecto: "El primer sistema que desarrollamos fue para el fabricante de automóviles Audi. Nuestro objetivo era diseñar y construir una instalación de pruebas compleja fabricada con compuesto reforzado con fibra". En este proyecto, se envió un maniquí para pruebas de colisión a través de la carretera y se tiró hacia arriba utilizando cuerdas elásticas a una velocidad muy alta solo 50 ms antes de que el vehículo lo golpeara. "B&R era la única empresa que poseía el único sistema de accionamiento y control en el mercado a la altura de la tarea", nos cuenta Fritz. "Fue durante este proyecto que B&R nos convenció. Sabíamos que ofrecen un rendimiento en el que se puede confiar".

La protección pasiva para peatones ya existente se ha mejorado mediante medidas activas.

Simulación perfecta desde el principio

El proyecto presentó muchos desafíos. El maniquí no solo tenía que parecer lo más humano posible, sino que también era necesario asegurarse de que el equipo técnico involucrado no activara ninguno de los sistemas de los sensores de los automóviles. Las ventajas eran evidentes: Si ni el automóvil ni el maniquí se dañaban durante las pruebas, podrían seguir reutilizándose, un factor que no debe subestimarse, teniendo en cuenta que un maniquí puede costar hasta 15 000 euros. "Necesitábamos una solución que fuera invisible para los sistemas de radar, infrarrojos y escaneados de calor", nos indica Fritz. "Originalmente, este sistema estaba destinado a ser un prototipo utilizado durante uno o dos años. Once años después, sin embargo, todavía se usa en Audi".

Además de los maniquíes que parecen peatones, 4activeSystems también fabrica y prueba dispositivos de prueba de dos y cuatro ruedas en forma de bicicletas, motocicletas y automóviles. Esta compañía es el único fabricante de maniquíes para pruebas de colisiones certificado en el mundo. En el campo de las plataformas autopropulsadas, el número relativamente pequeño de competidores se puede encontrar en los Estados Unidos, el Reino Unido y Austria.

"En la física confiamos": este eslogan del fabricante de sistemas de seguridad para vehículos Styrian 4activeSystems habla por sí mismo. (de izquierda a derecha: Marijo Bungic, B&R y Martin Fritz, 4activeSystems). (Fuente: Alexandra Fabitsch, B&R)

Maniquíes 3D para la protección activa de conductores, ciclistas y peatones

Las normas de seguridad para los fabricantes de automóviles son extremadamente estrictas. En caso de accidente, no basta con proteger únicamente a los pasajeros del interior del vehículo. En el caso de una colisión, un vehículo también debe proteger a los ciclistas y peatones tanto como sea posible. Para hacerlo, se requieren sistemas de frenado autónomos capaces de detectar automáticamente a las personas para evitar que, en primer lugar, ocurran colisiones. Estos sistemas se prueban en escenarios específicos, que se determinan en función de las estadísticas de accidentes. Estos escenarios incluyen, por ejemplo, niños y adultos que se lanzan a la calle saliendo por detrás de un vehículo estacionado. El sistema autónomo de frenado de emergencia del automóvil debe ser capaz de detectar y evaluar la situación de manera inmediata con la ayuda de cámaras.

Para ello, 4activeSystems desarrolló su maniquí 3D para automóviles, 4activeC2. Este modelo 3D realista de un automóvil puede acelerar hasta 85 km/h y soportar impactos de hasta 65 km/h sin sufrir daños. Los criterios importantes en el diseño de los maniquíes de automóviles en 3D fueron la facilidad de uso y la posibilidad de rápido reensamblaje después de cada colisión de prueba. El 4activeC2 conserva su forma a medida que viaja en la plataforma móvil. En el caso de una colisión, el vehículo ficticio 3D pierde su forma, pero dos personas pueden volver a montarlo en solo dos minutos con cremalleras.

Las medidas pasivas existentes se ven reforzadas por la protección activa de los peatones. En 4activeSystems, se utilizan vehículos ficticios realistas para probar los sistemas de prevención de colisiones. (Fuente: 4activeSystems)

La próxima generación: La plataforma autopropulsada controlada por GNSS, 4activeFB

El objeto ficticio (automóvil 3D o ciclista) debe reaccionar de manera realista, pero el equipo que lo mueve debe ser invisible para todos los sensores. Para que esto suceda, 4activeSystems desarrolló plataformas autopropulsadas, a las que denomina Freeboards, que son las que mueven los maniquíes. Con los vehículos que pasan sobre las plataformas autónomas a velocidades de hasta 100 kilómetros por hora, uno de los mayores desafíos es garantizar que las plataformas no se conviertan en rampas de forma inadvertida. Para evitar este escenario, 4activeSystems definió una altura máxima de cinco centímetros para las Freeboards. Sin embargo, esto también significa que cualquier componente utilizado, incluidas las tecnologías de arrastre, de control y de batería, no solo debe encajar en los reducidos 30-40 milímetros de espacio de instalación, sino que también debe ofrecer una excelente contracción térmica. Durante las pruebas, se generan grandes cantidades de calor en los variadores y en los motores, por lo que 4activeSystems hace todo lo posible para garantizar que este calor sea disipado para garantizar que sus plataformas autónomas sean absolutamente seguras en funcionamiento.

Lo más destacado en 4activeSystems es su plataforma "4activeFB", una Freeboard extremadamente plana controlada por GNSS/INS (sistema global de navegación por satélite) y propulsada por tres potentes unidades de arrastre de 3x14 kW. Cuando se trata de la instrumentación de las Freeboards, GNSS no es comparable al GPS convencional utilizado en smartphones y dispositivos de navegación. Si bien los sistemas GPS tienen una precisión de entre uno y ocho metros, GNSS tiene una precisión de uno o dos centímetros. Trabaja con una frecuencia de reloj muy alta y se combina con un sistema de aceleración. Se utilizan dos antenas GNSS para medir los ángulos de la plataforma y calcular su posición. Esta información es esencial para el sistema de control. Durante las pruebas, el vehículo debe cumplir con los puntos de colisión definidos con una tolerancia de ±5 centímetros y reaccionar muy rápidamente con los ajustes de control, por lo que la comunicación a alta velocidad entre el vehículo y la estación de control es esencial.

La plataforma 4activeFB utiliza un Power Panel C70, un control X20 con E/S y soluciones de seguridad del especialista en automatización B&R. Los módulos de E/S seguras de la serie X20 de B&R ofrecen un amplio espectro de entradas digitales y analógicas a prueba de fallos, como el robusto módulo de entrada de temperatura para termopares. Esto los convierte en dispositivos ideales para aplicaciones con altos niveles de generación de calor como los que encuentran en 4activeSystems. "Decidimos dejar el desarrollo de las funciones de seguridad a B&R para este proyecto", dice Fritz. "Definimos los requisitos de seguridad y luego B&R se encargó del desarrollo y la implementación. El proceso transcurrió sin problemas y los componentes de B&R demostraron ser extremadamente fiables: para nuestra satisfacción, nuestras especificaciones siempre se cumplieron", confirma Fritz.

La plataforma 4activeFB se controla mediante un sistema de navegación y se usa para probar escenarios de AEB VRU. La plataforma tiene un perfil excepcionalmente bajo, es muy robusta y puede arrastrar tanto vehículos comerciales como de pasajeros. (Fuente: 4activeSystems)

El futuro de la conducción autónoma

En un futuro cercano, los vehículos autónomos de Nivel 4 y Nivel 5 se incorporarán al tráfico diario. La industria ha definido cinco niveles diferentes de vehículos autónomos. El nivel 4 se aplica al tipo de automóvil totalmente autónomo que estará disponible para el año 2022. Estos automóviles se conducirán de forma autónoma la mayor parte del tiempo. Se estacionarán y se conducirán de manera autónoma tanto por caminos rurales como por la ciudad. Esto permitirá que los conductores se concentren en otras cosas, sin tener que estar pendientes del tráfico todo el tiempo. Estos automóviles se también comunicarán con su entorno. Los semáforos, por ejemplo, advertirán antes de pasar a rojo o verde, y otros vehículos también lo harán al cambiar de carril.

Para que todo esto sea posible, los automóviles deben poder comunicarse y advertirse entre ellos. Los vehículos también deberán interactuar con el entorno circundante. Los semáforos deben comunicar los cambios de fase, las barreras en los pasos a nivel ferroviarios deben advertirlo antes del bajar, y por último, pero no menos importante, los sistemas de transporte público también deben estar completamente integrados. Los vehículos también deben saber cuándo deben apartarse ante la policía y los vehículos de emergencia. Básicamente, todo el entorno de tráfico debe, por lo tanto, ser digitalizado. Se necesitarán también mapas de alta resolución, ya que los automóviles deben conocer su ubicación en todo momento. Todo esto parece bastante complejo y, de hecho, lo es. Significa que cada calle del mundo debe ser medida hasta el último centímetro. En el nivel 5, los automóviles serán tan autónomos que ni tan siquiera contarán con el volante en su equipamiento estándar.

Sin embargo, pasará algún tiempo antes de que automóviles como estos circulen por las carreteras; las estimaciones más realistas predicen que ello puede suceder en algún momento alrededor del 2025. La conducción autónoma se verá acompañada por cambios importantes en nuestras infraestructuras de transporte. Para alcanzar estos niveles de conducción autónoma, primero se deben comprobar en una infinidad de posibles escenarios de tráfico. "Muchos de nuestros clientes están involucrados en la investigación y el desarrollo de la conducción autónoma, incluidos los fabricantes de automóviles, los proveedores y proveedores de servicios bien conocidos", nos cuenta Fritz.

La perspectiva a largo plazo

B&R participa en cada proyecto desarrollado por 4activeSystems, ya sea como socio en un proyecto compartido o como proveedor de componentes. "B&R es muy valorado en nuestra empresa, contemplamos a la empresa como un verdadero socio. Estamos más que satisfechos con el servicio general, desde los productos y la entrega hasta la asistencia que recibimos. Valoramos mucho la calidad con la etiqueta "Hecho en Austria"", nos cuenta Fritz.

Martin Fritz

Director general, 4activeSystems GmbH

"B&R es muy valorado en nuestra empresa, contemplamos a la empresa como un verdadero socio. Estamos más que satisfechos con el servicio general, desde los productos y la entrega hasta la asistencia que recibimos.

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