In questa ultima puntata, rinnovando il ringraziamento al generale Gianni Carnevale per il suo reportage sulla straordinaria avventura, vi forniamo i dati tecnici dei Porter Piaggio, così come sono stati modificati questi mezzi per la Milano-Shangai.
La sfida tecnica in campo automobilistico – Veicoli sempre meno inquinanti, veicoli che sollevino il guidatore dal peso della guida e garantiscano sempre più sicurezza scongiurando incidenti. Sono queste le grandi sfide che coinvolgono oggi i tecnici, alle quali si cerca di dare risposte. In alcuni campi molti risultati sono già stati raggiunti. Un aereo oggi decolla, viaggia e atterra guidato solo dal pilota automatico, con il pilota in funzione di controllore del corretto funzionamento dei sistemi. Le attuali metropolitane viaggiano tutte senza pilota, guidate da una cabina ove l’uomo ha solo funzione di controllore pronto a intervenire nel caso di malfunzionamento dei sistemi. Anche i moderni treni ad alta velocità si avvalgono di sistemi di guida automatica nella loro corsa. La sfida oggi è di poter utilizzare un sistema di guida automatica anche in campo automobilistico. Certamente lo scenario è completamente diverso. Un aereo viaggia in un’aerovia senza ostacoli con dimensioni della “via” di migliaia di metri, i veicoli su rotaia hanno un unico grado di libertà da dover controllare, avanti e indietro, e in genere solo avanti. Un veicolo che si muove sulla strada deve essere controllato in due gradi di libertà, avanti e indietro, destra e sinistra anche contemporaneamente. E incontra situazioni estremamente diverse, variabili di continuo, quasi impossibili da codificare e con la necessità di una approssimazione nei movimenti nell’ordine di qualche centimetro, come si può verificare nell’incrocio tra due veicoli. È evidente che si tratta di una sfida colossale.
Il VisLab – Uno dei grandi attori di tale sfida è il VisLab (Laboratorio di Visione Artificiale e Sistemi Intelligenti – www.vislab.it) presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università degli Studi di Parma che da due decenni studia e realizza sistemi di guida automatica per veicoli. E per testare i risultati raggiunti VisLab, con il gruppo Piaggio, che ha messo in campo 4 Porter elettrici e con Overland per organizzazione e supporto, ha lanciato una sfida finora mai tentata dalla comunità scientifica internazionale: VIAC, acronimo di VisLab Intercontinental Autonomous Challenge: 4 veicoli in viaggio per 3 mesi da Milano a Shanghai guidati da un sistema di visione artificiale. Quasi ventimila chilometri percorsi con guida automatica, concludendo il viaggio in coincidenza con la chiusura dell’Expo 2010 di Shanghai.
Batterie e ricarica – Meccanicamente il Porter della Piaggio è molto semplice, telaio a longheroni in acciaio con cabina vetrata, 5 porte, 4 posti, volume di carico posteriore di 1,2 m3, trazione posteriore, ponte rigido e differenziale collegato a un motore elettrico in corrente continua da 10,5 KW, quasi 15 CV a 96 Volt alimentato da 16 batterie al piombo-gel da 6 Volt poste in serie sotto il pianale. Velocità massima 58 km/h, autonomia di 100 km viaggiando ai 2/3 della velocità massima. Due caricabatteria a bordo del veicolo con riduttore di tensione e raddrizzatore consentono la ricarica delle batterie partendo dalla tensione di rete di 220 Volt. Per la ricarica completa, disponendo di una sorgente da 3 Kw sono necessarie 10 ore. Per il viaggio è utilizzato un generatore trifase da 30 KVA, con tre uscite da 220 Volt che consente il collegamento contemporaneo dei quattro Porter e una ricarica sufficiente in 6-8 ore;per la ricarica a fondo sono necessarie 10-12 ore. Per il riscaldamento interno il Porter elettrico dispone di un piccolo riscaldatore Eberspacher a gasolio, nel caso specifico eliminato per far posto a parte delle apparecchiature per la guida automatica.
Il cervello intelligente – Il cervello intelligente dei Porter è costituito da un sistema di sensori, attuatori e unità di elaborazione (computer) che ne governano il moto e alcuni tipi di manovre in autonomia ovvero senza l’intervento di guidatore né a bordo né in postazione remota tramite telecomandi o altri dispositivi simili. Grazie a un articolato sistema di percezione il veicolo può rilevare ostacoli, linee di demarcazione della strada, fossati, dossi e muoversi lungo un percorso seguendo una sequenza di punti GPS o, in caso di assenza di questi punti, il veicolo che lo precede in una sorta di traino virtuale comunemente noto con il nome di leader-following (letteralmente “inseguimento di chi sta davanti). Il sistema è dotato di due tipi di pianificazione del moto (path planing): uno globale che determina il percorso tra la posizione attuale del veicolo e un obiettivo lontano indipendentemente dalla presenza di ostacoli, e uno locale che implementa la traiettoria ottimale e le politiche per evitare gli ostacoli. Per la mancanza di mappe che coprivano l’intero percorso di viaggio, il pianificatore globale del moto non ha potuto essere usato. I veicoli hanno invece viaggiato autonomamente nella modalità di leader-following, di inseguimento dei punti GPS rilevati dal veicolo guida, e delle linee di demarcazione della strada.
Sensori, attuatori e unità di elaborazione – I sensori, gli attuatori e le unità di elaborazione che equipaggiano i Porter VIAC sono stati disposti in posizioni accessibili per consentire l’ottimizzazione dei tempi di sviluppo e facilitare per quanto possibile le operazioni di manutenzione. Nella scelta dei sensori particolare importanza è stata data alla visione artificiale in quanto tecnologia che fornisce modi economicamente efficienti di percepire l’ambiente. La maggior parte dei sensori è stata applicata all’esterno dei veicoli, esposti a tutte le condizioni atmosferiche (figura 1).
In totale ogni veicolo è stato equipaggiato di 7 telecamere (5 nella parte anteriore, 2 in quella posteriore) e 4 laser-scanner (dispositivi emettitori di onde luminose che permettono di misurare la distanza di un ostacolo dal dispositivo stesso), un pannello solare per la ricarica delle batterie del sistema di visione e un GPS. Sui Porter vi sono tre gruppi di batterie: le batterie di trazione (16 batterie da 6 volt per totali 96 volt) una batteria per i servizi di bordo (12 volt) tutte ricaricate con i due caricabatteria di bordo e una batteria (12 volt) per il sistema di guida automatica, ricaricata dal pannello solare o da uno specifico caricabatteria.
I sensori di visione sono disposti come illustrato qui di seguito: Sistema di visione panoramica: fornisce un campo visivo di 180° nella parte anteriore del veicolo acquisendo immagini da 3 telecamere sincronizzate; l’immagine risultante ad alta risoluzione viene utilizzata per individuare e inseguire il veicolo-guida anche in caso di curve strette o bruschi cambi di pendenza (figura 2);
Sistema stereoscopico anteriore e posteriore: funzionano a distanze medio-basse; il primo rileva gli ostacoli, vede il grado di inclinazione del terreno e localizza le linee di demarcazione delle corsie; il secondo localizza ostacoli a corto raggio nella zona retrostante il veicolo (figura 3);
Laserscanner fuoristrada: fornisce le informazioni sulla presenza di fossati, dossi e ostacoli di fronte al veicolo in particolare durante la guida fuoristrada (figura 4);
Laserscanner laterali: installati ai due angoli frontali dei veicoli vengono utilizzati per il rilevamento di ostacoli, pedoni e veicoli nelle immediate vicinanze del veicolo; ogni laserscanner ha un campo visivo orizzontale di 270° con profondità di percezione di circa 30 metri (figura 5);
Laserscanner centrale: rileva veicoli, ostacoli e pedoni di fronte al veicolo con un campo visivo orizzontale di 100° e una profondità di percezione di 80 metri (fig. 6);
Attuatori: sono tre, uno sul piantone del volante per la direzione, uno sul pedale del freno, e uno sul pedale dell’acceleratore. Un pulsante di emergenza esclude, in caso di anomalia, il sistema di guida automatico permettendo l’intervento manuale. Altri comandi come luci, indicatori di direzione, tergicristalli sono al momento, su questi veicoli, ancora manuali;
Unità di elaborazione (computer): sistemati nel vano posteriore dei veicoli, raccolgono ed elaborano i dati dei sensori e trasmettono i comandi agli attuatori.
Gianni Carnevale
13 dicembre 2022
Puntata 4 – https://www.larucola.org/2022/12/05/94515/
Puntata 10 – https://www.larucola.org/2022/12/11/porter-piaggio-elettrici-a-guida-automatica-senza-pilota-da-milano-a-shangai-10/
Puntata 11 – https://www.larucola.org/2022/12/12/porter-piaggio-elettrici-a-guida-automatica-senza-pilota-da-milano-a-shangai-11/
