Michele Montesano
A prima vista sembra una monoposto da corsa come tante alte. Ma per capire davvero la portata tecnologica della vettura protagonista della
Abu Dhabi Autonomous Racing League bisogna osservarla più attentamente. Ad attirare l’attenzione è sicuramente l’
assenza del pilota e un abitacolo rimpiazzato da sensori e carenature, ma sotto c’è molto di più. Dove normalmente troverebbero posto volante e pedaliera c'è un insieme di attuatori, batterie, computer e sistemi di percezione. È questa la piattaforma sulla quale la A2RL sta sviluppando la propria sfida alla guida autonoma.
La
EAV-26 nasce dalla
Dallara Super Formula SF23, la vettura progettata per il campionato giapponese. La trasformazione in monoposto autonoma ha richiesto però interventi sostanziali, soprattutto nella zona del cockpit.
Nicola Palarchi, Engineering Director di A2RL, ha spiegato che è stato
rimosso tutto ciò che era direttamente legato alla presenza del pilota, compresi i dispositivi di sicurezza e i comandi tradizionali. Al loro posto è stato installato l'intero sistema necessario per controllare la vettura senza alcun intervento umano.
Tre sono gli
attuatori principali che intervengono direttamente sulla vettura, dedicati rispettivamente a sterzo, freno e motore. A questi si aggiungono i
computer che rappresentano il ‘cervello’ del sistema e l'insieme dei
sensori destinati alla percezione dell'ambiente. L'architettura elettrica prevede inoltre una doppia alimentazione a 12 e 48 volt: gli attuatori utilizzano la rete a 48 volt, mentre i sistemi di base della vettura funzionano a 12 volt.
Il pacchetto autonomo occupa lo spazio che nella SF23 era destinato al pilota e
pesa circa 70 kg, un valore paragonabile proprio a quello di un uomo. La differenza principale riguarda, però, la distribuzione delle masse. Perché l'elettronica e gli attuatori
modificano il bilanciamento, la distribuzione del peso e inevitabilmente portano a un leggero innalzamento del centro di gravità.
La parte più evidente della trasformazione è rappresentata dal sistema di percezione. La
EAV-26 utilizza sette telecamere, quattro radar e tre LiDAR, affiancati da sistemi GPS, INS e IMU. Insieme costituiscono gli ‘occhi’ e gli strumenti di localizzazione della monoposto, fornendo al computer centrale le informazioni necessarie per ricostruire l'ambiente nel quale la vettura si sta muovendo.
Le diverse tecnologie non svolgono però tutte la stessa funzione. Le telecamere vengono utilizzate principalmente per riconoscere il tracciato, la traiettoria e gli oggetti presenti nell'ambiente circostante, comprese le altre monoposto. La
valutazione del comportamento dinamico e dell'aderenza
passa invece soprattutto
attraverso i sensori tradizionali della vettura. Accelerometri e sensori dedicati alla misura dello slip consentono al sistema di capire come la monoposto sta effettivamente reagendo ai propri comandi.
Questa distinzione è fondamentale perché la guida autonoma di una monoposto da corsa non consiste soltanto nel riconoscere un ostacolo o seguire una linea ideale. Il sistema deve contemporaneamente sapere dove si trova, cosa sta accadendo intorno a sé e quale sia lo stato dinamico della vettura. Deve quindi
fondere informazioni provenienti da sensori differenti e trasformarle in una decisione sufficientemente rapida da poter essere applicata in velocità durante la gara.
Un'altra modifica importante ha riguardato il motore. La EAV-26 non utilizza i propulsori ufficiali, Honda o Toyota della Super Formula, bensì un
Honda K20C quattro cilindri turbo da due litri. Si tratta di un'unità già ampiamente sviluppata e utilizzata in applicazioni da competizione, scelta anche per le sue caratteristiche dimensionali e per la compatibilità con il telaio derivato dalla Super Formula.
Il propulsione può essere configurato con
450 o 650 cv di partenza, ma nelle gare A2RL viene utilizzata la versione meno spinta. La scelta è legata alla natura stessa del campionato. L'obiettivo non è ottenere il miglior tempo sul giro possibile, ma fornire agli algoritmi una piattaforma sufficientemente performante sulla quale sviluppare e confrontare i diversi sistemi di intelligenza artificiale. La potenza più contenuta permette inoltre di semplificare la gestione e ridurre i costi di revisione.
La scelta di un motore endotermico ha anche un valore tecnologico.
La guida autonoma, infatti,
non è legata esclusivamente alla propulsione elettrica. Il sistema di percezione e controllo può essere applicato su vetture differenti, sia esse termiche, ibride o elettriche, e A2RL ha scelto deliberatamente di concentrare il proprio lavoro sulla guida autonoma, lasciando ad altre categorie lo sviluppo della propulsione elettrica.
Dal punto di vista dinamico, la EAV-26 rimane una vera monoposto da competizione. Basti pensare a un
peso a secco di appena 690 kg, una
velocità massima nell'ordine dei
280 km/h, cambio a sei rapporti con attuazione pneumatica, freni Brembo con dischi in carbonio e attuazione elettroidraulica e sospensioni push-rod con terzo elemento.
L'obiettivo di A2RL è, infatti, quello di
mettere gli algoritmi nelle condizioni più impegnative possibili di esercizio. Una monoposto da Super Formula permette di raggiungere velocità elevate e di generare importanti accelerazioni longitudinali e laterali aumentando, così, enormemente la quantità e la rapidità delle informazioni che il sistema deve elaborare.
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La caratteristica più importante della EAV-26, però, non è visibile all’esterno.
Tutte le vetture della A2RL sono sostanzialmente identiche, i team non possono intervenire sulla configurazione meccanica, sull'assetto o sull'aerodinamica. Infatti i meccanici sono gestiti dalla struttura A2RL con l'obiettivo di garantire uniformità fra le monoposto impegnate in pista.
Palarchi ha spiegato che un gruppo di Data Engineers controlla costantemente le prestazioni delle vetture, sia dal punto di vista dinamico che per quanto riguarda il motore. Vengono verificati parametri come la potenza, l'altezza da terra e la regolazione degli ammortizzatori, proprio per impedire che differenze meccaniche possano influenzare la competizione. In questo modo
l'unico vero spazio lasciato allo sviluppo è quello del software.
Arturo Gaita, Senior Project Manager, descrive questa filosofia come una sorta di sostituzione del pilota.
Ogni squadra deve sviluppare il proprio sistema di guida e caricarlo sulla piattaforma comune. Una volta che la vettura è in funzione, il team non può più intervenire sulla configurazione meccanica. La prestazione nasce quindi dalla capacità del codice di interpretare correttamente i dati dei sensori e trasformarli nei comandi necessari per guidare la monoposto.
È qui che la A2RL diventa particolarmente interessante anche dal punto di vista sportivo. I
team non competono soltanto per trovare la traiettoria più veloce, ma devono
sviluppare sistemi capaci di prevedere il comportamento degli avversari. Durante i test, le squadre hanno iniziato a studiare le reazioni degli altri algoritmi e ad adattare di conseguenza le proprie strategie. La competizione sta quindi assumendo caratteristiche sempre più simili a una sfida fra piloti, con la differenza che a prendere le decisioni sono modelli matematici e sistemi di intelligenza artificiale.
Per una vettura autonoma da corsa, il limite non è quindi rappresentato soltanto dalle prestazioni dell'hardware. Il
problema più complesso è capire come gestire correttamente le informazioni e, soprattutto, come reagire quando qualcosa non va secondo quanto previsto. Oltre a portare una monoposto al limite, bisogna prevedere dove la vettura potrà commettere un errore.
Ed è proprio questa la peculiarità della A2RL.
La gara è soltanto il risultato visibile di un processo molto più complesso: ogni frenata, ogni accelerazione, ogni traiettoria e ogni interazione con un'altra monoposto diventano dati da analizzare. La EAV-26 non deve soltanto essere veloce. Deve capire perché è veloce, perché perde prestazione e soprattutto perché, in determinate condizioni, può sbagliare. In una categoria dove hardware e assetto sono congelati, la vera area di sviluppo è il software.