Vehículos autónomos operan en varias ciudades de los Estados Unidos, siendo reconocibles por sus distintivos "tótems" giratorios que funcionan como centros de sensores.

Estos sensores de alta tecnología, como LiDAR, radar y cámaras, desempeñan un papel crucial en la cartografía del entorno, aunque su naturaleza voluminosa puede afectar la aerodinámica e impactar la eficiencia y el alcance del vehículo.

Mejorando el Rendimiento Aerodinámico con un Diseño de Sensores Optimizado

Investigadores de la Universidad de Tecnología de Wuhan en China han empleado un algoritmo de inteligencia artificial de optimización para mejorar el rendimiento aerodinámico de los vehículos autónomos (VA) al modificar la forma estructural de sus sensores. Las tradicionales pilas de sensores voluminosas equipadas con LiDAR, radar y cámaras pueden obstaculizar la eficiencia aerodinámica del vehículo, lo que resulta en un mayor consumo de energía y un alcance limitado. El diseño optimizado de sensores del equipo demostró una reducción del 3.44% en la resistencia aerodinámica total en comparación con la configuración estándar en simulaciones. Validando sus hallazgos, se llevó a cabo una prueba en un túnel de viento real y los resultados fueron publicados en Física de Fluidos.

El Desafío de la Resistencia Aerodinámica en los Vehículos Autónomos

Los fabricantes se han centrado durante mucho tiempo en minimizar la resistencia aerodinámica en los vehículos para mejorar la velocidad y la eficiencia de combustible. Los autos modernos cuentan con diseños redondeados y componentes aerodinámicos adicionales para optimizar el flujo de aire. Sin embargo, la integración de múltiples sensores voluminosos en los VA, como cámaras y sistemas LiDAR, plantea un desafío. Los sensores sobresalientes interrumpen el flujo de aire, lo que resulta en una mayor resistencia y un rendimiento aerodinámico reducido. Los investigadores observaron que la colocación de sensores en el capó y parachoques del VA creaba vórtices de aire, afectando aún más la aerodinámica de manera adversa.

Optimizando las Formas de los Sensores para Reducir la Resistencia

Al modificar las formas de los sensores cerca de las ventanas, el capó y el parachoques trasero del automóvil, los investigadores lograron reducir eficazmente la resistencia. Las alteraciones incluyeron reducir la altura de los sensores de los costados frontales y ajustar el sensor del techo para minimizar la resistencia al flujo de aire. El estudio resaltó que cambios sutiles en el diseño de los sensores, especialmente en el techo, podrían disminuir significativamente la resistencia en los VA. Mejorar la aerodinámica mediante sensores optimizados podría reducir el consumo de energía en los VA y allanar el camino para viajes de larga distancia más eficientes.

Posibles Implicaciones para el Transporte Autónomo de Camiones

Los hallazgos sugieren que los sensores aerodinámicamente diseñados podrían ofrecer beneficios sustanciales en el transporte autónomo de camiones al mejorar la eficiencia de combustible y optimizar la utilización de energía. Empresas como Waymo y Zoox están explorando estrategias para mitigar los efectos de la resistencia mediante la reingeniería de la colocación de sensores. Una mejor aerodinámica en los VA podría resultar en tiempos de entrega más rápidos, costos operativos reducidos y una vida útil de batería prolongada para los vehículos eléctricos. Los conocimientos del estudio podrían influir en el desarrollo de futuros vehículos autónomos con una eficiencia aerodinámica mejorada, permitiendo distancias de viaje extendidas y operaciones sostenibles.