L’Institut de recherche Toyota augmente les capacités des véhicules pour améliorer la sécurité active

Une voiture d’essai « dérive » de manière autonome sur un circuit fermé

LOS ALTOS (Californie), le 2 février 2022 – Aujourd’hui, l’Institut de recherche Toyota (TRI) a franchi une nouvelle étape dans la recherche sur la conduite autonome, donnant un aperçu de l’avenir d’une mobilité plus sûre pour tous.

Comme révélé dans cette vidéo, des chercheurs du TRI ont réussi à programmer un véhicule pour qu’il dérive de manière autonome autour d’obstacles sur un circuit fermé – une première mondiale. Combinant une connaissance approfondie de la dynamique des véhicules et de la conception des commandes, l’approche de la commande prédictive par modèle non linéaire (ou NMPC pour « Nonlinear Model Predictive Control » en anglais) du TRI étend le domaine opérationnel du véhicule jusqu’aux limites de ses performances. L’idée derrière cette recherche est d’utiliser la technique de conduite de la dérive contrôlée et autonome pour éviter les accidents lorsque le véhicule doit faire face à des obstacles soudains ou à des conditions routières dangereuses comme le verglas.

« Au TRI, notre objectif est d’utiliser des technologies avancées qui augmentent et amplifient les capacités humaines, pas de les remplacer », a déclaré Avinash Balachandran, directeur principal de la recherche sur la conduite centrée sur l’humain au TRI. « Grâce à ce projet, nous élargissons la plage dans laquelle une voiture est contrôlable, dans le but de donner aux conducteurs ordinaires les réflexes instinctifs d’un pilote de course professionnel afin qu’ils puissent faire face aux situations urgentes les plus difficiles et contribuer à assurer la sécurité des autres usagers de la route. »

Chaque année, les accidents de la route font près de 40 000 morts aux États-Unis et environ 1,35 million de morts dans le monde. Si la plupart des accidents se produisent dans des situations banales, dans certaines situations extrêmes, les conducteurs peuvent être amenés à effectuer des manœuvres qui se rapprochent des limites normales de maniabilité, et peuvent même les dépasser.

Il y a un an, le TRI et le Dynamic Design Lab de l’Université de Stanford ont décidé de concevoir un nouveau niveau de sécurité active pour aider à éviter les collisions et prévenir les blessures et les décès. Avec le soutien du spécialiste des performances automobiles GReddy et de la légende du drift Ken Gushi, la réalisation d’aujourd’hui constitue une nouvelle étape dans le développement de cette technologie. En développant des compétences comparables à celles que possède un conducteur chevronné, cette technologie peut amplifier et augmenter la capacité d’un conducteur ordinaire à réagir à des situations dangereuses et extrêmes, contribuant ainsi à assurer la sécurité des usagers de la route.

« Lorsqu’ils sont confrontés à une route mouillée ou glissante, les pilotes professionnels peuvent mettre leur voiture en dérive dans un virage, mais la plupart des gens comme nous ne sont pas des pilotes professionnels », a déclaré Jonathan Goh, chercheur à l’IRT. « C’est pourquoi le TRI programme des véhicules capables de reconnaître les obstacles et de dériver de manière autonome autour des obstacles sur un circuit fermé. »

Les chercheurs du TRI pourront ainsi mieux comprendre le spectre complet des performances des véhicules. Les avancées logicielles annoncées aujourd’hui calculent une toute nouvelle trajectoire tous les vingtièmes de seconde afin d’équilibrer gracieusement la voiture lors de son parcours sur le circuit.

À l’avenir, Toyota continuera à repousser les limites des technologies de sécurité des véhicules en recherchant des moyens toujours plus efficaces pour que les technologies de sécurité émergentes amplifient les capacités humaines sur la route.

Données techniques

• Cette technologie utilise l’approche de la commande prédictive par modèle non linéaire (ou NMPC pour « Nonlinear Model Predictive Control » en anglais).
• La combinaison de la dynamique du véhicule et de la conception du contrôle à partir d’approches spécifiques au dérapage contrôlé avec le cadre généralisé du NMPC permet d’obtenir un schéma de contrôle qui étend le domaine opérationnel du véhicule au-delà du point de saturation des pneus. Cela permet au véhicule de rouler au-delà des notions de stabilité traditionnelle en boucle ouverte, jusqu’à ce que le véhicule dérape, mais reste maîtrisable grâce au contrôle de la conduite en boucle fermée.
• Récemment, le Toyota Research Institute a fait un pas vers une telle approche unifiée et a fait la démonstration expérimentale d’un contrôleur NMPC qui peut passer en douceur de la dérive dynamique sans équilibre à la conduite en adhérence, tout en tenant compte d’objectifs multiples, y compris les limites de la route.
• Cette approche a été testée sur une Toyota Supra spécialement adaptée pour la recherche sur la conduite autonome. Cette voiture est équipée d’un volant, d’un accélérateur, d’un embrayage, d’une transmission séquentielle et d’un freinage individuel des roues contrôlés par ordinateur. Les informations sur l’état du véhicule sont obtenues à partir d’un système INS assisté par RTK-GNSS à double antenne à une fréquence de 250 Hz, et le contrôleur NMPC fonctionne sur un ordinateur x86.
• Aux fins de la collecte de données avec des pilotes chevronnés dans un environnement contrôlé, la suspension, le moteur, la transmission, le châssis et les systèmes de sécurité (p. ex., la cage de retournement, l’extinction des incendies) ont été modifiés pour être similaires à ceux utilisés en Formule Drift.
• Les expériences ont été menées à Thunderhill Raceway, sur le circuit « Ouest » d’une longueur de 3,2 km.

À propos du Toyota Research Institute

Le Toyota Research Institute (TRI) mène des recherches pour faire progresser la robotique, l’énergie et les matériaux, l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle centrée sur l’humain. Dirigée par le D^r Gill Pratt, l’équipe de chercheurs du TRI développe des technologies destinées à amplifier les capacités humaines, dans le but de rendre nos vies plus sûres et plus durables. Créé en 2015, le TRI dispose de bureaux à Los Altos, en Californie, à Cambridge, dans le Massachusetts, et à Ann Arbor, dans le Michigan. Pour de plus amples renseignements sur le TRI, veuillez visiter le http://tri.global.