O carro, recheado de novas tecnologias em experimentação, desliza suave. Motorista e passageiros estão com os cintos de segurança com fechos móveis atados. Esses fechos, acionados pelo peso do ocupante, se levantam para facilitar o encaixe da fivela. Depois de travados eles descem para a posição de projeto de segurança, comandados pelo ABL, Automatic Buckle Lifter, que também tem iluminação para facilitar o encaixe no escuro.

O mSTARS empurra o carro com a tração traseira, silencioso. Dirigido pelo sistema de direção autônoma, esterça pela direção elétrica do tipo belt drive, que é acionada pelo motorista. Quando ele se distrai, olhando para as laterais, ou para o passageiro ao lado por mais de dois segundos, o DDA — Driver Distraction Assist — assume a direção, dirigindo o carro com base em todas as referências e obstáculos ao redor, chegando até a parar o carro com os freios IBC — Integrated Brake Control — até mesmo pelo reconhecimento de uma contramão feita pelo sistema Wrong-Way Inhibit.

Lombadas, valetas ou buracos não percebidos pelo motorista são detectados pelas câmeras e tratados pelo sistema Comfort Maneuver, reduzindo a velocidade do carro para que ele não se danifique e não gere sacolejos nos passageiros. Dependendo da presença ou não de carros em faixas adjacentes, ele pode desviar o carro ao invés de frear antes do obstáculo. Esse desvio utiliza o esterçamento nas quatro rodas, cujo módulo no eixo traseiro, o AKC, funciona também em conjunto com o sistema de ERC, Eletromechanical Roll Control, e o carro não inclina no eixo longitudinal.

Os cintos de segurança, equipados com o ACR, selecionados nesse protótipo no modo “Haptic” vibram para avisar o motorista que ele está desatento, e puxam o corpo fortemente na iminência de acidentes, e também quando se invade a contramão. Dependendo também da velocidade, as rodas traseiras podem ou não ser acionadas pelo AKC.  A posição do carro no trânsito é controlada por computadores que processam informações de seis radares ao redor da carroceria, que trabalham em conjunto com câmeras. No caso muito remoto de acidente, os airbags são acionados em velocidades que mais protejam os ocupantes, sejam os dianteiros, os laterais ou os de cortina junto das janelas.

Tudo isso parece ficção científica para quem dirige há alguns anos — mais ainda para quem já limpou um carburador, ou ao menos assoprou um giclê — mas são realidade no Vision Zero Vehicle, protótipo da empresa alemã ZF, que eu tive o prazer e o assombro de experimentar do banco do motorista e também como passageiro.

ZF significa “Zahnradfabrik”, fábrica de engrenagens em alemão, fundada em 1915 durante a Primeira Guerra Mundial para produzir engrenagens e conjuntos delas para usos diversos em máquinas estacionárias e móveis. A evolução e crescimento foram contínuos, e hoje a empresa trabalha para a indústria de veículos de rua de todo tamanho, trens, barcos e aviões, com uma linha de produtos enorme. O nome completo da empresa, ZF Friedrichshafen AG, inclui a cidade onde tem sua sede mundial no sul da Alemanha, e a municipalidade é proprietária de grande parte da empresa.

A cidade tem uma história e tradição longas de fábricas da área de mobilidade, já que lá  Ferdinand Von Zeppelin fabricava seus dirigíveis desde 1900, e  em 1909 Wilhelm Maybach abriu sua empresa de motores de aviação para os dirigíveis da Zeppelin e depois carros de alto luxo.

A ZF tem presença mundial, no Brasil é conhecida por todos com interesse no setor pela fabricação de transmissões de alta qualidade. Está sediada em Sorocaba, SP, e depois de décadas de crescimento e desenvolvimento de tecnologias impressionantes, como as caixas de câmbio automáticas e as de dupla embreagem de nove marchas, entre dezenas de outras, em 2015 adquiriu a americana TRW, que tem atuação marcante em eletrônica embarcada e itens de segurança, como bolsas infláveis, além de componentes de chassis, suspensões, freios e direção. As empresas estão se integrando gradativamente, tanto técnica como administrativamente.

Vale lembrar que a ZF se estabeleceu no Brasil em 1957 com uma fábrica em São Caetano do Sul, na Grande São Paulo, destinada a produzir o câmbio do DKW-Vemag, fornecendo-o pronto para a linha de montagem do veículo.

A soma de experiências levou ao projeto Vision Zero, um programa com longa duração cujo objetivo é simples e claro: prover a indústria automobilística com produtos que façam os carros emitirem zero poluentes e se envolvam em zero acidentes.

O AUTOentusiastas foi convidado para o evento global de imprensa na Áustria, e pôde experimentar as tecnologias que a empresa aplica em carros já em produção e também o que desenvolve para o futuro. Entre demonstrações e apresentações, foi um dia inteiro de atividades rápidas, além de mais um dia de visita a uma fábrica na cidade de Nove Mesto, na bela Eslováquia, a pouco mais de uma hora de Bratislava, a capital desse país que faz fronteira com a Áustria.

 

Sistemas de direção na fábrica de Nove Mesto

Na fábrica de sistemas de direção fiquei sabendo que o mercado eslovaco compra cerca de 50 mil carros por ano, mas as fábricas lá instaladas geram um movimento muito maior que isso. Volkswagen, Kia e PSA, juntas, produzem cerca de 1 milhão de carros por ano, abastecendo a Europa, principalmente. A Jaguar Land Rover iniciou o projeto de uma fábrica na região, que deverá começar a funcionar em menos de dois anos.

São mais duas fábricas da ZF na Eslováquia, fabricando peças de chassis (suspensão, direção e freios), e módulos de gerenciamento de motores e de transmissões, além dos sistemas de direção na fábrica visitada.

Toda a área da fábrica é ocupada, e o depósito está localizado a 5 km de distância. Já estão em andamento obras para mais 3.000 m² de área construída que se somarão aos 5.300 m² de hoje, e, enfatizando a importância do automóvel, as obras também incluem mais espaço para estacionamento para os veículos dos funcionários. Louvável.

Os sistemas de direção lá produzidos são completos, com caixa, motores elétricos de assistência,  braços e terminais, além da base da coluna, onde esta se fixa à caixa, fornecendo para Ford, Fiat, Volvo, Renault, Kia e Hyundai.  O índice de automação é alto, mas não total, ajudando os empregos da região que conta com vários fornecedores de autopeças, e cujo desemprego está na casa dos 5% apenas. São 750 funcionários, que deverão ser 1 mil até 2021.

Além da assistência puramente elétrica, também é fabricado lá o sistema de  correia dentada (belt drive), componente de mesma concepção das correias de acionamento de comando de válvulas, onde a chave para a durabilidade é o isolamento de sujeira. A Ford foi o primeiro cliente a utilizar o sistema, onde a correia e as polias estão fechadas junto do motor elétrico, blindadas contra elementos que possam danificar as peças. Ela é bem interessante e já equipa vários modelos, como Renault Espace, Talisman e Mégane, Kia Sportage, Hyundai Tucson, Ford Kuga e Transit Connect, modelos Mazda e Volvo C40 e V40.

Pachfurth Driving Camp

No dia seguinte, a ZF mostrou na prática as tecnologias já em produção e as que estão em desenvolvimento e deverão chegar logo às ruas. O Pachfurth Driving Camp, na Áustria, foi o local escolhido para o trabalho dos jornalistas convidados, cerca de 150, que foram divididos em três grupos em dias diferentes na pista. Os brasileiros estiveram presentes junto com todos europeus, exceto os vindos da Alemanha.

Esse campo de dirigir é particular, não pertencendo a nenhuma fábrica, e vende serviços e aluga o espaço para todo tipo de evento de mobilidade terrestre, seja em asfalto ou fora dele, pois há pistas de terra, pedras e areia também.

Muito bem escolhido, as atividades estavam divididas em áreas separadas, adequadas a cada tecnologia demonstrada. Também estradas ao redor do campo foram usadas.

Na primeira estação, dirigi um Porsche Panamera híbrido normal de produção, que tem muita coisa da ZF: eixo traseiro, sistema de controle cinemático (AKC), controle de amortecimento contínuo (CDC), estabilização ativa de rolagem (ARS), amortecedores, bolsas infláveis e sensores, cintos de segurança. Sistema de direção e volante, e peças de suspensão, somados a componentes eletrônicos inumeráveis, além do câmbio dupla-embreagem de oito marchas acoplada ao motor/gerador elétrico. O bom mesmo foi que isso foi feito em estrada, mas apenas de baixas velocidades, próximas ao Driving Camp.

Panamera com vários itens da ZF normais de produção

Passando para a avaliação de tecnologia em desenvolvimento, embarcamos de carona em uma perua Opel Insignia (claro, peruas existem aos montes na Europa), com o ADAS -— Advanced Driver Assistance Systems: trata-se de sistema avançado de assistência ao motorista que junta uma grande quantidade de itens em um pacote tecnológico que permite ao carro rodar  sem interferência do motorista em um trajeto predeterminado, mudando de faixas na estrada e entrando e saindo das rodovias, tudo automaticamente.

Comandado por GPS combinado com radares ao redor do Insignia, vi as acelerações e diminuições de velocidade, ultrapassagens e trocas de faixa, além de mudanças de velocidade para combinar as entradas de estradas sem riscos de colisão. O carro autônomo está quase pronto, não há dúvida alguma.

Essa perua Insignia foi conduzida por uma engenheira que trabalha no projeto, não sendo permitido aos jornalistas ocupar o banco do motorista por questões de segurança. Como se trata de protótipo, apenas pode percorrer trajeto pré-informado às autoridades de trânsito da Áustria. Ela explicou que na Alemanha o carro pode andar por qualquer lugar, denotando o incentivo à tecnologia daquele país.

Para a necessária evolução, equipes de engenharia avançada da ZF estão projetando radares de alta resolução e buscando formas de combiná-los com a tecnologia de laser (LIDAR, Light Detection and Ranging, detecção e distância por luz) para obter uma representação tridimensional do entorno do veículo. Isso melhorará as capacidades que já estão em desenvolvimento para imagens panorâmicas de 360° ao redor do automóvel, como a combinação da câmera de três lentes (Tri-Cam) com o radar AC2000 para visão frontal e lateral.

Um vídeo sobre o sistema ADAS funcionando pode ser visto abaixo:

Opel Insignia com ADAS

 

Andando no Vision Zero

Depois de ser conduzido pelos computadores na estrada, passamos ao Vision Zero Vehicle, o pacote máximo de tecnologia da ZF. Trata-se de um VW Touran sem emblemas VW, onde tudo que há hoje em direção autônoma está incluído.

O mais impressionante é o DDA, Driver Distraction Assist,  capaz de identificar a desatenção ao volante, alertar o motorista e, em caso de emergência, assumir o controle do veículo até que o perigo seja superado.

A tecnologia utiliza uma câmera interna do tipo Time of Flight (tempo de voo) baseada em laser, que aprende sozinha e, diferentemente dos sistemas digitais de vídeo, faz o monitoramento tridimensional confiável da posição da cabeça do motorista tanto de dia quanto de noite, mesmo com pouca luminosidade. Hoje o conjunto trabalha com a imagem da posição da cabeça, mas está evoluindo para a posição dos olhos, quando mais precisão será atingida.

Para incrementar e aproveitar tecnologia já avançada e em produção, a ZF firmou parceria técnica com a Hella — que já foi destaque aqui no AE — para aproveitar seu conhecimento em câmeras de alta capacidade de detecção e computadores de processamento de informações aos sistemas de emergência da ZF.

O carro por enquanto só funciona em estradas, emitindo alerta para que o motorista retome imediatamente o controle quando em circuitos urbanos. Ainda há muito a ser desenvolvido, e as variáveis para uso em cidade são ainda mais desafiadoras. Imaginem os pedestres em todas as direções, bicicletas, cachorros, carros parados em fila dupla, uma infinidade de postes, placas, calçadas, guias altas e rebaixadas, e tudo mais que existe nas cidades.

Um resumo do funcionamento do Vision Zero está no vídeo a seguir. Note as rodas traseiras esterçando na mesma direção das dianteiras para desvio em baixa velocidade, e o carro freando automaticamente ao entrar em uma contramão.

Caminho árduo para o carro autônomo

Sobre esse polêmico assunto de autonomia e carros andando sem motorista, Peter Lake, membro do conselho de administração da ZF e responsável global de Vendas, disse:

“Não gosto de usar o termo disrupção. Este avanço vai trazer transformações profundas, mas temos de construir tijolo por tijolo e aprender a cada dia. Não é de uma hora para a outra. É uma jornada, não um destino, e o caminho não é claro”.

Ponto máximo para a clareza e honestidade, sem nenhuma pretensão de ser “dona da verdade”, a ZF entende que o assunto é complexo, recheado de desafios enormes, e que exageros ou ausências podem ocorrer no caminho, e deixou claro que uma data final de implementação para um carro 100% autônomo não existe.

Lake mostrou os cinco grupos  de automação que existem no entendimento da ZF.

Pela ordem:

1 – Wrong-Way Inhibit (Inibição de contramão).
2 – Assistência de Distração do Motorista (Driver Distraction Assist)
3 – Automatic Buckle Lifter (Fivela de cinto que se eleva automaticamente)
4 – Comfort Steering, (Direção confortável, para desvios em emergência)
5 – Automated Driving Safety (Condução Segura Automatizada)

Eles estão sendo implementados de forma independente, capitaneados pelos clientes-fabricantes de acordo com suas necessidades. Assim, já existe um carro a ser lançado em mercado com o conjunto de força mSTARS, mas o nome do cliente não foi revelado.

O último nível, que presenciamos no Insignia — ainda protótipo, cabe lembrar — deve começar a ser implementado não em carros particulares normais, mas sim em frotas que tenham veículos que percorrem sempre os mesmos itinerários, claramente linhas de ônibus ou caminhões que fazem transporte entre locais sempre iguais.

A ZF entende que é necessário não impingir pressa que possa resultar em riscos além dos normais na engenharia de ponta como é o caso, e que a credibilidade de um sistema, uma marca ou uma empresa pode ser perdida facilmente quando ocorrem acidentes.

Peter Lake proferiu mais uma importante frase: “Sabemos onde queremos chegar, mas só vamos descobrir os detalhes da rota ao longo do caminho. Cada desenvolvimento nos mostra onde ir”, diz.

Para conseguir todas as informações necessárias para fazer sistemas complexos trabalharem juntos, e traduzirem essas informações para as ações que os carros deverão efetuar, a ZF assumiu uma participação de 40% na Ibeo, desenvolvedora de tecnologia LIDAR, anunciou sua colaboração com a Nvidia para lançar no mercado o ProAI, a primeira unidade de controle eletrônico do mundo com inteligência artificial. Além disso, adquiriu uma cota de 45% na Astyx, fabricante de radares de ultra-alta frequência, e, mais recentemente, firmou parceria com a Faurecia, especializada em interiores de veículos, para produzir a cabine do futuro com ênfase na segurança. Mais sobre isso adiante.

Como se vê, não há margem para deixar itens importantes escaparem no complexo sistema do carro autônomo, e a ZF está com seriedade total nesse jogo.

Mundos das pessoas, dos computadores de mão e dos carros, tudo junto e misturado, já é presente, e vai aumentar

As empresas parceiras da ZF no Vision Zero

 

 Propulsão elétrica

Em uma área para o carro totalmente elétrico com tecnologias da ZF, estavam expostos o motor elétrico usado no eixo traseiro modular mSTARS, e um conjunto completo deste, além do câmbio de dupla embreagem do Porsche Panamera.

O mSTARS é modular, podendo ser fornecido completo, apenas a suspensão com ou sem o AKC, ou mesmo com um pequeno motor de combustão interna acoplado, que seja projeto do fabricante do carro. A ZF tem capacidade de modificar e adaptar o projeto da melhor forma possível para a aplicação necessária.

O sistema mSTARS na versão modular, que combina eixo, acionamento e chassis inteligente: a unidade elétrica completa está posicionada no centro do subchassi, juntamente com o controle da direção AKC para rodas traseiras guiadas ativamente.

A caixa de câmbio de dupla embreagem e oito marchas do Panamera exposta pertence ao modelo híbrido, e na parte dianteira está o motor/gerador elétrico. Quando o carro não é híbrido, o conversor de torque fica no mesmo lugar.

 

Os itens de dinâmica

Depois, a pista onde alguns itens já usados em produção estavam mostrados na prática, e dirigi alguns carros interessantes. Primeiro um BMW 740i com direção nas quatro rodas, o sistema AKC, que foi acionado após estar desligado pelo engenheiro da ZF, que permitiu ver a diferença muito perceptível que ocorre quando não se tem direção na traseira. Em curvas apertadas, de pequeno raio, a saída de frente é nítida, desaparecendo com o AKC acionado, que faz o carro parecer mais leve e menor do que é na verdade. Essa possibilidade não existe no carro de produção, o AKC funciona sempre, mas para a demonstração era mandatório. Impressionante é dizer pouco.

Outro Panamera equipado com todos os sistemas descritos no começo do texto também estava disponível, e o trajeto tinha uma parte que era molhada por aspergidores, para que a aderência variasse bruscamente. Nessa parte, o engenheiro a bordo nos dizia para acelerar e balançar o carro de um lado a outro, simulando desvios de emergência. Não ocorreu nenhum risco de perda de controle, nem com o BMW nem com o Porsche, apesar da variação seco/molhado e dos balanços que tentavam desestabilizar o carro.

Uma perua Passat tinha instalado um sistema de direção belt drive protótipo, com dois motores elétricos de assistência em vez do normal de apenas um motor, e era possível deixar ambos acionados, apenas um ou nenhum, para se perceber a diferença de peso ao volante, e entender que mesmo com falha total, uma possibilidade remota, ainda é possível esterçar o volante embora com bastante força requerida. O próximo passo do sistema é a direção sem árvore, por acionamento elétrico entre volante e caixa de direção.

Para mostrar a regulagem de altura com variação dos apoios dos amortecedores, sistema chamado de eLEVEL, Electro Hydraulic Leveling, havia um Mercedes classe E do modelo anterior, que podia ser experimentado. Pelas teclas independentes, frente ou traseira subiam e desciam cerca de 40 mm, permitindo passar por pisos como os brasileiros padrão, ou andar bem baixo, em estradas, com menor consumo de combustível. Um sistema protótipo ainda, como é fácil de ver na foto, com um conector elétrico preso por abraçadeira.

Um Cadillac CT6 era outro “porta-sistemas protótipo” da ZF, o ICC, Integral Chassis Control. O CT6 tem como itens normais de produção já implementados e à venda, o AKC, a direção por belt drive, o servofreio elétrico, as bolsas infláveis, cintos de segurança, câmera de visão noturna, peças de suspensão e freios e sensores eletrônicos.

Segundo os engenheiros alemães, o carro tem comportamento dinâmico totalmente de acordo com seus concorrentes da Europa, abandonando de vez as sensações de carros americanos padrão, que são mais macios e com mais movimentos de carroceria que o necessário. Dirigindo-o, deu para ter certeza do que falaram, o grande sedã se comporta como um carro menor e mais leve, trazendo grande prazer para o motorista.

Com o controle integrado do chassi (ICC – Integral Chassis Control), a ZF interliga sistemas avançados, como a direção eletroassisitda (EPS) do eixo dianteiro, o ajuste ativo da direção do eixo traseiro Active Kinematics Control (AKC), o amortecimento ativo e o sistema de frenagem do veículo. A integração de cada um dos atuadores possibilita novas funcionalidades, como o programa de assistência à frenagem de emergência pela direção (Emergency Steering), a compensação de movimentos indesejados do reboque (Trailer Stabilization), bem como a redução do diâmetro mínimo de curva e das oscilações verticais.

Tudo isso pode aumentar a segurança geral do veículo. O ICC também desloca os limites da dinâmica de direção para a faixa externa, fazendo com que o automóvel possa se manter perfeitamente na pista, mesmo em superfícies escorregadias, e desviar com eficiência em situações críticas. Definidas pelo princípio “plug-and-play”, as interfaces com os sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS) e seus respectivos atuadores fazem com que o ICC possa ser aplicado de forma escalável, favorecendo  a condução altamente automatizada.

Para facilitar as manobras em um veículo do tamanho de uma picape americana, havia a demonstração do AKC de maior amplitude, esterçando as rodas traseiras até 12° para cada lado, instalado em uma F-150 cabine-dupla. Por aperto no tempo não pudemos experimentar esse carro, mas ao assistir as manobras ficou claro que o AKC da ZF resolve as agruras de vagas apertadas em estacionamentos mesmo para um carro de tamanho tão fora dos padrões de ruas europeias e brasileiras.

Para os EUA, o sistema é claramente focado em uso durante reboque de trailers e similares, fato comum por lá. Ainda é um veículo experimental, mas tudo indica que deverá ser adotado pela Ford em breve. Um pouco dele está no vídeo com os momentos principais do evento (highlights), mais abaixo.

Segurança 

Uma apresentação sobre segurança mostrou os resultados de estudos feitos na Europa e nos EUA, colocando a distração do motorista como a maior causa de quase acidentes atuais, com mais da metade do tempo com os olhos fora da estrada.  Os estudos guiam a ZF no caminho para definir os tipos de sensores que devem ser incluídos nos sistemas de segurança. e os pacotes que devem ser oferecido ao mercado, para melhor atender os ocupantes. Um novo desenvolvimento é a bolsa inflável central, entre os passageiros, de forma a evitar colisões entre as pessoas. Essa bolsa inflável está instalado na parte superior do encosto do banco, preenchendo o espaço entre as cabeças do motorista e passageiro.

Também já se iniciam os testes de desenvolvimento na ZF com bolsas infláveis do lado de fora do veículo, inicialmente nas portas, para evitar ferimentos graves em ciclistas e pedestres.

Entendendo que criar essas soluções e direcioná-las para a produção não é tarefa simples, foi anunciada também por Peter Lake um acordo com um dos líderes mundiais em engenharia e fabricação de sistemas de interior, a Faurecia, empresa francesa também de presença mundial, e que faz parte do grupo PSA.

Pensando-se em carros autônomos que tenham bancos giratórios, o desafio dos projetos de acabamento interno e de segurança são ainda maiores, e é por isso que um grande especialista em interiores é indispensável para se chegar às melhores soluções no futuro próximo. Difícil entender onde deverão estar os sistemas de segurança passiva, como bolsas infláveis, em carros que terão bancos não voltados para frente todo o tempo.

Os recursos tradicionais de segurança também precisarão acompanhar a nova era. Um dos exemplos está nas bolsas infláveis. “A configuração interna do carro vai mudar totalmente, com possibilidade de as pessoas deitarem ou sentarem viradas ao contrário do sentido da via. As bolsas infáveis precisarão identificar a posição dos ocupantes para garantir a proteção correta em caso de acidentes”, destaca Gerhard Gumpoltsberger, diretor da área de inovações e testes da ZF. A missão é complexa, diz, e inclui ainda a possibilidade de aprimorar bolsas infláveis externas, que podem inflar logo antes de uma colisão para proteger o veículo. Neste caso, “será necessário ter 100% de certeza de que o acidente vai acontecer.”

 

Considerações importantes à frente

Os engenheiros da ZF garantem que há novidades ainda mais avançadas em teste, mas que ainda é cedo para demonstrações públicas. “O básico para automação nós já temos, que são as câmeras, sistemas de assistência e sensores LIDAR. É a estrutura que precisamos para avançar”, resume Lake. De olho no longo prazo, a companhia se empenha também no desenvolvimento dos recursos adicionais que serão necessários aos veículos autoguiados, como sistemas que previnem o costumeiro enoo dos ocupantes, já que estes modelos não contarão com motoristas.

Sobre a legislação que permitirá que veículos rodem sem motorista e definirá quem é o responsável em caso de acidente, o executivo espera que as respostas também venham com o tempo. “Não temos casos prontos ou precedentes. Todos estamos aprendendo juntos”, mais uma vez deixando clara a posição de aprender, e não de ter a a verdade absoluta.

A ZF organizou um programa bem recheado, com muitas informações e demonstrações práticas, e deixou a todos presentes a certeza que os limites dependem de tempo para serem superados. Com inteligência, firmou parcerias para evitar reinventar a roda, trazendo para si especialistas em áreas necessárias ao desenvolvimento pleno do carro que não se envolverá em acidentes sob nenhuma hipótese.

Um vídeo com alguns momentos do evento está abaixo.

JJ

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