Veículos autônomos operam em várias cidades dos EUA, reconhecíveis por seus distintivos topos giratórios que funcionam como centros de sensores.

Esses sensores de alta tecnologia, como LiDAR, radar e câmeras, desempenham um papel crucial no mapeamento do entorno, embora sua natureza volumosa possa prejudicar a aerodinâmica e impactar a eficiência e autonomia do veículo.

Melhorando o Desempenho Aerodinâmico com Design de Sensor Otimizado

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Wuhan, na China, empregaram um algoritmo de IA de otimização para melhorar o desempenho aerodinâmico de veículos autônomos (AVs) ao alterar a forma estrutural de seus sensores. As pilhas de sensores convencionais equipadas com LiDAR, radar e câmeras podem prejudicar a eficiência aerodinâmica do veículo, resultando em maior consumo de energia e alcance limitado. O design de sensor otimizado da equipe demonstrou uma redução de 3,44% na arrasto aerodinâmico total em comparação com a configuração padrão em simulações. Validando seus achados, um teste real em túnel de vento foi conduzido e os resultados foram publicados em Física de Fluidos.

O Desafio do Arrasto Aerodinâmico em Veículos Autônomos

Fabricantes têm se concentrado em minimizar o arrasto aerodinâmico em veículos há muito tempo para aumentar a velocidade e eficiência de combustível. Carros modernos apresentam designs arredondados e componentes aerodinâmicos adicionais para otimizar o fluxo de ar. No entanto, a integração de múltiplos sensores volumosos em AVs, como câmeras e sistemas LiDAR, representa um desafio. Os sensores salientes interrompem o fluxo de ar, resultando em aumento do arrasto e redução do desempenho aerodinâmico. Os pesquisadores observaram que a colocação de sensores no capô e para-choque do AV criava vórtices de ar, afetando ainda mais a aerodinâmica de forma adversa.

Otimizando Formas de Sensores para Reduzir o Arrasto

Ao modificar as formas dos sensores perto das janelas, capô e pára-choque traseiro do carro, os pesquisadores conseguiram reduzir efetivamente o arrasto. As alterações incluíram a diminuição da altura dos sensores laterais frontais e o ajuste do sensor de teto para minimizar a resistência do fluxo de ar. O estudo destacou que mudanças sutis no design dos sensores, principalmente no teto, poderiam diminuir significativamente o arrasto nos AVs. Melhorar a aerodinâmica por meio de sensores otimizados poderia reduzir o consumo de energia em AVs e abrir caminho para viagens de longa distância mais eficientes.

Implicações Potenciais para o Transporte Autônomo de Carga

Os achados sugerem que sensores aerodinamicamente projetados poderiam oferecer benefícios substanciais no transporte autônomo de carga, aumentando a eficiência de combustível e otimizando a utilização de energia. Empresas como Waymo e Zoox estão explorando estratégias para mitigar os efeitos do arrasto reengenharia das posições dos sensores. Uma melhor aerodinâmica em AVs pode resultar em tempos de entrega mais rápidos, custos operacionais reduzidos e maior vida útil da bateria para veículos elétricos. As percepções do estudo poderiam influenciar o desenvolvimento de futuros veículos autônomos com eficiência aerodinâmica aprimorada, permitindo distâncias de viagem mais longas e operações sustentáveis.