Een vloot van zelfrijdende auto's die samenwerken om het verkeer soepel te laten verlopen, kan de algehele verkeersstroom met ten minste 35 procent verbeteren, onderzoekers hebben aangetoond.

De onderzoekers, van de Universiteit van Cambridge, programmeerde een kleine vloot miniatuur robotauto's om op een meerbaans baan te rijden en observeerde hoe de verkeersstroom veranderde toen een van de auto's stopte.

Toen de auto's niet coöperatief reden, alle auto's achter de gestopte auto moesten stoppen of vertragen en wachten op een gat in het verkeer, zoals typisch zou gebeuren op een echte weg. Er vormde zich snel een rij achter de gestopte auto en de algehele verkeersstroom werd vertraagd.

Echter, toen de auto's met elkaar communiceerden en coöperatief reden, zodra een auto stopte op de binnenbaan, het stuurde een signaal naar alle andere auto's. Auto's op de buitenste rijstrook die zich in de onmiddellijke nabijheid van de gestopte auto bevonden, remden iets af, zodat auto's op de binnenste rijstrook de stilstaande auto snel konden passeren zonder te hoeven stoppen of aanzienlijk te vertragen.

Aanvullend, toen een mensgestuurde bestuurder met de autonome auto's op de 'weg' werd gezet en agressief over het circuit bewoog, de andere auto's konden voorrang verlenen om de agressieve bestuurder te ontwijken, veiligheid verbeteren.

De resultaten, vandaag gepresenteerd op de International Conference on Robotics and Automation (ICRA) in Montréal, nuttig zal zijn om te onderzoeken hoe autonome auto's met elkaar kunnen communiceren, en met auto's die worden bestuurd door menselijke chauffeurs, op echte wegen in de toekomst.

"Autonome auto's kunnen veel verschillende problemen oplossen die verband houden met het rijden in steden, maar er moet een manier zijn waarop ze kunnen samenwerken, " zei co-auteur Michael He, een student aan het St John's College, die de algoritmen voor het experiment heeft ontworpen.

"Als verschillende autofabrikanten allemaal hun eigen autonome auto's ontwikkelen met hun eigen software, die auto's moeten allemaal effectief met elkaar communiceren, " zei co-auteur Nicholas Hyldmar, een student aan het Downing College, die veel van de hardware voor het experiment heeft ontworpen.

De twee studenten voltooiden het werk als onderdeel van een niet-gegradueerd onderzoeksproject in de zomer van 2018, in het laboratorium van Dr. Amanda Prorok van Cambridge's Department of Computer Science and Technology.

Veel bestaande tests voor meerdere zelfrijdende auto's zonder bestuurder worden digitaal gedaan, of met schaalmodellen die ofwel te groot ofwel te duur zijn om indoor experimenten uit te voeren met wagenparken.

Beginnend met goedkope schaalmodellen van commercieel beschikbare voertuigen met realistische stuursystemen, de Cambridge-onderzoekers pasten de auto's aan met motion capture-sensoren en een Raspberry Pi, zodat de auto's via wifi konden communiceren.

Vervolgens hebben ze een algoritme voor het veranderen van rijstrook aangepast voor autonome auto's om te werken met een wagenpark. Het originele algoritme bepaalt wanneer een auto van rijstrook moet wisselen, op basis van of het veilig is om dit te doen en of het veranderen van rijstrook de auto zou helpen om sneller door het verkeer te gaan. Het aangepaste algoritme zorgt ervoor dat auto's dichter op elkaar kunnen worden gepakt bij het wisselen van rijstrook en voegt een veiligheidsbeperking toe om ongevallen bij lage snelheden te voorkomen. Een tweede algoritme stelde de auto's in staat om een ​​geprojecteerde auto ervoor te detecteren en ruimte te maken.

Vervolgens testten ze het wagenpark in 'egocentrische' en 'coöperatieve' rijmodi, het gebruik van zowel normaal als agressief rijgedrag, en observeerde hoe de vloot reageerde op een stilstaande auto. In de normale modus, coöperatief rijden verbeterde verkeersstroom met 35% ten opzichte van egocentrisch rijden, terwijl voor agressief rijden, de verbetering was 45%. De onderzoekers testten vervolgens hoe het wagenpark reageerde op een enkele auto die door een mens werd bestuurd via een joystick.

"Ons ontwerp biedt een breed scala aan praktische, goedkope experimenten met zelfrijdende auto's, ", aldus Prorok. "Om zelfrijdende auto's veilig op echte wegen te kunnen gebruiken, we moeten weten hoe ze met elkaar omgaan om de veiligheid en de doorstroming te verbeteren."

Bij toekomstig werk, de onderzoekers zijn van plan de vloot te gebruiken om systemen met meerdere auto's te testen in complexere scenario's, waaronder wegen met meer rijstroken, kruispunten en een breder scala aan voertuigtypen.