Un coche autónomo, también conocido como vehículo autónomo (AV), es un vehículo que puede percibir el entorno que lo rodea y navegar con poca o ninguna intervención humana. Los coches autónomos combinan muchos sensores heterogéneos, actuadores, procesadores de alta gama y algoritmos complejos para la percepción, localización, planificación y control. Para percibir el entorno, incluyen muchos sensores como lidar, GPS y muchos más. La información de estos sensores es interpretada por sistemas de control avanzados para identificar rutas de navegación, detectar cualquier obstáculo e identificar las señales relevantes. En palabras sencillas, un coche autónomo es un coche controlado por computadora que se conduce a sí mismo.

Un organismo de estandarización automotriz ha clasificado los coches autónomos en un sistema de clasificación de seis niveles que va desde totalmente manual hasta totalmente automatizado.

• Nivel 0: En este nivel, el sistema automatizado emite advertencias y no tiene control motor sostenido. No hay automatización; se requiere rendimiento a tiempo completo por parte del conductor humano en todas las circunstancias.
• Nivel 1: También se conocen como modo de manos en el volante o asistencia al conductor. En este modo, tanto el conductor como el sistema automatizado comparten el control del vehículo, como asistencia para estacionamiento, control de crucero, asistencia para mantener el carril y sistema de mitigación de colisiones.
• Nivel 2: Este nivel también se conoce como modo de manos fuera o automatización parcial. El sistema de automatización toma el control completo del vehículo, incluyendo aceleración, dirección y frenado. Sin embargo, el conductor debe monitorear la conducción y, si es necesario, intervenir para tomar el control completo del vehículo.
• Nivel 3: Este nivel tiene un sistema de automatización condicional y se conoce como modo de ojos fuera. Existe la necesidad de conductores, pero pueden desviar con seguridad su atención de las tareas de conducción.
• Nivel 4: Este nivel tiene un sistema de alta automatización en funcionamiento, y no se requiere atención del conductor. Por lo tanto, un conductor puede abandonar de forma segura el asiento del conductor o quedarse dormido. Por ello, este nivel también se denomina modo de mente fuera.
• Nivel 5: No se requiere intervención humana, e incluso el volante es opcional. Un sistema de automatización completa está en funcionamiento para proporcionar una experiencia completa de vehículo autónomo.

La arquitectura de los coches autónomos generalmente se organiza en el sistema de percepción y el sistema de toma de decisiones con muchos subsistemas entre ellos. El sistema de percepción es responsable de tareas como la localización, el mapeo de obstáculos y carreteras, entre otras. El sistema de toma de decisiones es responsable de tareas como la planificación de rutas, la planificación de trayectorias, la planificación del movimiento, la evitación de obstáculos y el control.

Como su nombre lo indica, son responsables de crear una representación del entorno circundante, utilizando sensores a bordo, red de carreteras, reglas de tráfico, dinámica del automóvil, etc. El sistema se divide aún más en muchos subsistemas, y algunos se enumeran a continuación.

• Sensores: Son el componente principal de un coche autónomo. Muchos sensores se colocan en un coche autónomo para capturar la información necesaria del entorno circundante. Algunos sensores importantes son Light Detection and Ranging (LIDAR), Radio Detection and Ranging (RADAR), cámara, Sistema de Posicionamiento Global (GPS), Unidad de Medición Inercial (IMU), odómetro y muchos más.
• Localizador: Es responsable de estimar el estado del coche, como pose, velocidades lineales, velocidades angulares y otros.
• Mapper: Este subsistema se alimenta con datos del localizador y mapas offline para generar el mapa online. Estos mapas online son utilizados por un cierto subsistema de toma de decisiones.
• Detector de objetos en movimiento (MOT): Utiliza los datos del localizador y mapas offline para calcular la pose y velocidad de los obstáculos móviles más cercanos, como otros vehículos y peatones.
• Detector de señalización de tráfico (TSD): Este subsistema es responsable de la detección y reconocimiento de la señalización de tráfico. Utiliza datos de los sensores y la información del localizador.

Es responsable de navegar el vehículo desde la posición inicial hasta el destino final definido por el usuario, considerando la representación interna del entorno y el estado actual del coche, además de las reglas de tráfico y la seguridad y comodidad de los pasajeros. Este sistema también se divide en los principales subsistemas que se mencionan a continuación.

• Planificador de ruta: Este subsistema calcula una ruta, considerando el estado actual del coche y el destino final dado por el usuario. Una ruta es una secuencia de waypoints, donde cada waypoint es una coordenada en los mapas offline.
• Planificador de trayectoria: Calcula un conjunto de trayectorias, considerando la información del localizador, las reglas de tráfico y la representación interna del entorno. Una trayectoria es una secuencia de poses, donde cada pose es un par de coordenadas en los mapas offline.
• Selector de comportamiento: Es responsable de elegir el comportamiento de conducción actual basado en los datos recibidos del planificador de trayectoria. Este subsistema también selecciona el pose y la velocidad del coche, considerando el comportamiento de conducción actual y evitando colisiones dentro del marco de tiempo del horizonte de decisión.
• Planificador de movimiento: Es responsable de calcular una trayectoria, considerando los datos del planificador de ruta, el selector de comportamiento, satisface las restricciones cinemáticas y dinámicas del coche y proporciona comodidad a los pasajeros.
• Evitador de obstáculos: Este subsistema recibe la información del planificador de movimiento. Analiza la trayectoria para evitar obstáculos y, si es necesario, cambia la trayectoria elegida por el planificador de movimiento para superar los obstáculos.
• Controlador: Toma los datos del subsistema evitador de obstáculos, calcula y envía los comandos necesarios a los actuadores del volante, acelerador y frenos para completar la trayectoria y llegar al destino final sin incomodidad.

Esta tecnología se utiliza principalmente para movilidad personalizada, sistema de transporte público y camiones de transporte de mercancías. Muchos fabricantes de automóviles en todo el mundo están desarrollando y probando vehículos autónomos. Algunas empresas ya han lanzado sus coches semiautónomos y autónomos. A continuación se enumeran algunos coches autónomos destacados:

• Waymo: Google lanzó su proyecto de conducción autónoma en 2009, y hoy se llama Waymo LLC. Actualmente, operan y ofrecen coches autónomos comerciales que son completamente autónomos.
• Tesla: Ofrece capacidad de conducción autónoma en todos sus modelos.
• General Motors: Tiene la segunda mayor flota de vehículos autónomos en pruebas actualmente.
• Argo AI: La empresa de Ford también está probando sus coches autónomos.
• Baidu: Un gigante tecnológico en China, también está probando sus vehículos autónomos en las carreteras chinas.
• Otto y Starsky Robotics: Están enfocándose en camiones autónomos.
• Grocers online y Ocado: Están concentrándose en furgonetas autónomas.