Nutzfahrzeug-Modell erkundet autonom seine Umgebung

Bevor es mit autonomen Fahrzeugen zum Testen auf die Straße oder ins Gelände geht, überprüfen Forscher ihre Systeme meist erst im Labor. Neben Computersimulationen nutzen Informatiker an der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) dafür auch kleine Modelle des geländegängigen Unimog-Nutzfahrzeugs des Automobilherstellers Daimler. Sie sind mit Sensor-, Mess- und Kamerasystemen ausgestattet und können so autonom ihre Umgebung erkunden. Auf der Internationalen Automobilausstellung (IAA) Nutzfahrzeuge in Hannover stellen die Forscher die Fahrzeugmodelle vom 20. bis 27. September am Forschungsstand (Halle 13, Stand A28) des Zentrums für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT) vor.

In den kleinen blauen Fahrzeugmodellen versteckt sich eine Vielzahl an Technik: Die ursprüngliche Fernsteuerung haben die Informatiker um Professor Dr. Karsten Berns, Sprecher des Innovationsbereichs Fahrzeuge der Offenen Digitalisierungsallianz Pfalz an der TUK, ausgebaut. „An ihrer Stelle sitzt ein Mikrocomputer, der den Motor und Fahrtregler steuert“, sagt Berns, der das Lehrgebiet für Robotersysteme an der TUK leitet und am Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT) forscht.

Auf dem Dach sitzt eine spezielle Kamera, die Strukturen in der Umgebung erkennt. Eine weitere Kamera befindet sich in der Fahrerkabine. „Die beiden Kamerasysteme liefern dem Minirechner Farbmuster und 3D-Bilder“, sagt Berns weiter. „Mit diesen Daten setzt er sich ein Bild der Umgebung zusammen und erkennt, welche Richtung das Fahrzeug nehmen muss.“ Und auch weitere Sensor- und Messsysteme sind notwendig, damit die Unimogs autonom fahren können:  Auf der rechten und linken Seite besitzen sie Infrarot- sowie auf Vorder- und Rückseite Ultraschallsensoren. „Damit kann beispielsweise der Abstand zu einem möglichen Hindernis wie einer Wand gemessen werden“, sagt Doktorand Steffen Hemer. Darüber hinaus verfügen die Fahrzeuge über Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmesser. Insgesamt vier dieser Unimog-Modelle haben die Informatiker mit ihrer Technik ausgerüstet.

Berns und sein Team forschen auf dem Campus der TUK an der nächsten Generation von Nutzfahrzeugen – das geht von Planierwalzen, die in der Kolone autonom fahren und einen neuen Straßenbelag verdichten, über Kräne, die ihre Ladung selbst abladen und dabei ihre Umgebung genauestens im Blick haben, bis hin zu Baggern, die LKWs selbstständig mit Sand beladen. Doch bevor es mit den Fahrzeugen zum Testen auf Straße, Feld, Wald und Wiesen geht, überprüfen die Informatiker ihre Sensor-, Mess- und Kamerasysteme, die bei ihren Techniken Verwendung finden, in Simulationen und mithilfe von Modellen.

Dabei entwickeln die Kaiserslauterer Informatiker ihre autonomen Fahrzeuge derart, dass diese in der Lage sein sollen, selbst zu entscheiden, welchen Weg sie nehmen, das heißt, etwa zu entscheiden, ein Hindernis zu umfahren oder darüber zu fahren, wenn es sich etwa um einen größeren Stein oder einen kleinen Ast auf dem Waldboden handelt.

Die Unimog-Modelle kommen außerdem im Fortgeschrittenenpraktikum während des Informatik-Bachelorstudiums zum Einsatz, um den Umgang mit komplexen Algorithmen zu vermitteln.

Auf der IAA Nutzfahrzeuge in Hannover stellen die Wissenschaftler ihre Arbeit am Forschungsstand des ZNT vor. Mit im Gepäck haben sie ein kleines Modellfahrzeug.
Weitere Informationen gibt es unter http://agrosy.informatik.uni-kl.de/roboter/rcunimog/

Das Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie an der TU Kaiserslautern
Am Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT) arbeiten über 150 Forscher von mehr als 13 Lehrgebieten aus Informatik, Elektro- und Informationstechnik sowie aus dem Maschinenbau interdisziplinär zusammen. Sie entwickeln etwa Techniken für das autonome Fahren und Rechenverfahren, die sicherstellen, dass die Technologien in den Fahrzeugen zuverlässig funktionieren. Ferner arbeiten sie an intelligent vernetzten Fahrzeugen und erforschen, wie Menschen und Fahrzeuge künftig miteinander interagieren. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Steigerung der Energie- und CO2-Effizienz durch Leichtbau, alternative Kraftstoffe, Hybridisierung und Elektromobilität. Das ZNT ist Teil der Commercial Vehicle Alliance Kaiserslautern (CVA) und kooperiert mit vielen der direkt neben dem Uni-Campus angesiedelten Forschungsinstituten. Auch eine enge Zusammenarbeit mit Nutzfahrzeugherstellen und Zuliefern zeichnet das ZNT aus. Mehr unter www.uni-kl.de/znt

Fragen beantworten:
Professor Dr. Karsten Berns
Lehrstuhl für Robotersysteme
Tel.: 0631 205-2613
E-Mail: berns[at]informatik.uni-kl.de

M. Sc. Steffen Hemer
Tel.: 0631 205-2805
E-Mail: s_hemer[at]informatik.uni-kl.de

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