TREND Autonome Nutzfahrzeuge: Robo-Trucks auf dem Betriebshof

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Alles spricht von selbstfahrenden Superkarossen auf unseren Strassen. Dabei spielt sich die autonome Revolution fast unbemerkt erst einmal in Lagerhallen und auf Fabriksgeländen ab.

Autonomes Fahren beginnt fernab von Autobahnen und Landstrassen in Lagerhallen, Werksgeländen und auf den Hinterhöfen großer Logistikunternehmen. Hier existiert das ideale Testfeld für die Mobilität der Zukunft. Keine rasenden Ferraris, keine unkonzentrierten Fußgänger oder plötzlich auftauchenden Radfahrer stellen dort Sensoren und Algorithmen vor schwer lösbare Aufgaben. Die Geschwindigkeiten liegen mit maximal 15 bis 20 Stundenkilometern deutlich unter denen im Straßenverkehr, und die Frage der Haftung ist überschaubar. Mitarbeiter können belehrt werden und Unbefugte haben keinen Zutritt. Zudem brauchen Nutzfahrzeuge oftmals keine Straßen-, sondern nur eine Maschinenzulassung. Autonome Technologien lassen sich deshalb auf Betriebsgeländen schon in naher Zukunft implementieren. Und das mit deutlich weniger Aufwand als im öffentlichen Verkehr.

Lkw-Fahrer als Lotsen

So forscht etwa das Fraunhofer IVI im Verbundprojekt AutoTruck zusammen mit der Industrie an Technologien für autonom agierende Lkw in Logistikzentren. Müde Fahrer könnten damit bereits am Tor zum Betriebshof aussteigen und den Rest vom Lastwagen erledigen lassen.

Kernstück der Lösung ist ein Online-Leitstand, der weltweit über Internet-Browser bedienbar ist. Ein einzelner Operateur kann so beispielsweise in München fünfzig Fahrzeuge in Dresden oder sonst irgendwo auf der Welt steuern. Die Live-Manöverplanung „TruckTrix“ berechnet dabei den zu fahrenden Weg unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeometrie sowie vorhandener Hindernisse und anderer autonomer Laster. Antrieb und Lenkung kontrollieren eigens dafür entwickelte Regelalgorithmen. Weitere Einbauten wie spezielle Sensoren, Aktuatoren und Steuergeräte für autonomes Fahren sollen in den nächsten Monaten folgen. Erste eigenständige Testfahrten sind für 2019 geplant.

Eine Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Forschungszentrums Informatik FZI am KIT und der Stuttgarter Straßenbahnen AG (SSB) zeigt im Modell, wie autonomes Fahren auf dem Bus-Betriebshof funktionieren und zur Kostensenkung beitragen kann.

Autonome Nutzfahrzeuge weltweit

Dass vernetzte, autonom fahrende Lkw die Transportlandschaft der Zukunft prägen werden, wissen auch die Lkw-Hersteller. So fahren etwa autonome Nutzfahrzeuge von Scania im Hafen von Singapur oder in Minen selbstständig Verladestationen an oder bringen Container ans Ziel. Dazu sind sie mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet. Alle Informationen laufen in einem Tower zusammen, von dem aus der zum Lotsen mutierte Fahrer seine Laster navigiert. Ende letztes Jahr hatte Scania den ersten komplett autonomen Prototypen für einen Kunden nach Afrika verschifft, wo er in einer Mine fahrerlos seinen Dienst verrichtet.

Der Volvo VM Autonomous hilft dagegen bei der Zuckerrohrernte in Brasilien. Digitalisierte Karten, GPS und elektrische Lenkunterstützung weisen ihm seinen Weg durch die 45 Zentimeter dicken und über drei Meter hohen Pflanzen. Der Fahrer steuert bis an den Feldrand, drückt dann eine Taste auf dem Touchscreen, und der Dreiachser beginnt selbsttätig synchron zur Erntemaschine seine Fahrt übers Zuckerrohrfeld. Für die Positionsbestimmung sorgen GPS-Antennen, und hochempfindliche Gyroskope identifizieren Neigung und Richtungsänderungen. Mit der sogenannten RTK-Vermessung (Real Time Kinematic) und dem simultanen Empfang von GNSS-Satellitensignalen werden dabei Genauigkeiten von 1 bis 2 cm erreicht.

Gabelstapler denkt mit

Eine Nummer kleiner, aber nicht weniger innovativ, ist der voll vernetzte Elektro-Gabelstapler Forklift vom Automobilzulieferer ZF. Er steuert eigenständig den Lagerort an, holt die Ware ab und transportiert sie zum Besteller. Kameras und Radar-Sensoren erfassen auf seinem Weg Personen oder Hindernisse wie Gitterboxen oder Paletten. Die Dateninterpretation erfolgt dabei auf dem mit NVIDIA entwickelten KI-Zentralsteuergerät ZF ProAI mit Hilfe von Deep-Learning-Algorithmen. Das Fahrzeug kann außerdem selbstständig Aufträge priorisieren und so über die optimale Reihenfolge und Route entscheiden. Dazu agiert es in einem digitalisierten Fertigungsverbund und kommuniziert dort sowohl mit dem Warenwirtschaftssystem als auch mit der Infrastruktur und weiteren Fahrzeugen.

Autonom in der Produktion

Das könnten zum Beispiel sogenannte Routenzüge im BMW Group Werk Dingolfing sein. Diese Transportmittel zur just-in-time Fließbandbestückung versorgen dort Montagebänder mit über 20.000 Sachnummern. Neu entwickelte Automatisierungskits rüsten seit kurzem bestehende manuelle Routenzüge mit eigener Intelligenz auf, um die Portionierzonen in der Montagehalle direkt mit Teilen beliefern zu können. Eine dynamische Routenführung nach Lieferpriorität und die selbstständige Umfahrung von Hindernissen sind dabei die wichtigsten Eigenschaften.

Technisch funktioniert die autonome Steuerung und Navigation über Lasersignale durch sogenannte Laser-Multilateration. Dazu wird die Hallenumgebung mehrmals pro Sekunde mit Lasern abgetastet und die Reflektionen als 2D-Raumprofil dargestellt. Auf diese Weise steuert der Routenzug mit einer Positioniergenauigkeit von +/- 10 mm durch die Hallen. Die Lösung erfordert zudem keinerlei Infrastrukturanpassungen in den Montagehallen und Logistikbereichen.

Fazit

Autonomes Fahren ist nicht nur auf öffentlichen Strassen ein wichtiger Baustein neuer Mobilitätskonzepte. So erledigen autonome Nutzfahrzeuge innerhalb von Logistikzentren und Betriebshöfen den Warenumschlag effizienter, sicherer und kostengünstiger. Dazu lassen sich viele der entwickelten Technologien mittel- bis langfristig auf den öffentlichen Straßenverkehr übertragen.

 


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Autonome Nutzfahrzeuge (Bild: Daimler).

In Zukunft sucht man den Fahrer immer häufiger vergebens. (Bild: Daimler).