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Wie emsige Ameisen sollen sie in Zukunft Güter selbstständig von A nach B bringen oder wie von Geisterhand geführt den richtigen Weg durch den Großstadtdschungel finden: autonome Fahrzeuge stehen im Fokus zukunftsorientierter Mobilität. Für ihr Forschungsprojekt haben sich Prof. Dr. Michael Reke und Prof. Dr. Alexander Ferrein vom Institut für Mobile Autonome Systeme und Kognitive Robotik (MASKOR) der FH zusammengeschlossen, um an einer einheitlichen Softwarearchitektur für autonome Fahrzeuge zu forschen. Die Herausforderung dabei: Ob 40 Tonnen schwerer Radlader im Tagebau oder der Kleinwagen für die Stadt, die Software soll in den unterschiedlichsten Fahrzeugtypen zum Einsatz kommen und die Entwicklung autonomer Fahrzeuge effizienter machen.   

„Zu Recht nennt die FH Aachen die Mobilität als einen ihrer Forschungsschwerpunkte, denn die Sicherstellung einer nachhaltigen Mobilität betrifft nahezu alle Bereiche unseres gesellschaftlichen und industriellen Lebens. Wir freuen uns, diesen Schwerpunkt als Forscher an der FH Aachen aktiv mitzugestalten“, erzählt Prof. Reke, Professor für Fahrzeugsoftware. Weiter führt er aus, dass das automatisierte Fahren zudem ein wichtiger Beitrag zu einer verbesserten Verkehrssicherheit und erhöhten Ressourceneffizienz sei.

Da die Fahrzeugtypen nicht nur verschiedene Abmessungen in ihrer Bauweise aufweisen, sondern sich auch in unterschiedlichem Terrain bewegen, gilt es die Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den autonomen Funktionen zu identifizieren und in der Software- und Hardwarearchitektur zu berücksichtigen. Mit Hilfe einer gemeinsamen Softwarearchitektur könne sich die Forschung in Zukunft noch stärker auf die spezifischen Eigenschaften und Anwendungen jedes individuellen Fahrzeugs konzentrieren, da Module für die Lokalisierung und Objekterkennung, die in jedem mobilen autonomen System benötigt werden, wiederverwendbar eingesetzt werden würden. Somit profitieren auch andere Projekte auf direkte oder indirekte Weise von Arbeiten an verschiedenen Fahrzeugen. Als einheitliche Grundlage der Softwarearchitektur wird das Robot Operating System (ROS) in der ROS2-Variante genutzt. 2020 gehörten die Wissenschaftler:innen damit zu den ersten Forschergruppen weltweit, die diese neue Version des Systems für das automatisierte Fahren von Fahrzeugen eingesetzt haben.  

Um ein Fahrzeug zu einem automatisierten Fahrzeug umzubauen, wird dabei zunächst untersucht, wie eine Fernsteuerung für die Bremse, das Gas und die Lenkung realisiert werden kann. Danach wird das Fahrzeug mit umfangreicher Sensorik, bestehend aus unter anderem Kamera, LiDAR-Messinstrumenten und Radar, ausgestattet. Nach der Installation eines Computers für das Automatisierungssystem kann durch die Hilfe von Simulationen die Software auf das Fahrzeug angepasst werden.

Anwendungsbeispiele für die Weiterentwicklung des automatisierten Fahrens hin zum kooperativem automatisierten Fahren durch die Einbindung von V2X und mobilen Datenverbindungen für die Komminikation mit anderen Fahrzeugen und der Infrastruktur lassen sich beispielsweise in dem Projekt Hi-Drive finden Zusammen mit der Hyundai Motor Europe Technical Center GmbH (HMETC) in Rüsselsheim als Forschungspartner wird hierbei an einer einheitlichen europaweiten Kommunikation automatisierter Fahrzeuge gearbeitet und die Integration der Softwarearchitektur, der notwendigen Hardware (Sensoren, Computer) sowie den Kommunikationsschnittstellen in ein Prototyp-Fahrzeug vorgenommen.  Die Fahrzeuge sollen demnach sowohl untereinander, als auch mit Elementen der Infrastruktur, beispielsweise Straßenschilder, kommunizieren. Dadurch kann der Straßenverkehr sicherer und flexibler gestaltet werden, da durch die Einbindung der Kommunikation mit der Umwelt die Sichtweite des Fahrzeugs über die der eingebauten Sensoren und  deren Sicht hinaus erweitert wird. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist das von dem Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt ARTUS, bei welchem eine Flotte an Raddumpern schwer zugängliche Teile eines Bergwerks selbstständig erschließen kann.

„Durch unsere Forschung möchten wir auch dem Fachkräftemangel begegnen und unseren Beitrag zur Automatisierung leisten“, erklärt Prof. Ferrein.

Weitere Informationen:

Forschungspreis 2024

Forschungspreisnominierter Prof. Dr. Bodo Kraft