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27.08.2021 | Multimodale Mobilität | Interview | Online-Artikel

"CityBots werden quasi auch 'um die Ecke' schauen können"

verfasst von: Frank Jung

6 Min. Lesedauer
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Der autonome Edag CityBot soll den Verkehr in der Stadt der Zukunft revolutionieren. Johannes Barckmann, Edag CityBot Concept & Product Owner und Gerhard Körbel, Edag CityBot Engineering Director, im Gespräch mit ATZ.

Springer Professional / ATZ: Der Einsatz autonom betriebener Fahrzeuge steht und fällt mit dem Sensorkonzept. Wie legen Sie Radar, Laser und Kamera beim Edag CityBot redundant für die funktionale Sicherheit aus?

Gerhard Körbel: In dem realisierten fahr- und arbeitsfähigen Technikträger haben wir ein Sensorkonzept umgesetzt, mit dem primären Ziel eine hinreichende Genauigkeit für Eigenlokalisierung und Objekterkennung zu erreichen. Die von Edag entwickelte "Fusion Engine" verknüpft dabei unterschiedliche Umgebungsdaten aus Nah- und Fernfeld (Ultraschall und Lidar). Im Kopf (wir nennen in AVATAR) des Edag CityBots, sind weitere Systeme (unterschiedliche Kamerasysteme, Laserentfernungsmesser, Mikrophonie und Schallortung) verbaut, die ihm erweitere Wahrnehmungsfähigkeiten ermöglichen.

Doch das ist technologisch noch nicht ausreichend, um die Fähigkeiten bezüglich funktionaler Sicherheit im angestrebten Szenario ab 2030 sicherzustellen. Daher sind die nächsten Schritte zur Erreichung der zulassungsrelevanten Redundanz, die systemische Integration von Sensordaten anderer im Nahfeld befindlicher CityBots, sowie stationärer Infrastruktursensorik. Auch kann die teleoperierte Assistenz in seltenen und kritischen Situationen optionaler Bestandteil des Redundanzkonzeptes sein. Um dies bildlich zu beschreiben, werden die CityBots damit quasi auch "um die Ecke" schauen können.

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Wie flexibel muss die SW-Architektur sein, um die vielen Anwendungsmöglichkeiten des CityBots abdecken zu können? Kommen verteilte Steuergeräte oder ein einzelner Zentralrechner zum Einsatz?

Körbel: Grundsätzlich setzten wir auf eine serviceorientierte SW-Architektur (SOA). Somit ist das System bezüglich der Funktionalitäten sehr flexibel sowie erweiterbar. Schon im vorgestellten Technikträger kommt eine Middleware für die Kommunikation zwischen den verschiedenen SW Modulen zum Einsatz. Damit verfügt der CityBot schon heute über ein sehr modernes und zukunftsweisendes Konzept zur softwareseitigen Integration von Steuerungsbedarfen. Als Hardware sind hierfür zentrale High Performance Rechnerkonten geplant und auch bereits im Technikträger sind derzeit davon drei Stück verbaut.

Wie kann das Mobilitätssystem CityBot den urbanen Verkehr verflüssigen oder für die Menschen vereinfachen?

Johannes Barckmann: Im Rahmen der der Entwicklung des CityBots konnten wir mehrfach bionische Prinzipien ableiten. Das menschliche Blutkreislaufsystem ist für uns das Leitbild für ein perfektes Mobilitätssystem, das ständig in Bewegung ist und auf Auslastungsschwankungen reagieren kann. Für die vernetzte Intelligenz haben wir uns von Kopffüßlern (Oktopoden, Kalmare) inspirieren lassen: Der geniale Aufbau der Gehirne dieser Tiergattung stand Pate für das Zusammenwirken von Schwarmintelligenz und einer zentralen Steuerung.

Zur ursächlichen Vermeidung von Thromben für den Verkehrsfluss bedeutet dies z.B. die Abschaffung von Ampeln und nicht systemintegrierbaren Mischverkehr. Die Vernetzung der schwarmintelligenten Bots wiederum ermöglicht mit entsprechender Technologie eine Verkehrsflussplanung und Reaktion in Echtzeit.

Noch bestehen große Hürden beim Betrieb beziehungsweise der Genehmigung autonomer Fahrzeuge. Welche Strategie verfolgen Sie hinsichtlich einer Zulassung des Systems?

Körbel: Einen großen Beitrag zur Klärung dieser Fragen sollen mehrere Living-Laboratory-Projekte leisten. Das Interesse von Fachministerien mehrerer europäischer Länder hieran wurde mehrfach an uns herangetragen. Zur Projektbeteiligung von Versicherungs- und Auditierungs-Unternehmen finden schon seit geraumer Zeit Abstimmungen statt.

Wie könnte die Realisierung des CityBot aussehen?

Körbel: Unsere Roadmap steht seit 2019 und ist in folgende drei Schritte aufgeteilt: Schritt 1 ist die Realisierung der Living-Laboratory-Projekte ab 2021. Inhaltliche Schwerpunkte hierbei sind u.a. der Nachweis der technischen Systemrobustheit von Hard- und Software und die vernetzte Mobilität, bzw. Logistik.

Schritt 2 ist ab 2025 mit dem ersten kommerziellen Einsatz in nichtöffentlichen Bereichen wie Flughäfen und Logistikzentren vorgesehen. Ab 2030 soll dann der Launch in der Smart City, bzw. in entsprechenden Stadtquartieren erfolgen.

Gibt es in diesem Belang bereits konkrete Gespräche mit möglichen Betreibern, die über Absichtserklärungen hinausgehen?

Barckmann: Aus technischer Sicht gibt es aktuell noch kein serienreifes Produkt. Kaufanfragen auch mit konkreten Anforderungsbeschreibungen für Einzellösungen wurden bereits in 2019 an uns gestellt. Eine entscheidende Rolle für den kommerziellen Einsatz werden die Städte einnehmen. Ausschreibungen für innerstädtische Mobilitäts-, Logistik- und Umweltdienstleistung müssen dann ein branchenübergreifendes System anfordern. Die Stadt Barcelona z.B. hat dies bereits deutlich signalisiert. 

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Wo also wird man den CityBot dann in einer Art Regelbetrieb zu sehen bekommen?

Körbel: Ab Mitte 2023, so ist der Plan, in einer Testumgebung, zentral gelegen in einer großen deutschen Metropolregion, mit technologisch geeigneter Infrastruktur und dem Edag CityBot-Konzept gerecht werdenden Bedarfen. Die Klärung von Finanzierungsfragen läuft aktuell noch.

Wie adressieren Sie mit dem Fahrzeug das Thema nachhaltige Mobilität? Wird dessen Produktion CO2-neutral erfolgen?

Barckmann: Mit der Reduzierung der heutigen Anzahl von Fahrzeugen im Innenstadtbereichen auf ca. 1/5, einem hocheffizienten Gesamtkonzept für Logistik und Mobilität sowie einem Zero-Emission Antriebskonzept durch Brennstoffzellentechnologie, sollten die Edag CityBots die Frage klar beantworten können. Wobei wir hierbei selbstverständlich die nachhaltige Produktion von Wasserstoff voraussetzen.

Auch für die Produktion wird diese Nachhaltigkeit u.a. mit Smart Factory Lösungen angestrebt. Wann sich CO2-Neutralität in der weltweit verteilten Produktion in Mikrofactories realisieren lässt, ist konkret sehr schwer zu beantworten, Ziel ist dies in jedem Fall. Darüber hinaus folgen wir unserem eigenen "Eco-Class-Label", einem Konzept für die Bewertung der Gesamtumweltbilanz von Produkten.

Gemessen werden hierbei zusammenfassend die Auswirkungen auf das Öko-System im Kontext von Rohstoff- und Energieeinsatz, Emissionen und Umweltwirkungen während des gesamten Produktentstehungsprozesses und des Produktlebenszyklus sowie auch der Einfluss ethischer Aspekte.

Welche Besonderheiten galt es bei der Entwicklung des Fahrwerks zu berücksichtigen? Welche Leichtbaukonzepte wurden verwirklicht?

Körbel: Die Besonderheiten liegen sicherlich in den Anforderungen zur Manövrierbarkeit und den variierenden Achslasten – ergo der Anpassungsfähigkeit an die unterschiedlichen Einsatzkonfigurationen. Eine Allradlenkung mit radintegrierten E-Antrieben und maximalen Lenkwinkelbereich von 135° für jedes Rad ist einzigartig und natürlich eine Herausforderung für die Edag-Entwickler. Der Edag CityBot wurde hierbei mit vier von Linearaktuatoren einzeln angelenkten Rädern ausgestattet. Diese Allradlenkung beherrscht außer Geradeaus- und Kurvenfahrt zudem die Diagonal-, Querfahrt sowie die 360°-Drehung auf der Stelle. Diese Fahrfunktionen bietet bisher kein serienmäßiges Straßenfahrzeug weltweit.

Neben den bekannten Leichtbauprinzipien Form-, Konzept-, Material- und Fertigungsleichtbau sehen wir mit dem methodischen Leichtbau eine große Chance für zahlreiche Komponenten des Edag CityBot, aber auch generell in der Produktentwicklung. Mit dem sogenannten "Closed Loop Engineering" ermöglicht die Digitalisierung permanente Bauteiloptimierung und Anpassung – sowohl in der Entwicklung, aber auch nach SOP. Die Verfügbarkeit der digitalen Zwillinge und der Sensormessdaten aus Test und Betrieb sind hierfür erforderlich. Die Veränderung der Engineering-Daten erfolgt dann automatisch nach den definierten Anforderungsparametern. Konkret haben wir nach dieser Methode den Radträger entwickelt.

In den Einsatzgebieten Stadt, Flughafen und Logistikzentrum wird dieser jeweils unterschiedliche Geometrien aufweisen. Wenn sich im Laufe der Zeit die Anwendungsszenarien verändern, z.B. durch schwerere Ladungen oder neue Mobilitätsbedarfe, so können dank kontinuierliche Betriebsdatenerfassung die bereits produzierten CityBots durch angepasste Radträger optimiert werden.

Das gesamte Interview können Sie in der ATZ 9/2021 nachlesen.

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