Karlsruher Institut für Technologie
Ein Fahrzeug, viele Aufgaben
Ein fahrerloses Fahrzeugkonzept, das sich schnell und automatisch an unterschiedliche Aufgaben anpasst, haben Forschende mehrerer Wissenschaftseinrichtungen in Baden-Württemberg im Projekt U-Shift II weiterentwickelt.
Die fahrende Plattform kann selbstständig verschiedene Aufbauten – Kapseln genannt – aufnehmen und wieder absetzen. So kann ein einziges Fahrzeug morgens Menschen transportieren, mittags Pakete ausliefern und abends als mobile Service- oder Versorgungseinheit dienen. So wird Mobilität künftig flexibler, effizienter und nachhaltiger. Die neueste Generation des Konzepts wurde jetzt am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) vorgestellt.
Die möglichen Anwendungen sind vielfältig: von On-Demand-Angeboten im öffentlichen Nahverkehr über Lieferdienste bis hin zu mobilen medizinischen Angeboten oder temporären Unterkünften. Das Konzept, Fahrzeug und Funktion konsequent zu trennen, wurde am Institut für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und wird am DLR über mehrere Projekte hinweg seit mehreren Jahren kontinuierlich weiter vorangetrieben.
»Wir wollen Fahrzeuge nicht mehr für nur einen Zweck bauen«, so Professorin Kora Kristof, Vizepräsidentin Digitalisierung und Nachhaltigkeit des KIT. »Ein Fahrzeug, das sich flexibel an unterschiedliche Aufgaben anpasst, spart Ressourcen, ist ein Baustein für eine nachhaltige Mobilität und schafft neue Möglichkeiten für den Mobilitätsstandort Baden-Württemberg.«
»Im Projekt U-Shift II haben wir viele neue Erkenntnisse gewonnen, um modulare, automatisierte Fahrzeugkonzepte und die damit verbundenen Technologien voranzubringen. Mit dieser Forschung unterstützen wir den Automotive-Standort und schaffen wichtige Grundlagen, um solche innovativen Mobilitätsideen in den praktischen Einsatz zu bringen und den Transfer auf die Straßen vorzubereiten«, bilanzierte Professorin Meike Jipp, Bereichsvorständin Energie und Verkehr des (DLR).
Ein flaches Driveboard als Herzstück des Konzepts
Ein zentrales Element ist ein flaches Driveboard mit den zentralen technischen Komponenten wie dem elektrischen Antrieb mit vier Radnabenmotoren, den Batterien, der Lenkung sowie zentralen Funktionen zur Steuerung, Überwachung und Energieversorgung, die am Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) entwickelt wurden. Das Driveboard fährt selbstständig unter die für die jeweilige Aufgabe passende Kapsel, hebt sie an und verriegelt sie. Menschen müssen nicht eingreifen.
»Man kann sich das Prinzip wie bei einem Wechselcontainer vorstellen: Statt jedes Fahrzeug neu zu bauen, bleibt die Technik gleich – nur der Aufbau wechselt«, sagt Dr. Michael Frey vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) des KIT. Am FAST entstand insbesondere das Fahrwerk mit integrierter Hubeinrichtung, die das autonome Aufnehmen und Absetzen der Kapseln ohne zusätzliche Infrastruktur ermöglicht. »Im Prinzip genügt ein Stellplatz für Kapsel und Fahrzeug«, erklärt Frey.
Technik, die sich anpasst
Beim Aufnehmen verbindet sich das Fahrzeug digital mit der Kapsel. »Durch die flexible technische Architektur kann das Fahrzeug seine Funktion je nach Einsatz verändern«, so Professor Eric Sax, Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT, wo die elektronische und softwarebasierte »Schaltzentrale« des Fahrzeugs entwickelt wurde. Diese vernetzt und steuert die verschiedenen Fahrzeugfunktionen und Kapseltechnologien miteinander. Funktionen und Sensoren passen sich automatisch an die jeweilige Kapsel an, etwa wenn Personen transportiert oder Güter ausgeliefert werden. Neue Software kann drahtlos aufgespielt werden, ähnlich wie bei einem Smartphone-Update.
Sicher unterwegs, präzise im Andocken
Mit Sensoren wie Kameras, Radar und Laser erkennt das Fahrzeug seine Umgebung. Das Sensorkonzept sowie die Systeme zur Datenverarbeitung und zur Planung der Fahrbewegungen – die beim Andocken besonders präzise arbeiten müssen – hat die Universität Ulm entwickelt. Gemeinsam mit den am FKFS erarbeiteten Systemen für die Umsetzung dieser Fahrbewegungen gelingen so zentimetergenaue Rangier- und Andockmanöver. Ein am DLR entwickeltes Verriegelungssystem hält die Kapsel während der Fahrt sicher fest.
Starkes Forschungsteam aus Baden-Württemberg
Am Projekt U-Shift II arbeiten das KIT, das DLR, die Universität Ulm und das FKFS zusammen. Projektleitung und -koordination liegen beim DLR. Das Ministerium für Wirtschaft, Handwerk und Tourismus Baden-Württemberg hat das Projekt mit 10 Millionen Euro gefördert. Davon gingen rund 1,7 Millionen Euro an das KIT.
