Entwicklerboard auf der Rennstrecke
Autonomes Rennauto mit Raspberry Pi am Steuer
Nur ein einziges Rennauto konnte bei der brasilianischen Ausgabe der Formula SAE die Aufgaben in der neuen Kategorie für autonome Fahrzeuge meistern. Gesteuert wird es von einem – veralteten – Raspberry Pi.
Schon seit 1981 spornt der Konstruktionswettbewerb Formula SAE jedes Jahr Studenten aus Bereichen wie Fahrzeugbau, Mechatronik und Informatik dazu an, gemeinsam ein eigenes Rennauto zu entwerfen und bauen, um so wertvolle Praxiserfahrungen zu sammeln. In Deutschland nehmen daran unter anderem Teams der TU München und der TU Berlin regelmäßig teil. Nachdem sich der Wettbewerb in den letzten Jahren schon deutlich stärker für elektrische Antriebe geöffnet hatte, wollte der brasilianische Ableger jetzt noch einen Schritt weiter gehen und erweiterte das Programm um eine neue Kategorie für autonome Fahrzeuge. Obwohl der entsprechende Parcours für den Anfang recht einfach gestrickt war, schaffte es am Ende aber nur ein Fahrzeug, ihn komplett autonom zu absolvieren: Der »AMP-223« des Teams »Ampera Racing« von der staatlichen Universität Santa Catarina, das in den letzten zehn Jahren bereits mehrere Preise in der EV-Kategorie (Elektroautos) der Formula SAE einheimsen konnte. Doch die Aufgabe ein autonomes Fahrzeug zu konstruieren war für die Studenten und auch ihre Professoren völliges Neuland. Erobert haben sie dieses mit einem erstaunlich minimalistischen Ansatz, der auf wenige und günstige Standardkomponenten von der Stange setzt.
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Raspberry Pi 3 am CAN-Bus
So reicht dem Eigenbau-Roboflitzer als »Auge« etwa ein einzelnes Luxonis OAK DW Kameramodul. Dieses verfügt über eine integrierte VPU (vision processing unit), die mittels des YOLO Objekterkennungsmodells die zur Streckenbegrenzung verwendeten Pylonen erkennen kann. Die dabei gewonnen Daten werden an einen Raspberry Pi gesendet, der daraus mit den selbstgeschriebenen Python-Algorithmen des Teams eine Karte und Strecke erstellt. Wohlgemerkt reicht dem Ampera-Team hierfür ein schon etwas betagter Raspberry Pi 3 Model B. Der errechnet aus dem Abgleich der geplanten Ideallinie und der realen Position dann die notwenigen Steuerbefehle wie Lenkeinschlag, Beschleunigung und Bremsen und sendet sie an die ECU (electronic control unit). Für eine möglichst effiziente Datenübertragung zwischen allen verbauten Komponenten nutzt das findige Team einen CAN-Bus, der über ein eigenes Modul mit einem CAN-Transceiver und -Controller an den Pi im Cockpit des AMP-223 angebunden ist.
Selbstredend handelt es sich dabei nur um eine Art Minimalsystem für ein selbstfahrendes Auto, das im echten Renn- oder gar Straßenverkehr völlig überfordert wäre. Aber es zeigt doch eindrucksvoll, was selbst mit günstigsten Bauteilen und etwas Kreativität und Knowhow alles möglich ist.
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