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15.01.13Leser-Kommentare

Forschung: Ausblick auf die Autos der Zukunft

Das Automobil macht derzeit eine umfassende Wandlung durch und es ist spannend zu sehen, woran bei Herstellern, an Universitäten und andernorts geforscht wird. Wir fassen für euch interessante aktuelle Projekte und Entwicklungen der vergangenen Jahre zusammen – von Smartphone-Integration bis Gedankensteuerung.

Zukunftsweisende Drive-by-wire-Technologie ermöglicht die Lenkung des Fahrzeugs mittels Side-Stick in der Mittelkonsole.

Carl Benz setzte in seiner Motorkutsche einen Verbrennungsmotor als Antrieb ein und meldete dieses Gefährt 1886 zum Patent an. Dies gilt vielen als die Geburtsstunde des modernen Automobils. In den letzten knapp 130 Jahren hat sich das Auto zu dem entwickelt, was wir heute kennen. Doch bereits früh gab es beispielsweise Überlegungen zur Automatisierung von Fahrzeugen.

In Comics, Trickfilmen und Visionen der 1960er Jahre wurden immer wieder Fahrzeuge gezeigt, die mehr oder weniger autonom ein vorher eingegebenes Ziel ansteuerten. Erst seit den 1990er Jahren konnten durch die Fortschritte der Computertechnologie erste Konzepte für autonome Fahrzeuge ernsthaft angegangen werden. Mercedes Benz zeigt mit dem Forschungsfahrzeug F200 Imagination 1996 ein futuristisches Auto, das mit der modernsten Technik ausgestattet war und auf Kameras anstatt Rückspiegel setzte. Gelenkt wurde mit einem Joystick in der Türverkleidung oder in der Mittelkonsole. Pedale gab es nicht mehr und Beschleunigen oder Abbremsen wurde ebenfalls über den Joystick geregelt. Das Armaturenbrett war fast komplett digitalisiert und es konnte nach Belieben zwischen Links- und Rechtslenker gewechselt werden.

Mercedes Benz F200 Forschungsfahrzeug, Blick auf das Armaturenbrett.Parallel fingen auch Universitäten mit der Entwicklung autonomer Fahrzeuge an. So engagiert sich die TU Braunschweig seit vielen Jahren sehr stark in der Erforschung und Entwicklung autonomer Fahrzeuge. 2010 hat die Forschungsgruppe ein Fahrzeug namens "Leonie" über den Braunschweiger Stadtring fahren lassen. Dies stellte eine Weltpremiere dar. Leonie konnte auf der zweispurigen Fahrbahn mit bis zu 60 km/h die Spur halten, Kreuzungen berücksichtigen, Hindernisse beachten, Abstände und die eigene Geschwindigkeit dem fließenden Verkehr anpassen.

DARPA Urban Challenge

Ein durch das Verteidigungsministerium der USA gesponserter Wettbewerb (2004, 2005 und 2007) für autonom agierende Fahrzeuge galt als der ultimative Härtetest. Dabei mussten die Fahrzeuge ein bestimmtes Gebiet befahren. Anders, als bei sonstigen Tests, durften keine Personen in den Fahrzeugen sitzen und auch keine korrigierenden Kommandos der Teams an das Fahrzeug gesendet werden. Deutsche Forschungseinrichtungen wie die TU Braunschweig oder Uni Karlsruhe waren bei dieser Veranstaltung vertreten.

Software regelt den Verkehr für autonome Fahrzeuge

Nicht nur die Fahrzeuge sollen autonom handeln, sondern auch die Regelung des Straßenverkehrs soll zukünftig autonom geregelt werden. Ziel ist es, den Straßenverkehr sicherer zu machen und Kreuzungen komplett von Ampeln zu befreien. Ausgangspunkt ist die Universität Texas mit Professor Peter Stone an der Spitze. Er hält Verkehrszeichen für autonome Fahrzeuge für überflüssig. Sich selbst steuernde Fahrzeuge sollen sich vorher auf ihrem Weg an Kreuzungen anmelden und dann von der Software einen "Slot" zugewiesen bekommen, um die Kreuzung ohne Anhalten überqueren zu können.

Das Steuerungsmanagement greift dabei aktiv in die Elektronik des ankommenden Fahrzeugs ein. Wenn die Verkehrsdichte zunimmt, regelt die Software die Geschwindigkeit der sich nähernden Fahrzeuge so, dass sie mit möglichst geringer Verzögerung passieren können. Dadurch wollen Stone und seine Kollegen Staus und Unfälle an Kreuzungen verhindern.

Ein Knackpunkt ist hierbei allerdings, dass der Faktor Mensch komplett ausgeschlossen werden muss. Fußgänger müssten berücksichtigt werden und das System kann nicht richtig und uneingeschränkt arbeiten, wenn zugleich klassische Fahrzeuge unterwegs sind.

In den folgenden beiden Videos wird das gezeigt:

 

Google ist eine treibende Kraft

Google gehört mittlerweile zu den treibenden Kräften, wenn es um autonome Fahrzeuge geht. 2010 wurde das "Self-Driving Project" ins Leben gerufen. Durch einen enormen finanziellen und technischen Einsatz wurden unterschiedliche Fahrzeuge mit Kameras und Sensoren ausgerüstet. Insgesamt haben die Google-Fahrzeuge über 480.000 Kilometer zurückgelegt. Bei den zahlreichen Testfahrten musste nie durch den Menschen eingegriffen werden und es ereignete sich kein einziger Unfall, wenn das System die Steuerung und Kontrolle übernahm.

Auch Googles Lobbyarbeit zahlt sich aus. Der US-Bundesstaat Nevada hat seine Gesetzgebung dahingehend geändert, dass "robotic cars" uneingeschränkt im Straßenverkehr fahren dürfen. Auch in Florida sind autonome Fahrzeuge zugelassen und erst jüngst hat der Bundesstaat Kalifornien ein entsprechendes Gesetz erlassen. Ganz wird der Technik allerdings nicht vertraut: In den Gesetzen wird ausdrücklich ein Fahrer mit gültigem Führerschein zwingend vorausgesetzt, damit bei Bedarf eingegriffen werden kann.

Deutsche Automobilhersteller spielen nur eine Nebenrolle

Während die treibenden Kräfte Google und Universitäten sind, hält sich die deutsche Automobilindustrie eher zurück. Die Konzentration liegt auf Teilautomatisierungen, also das Erkennen von Straßenschildern oder das Betätigen der Bremse, wenn der Fahrer ein Hindernis zu spät erkennt und kaum noch reagieren kann. Die wirklich revolutionäre Forschung und Entwickler hin zu autonom fahrenden Autos wird hingegen anderen überlassen.

Noch sieht die Technik am selbstfahrenden Lexus sehr klobig aus.Audi wäre hier als eine Ausnahme zu nennen. Der Konzern hat auf der Technikmesse CES gerade ein Fahrzeug gezeigt, das eine einen Parkraum finden und selbständig einparken kann.

Weiter ist man da bei Toyota. Ebenfalls auf der CES wurde ein Lexus L600h vorgeführt, der mit Radar und Kameras ausgestattet ist. Dadurch werden andere Fahrzeuge, Verkehrsschilder und Markierungen auf der Fahrbahn erkannt. Der so ausgestattete Lexus wird von Toyota als "Active Safety Research Verhicle" bezeichnet und soll komplett auf einen Fahrer verzichten und am Straßenverkehr teilnehmen können. Kollege Jan Tißler hat bereits über Audi und Toyota auf der CES 2013 berichtet.

Volvo will bis 2014 marktreifes System anbieten

Bei Volvo will man bis zum Jahr 2014 mit der Entwicklung und Erprobung fertig sein. Bis zu einer Geschwindigkeit von 50 km/h soll demnach das Fahrzeug selbst fahren können. Vorerst steht also der städtische Straßenverkehr im Mittelpunkt. Erst später sollen dann auch höhere Geschwindigkeiten komplett autonom möglich sein.

Wie bei anderen Herstellern wird auch bei Volvo auf eine Kombination aus Sensoren, Kameras und Lasern gesetzt, die permanent den Verkehr überwachen. Damit ist allerdings nicht Schluss. Denn die Überwachung soll bei Volvo auch im Innenraum Einzug halten. So soll das Fahrzeug automatisch in den autonomen Modus umschalten, wenn der Fahrer einmal einschlafen sollte.

Eine weitere Ergänzung wird ein auf WLAN basiertes Kommunikationssystem sein. Durch das sich das Fahrzeug in einen Konvoi eingliedern kann. Vom Führungsfahrzeug kommen dann Informationen über die Fahrtrichtung, Geschwindigkeit, sowie Beschleunigung und Verzögerung und auch die einzelnen Lenkbewegungen werden übermittelt und in Steuerbefehle des eigenen Fahrzeugs umgewandelt.

Auf Seite 2: Autos mit Gedanken steuern und weitere interessante Projekte und Pläne von Firmen wie Continental, Kia und Hyundai.

Autos mit Gedanken steuern

Steuerung eines Fahrzeuges durch Gedanken ist bereits heute möglihch. (© FU Berlin)

In eine andere Richtung gehen da Forscher der Freien Universität Berlin. Sie sind seit 2011 dabei, Fahrzeuge mittels Gedanken zu steuern. Die Informatiker des Innovationslabor Autonomos messen mit Hilfe von Sensoren, die auch für Elektroenzephalogramme (EEG) zur Behandlung von Epileptikern oder bei Schlafstörungen zum Einsatz kommen. Dabei werden elektrischen Wellenmuster einer Testperson gemessen, die entstehen, wenn an die elementaren Steuerbefehle "links", "rechts", "Beschleunigen" und "Bremsen" gedacht wird. Nachdem die Wellenmuster aufgezeichnet wurden, gelangen sie in einen Computer, der die Befehle umwandelte und so das Fahrzeug beschleunigen, abbremsen oder abbiegen ließ.

Auf dem ehemaligen Berliner Flughafen Tempelhof wurde ein Praxistest durchgeführt. Die Testperson hatte dabei Sensoren am Kopf befestigt, die mit der Steuereinheit im Fahrzeug verbunden waren. Der Test klappte. Allerdings gab es minimale Verzögerungen zwischen gedachtem Befehl und ausgeführter Handlung des Autos.

 

Continental entwickelt ebenfalls autonome Systeme

Die in Hannover ansässige Continental AG ist einer der größten Zulieferer der Welt für die Automobilindustrie und hat den Schwerpunkt auf Reifen. Aber auch in Hannover wird über Systeme nachgedacht, um Fahrzeuge autonom agieren zu lassen.

Erst kürzlich gab Continental seine Strategie für das autonome Fahren ab 2016 bekannt. Bis dahin soll ein teilautomatisiertes System entwickelt und in Serie gebracht werden. In diesem ersten Schritt sollen Fahrzeuge selbstständig im Stop & Go Verkehr bis zu einer Geschwindigkeit von 30 km/h agieren können. Der Fahrer muss dabei jederzeit die Kontrolle übernehmen können.

Ab 2020 plant der Konzern, dass hochautomatisierte Systeme serienreif sind. Bei diesem Schritt ist eine permanente Überwachung durch den Fahrer nicht mehr zwingend notwendig. Aber auch hier gilt, dass der Fahrer jederzeit die Kontrolle wieder übernehmen können muss. Mit der Hochautomatisierung sollen Geschwindigkeiten von mehr als 30 km/h möglich sein, ohne dass der Fahrer eingreifen muss. Mit diesem System kann der Fahrer also letztlich andere Tätigkeiten ausüben, ohne den Verkehr überwachen zu müssen.

2015 soll es dann so weit sein und die Vollautomatisierung soll Einzug halten. Dies ist der letzte Schritt in der Strategieplanung von Continental. In diesem Szenario können Fahrzeuge bis zu einer Geschwindigkeit von 130 km/h vollkommen automatisiert steuern. Aber auch hier beschränkt sich die Automatisierung auf die Autobahn und nicht auf Landstraßen oder innerstädtischer Verkehr. Ebenfalls wird die Kontrolle des Fahrers wieder beginnen, sobald die passende Autobahnausfahrt erreicht wurde.

Für die Sicherheit will man auch vorsorgen. So soll das Fahrzeug sich selbst schützen, wenn die Ausfahrt erreicht wurde, der Fahrer allerdings nicht wieder die Kontrolle übernimmt. Dann soll das Auto abbremsen und auf dem Seitenstreifen anhalten.

Kreuzungen sind generell eine Herausforderung für autonome Fahrzeuge.

Continental betont, dass der Fahrer nicht entmündigt werden solle und er jederzeit die volle Kontrolle über das Fahrzeug wiedererlangen kann. Die Übernahme durch den Computer geschieht nur dann, wenn es vom Fahrer selbst aktiviert wird.

Ein weiteres Thema ist bei Continental die Vernetzung der Fahrzeuge untereinander. Nach den Vorstellungen des Unternehmens sollen Fahrzeuge miteinander kommunizieren können. So können Informationen über Staus, Verkehrsbehinderungen oder Unfälle in enormer Geschwindigkeit von Fahrzeug zu Fahrzeug weitergegeben werden.

Kia integriert Google und automatischen Notruf

Fahrzeughersteller bieten aktuell zahlreiche Lösungen an, um das Smartphone mit dem Auto bzw. der eingebauten Entertainmentanlage zu verbinden und zu vernetzen. Neu ist bei Kia Motors die Integration von Google Maps in das Entertainmentsystem des Herstellers. Geplant ist bei Kia, dass sich der Fahrer bereits vor der Fahrt eine Route auswählt und diese dann online auch im Fahrzeug verfügbar ist. Auch Hinweise auf interessante Orte und Sehenswürdigkeiten sind geplant.

Kia will zudem Daten vom Fahrzeug zum Smartphone senden. Wenn beispielsweise der nächste Termin für die Wartung fällig wird, erfährt man dann auch auf diesem Weg. Integriert wird auch 911 Connect: Dieses Feature sendet automatisch einen Notruf ab, wenn bei einem Unfall die Airbags ausgelöst haben. Dabei kann der Fahrer innerhalb der ersten zehn Sekunden den automatischen Notruf deaktivieren.

Kia wird mit dem Sorento im ersten Quartal damit beginnen, diese Features umzusetzen und kontinuierlich auch auf andere Modelle ausweiten.

Hyundai ersetzt den Autoschlüssel durchs Smartphone

Hyundai möchte bis 2015 den Autoschlüssel durch das Smartphone ersetzen. Dabei wird mittels des Kurzstreckenfunks NFC und eines kleinen Aufklebers in der Windschutzscheibe das Auto entriegelt. Das Smartphone übernimmt dann ebenfalls die Funktion des Zündschlüssels. Wie auch bei Kia oder den meisten anderen Herstellern kann das Radio bzw. die Entertainmentanlage durch das Smartphone gesteuert werden und das Abspielen von Mediainhalten wie Musik ist dadurch möglich.

Problematisch wird es, wenn das Smartphone einmal abhandenkommt, oder kaputt geht. Was macht der Besitzer des Fahrzeugs dann? Einen Plan B gibt es bei dem Vorhaben von Hyundai derzeit offfenbar nicht.

Fazit

Die Automobilhersteller zeigen mal mehr und mal weniger Interesse, die digitale Welt mit dem eigenen Auto zu verbinden. Mittlerweile dürften die meisten Hersteller eine Möglichkeit anbieten, zumindest das Entertainmentsystem mit dem Smartphone zu steuern. Weitere Extras und Features hingegen bieten nur die wenigsten und selbst das wird in einigen Fällen noch einiges an Zeit brauchen.

Die Königsdisziplin, ein Fahrzeug autonom agieren und durch den Verkehrsdschungel zu manövrieren wird noch einige Jahre in Anspruch nehmen. Hier ist vor allem Google die treibende Kraft. Aber auch wenn die Technik in einigen Jahren ausgereift sein wird, so ist noch der Gesetzgeber gefordert, um den Weg frei zu machen, damit diese Konzepte auch tatsächlich auf unsere Straßen kommen und Alltag werden können.

Kommentare

  • Johannes

    15.01.13 (12:50:41)

    Schwer vorstellbar das die ersten Systeme so gut funktionieren das sie Marktreif sind. Wenn es wirklich so ausgereift ist wäre das eine Tolle Sache aber sich vorzustellen was für den reibungslosen Ablauf des Systems alles beachtet werden muss ist Wahnsinn.

  • David

    16.01.13 (09:25:50)

    Deutsche Automobilhersteller spielen nur eine Nebenrolle Das ist mal wieder so ein ärgerlicher Kommentar, der meinen Glauben in den Web-Journalismus auf die Prüfung stellt. Ein wenig (Google) Recherche hätte gezeigt, dass (zum Beispiel)... * ...VW (im Team mit Stanford) die erste DARPA Grand Challenge, damals noch in der Wüste, gewonnen hat * ...Daimler den Zukunftspreis für ein Stereo-System für Umgebungserkennung und -interpretation gewonnen hat * ...Daimler den führenden Forscher auf dem Gebiet der Erkennung von Fußgängern und anderen Verkehrsteilnehmern beschäftigt * ...Assistenzsysteme, welche die Deutsche Auto-Industrie sehr innovativ entwickelt, notwendige Teilkomponenten für autonome Fahrzeuge sind. Dieselbe Technik, die heute einen menschlichen Fahrer unterstützt, wird morgen ein vollautonomes Auto antreiben. Auch dieses muss, wie in dem Artikel richtig bemerkt - Hindernisse, Verkehrsteilnehmer, Schilder, etc erkennen; alles Dinge, die in der deutschen Autoindustrie erforscht und entwickelt werden. Es ist schade, wenn sich deutschsprachige Technik- (oder wohl doch eher Gadget-) Journalisten mehr auf die amerikanische Presseabteilungen verlassen als auf die eigene Recherche.

  • Florian

    16.01.13 (10:02:31)

    Ja dem schließe ich mich ebenfalls an. Ein Spaziergang durch Detroit würde der Meinung vielleicht auf die richtige Spur verhelfen :-) Audi wäre hier als eine Ausnahme zu nennen. Der Konzern hat auf der Technikmesse CES gerade ein Fahrzeug gezeigt, das eine einen Parkraum finden und selbständig einparken kann. Wie ich bereits aufgeführt habe, sind hierzu sämtliche deutschen Automarken in der Lage. Es ist lediglich die Gesetzgebung welche verbietet, dass das KFZ selbständige Tätigkeiten ausführt. Ob Spurassistent, Parkpilot, etc. LG Flo P.S.: Sieht man sich das Armaturenbrett des: ,,Mercedes Benz F200 Forschungsfahrzeug von 1996" an fällt auf, dass die Verarbeitungsqualität dem entspricht was aktuelle Autohersteller aus anderen Ländern heute produzieren.

  • Florian

    16.01.13 (10:10:09)

    P.S. (die 2.) Und was folgende Animation betrifft (http://neuerdings.com/2013/01/15/autos-der-zukunft/pr_2012_12_18_environment_detection_de/) ist dies Stand der Technik des Touareg / Pheaton (auch) bei VW. LG Flo

  • modbom

    19.01.13 (16:17:58)

    Auch ich kann mich dem nur anschließen. Und noch ein Kommentar zur "Ausnahme" Audi: BMW hat Mitte 2011 Ihre Arbeit an einem Autobahnpiloten vorgestellt (jedenfalls das, was rechtlich unbedenklich gezeigt werden konnte). Daimler ist, wie schon genannt, mit seinem Stereo-System sowieso ganz vorne. Und wenn man bedenkt, dass Audi gar keine eigene Forschungsabteilung hat, sondern "nur" Vorentwicklung betreibt, dann würde mich doch sehr interessieren was die Konzernforscher in Wolfsburg so alles für Spielchen veranstalten. Irgendwo müssen die Ideen von Audi ja ihren Anfang genommen haben, denn Stanley, Junior, iCar, eT, TAP und wie sie alle heißen sind ja auch schon etwas älter. Googles hohe Lernkurve erklärt sich übrigens auch ganz einfach, b.z.w. lässt sich an einer Person festmachen: Sebastian Thrun. Wem fällt da was auf? ;-)

  • Pierre

    04.02.13 (13:11:29)

    Ich bin ja auch für tolle Ideen in der Entwicklung aber hoffe das man dabei nicht vergisst das man in einen Auto sitzt und selbst auch mitdenken sollte was manchen Menschen nicht mal bei einen Navi mehr gelingt.

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