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Gewählte Kategorie Maschinenbau
Mit car-to-x zu mehr Sicherheit im Verkehr
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Ringen um Standards für den Datenaustausch zwischen Fahrzeugen
Staus auf den Straßen – der triste Alltag vieler deutscher Autofahrer. Geht es nach den Verkehrsvisionären, wird die elektronische Intelligenz im Automobil die Staugefahr sowie Gefahrenpotenziale für den Fahrzeuglenker bald reduzieren. Noch weiter in die Zukunft reicht das Konzept der Vernetzung von Fahrzeugen untereinander, die den Verkehr damit aktiv steuern können.
Der Terminus technicus für solche Forschungsarbeiten: „Car-to-X-Kommunikation“.
Sensorik über Video, Laser und Lidar erlaubt Fahrzeugen schon heute, die Umwelt in begrenztem Umfang selbständig wahrzunehmen und sie mit der Elektronik im Fahrzeug zu verbinden. Solche Fahrerassistenzsysteme werden gerade von Herstellern deutscher Nobelkarossen seit Jahren vorangetrieben. Über Funk vernetzt, würde ein gigantischer Verkehrsorganismus entstehen.
Was schon heute theoretisch machbar wäre, scheitert aber an den realen Fakten. Denn die Hersteller sind mit ihren zahlreichen Forschungsanstrengungen im Automotive-Bereich ausschließlich mit selbst entwickelten Plattformen unterwegs. Gemeinsame Standards für den herstellerunabhängigen Austausch von Daten aus diesen Plattformen heraus gibt es derzeit nicht. Prof. Dr. Raymond Freymann, Geschäftsführer der BMW Group Forschung und Technik, gibt in Statements auch Einblicke in die BMW-Forschungsphilosophie.
Im Gemeinschaftsprojekt simTD sucht ein von der deutschen Automobilindustrie geprägtes Konsortium nach gemeinsamen Lösungen und Standards. Auch Zulieferer sowie Kommunikationsunternehmen und Forschungsinstitute sind daran beteiligt, der Bund fördert mit großen Beträgen. simTD steht für Sichere Intelligente Mobilität Testfeld Deutschland. In einem groß angelegten Feldversuch soll nicht nur die elektronische Ausrüstung in den Fahrzeugen erprobt werden, sondern auch die Kommunikations-Schnittstelle zwischen den Fahrzeugen über Funk. Basis hierfür sind WLAN- und Mobilfunk-Netze. Anfang 2013 sollen die vom Bund geförderten Forschungsergebnisse des vierjährigen Projekts präsentiert werden. Ein erster Zwischenbericht von simTD ist für Oktober 2011 avisiert.
Alle Beteiligten hoffen auf den großen deutschen Wurf. Die hier ansässige Automobilindustrie möchte mit dem Test ihre zweifellos vorhandene Pionierrolle im Bereich Automotive für den künftigen Markt stärken und zudem Fakten für herstellerunabhängige Standards schaffen. Ob sie stark genug ist, amerikanische und asiatische Hersteller auf den vorwiegend deutsch getriebenen Standardisierungskurs zu bringen?
© mce mediacomeurope GmbH 2011
Boomende Zukunftsbranche Optoelektronik
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Infomercial des VDI Technologiezentrum
Der Markt der „Lichtlösungen“, die Photonik, ist heute weltweit über 250 Milliarden Euro schwer und glänzt mit zweistelligen Wachstumsraten. Allein in Deutschland beschäftigt er über 120.000 Menschen. Die Branche bleibt auf expansivem Wachstumskurs.
Der Beitrag des VDI Technologiezentrum zeigt konkrete Beispiele innovativer Lösungen. Ein Modellprojekt für neue Beleuchtung befindet sich in Trier. Im Schulzentrum am Mäusheckerweg sollen bald alle Klassenräume in klarem LED-Licht erstrahlen. Das soll die Energiekosten im Betrieb auf etwa ein Drittel senken. Ein anderes beleuchtetes Beispiel kommt aus der Medizintechnik: An der Charité in Berlin untersuchen Prof. Dr.-Ing. Jürgen Lademann und sein Team mit Hilfe photonischer Medizintechnik nicht-invasive Untersuchungsmethoden. Das dritte Beispiel kommt aus dem Maschinenbau, wo bei der Firma EOS aus Krailling mit Licht, dem sogenannten Laser-Sinter-Verfahren, Geigen produziert werden. Die künftigen Möglichkeiten der Produktion mit Laser-Sintern sind enorm und reichen bis zu individuell gefertigten Prothesen.
© VDI Technologiezentrum 2011
Wer ist wer? … wie Rechner Gesichter erkennen
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Nachwuchsforscherin entwickelt optimierte Software
Die Gesichtserkennung – eine Aufgabe, die im menschlichen Gehirn meist selbstverständlich und unbewusst abläuft – ist in der Computerwissenschaft heute noch Forschung an der Front der Entwicklung. An der Universität des Saarlandes sucht die Nachwuchsforscherin Kristina Scherbaum nach neuen Algorithmen.
Mit dem dafür entwickelten Machine-Learning-Verfahren ist der Computer in der Lage, aus einer Vielzahl eingescannter Gesichtsdaten unterschiedlicher Gesichter die wesentlichen und die unterscheidenden Merkmale herauszufiltern. Der Schwerpunkt der Entwicklung richtet sich auf die Identifizierung über die Augenfarbe und die Nasenform. Das Projekt ist Teil der Forschungen, die am Exzellenzcluster für Informatik laufen. Ziel ist es auch, eine verbesserte Morphing-Software zu entwickeln, mit der auch das Altern von Menschen realitätsnah dargestellt werden kann.
© Universität des Saarlandes 2011
RoboCup: Champions-League der Robot-Kicker
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2050 soll eine Roboter-Elf den amtierenden Weltmeister schlagen
Als 1997 der IBM-Rechner Deep Blue den damaligen Schachweltmeister Kasparov bezwang, hatten führende Informatiker eine Vision: Im Jahre 2050 soll die Robotik so weit fortgeschritten sein, dass eine Mannschaft humanoider Roboter gegen den amtierenden Fußballweltmeister gewinnt. Inzwischen trifft sich beim RoboCup und seinen unterschiedlichen Veranstaltungen rund um den Globus die internationale Forschungselite der Robottechnologie.
Der Beitrag von HYPERRAUM.TV zeigt die schönsten Szenen beim RoboCup-Endspiel der Weltmeisterschaft 2010 in der Klasse der humanoiden Kidsize-Roboter – ein rein innerdeutsches Match, das in Singapur stattfand: die Darmstadt Dribblers gegen die FUmanoids aus Berlin. Die Sieger – die Kicker von der TU Darmstadt – gehören seit Jahren weltweit zu den Top-Mannschaften der Robotik-Szene. Die technischen Eckwerte der Robo-Kicker werden präsentiert, ebenso Informationen gegeben, wie Roboter ihre Umwelt wahrnehmen und miteinander kommunizieren. Bruno, der seit 2006 für die Darmstadt Dribblers auf dem Feld steht, bekommt ein spezielles Presenting. Ihm gelangen bereits einige Meisterstücke, darunter das erste Hackentricktor eines humanoiden Roboters.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
Roboter lernen Laufen
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Humanoide Laufwerkzeuge – Trendforschung in der Robotik
Roboter haben das Laufen gelernt. Hyperraum.TV stellt drei besonders attraktive Exemplare dieser neuen humanoiden Spezies vor: Hondas Asimo, einen der ältesten Zweibeiner, das Soft-Robotic-Laufwerkzeug des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen sowie den Superläufer RunBot vom Bernstein Center for Computational Neuroscience aus Göttingen.
Seit den achtziger Jahren versuchen sich Robotik-Spezialisten darin, das menschliche Gehen zu analysieren und nachzubilden. Es dauerte viele Jahre, ehe Forscher das Laufen auf zwei Beinen nachbilden konnten. Inzwischen ist das Ziel der Herstellung von humanoiden Service-Robotern in erreichbare Nähe gerückt. Will man Roboter im menschlichen Umfeld einsetzen, sind Beine recht nützlich: Mit ihnen können Roboter Hindernissen gut ausweichen und Treppen steigen.
Der erste bekannte Zweibeiner war Asimo aus dem fernöstlichen Forschungslabors von Honda. Inzwischen sind Entwicklungen von lauffähigen Robotern ein Trendthema der Robotik, das an vielen Instituten vorangetrieben wird. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt arbeitet am Konzept der sogenannten Soft Robotic. In jedem Gelenk kommen Drehmoment-Sensoren zum Einsatz, die nachgiebig geregelt sind. Der Forschungsschwerpunkt im Bereich Laufen liegt am DLR in robusten Gangalgorithmen, die auf unterschiedlichem Untergrund und auch bei externen Stößen und Krafteinwirkung trotz der Nachgiebigkeit der Maschine stabil bleiben.
Ein ganz anderer Typ ist RunBot, der dritte Roboter, den HYPERAUM.TV in dieser Reportage über laufende Robots vorstellt. Der Superläufer kommt aus dem Bernstein Center for Computational Neuroscience in Göttingen. Seine maximale Lauf-Geschwindigkeit beträgt 0,8 Meter pro Sekunde. Er ist damit der schnellste Roboter. Zuerst einmal ist der mechanische Apparat auf die Läufer-Aufgabe zugeschnitten. Seine kleinen Füße sind gebogen, er hat niedriges Gewicht, die Verteilung des Schwerpunktes ist optimiert. Aber noch bedeutsamer ist: Er arbeitet mit einem neuronalen Controller, der ähnlich dem menschlichen Rückenmark und anders als ein Digitalrechner funktioniert. So bildet RunBot Reflexe nach, wie wir sie von tierischen oder menschlichen Bewegungen kennen.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
“Leonie” – erstes fahrerloses Stadtauto
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Assistenzsysteme bereiten Weg für autonomes Fahren von morgen
Im Oktober 2010 kam es zu einem viel bestaunten Ereignis: Mitten in Braunschweig fuhr ein Auto ohne Fahrerhilfe gänzlich automatisch gesteuert durch den Stadtverkehr. Die Entwicklung von Assistenzsystemen in den Forschungslabors der Hersteller zeigt schon heute den Weg in diese Zukunft.
„Leonie“, so der Name des umgebauten VW Passat für die Tests in Braunschweig, bewältigte eine vorgegebene Strecke von drei Kilometern mehrfach ohne menschliche Einwirkung. Bei einer Geschwindigkeit bis zu 60 Stundenkilometern kann das Auto auf einer zweispurigen Straße die Spur halten, Kreuzungen erkennen, Hindernissen ausweichen und in den Verkehr einfädeln. Dazu misst es permanent die Abstände zu den anderen Fahrzeugen. Die “Rohdaten” ermitteln hochauflösende Laser- und Radarsensoren. Aus diesen Daten errechnet „Leonie“ seine Fahrgeschwindigkeit und passt sich dem fließenden Verkehr an. Väter des Stadtpiloten sind die Technische Universität von Braunschweig und seit neuestem auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Sie arbeiten unter dem Dach des Niedersächsischen Forschungszentrums für Fahrzeugtechnik am Standort Wolfsburg zusammen.
Leonie ist jetzt weltweit das erste Roboter-Auto, das im realen Stadtverkehr zum Einsatz kam. So erstaunlich die Demonstration ist – vom autonomen Fahren auf deutschen Straßen sind wir noch weit entfernt. Die Entwicklung von Methoden und Algorithmen ist eine große technische Herausforderung, die in den nächsten Jahrzehnten nur gemeinsam von Ingenieuren, Informatikern, Verkehrstelematikern und Telekommunikationsexperten gelöst werden kann.
In unserer Reportage erklären wir die Funktionsweise von „Leonie“ und zeigen den derzeitigen Stand der Technik. Wir werfen dazu einen Blick in die Forschungslabors der Hersteller Audi, BMW und Daimler, die mit Assistenzsystemen für die Notbremsung oder als Hilfe für den Spurwechsel bereits in der Markteinführung stehen. In großen Simulatoren analysieren Forscher das Fahrverhalten des Menschen und suchen nach den optimalen Modellen solcher Systeme.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
Forschung für mehr Sicherheit im Auto
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Infomercial der Daimler AG
Der Beitrag der Daimler AG stellt Forschung und Entwicklung rund um das Automobil vor. Ein wesentliches Entwicklungsziel, das die Ingenieure von Daimler erforschen, ist die Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr.
Sicherheit im Straßenverkehr hängt bisher vor allem von der Aufmerksamkeit und dem Verhalten der beteiligten Verkehrsteilnehmer ab. Der Faktor Mensch soll künftig verstärkt durch Assistenzsysteme beim Fahren unterstützt werden. Um solche Systeme entwickeln zu können, sind auch umfangreiche Tests in Simulatoren erforderlich.
Im Oktober 2010 hat die Daimler AG einen neuen Fahrsimulator eingeweiht, der im Beitrag unter anderem vorgestellt wird. Er verzahnt am Standort in Sindelfingen die automobile Produktionswelt mit Forschung, Entwicklung, Design und Planung. Der Simulator mit einer zwölf Meter langen Schiene für Bewegungen in Querrichtung zeigt die Landschaft auf einer 360-Grad-Leinwand rundherum fotorealistisch. Ein Teil der zum Antrieb des Simulators benötigten Energie wird zudem beim Bremsen mit Hilfe der so genannten Rekuperation zurück gewonnen und in das Stromnetz des Werkes in Sindelfingen eingespeist. Nach Angabe von Daimler ist der Simulator derzeit der leistungsfähigste in der gesamten Automobilindustrie.
Fünfeinhalb Milliarden Menschen sind weltweit täglich am Verkehrsgeschehen beteiligt. Unfälle gar nicht erst geschehen zu lassen, ist eine Aufgabe, die mit modernen Assistenzsystemen unterstützt werden soll.
Elektronische Fahrassistenten können den Fahrer warnen, wenn er Anzeichen von Müdigkeit erkennen lässt, aber auch, wenn er nicht genügend Abstand hält, die vom System erkannte Spur verlässt oder den toten Winkel nicht genügend im Blick hat.
Die auf moderner Radartechnik basierenden Mercedes-Assistenzsysteme DISTRONIC PLUS und Bremsassistent PLUS, die hier ebenfalls vorgestellt werden, leisten schon heute einen ersten Beitrag zur Unfallvermeidung. Allein in Deutschland könnte mithilfe solcher Technologien etwa ein Fünftel aller Auffahrkollisionen verhindert werden. Auf Autobahnen ließe sich die Unfallquote sogar um rund 36 Prozent verringern.
© Daimler AG 2010
eMobility: Autobranche vor dem Umbruch?
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Interview mit Prof. Dr. Jochen Kreusel, Präsidiums-Mitglied VDE
Nach einer im Oktober 2010 veröffentlichten Studie von McKinsey, die das Beratungs-Unternehmen für das Magazin Wirtschafts-Woche machte, hat sich China beim Thema eMobility rasant auf den dritten Platz vorgeschoben. Bei der Analyse vor drei Monaten lag China noch auf Platz sieben. Damit hat das Reich der Mitte gleichgezogen mit Deutschland. Angeführt wird die Liste von den USA, Frankreich liegt nach diesem Index mit großem Abstand auf Platz zwei. Deutschlands illustre Automobil-Bauer sind also in Sachen Elektromobilität alles andere als industrielle Avantgarde, sondern haben Nachholbedarf. Andererseits wittern Branchenriesen aus der Elektrotechnik eine Chance auf neues Geschäft. Das hat auch der Verband der Elektroindustrie erkannt. Der VDE lädt am 9. bis 11. November 2010 in Leipzig zum großen Branchentreff eMobility – mehr als 1500 Teilnehmer werden erwartet, die sich zu relevanten Themen wie Fahrzeugtechnik, Infrastruktur und Verkehrsmanagement austauschen.
In diesem Experten-Interview von HYPERRAUM.TV spricht Susanne Päch im Vorfeld des Leipziger Elektro-Mobilitäts-Gipfels mit Prof. Dr. Kreusel aus dem Präsidium des VDE über die technologischen Herausforderungen im Bereich eMobility und die sich abzeichnenden Veränderungen in der Kfz-Branche.
© mce mediacomeurope GmbH 2010
Bionischer Roboterarm
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Laser-Sintern produziert Elastizität im Verbund mit hoher Steifigkeit
Inspiriert vom Vorbild der Natur hat ein Team der Firma Festo in Kooperation mit den Forschern des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung, kurz IPA, einen völlig neuen Roboterarm entwickelt. Das bio-mechatronische System mit einem Gewicht von zwei Kilogramm bewegt sich wie der Rüssel eines lebendigen Wesens und soll die Robotik für völlig neue Anwendungen erschließen.
Am Fraunhofer-Labor für generative Fertigungsverfahren in Stuttgart werden Teile dieses Arms in extremem Leichtbau hergestellt – mit hoher Elastizität und gleichzeitiger Steifigkeit des Materials. Möglich macht das ein neues Herstellungsverfahren, das sogenannte Laser-Sintern. Ein feines Polyacryl-Pulver wird durch einen Laserstrahl gezielt an bestimmten Stellen verschmolzen und schichtweise aufgetragen.
Die Einsatzgebiete des Roboterarms sind vielfältig und ermöglichen erstmals den gemeinsamen Einsatz von Mensch und Roboter: als Erntehelfer in der Landwirtschaft, beim Verpacken von empfindlichen Waren oder in der Medizintechnik.
© Fraunhofer-Gesellschaft 2010
Haifischhaut für Flugzeuge
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Der Biologie abgeschaut: Lack zur Reduzierung des Strömungswiderstandes
Es gibt nicht nur einen Grund, den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen und Schiffen zu senken. Es reduziert Kosten, ist aber auch ein Beitrag zum Klimaschutz durch Absenkung des CO2-Ausstoßes. Die Reduzierung des Strömungswiderstandes ist auch in der Luft und auf dem Wasser ein probates Mittel dafür. Um solche – heute schon strömungsoptimierte Formen – weiter zu verbessern, ist es notwendig, die Mikrostruktur der Oberfläche zu verändern. Der vor über 30 Jahren entdeckte Riblet-Effekt bei Haien kann hier weiterhelfen. Er beschreibt die nur Mikrometer tiefen Längsrillen, die das Strömungsverhalten des Hais optimieren. Diese biologische Methode ist auch die Grundlage für eine Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen. Dr. Vokmar Stenzel, Yvonne Wilke und Manfred Peschka haben einen Lack samt Applikationstechik entwickelt, der den Strömungswiderstand von Flugzeugen verbessert.
© Fraunhofer-Gesellschaft 2010
