Der Übergang zu autonomen und vernetzten Fahrzeugen gewinnt an Dynamik, angetrieben durch technologische Fortschritte und die steigende Nachfrage nach sichereren und effizienteren Transportmöglichkeiten. Dieser Wandel verspricht erhebliche Vorteile, darunter weniger Verkehrsstaus, geringere Emissionen und weniger durch menschliches Versagen verursachte Unfälle. Da Industrien und Regierungen in diese Technologien investieren, werden autonome Fahrzeuge unsere Art des Pendelns revolutionieren und für eine intelligentere, sauberere und nachhaltigere Zukunft des Transports im Straßenverkehr sorgen.
Was ist ein autonomes Fahrzeug?
Bei einem autonomen Fahrzeug handelt es sich um ein selbstfahrendes Fahrzeug, das durch den Einsatz von fortschrittlichen Sensoren, künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen ohne menschliches Eingreifen betrieben werden kann. Diese Fahrzeuge stützen sich auf Technologien wie LiDAR, Radar, Kameras und GPS, um zu navigieren, Hindernisse zu erkennen und Fahrentscheidungen in Echtzeit zu treffen. Ziel der autonomen vernetzten Fahrzeuge ist es, die Sicherheit zu erhöhen, Verkehrsstaus zu reduzieren und die Transporteffizienz zu optimieren. Sie können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in der Personenbeförderung, der Logistik und der industriellen Automatisierung.
Verständnis der SAE-Automatisierungsstufen: von manuellen bis zu vollständig autonomen Fahrzeugen
Die Society of Automotive Engineers (SAE) unterteilt autonomes Fahren in sechs Stufen, die von Stufe 0 bis Stufe 5 reichen.. Stufe 0 bedeutet keine Automatisierung; der Fahrer steuert alle Aspekte des Fahrzeugs. Stufe 1 führt grundlegende Automatisierung wie Geschwindigkeitsregelung ein. Stufe 2 kombiniert automatisierte Funktionen, aber der Fahrer muss beteiligt bleiben. Stufe 3 ermöglicht bedingte Automatisierung, die die meisten Aufgaben übernimmt, aber in komplexen Situationen ein Eingreifen des Fahrers erfordert. Fahrzeuge der Stufe 4 können unter bestimmten Bedingungen unabhängig fahren und Stufe 5 steht für vollständig autonome Fahrzeuge, die in keinem Fahrszenario menschliches Eingreifen erfordern.
Warum werden beim autonomen Fahren HMIs benötigt?
Derzeit werden die meisten autonomen Fahrzeuge auf Stufe 3 betrieben. Diese „bedingte Fahrautomatisierung“ bedeutet, dass das Fahrzeug unter bestimmten Bedingungen selbstständig agieren kann, sodass der Fahrer sich von der aktiven Steuerung lösen kann, in komplexeren oder schwerwiegenderen Szenarien jedoch weiterhin ein menschliches Eingreifen erforderlich ist. Ein autonomes Fahrzeug der Stufe 3 kann zum Beispiel den Stop-and-Go-Verkehr auf der Autobahn ohne Eingreifen des Fahrers bewältigen. Das Fahrzeug beschleunigt und bremst autonom und hält dabei je nach Staudichte einen Sicherheitsabstand ein. Ebenso folgt das Lenkrad selbstständig den Trajektorien der Fahrspur. Wenn die Linien jedoch nicht auf die Fahrbahn gezeichnet sind, muss der Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs wieder übernehmen. Diese Notwendigkeit unterstreicht die entscheidende Rolle der Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) in diesen Fahrzeugen. Auch wenn sie autonom fahren, können Situationen entstehen – etwa Unwetter oder unerwartete Straßensperren –, in denen ein Mensch die Kontrolle übernehmen muss.
In diesen Fällen ist die HMI des Fahrzeugs von entscheidender Bedeutung. Diese Schnittstellen, die oft in Form eines Joysticks in einer Serviceeinheit oder einem Technikerpanel versteckt sind, ermöglichen die manuelle Steuerung des Fahrzeugs. Dieses manuelle Eingreifen ist für Aufgaben wie das Einparken oder das Navigieren um unvorhergesehene Hindernisse herum unerlässlich, wenn die autonomen Funktionen vorübergehend nicht ausreichen.
Die Rolle eines Bedieners eines autonomen Fahrzeugs wird in diesen Szenarien entscheidend, um Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Darüber hinaus müssen auch die Gefahren selbstfahrender Autos berücksichtigt werden, wie etwa Systemausfälle oder Hackerangriffe, für die zuverlässige HMIs für menschliche Eingriffe erforderlich sind.
Autonome Fahrzeug-Anwendungen im Aufwind: von UGVs bis zu intelligenten Landwirtschaftsrobotern
Neben Personenkraftwagen spielen autonome Fahrzeuge in verschiedenen Branchen eine wichtige Rolle:
- Landwirtschaftsroboter und intelligente Landwirtschaftsroboter: Der Landwirtschaftssektor erlebt mit dem Aufkommen autonomer Roboter, die beim Pflanzen, Ernten und Überwachen von Getreide helfen, eine Revolution. Diese autonomen Fahrzeuge verbessern die Effizienz und verringern die Abhängigkeit von manueller Arbeit.
- UGVs (Unmanned Ground Vehicles, unbemannte Bodenfahrzeuge) und UAVs (Unmanned Aerial Vehicles, unbemannte Luftfahrzeuge): Autonome Bodenfahrzeuge und UAVs werden in großem Umfang in den Bereichen Verteidigung, Logistik und Katastrophenschutz eingesetzt und arbeiten ohne menschliches Eingreifen, was die Sicherheit und Effizienz in gefährlichen Umgebungen erhöht.
- Anwendungen im Bergbau: Autonome Bodenfahrzeuge im Bergbau arbeiten in abgelegenen oder gefährlichen Gebieten und verringern die Risiken für menschliche Arbeitskräfte bei gleichzeitiger Verbesserung der Effizienz und Sicherheit.
- E-Transport und Zustellung: Das Aufkommen autonomer Lieferfahrzeuge wie Shuttles und Zustell-Robotern verändert die urbane Logistik, indem es effiziente und kostengünstige Lösungen für die Paketverteilung bietet.
- Spezialfahrzeuge für die Industrie: Autonome schwere Nutzfahrzeuge, die u. a. für den Transport von Schiffscontainern in Häfen ausgelegt sind, optimieren die industriellen Abläufe, indem sie den manuellen Arbeitsaufwand verringern und die Präzision verbessern.
HMIs von APEM für autonome Fahrzeuge
Bei APEM engagieren wir uns für die Herausforderungen neuer Formen intelligenter Mobilitätslösungen und des öffentlichen Nahverkehrs. Deshalb liefern wir robuste, auf diese autonomen Systeme zugeschnittene Komponenten und Steuerungslösungen. Produkte wie die CW-, IP-, und XA-Serien wurden konstruiert, um die spezifischen Anforderungen von autonomen Fahrzeugen zu erfüllen. Die CW-Serie bietet mithilfe des Hall-Effekts eine proportionale Steuerung in einer Miniaturachse, während die IP-Serie einen Betriebstemperaturbereich von -45 °C bis +85 °C und eine Lebensdauer von 500.000 Zyklen aufweist. Die XA-Serie von IDEC, ein Not-Aus-Schalter, der mit der „Safe Break Action“-Technologie ausgestattet ist, stellt sicher, dass der Not-Aus-Schalter auch in Situationen funktioniert, in denen andere möglicherweise versagen. Insgesamt sorgen diese HMIs, die Ergonomie und Robustheit vereinen, für Zuverlässigkeit und Präzision in anspruchsvollen Umgebungen.
