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"Autos sind eigentlich heute schon Roboter", sagt Thomas Christaller, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Autonome Intelligente Systeme. Die Automobilindustrie spricht zwar lieber von "Fahrerassistenzsystemen", um den Kunden nicht das Gefühl zu geben, sie säßen nicht mehr selbst am Steuer. Aber die Technologie, die den menschlichen Fahrer beim Abstandhalten in der Kolonne oder beim Spurwechsel unterstützt, ist reinste Robotik.
Und die macht sich bereit, die Assistentenrolle abzulegen und selber das Lenkrad zu übernehmen. Zunächst dort, wo die meisten Menschen ohnehin gern darauf verzichten: Bis zum Jahr 2015, so eine Vorgabe des US-Kongresses, soll der Anteil unbemannter Bodenfahrzeuge im militärischen Einsatz auf ein Drittel erhöht werden.
Um dieser Forderung nachzukommen, organisierte die Militärforschungsbehörde Darpa die Grand Challenge, eine Wüstenrallye für autonome Fahrzeuge. Vollkommen automatisch, ohne Fahrer oder Fernlenkung, war eine etwa 200 Kilometer lange Strecke in maximal zehn Stunden zu bewältigen. Die genaue Route wurde erst kurz vorm Start bekanntgegeben.
ZitatDas größte Problem bestand darin, auf der Straße zu bleiben.
Beim ersten Rennen im März 2004 erreichte kein einziges Fahrzeug das Ziel. Der beste Wagen, gebaut von einem Team der Carnegie Mellon University in Pittsburgh, kam gerade mal knapp zwölf Kilometer weit. Beim zweiten Versuch im vergangenen Oktober gelang es dann aber gleich fünf Teams, die Aufgabe in der vorgegebenen Zeit zu lösen. Sieger wurde "Stanley", ein umgebauter VW Touareg von der University of Stanford.
"Das größte Problem bestand darin, auf der Straße zu bleiben", erläutert Sebastian Thrun. Leiter des "Stanford Racing Team". Denn der Kurs führte nicht über markierte, asphaltierte Straßen, sondern größtenteils über Schotterpisten. Die mussten die Bordsysteme vornehmlich anhand der Beschaffenheit des Untergrunds erkennen. "Stanley" nutzt dafür in erster Linie Laserscanner. Deren Reichweite ist jedoch auf etwa 20 Meter begrenzt - zu wenig für die geforderte Mindestgeschwindigkeit. Die Laserdaten dienen daher zugleich als Grundlage für die Bildverarbeitung. Die Kameras "lernen" quasi mit Hilfe der Laserscanner, die Straße auch in größeren Entfernungen bis ungefähr 80 Meter zu erkennen.
Als Frühwarnsystem bis etwa 200 Meter Entfernung nutzt "Stanley" Radar. Nicht jedes Objekt, das die Radarwellen reflektiert, ist allerdings wirklich ein Hindernis. "Wir bremsen auch für Schmetterlinge", scherzt Thrun. Vögel, die bei Annäherung des Wagens kurz aufflattern und ein paar Meter weiter wieder auf der Straße landen, können ein schlecht programmiertes, autonomes Fahrzeug ebenfalls ins Stocken bringen.
Eine weitere Schwierigkeit sind die Eigenbewegungen des Autos. "Ein Nicken um lediglich 0,5 Grad", so Thrun, "bedeutet in 30 Metern Entfernung bereits eine vertikale Differenz von einem Meter". Die Aufzeichnung einer Fahrtsequenz demonstriert das sehr schön: Da registrieren die Laserscanner wellenartige Gebilde, die das Fahrzeug wie eine Bugwelle zu begleiten schienen. Die Signale entstehen, weil die Laserstrahlen durch das Wippen des Fahrzeugs auf und ab pendeln und immer wieder auf den Boden treffen.
ZitatWir bremsen auch für Schmetterlinge.
Bei "Stanley" registrieren Trägheitssensoren diese Schwankungen, so dass sie aus den Daten der Laserscanner herausgerechnet werden können. Andere Teams gleichen die Eigenbewegungen durch eine Kardan-Aufhängung der Sensoren aus. Welche Lösung auch gewählt wird: Die Erkennung "negativer" Hindernisse bleibt ein Problem. Löcher oder Gräben, die noch aus 15 Metern Entfernung nur als wenige Zentimeter schmaler Streifen erscheinen, zählen zu den gefährlichsten Fallen für autonome Fahrzeuge. Die wollte die "Darpa" den Wettbewerbsteilnehmern nicht zumuten.
So soll die Strecke kurz vor dem Rennen noch einmal frisch planiert worden sein. Einen technologischen Durchbruch mochte Ernst Dieter Dickmanns bei der Grand Challenge daher nicht erkennen. "Die ausgewählte Route war deutlich einfacher als im Jahr davor", sagt der emeritierte Professor für Steuer- und Regelungstechnik.
"Die hätten wir mit unseren Fahrzeugen ebenso bewältigt wie die Kollegen beim US-Militär." Positiv wertet er gleichwohl die durch den Wettbewerb bewirkte breite Ansprache von Hochschulmitgliedern. "Die Begeisterung bei jungen Leuten hat mich beeindruckt." Am vorvergangenen Wochenende sah sich Dickmanns auch das RoboCup-Junior-Qualifikationsturnier in Magdeburg an.
An der Universität der Bundeswehr in München hat sich Dickmanns seit den frühen achtziger Jahren mit der Konstruktion autonomer Fahrzeuge beschäftigt. So gelang ihm bereits im Sommer 1987 eine Testfahrt mit knapp 100 Stundenkilometern auf einem mehr als 20 Kilometer langen, noch nicht für den Verkehr freigegebenen Autobahnabschnitt. Und im Herbst 1995 ließen sich zwei Mitarbeiter der Bundeswehruniversität von einem autonomen Fahrzeug zu einer Konferenz im 1600 Kilometer entfernten Odense chauffieren. Über 95 Prozent der Strecke fuhr der Mercedes 500 SEL völlig autonom, vollzog im normalen Autobahnverkehr mehr als 400 automatische Spurwechsel und fuhr auf leeren Autobahnabschnitten bis zu 180 Stundenkilometer schnell. Auch auf Sandpisten haben sich die Roboterfahrzeuge bewährt.
ZitatDer Mensch kommt ohne Radar und Laser aus. Dann sollte die Technik das auch können.
Von Anfang an hat Dickmanns dabei auf automatische Bildverarbeitung gesetzt. "Der Mensch kommt ohne Radar und Laser aus", sagt er. "Dann sollte die Technik das auch können." Das von ihm entwickelte System "EMS-Vision" kombiniert wie biologische Systeme ein weites Blickfeld mit der Fähigkeit, Bereiche von besonderem Interesse mit größerer Auflösung zu betrachten. Hierfür sind rasche Kamerabewegungen erforderlich, durch die die Bilder verwischt und damit unbrauchbar werden. Die Gehirne von Lebewesen gleichen diese Sakkaden, in denen sie keine optischen Informationen erhalten, durch zuvor erworbene Modelle ihrer Umgebung aus.
ZitatHier haben wir echt den Weg gebahnt.
Ein solches Umgebungsmodell überbrückt auch bei EMS-Vision die Kamerabewegungen und steuert zugleich die Blickrichtung. Denn aufgrund des Modells kann es Hypothesen entwickeln, wo wichtige Bildmuster wie etwa der Straßenrand im nächsten Moment erscheinen werden. Die aktuellen Kameradaten wiederum korrigieren das Modell. "Heute arbeiten alle erfolgreichen Teams mit unserem Ansatz", sagt Dickmanns. "Hier haben wir echt den Weg gebahnt."
Wo diese Technologie in Zukunft vornehmlich Menschenleben retten kann, bleibt abzuwarten. Der aus Deutschland stammende Grand-Challenge-Sieger Thrun jedenfalls denkt bei seiner Arbeit weniger an die militärischen Kriegsschauplätze als an das ganz alltägliche Schlachtfeld Straße und die vielen tausend Menschen, die Jahr für Jahr bei Unfällen im Straßenverkehr ums Leben kommen. "Autonome Fahrzeuge können helfen, die Zahl der Verkehrsopfer zu reduzieren", sagt er.
Das sieht Hermann Rohling ganz ähnlich. Der Professor für Nachrichtentechnik an der TU Hamburg-Harburg glaubt zwar so wenig wie Thrun oder Dickmanns daran, dass fahrerlose Fahrzeuge in naher Zukunft auf öffentlichen Straßen zum Einsatz kommen werden, wohl aber die dafür entwickelte Technologie: Autos der S-Klasse sind schon heute mit Pre-Crash-Detektoren ausgestattet, die einen drohenden Unfall erkennen und die Sicherheitssysteme scharf machen, Fenster und Schiebedach schließen, die Sitzlehnen aufrecht stellen und die Gurte straffen.
Der kürzlich von Rohling organisierte dritte International Workshop on Transportation zeigte, dass dies nur der Anfang ist. Zukünftig werden Autos selbstständig miteinander kommunizieren, den nachfolgenden Verkehr vor plötzlichen Staus warnen und sich in Adhoc-Funknetzen über die großräumige Verkehrslage informieren. Innensensoren erkennen die Sitzbelegung und passen die Kraft der Airbags dem Gewicht und der Größe der Insassen an. Klar, dass die Autos der Zukunft auch immer besser menschliche Sprache verstehen werden.
Marc-Michael Meinecke von Volkswagen präsentierte auf dem Workshop ein Pre-Crash-System für seitliche Zusammenstöße, das das Fahrzeug innerhalb von drei Hundertstelsekunden um zehn Zentimeter anheben kann. Diese zehn Zentimeter bewirken, dass die Stoßstange nicht mehr auf die Tür, sondern auf den stabileren Bereich darunter trifft, was die Risiken für die Insassen deutlich mindert. Denn wenn die Tür eingedrückt wird, helfen auch Airbags nicht mehr viel. So aber können sie den Aufprall abfangen.
Über seine Erfahrungen bei der Grand Challenge durfte Meinecke dagegen nicht berichten. Der im Workshop-Programm bereits angekündigte Vortrag musste auf Druck von Volkswagen zurückgezogen werden. Über die Gründe darf spekuliert werden. Steckt das US-Militär dahinter? Oder wollen die Konzernherren in Wolfsburg den Eindruck vermeiden, sie produzierten keine Autos mehr - sondern Roboter?
