28. Dezember 2021
Forschungsplattform für robotische Elektromobilität

Vom All auf die Stra­ße - 10 Jah­re RO­bo­MO­bil

DLR-ROboMObil
DLR-RO­bo­MO­bil
Bild 1/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

DLR-ROboMObil

Das RO­bo­MO­bil wur­de 2011 fer­tig­ge­stellt. Das ers­te of­fi­zi­el­le Bild zeigt "RO­MO" vor dem TechLab des DLR Ober­pfaf­fen­ho­fen. Hier ist das ro­bo­ti­sche Elek­tro­mo­bil sta­tio­niert und wird ste­tig wei­ter­ent­wi­ckelt. Das DLR-In­sti­tut für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik nutzt das Fahr­zeug als For­schungs­platt­form.
Radroboter
Radro­bo­ter des For­schungs­fahr­zeugs
Bild 2/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Radroboter des Forschungsfahrzeugs

Das in­no­va­ti­ve me­cha­tro­ni­sche Fahr­werk des RO­bo­MO­bils ba­siert auf vier bau­glei­chen Radro­bo­tern. In je­dem Radro­bo­ter sind An­trieb, Len­kung, Dämp­fung und Brem­se in­te­griert. Die Ko­or­di­na­ti­on der Radro­bo­ter er­folgt mit Hil­fe ei­ner in­tel­li­gen­ten zen­tra­len Steue­rung des Ge­samt­fahr­zeugs. Die Ein­zel­r­ad­len­kung ver­leiht dem ro­bo­ti­schen Elek­tro­mo­bil ei­ne ho­he Ma­nö­vrier­bar­keit, die selbst das Fah­ren seit­wärts und das Dre­hen auf der Stel­le er­mög­licht.
DLR-ROboMObil
"Hoch­zeit" von Fahr­werk und Ka­ros­se­rie
Bild 3/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

"Hochzeit" von Fahrwerk und Karosserie

Ein be­son­de­rer Mo­ment in je­der Fahr­zeug­fer­ti­gung ist die "Hoch­zeit" von Fahr­werk, Ge­trie­be und Mo­tor. Im Mai 2010 wur­de da­zu beim RO­bo­MO­bil die Mo­no­co­que-Struk­tur, das heißt die ein­tei­li­ge Kon­struk­ti­on des Fahr­ge­stells, mit den Achs­mo­du­len und den vier Radro­bo­tern ver­bun­den. In den letz­ten Fer­ti­gungs­schrit­ten bau­ten die DLR-Ent­wick­ler an­schlie­ßend Po­ly­car­bo­nat-Fens­ter in die Ka­ros­se­rie ein, setz­ten die Mensch-Ma­schi­ne-Schnitt­stel­le im In­nen­raum ein und in­te­grier­ten die elek­tri­schen Kom­po­nen­ten in das For­schungs­fahr­zeug.
DLR-Fahrsimulation Robomobil
Fahr­si­mu­la­ti­on mit dem DLR-Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor
Bild 4/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Fahrsimulation mit dem DLR-Robotic Motion Simulator

In ei­nem be­son­de­ren Ex­pe­ri­ment nutz­te das RO­bo­MO­bil-Team im Ju­ni 2016 den "Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor" (RMS). Im Ju­ni 2016 führ­ten sie ver­schie­de­ne Fahr­si­mu­la­tio­nen durch, um die neue hap­ti­sche Mensch-Ma­schi­ne-Schnitt­stel­le zu tes­ten und das Zu­sam­men­spiel von Fah­rer- und Fahr­zeug­ver­hal­ten zu un­ter­su­chen.Der "Ro­bo­tic Mo­ti­on Si­mu­la­tor" wur­de eben­falls am DLR-In­sti­tuts für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik in Ober­pfaf­fen­ho­fen ent­wi­ckelt. Das Sys­tem ist fle­xi­bel um­rüst­bar und ver­fügt mit sei­nem Ro­bo­ter­arm über ei­nen be­son­ders großen Ar­beits­raum. Der Be­we­gungs­si­mu­la­tor er­laubt ex­tre­me Nei­ge­win­kel, so­dass hoch­rea­lis­ti­sche Fahr- und Flug­si­mu­la­tio­nen mög­lich sind.
  • Das ROboMObil, kurz ROMO, ist ein einzigartiges Forschungsfahrzeug des DLR.
  • Seit zehn Jahren dient es als Technologie-Demonstrator und Forschungsplattform für Projekt rund um die Themen autonomes Fahren, Fahrdynamik, Steuerungstechnik sowie künstliche Intelligenz.
  • Das erste robotische Elektrofahrzeug weltweit kann sich um die eigene Achse drehen, sich seitwärts und schräg fortbewegen. Möglich machen das sogenannte Radroboter.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Verkehr

Das ROboMObil, kurz ROMO, bringt seit 2011 Weltraumforschung auf die Straße. Seinen Anfang nimmt es einige Jahre zuvor am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR): Forschende des Robotik und Mechatronik Zentrums (RMC) hatten die Idee, Rovertechnik von Mars- und Mondfahrzeugen mit Elektromobilität zu fusionieren. So entstand in Oberpfaffenhofen eines der ersten robotischen Elektrofahrzeuge weltweit. Es kann autonom fahren, sich um die eigene Achse drehen und seitwärts oder schräg fortbewegen. Einparken in enge Lücken wird damit zum Kinderspiel. Mithilfe von ROMO lassen sich aber vor allem neue Technologien entwickeln, die Fahrzeuge extrem manövrierfähig oder sicher bei der Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) machen sollen.

Das stromlinienförmige, futuristisch anmutende Design traf bei Autoliebhabern auch auf gemischte Reaktionen. Bei seinem ersten internationalen Auftritt auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung ILA 2012 avancierte der Zweisitzer jedoch schnell zum Publikumsliebling. Im selben Jahr erhielt das Team auch fachlich Anerkennung. Mit dem eCarTec Award – dem bayerischen Staatspreis für Elektromobilität – wurde das ROboMObil als "bedeutendste Produktvision in der Elektromobilität" ausgezeichnet.

Autonomes Fahren dank Raumfahrt

Projektleiter Dr.-Ing. Jonathan Brembeck gestaltet diese Vision seit den ersten Konzeptentwürfen. Am DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik des RMC hat er miterlebt, wie aus einer Idee auf dem Papier ein einzigartiges straßentaugliches Fahrzeug wurde. An die Jungfernfahrt vor zehn Jahren erinnert sich Brembeck genau: "Ich war aufgeregt, ob alles funktionieren würde. Die Mechanik und Elektrik der Radroboter lief rund und auch die Batterie arbeitete zuverlässig. Nur die Steuerung war noch nicht ganz optimal." Ein Herzschlag-Moment. "Mit einigen wenigen Handgriffen konnten wir die Einstellungen aber anpassen und dann fuhr das ROboMObil wie gewünscht – das war ein unglaubliches Gefühl", erzählt der Wissenschaftler.

Das ROboMObil kann per Sidestick von einer Person im Fahrzeug gelenkt oder per Sidestick ferngesteuert werden. Auch vollautonome Fahrten sind möglich. Seine insgesamt 18 Kameras erfassen die Umgebung im 360-Grad-Rundumblick. So kann sich ROMO selbständig in unbekannten Umgebungen zurechtfinden, auch ohne Zuhilfenahme einer Karte. Dieses Konzept für autonomes Fahren entwickelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ursprünglich für die Raumfahrtrobotik. Die Algorithmen des RMC stecken heute in den intelligenten Fahrer-Assistenzsystemen der führenden Automobilhersteller.

Auch der Kernaufbau des Fahrzeugs entstammt der Raumfahrtforschung: Alle vier Räder sind jeweils mit Antrieb, Lenkung, Dämpfung und Bremse ausgestattet. Diese sogenannten Radroboter werden mithilfe einer intelligenten Zentralsteuerung koordiniert, sodass sich das Fahrzeug in alle Richtungen fortbewegen kann. ROMO ist außerdem das erste robotische Elektromobil mit einer "By-Wire"-Zentralsteuerung: Die Steuerung der Radroboter erfolgt über elektrische Leitungen ohne mechanische Kopplung. Ein klassisches Lenkrad wird also nicht benötigt.

ROMO virtuell entdecken

Über die Jahre musste sich das Forschungsfahrzeug auch in Technologie-Demonstrationen für Industriepartner beweisen. Zum Abschluss durften diese das ROboMObil auf einem virtuell abgesteckten Kurs mit dem Sidestick fahren. "Es ist immer spannend zu sehen, wie gut Außenstehende mit dem System umgehen können", so Projektleiter Brembeck. Einige der Gast-Pilotinnen und Gast-Piloten zeigten sich besonders geschickt. Das führte unter den Teilnehmenden zu der Vermutung, dass Vorkenntnisse am heimischen Spiele-Computer bei der Steuerung von ROMO vorteilhaft sein könnten. Erstellt wurde auch eine Rangliste der besten Pilotinnen und Piloten, "die aber für immer geheim bleiben wird".

Bis zur nächsten Probefahrt wird es pandemiebedingt noch etwas dauern. Dafür können alle ab sofort auf virtuelle Entdeckungstour von ROMO gehen: Ein neues Blogportal mit Videos, Bildern und wissenschaftlichen Dokumenten gibt Einblicke in die mehr als zehnjährige Forschungsarbeit. Entlang eines Zeitstrahls können Besucherinnen und Besucher die Fertigungsschritte nachvollziehen, die erste Testfahrt mitverfolgen und ROMO auf verschiedenen Events begleiten. "Technologie-Vorführungen sind in diesen Pandemie-Zeiten schwierig. Umso mehr freuen wir uns, dass wir unsere Forschungsarbeit jetzt auf digitalem Weg einem breiten Publikum vorstellen können", erklärt Brembeck.

Forschungsplattform für morgen

Seit seiner ersten Forschungsfahrt 2011 liefert das robotische Elektromobil des DLR wertvolle Beiträge als Technologieträger. So war es bereits für die unterschiedlichsten Forschungsthemen unterwegs, von der optimierten Fahrdynamikregelung bis hin zur Entwicklung von Energiemanagement-Konzepten. Dank seiner autonomen und außergewöhnlich flexiblen Fahreigenschaften sowie der lenkradlosen "By-Wire"-Technologie ist ROMO auch weiterhin ein gefragter Forschungspartner.

Künftig arbeitet das Projektteam verstärkt im Bereich hochautomatisiertes batterie-elektrisches Fahrzeug. Dafür entwickeln sie unter anderem KI-gestützte Methoden für Steuerungs- und Systemdiagnose-Aufgaben. In den kommenden Jahren werden sie außerdem Cloud-basierte Ansätze entwickeln, um noch größere Datensätze und komplexere Steuerungsarchitekturen nutzen zu können. Das ROboMObil ist damit bereit für die nächsten Etappen seiner Forschungsreise.

Kontakt
  • Bernadette Jung
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Ober­pfaf­fen­ho­fen, Weil­heim, Augs­burg
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 8153 28-2251
    Münchener Straße 20
    82234 Weßling
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  • Jonathan Brembeck
    Ro­bo­tik und Me­cha­tro­nik Zen­trum (RMC)
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Sys­tem­dy­na­mik und Re­ge­lungs­tech­nik
    Münchener Straße 20
    82234 Oberpfaffenhofen-Weßling
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