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Ins Rollen gebracht

Mit dem Projekt „Automotive Development x“, kurz AUDEx, verbindet die HAW Hamburg auf innovative Art Theorie und Praxis in der Fahrzeugentwicklung. Mit Miniaturfahrzeugen im Fahrzeuglabor erforschen Studierende und Mitarbeitende die Fahrzeugdynamik und Fahrzeugentwicklung im virtuellen Umfeld.

HAW Hamburg, Mobilität

Fahrzeug-Simulator in der Kombination mit realen Fahrzeugen im Projekt „Automotiv Development“ kurz AUDEx.

Mess- und Prüfstände, Autos, Chassis, Motoren und andere Fahrzeugteile, dazwischen einige Studierende und Mitarbeiter – im Fahrzeuglabor der HAW Hamburg gibt es viel zu sehen. Eines der wichtigsten Dinge aber befindet sich unscheinbar auf dem Boden der Halle: Weiße Fahrbahnmarkierungen, die aussehen wie ein miniaturisierter Verkehrsübungsplatz. Sie sind Teil einer der spannendsten Innovationen der vergangenen Jahre: AUDEx. 

„Wir haben hier alles, was in der Autoindustrie eingesetzt wird“, sagt Dr. Dirk Engel, Professor für mechatronische Systeme in der Fahrwerkstechnik am Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau der HAW Hamburg. „Man kann den Studierenden eine Menge zeigen und viel praktische Erfahrung vermitteln.“ Allerdings galt das bislang vor allem für die mechanische Welt. Geht es um neue Technologien, etwa die Entwicklung von Assistenzsystemen, mangelt es an Möglichkeiten zur praktischen Umsetzung. Denn um ein neu entwickeltes ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) oder eine Verkehrszeichenerkennung zu testen, braucht es entsprechende Fahrzeuge und Teststrecken – für die meisten Hochschulen zu aufwendig und zu teuer. 

Skalierbare Modelle bringen die Theorie ins Rollen 
Dem engagierten Professor kam eine Idee: „Wir wollten die Funktionsentwicklung unbedingt erfahrbar machen, also realisierten wir das sogenannte Automotive Development mit skalierten Modellen.“ Dazu setzte Engel auf höherpreisige ferngesteuerte Fahrzeuge. „Die bieten von der Mechanik her die Möglichkeiten, die man auch bei realen Fahrzeugen findet. Es lassen sich Federn und Dämpfer einstellen, ebenso die Fahrwerkgeometrie und die Masseverteilung. Angetrieben werden die Autos elektrisch von Servomotoren. „Und der Clou“, begeistert sich Engel: „Man kann mit ihnen durch die Gegend fahren.“

Zur Steuerung wollten die Wissenschaftler*innen der HAW Hamburg allerdings keine konventionellen Fernbedienungen nutzen. Im Rahmen eines studentischen Projekts wurde, wie auch bei Drohnen üblich, eine Kamera als Sichtsystem in die Fahrzeuge eingebaut. Das Bild aus der Fahrer-Sicht wird auf eine VR Brille gesendet. „Dreht man den Kopf, wird die Bewegung auf die Kamera übertragen, die die Drehung dann ebenfalls ausführt“, erklärt Eric Franz, der als wissenschaftlicher Mitarbeiter maßgeblich an der Umsetzung beteiligt war. Es folgten zahlreiche weitere Anpassungen. „Das Auto fuhr mit 80 Stundenkilometern viel zu schnell. Daher haben wir ein Steuergerät eingesetzt, das unsere Studierenden selbst mit Daten versehen können. Diese Arbeitsweise ist auch in der Industrie üblich, wenn neue Funktionen konzipiert werden“, so Engel, der selbst lange in Entwicklungsabteilungen eines großen Automobilherstellers gearbeitet hat.

Seit 2019 entwickelt sich AUDEx kontinuierlich weiter. Dank Kameras, Mikrocontrollern sowie Sensorik und Aktorik, ein Teilgebiet der Antriebstechnik, lassen sich mittlerweile selbst komplexe Regelalgorithmen auf den ferngesteuerten Modellen realisieren. Das besondere Highlight: Alle Fahrzeuge können über eine Konsole mit Lenkrad und Pedalen gesteuert werden. So können die Eigenentwicklungen in ihrer Auswirkung auf das Fahrverhalten für die Fahrenden erlebbar gemacht werden.

Erkenntnisse mit Nebenwirkungen
Davon konnten sich während des Projektverlaufs schon zahlreiche Interessierte überzeugen – nicht immer mit einem glücklichen Ende. „Nach Vorführung bei Kolleg*innen und dem Dekan stellte sich bei einigen Probanden Unwohlsein ein“, erinnert sich Fahrzeugentwickler Dirk Engel. „Das ist Kinetose und resultiert aus dem Unterschied zwischen dem, was man sieht und dem, was das Gleichgewichtsorgan im Ohr wahrnimmt.“ Mittlerweile sorgt ein aufwendiges Bewegungssystem dafür, dass jede Bewegung des Fahrzeugs über den Sitz auch für den Fahrer spürbar wird. Neben der VR Brille bieten zudem große Monitore mehr Distanz zum Geschehen. 

Die derzeitige AUDEx Flotte besteht aus vier Autos. „Auch im Corona-Sommersemester gab es fast 20 studentische Projekte“, sagt Eric Franz. „Die Freude, etwas Praktisches zu machen, hat uns beinahe überrannt.“ Das liege auch daran, dass das Thema in alle Richtungen erweiterbar sei. So hat eine Gruppe eine Hinterachsen-Lenkung mit eigener Reglung und Ansteuerung realisiert. Ein anderes Projekt hatte zum Ziel, dass das Auto autonom rückwärts seitlich einparkt. Die Studierenden seien mit Begeisterung dabei und investierten viel Zeit in die Projekte, so Franz. Denn das, was man programmiert, nachher auch fahren zu sehen, sei besser, als sich Grafiken oder Messprotokolle anzuschauen. „Als Studierende einen Lane Assist, also eine Linienerkennung für autonomes Fahren, programmiert hatten, war der Jubel groß, als das Auto selbstständig um den Kurs herumgefahren ist“, erinnert sich der Ingenieur.

Wir wollten die Funktionsentwicklung unbedingt erfahrbar machen, also realisierten wir das sogenannte Automotiv Development mit skalierten Modellen.

Dr. Dirk Engel, Professor für mechatronische Systeme in der Fahrwerkstechnik am Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau der HAW Hamburg

Autonomes Fahren im Blick
Gerade zum Thema Autonomes Fahren bietet AUDEx noch viel Potential und spannende Forschungsthemen: „Man kann sich etwa mit Brille hineinsetzen und jemand anderes fährt das Auto“, erklärt Engel, „das ist dann wie autonomes Fahren und bietet die Möglichkeit, zu untersuchen, wie das Bremsen und Beschleunigen empfunden werden.“ 

Wenn also AUDEx-Flitzer durch das Fahrzeuglabor der HAW Hamburg zischen, dann steht der Spaß hinter dem wissenschaftlichen Interesse an zweiter Stelle. „Mit unserem System wollen wir neben den Fahrzeugbauer*innen auch Informatiker*innen und Elektrotechniker*innen ansprechen und zeigen, wo wir als Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau stehen“, resümiert Engel und ergänzt: „Mit solchen Fahrzeugen für die Studierenden ist die Fakultät Technik und Informatik bundesweit ganz vorne mit dabei.“ Und für den Spaß, da hat Eric Franz noch den Hockenheim-Ring im Rechner, der Bewegungssystem und Fahrer dann zumindest virtuell mal so richtig fordert.

Text: Hans-Jörg Munke

Kontakt

Fakultät Technik und Informatik
Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau
Prof. Dr. Dirk Engel
Professor für mechatronische Systeme in der Fahrwerkstechnik
Tel.: 040.428 75-7902
dirk.engel (@) haw-hamburg.de

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