Auto/Motor

CAMIL ist der Name des neuen selbstfahrenden Busses, der in Kürze den
CAMpus der Technischen Universität Ilmenau mit der Stadt ILmenau verbinden
wird. Zwei automatisiert fahrende, elektrisch angetriebene Kleinbusse
werden im Pendelverkehr vom Bahnhof zum wenige Kilometer entfernten Campus
und zurück fahren, stündlich getaktet mit den Zügen, die die
Landeshauptstadt Erfurt mit Ilmenau verbinden. Heute (15.09.2022) wurden
die Busse in Anwesenheit des thüringischen Ministers für Wirtschaft,
Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Wolfgang Tiefensee der
Öffentlichkeit vorgestellt.

Das vom Ilm-Kreis initiierte CAMIL-Projekt dauerte von der Übergabe des
Förderbescheides an das Ilmenauer Nahverkehrs-Unternehmen IOV bis zum
Start des Linienverkehrs nur gut ein Jahr. Für die Durchführung
beauftragten die Partner, Ilm-Kreis, Stadt Ilmenau und TU Ilmenau,
professionelle, zum Teil marktführende internationale Einrichtungen: Das
Büro autoBus aus Potsdam, Spezialist für die Realisierung automatisierter
Fahrzeuge im öffentlichen Personennahverkehr, übernahm die Planung; das
Thüringer Innovationszentrum Mobilität, das an der TU Ilmenau angesiedelt
ist, erforschte und entwickelte innovative Funk- und Fahrzeugtechnologien
– im Labor und auf den Ilmenauer Straßen; und der französische Hersteller
EasyMile, der Transportlösungen für den autonomen Personen- und
Güterverkehr entwickelt, lieferte den EZ10, das weltweit am häufigsten
eingesetzte fahrerlose Shuttle.

Der Kick-off

In einer offiziellen Kick-off-Veranstaltung im Rahmen des Thüringer Forums
Mobilität wurden die Busse heute (15.09.2022) an der TU Ilmenau der
Öffentlichkeit vorgestellt. Der thüringische Minister für Wirtschaft,
Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Wolfgang Tiefensee sprach von CAMIL
als einem Projekt, das sehr konkret und sehr handhabbar ist: „Das, was wir
hier machen, ist insofern vorbildlich, als ein Projekt in Gang gesetzt
wird, in dem man Forschungsgegenstände ganz praktisch anfassen kann und
wir so Menschen einbeziehen. Der Freistaat Thüringen wird alles
Erdenkliche tun, dass wir solche Projekte fördern, ausweiten und so unsere
Vorreiterstellung im Mobilitätsbereich mit neuen Ideen, mit neuen
Technologien ausbauen.“

Der Präsident der TU Ilmenau Prof. Kai-Uwe Sattler machte den Nutzen der
Forschung rund um das Projekt deutlich: „CAMIL ist auch ein
Forschungsprojekt: Es geht um künstliche Intelligenz, Antriebstechnik,
Elektronik und um Funktechnik. Und es geht auch um sozialwissenschaftliche
Forschung, darum, herauszufinden, wie die Bevölkerung über CAMIL denkt und
die Medien darüber berichten. Denn was nützt die beste Innovation, wenn
die Leute die Technologie nicht annehmen, weil sie ihr nicht trauen?“

Der Oberbürgermeister von Ilmenau Daniel Schultheiß sieht im CAMIL-Projekt
einen Nutzen für die Zukunft: „Wir holen die Forschung aus den Laboren
nach draußen und machen die Technologie auf der Straße für die Menschen
erlebbar. Und wir ermöglichen einem Verkehrsunternehmen, der IOV,
wertvolle Erfahrungen mit einer neuen Technologie zu sammeln. So sind wir
in der Lage, den Herausforderungen in der Entwicklung des öffentlichen
Personennahverkehrs zu begegnen.“

Die Landrätin des Ilm-Kreises Petra Enders sieht die Entwicklung des
autonomen Nahverkehrs in der Region nicht begrenzt auf die Strecke
zwischen Ilmenauer Bahnhof und Campus der TU Ilmenau: „Ich kann mir gut
vorstellen, dass der öffentliche Personennahverkehr noch attraktiver wird,
wenn autonomes Fahren auf den ganzen Landkreis ausgedehnt wird. Ich
wünsche mir, dass jetzt ganz, ganz viele Menschen den Bus nutzen und wir
dann, nach Projektabschluss, sagen können: Das Projekt war erfolgreich und
wir setzen es an anderer Stelle im Landkreis weiter fort.“

Der Bus

Der Kleinbus EasyMile EZ10 Generation 3 ist für sechs Passagiere
zugelassen, für einen barrierefreien Zugang sorgt eine automatische
elektrische Einstiegsrampe. Elektrisch betrieben und nur gut vier Meter
lang und knapp zwei Meter breit, ist der Bus umweltfreundlich und leise.
Die zugelassene Höchstgeschwindigkeit auf öffentlichen Straßen beträgt 18
Kilometer pro Stunde. Um einen sicheren Fahrbetrieb der fahrerlosen Busse
zu gewährleisten – an Bord fährt nur ein Operator für den Notfall mit –,
sind sie mit optischen Sensoren zur Abstands- und Geschwindigkeitsmessung
ausgestattet. Ein sogenanntes Odometrie-System erfasst laufend die
Position und die Orientierung und damit die Navigation der Busse. Ein
redundantes Bremssystem gewährleistet, dass sie bei Störungen rasch und
sicher zum Stehen kommen. Zusätzlich mit Radarsensoren, Mobilfunkmodulen
und Computer ausgerüstet, die vom Thüringer Innovationszentrum Mobilität
entwickelt wurden, navigiert der EZ10 auf einer zuvor elektronisch
eingemessenen Strecke. Sicheres Fahren ist auch bei Regen, Schnee und
Nebel bei Temperaturen von minus 15 bis plus 45 Grad Celsius
gewährleistet.

Die Strecke

Noch im Herbst sollen die beiden Kleinbusse laut Planung in Ilmenau im
regulären Linienverkehr eingesetzt werden und den Bahnhof im Pendelverkehr
mit dem Campus der TU Ilmenau verbinden. Start der Busstrecke ist auf der
Rückseite des Bahnhofs jenseits der Gleise im Neuhäuser Weg. Vor der
Nelson-Mandela-Brücke biegt sie rechts ab und führt durch die
Ehrenbergstraße, wo in Höhe des Technologie- und Gründerzentrums die erste
Haltestelle sein wird. Die Strecke führt weiter vorbei am Ernst-Abbe-
Zentrum und Studierendenwohnheimen, vor der Mensa Ehrenberg wird als
zweiter Halt die bereits bestehende Bushaltestelle genutzt. Nach einem
weiteren Zwischenstopp an der Universitätsbibliothek wird die
Endhaltestelle am Helmholtzplatz vor dem Kirchhoffbau unweit des Audimax‘
erreicht. Auf dem Rückweg führt die Strecke, um Wendemanöver zu vermeiden,
von der Ehrenbergstraße ein kurzes Stück über die Langewiesener Straße
zurück in den Neuhäuser Weg. Eine mögliche Erweiterung der Strecke könnte
in Zukunft von der Gustav-Kirchhoff-Straße über die Straße Am Ehrenberg
rund um das Berufsschulzentrum führen.

Hintergrund

Ende 2019 hatte der Ilm-Kreis eine erste Machbarkeitsstudie zur Umsetzung
des Pilotprojekts beauftragt, dessen Kosten zu 50 Prozent vom Thüringer
Umweltministerium getragen wurden. Dabei wurden geeignete Streckenverläufe
auf ihre technische und rechtliche Umsetzbarkeit überprüft und eine
Empfehlung für die Umsetzung der Strecke vom Ilmenauer Bahnhof zum
Universitätscampus gegeben. Die IOV Omnibusverkehr GmbH Ilmenau, die die
CAMIL-Fahrzeuge betreibt, wurde vom Ilm-Kreis im Jahr 2020 durch einen
Zuschuss von 289.000 Euro bei der Finanzierung der nötigen Investitionen
zur Umsetzung des Projekts unterstützt. Auch in Zukunft, von 2022 bis
2024, fördert der Ilm-Kreis die Umsetzung mit einem Betriebskostenzuschuss
an die IOV von 150.000 Euro jährlich. Das Projekt wird gefördert vom
Thüringer Ministerium für Umwelt, Energie und Naturschutz mit 796.000 Euro
für zweieinhalb Jahre.

Ausblick

Auch nach der Inbetriebnahme der Busse werden Wissenschaftler des
Thüringer Innovationszentrums Mobilität während des Linienbetriebs weiter
kontinuierlich Begleitforschung durchführen, um die innovativen Antriebs-
und Funktechnologien und den Fahrkomfort weiterzuentwickeln. Auch die
Akzeptanz autonomer Busse in der Bevölkerung und in den Medien wird von
der TU Ilmenau weiter erforscht. Die Begleitforschung wird durch das
Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale
Gesellschaft mit rund zwei Millionen Euro für drei Jahre finanziert.

Die eng miteinander verzahnten Projekte sind ein wichtiger Schritt bei der
Entwicklung eines intelligenten, nachhaltigen und nutzerorientierten
Verkehrs im Ilm-Kreis. Die Stadt Ilmenau und das Thüringer
Innovationszentrum Mobilität arbeiten bereits am Einsatz noch höher
automatisierter Busse.

       Forscher der Universität Freiburg haben eine Aufgabe entwickelt,
deren Lösung durch KI-Algorithmen zukünftig komplexere
Umgebungswahrnehmung für autonome Fahrzeuge ermöglichen kann
•       Vorgestellt auf der AutoSens-Konferenz im Museum Autoworld in
Brüssel
•       Valada: „Wir sind zuversichtlich, dass neue KI-Algorithmen für
diese Aufgabe Roboter in die Lage versetzen werden, die visuelle Erfahrung
nachzuahmen, die Menschen haben, indem sie die vollständige physische
Struktur von Objekten wahrnehmen.“

Wie können mobile Roboter Umgebung korrekt wahrnehmen und einschätzen –
selbst wenn Teile der Umgebung durch andere Objekte verdeckt werden? Das
ist eine zentrale Frage, die für autonomes Fahren gelöst werden muss,
damit zum Beispiel auch in belebten Straßen von Großstädten ein sicheres
Navigieren durch die Umgebung möglich wird. Während der Mensch sich die
vollständige physische Struktur von Objekten vorstellen kann, selbst wenn
diese teilweise verdeckt sind, verfügen die bisherigen Algorithmen der
künstlichen Intelligenz (KI), die es Robotern und selbstfahrenden
Fahrzeugen ermöglichen, ihre Umgebung wahrzunehmen, nicht über diese
Fähigkeit.

Roboter mit KI können sich zwar schon heute selbstständig in ihrer
Umgebung zurechtfinden und durch sie navigieren, wenn sie gelernt haben,
wie diese Umgebung aussieht. Allerdings ist die Wahrnehmung und korrekte
Einschätzung von unbekannten, teilweise verdeckten Dingen und beweglichen
Objekten oder Menschen bislang eine große Herausforderung. Einen großen
Schritt zur Lösung dieses Problems haben nun der Freiburger
Roboterforscher Prof. Dr. Abhinav Valada und Doktorand Rohit Mohan vom
Robot Learning Lab der Universität Freiburg unternommen, den sie in zwei
gemeinsamen Veröffentlichungen vorstellen.

Eine Aufgabe, deren Lösung mehr Sicherheit verspricht

Die beiden Freiburger Wissenschaftler haben die sogenannte amodale
panoptische Segmentierungsaufgabe entwickelt und ihre Lösbarkeit mit Hilfe
von KI-Ansätzen nachgewiesen. Bisher erfassen autonome Fahrzeuge mit Hilfe
von panoptischer Segmentierung die Umgebung. Das bedeutet, dass sie bisher
nur vorhersagen können, welche Pixel eines Bildes zu welchen „sichtbaren“
Regionen eines Objekts wie einer Person oder eines Autos gehören, und
Instanzen dieser Objekte identifizieren können. Was ihnen bisher fehlt,
ist die Fähigkeit, auch die gesamte Form von Objekten vorherzusagen,
selbst wenn diese teilweise von anderen Objekten verdeckt werden. Die neue
Aufgabe der Wahrnehmung mit amodaler panoptischer Segmentierung ermöglicht
dieses ganzheitliche Verständnis der Umgebung.

Amodal meint in diesem Fall, dass von einer teilweisen Verdeckung von
Objekten abstrahiert werden muss – statt sie als Fragmente zu betrachten,
sollten sie in ihrer Ganzheit gesehen werden. So kann eine neue Qualität
der visuellen Umgebungserfassung möglich werden, die für die
Verkehrssicherheit autonom fahrender Autos einen enormen Fortschritt
bedeuten würde.

Potential zur Verbesserung des visuellen Verständnisses städtischer Szenen

Im neuen Aufsatz, der auf der Konferenz IEEE/CVF Computer Vision and
Pattern Recognition Conference (CVPR) veröffentlicht wurde, haben die
Forscher etablierte Benchmark-Datensätze um die neue Aufgabe ergänzt und
öffentlich nutzbar gemacht. Sie rufen Wissenschaftler*innen nun dazu auf,
neue KI-Algorithmen zu entwickeln, um die Aufgabe zu lösen. Ziel dieser
Aufgabe ist es, die pixelgenaue semantische Segmentierung der sichtbaren
Regionen von amorphen Hintergrundklassen wie Straßen, Vegetation, Himmel
und die Instanz-Segmentierung der sichtbaren und verdeckten Objektregionen
von verschiedenen Klassen wie Autos, Lastwagen und Fußgängern zu
erstellen.

Der Benchmark und alle Datensätze sind auf einer Webseite öffentlich
zugänglich und inklusive zweier Lösungsvorschläge zur Verfügung gestellt.
„Wir sind zuversichtlich, dass neue KI-Algorithmen für diese Aufgabe
Roboter in die Lage versetzen werden, die visuelle Erfahrung nachzuahmen,
die Menschen haben, indem sie die vollständige physische Struktur von
Objekten wahrnehmen“, erklärt Valada. „Die amodale panoptische
Segmentierung wird bei nachgelagerten automatisierten Fahraufgaben, bei
denen die Verdeckung eine der Herausforderungen darstellt, wie
Tiefenschätzung, optischer Fluss, Objektverfolgung, Bewegungsvorhersage
usw., erheblich helfen. Mit fortschrittlicheren KI-Algorithmen für diese
Aufgabe kann die visuelle Erkennungsfähigkeit für selbstfahrende Autos
revolutioniert werden. Wenn beispielsweise jederzeit die gesamte Struktur
der Verkehrsteilnehmer*innen wahrgenommen wird, unabhängig von
Teilverdeckungen, kann so das Unfallrisiko erheblich minimiert werden.“

Darüber hinaus könnten automatisierte Fahrzeuge durch Ableitung der
relativen Tiefenanordnung von Objekten in einer Szene komplexe
Entscheidungen treffen, etwa in welche Richtung sie sich zum Objekt
bewegen müssen, um eine klarere Sicht zu erhalten. Um diese
Zukunftsvisionen Realität werden zu lassen, wurde die Aufgabe auf der
Konferenz AutoSens, die im Autoworld Museum in Brüssel stattfand,
Fachleuten der Automobilindustrie vorgestellt.

Faktenübersicht:
•       Abhinav Valada ist Juniorprofessor und Leiter des Robot Learning
Lab am Institut für Informatik der Universität Freiburg sowie Mitglied des
Zentrums BrainLinks-BrainTools.
•       Er forscht hauptsächlich zu Themen an der Schnittstelle von
Robotik, maschinellem Lernen und Computer Vision wie etwa grundlegende
Probleme der Umgebungswahrnehmung von Robotern, Zustandsschätzung und
Planung mit Hilfe von Lernansätzen, die es Robotern ermöglichen, in
komplexeren Bereichen und unterschiedlichen Umgebungen zuverlässig zu
arbeiten. Sein Ziel ist die Entwicklung von skalierbaren, lebenslang
lernenden Robotersystemen.
•       Robot Learning Lab: Das Team um Valada möchte neue Verfahren
entwickeln, die mobilen Robotern ermöglichen, auf sozialverträgliche und
sichere Weise durch belebte Umgebungen wie Fußgängerzonen und Bürgersteige
zu navigieren. Ihr Verhalten lernen die Bots mit Hilfe von Algorithmen,
die auf Teilbereichen der Künstlichen Intelligenz wie Deep Learning und
Reinforcement Learning beruhen.
•       Originalveröffentlichungen: Mohan, Rohit, Valada, Abhinav: “Amodal
Panoptic Segmentation”, IEEE/ CVF International Conference on Computer
Vision and Pattern Recognition (CVPR), pp. 21023-21032, 2022.
Mohan, Rohit, Valada, Abhinav: “Perceiving the Invisible: Proposal-Free
Amodal Panoptic Segmentation”: IEEE Robotics and Automation Letters
(RA-L), vol. 7, no. 4, pp. 9302-9309, 2022.
•       Weitere Informationen: http://amodal-panoptic.cs.uni-freiburg.de/
•       Erklärvideo: „Amodal Panoptic Segmentation“

Ein Team des Forschungsbereichs “Elektrochemische Energiesysteme” bei
Hahn-Schickard in Freiburg hat mit Unterstützung der Albert-Ludwigs-
Universität Freiburg die “ionysis GmbH” ausgegründet, um mit Hilfe starker
Partner leistungsfähigere Membran-Elektroden-Einheiten für
Brennstoffzellen zur Marktreife zu entwickeln

Um die gesteckten Klimaziele zu erreichen, muss nachhaltige Mobilität auch
für schwere Nutzfahrzeuge Realität werden. Die zum 1. September neu
gegründete “ionysis GmbH” entwickelt hocheffiziente, emissionsfreie und
nachhaltige Kernkomponenten für Brennstoffzellen. Dazu gehört auch, dass
in den sogenannten “Membran-Elektroden-Einheiten” der Gehalt von
perfluorinierten Substanzen deutlich reduziert wird – einem bedenklichen
Bestandteil, der aufgrund seiner Umweltschäden zunehmend weltweit geächtet
wird. “Gemeinsam mit internationalen Partnern konnten wir diese
umweltfreundlichen Brennstoffzellen erstmals auf Augenhöhe mit
herkömmlichen betreiben und zudem auch aufzeigen, dass sie perspektivisch
effizienter und bei höheren Temperaturen betrieben werden können”, erklärt
Dr. Matthias Breitwieser, Geschäftsführer und CTO der ionysis GmbH. “Damit
eignen sie sich besonders für schwere Nutzfahrzeuge oder Anwendungen in
der Luftfahrt.”
Ziel ist es, die neuartigen umweltfreundlicheren Membran-Elektroden-
Einheiten weiterzuentwickeln und die technische Machbarkeit auch im
skalierten Maßstab zu demonstrieren. Die Firma ergänzt damit die “Green-
Tech”-Gründungsszene in Freiburg um eine weitere Neugründung im Bereich
der Wasserstoff- und Dekarbonisierungstechnologie.

„Mit der ionysis GmbH gründen wir nun unser achtes Unternehmen am Standort
Freiburg aus und zeigen damit, dass wir nicht nur auf dem Gebiet der
Lebenswissenschaften innovativ sind, sondern auch auf dem Gebiet der
Energie- und Nachhaltigkeitsthemen“, so Prof. Dr. Roland Zengerle,
Institutsleiter bei Hahn-Schickard in Freiburg und Professor für
Anwendungsentwicklung an der Technischen Fakultät der Universität
Freiburg. Durch diese Ausgründungen sind in Freiburg inzwischen etwa 335
Hightech-Arbeitsplätze entstanden.

Zum 1. September 2022 nimmt ionysis mit einem Gesamtteam von acht Personen
das operative Geschäft auf und plant schon in den ersten Monaten weiter zu
wachsen. Neben den aktiven oder ehemaligen Mitarbeiter von Hahn-Schickard
und der Universität Freiburg, Dr. Matthias Breitwieser (Geschäftsführung,
Wissenschaft und Strategie), Dr. Florian Lombeck (Chief Scientist) und Dr.
Severin Vierrath ergänzen weitere neue Mitarbeitende und erfahrene
Mitarbeitende von Hahn-Schickard, die bereits zum Start ins Unternehmen
wechseln.

Für die Ausgründung konnten nun zwei starke Investoren gewonnen werden,
die nicht nur finanziell mit einem mittleren einstelligen Millionenbereich
unterstützen, sondern auch wertvollen Zugang zu Branchen-Know-how und
Beratung im Business Development bieten.

Der Grundstein für die Ausgründung wurde im Rahmen mehrerer öffentlich
geförderter Forschungsprojekte gelegt: Sowohl das Land Baden-Württemberg
(“DirectMEA”) und das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
(“DirectStack”, FKZ: 03ETB024D) haben die Arbeiten finanziell unterstützt.
Hinzu kam eine besonders auf den deutsch-kanadischen Austausch
zugeschnittene Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und
Forschung im Rahmen der Projekte “FlexCoat” (FKZ: 01DM19008A) und FC-CAT
(FKZ: 03SF0579B), die besonders der intensiven fachlichen Vernetzung mit
dem “Wasserstoff-Hub” Vancouver gedient haben.

Welche Rolle spielen autonom fahrende Fahrzeuge in der Landwirtschaft? Wie
können sie sicher und zuverlässig funktionieren? Welche umweltfreundlichen
Antriebe gibt es für Nutzfahrzeuge? Welche Kraftstoffe bieten sich bei
Verbrennungsmotoren alternativ an? Wie verhält es sich dabei mit der
Energieeffizienz? Um Fragen wie diese geht es beim 7. „International
Commercial Vehicle Technology Symposium“ vom 13. bis 15. September auf dem
Campus der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK). Medienvertreter
sind dazu eingeladen.

Assistiertes und automatisiertes Fahren und Arbeiten, alternative
Antriebstechnologien, innovative Entwicklungs- und Produktionsmethoden,
Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer sowie neue Simulationsmethoden
– dies sind die Themen, um die sich die Tagung auf dem Campus der TU
Kaiserslautern dreht. In über 35 Beiträgen können sich die Teilnehmenden
über aktuelle Entwicklungen aus Forschung und Industrie informieren.

Begleitet wird die Veranstaltung von einer Ausstellung im Innen- und
Außenbereich, bei der verschiedene Innovationen an Nutzfahrzeugen gezeigt
werden.

Weitere Informationen zum Programm gibt es unter:
www.cvt-symposium.de

Organisiert wird das Symposium unter anderem vom Zentrum für
Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT). Am ZNT arbeiten über 150 Forscher von mehr
als 14 Lehrgebieten aus Informatik, Elektro- und Informationstechnik sowie
aus dem Maschinenbau interdisziplinär zusammen. Sie entwickeln
beispielsweise Techniken für das autonome Fahren und Softwarelösungen, die
sicherstellen, dass die Technologien in den Fahrzeugen zuverlässig
funktionieren. Ferner arbeiten sie an intelligent vernetzten Fahrzeugen
und erforschen, wie Menschen und Fahrzeuge künftig miteinander
interagieren. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Steigerung der
Energie- und CO2-Effizienz durch Leichtbau, alternative Kraftstoffe,
Hybridisierung und Elektromobilität.

Das ZNT ist Teil der Commercial Vehicle Alliance Kaiserslautern (CVA) und
kooperiert mit vielen der direkt neben dem Uni-Campus angesiedelten
Forschungsinstituten, wie dem Fraunhofer-Institut für Experimentelles
Software Engineering IESE (www.iese.fraunhofer.de) und dem Fraunhofer-
Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
(www.itwm.fraunhofer.de), welche, wie auch das Commercial Vehicle Cluster
Südwest (www.cvc-suedwest.com), ebenfalls zu den Organisatoren der Tagung
zählen. Über die zuletzt genannte Plattform wird darüber hinaus eine enge
Zusammenarbeit mit Nutzfahrzeugherstellern und Zulieferern gewährleistet,
indem das ZNT als zentraler wissenschaftlicher Ansprechpartner fungiert.
Mehr unter: www.uni-kl.de/znt