Schlussbericht zum Verbundvorhaben: Flexibles Mobilitäts- und Cargo-System für den Werksverkehr (FLOOW); Teilvorhaben: Fahrzeugplattformen und Connectivity

Abstract

Im Projekt FLOOW wurden die zentralen Vorteile der Künstlichen Intelligenz (KI) zur Schaffung neuer Lösungen für die Mobilität von Menschen und Gütern genutzt. Der Fokus lag dabei auf einer robusten und hochgenauen Lokalisierung von Fahrzeugen im Mobilitätssystem, welche für Güter- oder Personentransport im Werksverkehr eingesetzt werden, sowie einer generalisierten Umfelderkennung als auch einer risikobewussten Manöverplanung auf dedizierter Hardware zur energieeffizienten Lösung der komplexen Teilprobleme auf den Fahrzeugen. Das hier beschriebene Teilvorhaben trug zur Erarbeitung der nachfolgend genannten Projektergebnisse bei. Zunächst erfolgte eine Analyse von Anwendungsfällen zur Evaluation der Multi-Sensor-Lokalisierung und der KI-basierten Umfelderkennung. Zusätzlich wurden Anforderungen gesammelt sowie eine Methodik zur Bewertung sowie bei der methodischen Analyse von Systemabhängigkeiten und der Definition von Schnittstellen erarbeitet. Zur Entwicklung einer hochgenauen und zuverlässigen Outdoor-Lokalisierung wurde vom Teilvorhaben die Erstellung der Odometrie-Modelle eingebracht. Als Grundlage für die Entwicklung und Erprobung der KI-basierten Algorithmen wurden eine dedizierte Simulationsumgebung für die im Projekt verwendeten Demonstratorfahrzeuge sowie digitale Karten des Campusgeländes und der Laborhalle erstellt. Dabei wurden auch die notwendigen Schnittstellen für die Kommunikation und Interaktion der Fahrzeugmodelle mit den Algorithmen der diversen anderen Arbeitspakete bereitgestellt. Bei der Konzeptionierung von Chassis-Systemen für kombinierten Indoor- und Outdoorbetrieb konnten u.a. die Erfahrungen aus den Verbundprojekten e²-Lenk und OmniSteer eingebracht werden. Des Weiteren wurden die funktionalen Anforderungen an derartige Chassis-Systeme abgeleitet und die Auslegung der zugehörigen Regelungs- und Automatisierungsansätze unterstützt. Diese wurden dann in die Simulationsumgebung integriert. Im Arbeitspaket „Mobilitätssystem und Connectivity (KI)“ wurde die entsprechende Rechner- und Kommunikationstechnik aufgebaut. Zusätzlich wurde ein User-Interface für eine intuitive Bedienung zur Eingabe der Aufgabe bzw. des Fahrziels auch durch ungeübte Nutzer erstellt. Um die Daten für die beim Flottenmanagement eingesetzten KI-Verfahren zu generieren, wurde ein kombiniertes Belegungs- bzw. Nachfragemodell für die in der vereinfachten Erprobungsumgebung vorhandenen Streckenabschnitte erstellt. Dieses bildete die Basis für die Bereitstellung bzw. Verwaltung der notwendigen Daten, um daraus mit Hilfe einer KI-basierten Auswertung bzw. Optimierung eine Verteilungsstrategie der Flottenfahrzeuge hinsichtlich der Verfügbarkeit, der Bereitstellungszeit und der Gesamtauslastung zu erarbeiten. Im Rahmen der „Integration und Evaluation“ fanden eine kontinuierliche und regelmäßige Integration sowie Tests von Teilsystemen statt. Mit fortlaufender Projektdauer wurden die einzelnen Teilsysteme größer und umfassender, bis letztlich am Ende die Integration sowie die Tests aller Teilsysteme in das Gesamtsystem erfolgte. Schließlich erfolgte die Evaluation des Gesamtsystems anhand eines realitätsnahen Anwendungstests in der vereinfachten Einsatzumgebung (Simulation eines Werksgeländes auf dem Campus Ost des KIT).