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Rubrik: Tagesberichte
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Publiziert: 05.12.2006 06:00

DARPA Grand Challenge 2007
Roboter auf der Überholspur

Zum dritten Mal findet in den USA im November 2007 der DARPA Grand Challenge statt, der wichtigste internationale Wettbewerb für autonome Fahrzeuge. Sascha Kolski, Doktorand am Institut für Robotik und Intelligente Systeme der ETH Zürich, unterstützt mit seinen Forschungserkenntnissen das „Tartan Racing Team“ der Carnegie Mellon University (CMU) in Pittsburgh.

Samuel Schlaefli

Ein Gaststudent aus Pittsburgh weckte im Herbst 2005 erstmals mit Erzählungen von einem Grossevent für autonome Fahrzeuge Sascha Kolskis Interesse am DARPA Grand Challenge. Kolski, Robotiker mit einer Leidenschaft für Automobile, war sofort begeistert: Ein mehrstündiges Rennen von autonomen Automobilen, die dank neuster Robotertechnologie ohne Fahrer Dutzende von Kilometern absolvieren und dabei auf Veränderungen der Umgebung reagieren müssen, das ist genau sein Ding.

Forschung an fahrerlosen Autos

In Stuttgart und Dortmund hat Sascha Kolski Computerwissenschaften studiert und seit 2004 befasst er sich als Doktorand am Autonomous Systems Lab (ASL) im Team von Roland Siegwart mit der Bewegungsplanung für autonome Fahrzeuge. Das Team forscht an fahrerlosen Automobilen, die durch den Einsatz von Robotern für mehr Sicherheit im Strassenverkehr sorgen sollen. Kolskis Forschungsschwerpunkt der Bewegungsplanung von autonomen Systemen passte bestens zu den Entwicklungsanstrengungen des CMU-Teams an ihrem Mobil für das kommende DARPA Grand Challenge vom 3. November 2007. Dies war auch der Grund, weshalb er zu einem dreimonatigen Forschungsaufenthalt an die CMU in Pittsburgh eingeladen wurde. „Die CMU ist im Bereich der Robotik neben Stanford weltweit führend. Der intensive und sehr informelle Austausch mit den Experten vor Ort war eine grossartige Erfahrung“, resümiert Kolski. Vom ersten Tag an sei er ins 23-köpfige „Tartan Racing Team“(1) integriert worden. Das „Tartan Racing Team“ der CMU hatte an beiden bisher ausgetragenen DARPA Grand Challenge(2) teilgenommen und belegte im 2005 mit ihren beiden Roboterfahrzeugen Platz zwei und drei. Auch heute noch, zwei Monate nach seinem USA-Aufenthalt, begleitet er das Team von Zürich aus bis zum Starttermin im Jahr 2007.


DARPA Grand Challenge

(sch) Die „Defense Advanced Research Projects Agency“ (DARPA) ist die zentrale Forschungsorganisation des amerikanischen Verteidigungsministeriums. Sie organisierte mit dem DARPA Grand Challenge bislang zwei Rennen für autonome, von Robotern gesteuerte Fahrzeuge. Dutzende Teams vorwiegend amerikanischer Hochschulen traten dabei gegeneinander an. Die DARPA will mit dem Rennen einen Anreiz für Forschungsanstrengungen im Bereich der Robotik schaffen, welche zu militärischen Anwendungen führen könnten.

Während der beiden bisherigen Rennen galt es eine definierte Distanz ohne Hindernisse zurückzulegen. Im Jahr 2004 führte die Route von Barstow (Kalifornien) nach Primm (Nevada), ein Jahr später 211 Kilometer durch die Mojave-Wüste zwischen Kalifornien, Nevada, Utah und Arizona. Das letztjährige Gewinnermobil „Stanley“ der Universität Stanford wurde mit zwei Millionen Dollar honoriert. Am 3. November 2007 findet das Rennen erstmals in einem urbanen Umfeld statt. Die Fahrzeuge müssen in weniger als sechs Stunden zehn Missionen von insgesamt 96 Kilometern absolvieren. Elf so genannte Track A-Teams wurden von der DARPA für das finale Rennen ausgewählt. 77 weitere Track B-Teams, welche sich selbständig für die Teilnahme beworben haben, erhalten die Möglichkeit, sich in Vorausscheidungen für das Rennen zu qualifizieren.




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Das Roboterfahrzeug des „Tartan Racing Team“ auf Testfahrt.

Hohe Anforderungen

Die Anforderungen des nächstjährigen DARPA Urban Grand Challenge an die CMU-Forscher sind höher denn je. Im Gegensatz zu den letzten beiden Jahren muss sich das autonome Fahrzeug im diesjährigen Grand Challenge in einem städtischen Umfeld behaupten. Zehn Missionen von insgesamt 96 Kilometern muss das Roboterfahrzeug selbständig bestreiten und dabei mit Stadtverkehr, dem richtigen Verhalten an Kreuzungen, Parkmanövern und Hindernissen auf der Fahrbahn zurechtkommen. Der genaue Austragungsort bleibt bis zum Rennen geheim, einzig eine Liste mit Kreuzungen und Längen der einzelnen Strassenabschnitte dient dem Team zur Vorbereitung. Die Informationen zum Zielort der einzelnen Missionen werden erst am Renntag in digitaler Form an die Teams abgegeben. Über eine Schnittstelle wird der Hauptcomputer des Fahrzeugs mit den Informationen gespeist, aus welchen dieser den optimalen Weg selbständig berechnen muss. Ein Eingreifen des Teams während einer Mission ist nicht erlaubt.

Damit das Fahrzeug auf nicht kalkulierbare Veränderungen der Umgebung reagieren kann, muss das Fahrzeug seine Umgebung dauernd überwachen. Dazu werden beim Fahrzeug des „Tartan Racing Team“ Sensoren, Videokameras und GPS-Empfänger eingesetzt, die laufend Daten an einen zentralen Computer liefern. Diese müssen während der Fahrt verarbeitet und erfolgreich interpretiert werden. Hierbei kommt Sascha Kolskis Forschungsarbeit zum Einsatz. Er ist in erster Linie für die Programmierung der Bewegungsplanung des Fahrzeugs mitverantwortlich. Ihn beschäftigt die Frage, wie das Fahrzeug aufgrund der zur Verfügung stehenden Informationen reagieren muss.

Mit Technik Unfälle verhindern

Finanziert werden die intensiven Forschungsanstrengungen der elf Track A-Teams von der DARPA mittels eines Forschungsbeitrags von einer Million US-Dollars sowie von Firmen. Währenddem sich in der EU vor allem die Fahrzeugindustrie für Anwendungen aus Mechatronik und Robotik interessiert, stellt laut Kolski in den USA in erster Linie das Militär Gelder zur Forschung bereit. Darin sieht er kein Problem: „Ich will mit meiner Technologie dazu beitragen, Unfälle zu verhindern. In welchem Bereich diese genau genutzt wird, kann ich nach der Publikation des Forschungsergebnisse sowieso nicht mehr mitbestimmen“. Den grössten Nutzen bringen autonome Roboter seiner Meinung nach jedoch im zivilen Bereich: „Der Individualverkehr kann, so wie er heute besteht, nicht mehr unendlich wachsen. Mit autonomen Fahrsystemen könnte er sicherer und effizienter gestaltet werden.“ Auf die Frage nach einem weiteren USA-Aufenthalt reagiert Kolski begeistert: „Ja auf jeden Fall, ich werde beim Rennen 2007 mit dabei sein“. Er sei sich schliesslich sicher, dass sein Team auch nächstes Jahr wieder ganz vorne mit dabei sein werde.


Fussnoten:
(1) Sascha Kolskis Team: www.tartanracing.org/index.php
(2) Mehr Infos zum Rennen: www.darpa.mil/grandchallenge/index.asp



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