Die Teleoperation als Ansatz zur fahrerlosen Fahrzeugführung

Ähnliche Dokumente
ABSICHERUNGS- UND BEWERTUNGSMETHODEN FÜR KOOPERATIVE HOCHAUTOMATISIERTE FAHRZEUGE

Digitaler Knoten 4.0

Sicher Fahren und Transportieren

Maximilian Naumann 1, Piotr F. Orzechowski 2, Christoph Burger 2, Ömer Sahin Tas 1, Christoph Stiller 1,2

Der Mensch als Sensor - Der Weg zum teleoperierten Fahren

Verbundprojekt. Automated Cars and Intelligent Traffic in the City. Automatisierte Fahrzeuge und Intelligenter Verkehr in der Stadt

Alles im Griff? Der Einfluss fahrfremder Tätigkeiten

Veränderte Fahraufgabe

Straßenbahn in Zukunft

Entscheidungsstrategien und Steuerungskonzepte eines Kollisionsvermeidungssystem

AUTONOMES FAHREN TRENDS UND HERAUSFORDERUNGEN IN DER IKT FORSCHUNG

In welchen urbanen Situationen erhöhen Warnungen die Sicherheit?

Materialflusssystemen

Inhaltsverzeichnis. I Human Factors und sicheres Handeln i. II Individuelle und teambezogene Faktoren 6i

6. KIRAS Fachtagung 18. Oktober 2016, Wien. RelCon. Reliable Control of Semi-Autonomous Platforms

Intelligente und vernetzte Mobilitätsdienste für den ländlichen Raum

Roboterassistierte Reponierung von Oberschenkelfrakturen

Kooperative Steuerung vernetzter Fahrzeuge zur Einfädelung vor einer Fahrbahnzusammenführung 13. Elgersburg Workshop

Künstliche Intelligenz im Fahrzeug

Autonome Roboter. Von Matthias Hauth Seminar Moderne Robotik

Diplomarbeit. Entwurf eines TI-Coaching Systems. von. Christof Kuhn

Rückwärtsfahren bei der Abfallsammlung

Autonomes Fahren und Fahrerassistenz. Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v. Institut für Verkehrssystemtechnik

Auf dem Weg zum automatisierten Fahren

Verbundprojekt. AKIT Autonomie-Kit für seriennahe Arbeitsfahrzeuge zur vernetzten und assistierten Bergung von Gefahrenquellen

Autonomes Fahren: Auf Du und Du mit dem Auto des Nachbarn?

Fahrerüberwachungsautomaten. und autonome Systeme:

Automotive-Innovationsforum 2015 Automatisiertes und vernetztes Fahren Chancen und Herausforderungen für die Automobilindustrie

Technische Entwicklungen für FTS schaffen neue Anwendungen Die Projekte KaTe und SaLsA im Überblick

Modell-Programmierte Roboter Regelung. Univ.-Prof. Dr. Michael Hofbaur Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik, UMIT, Hall i.

4. Karlsruher Automations-Treff

Fahrerlose Transportsysteme werden wirtschaftlicher und schneller Zwei Innovationen werden Wirklichkeit

Anreizgestaltung in Organisationen. Die Prinzipal-Agenten-Theorie und die Verdrängung intrinsischer Motivation

Möglichkeiten der Verhaltenssteuerung

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Dr. h.c. Torsten Bertram. Univ.-Prof. Dr. phil. Johannes Weyer. GF André Bubenzer

Herausforderungen des automatisierten Fahrens am Beispiel des Projekts "Stadtpilot"

Cyber-X-Systeme Robotik/KI in Automatisierungs-Anwendungen 2026

Modellgestützte Online-Programmierverfahren für Industrieroboter

Bahnplanung am stationären Hindernis

Gestern Energieversorger, heute Digitale Energiewende, morgen Mobilitätsanbieter?

Visualisierung funktionaler Bauräume zur Unterstützung des automotiven Entwicklungsprozesses verteilter Funktionen

GESELLSCHAFTLICHE AKZEPTANZ

Reaktive und Hybride Agenten

Digitalisierung gestalten und integrierte Mobilitätsdienstleistungen stärken Eine Einführung

Generierung von Simulationsmodellen zur Ermittlung des Systemverhaltens von Shuttle-Systemen

Intelligente Agenten

Schnell oder langsam - bei welcher Geschwindigkeit ist der Verkehrsfluss an einer Autobahnbaustelle optimal? Privates Franziskus-Gymnasium Vossenack

Verantwortung bei der Datennutzung Chancen und Risiken aus ethischer Perspektive

Intelligente Transportsysteme

Seminar Robotik WS 02/03

Mensch und automatisches Fahrzeug eine neue Beziehung? Prof. Dr. Mark Vollrath

Vom virtuellen Prototyp zum digitalen Zwilling

Temperaturregelung im 3D-Druck

2. Workshop: Zukunft der Arbeit in der Industrie 4.0. Arbeitsorganisation, Produkte, Gestaltungsprozesse

Autonome Mobile Serviceroboter. Investition in Ihre Zukunft

Forschung zum automatisierten und vernetzten Fahren. Dr.-Ing. Tobias Hesse

Entwicklung und experimentelle Erprobung von perzeptorisch geregelten Grundgeschicklichkeiten humanoider Roboter

Roman Herrmann, M. Sc. Dipl.-Inf. Jens Hegenberg Daniela Ziegner, M. Sc. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt

KTBL-Tagung September Erfurt Robotics und Automatisierung im Gartenbau. Fazit

Anforderungen an automatisierte und vernetzte Fahrfunktionen Fachtagung Intelligente Lösungen für effiziente Mobilität Dipl.-Psych.

servicerobotik Autonome Mobile Serviceroboter

Einfluss der Reifenqualität auf das reale Unfallgeschehen

Die Rolle der Erwartung bei Fahrerfehlern im Folgeverkehr und die Effekte teilautonomer Assistenz

Kognitives Onboard Capability-Management im Flugversuch

3.2.2 Die normative Perspektive Coleman und die soziale Struktur Putnam und die Diagnose des Verfalls...

Entwurf, Test und Analyse adaptiver Regelungsstrategien für einen nichtlinearen totzeitbehafteten technischen Prozess

Haftung beim automatisierten Fahren. JUNE 28, 2018 Benedikt Xylander +49 (0)

Autonomes Fahren Technologien und Chancen

Stapeln von Teiglingsdielen

FLEXIBLE UND GETEILTE RESSOURCENNUTZUNG SHARING ALS KATALYSATOR FÜR DEN WANDEL

Mensch - Computer - Interaktion

Rechtliche Rahmenbedingungen zur Genehmigung und Prüfung von AVF Wirtschaftskammer Österreich - Österreich als Testregion für automatisiertes Fahren

Nutzung von virtuellen Stadtmodellen für neue Technologien

Kollisionsvermeidung mittels fahrzeugautarker Ortung unter Verwendung Bild gebender Verfahren und GNSS

Inhaltsverzeichnis. Geleitwort. Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis

Capturing Reality Hoch aufgelöste statische und dynamische Kartierung für hochautomatisiertes Fahren.

Künstliche Intelligenz: Periodensystem der Elemente. Arbeitskreis Artificial Intelligence

Information technology for active perception: Itap

Dynamisch adaptive Systemarchitektur zur Optimierung der Prozesssteuerung am Beispiel der Getreideernte

Pflichtenheft. Pflichtenheft. Technikerarbeit 2003 / Automatisierung von Akustikmessungen. für. OLLI eine Holzkiste lernt laufen

Was ist künstliche Intelligenz?

Steuerungsarchitektur für Multi-Roboter Kooperation

Service-Robotik Herausforderungen und Trends. Prof. Dr. Frank Kirchner Universität Bremen, DFKI Robotik Labor Bremen Robert-Hooke-Str.

NEWS-FLASH. 3 Dinge, auf die Sie beim Erwerb von Flash-Speicher nicht verzichten sollten ERSTE SCHRITTE

Kooperatives Projekt im Förderprogramm Erneuerbar Mobil des BMUB mit den Schwerpunkten: Urbane Elektromobilität Autonomes Fahren e-carsharing

Abbildung des Stromverbrauchs und der Sektorenkopplung

Mechatronik im Unternehmen - Eine Übersicht

Grundlagen der Künstlichen Intelligenz

Beschaffungscontrolling in der kundenindividuellen Massenproduktion

Handbuch Wissensmanagement

WIE GUT MÜSSEN AUTOMATISIERTE FAHRZEUGE FAHREN?

Unterschiedliche Automatisierungsgrade im Kraftfahrzeug: Auswirkungen auf die visuelle Aufmerksamkeit und die Kontrollübernahmefähigkeit

Systematische Bewertung des Fahrereinflusses auf die Transporteffizienz von Nutzfahrzeugen

Automatisiertes Fahren im Individualverkehr

EMOTIONALITAT, LERNEN UND VERHALTEN. Ein heilpadagogisches Lehrbuch

Zertifizierung Auditdauer und Preise

Automatisierungstechnik im

PLATZHALTER BILD. Ethische Herausforderungen eines Mobilitätsbetreibers Carsten Weber Dr. Karl Teille. Klagenfurt, 26.

Transkript:

Die Teleoperation als Ansatz zur fahrerlosen Fahrzeugführung Sebastian Gnatzig, Erick Haas, Prof. Dr. Markus Lienkamp

Gliederung Einleitung Stand der Technik Vorgehen Durchführung Diskussion Zusammenfassung und Ausblick 2

Car-Sharing mit Bereitstellung und Wegparken Vorteil für E-Fahrzeuge: zentrale Ladeinfrastruktur 3

Grenzen autonomer Fahrzeuge Szenarien geringer Komplexität (Autobahn) Eingeschränkte Berücksichtigung anderer Verkehrsteilnehmer Maschinelle Wahrnehmung Mensch Rechtliche Bedenken / Haftungsansprüche keine autonomen Serienfahrzeuge in den nächsten Jahrzehnten Unfall bei der Darpa Urban Challenge: Team Cornell und Team MIT [Buehler2008] 4

Motivation Das zukünftige Potential hochautomatisierter Funktionen hängt von der Mensch-Maschine-Interaktion ab Grad der Autonomie Autonome Roboter Mensch- Maschine- Interaktion Servogesteuerte Master-Slave Mechanische Systeme Komplexität der Aufgabe nach [Tzafestas 2007] 5

Ausführungszeit Einleitung Stand der Technik Vorgehen Durchführung Diskussion Zusammenfassung Motivation Bearbeitung hoch komplexer, kognitiv anspruchsvoller Aufgaben: Ansteigende Zeitverzögerung keine Zeitverzögerung Anteil der Entscheidungen durch eine Maschine [Ferrell und Sheridan 1967] 6

Stand der Technik Drei relevante Forschungsfelder: Automatisierung der Fahrzeugführung Menschliche Leistungsfähigkeit bei der Teleoperation Steuerungskonzepte mit Mensch-Maschine-Interaktion Bilder: [Thrun2006]; [Fong2001]; [Flemisch2008] 7

Automatisches Fahren Autonomes Fahren seit 1990ern in der Forschung Automatisches Fahren entlang vorab geplanter Bahnen Bilder: [Thrun2006]; [Urmson2008]; [Schöner2011]; [Müller-Beßler2006; [BMW2011] 8

Einfluss von Zeitverzögerungen auf die Aufgabenleistung Keine Auswirkung unterhalb der Motorik-Schwelle Starke Leistungsreduktion bei hohen Zeitverzögerungen [Pongrac, 2008] 9

Steuerungskonzept mit Mensch-Maschine-Interaktion [Fong2003] Wegpunktbasierte Teleoperation Vorgabe von Zielpunkten im Videobild Conduct-by-Wire Vorgabe von Fahrmanövern [Kauer2010] H-Mode Kooperative Fahrzeugführung von Mensch und System [Flemisch2008] 10

Defizite Stand der Technik Autonomes Fahren: Zeithorizont 2050 Automatische Quer- und Längsführung entlang geplanter Bahnen bekannt Menschliche Leistungsfähigkeit sinkt durch Zeitverzögerungen Ansätze zur Mensch-Maschine-Interaktion bei Fahrzeugführung: zu langsam zu komplex zu direkt 11

Teleoperierte Straßenfahrzeuge Internet Mobilfunk Steuersignale Server Kabellose Kommunikation Videostream 12

Methodik Grad der Autonomie Autonome Roboter Mensch- Maschine- Interaktion Servogesteuerte Master-Slave Mechanische Systeme Komplexität der Aufgabe 13

Methodik Verwendung semi-autonomer Ansätze Grad der Autonomie Autonome Roboter Shared Control Supervisory Control Servogesteuerte Master-Slave Mechanische Systeme Komplexität der Aufgabe 14

Methodik Supervisory Control / Shared Control Lokales Schließen des Regelungskreises am Roboter Basis-Autonomie-Funktionen Vorgabe übergeordneter Sollgrößen Unterscheidung nach Abstraktionsniveau Bild: [Sheridan1978] 15

Unabhängigkeit gegen Zeitverzögerung Keine relevante Totzeit im lokalen Regelkreis Stabilität Totzeit im Operator-Regelkreis ist akzeptabel, solange: Aufgabenlänge > Totzeit Aufgabe ein relevanter Anteil am Gesamt-Ziel Unvorhersehbare Störungen der Umgebung klein Unterlagerte Regelung zuverlässig 16

Trajektorienbasierte Steuerung Kompromiss aus punktbasiert und manöverbasiert Trajektorienplanung Manuelles Planen von Kurvensegmenten (Klothoiden) Variation von Krümmungsänderung und Länge Neues Segment wird an bestehende Trajektorie angehängt 17

Steuerungskonzept Simulationsumgebung Vedyna 18

Konzeptuelle Vorteile trajektorienbasierter Steuerung Unabhängigkeit gegenüber Zeitverzögerung Bild: [Sheridan1978] 19

Ausführungszeit Einleitung Stand der Technik Vorgehen Durchführung Diskussion Zusammenfassung Konzeptuelle Vorteile trajektorienbasierter Steuerung Unabhängigkeit gegenüber Zeitverzögerung Nutzung automatischer Algorithmen Minimierung Ausführungszeit Indirekte Steuerung Ansteigende Zeitverzögerung keine Zeitverzögerung Anteil der Entscheidungen durch eine Maschine Bild: [Ferrell und Sheridan 1967] 20

Konzeptuelle Vorteile trajektorienbasierter Steuerung Unabhängigkeit gegenüber Zeitverzögerung Nutzung automatischer Algorithmen Minimierung Ausführungszeit Große Vorausschauweite erforderlich Effektive Kollisionserkennung Implizites, zuverlässiges Sicherheitskonzept v=15m/s Totzeitstrecke Bremsweg Klothoide 7,5 m (0,5s Totzeit) 11.5 m (~1g Verzögerung) 15 m (1 Eingabe/s) 34 m Gesamter Planungshorizont 21

Zusammenfassung und Ausblick Zukünftige komplexe Automatisierungsaufgaben benötigen Mensch-Maschine-Interaktion Sichere, fahrerlose, innerstädtische Fahrzeugführung durch trajektorienbasierte Teleoperation möglich Konzeptbedingete Vorteile: Unabhängigkeit gegenüber Zeitverzögerung Automatisierbar Implizites Sicherheitskonzept 22