Beim Greentech Festival drehte sich drei Tage lang alles um die neusten Technologien für einen nachhaltigen Lebensstil. Wir waren dabei und sprachen mit Johannes Barckmann von der EDAG Engineering GmbH.
Hallo Johannes, soweit ich das verstanden habe, gibt es ein Zugmodul, an das verschiedene Elemente angedockt werden können. Damit kann ein Reinigungsroboter ebenso wie eine Personentransport Karosse funktionieren. Kannst du mir mal die Grundidee des Systems vorstellen?
Wer würde nicht gerne in einer Stadt leben, in der man sich jederzeit problemlos fortbewegen kann – ganz ohne Stau und Emissionen. Im urbanen Bereich wird der Raum neben der Lärm- und Umweltbelastung zum limitierenden Faktor. Aus dieser Motivation heraus haben wir als EDAG Group das Mobilitätssystem „EDAG CityBot“ entwickelt. Der CityBot gehört keiner speziellen Fahrzeuggattung an. Er
steht vielmehr für ein ganzheitliches, vernetztes und radikal anderes öffentliches und
nachhaltiges Mobilitäts- und Serviceangebot. EDAG CityBots sind vernetzte, voll automatisiert fahrende Roboterfahrzeuge, an die unterschiedliche Nutzmodule gekoppelt werden, um alle Transport- und
Arbeitsaufgaben im urbanen Bereich meistern zu können. Der CityBot besteht aus einem vorderen Antriebs- bzw. Zugmodul, an das viele Anhängermodule mit einer weiteren Achse oder Rucksackmodule ohne weiter Achse gekoppelt werden können. Das Zugmodul wird emissionsfrei entweder batterieelektrisch oder mit Brennstoffzelle angetrieben. Es hat vier individuell lenkbare und mit Radnabenmotoren angetriebene Räder. Damit kann er sich agil und flexibel bewegen. Diagonal-, Querfahrten und Punktdrehungen sind so möglich. Auffällig ist auch der Avatar im Zugmodul, unser Ansprechpunkt für die Nutzer. Die Kopplung des Zugmoduls mit den Anhänger- oder Rucksackmodulen erfolgt automatisch.
Der CityBot kann so also nicht nur Menschen und Güter transportieren – das wäre auch nichts Neues -, sondern auch kommunale Arbeiten übernehmen. Er kann mit entsprechenden Modulen Rasen mähen, Hecken schneiden, die Straßen reinigen, Pflanzen bewässern, Schnee räumen und z.B. Mülleimer entleeren. Diese würden ihre Entleerung sogar automatisiert über einen Sensor bestellen und über IOTA (das Zahlungssystem zwischen Maschinen) automatisch für die Entleerung bezahlen. Durch die Vielzahl an möglichen Modulen und Werkzeugen sind die CityBots rund um die Uhr im Einsatz, permanent in Bewegung und damit maximal effizient. Wenn er nachts keine Menschen und Güter transportiert, arbeitet er in der Kommune. Eine Stark- und Schwachlastproblematik wie z.B. beim ÖPNV gibt es nicht. Wir gehen von einer Auslastung der CityBots von 80% aus. Der vorhandenen schienengebundene Verkehr bleibt natürlich bestehen und ist zur Bewältigung des Pendelverkehrs natürlich in das EDAG CityBot Ökosystem integriert. Die Services der CityBots können wie ein öffentliches Nahverkehrssystem von jedem Bürger genutzt und gebucht werden. Es gibt eine Rabattierung des Fahrpreises, wenn man weitere Personen auf seiner Route zulässt und mitnimmt. Natürlich kann man sich auch allein fahren lassen. Der Verkehr muss zukünftig als Mobilitäts-Backend in die vernetzte IoT-Plattform einer Smart City eingebunden werden. Das alles unter einem gemeinsamen SoftwareSchirm, um die vielfältigen Aufgaben und logistischen Prozesse in einer Stadt intelligent und effizient in einem Ökosystem abzubilden. Die Bürger in diesem definierten CityBot Zonen werden die größten Profiteure sein, zumal die Anzahl der dann noch notwendigen CityBots das heutige Fahrzeugaufkommen um ein Fünftel reduzieren kann. Insgesamt führt dies zur enormen Steigerung der Lebensqualität.
Wo seht ihr die ersten Einsatzgebiete und wurde das schon im „real life“ getestet?
Wir haben eine klare Roadmap für unsere weiteren Entwicklungsschritte: Nachdem wir das EDAG CityBot Ökosystem auf der IAA 2019 in Frankfurt mit großem Erfolg präsentiert haben, folgte der Aufbau eines fahr- und arbeitsfähigen Demonstrators in 2020. Dieser Technikträger kann völlig autonom für einen
Menschen trivialen Use Case ausführen: Er erkennt aus der Ferne Müllobjekte auf dem Boden und berechnet seine Wegstrecke bis dahin. Dort angekommen detektiert er über neuronale Netze, um welches Objekt es sich handelt und sortiert es mit seinem Roboterarm in kleine Behälter für Papier, Dosen und Plastikflaschen, die er auf seinem Rücken trägt. Für eine Maschine ist dies eine große Herausforderung, weil viele Funktionen hier abgestimmt ineinandergreifen müssen. Objekterkennung über eigene neuronale Netze, Eigenlokalisierung, Fahrwegstrategie und Trajektorienplanung, das agile Fahrwerk und eine alles verbindende VCU (Vehicle Control Unit). Mit dem Technikträger haben wir gezeigt, dass unsere Vision technisch umsetzbar ist. Und nun geht es alles live!
Aktuell arbeiten wir an der Umsetzung eines Reallabors zur Erforschung einer Flotte von modularen Roboterfahrzeugen. Das Projekt heißt „Campus FreeCity“ und wird durch das BMDV gefördert. Mit Projektpartnern wird das CityBot Mobilitätssystem in sehr kleinem Maßstab einer Smart City abgebildet und eine Skalierbarkeit abgeleitet. Es werden weitere CityBots entwickelt und gebaut, um in der Versuchsumgebung in der Arena of IOT im Deutsche Bank Park (Eintracht Frankfurt) im realen Betrieb die
vernetzte Flotte der CityBots inklusive de dem Zusammenspiel mit der kritischen Infrastruktur zu erforschen. Für die CityBot und das Mobility Backend haben wir gemeinsam mit der EintrachtTech
Use Cases definiert. Es wird ein Shuttledienst für Rollstuhlfahrer vom Eingangstor ins Stadion realisiert, bestimmte Bäume und Pflanzkübel buchen automatisiert über einen Feuchtesensor ihre Bewässerung und die CityBots helfen den Greenkeepern, den Rasenschnitt abzutransportieren und Mülleimer zu entleeren. Ganz wichtig ist es uns natürlich, die Kioske als Logistik Case mit Bier und Bratwürstchen zu beliefern.
Wir werden sowohl Buchungen manuell durch ein Frontend (APP) aber auch automatisierte Buchungen abbilden. Alle Bewegungen können wir im Operation Center beobachten und für den Fall, dass ein CityBot nicht mehr weiterweiß, wird er aus der Ferne manuell gesteuert remote übernommen. Der Fokus liegt im Förderprojekt auf der Qualifizierung der Hard- und Software des Systems, im Besonderen auf der Implementierung der Leitsoftware zur Koordination der CityBots, der Vernetzung der Fahrzeuge mit der Infrastruktur, dem Teleoperierten Fahren und auf der Zertifizierung. Predictive Maintenance über Sensordaten und Maßnahmen zur Bürgerakzeptanz sind weitere Aspekte. Durch Hochschulen werden
im Projekt sehr viele spannende Forschungsfragen bearbeitet, wie z.B. die Mensch Maschine Interaktion, Energieeffiziente KI, IT Sicherheit, Supply Chain Integration, ökologische Bewertung, robuster Betrieb und optimierter Antrieb. Wir freuen uns schon darauf, die CityBots und das Software Mobilty Backend live im
Deutsche Bank Park im Zusammenspiel testen und erproben zu können. Das wird sehr spannend und im Herbst 2023 können wir die CityBots dann im realen Betrieb erleben!
Für 2025 haben den industriellen Einsatz der CityBots auf z.B. Flughafengelände geplant. Dort sind wir wieder auf Privatgelände unterwegs, die kritische Infrastruktur ist vorhanden und es ist für unser System ein beherrschbarer Raum mit strikten Verkehrsregeln. Für 2030 sehen wir dann die Implementierung des EDAG CityBot Ökosystems in eine Stadt. Bis dahin wird der CityBot den entsprechenden technischen Reifegrad haben, zumal wir aus der industriellen Anwendung wiederum Erkenntnisse einfließen lassen
können. Das Interesse der Städte ist bereits vorhanden. Barcelona und Zaragossa bieten uns an, einen kleinen Stadtbereich als CityBot Zone auszuweisen und zur Verfügung zu stellen. Die nötige Anzahl an CityBots könnte EDAG im Sinne einer Kleinserie im Auftrag fertigen. Zu gegebenen Zeit brauchen wir dann natürlich einen Hersteller für die Großserie und einen Betreiber des Systems. Wer das sein wird ist absolut offen.
Wie schnell bewegt sich so ein Bot und wie habt ihr das Thema der Fahrsicherheit bei autonomen Verkehr gelöst?
Für den urbanen Bereich haben wir eine Geschwindigkeit von 30 km/h vorgesehen. Theoretisch können die CityBots wesentlich schneller fahren. Das ist zum einen dreimal so schnell wie die Durchschnittsgeschwindigkeit in London City und auch eine Geschwindigkeit, die von Nutzern für automatisierte Fahrzeugfortbewegung ohne Angst und Vorbehalte akzeptiert wird – im Gegensatz zu der Vorstellung, mit 130 km/h ohne Lenkrad und Pedal auf der Autobahn zu fahren ;-). Die CityBots verfügen über heutige Sicherheitsstandards und Technologien, die in der Automobilindustrie zugelassen sind. Wir haben Kamera-, Lidar- und Ultraschallsensoren verbaut. Dadurch können sie zum einen auf Events im Nahbereich reagieren – also Ausweichen oder Bremsen bei Hindernissen, das sogenannte Edge
Computing. Diese Sensoren nutzt der CityBot auch zur Orientierung und EigenLokalisierung. Zum anderen können die CityBots durch ergänzte und fusionierte Sensorik in der Infrastruktur z.B. mit Kameras um die Ecke schauen und die, für sie selbst noch nicht sichtbaren Verkehrsteilnehmer erkennen und auf mögliche errechnete Kollisionen vorhersehbar reagieren. Genauso agiert der CityBot auch mit vulnerablen Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger und Radfahrer. Diese werden zum einen über Kameras und Handy Ortung erfasst und die Fahr- und Laufprofile entsprechend analysiert und prognostiziert. Eine KI unterscheidet auch Personen und ordnet sie einem Risikofaktor zu: Menschen mittleren Alters sind ein geringes Risiko während Kinder auf Grund ihrer möglichen spontanen Eigenbewegungen den CityBot
noch aufmerksamer fahren lassen. Die Lidar- und Ultraschallsensoren im CityBot lassen ihn dann abbremsen oder ausweichen. Devotes und vorausschauendes Verhalten und Rücksichtnahme steht beim CityBot auf jeden Fall im Fokus. Fußgänger und Radfahrer werden immer Vorrang haben. Wir
gehen insgesamt von „zero accidents“ aus.
Wie geht ihr mit Feuerwehr- oder Notarzteinsätzen in den CityBot Zonen um?
Wie auch z.B. Baufahrzeuge, Bagger oder Kräne werden Einsatzfahrzeuge besonders berücksichtig und bedient: Diese Fahrzeuge bekommen aus dem Mobility Backend ihre eigene Strecke zum Einsatzort zugewiesen und das System entzieht den CityBots eben diese Straßen für ihre Routenplanung. Die Wegstrecken der Einsatzfahrzeug sind dann absolut ohne Verkehr durch die CityBots. Einsatzfahrzeuge haben freie Fahrt und erreichen so auch noch viel schneller ihren Einsatzort.
Warum gab es die Entscheidung für einen emissionsfreien Brennstoffzellenantrieb und nicht für Elektromobilität?
Die CityBots bewegen sich grundsätzlich emissionsfrei und elektrisch, da alle vier Räder des Zugmoduls einzeln über elektrische Radnabenmotoren angetrieben und lenkbar sind. Um die Effizienz und Auslastung des Systems zu optimieren, bietet sich ein Brennstoffzellenantrieb (eine Brennstoffzelle erzeugt ja auch Strom) deshalb an, weil das Betanken mit Wasserstoff in ein paar Minuten erledigt ist und die Standzeiten geringer sind, als beim Ladevorgang einer Batterie. Bei der endgültigen Wahl der Technologie sind wir leidenschaftslos und sehr offen: wir werden die zum Zeitpunkt des Einsatzes der CityBots ökonomisch und ökologisch beste Energie- und Antriebstechnologie nutzen. Sowohl der Technikträger als auch die CityBots im „Campus FreeCity“-Reallabor und für den geplanten Einsatz auf Flughäfen fahren wir momentan batterieelektrisch.
Noch ist das Zukunftsmusik, aber wie löst ihr das, den gesamten Verkehr einer Stadt ohne Ampeln zu steuern, denn das ginge ja nur, würden alle autonomen Fahrzeuge miteinander kommunizieren, also auch die Teslas und Co. dieser Welt?
Ja genau: die CityBots kommunizieren im Sinne einer Schwarmintelligenz miteinander. Was der eine weiß, weiß sofort der andere. Darüber hinaus sind die CityBots mit der Infrastruktur vernetzt und nutzen weitere verfügbare Information. Auf Ampeln können wir verzichten, weil alle CityBots wie durch einen
Marionettenspieler durch eine Leitsoftware (Mobility Backend) gesteuert und koordiniert werden können. Mit dieser Leitsoftware sind ganz andere Situationen von fließenden und ineinandergreifenden Kreuzungsverkehr machbar. In einem Mischverkehr freien städtischen Bereich können wir so auch Staus vermeiden, da die Leitsoftware auch die effiziente Routenplanung übernimmt und die CityBots wie auf
einem Schachbrett strategisch und vorausschauend bewegt – eben ohne Staus. Staufreiheit im Mischbetrieb von CityBots und herkömmlich manuell gesteuerten Fahrzeugen ist nicht umsetzbar. Vorstellbar ist, dass in diesen CityBot Zonen auch andere autonome Fahrzeuge integriert werden können, wenn sie sich der Leitsoftware „unterwerfen“ und darüber auch koordinieren lassen. Dies würde allerdings dazu führen, dass der durch die CityBots auf 20% reduzierte Anteil an nötigen Fahrzeugen
in dieser Zone wieder ansteigt. Das wäre nicht unser Ziel. Das CityBot Mobilitätssystem ist somit das erste und einzig System, das wirksam Staus und Verkehrsinfarkten entgegenwirkt!
Erzähl mir etwas darüber wie ihr alte Strukturen wie Parkhäuser nutzen wollt, vor allem in Bezug auf die die gerade sehr trendigen Mobility Hubs?
Genau das ist auch unser Ansatz. Dadurch, dass wir möglichst auf Mischverkehr verzichten, um Staus vermeiden zu können, gibt es in den CityBot Zonen keine privaten Fahrzeuge mehr, keine parkenden Fahrzeuge an den Seitenstreifen- daraus machen wir Fahrradwege- und keine parkenden Fahrzeuge in den Parkhäusern. Die Kelleretagen der Parkhäuser werden die Nester der CityBots: Dort werden sie in Micro Factories dezentral produziert, bestücken sich mit dem entsprechend der Auftragsbuchung richtigen Arbeitsgerät, werden betankt, gereinigt und gewartet. Die anderen Etagen des Parkhauses können wir dann als Lebens- und Erlebnisraum der Stadt zurückgegeben. Das Umfeld der Parkhäuser bietet sich dann natürlich als Mobility- oder City Hub für die Nutzung weiterer Mobilitätsangebote, als Logistik- und Paketstationen, zur Kommissionierung und als Co-Working-Bereiche und erweiteter
Services an. Die Privatfahrzeuge der Stadtbewohner in der CityBot Zone parken ihr Fahrzeug übrigens in den Parkhäusern am Randbereich der Zone und werden von CityBots dort hingefahren und steigen dann um.
Du erwähntest eure Idee des „Avatars“. Ist das so eine Art Siri Bot?
Roboterfahrzeuge brauchen eine bestimmte Art und Weise wie sie sich verhalten, bewegen und reagieren, um die Akzeptanz bei den Bürgerinnen und Bürgern zu erreichen. Unser sogenannter Avatar, der Kopf des CityBot, spielt dazu beim CityBot neben der Fahrgeschwindigkeit eine entscheidende Rolle. Hier sind in erhöhter und exponierter Position zunächst einmal eine Kamera und Laser Distanzsensoren für die
Fahrfunktion integriert. Der Avatar beantwortet aber auch die Frage, wie man zukünftig mit Roboterfahrzeugen kommuniziert. Spricht man mit der Frontscheibe oder der Radkappe? Der Avatar ist der definierte Ansprechpunkt für Nutzer und ist mit Sensoren ähnlich der menschlichen Sinne ausgestattet. Über seitliche Mikrofone erkennt er die Richtung, aus der er angesprochen wird. Ein integrierter Lautsprecher dient der Sprachkommunikation. Er kann auch zusätzlich situationsbedingt über ein Display Augenfeedback geben – z.B. zwinkern, überrascht oder freundlich schauen. Perspektivisch wird er wie Alexa oder Siri über Sprache kommunizieren können und soll auf jeden Fall humanoid wirken. Je cleverer die Sprachkommunikation funktioniert, desto höher wird das Sicherheitsgefühl, dass der CityBot erzeugt. Dazu gehört dann auch der Sprachterminus, also die Wortwahl, der Klang der Sprache und
die Lautstärke. Diesen Terminus kann der CityBot z.B. bei Eskalationsstufen verändern.
Wie nachhaltig sind die CityBots?
Das EDAG CityBot Ökosystem passt perfekt in die politischen Rahmenbedingungen zur Erreichung der Klimaziele, der Verkehrswende, dem EU Green Deal und zur Agenda 2030 der Vereinten Nationen.
Durch ihren 24/7 rund um die Uhr Einsatz sind die CityBot zunächst einmal sehr effizient und wie erwähnt während der Nutzung durch den elektrischen Antrieb frei von Emissionen. Wir vermeiden Staus, setzen eine effiziente Routenplanung und die Koordination der Fahrzeugflotte ein, was Ressourcen schont. Dadurch können wir weitere Rohstoffe einsparen, weil es systembedingt möglich ist, die Anzahl der Fahrzeuge auf 20% der heutigen Anzahl zu reduzieren. Diese Flotte kann dann alle Transportaufgaben
gewährleisten und darüber hinaus noch kommunale Arbeiten durchführen. Durch die Vielzahl an Sensoren in den Bauteilen im CityBot setzen wir auf Predictive Maintenance, um den Verschleiß jederzeit bewerten zu können und vor dem Bauteilversagen austauschen oder auch für nächste Baustufen optimieren zu können. So erreichen wir eine Lebensdauer von mehr als 8 Jahren. In dieser Zeit würde der
CityBot etwa 2 Millionen Kilometer gefahren sein. Wir sind zwar noch weit von einer Serienproduktion entfernt, haben uns aber ein ganz klares Ziel gesetzt: CO2 Neutralität in Entwicklung und Produktion.
Quellen:
www.edag.com
www.edag-citybot.com
www.campusfreecity.de
Über EDAG
EDAG ist der weltweit größte unabhängige Entwicklungsdienstleister der globalen Mobilitätsindustrie.
Wir verstehen Mobilität als ganzheitliches Eco-System und bieten unseren Kundinnen und Kunden
technologische Lösungen für eine nachhaltigere, emissionsfreie und intelligent vernetzte Mobilität.
Mit einem globalen Netzwerk von rund 60 Standorten, bietet EDAG Dienstleistungen in den
Segmenten Vehicle Engineering (Fahrzeugentwicklung), Electrics/Electronics (Elektrik/Elektronik) und
Production Solutions (Produktionslösungen).
Mit unserer fachübergreifenden Expertise in den Bereichen Software und Digitalisierung verfügen wir
über die entscheidenden Kompetenzen, um den dynamischen Transformationsprozess der
Mobilitätsbranche aktiv mitzugestalten. Digitale Features, autonomes Fahren, Künstliche Intelligenz,
alternative Antriebe, neue Mobilitätskonzepte und die Vision einer vernetzten Smart City sind zum
festen Bestandteil unseres Portfolios geworden. Eingebettet in den EDAG eigenen 360 Grad Ansatz
für die Entwicklung von Gesamtfahrzeugen und Produktionsanlagen, sind wir ein kompetenter Partner
für nachhaltige Mobilitätsprojekte. Es liegt in der DNA des Unternehmens die Zukunft der Mobilität
aktiv mitzugestalten und neue Technologien sowie Konzepte in die Serie zu überführen. Heute gehört
EDAG zu den TOP 20 IT-Dienstleistern in der deutschen Mobilitätsbranche.
Zu unseren Kundinnen und Kunden zählen weltweit führende internationale OEMs, Tier1-Supplier und
Start-up Unternehmen aus der automotive und non-automotive Industrie, die wir mit unseren rund
8.000 Expertinnen und Experten des 360 Grad Engineering global bedienen.
Das Unternehmen erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2021 einen Umsatz von 687 Millionen Euro. ZumDezember 2021 beschäftigte EDAG weltweit 7.880 Mitarbeiter (einschließlich Auszubildenden).
