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Im Projekt ElPrA entwickelt die HTW Dresden ein Arbeitsassistenzsystem für kommunale Nutzfahrzeuge zur Entlastung des Bedienpersonals
Ob Grünflächenpflege oder Winterdienst, Straßensäuberung oder Kanalreinigung – in Kommunen kommen tagtäglich viele Nutzfahrzeuge zum Einsatz, aktuell meist angetrieben von Verbrennungsmotoren. Weil im Zuge der Dekarbonisierung auch für solche Kommunalfahrzeuge neue gesetzliche Vorschriften zu erwarten sind, beginnen viele Kommunen bereits jetzt, die Fahrzeugflotte zukunftssicher auf E-Mobilität auszurichten. Doch vielerorts mangelt es an qualifiziertem Personal, das die modernen Arbeitsmaschinen bedienen kann. Um die Bedienung zu erleichtern, arbeitet die Fakultät Maschinenbau der HTW Dresden gemeinsam mit Partner*innen an einem neuartigen, autonomen Assistenzsystem für Kommunalfahrzeuge. Der Projekttitel lautet: Elektrischer Präzisionsfahrantrieb als integratives Antriebs- und Steuerungssystem für autonome und mobile Arbeitsmaschinen – kurz ElPrA.
„Dieser Antrieb besteht aus einer elektrischen Präzisionsachse, einem Umfelderfassungssystem und einer intelligenten Universalschnittstelle zwischen Arbeitsgerät und Präzisionsachse“, erläutert Projektleiter Martin Wittmer, Professor für Nutzfahrzeugtechnik an der HTW Dresden. „Vor allembei monotonen Arbeiten wie der Reinigung von Straßenleitpfosten oder dem Mähen von Randstreifen kann eine Automatisierung die Fahrerinnen und Fahrer deutlich entlasten.“ Im Ergebnis könnten nicht nur die Anforderungen an die Qualifikation des Bedienpersonals gesenkt, sondern auch der Energieverbrauch optimiert und die Arbeitsgeschwindigkeit und -qualität gesteigert werden.
Entwicklung im Verbund
Da kein geeignetes Basisfahrzeug am Markt verfügbar ist, bauen die Projektpartner*innen einen Forschungsträger in der passenden Größe. Das Fahrzeug wird kompakt und wendig sein, viele Anbaumöglichkeiten bieten und wird mit einem Elektroantrieb ausgestattet werden. Im Rahmen des ElPrA-Projekts entwickeln die Beteiligten die Präzisionsachse, die für das Assistenzsystem und die Automatisierung bestimmter Arbeitsvorgänge eine zentrale Rolle spielt. Jedes Rad muss separat angetrieben und einzeln mit hoher Präzision automatisch gesteuert werden können. Eine anspruchsvolle Aufgabe, die ein optimales Zusammenspiel von zahlreichen Sensoren und Reglern erfordert. Als Anwendungsbeispiel dient die Reinigung von Straßenrandpfählen.
Während das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB die aufwendige Sensorik erforscht, hat das Team der HTWD einen digitalen Zwilling der Arbeitsmaschine kreiert, um ihren Einsatz in unterschiedlichen Situationen zu simulieren. „Auf dem Monitor können wir das virtuelle Fahrzeug eine Straße entlangfahren lassen und wie in einem Film verfolgen, ob es die Leitpfosten erkennt, sich an der richtigen Stelle positioniert und mit der virtuellen Waschbürste die Pfähle säubert“, sagt Martin Wittmer. „Dabei war die Einbindung der Sensorik und Regler eine Neuerung für uns.“ Neben dem Arbeitsvorgang gilt es, viele weitere Situationen zu simulieren, etwa plötzlich auftretende Hindernisse oder die Beanspruchung des Fahrzeugs auf einer holprigen Straße.
Halbzeit im Projekt
Das dreijährige Forschungsvorhaben läuft seit Ende 2023. Die Entwicklung der Achse ist inzwischen abgeschlossen und das Konsortium beginnt mit dem Bau eines Prototyps. Die HTWD arbeitet mithilfe des digitalen Zwillings daran, die sensorgesteuerten Arbeitsvorgänge zu optimieren und die Regler weiterzuentwickeln. Später soll ein nachgelagertes Projekt die Technologie alltagstauglich und wirtschaftlich nutzbar machen. „Unser Verbundprojekt und die gemeinsame Entwicklungsarbeit bewirken nicht nur Erleichterungen für die kommunale Bewirtschaftung“, so Martin Wittmer. „Hier werden die Kompetenzen der Beteiligten für die Kommunaltechnik der Zukunft gebündelt, ein Schritt in Richtung Neubelebung Sachsens als bedeutender Standort für Nutzfahrzeugtechnik.“
Rund ein Drittel der Studierenden der Fahrzeugtechnik an der HTWD wählen die Vertiefungsrichtung Nutzfahrzeugtechnik, die hier seit etwa 15 Jahren explizit im Fokus steht. Mehrere Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Kommunaltechnik – so auch die automatische Hindernisumfahrung bei Mäharbeiten am Straßenrand – bilden unter anderem die Grundlage für das ElPrA-Projekt.
Das FuE-Verbundprojekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und aus Steuermitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes gefördert und läuft bis November 2026.
Prof. Dr.-Ing. Martin Wittmer
martin.wittmer@htw-dresden.de
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars, Students, all interested persons
Information technology, Mechanical engineering, Traffic / transport
transregional, national
Research projects, Transfer of Science or Research
German
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