Ein Roboter, der Pakete ausliefert und Autos, die bei Tag und Nacht sicher und selbstständig fahren: Daran tüfteln Studierende der HAW Hamburg. FINK.HAMBURG hat ihnen über die Schulter geschaut.

An der HAW fahren Autos eigenständig durch die Gegend – zumindest in einer Miniaturwelt am Campus Berliner Tor. In einem unscheinbaren Raum wird gebastelt, programmiert und getestet. Denn mit einer selbstgebauten Testrecke für Miniaturfahrzeuge wird hier autonomes Fahren erforscht. „Die Studierenden lernen vorerst in der Simulation, die Projekte sollen aber letztendlich in der Wirklichkeit angewendet werden“, sagt Stephan Pareigis. Er ist Professor für Angewandte Mathematik und Technische Informatik an der HAW Hamburg. Zusammen mit Bachelor- und Masterstudierenden der Fakultät Technik und Informatik arbeitet er derzeit an selbstfahrenden Fahrzeugen.

Das sogenannte Autosys-Labor (Abkürzung für „autonome Systeme“) an der Hochschule ermöglicht den Studierenden, autonome Fahrzeuge in der Simulation auszuprobieren. Mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) lernen die Fahrzeuge, sich in der dynamischen Umgebung zurechtzufinden. Anregung und Inspiration für ihre Teststrecke holen sich die Studierenden im Miniatur Wunderland, mit dem die HAW kooperiert. „Wir fahren gelegentlich zum Miniatur Wunderland, um unsere Projekte dort zu testen. Die Studierenden bekommen einen Blick hinter die Kulissen und können sich mit dem Team austauschen“, so Pareigis gegenüber FINK.HAMBURG.

Aktuell fahren die kleinen Autos auf der Teststrecke nach dem selben Prinzip wie die Fahrzeuge im Miniatur Wunderland, mit einem kleinen Magneten. Auch weitere gemeinsame Projekte sind in Planung: Zukünftig soll ein von den HAW Studierenden gebautes Boot im Miniatur Wunderland schippern.

Ein Lichtschimmer auf dem Auto kann gefährlich werden

Doch warum überhaupt der Aufwand? Mit der Miniaturumgebung sollen maschinelle Lernverfahren möglichst realitätsnah angewendet werden. Die große Schwierigkeit: unvorhergesehene Faktoren und Szenarien, die in der Realität plötzlich auftreten können. „Sehr triviale Faktoren, wie zum Beispiel eine Reflektion auf dem Auto, können der Auslöser sein, weswegen ein autonomes Fahrzeug ein anderes Auto plötzlich nicht mehr erkennt“, sagt Pareigis. Auch verschiedene Beleuchtungsbedingungen wie Tag und Nacht können zu Problemen führen. Die müssen die Studierenden in ihrem Testlabor abbilden können.

Im vergangenen Sommersemester haben Studierende mit dem Bau einer Teststrecke begonnen, auf der sie derartige Simulationen durchlaufen können. Während das Fahrzeug die Teststrecke entlangfährt, nimmt eine auf dem Fahrzeug montierte Kamera Bilder von der Umgebung auf. Pro Sekunde entstehen mehrere Fotos, die zusammen mit weiteren Daten wie Zeit, Geschwinkdigkeit und Lenkwinkel des Fahrzeugs abgespeichert werden. Dadurch weiß das System, wann und wo genau es lenken muss. Diese Datensätze werden anschließend an das sogenannte neuronale Netz weitergegeben, erklärt Pareigis. Das kennt dann zwei Phasen: „In der ersten lernt es und in der zweiten Phase gibt es wieder, was es gelernt hat.“

Die künstlichen neuronalen Netze sind inspiriert durch das menschliche Gehirn und lassen sich für maschinelles Lernen und KI einsetzen. Mit diesen Netzen können Problemstellungen computerbasiert gelöst werden.

FINK.HAMBURG hat die Teststrecke besucht und sich von den Studierenden vor Ort erklären lassen, wie das Ganze funktioniert:

Doch die Studierenden wagen sich auch größere Projekte, wie den Roboter Husky. Er ist Teil des sogenannten TIQ Projekts („Testfeld Intelligente Quartiersmobilität“). Die Studierenden der HAW wollen mit dem Husky die Mobilität in einem Stadtquartier verbessern, beispielweise in einer Fußgängerzone oder auf dem Hochschulcampus.

„Um zu messen, was in einem Quartier vor sich geht, müssen erst einmal Daten gesammelt werden“, so Paraeigis. Auch bei diesem Projekt passiert das mithilfe von Sensoren und Kameras. Hierbei ist wichtig, dass die Privatsphäre von Personen respektiert wird. Menschen werden deshalb nur schemenhaft dargestellt, denn auf diese Weise können sie nicht erkannt werden.

Die Tester haben ein großes Ziel: Irgendwann soll der Husky handeln wie ein Mensch – und etwa Gegenstände abholen und abgeben können, zum Beispiel ein Paket bei der Post oder ein Getränk aus dem Automaten.

Ein Besuch beim Husky

FINK.HAMBURG hat sich den Husky auf dem Campus der HAW angeschaut und nachgefragt, was er bisher schon alles kann:

Bis die autonomen Verfahren in der Realität umgesetzt werden können, müssen allerdings noch einige Fragen geklärt und Szenarien erforscht werden. Die Studierenden an der HAW wollen durch ihre Projekte einen Teil zur vernetzten Mobilität beitragen. Und Spaß macht es auch, denn hier wird praktisch gewerkelt und gelernt. Ob das Programmieren erfolgreich war, lässt sich laut Pareigis sofort sehen. „Die Objekte können angefasst und somit besser verstanden werden.“

Aber Corona bremst auch hier das Tüfteln. Im Moment ist es schwierig, Produkte und Materialien an der Fakultät zu bestellen. „Personell sind wir unterbesetzt und wir sind kein Unternehmen, das Hardwareproduktionen eigenständig anfertigen kann. Hinzu kommen teure Preise für die Anschaffung bestimmter Produkte“, sagt Pareigis. Die finanziellen Mittel für das Projekt seien begrenzt. Aber immerhin: Inhaltlich gehe es voran, so der Laborleiter.

Titelbild: Chiara Schenk