Ein Fahrzeug, das sich ganz ohne steuernden Fahrer fortbewegt – diese Vision steckt hinter dem Begriff des autonomen Fahrens. Doch was verbirgt sich genau hinter diesem viel diskutierten Technologietrend? Wohin geht die Entwicklung und welche Einsatzmöglichkeiten und Herausforderungen ergeben sich für eigenständig bewegende Fahrzeuge?

Die Vielfalt autonomer Fahrzeuge

Allgemein ist in der öffentlichen Diskussion beim autonomen Fahren meist von selbstfahrenden Pkws und Lkws die Rede. Die Möglichkeiten für das autonome Fahren sind aber noch weitaus vielfältiger, denn prinzipiell kommt jedes Fortbewegungsmittel dafür infrage. So denkt der Luftfahrtkonzern Airbus bereits über den Einsatz von kleinen autonomen Flugzeugen nach, die im städtischen Raum als Lufttaxis eingesetzt werden. Ganz abwegig ist das nicht – schließlich gehört der selbst steuernde Autopilot schon seit Jahrzehnten zur festen Ausstattung von Flugzeugen. Auch auf See könnten in einigen Jahren schon bald autonome Containerschiffe unterwegs sein. An Land ergeben sich Einsatzmöglichkeiten als autonome Züge, in der Landwirtschaft als Traktoren oder im Bergbau als Bohrmaschinen. In allen Bereichen verspricht man sich vom Einsatz autonomer Fahrzeuge unter anderem mehr Sicherheit, da noch immer viele Unfälle auf menschliches Versagen zurückzuführen sind.

Autonome Fahrzeuge im Straßenverkehr

Ähnliches gilt für autonome Fahrzeuge im Straßenverkehr zum Transport von Menschen, wie etwa Pkw oder Busse. Diese sollen das Reisen nicht nur sicherer, sondern auch bequemer, schneller und effizienter gestalten – beispielsweise, weil dadurch die Fahrzeit für andere Tätigkeiten als für das aktive Steuern des Fahrzeugs genutzt oder der Verkehrsfluss insgesamt verbessert wird.

Selbstfahrende Fahrzeuge im Personenverkehr könnten unser gesamtes Verständnis der Mobilität grundlegend verändern, weil die traditionellen Grenzen zwischen Verkehrssystemen verschwimmen: Ein autonomes Auto kann im Prinzip sowohl ein privates Auto, ein Taxi, ein Bus oder CarSharing-Fahrzeug sein.

Die Entwicklung autonomer Fahrzeuge im Straßenverkehr folgt mehreren Etappen. Insgesamt unterscheidet die Industrie zwischen fünf Stufen, um den unterschiedlichen Grad der Autonomie auszudrücken:

  • Stufe 0: Driver only, nur der Fahrer lenkt
  • Stufe 1: Assistenzsysteme erleichtern die Fahrzeugbedienung (z.B. Abstandsregeltempomate)
  • Stufe 2: Teilautomatisierung des Fahrzeugs (z.B. automatische Einparkhilfen, Spurhaltefunktion)
  • Stufe 3: Hochautomatisierung, das Fahrzeug führt selbstständig Spurwechsel und ähnliches aus, der Fahrer muss potenziell allerdings in der Lage sein, zu übernehmen und wird bei Bedarf dazu aufgefordert
  • Stufe 4: Vollautomatisierung, das Fahrzeug steuert sich selbst, der Fahrer muss lediglich in Notfällen eingreifen
  • Stufe 5: Nur der Start des Systems und das Festlegen des Ziels erfolgt von Menschenhand – den Rest übernimmt das Fahrzeug eigenständig

Bis einschließlich Stufe zwei ist vieles heute schon Realität und in neuen Automodellen vorhanden. Die Stufe drei könnte bereits in wenigen Jahren erreicht werden, wenn auch vorerst nur auf Autobahnen und nicht innerorts oder auf Landstraßen. Fahrzeuge der Stufe vier und aufwärts – also solche die tatsächlich als vollkommen autonom bezeichnet werden könnten – befinden sich dagegen noch in der Anfangsphase und werden derzeit auf mehreren Teststrecken in Deutschland erprobt.

Herausforderungen für autonomes Fahren im Straßenverkehr

Bis autonome Fahrzeuge im Straßenverkehr wirklich flächendeckend zum Einsatz kommen können, wird es allerdings noch einige Jahre dauern. Denn es gibt noch einige Herausforderungen zu bewältigen, die sowohl technischer als auch rechtlicher Natur sind.

Im Wesentlichen treten die technischen Fragestellungen in drei Bereichen auf: die Erkennung der Umgebung, die Wegfindung, sowie das Fahren, Bremsen und Lenken. Die geringsten Schwierigkeiten bereitet die Steuerung, schließlich kommt die automatische Lenkung sowie das automatische Ausrichten und Bremsen bereits heute zumindest zum Teil bei Stufe 2 zum Einsatz. Die Umgebungserkennung unter freiem Himmel ist hingegen deutlich schwieriger. Denn im Straßenverkehr muss die Funktionsweise der Sensoren sowohl bei Sonne, Regen oder Nacht garantiert werden. Aus dem Grund kommen mehrere Systeme zum Einsatz, wie etwa 3D-Kameras, Radarsensoren oder Laserscanner.

Auch bei der Wegfindung sind noch technische Hürden zu überwinden. So sind hierfür hochauflösende Karten nötig, die weitaus exakter als das heute verfügbare GPS sind. Zudem müssen die Fahrzeuge in der Lage sein, untereinander zu kommunizieren (Car2Car Communication), beispielsweise um sich bei Gefahrsituationen zu warnen. Ein weiteres Feld ist Car2X, also die Kommunikation mit der Umwelt wie Ampeln oder Bahnübergängen.

Eine weitere Herausforderung sind die rechtlichen Fragestellungen, die sich durch das autonome Fahren aufwerfen. So schreibt das 1968 international verabschiedete Wiener Übereinkommen über den Straßenverkehr es eigentlich vor, dass ein Fahrer sein Fahrzeug dauerhaft beherrschen muss. Seit 2016 gilt eine angepasste Version des Vertrags, womit der Weg für Systeme geöffnet ist, die in der Lage sind, ein Fahrzeug selbstständig zu steuern – unter der Voraussetzung, dass sie jederzeit vom Fahrer abgeschaltet oder überstimmt werden können.

Im rechtlichen Sinne relevant ist darüber hinaus unter anderem die Frage, wer bei einem Unfall haftet. Kann der Fahrer dafür verantwortlich gemacht werden, obwohl er den Wagen nicht selbst gesteuert hat? Oder liegt die Schuld beim Autohersteller? Intensiv diskutiert werden zudem moralische Fragen, so genannte Dilemmasituationen. Etwa, ob das Fahrzeug bei einem nicht zu vermeidenden Zusammenstoß eher in eine Fußgängergruppe fahren oder in den Gegenverkehr ausweichen soll.

Autonome Systeme in der Produktion und Logistik

Während autonome Fahrzeuge in vielen Bereichen erst in den kommenden Jahren oder Jahrzehnten wirklich Realität werden, hat der Einsatz von sich eigenständig bewegenden Robotern und Maschinen in Teilen der Wirtschaft eine länger zurückreichende Tradition.

Den Anfang machten so genannte Fahrerlose Transportsysteme (FTS), die erstmals in den 50er und 60er Jahren in den USA zum Einsatz kamen. FTS werden heute in logistischen Knotenpunkten wie Häfen, Distributionszentren und Produktionsstätten zum Transport von Materialien eingesetzt, beispielsweise als automatisierte Gabelstapler. Mithilfe spezieller Sensorik und Software sind diese mobilen Transportroboter in der Lage, ihre Wege selbstständig zu suchen. Der Vorteil: Durch die permanente Einsatzbereitschaft der Maschinen, lassen sich erhebliche Produktivitätssteigerungen erzielen. Genutzt werden diese Roboter aber vor allem innerhalb eines geschlossenen und begrenzten Raumes und aus Sicherheitsgründen in Bereichen, in denen wenig bis keine Kontaktmöglichkeiten zu Personen besteht.

Ein Beispiel für die Einsatzmöglichkeiten solcher Systeme ist das Transportsystem der Firma Bär Automation in der Audi R8-Manufaktur in Neckarsulm oder das automatisierte Lagersystem Drytower der Firma Totech GmbH, die beide auf dieser Website unter „Lösungen“ vorgestellt werden.