Off-Highway-Machbarkeitsstudie zum autonomen Fahren

Danfoss Power Solutions präsentierte sein Potenzial auf dem Gebiet des autonomen Fahrens erstmals im Rahmen einer Technologievorführung auf der Agritechnica in Hannover. Mithilfe der flexiblen Technologielösung Danfoss Autonomous Vehicle Integration System (Davis) können OEMs ihre Off-Highway-Maschinen um autonome Fahreigenschaften erweitern.

Bei der Demonstration standen drei wesentliche Hydrauliksysteme im Mittelpunkt: Lenk-, Antriebs- und Arbeitsfunktionen. „Das Lenksystem war eine kritische Komponente für autonome Maschinen“, erläutert Chris Woodard, Business Development Manager für autonome Maschinen. Chris ist einer der zahlreichen Ingenieure, die an der Vorführung mitgearbeitet haben.

Kern des hydraulischen Lenksystems war das EHI-Lenkventil mit der elektrohydraulischen Schnittstelle PVED-CLS. „Das EHI wurde zwischen die bestehende Orbital-Lenkeinheit und dem hydraulischen Lenkzylinder des Traktors integriert“, erklärt Woodard. „Da das Ventil mit PVED-CLS ausgestattet war, konnten wir das EHI an der optimalen Stelle installieren.“

Bei der Antriebslösung setzte das Unternehmen ein elektrohydraulisches, hydrostatisches Getriebe aus dem eigenen Sortiment ein. Hierbei wurde eines der zahlreichen derzeit verfügbaren Getriebe modifiziert und mit einer elektronischen Schnittstelle ausgestattet. „Der Einsatz einer elektronischen Schnittstelle bei den Hydrauliksystemen war bei Davis entscheidend“, erläutert Woodard. „Aus Sicht der Nachrüstung fügen wir einem bestehenden Maschinenmodell eine leistungsfähigere Software hinzu. Da autonome Fahrzeuge fahrerlos sind, kam es darauf an, das Getriebe elektronisch zu steuern. Deshalb haben wir ausgehend von unserem Plus+1-System eine Schnittstelle zwischen Maschine und autonomem Steuersystem entwickelt.“

Das Plus+1-System ermöglicht nicht nur die Fernsteuerung, sondern auch eine bessere Kontrollierbarkeit. Das Hydrauliksystem, das bei dem Unternehmen in die Kategorie Arbeitsfunktionen fällt, steuert Ladearm und Gabel des Demonstrations-Traktors. Bei der Entwicklung dieser Systeme setzte das Engineering-Team auf PVG-32-Ventile mit PVED-Aktuator. „Diese Komponenten ermöglichten eine präzise Kontrollierbarkeit“, so Woodard weiter. „Die Genauigkeit bewegt sich bisweilen im Zentimeter-, in einigen Fällen sogar im Millimeterbereich.“

Ziel der Technologiedemonstration war nicht nur, das Potenzial der Komponenten in einer solchen Anwendung zu präsentieren, sondern auch das Gespräch mit Anwendern zu eröffnen und Zusammenarbeit auf Gebiet autonomer Maschinen anzustoßen. „Davis ist ein Explorationsprojekt von Danfoss“, erklärt Allan Hermanni, Senior Director of Portfolio and Innovation. „Die Technologie für autonome Fahrzeuge ist bereits vorhanden. Wir wollen jetzt eine Feinabstimmung vornehmen, damit Sensoren mit dieser Technologie funktionieren und einen Mehrwert schaffen können“, ergänzt er. „Zu diesem Zweck wollen wir einen Dialog mit unseren Kunden beginnen, um unser Wissen zu teilen, aber auch um von ihnen zu lernen. Sie bauen schließlich die Maschinen, und wir wollen sicherstellen, dass wir die richtigen Lösungen entwickeln, die auf ihren dringendsten Bedarf abgestimmt sind.“

Das Unternehmen ist schon länger in der Lage, einige autonome Funktionen wie etwa die elektrohydraulische Lenkung in Off-Highway-Fahrzeuge zu integrieren. Doch das neue System unterscheidet sich von diesen Projekten. Es stellt einen ersten Schritt für die Zusammenarbeit mit Partnern zur Entwicklung einer marktreifen Lösung dar. Das System vereint das Anwendungswissen des Herstellers auf den Gebieten Hydraulik, Elektronik, Sensoren und cloudbasierte Kommandoschnittstellen zur Entwicklung eines autonomen Systems.

Für eine effektive autonome Steuerung dieser Art Maschinen sind fünf Kernkomponenten erforderlich, so eine Erkenntnis aus der Machbarkeitsstudie:

• Konnektivität: Das System ist mit einer cloudbasierten Kommandoschnittstelle verbunden, die für Steuerung und Datenanalyse verwendet wird. Dadurch verfügt der Bediener über eine größere Flexibilität, da er die Maschine von jeder beliebigen Stelle aus steuern kann. Gleichzeitig werden Informationen zur Verbesserung der Betriebszeit und Produktivität der Maschine geliefert.
• Streckenplanung: Die Maschine bestimmt den effizientesten Weg anhand von lokalisierten Algorithmen statt über einen cloudbasierten Service. Sie bezieht lokale Karten zur Ermittlung von befahrbaren Gebieten ein und bewertet die Fahrbedingungen vor Ort kontinuierlich.
• Hinderniserkennung: Das System verwendet mehrere Sensoren zur Erkennung von stehenden und beweglichen Hindernissen und passt den Weg der Maschine entsprechend an. Mithilfe dieser Funktion kann die Maschine gleichzeitig mehrere sich bewegende Objekte verfolgen.
• Sensorfusion: Das System verwendet mehrere Sensoren zur Kombination von globalen und lokalen Positionierungsdaten, um den Standort präziser anzugeben.
• Intelligente Steuerung: Mehrere Ebenen der Fahrzeugsteuerung werden über eine gemeinsame Plattform nahtlos miteinander verknüpft. Die zentralen Funktionen des Systems bauen auf der Plus+1-Plattform auf. Dadurch können OEMs das langjährige Maschinenwissen des Herstellers mit einer zusätzlichen Sensorintegration nutzen. do

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