Fahrroboter, Aktive Spurführung (Path-Following) und fahrerlose (autonome) Tests

Lenkroboter, Pedalroboter, Schaltroboter und Path-Following (Aktive Spurführung) in Verbindung mit GPS-gestützten Kreisel- oder Inertial-Plattformen bewähren sich seit langem in derPraxis und garantieren die hochgenaue Reproduzierbarkeit im System- und Fahrzeugtest. Umfassende Sicherheitssysteme und Fernsteuerung sind die Voraussetzung für fahrerloses Testing. Fahrerlose Testsysteme werden beispielsweise zur Evaluierung von Assistenzsystemen und für Misuse-Tests eingesetzt - wo eine hohe Gefahr für das menschliche Leben besteht, eine hohe Reproduzierbarkeit gefordert wird, oder der Mensch nicht mehr in der Lage ist, die Randbedingungen zu erfüllen.

Auswahl aktueller Lösungen:

Fahrerloses Testing

Jede notwendige Technologie für fahrerlose Fahrzeugtests ist heute verfügbar. Innovative Unternehmen beginnen daher bereits Fahrzeugtests fahrerlos  durchzuführen - immer dann, wenn's gefährlich wird, eine hochgenaue Reproduzierbarkeit gefordert ist, die Gesundheit des Menschen gefährdet ist, oder der Mensch nicht mehr in der Lage ist, die geforderten Testparameter zu erfüllen.
Bewährte Technologien, wie ABDs Fahrroboter sowie die aktive Spurführung (Path-Following) - wofür Inertialplattformen der Firmen Oxford Technical Solutions, Genesys und IMAR integriert werden können - wurden ergänzt um eine Basisstation für die Fernregelung sowie zahlreichen Sicherheitsfunktionen, die man einem führerlosen Fahrzeug auch auf dem Testgelände auferlegen muss.

ABDs fahrerloses Testsystem DTS (Driverless Test System) bewährt sich bereits in folgenden Anwendungen:

Dynamische Fahrzeugtests: Überrolltests ohne Ausleger  zur Evaluierung von elektronischen Stabilitätssystemen bei hohen Geschwindigkeiten.

Fahrerassistenz-Systeme: Die Evaluierung von Fahrerassistenz-systemen erfordert eine exakte Abstandsregelung sowie enge reproduzierbare  Näherungss zenarios. Gleichzeitig müssen bei der Evaluierung - beispielsweise bei Automatic Cruise Control (ACC) und Kollisionswarnsystem - die Bewegungen mehrerer Fahrzeuge hochgenau koordiniert und synchronisiert werden.

Misuse-Tests verifizieren die Robustheit von Fahrzeugen in abnormalen Fahrzuständen und bei abnormalen äußeren Einwirkungen. Hierbei soll nachgewiesen werden, daß das Fahrzeug in der Lage ist, diverse Missbrauchs-Ebenen zu überstehen und dass das Fahrzeug anschließend noch sicher gefahren werden kann - sollten die Schäden keine sicheres Fahren mehr ermöglichen, sollte das Fahrzeug die Weiterfahrt verhindern.

Durability Testing: Monotone 24h-Fahrten auf vordefinierten Rundkursen oder gar  auf Schlechtwegstrecken, die Fahrerwechsel in hoher Frequenz erfordern, da der Mensch extrem hohen Belastungen ausgesetzt wird, sind Einsatzbeispiele für fahrerloses Testing.

Aktive Spurführung (Path-Following)

Seit mehr als 10 Jahren bewährt sich ABDs System zur aktiven Spurführung in der Praxis und versetzt seine Lenkroboter in die Lage, Fahrzeuge derart zu führen, daß diese präzise einem beliebigen vordefinierten oder eingelernten Pfad auf der Teststrecke folgen.

ABDs System ist in der Lage, ein Fahrzeug auch bei hohen Geschwindigkeiten und hohen Querbeschleunigungen hochgenau zu kontrollieren, sodass Handling-Manöver mit einer außergewöhnlicher Reproduzierbarkeit gefahren werden können. ABDs Path-Following-Lösung ist selbst für LKWs mit 40 Tonnen Zuladung einsetzbar

Der Path-Following-Controller nutzt eine im Fahrzeug installierte Inertial-Plattform um in Echtzeit die aktuelle Position des Fahrzeuges zu erfassen, damit die notwendigen Lenkreaktionen vorausschauend berechnet und durch den Lenkroboter eingeleitet werden können.

ABDs Path-Following kann auf jeder geeigneten Teststrecke eingesetzt werden, ohne daß Nachbesserungen der Straßenbelags erforderlich sind. Der Lenkroboter benötigt hierfür nur ein zusätzliches Softwaremodul (und Servo-Controller-Karte bei Vorgängermodellen).

Das System integriert diverse GPS-gestützte Inertialplattformen, wie zum Beispiel RT3002B von Oxford Technical Solutions (OxTs), ADMA der Firma Genesys und iTrace der Firma iMAR.

Synchrones Testen mit RT-Range

Oxford Technical Solutions (OxTs), Anthony Best Dynamics (ABD) und IDIADA bündelten Ihre Expertisen und entwickeltenn gemeinsam eine Lösung zur Evaluierung von ADAS-Systemen (Advanced Driver Assist ance Systems). ADAS-Systeme haben einen großen Einfluß auf die Entwicklung neuer Fahrzeuge und sind beispielsweise Systeme zur Kollisionsvermeidung (Collision Avoidance), Adaptiver Fahrtregelung (Adaptive Cruise Control), Spurhalteregelung (Lane Departure Warning) und Kreuzungsassistent (Intersection Assistance).

Neben ABDs Fahrrobotern spielt RT-Range, der Firma Oxford Technical Solutions (OxTs) eine zentrale Rolle - die als innovativste Lösung 2007 mit dem "Sensor Masters Award" ausgezeichnet wurde.

Die wichtigsten Merkmale von RT-Range:

• Testen und Validieren von ACC-, ADAS-, ITS und LDW-Systemen
• PC-Display in Echtzeit
• Fahrzeugabstandsgenauigkeit 3 cm
• Genauigkeit des Abstands zur Fahrspurmarkierung < 2 cm
• Fahrzeugabstand bis 200 m (optional 2 km)
• Signalverzögerung < 10 ms
• Nutzt vielfach bewährte Inertialplattformen der RT3000-Serie
• Schnell und einfach konfigurierbar

RT-Range ist ideal einsetzbar für die hochgenaue Messung der relativen Bewegung zwischen zwei Fahrzeugen (oder auch zwischen Fahrzeug und Fußgänger) sowie zur präzisen Messung der Posit ion eines Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur. In Echtzeit gibt RT-Range alle erfassten Daten von Verfolger- (Hunter) und Zielfahrzeug über den CAN-Bus aus. Die Position der Fahrzeuge kann mit einer Genauigkeit von bis zu 2cm erfasst werden, Geschwindigkeiten mit einer Genauigkeit von 0,05 km/h - wesentlichen Voraussetzungen für die Evaluierung von Fahrerassistenz-Systemen.

Lenkroboter

Der Lenkroboter der SR-Serie, oft auch programmierbarer Lenk-Controller genannt, erlaubt die automatisierte Steuerung des Lenksystems, um die Charakteristik des Lenksystems und/oder das Fahrzeugverhalten auf der Teststrecke präzise und reproduzierbar zu analysieren und um schnell qualitativ hochwertige Daten erfassen zu können. Eine Bibliothek mit vielen parametrisch vordefinierten Testprofilen unterstützt die intuitive und einfache Konfiguration, reduziert den Trainingsaufwand und beschleunigt die Einsatzbereitschaft.

Die Lenkroboter sind in diversen Alternativen mit unterschiedlichen Motorleistung und Abstrebung verfügbar. Die Grundkonfiguration erreicht ein Lenkmoment von über 30Nm, ABDs leistungsstärkster Lenkroboter ist derzeit der SR150 mit mehr als 150Nm Lenkmoment für die Homologation von Lastkraftwagen .

Optional kann der Lenkroboter mit einer Inertial-Plattform für das exakte Path Following integriert werden. Dadurch wird es möglich, ein Fahrzeug autonom und präzise entlang eines vordefinierten oder eingelernten Pfades   zu steuern – unabhängig von Fahrbahnbelag, Fahrzeugkonfiguration und Witterungseinflüssen (z.B. Seitenwind).

ABD integriert seine Lenkroboter für ein Zentimeter genaues Path-Follo wing mit folgenden GPS-gestützten Inertialplattformen: RT3002B von Oxford Technical Solutions (OxTS), ADMA der Firma Genesys und iTrace der Firma iMAR.

Auszug aus der Test-Bibliothek:

• Sinusoide (single, continous, sweep etc.)
• Step-Tests inklusive J-Turn- und Fishhook-Manöver
• FMVSS Test (Increased Sine-, Spin Out Test)
• Rollover-Tests, die zum Beispiel das Feedback eines Speed - und Rollraten-Sensors erfordern
• Spurwechseltests
• Einlesen von Testprofilen, die in einer ASCII-Datei definiert wurden.
• Aufzeichnung von Teststrecken im Lernmodus
• Triggern des Lenkroboters durch externe Signale in Echtzeit

Die Leistungsmerkmale des Lenkroboters:

• Kompakter, geräuscharmer Direktantrieb
• Integrierte Geber für Lenkradwinkel und Lenkmoment
• Einfach, schnell und zerstörungsfrei zu installieren
• Voll programmierbar mit intuitiver Control-Software für Win2000/ NT/XP/Vista
• Standardtestprofile wie zum Beispiel ISO 7401
• Lernmodus
• Triggern über Analog-/RS232- und CAN-Input
• ASCII-Schnittstelle
• Einfach zu bedienendes und intuitives graphisches User-Interface
• Joystick für die manuelle Richtungskorrektur i m Testbetrieb
• Fahrzeug kann auch bei installiertem Roboter normal und sicher gefahren werden
• Integrierte Spannungsversorgung erfolgt über das 12/24V Bordnetz
• freie Analogkanäle zur Datenerfassung oder für Regel- oder Triggersignale
• Freibelegbare analoge Ausgänge
• CAN-Interface IN/OUT (optional)
• Path-Following-Integration
• Messwerterfassung und -auswertung
• Datenexport im Tab-separierten ASCII-Format und Unicode
• Diverse Sicherheitsfunktionen
• CE-Konformität

Bremsroboter

Der Bremsroboter ist für die exakte und reproduzierbare Einleitung von Pedalkräften konzipiert, um beispielsweise die Charakteristik des Bremssystems sowie das Bremsverhalten des Fahrzeuges selbst zu analysieren. Typischerweise wird der Bremsroboter zur Einleitung von Step-, Ramp- und Positions-Inputs am Bremspedal verwendet. Darüber hinaus kann er sinusförmig gefahren werden, um die Charakteristik des Pedalgefühles zu untersuchen. Ebenso können beliebige manuelle Bremsvorgänge  aufgezeichnet und reproduziert werden. Gleichermaßen kann der Bremsroboter für kontrollierte Verzögerungstests in Verbindung mit einem Beschleunigungssensor benutzt werden. Da sich der Bremsroboter simultan mit dem Lenkroboter betreiben lässt, werden auch präzise und beliebig oft reproduzierbare Untersuchungen von Bremsvorgängen in Kurvenfahrten möglich.

Die Standardmerkmale des Pedalroboters:

• Einfache und schnelle Anpassung an unterschiedliche Fahrzeuge und Fahrer
• Fahrzeug kann bei installiertem Roboter normal und sicher gefahren werden
• Kraftmessung und Krafteinleitung in Richtung des Fahrerfußes
• Ermöglicht Positions- oder Kraftregelung (durch Messdose am Pedal-Aktuator oder direkt am Bremspedal)
• Erlaubt das Fahren mit geregelter Verzögerung durch Feedback eines Beschleunigungssensors
• Funktioniert als Standalone-System und im Simultanbetrieb mit Lenk- und Gaspedalroboter
• Integrierte Spannungsversorgung über das 12V (24V) Bordnetz
• Regelung und parametrische Konfiguration der Testprofile über einen Laptop mit intuitiver MsWindows™ Applikation
• Große Bandbreite vorkonfigurierter parametrischer Testprofile
• Kundenspezifische Test können bei Bedarf hinzugefügt werden
• Tests können remote getriggert werden
• Lernmodus, ASCII-Schnittstelle
• Triggern über Analog-, RS232 und CAN-Input
• Nutzt die gleiche Controller-Elektronik wie ABDs Lenkroboter
• CAN-Interface IN/OUT (optional)
• Analoge Outputs frei belegbar für z.B. Pedalkraft und Pedalweg
• Integration mit Inertialplattform zum Triggern der Startposition und aufzeichnen aller fahrdynamischen Parameter
• CE - Konformität

Bremsroboter BR1000 mit Onseat-Abstrebung - hohe Flexibilität, schnell und zerstörungsfrei in viele Fahrzeugtypen einrüstbar, Krafteinleitung in Richtung Fahrerfuss

Bremsroboter BR1000 in Untersitz-Auslegung - alles aufgeräumt unter dem Sitz, sehr gutes Einschwing- und Regel-verhalten

Gaspedalroboter

Obwohl der Gaspedalroboter alleine benutzt werden kann, wurde er bereits für den simultanen Betrieb mit anderen Robotern der Anthony Best Dynamics - wie zum Beispiel Bremsroboter   und Lenkroboter - ausgelegt. Mit Integration einer Inertialplattform ( RT3002, ADMA, iTrace) wird ein autonomer Betrieb für anspruchsvollste Fahrtests zur Realität.
Der Gaspedalroboter ist für OMNI- als auch Mono-Controller verfügbar und besitzt daher auch deren oben beschriebenen Basiseigenschaften.
Der Gaspedalroboter kann für unterschiedliche Geschwindigkeitssignale konfiguriert werden - einem +-10V Analogsignal von jedem konventionellen Speedsensor oder einem digitalen Signal von einer Inertialplattform wie zum Beispiel Oxfords RT3000

Folgende Anwendungen sind verfügbar:

• Regelung der Startgeschwindigkeit für einen Brems- und/oder Lenktest mit gelöstem Gaspedal während des Tests
• Konstante Geschwindigkeit während der Fahrzeugtests
• Abspielen beliebiger Geschwindigkeitsprofile
• Akkurate Sychronisation von Power-Off/On Zuständen – beispielsweise in Kurvenfahrten
• Zeitabhängige Regelung der gefahrenen Strecke in  Path-Following-Anwendungen

Schaltroboter

ABDs Schaltroboter GR (GR = Gearchange Robot) wurde insbesondere dafür entwickelt, um ein fahrerloses Testing auch mit manuell geschalteten Pkws und Vans zu ermöglichen.
In Verbindung mit ABDs Kupplungsroboter CR (CR = Clutch Robot) und Gaspedalroboter AR (AR = Acceleration Robot) wird auch bei Fahrzeugen mit manueller Schaltung eine akkurate Geschwindigkeitsregelung möglich.

Fahrerloses Testing eines manuell geschalteten Fahrzeuges kann die Einrüstung aller verfügbaren Roboter erfordern - Lenk-, Brems-, Gaspedal-, Schalt- und Kupplungsroboter. Die simultane Regelung ermöglicht dann ABDs Omni(6)-Controller mit 6 Regelachsen.

Wie alle anderen Roboter, zeichnet auch ABDs Schaltroboter aus, dass er schnell und einfach ohne Spezialwerkzeuge montierbar ist und das Fahrzeug durch den menschlichen Fahrer noch fahrbar bleibt.

Das Setup des Schaltroboters erfolgt über einen einfachen Lernprozess, wobei die Schaltpositionen und Schaltwege aufgezeichnet werden.

Ebenso können mit den Schaltstufen Fahrgeschwindigkeiten beim Hoch- und Runterschalten zugewiesen werden. Wird simultan ein Gaspedalroboter eingesetzt, sorgt dieser dafür, dass entsprechend der assozierten Geschwindigkeitsprofile oder einem gegebenen Zeitintervall zwischen zwei Streckenpunkten beschleunigt oder verzögert wird.

SoftCrash-Target

ABDs Softcrash-Target (SCT) wurde für die Evaluierung von Collision-Detection- und Pre-Crash-Systemen entwickelt. Erstmals wird hierdurch eine hochgenaue Strecken- und Zeitsynchronisierung mit anderen Fahrzeugen für reale Kollisionsszenarios möglich - und dies reproduzierbar entlang flexible definierbarer/einlernbarer Trajektorien. ABDs elektrisch betriebenes Softcrash-Target ist bis zu 70 km/h schnell und überlebt Lastvielfache von bis zu 50g.

Anwender, die mit ABDs Fahrroboter-, Path-Following- und fahrerlosen Testsystemen vertraut sind, werden die Bedienung des SCT als sehr einfach empfinden, da auch das SoftCrash-Target ABDs intuitive und mehrsprachige Standardsoftware für Fahrzeug und Leitstand verwendet. SoftCrash-Target und Testfahrzeuge sind daher im Leitstand aus einer einzigen Softwareumgebung steuerbar. Neben dem Fahren entlang vordefinierter oder eingelernter Strecken, kann das SCT auch manuell über die Leitstandkonsole ferngesteuert werden. Darüber hinaus stehen auch dem SoftCrash-Target die umfangreichen Sicherheitsfunktionen von ABDs Standardsoftware für fahrerlose Testsysteme zur Verfügung, die für ein fahrerloses Fahrzeug - auch auf dem Testgelände - zwingend notwendig sind.

Leistungsdaten:

• Ausgelegt für Lastvielfache von bis zu 50g
• Maximum Speed: 70 km/h
• Masse: ca. 220 kg (ohne Fahrzeughülle, Zielgew. für Version II 165kg)
• Drive Box Abmessungen LxBxH: 1850x600x1000mm
• Betriebsdauer: durchschnittlich  4 Stunden mit einer Batterieladung
• Path-Following Genauigkeit: In Abhängigkeit der verwendeten Inertialplattform durchschnittlich bis zu 2 cm lateral, 5cm in Längsrichtung

Inertialplattform

RT 2000, 3000 und 4000 sind Produktfamilien hochwertiger Inertial- Navigationssysteme, die äußerst präzise fahrdynamische Messungen durch folgende grundlegenden Eigenschaften ermöglichen:

• GPS-gestützte Messung von Position, Richtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkeln
• Äußerst leicht, kompakt und robust
• Vermeidung aller üblichen Drifteffekte
• Einfachste Handhabung, selbstkalibrierend
• Unterschiedliche, aufrüstbare GPS-Optionen,
• Einzel- und Doppelantenne
• 100Hz und 250 Hz Ausgaberate

Das innovative Konzept verbindet die Vorteile traditioneller Kreisel-Plattformen mit denen moderner GPS-gestützter Systeme. Durch die Kombination sich ergänzender Technologien sind die Geräte in der Lage, sich während des Betriebes ständig selbst zu korrigieren, wodurch einerseits die für Kreiselplattformen typischen Drifteffekte und andererseits Störungen des Satellitenempfangs auf Grund von Hindernissen wie z.B. Bäumen und Brücken kompensiert werden.

Der integrierte Signalprozessor liefert alle relevanten kinematischen Parameter wie Position, Geschwindigkeit, Fahrtrichtung, Nick-, Schwimm-, Wank-, Gier- und Spurwinkel, lineare Beschleunigungen und Winkelgeschwindigkeiten in Echtzeit mit einer Ausgaberate von 100 oder 250 Messwerten pro Sekunde.

Die erreichbare Messgenauigkeiten variieren dabei je nach Ausführung zwischen erstaunlichen 2 cm, 20 cm und 80 cm für die Position und 0,05 km/h und 0,08 km/h für die Geschwindigkeit. Die gemessenen und berechneten Größen werden unmittelbar an ein PC-Datenerfassungssystem übertragen und dort Online angezeigt und ausgewertet. Analogausgänge sind optional verfügbar. Darüber hinaus ermöglicht eine serienmäßige Schnittstelle zu Fahrrobotern der Anthony Best Dynamics Ltd. centimetergenaues Path-Following und das Triggern reproduzierbarer Fahrmanöver.

Das äußerst kompakte und robuste System – kaum größer als ein Ziegelstein - wurde speziell für den Einsatz in Fahrzeugen aller Art (Auto, Motorrad, Eisenbahn, Schiff, Flugzeug) konzipiert. Für genaue Lageuntersuchungen (z.B. Nick- und Wankwinkel) verbindet man das System fest mit dem Chassis - bei reinen Geschwindigkeitsmessungen kann man es dagegen auch einfach nur unter dem Sitz oder in einer Seitentasche verstauen.

Der GPS-Empfänger benötigt auf dem Dach lediglich eine kleine tellerförmige Magnetfuß-Antenne. Die gesamte Einheit wird über das Bordnetz (9...18 VDC) versorgt. Die RT-Plattformen konfigurieren und kalibrieren sich selbst und sind in kürzester Zeit messbereit.

Lift-/Höhensensorik zur Erfassung des Radabhebens

Speziell für Lenkroboter der Anthony Best Dynamics (ABD) ist jetzt eine komplette, robuste, preiswerte sowie stecker- und softwarekompatible Liftsensorik gemäß NHTSA-Empfehlung für die Erfassung des Rad-Abhebens und zur Triggerung des ABD-Lenkroboters verfügbar

• zur Erfassung des Radabhebens und zur Triggerung des Lenkroboters
• software- und steckerkompatibel zu Fahrrobotern der Anthony Best Dynamics (ABD)
• von NHTSA für Fishhook-Test empfohlene Sensorik
• für bis zu 4 Liftsensoren
• komplett und preiswert

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