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muc019+

Unser Fahrzeug der Saison 2020

Seit dem Jahr 2018 können sich die teilnehmenden Teams am Shell Eco Marathon auch in fahrerlosen Disziplinen messen. Von Anfang an bestand von Seiten des TUfast Eco Teams das Interesse ein autonomes Fahrzeug zu entwickeln. Mit muc018 wurde dies zum ersten Mal erfolgreich umgesetzt und wir konnten in der autonomen Kategorie den 2. Platz erzielen.

Ziel dieser Saison ist es nun, das neuste Auto mit einem autonomen System auszustatten, welches neue Funktionalitäten aufweist, um auch neue und anspruchsvollere Aufgaben zu bewältigen.

Ein solches Projekt ist in vielerlei Hinsicht interdisziplinär und setzt ein einwandfreies Zusammenspiel von Software und Hardware voraus.
Sehr wichtig ist zum Beispiel der Einbau und die Inbetriebnahme entsprechender Aktorik. Das Fahrzeug muc019 soll um einen Lenkmotor und ein autonomes Bremssystem erweitert werden. Besonders wichtig ist dabei zum einen die genaue Kalibrierung der Motoren sowie deren Regelung. Die vorher berechnete Trajektorie des Fahrzeuges soll möglichst genau abgefahren werden. Dabei ist sehr wichtig, dass auch die Dynamik des Autos beachtet wird, sodass sich das Fahrzeug unabhängig von äußeren Einflüssen wie gewünscht verhält.
Die Weiterentwicklung hin zu muc019+, wie wir unser Projekt getauft haben, ist bereits in vollem Gange und man versucht durch geschicktes Packaging ein hocheffizientes Design mit autonomen Funktionalitäten zu verbinden. Außerdem soll muc019+ mit diverser Umfeld-Sensorik ausgestattet werden. Hauptbestandteil stellen dabei die drei Kameras dar, die auf dem Dach angebaut werden. Eine Kamera ist mit einem 190° Weitwinkel-Objektiv ausgestattet, um den gesamten Bereich vor dem Fahrzeug abdecken zu können. Die anderen beiden bilden zusammen eine Stereo-Kamera, welche es ermöglicht, die Entfernung von vorausliegenden Objekten abzuschätzen.
Besondere Bedeutung hat auch der LiDAR Sensor auf der Motorhaube, welcher eine 3D-Punktwolke der Umgebung ausgibt. Der Sensor ist so positioniert, dass er Objekte vor dem Fahrzeug und einen Großteil der vorausliegenden Straße gut abdecken kann.
Durch die Fusion von Kamera und LiDAR-Daten soll das Beste aus beiden Welten vereint werden, um ein genaues Modell der Umgebung erstellen zu können. So liefert die Bilderkennung die Information, um welche Art von Objekt es sich handelt und der LiDAR-Sensor wo genau sich dieses Objekt im Raum befindet.
Außerdem sollen überall um das Fahrzeug Ultraschallsensoren eingebaut werden. Diese können Objekte in sehr naher Distanz erkennen und sollen so z.B. das Einparken in eine Parklücke ermöglichen.

Das Hauptziel dieser Saison ist die Teilnahme am „Autonomous Urban Concept“ Wettbewerb im Rahmen des Shell Eco Marathons, sowie die Teilnahme am Effizienzwettbewerb des Shell Eco Marathons. Der „Autonomous Urban Concept“ Wettbewerb verlangt, dass das Auto verschiedene Fahrdisziplinen selbstständig ohne menschliches Eingreifen bewältigt, wie z.B. das Fahren auf einer Strecke mit Banden, das Ausweichen von Hindernissen oder Einparken.

Wettbewerbe

Shell Eco Marathon Europe

-   Aufgrund der Covid-19 Pandemie abgesagt

Shell Eco-Marathon Challenger Event

-   Aufgrund der Covid-19 Pandemie abgesagt

Antrieb

Chassis

Mobirise

Autonom

Fahrwerk

Eckdaten

  •   Tragendes Kohlenstofffaserverbundmonocoque
  •   Länge: 2,5m  
  •   Masse: ca. 63 kg
  •   Höchstgeschwindigkeit: 45 km/h
  •   Zwei Elektromotoren in der gelenkten Vorderachse
  •   Lithium-Polymer-Akkus
              1. Wettbewerbsakku: hat eine Kapazität von 190 Wh
              2. Akku zum Testen/ für Autonomen Betrieb: hat eine Kapazität von 480Wh
  •   Mit Effizienzwert vom Shell Eco Marathon (130,4km/kWh)
              1. Wettbewerbsakku: 25km Reichweite
              2. Akku zum Testen/für Autonomen Betrieb: 64km Reichweite 

Mobirise
Antrieb

  •   Leistung: 860 W (2x 430 W)
  •   Motoren: Permanenterregte Synchronmaschinen
  •   Selbstentwickelter GaN-Umrichter
  •   Wartungsoptimiertes, steckbares PCB-Design
  •   Kabelreduziertes Design (ges. 33 m)
  •   E-Paper-Memory Display als GUI
  •   CAN-Bus zur Kommunikation zwischen Control Units 

Mobirise
Autonom

  •   Wahrnehmung auf der Grundlage der Sensorfusion
  •   Modulare Integration in die Plattform
  •   Neue für Anwendungsfall spezialisierte Komponenten
  •   Vereinfachung der Hardwarearchitektur (Reduzierung der Komponenten und
      Verkleinerung des Kabelbaums)

  •   Bilderkennung mittels Neuronaler Netze, die auf computergenerierten Bildern
      trainiert wurden
  •   Effizientere Trajektorienplanung mit besserer Unterstützung für dynamische
      Szenarien und komplexere Fahrmanöver
  •   Trajektorienfolgeregelung mit Zustandsschätzung zur präzisen Ausführung
      der geplanten Trajektorie

  •   Umfangreichere Tests durch den Einsatz von kontinuierlicher Integration und
      mehreren Simulationspipelines
  •   Selbstentwickelte Lenkungs- und Bremsaktorik 

Mobirise
Chassis

  •   Innovatives Package, gesamter Antriebsstrang und alle Recheneinheiten  im Vorderbau,
      großzügiger Innenraum und Kofferraum
  •   Gesamte Karosserie in Kohlenstofffaserverbundbauweise und Einsatz neuartiger Fügeverfahren
  •   Geschlossenes und lastenoptimiertes Monocoque, einteilig als Sandwichstruktur gefertigt
  •   Nicht strukturelle, aerodynamische Bauteile wie mehrteiliger Vorderbau, Türen,
      Unterbodenverkleidung und Heckspoiler
  •   Eigenfertigung der Faserverbundwerkstoffe mit anforderungsorientierten Verfahren (MTI, VAP,
      Prepreg-Autoklav) 

Mobirise
Fahrwerk

  •   Auf Robustheit optimierte Radträger
  •   Organische, topologieoptimierte Scalmalloy-Radträger
  •   MacPherson-Vorderachse mit elastokinematischer Federung und Dämpfung
  •   Doppelquerlenker-Hinterachse mit Luftfederung und hydraulischer Dämpfung
  •   Seilzugbetätigte Lenkung
  •   Vier hydraulische Scheibenbremsen 
  •   Hydraulisch geregeltes autonomes Bremssystem
  •   Spindelgetriebener Lenkmotor zur genaueren Regelung 

Mobirise

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