Selbstfahrendes Kraftfahrzeug

Waymo-Robotertaxi in San Francisco, 2023

Video: Taxifahrt mit Robotaxi in Wuhan, China. Juli 2024

Als selbstfahrendes Kraftfahrzeug (manchmal auch autonomes Landfahrzeug) wird ein Auto oder anderes Kraftfahrzeug bezeichnet, das ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken kann (autonomes Fahren). Wenn keinerlei manuelles Steuern seitens des Fahrers nötig ist, wird auch der Begriff Roboterauto verwendet. Der Fahrersitz bleibt dann leer (siehe Video rechts); eventuell sind Lenkrad, Brems- und Gaspedal nicht vorhanden.

Begriffsbestimmung

Autonomer Bus in Bad Birnbach
Oktober 2017

Unter den Begriff selbstfahrendes Kraftfahrzeug fallen des Weiteren auch Lastkraftwagen, landwirtschaftliche Zugmaschinen und Militärfahrzeuge ohne Einfluss des Fahrers oder ganz ohne Fahrer. Nicht als autonomes Landfahrzeug bezeichnet wird ein unbemanntes Fahrzeug dann, wenn es von Menschen ferngesteuert werden muss, also nicht autonom fahren kann. Der Begriff selbstfahrendes Auto(mobil) ist genaugenommen eine Tautologie, denn bereits der Name Automobil entstand aus griechisch αὐτός autós ‚selbst‘ und lateinisch mobilis ‚beweglich‘.

Autonome Kraftfahrzeuge stellen kognitive Systeme dar, die mit Hilfe verschiedener Sensoren ihre Umgebung wahrnehmen und aus den gewonnenen Informationen ihre eigene Position und die der anderen Verkehrsteilnehmer bestimmen können. In Zusammenarbeit mit der Navigationssoftware können sie das Fahrziel ansteuern und Kollisionen auf dem Weg vermeiden. Seit den 2010er Jahren investieren viele große Autohersteller weltweit in die Entwicklung autonomer Autos, zugleich treiben Elektronik- und Halbleiterindustrie die Entwicklung von Technologien dafür voran.

Über verschiedene Automatisierungsstufen wurde im Jahr 2013 prognostiziert, dass ab 2030 eine Vollautomatisierung von Neuwagen zu erreichen wäre, für die bis dahin in den einzelnen Ländern auch gesetzliche Regelungen geschaffen werden sollen.

Als Start für den Massenmarkt hatte Google-Mitgründer Sergey Brin im Jahr 2014 jedoch bereits 2017 als Ziel für die USA angegeben. Elon Musk von Tesla prognostizierte 2015 ein voll autonomes Fahrzeug für das Jahr 2018/19. 2016 kündigten BMW und Ford jeweils für das Jahr 2021 autonome Fahrzeuge aus ihrer Produktion an. 2016 entwickelte schwedische Unternehmen Semcon für die Kommunikation der Selbstfahrendes Fahrzeuge mit Fußgängern einen Kühlergrill, der ein Lächeln zeigt. VW und Ford haben 2019 eine Allianz gebildet.

2022 wurde in einem ISO-Gremium an der Kommunikation selbstfahrender Fahrzeuge mit Menschen gearbeitet. Mercedes erhielt 2022 als erster Hersteller weltweit die Zulassung einer Stufe-3-Automatisierung für das System „Drive-Pilot“ bis 60 km/h in den S-Klasse und EQS-Modellen. 2023 erprobte der Hersteller türkise Markierungsleuchten für autonom fahrende Fahrzeuge in den US-Bundesstaaten Kalifornien und Nevada. Die Höchstgeschwindigkeit für die Stufe-3-Zulassung wurde 2024 auf 95 km/h erhöht und soll im Frühjahr 2025 erhältlich sein. Seit März 2025 kann Mercedes türkise Markierungsleuchten in Deutschland erproben.

Die 2014 veröffentlichten Automatisierungsgrade erweckten den Eindruck einer schrittweisen Verbesserung. In der Praxis zeigte sich, dass der Übergang von Stufe 2 auf Stufe 3 einen technischen Mehraufwand bedeutete, der sich nicht verkaufen ließ. Durch fehlende Nachfrage hat BMW den "Personal Pilot L3" für Stufe 3 wieder aus dem Programm entfernt, und liefert ab 2026 stattdessen eine verbesserte Fahrassistenz nach Stufe 2. Bei selbstfahrenden Fahrzeugen erfolgt nun ein Sprung zum autonomen Fahren in Stufe 4/5 mit Robotaxis, bei denen die hohen Technikkosten durch Einsparungen bei Personalkosten getragen werden können. In diesem Bereich ist ein Lenkrad im Fahrzeug optional.

Automatisierungsgrade

→ Hauptartikel: SAE J3016

Bis zur völligen Fahr-Selbstständigkeit unterscheiden die Entwickler nach internationaler Abstimmung folgende festgelegte Stufen:

• Stufe 0: ein menschlicher Fahrer (driver only)
• Stufe 1: Assistiert, d. h. der Fahrer führt dauerhaft die Lenkbewegungen aus; andere Aktivitäten wie bremsen, blinken, beschleunigen erledigt das Fahrzeugsystem
• Stufe 2: Teilautomatisiert, ein Sicherheits-Fahrer muss das System dauerhaft überwachen und im Zweifelsfall eingreifen
• Stufe 3: Hochautomatisiert, ein Sicherheitsfahrer muss am Platz sein, aber keine dauerhafte Überwachung ausführen
• Stufe 4: Vollautomatisiert, System kann in speziellen Situationen alle Fahranforderungen selbständig bewältigen
• Stufe 5: Fahrerlos, das System erledigt alle Fahraufgaben ganz ohne Fahrer, die Insassen können sich mit anderen Aufgaben beschäftigen.

Entwicklung

Universitäten und Hochschulen

Bereits in den 1990er Jahren ließ die Münchener Universität der Bundeswehr innerhalb ihres in den 1980er Jahren gestarteten EUREKA-PROMETHEUS-Projekts Fahrzeuge führerlos über die Autobahn fahren. Diese fuhren allein anhand visueller Informationen, geliefert von diversen Kameras, die von 70 parallel arbeitenden Mikroprozessoren verarbeitet wurden.

Auch die US-amerikanische Carnegie Mellon University baute schon in den 1980er Jahren führerlose Autos und andere Gefährte, ab Mitte der 1980er Jahre im von der DARPA geförderten Autonomous Land Vehicle project.

Seit längerem gibt es zahlreiche Forschungsarbeiten an Hochschulen und anderen akademischen Einrichtungen zu autonomen Fahrzeugen, so zum Beispiel 2011 die Projekte Stadtpilot an der TU Braunschweig und Spirit of Berlin am Forschungsbereich Künstliche Intelligenz der Freien Universität Berlin (FU).

Im September 2011 testete die FU Berlin das autonome Fahrzeug MadeInGermany. Es steuerte sich selbst mehrere Kilometer durch den Innenstadtverkehr von Berlin, auch über Kreisverkehre und Ampeln. In Zusammenarbeit mit dem TÜV Nord war die Strecke zuvor erarbeitet und ein Sicherheitskonzept erstellt worden.

Intensive und übergreifende Forschung wird seit einigen Jahren betrieben, um die Herausforderungen besser zu verstehen und voranzubringen.

Militärische Einrichtungen

In Österreich forscht seit 2011 das Amt für Rüstung und Wehrtechnik (ARWT) des Bundesheeres, in Kooperation mit der Technischen Universität Wien, dem Technikum Wien, dem Austrian Institute of Technology sowie mit privaten Kooperationspartnern, an der Entwicklung eines selbstfahrenden, autonomen Lastwagens. Mindestens seit Jahresbeginn 2014 hat das ARWT unter der Bezeichnung X58 SafeCon (Projektname: Save Convoying) einen voll funktionsfähigen Prototyp eines selbstfahrenden Lastkraftwagens in seiner Versuchswerkstätte der Abteilung Fahrzeug- und Gerätetechnik in der Burstyn-Kaserne im niederösterreichischen Zwölfaxing in Betrieb. Das Fahrzeug fährt völlig selbständig ohne Einsatz von Funk oder GPS. Es orientiert sich mithilfe mehrerer Stereokameras, darunter auch Wärmebildkameras für den Nachtbetrieb. Mit diesen erfasst das Fahrzeug seine Umgebung und erstellt ein 3D-Modell. So seien (Stand 2014) in die Entwicklung dieses Prototyps dreijährige Forschungsleistung sowie etliche Millionen Euro investiert worden. Als Zwecke werden beispielhaft der unbemannte Einsatz in verminten Gebieten sowie Landschaftspflege in Zielgebieten der Artillerie wie dem Truppenübungsplatz Allentsteig genannt. Ausländische Armeen hätten ihr Interesse an der Technologie bekundet und „die Automobilindustrie sowieso.“

Google-Fahrzeuge

→ Hauptartikel: Google Driverless Car

Autonomes Auto von Google, 2015

Die Firma Google setzt seit Jahren auf die Zusammenarbeit mit Autoherstellern und Universitäten und engagierte 2003 den deutschen Informatiker Sebastian Thrun, der zu dieser Zeit gerade eine Professur an der Stanford-Universität angetreten hatte.

Weltweite Situation

Allgemein

In Ländern wie den USA, Großbritannien, Deutschland, Frankreich, Japan und weiteren wird intensiv am Einsatz fahrerloser Fahrzeuge und der zugehörigen Gesetzgebung gearbeitet. Und auch in China gibt es mehrere Firmen mit der gleichen Zielstellung, die in den Großstädten agieren. So wurde bekannt, dass das Start-up Haomo.AI bis Dezember 2024 den Navigation-on-Autopilot-Funktion (NOA)-Dienst bereits in 100 heimischen Städten zur Verfügung stellen will. Huawei nennt ebenfalls 45 Städte bis Ende 2023 und die Unternehmen Li Auto, Xpeng und NIO wollen zwischen 100 und 200 chinesische Städte bis 2024 mit NOA-Diensten versorgen.

Im EU-Bereich muss vor allem die Produkthaftungsrichtlinie den Forderungen und Entwicklungen angepasst werden.

Vereinigte Staaten von Amerika (Auswahl)

Seit Mai 2015 testet Daimler selbstfahrende Lkw auf den öffentlichen Straßen von Nevada, USA. In den USA sind selbstfahrende Fahrzeuge (wie etwa der Inspiration Truck) unter bestimmten Bedingungen bereits zugelassen, in Deutschland hingegen nicht.

Ende 2017 begannen Tests durch die zur Fortsetzung der Entwicklungsarbeit gegründete USA-Firma Waymo: die ersten vollkommen autonom fahrenden Autos ohne Sicherheitsfahrer am Steuer in der Nähe von Phoenix waren in Arizona unterwegs. Ein Mitarbeiter von Waymo kann jedoch in der Anfangsphase noch vom Rücksitz aus das Auto stoppen. Dieser soll später entfallen. Das Unternehmen selbst stuft das System als „Level 4“ auf der Stufe des autonomen Fahrens ein. Im August 2023 wurde Waymo (und Cruise) die Genehmigung erteilt, im Stadtgebiet von San Francisco uneingeschränkt autonome Taxifahrten ohne begleitenden Fahrer anzubieten.

Seit Oktober 2016 werden alle Tesla-Fahrzeuge mit einer Hardware ausgeliefert, die es erlaubt, die Fahrzeuge zukünftig vollautonom, d. h. nach dem SAE Stufe 5 zu fahren. Vorerst wird das System in einem Schatten-Modus mitlaufen, d. h. ohne in den Fahrbetrieb einzugreifen, und die gesammelten Daten an Tesla zurücksenden, um die Fähigkeiten des Systems schrittweise zu verbessern, bis das System zur Freigabe mittels eines over-the-air upgrades bereit ist. Tesla kündigte an, dass der vollautonome Zustand Ende 2017 erreicht sein würde. Dann wäre eine Demonstrationsfahrt von San Francisco nach New York geplant, bei der ein Tesla-Fahrzeug die Strecke unbemannt zurücklegen solle. Der Zeitplan konnte jedoch nicht eingehalten werden und die Testfahrt fand nicht statt.

Europa

• Überblick

Navya Autonom Shuttle auf der IAA 2021

Seit April 2014 befindet sich das Projekt Volvo Drive Me in Göteborg in der Entwicklungsphase.

Auch von Daimler, Honda und Nissan gibt es Serien-Autos, die auf Autobahnen selbst fahren können. Die als Stauassistent bezeichnete Technik erlaubt jedoch nur eine Geschwindigkeit bis zu 60 km/h. Der Stauassistent aktiviert sich automatisch, wenn der Fahrer das Lenkrad für mehr als 10 Sekunden nicht berührt, kann aber in der Regel nicht selbstständig die Spur wechseln. 2016 verkündete BMW eine Allianz mit Intel und Mobileye, mit dem Ziel, im Jahr 2021 ein fahrerloses Auto in Serie einzuführen. Im Jahr 2023 ist aber in der Öffentlichkeit davon noch nichts zu erfahren.

• Deutschland (Auswahl)

BMW unterhält Innovationszentren für selbstfahrende Fahrzeuge am Hauptsitz in München sowie in Mountain View und beteiligt sich an entsprechenden Firmen in China.

Im Sommer 2013 fuhr eine Mercedes S-Klasse im Beisein von Journalisten die historische Bertha-Benz-Strecke von Mannheim nach Pforzheim autonom mit Ausnahme zweier menschlicher Eingriffe. 2014 fuhr ein von Audi hergestellter Wagen autonom rund 900 Kilometer aus dem Silicon Valley nach Las Vegas.

Ab Mitte April 2022 gab es für die Mercedes EQS- und S-Klasse den Drive Pilot als Option, der autonomes-Fahren auf Stufe 3 erlaubt. Der Fahrer kann diesen Modus aktivieren und dann auch den Blick von der Straße abwenden, wenn die Bedingungen das zulassen. Voraussetzungen sind unter anderem, dass das Auto sich bei Tageslicht und über 3 °C Außentemperatur auf einer trockenen Autobahn ohne Baustelle oder Tunnel befindet. Zusätzlich muss Mercedes hochauflösende Karten der Strecke kennen und ein anderes Auto auf der gleichen Spur vorausfahren. Das Auto tätigt dann keine Spurwechsel und folgt mit höchstens 60 km/h dem vorfahrenden Auto. Ist der Abstand zu groß, fordert es den Fahrer auf, die Kontrolle wieder zu übernehmen. Im Falle eines Unfalls wird die Haftung vom Autohersteller übernommen. Die Höchstgeschwindigkeit für die Zulassung wurde 2024 auf 95 km/h erhöht und ab Frühjahr 2025 für alle Modelle mit Drive Pilot erhältlich sein.

In Berlin will die BVG in enger Zusammenarbeit mit der TU Berlin und dem Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM) ab 2025 selbstfahrende Kleinbusse im Linienverkehr testen, nachdem ein erster Versuch 2017 auf dem Gelände der Charité wegen technischer Probleme abgebrochen worden ist.

2024 kündigte der Automobilzulieferer