Roboterbasierter Fahrsimulator und virtuelle Welten – Mathematik ist Technologie

Davon, wie Mathematik als Technologie in verschiedenen Bereichen Anwendung findet, konnten sich die Teilnehmerinnen im Rahmen der Projekttage für Schülerinnen der Hochschule Kaiserslautern bei der Vorführung des Fahrsimulators RODOS© am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ein Bild machen.

Zur Modellierung von Strömungs- und Transportvorgängen sowie bei der Bildverarbeitung oder der Materialcharakterisierung spielt Mathematik eine wesentliche Rolle. Für die Fahrzeugentwicklung ist sie insbesondere bei der Berechnung von Dynamik, Lasten und digitalen Umgebungsdaten eine spannende und zukunftsweisende angewandte Technologie.

Die Schülerinnen konnten am 10.03.2020 von Prof. Dr.-Ing. Gerd Bitsch und Tim Rothmann M.Eng. aus erster Hand erleben und erfahren, wie mit dem mobilen Multisensor-Messsytem REDAR Umgebungen bis ins kleinste Detail im Bereich von Millimetern erfasst werden können. Die Scanner liefern georeferenzierte 3D Laserscan Daten, wobei für jeden Messpunkt 3 Koordinaten sowie die Intensität der Reflektion aufgezeichnet werden.

Auf dieser Basis entstehen unter Einsatz mathematischer Methoden virtuelle Welten (Oberflächenmodelle und 3D Modelle von Strecken), die tatsächlich auf einer realen Umgebung basieren und die als Kartenmaterial für hochautomatisierte und autonome Fahrzeuge, Pkw wie Nutzfahrzeuge, benötigt werden. Im RODOS© wird dieses realitätsgetreue Kartenmaterial eingesetzt um Tests an Fahrzeug-Prototypen zu simulieren und so die Entwicklung von Assistenz- und Automatisierungslösungen bei Fahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zu unterstützen.

Zum Abschluss stand noch ein Besuch im neuen Virtual-Reality-Labor des Fraunhofer ITWM auf dem Programm. Dort können Personen sich als Fußgänger zum einen frei in den erzeugten virtuellen Welten bewegen und zum anderen können weitere Elemente wie andere Verkehrsteilnehmende in diese Szenarien eingebaut werden. Aus Sicht der Forschung können so menschliche Reaktionen in komplexen Verkehrssituationen untersucht werden.

Dass Technik und Mathematik immer wieder für Begeisterung sorgen kann, zeigt auch die Tatsache, dass einige der Teilnehmerinnen begeistert berichteten, für sich berufliche Zukunft in den MINT-Fächern bereits fest in den Blick gefasst zu haben.

Das Ausbildungsangebot für Studierende bspw. durch Praxisarbeiten am Fraunhofer ITWM zu ergänzen oder die Einbindung der Hochschule in das Fraunhofer-Netzwerk sind wesentliche Synergien der gewachsenen Kooperation beider Institutionen. Auf der anderen Seite ermöglichen es die Kontakte der Hochschule zu insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen, eine Erweiterung des Angebotes durch Fraunhofer angepasst an die regionale Wirtschaft vorzunehmen sowie Forschungsthemen punktuell und komplementär zu ergänzen.

Die Hochschule Kaiserslautern war 2013 bundesweit unter den ersten fünf Hochschulen, die als Pilotpartner für eine Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft und des BMBF ausgewählt wurden, um die Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer-Instituten und Hochschulen für angewandte Wissenschaften zu intensivieren.

Die Partner Hochschule Kaiserslautern (respektive die Arbeitsgruppe MecRoKa von Prof. Dr.-Ing. Gerd Bitsch) und das Fraunhofer ITWM (respektive die Abteilung ‘Dynamik, Lasten und Umgebungsdaten‘ im Bereich ‚Mathematik für die Fahrzeugentwicklung‘ und Festigkkeit‘ unter Leitung von Dr. Klaus Dressler) arbeiten auch im Innovationsbereich Fahrzeuge der Offenen Digitalisierungsallianz Pfalz zusammen und erweitern dort ihre bestehende Kooperation um immer neue Aspekte und Partner mit Blick auf den forschungsbezogenen Transfer.

Weiterführende Links:

https://www.itwm.fraunhofer.de/de/abteilungen/mf/technikum/redar.html

https://www.itwm.fraunhofer.de/de/abteilungen/mf/technikum/virtual-reality-labor.html

https://www.itwm.fraunhofer.de/de/abteilungen/mf/technikum/rodos.html

http://webhome.hs-kl.de/~gerd.bitsch/

Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing Gerd Bitsch
Mechatronics, Robotics, CAE-Simulation
Hochschule Kaiserslautern
E-Mail: gerd.bitsch@hs-kl.de

Tim Rothmann, M.Eng.
Offene Digitalisierungsallianz Pfalz
Bereich Mathematik für die Fahrzeugentwicklung (MF), Fraunhofer ITWM
E-Mail: tim.rothmann@itwm.fraunhofer.de

Sascha Adam
Transfermanager, Offene Digitalisierungsallianz Pfalz
Hochschule Kaiserslautern
E-Mail: sascha.adam@hs-kl.de