Es sieht aus wie ein Quad, ein vierrädriges Motorrad, mit dem man über Dünen düsen könnte. Ein Spaßfahrzeug aber ist es gerade nicht, das Sebastian Toda, Absolvent des Departments für Automatisierungstechnik an der FH Campus 02 in Graz, mitentwickelt hat. Denn das eigenwillige Gefährt ist unter anderem für den Katastropheneinsatz bei Lawinenunglücken, Überschwemmungen oder anderen für Menschen gefährlichen Situationen bestimmt.
Autonomes Gelände-Quad
Das batteriebetriebene und autonom fahrende Fahrzeug, das im Rahmen eines internationalen Forschungsprojekts entwickelt wurde, ist nur 90 Zentimeter breit und besitzt eine Ladefläche, die sich im steilen Gelände automatisch waagrecht ausrichtet. Seine Fahrroute kann über ein externes Navi eingespielt werden. Genau da kommt Sebastian Toda mit ins Spiel. Nach dem HTL-Abschluss für Mechatronik in Wien hatte der Entwicklungsingenieur beim Mechatronikunternehmen Charismatec in Graz angeheuert, das an der Entwicklung des autonomen Gelände-Quads beteiligt war. Er bekam den Auftrag, für das Fahrzeug ein komplexes Lenksystem zu entwickeln. Da er berufsbegleitend Automatisierungstechnik an der FH Campus 02 studierte, machte er das Projekt zum Thema seiner Masterarbeit.
Normalerweise werden vergleichbar geländegängige autonome Fahrzeuge mit Raupenantrieben ausgerüstet. "Raupen bringen aber nur im Sand Vorteile, nicht in der Topografie Österreichs", erklärt Toda. Seine Herausforderung bestand darin, die Räder des Geländequads mit maximaler Lenkflexibilität auszurüsten. Jedes Rad wurde daher mit einem eigenen Lenkmotor versehen, der auch einzeln angesteuert werden kann.
Wendiges Gefährt
Toda programmierte einen Algorithmus, der Fahrtrichtung, Lenkwinkel und Geschwindigkeit für jedes Rad extra berechnen und sie dennoch im Takt halten konnte. Das Gefährt, das bis zu 30 Kilometer pro Stunde schafft, ist extrem wendig: Durch die differenzierte Radansteuerung kann es sich exakt auf der Stelle drehen, auf engstem Raum wenden oder die Fahrtrichtung "aus dem Stand" wechseln. Das Geländequad kann bei Schrägfahrten im steilen Gelände zudem in den "Hundegang" schalten. Dabei werden alle Räder bei der Vorwärtsfahrt am Hang leicht schräg nach oben ausgerichtet, was ein Abrutschen nach unten verhindert.
Eingesetzt werden könnte das Geländequad, für das es bereits einen Demonstrator gibt, nicht nur im Katastrophenfall, sondern auch für den Transport von Gütern auf Firmengeländen, autonomes Mähen entlang von Autobahntrassen oder die Lieferung von Lebensmitteln an Almhütten. "Damit könnte man teure Hubschraubereinsätze einsparen." Todas Ideen überzeugten nicht nur seinen Arbeitgeber. Für seine Masterarbeit "Fahrwerksteuerung eines autonomen Geländefahrzeuges" bekam er den begehrten Würdigungspreis des Wissenschaftsministeriums für die beste Masterarbeit 2022. (Norbert Regitnig-Tillian, 23.5.2023)