The Future is Exciting: Schnelle Gefahren-Reaktion im autonomen Verkehr dank Spinnen-Sensoren

The Future is Exciting: Schnelle Gefahren-Reaktion im autonomen Verkehr dank Spinnen-Sensoren

Technik hat sich die Natur und Tierwelt schon oft zum Vorbild genommen. Ein Forschungsteam hat dieses altbewährte Erfolgsrezept jetzt auch in der Sensortechnik angewendet. Inspiriert durch Spinnen haben sie reflexgesteuerte Sensoren entwickelt. In unserer Reihe #TheFutureIsExciting erfährst Du heute, wie sogenannte Spinnen-Sensoren es möglich machen, dass selbstfahrende Autos und Drohnen auch bei hohen Geschwindigkeiten blitzschnell auf ihre Umgebung reagieren.

Selbstfahrende Kraftfahrzeuge sind schon lange keine Science-Fiction-Fantasie mehr. Laut ADAC waren im vergangenen Jahr bereits zehn öffentliche Nahverkehrsbusse ganz ohne aktiven Fahrer auf den Straßen Europas unterwegs. Nicht nur Menschen werdenaber via E-Verkehr befördert: Autonome Lieferroboter wie Starship oder Nuro liefern schon heute frisch aus dem (Online-)Supermarkt vor die Haustür, wie wir Dir in unserer Reihe „The Future Is Exciting“ zeigen.

Noch bewegen sich solche selbstfahrenden Fahrzeuge sehr eingeschränkt, auf ausschließlich vorprogrammierten Strecken und mit gedrosselter Geschwindigkeit voran. Denn sollte bei einem hohen Tempo die Umgebung unübersichtlich werden, zum Beispiel durch eine Unfallstelle, können sie möglicherweise nicht schnell genug abbremsen. Das zeigt auch eine Studie des Fraunhofer-Institut über die Zukunft des hochautomatisierten Fahrens auf Autobahnen.  Auch Wetterbedingungen können nach den Ergebnissen die Funktionsfähigkeit der hochautomatisierter Fahrzeuge, genauer der eingebauten Sensorik, beeinträchtigen.

Sensoren erfassen auch plötzlich erscheinende Hindernisse

Sensoren nehmen, wie Sinnesorgane beim Menschen, bestimmte Reize um sich herum wahr und senden diese an den Bordcomputer, das Gehirn des Autos, weiter. Dieser vergleicht die Werte eines Reizes, zum Beispiel einer Erschütterung oder Schwingung, mit den vorherigen Messungen. Basierend darauf trifft er eine Voraussage über mögliche Szenarien, die eintreten können. Die dadurch entstehende Datenmenge kann durch die bisherige Technik nicht verarbeitet werden. Das Auto reagiert dann nicht schnell genug auf eine mögliche Gefahrensituation.

Ein Forscherteam aus den USA, Singapur und der Schweiz hat diese Schwachstelle nun offenbar beseitigt. Wie sie in ihren kürzlich veröffentlichten Forschungsergebnissen angeben, liegt die Lösung darin, die Datenmenge durch einen selbstständig filternden Sensor zu reduzieren. Durch die Beschaffenheit des Materials reagiert der Sensor mechanisch und nicht aufgrund der Messungen, die ein Bordcomputer erst auswerten muss.

Die Natur dient den Forschern als Vorbild

Spinnen, Vögel, Fledermäuse und sogar wir Menschen verfügen über sogenannte Mechanorezeptoren. Das sind spezielle Sinneszellen, die mechanische Umweltreize wie Druck oder Dehnung wahrnehmen und in elektrische Signale umwandeln, damit das zentrale Nervensystem sie verarbeiten kann. Diese Rezeptoren filtern die Informationen automatisch, so dass der Reflex erst ausgelöst wird, wenn der Reiz einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Ärzte zum Beispiel klopfen zur Reflexprüfung Dein Knie mit einem Reflexhammer ab. Überschreitet die Intensität des Schlags einen bestimmten Schwellenwert, streckt man automatisch das Bein aus.

Spinnen überwachen ihr Netz und reagieren trotzdem blitzschnell

Bei den Spinnentieren sitzen die Mechanorezeptoren auf den Beinen. Feinste Haare nehmen ununterbrochen die Schwingungen im Spinnennetz auf und sagen erst dann Bescheid, wenn sich etwas Relevantes bewegt. Darauf reagiert die Spinne dann blitzschnell mit Flucht oder Angriff.

Die Sensoren des Forscherteams, die auf diesem Prinzip basieren, funktionieren quasi wie ein Schalter. In der praktischen Anwendung informiert ein elektrisches Signal das Auto, wenn etwas passiert und deswegen reflexartig etwas geschehen muss, zum Beispiel ein Bremsvorgang. So wird ein Großteil der aufwändigen Rechenprozesse vermieden, die Reaktionszeit verkürzt und Energie gespart. Möglich ist es laut den Forschern in Zukunft auch, das Sensor-System auszuweiten und so ganze Netzwerke zu bilden, die die Umgebung im Straßenverkehr erfassen und den Verkehr regulieren können.

Noch mehr spannende Innovationen rund um Deine aufregende Zukunft findest Du hier auf featured und auf Youtube in unserer Playlist „The Future is Exciting“.

Was hältst Du von autonomen Autos? Kannst Du Dir vorstellen, selbst einmal mit einem zu fahren? Wir freuen uns auf Deinen Kommentar.

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