Einfach einsteigen, zurücklehnen und das Auto fahren lassen. Diese Vision hat nicht Google erfunden. Nein, seit Jahrzehnten arbeiten Forschungsinstitute und Unternehmen am autonomen Fahren. Auch über öffentliche Straßen in Deutschland rollten daher schon vor 25 Jahren erste Prototypen. Wir zeigen die lange und nicht immer leichte Geschichte der selbstfahrenden Autos.
Von Michael Förtsch
Ein Auto, in das du nur einsteigen musst – und dann erledigt es das Fahren von ganz alleine. Das ist heute der große Mobilitätstraum, den viele Ingenieure und Entwickler bei zahlreichen Start-ups und Autoherstellern ebenso wie einige Einzelkämpferentwickler verwirklichen wollen. Denn so spaßig es manchmal sein kann, auf das Gaspedal zu drücken, über die Autobahn zu fauchen oder lässig durch die Stadt zu cruisen: Ebenso oft ist es auch wenig amüsant und noch weniger sinnig, selbst am Steuer zu sitzen. Alleine 120 Stunden verbringt jeder Deutsche durchschnittlich im Stau – das ist Zeit, die dann für Freunde, Familie und die Arbeit fehlt. Dazu sind Menschen nicht gerade die sichersten Fahrer. Viele Unfälle ließen sich verhindern, wenn das Auto von einer Maschine kontrolliert werden würde, die stetig aufmerksam und niemals müde ist.
Die Vision vom selbstfahrenden Auto ist kein Traum, der erst mit dem Google Car, mit Uber oder Telsa aufgekommen ist. Ganz und gar nicht. Wer mag, kann ihn bis in Homers Epos Ilias zurückverfolgen, in dem selbstfahrende Wagen erwähnt werden, die Abrosia umher transportieren. Oder zu Leonardo da Vinci, der Ideen für einen selbstfahrenden Wagen aus Zahnrädern und Spangen hatte, die 2006 vom Institute and Museum of the History of Science in Florenz in ein funktionierendes Modell umgesetzt wurden. Sicher, das sind Extrembeispiele. Aber auch die Geschichte des selbstfahrenden Autos, wie wir es uns heute vorstellen, reicht schon Jahrzehnte zurück. Und ohne die Vorarbeiten in dieser Zeit, würde der Traum vom autonomen Auto heute wohl nicht der Realität entgegenrollen.
Die ersten Versuche, ein selbstfahrendes Fahrzeug auf die Straßen zu bringen, fielen in eine Zeit, als das Auto bereits ein Massenprodukt war. Nämlich in die 1930er Jahre. Da tuckerten schon einige Millionen private Autos über amerikanische und europäische Straßen. Viele Millionen Menschen träumten davon, ebenfalls bald in einem zu sitzen. Außerdem wollten sie wissen, was die Zukunft des Autos bereithält. Und genau das sollte auf der Weltausstellung 1939 eine Miniaturstadt des Künstlers Norman Bel Geddes zeigen, die er Futurama getauft hatte. Zwischen riesigen futuristischen Türmen zirkelten darin auf breiten Straßen kleine Fahrzeuge hin und her.
Gezogen wurden die Wagen von elektromagnetischen Feldern, die durch automatisierte Funksignale ausgelöst und von kleinen Drahtstiften erzeugt wurde, die in die Straßen eingelassen waren. Natürlich waren diese Wagen nicht wirklich selbstfahrend, sondern eher ferngesteuert. Aber autonomes Fahren war ganz klar die Vision von Bel Geddes. Er sagte, dass der Mensch nicht mehr ans Steuer gelassen werden sollte, wenn die Straßen immer breiter und voller würden. Die Autos und die Fahrbahnen, so schrieb er 1940 in seinem Buch Magic Motorways , würden es sein, „die die Fehler des Menschen ausbügeln.“ Im Jahre 1960, glaubte er, könnten autonome Autos zum Alltag gehören.
Im Jahre 1953 experimentierte die Forschungsabteilung der Radio Corporation of America, einst einer der größten Hersteller von Elektroartikeln in den USA, mit einem einfachen, aber funktionalen Selbstfahrmechanismus. Einzelne Drähte, die in Mustern auf einem Boden ausgelegt worden waren, führten Miniaturmodelle über Funkimpulse auf vorgegeben Wegen umher. Zwei Jahre später erprobten die Forscher gemeinsam mit dem Verkehrsministerium von Nebraska ein stark weiterentwickeltes und komplexeres System im Eins-zu-Eins-Modell auf einer Straße außerhalb von Lincoln. Sie ließen einen Wagen über ein Teilstück einer Straße fahren, in das Metalldetektoren und ein breites Kabel entlang einer Idealspur eingezogen worden waren.
Über das Kabel liefen Stromimpulse, die vom Wagen aufgefangen werden konnten und fließende Lenkbewegungen auslösten. Die Sensoren wiederum registrierten die Geschwindigkeit und sorgten über Funksignale für Brems- und Beschleunigungsmanöver. James Hillier von den RCA Laboratories versprach, dass „diese Pionierleistung“ in wenigen Jahren „den Komfort und die Sicherheit beim Fahren“ drastisch erhöhen würde. Aber letztlich zeigte sich das System nicht reif für den Massenmarkt. Es war einfach zu teuer und zu aufwendig, um alle wichtigen US-Highways damit auszustatten.
Ein solches Konzept setzte General Motors, das schon mit Futurama seine Vision von selbstfahrenden Autos breit und imposant in Szene gesetzt hatte, dann 1956 dennoch in seinem Key to the Future getauften Musical-Filmchen um. General Motors zeigte hier von Gasturbinen getrieben Autos, die, wenn sie auf die Autobahn kommen, auf eine Leitspur gelenkt werden und dann von alleine über die Straße rollen. Ein natürlich stets gut gelaunter Helfer in einem Turm kann den Wagen dann sogar programmieren und bis an den Wunschort dirigieren.
Im Jahre 1960 begann die renommierte Ohio State University ihre Forschung an autonomen Fahrzeugen. Der Forschungsleiter Robert L. Cosgriff erdachte ein System, das dem der Radio Corporation of America ähnlich, aber deutlich einfacher war. Testfahrzeuge wie ein Plymouth sollten einem in dem Asphalt eingelassenem Draht folgen, der unter Strom gesetzt und dadurch für eine Sensorik im Fahrwerk sichtbar wurde. Nur wenig später erprobte das Transport and Road Research Laboratory in Großbritannien eine vergleichbare Mechanik. Hier wurde ein Magnetkabel in eine Teststrecke eingelassen, das eine Citroen DS auf einer Ideallinie halten konnte.
Der Fahrzeug- und Luftfahrtzulieferer Bendix Corporation nahm sich diese Versuche wiederum zum Vorbild. Zwischen 1965 und Ende der 70er testeten die Entwickler des Unternehmens verschiedene Konzepte, bei denen Kabel- und Leitstränge im Straßenbelag eingebettet und mit einfachen Computersystemen verbunden wurden, die über Funk konkrete Anweisungen an die Fahrzeuge schickten. Brems,- Beschleunigungsmanöver, Lenkbewegungen und sogar das Fern- und Abblendlicht konnten so gesteuert werden. Die Forschung fruchtete – aber nur bedingt. Denn auch hier: Das Selbstfahrsystem wäre für die breite Umsetzung viel zu kostspielig gewesen. Jedoch flossen die Erkenntnisse in einfachere Komponenten wie ABS, Lenkhilfen und Bordcomputer für Autos und Flugzeuge ein.
In den 1980ern wurde in Europa die Forschungsinitiative EUREKA gestartet. Teil davon war auch das Programm Prometheus. Das sollte nicht nur Unternehmen dazu bringen, den Straßenverkehr sicherer, effizienter und umweltverträglicher zu gestalten, sondern förderte auch entsprechende Forschungsinitiativen. Ingenieure wie der Luft- und Raumfahrtforscher Ernst Dickmann waren davon überzeugt, dass das Fortschritt vor allem mit Autos ginge, die sich auch selbst kontrollieren können. Heraus kamen dabei zu Beginn der 1990er unter anderem VaMoRs (oder auch VaMP) und dessen Zwillingsfahrzeug VITA-2, zwei von der Universität der Bundeswehr München und Mercedes-Benz umgerüstete Mercedes 500 SEL.
In den sogenannten Versuchsfahrzeugen für autonome Mobilität und Rechnersehen wurden Lenkung, Bremse und Beschleunigung von einem Computer übernommen, der in Echtzeit Bilder aus vier Kameras verarbeitete. Laser-, GPS oder Radar wurden nicht verwendet. Dennoch legte VaMP zwischen 1994 und 1995 auf öffentlichen Straßen über 2.500 Kilometer zurück – ohne, dass es zu Zwischenfällen kam. Unter anderem fuhr er von München nach Kopenhagen und erreichte auf Autobahnen bis zu 175 Kilometer pro Stunde. Über 90 Prozent der Strecke kam der Wagen ohne menschliches Eingreifen aus. VaMP steht heute im Deutschen Museum in München.
Ebenso in den 1980ern startete die DARPA, der Forschungs- und Entwicklungsarm des US-Militärs, die Milliarden-schwere Strategic Computing Initiative. Die sollte gezielt Forschung an Künstlicher Intelligenz und Robotik fördern, um die USA hier an die Weltspitze zu katapultieren. Finanziert wurden auch Programme, um autonome Fahrzeuge zu entwickeln. Mit dem DARPA-Geld entstand beispielsweise das Navlab 1, ein umgerüsteter Chevrolet-Transporter der Carnegie Mellon University. Wenig später startete die DARPA das Projekt Autonomous Land Vehicle. Hinter dem standen der Rüstungskonzern Martin Marietta (heute Lockheed Martin), die Carnegie Mellon und weitere US-Universitäten ebenso wie das US-Forschungsunternehmen SRI International.
Das Resultat war ein erstmals 1985 vorgestellter Kastenwagen, der mit seinen acht Rädern mit bis zu 30 Kilometern pro Stunde durch das Gelände tuckern konnte. Um zu sehen nutze der Dieselwagen eine am Dach verbaute Fernsehkamera und ein nach vorne gerichtetes und Lidar, das so groß war wie vier Schuhkartons. Analysiert wurden die Bilder und Daten von mehreren Computern, die den Wagen nahezu komplett ausfüllten. Tatsächlich konnte sich das ALV auf Straßen recht sicher bewegen. Aber im Gelände, für das das Militär die Technik nutzen wollte, war es ziemlich nutzlos. Schatten interpretierte die Systeme als Hindernisse, ebenso wie Staub und Nebel. Daher wurde das Projekt Ende 1987 vorerst für beendet erklärt.
Die Carnegie Mellon University, die am Autonomous Land Vehicle mitgewirkt hatte, forschte nach dem Ende des Projektes am autonomen Fahren weiter. Das Navlab bekam daher noch so einige Nachfolger. Wichtiger war jedoch ALVINN, ein umgebauter Militärrettungswagen. Denn der Wagen aus dem Jahre 1989 war mutmaßlich der erste, der von einem Neuronalen Netzwerk, also einer Künstliche Intelligenz, gesteuert wurde. Damit dürfte ALVINN als der Urvater der heutigen selbstfahrenden Autos gelten. Der Kühlschrank-große Rechner an Bord des Wagens war mit Bildern von Straßen trainiert worden, die wiederum von einem Bildgenerator erstellt wurden.
Dean Pomerleau, der Leiter des Forschungsprojektes, hoffte, dass sich damit ein Selbstfahrsystem erschaffen ließe, das immer wieder auf- und nachgerüstet werden und sich in möglichst vielfältigen Umgebungen orientieren könnte. Genau diese Hoffnung haben auch heutige Entwickler. Das Team der US-Universität war mit seinen Versuchen auch ziemlich erfolgreich. Der dicke Van konnte mit bis zu 112 Kilometer pro Stunde auf den Straßen unterwegs sein – und das sowohl auf befestigten Wegen als auch im Gelände. Begrenzt worden seien die Möglichkeiten und die Umsetzung in eine Alltagsnutzung hauptsächlich durch die Limitierung der Hardware.
Im Jahr 1990 startete der deutsche Automobilzulieferer und Elektronikkonzern Bosch im Rahmen von Prometheus ein eigenes Projekt zur Entwicklung eines Selbstfahrmechanismus, der „nicht nur das Auto auf der Straße halten und Unfälle verhindern sollte“, sondern auch eine „eigenständige Navigationstechnologie und Routenführung bereithält“. Damit war der seinerzeit revolutionäre, aber auch Reisekoffer-große Travelpilot IDS gemeint, der nicht mithilfe von GPS, sondern mit Kompass, Tachometer und Radsensoren die Position des Wagens bestimmen konnte. Damit sollte ein Wagen also echte Reiserouten abfahren können.
Mit dem Navigationssystem, mehreren Kameras und einem Bordcomputer rüstete ein Team bei Bosch um den Forscher Gert Siegle einen Mercedes-Benz-410-Van um. Der konnte dank cleverer Software sowohl Fahrbahnverläufe, Bordsteinkanten, Ausfahrten und Kurven ausmachen. Auch Verkehrsschilder konnte der eingebaute Rechner richtig identifizieren und darauf reagieren. Ohne ernsthafte Probleme bewältigte der Wagen von Bosch mehrere Ausfahrten nahe Hildesheim. Dass das Projekt später nicht weiterverfolgt wurde, hatte einen einfachen Grund: Die verbaute Technik alleine kostete seinerzeit rund 100.000 D-Mark.
In den Jahren 1997 und 1999 wurden in den Rotterdam, Niederlande, zwei Pilotprojekte mit einem fahrerlosen Bus gestartet, der heute als ParkShuttle bekannt ist. Dieser orientierte sich an Magneten, die am Flughafen Schiphol und dem Gewerbegebiet Rivium in Capelle aan den IJssel als Referenzpunkte unter dem Fahrbahnbelag verlegt wurden. Quasi eine moderne Fassung dessen, was bereits vor Jahrzehnten in den USA erprobt wurde. Beide Versuche mit dem ParkShuttle verliefen ohne große Zwischenfälle und mit zufriedenen Passagieren.
Zu Beginn des neuen Jahrtausends startete die DARPA einen weiteren Versuch, selbstfahrende Fahrzeuge auf die Straßen und Gefechtsfelder zu bekommen. Dafür wurden mit den DARPA Grand Challenges und der Urban Challange über mehrere Jahre hinweg Wettbewerbe für freie Teams, Universitäten, Hochschulen und Unternehmen ausgeschrieben. Die sollten jeweils ein selbstfahrendes Fahrzeug entwickeln, das sich in Umgebungen mit zahlreichen Hindernissen bewähren kann. Es waren die ersten Wettbewerbe dieser Art, die explizit die Entwicklung autonomer Fahrzeuge förderten.
Die erste Challenge fand 2004 in der Mojave-Wüste statt. Die Herausforderung für die Teilnehmer war es, mit einem selbstfahrenden Fahrzeug eine 240-Kilometer-Strecke zu bewältigen. Aber keiner der Wagen schaffte es über die Ziellinie. Das Fahrzeug, das am weitesten kam, war der Militärgeländewagen Sandstorm der Carnegie Mellon University, der mit Radar, Kameras und mehreren Lidar ausgestattet war. Ein Jahr später schafften es dann schon fünf Fahrzeuge bis ans Ende des Kurses. Darunter Sandstorm, das SUV Stanley der Stanford University; H1ghlander, ein weiterer Wagen der Carnegie Mellon University, das SUV Kat-5 der School of Engineering der Tulane University und TerraMax, ein Militärgeländelastwagen des Rüstungsunternehmens Oshkosh Corporation.
2006 wurde das ParkShuttle vom Verkehrsbetrieb Connexxion offiziell in den Dauerbetrieb überstellt – und wurde damit der weltweit erste fahrerlose Busbetrieb auf öffentlichen Straßen. Mehrere der selbstfahrenden Busse pendeln bis heute regelmäßig zwischen der Bahnstation Kralingse Zoom und dem Gewerbegebiet Rivium. Mittlerweile haben über 6 Millionen Menschen die ParkShuttles genutzt. Über die kommenden Jahre soll der Betrieb mit zusätzlichen Bussen einer Nachfolgegeneration ausgeweitet werden. Diese sollen Zwischenstrecken dann auch ohne Referenzpunkte in der Fahrbahn bewältigen.
Ein weiterer DARPA-Wettbewerb, die Urban Challenge, fand 2007 statt. Hier sollten die Fahrzeuge der Teams einen 96-Kilometer-Kurs auf der George Air Force Base in weniger als sechs Stunden absolvieren. Dabei sollten die Wagen Verkehrsregeln und andere Verkehrsteilnehmer beachten. Entwickler der Carnegie Mellon University und General Motors kamen mit einem Chevy Tahoe, der mit einem Gerüst mit zahlreichen Kameras bestückt war, als erste durch das Ziel. Erneut erfolgreich war auch die Stanford University mit einem VW-SUV, ein Team der Virginia Tech und ein weiteres des MIT mit umgerüsteten Geländewagen. Zahlreiche weitere Teams, darunter auch Entwickler der Freien Universität Berlin, des deutschen Sensorikherstellers Ibeo und des Karlsruher Instituts für Technologie, kamen nicht ins Ziel oder schieden vor dem Finale aus.
Zwei Jahre nach der Urban Challenge der DARPA, im Jahr 2009 , begann Google mit seiner Forschungsabteilung X die Arbeit an der Technologie für autonome Fahrzeuge. Geleitet wurde die Anstrengung von Sebastian Thrun, der die Entwicklung des Selbstfahr-SUV Stanley geführt hatte. Das Team setzte auf eine Kombination aus Lidar, Kameras, Nahbereichradar und einer lernenden Künstliche Intelligenz. 2012 wurde das erste Google-Fahrzeug, ein umgerüsteter Toyota Prius von der Verkehrsbehörde von Nevada für Testfahrten auf öffentlichen Straßen zu gelassen.
Im Jahr 2010 präsentierte die Technische Universität Braunschweig mit Leonie das erste selbstfahrende Fahrzeug, das in Deutschland auf öffentlichen Straßen fahren durfte. Der VW-Passat war mit Lidar, Radar und mehreren Kameras bestückt. Das Kontrollsystem Stadtpilot steuerte ihn unter anderem auf dem Stadtring in Braunschweig. Der Wagen konnte sich dort selbstständig in den Verkehr einfädeln, Fahrstreifenwechsel bewältigen, einparken und Kreuzungen ohne Ampel überqueren.
Im gleichen Jahr startete das VisLab der Universität von Parma die Intercontinental Autonomous Challenge. Dabei wurden vier autonome und rein elektrisch getriebene Piaggio Porter auf einen 15.900-Kilometer-Trip von Parma nach Shanghai geschickt, um dort auf dem Gelände der Expo 2010 anzukommen. Die Tour führte durch mehrere schlecht oder nicht kartographierte Gebiete in Russland, Kasachstan und China und dauerte rund 100 Tage. Bis heute ist die Intercontinental Autonomous Challenge die längste durchgehende Fahrt, die autonome Fahrzeuge absolviert haben.
Elon Musk erklärte 2013 in einem Interview, dass autonome Steuersysteme in Flugzeugen „eine gute Sache“ sind und sie auch in Autos eingebaut sein sollten. Einige Monate darauf wurde der Autopilot angekündigt und Ende 2014 im sogenannten Tech Package für das Model S verfügbar. Der erlaubte dem Fahrer, die Kontrolle teilweise einem Computer zu überlassen, der über Kameras und Nachbereichsensoren den Verkehr überwacht. Elon Musk betonte seitdem mehrmals, dass Tesla einer der ersten Autobauer sein würde, der ein vollends selbstfahrendes Auto auf dem Markt haben wird.
Im Jahr 2015 unternahm der erste buchstäblich blinde Passagier eine Fahrt in einem selbstfahrenden Fahrzeug. Steve Mahan fuhr mit einem Prototypen des ein Jahr zuvor vorgestellten Google Cars auf einer öffentlichen Straße in Austin, Texas. Der Wagen kam ohne Lenkrad, Pedalerie und damit auch ohne Sicherheitsfahrer aus. Ein Jahr später wurde aus dem Projekt Google Car das eigenständige Unternehmen Waymo.
Ebenso in 2015 ließ Audi einen selbstfahrenden Audi A7 Sportback rund 900 Kilometer vom Silicon Valley über US-Highways zur Medien- und Technikmesse CES 2015 in Las Vegas fahren. Wenige Monate später fuhr ein mit der gleichen Selbstfahrtechnologie ausgerüsteter RS-7-Sportwagen von Audi auf dem kalifornischen Sonoma Raceway und der spanischen Rennstrecke FAST Parcmotor. Dabei erzielte der Wagen Bestzeiten.
Heute arbeiten noch zahlreiche weitere Unternehmen, Universitäten und unabhängige Entwickler an selbstfahrenden Fahrzeugen. Das sind vor allem etablierte Autobauer wie BMW, Daimler, Ford, General Motors, junge Fahrzeugunternehmen wie Lucid Motor und Byton, die Fahrdienstanbieter UBER und Lyft, Technologieunternehmen wie Apple und Baidu und jede Menge dedizierte Start-ups mit kryptischen Namen wie uTonomy, Zoox, Cruise, Argo AI, Aurora Labs, Voyage, AutoX, Five AI und Navya.
Viele optimistische Prognosen der Vergangenheit haben sich als falsch herausgestellt. Dennoch sind die Sprünge, die es seit den ersten Versuchsreihen gab, beeindruckend.
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Dieser Artikel ist Teil des 1E9-Themenspecials: Fahren 2035. Wir und die Roboterautos. Alle Texte und Diskussionen und Mobilitäts-Expertinnen und -Experten aus unserer Community findest du hier!
Teaserbild: DARPA
