Robotik Kopflos durch die Innenstadt

Die »Urban Challenge« in Kalifornien beweist: Selbstfahrende Autos finden sich auch im Stadtverkehr zurecht. Sie überholen, parken ein – und produzieren Staus

Auf Kommando erheben sich die Zuschauer von den hölzernen Rängen und ziehen ihre Baseballkappen oder Cowboyhüte von den Köpfen. Eine Sopranistin schmettert die amerikanische Nationalhymne über den abgeriegelten Parkplatz im kalifornischen Victorville, auf dem die Autos in Startboxen stehen. Dann ertönt das Startsignal. Nichts passiert. Am Steuer der Wagen sitzen keine Menschen, sondern Computer. Und die kommen nur langsam in Fahrt.

Zuerst reagieren Signallichter auf den Autodächern, dann rumoren die Motoren. Erst nach Minuten setzen sich elf selbstlenkende Kombis und Geländewagen in Bewegung. Laserscanner, Abstandsradar und Stereokameras registrieren die Umgebung, über Kabelstränge sind sie mit Computerservern im Kofferraum verbunden. Die Aufgabe der fahrerlosen Hightech-Gefährte: Sie müssen sich in einem simulierten innerstädtischen Verkehr zurechtfinden, unter wirklichkeitsnahen Bedingungen. Einen Kurs von 90 Kilometern haben sie zu bewältigen, schnellstmöglich, einschließlich einfädeln, überholen, Vorfahrt und Gegenverkehr beachten sowie einparken. Und alles unter Einhaltung der Straßenverkehrsordnung.

Die »Urban Challenge« ist der dritte Wettbewerb für fahrerlose Vehikel, den die Darpa, die Forschungsorganisation des US-Verteidigungsministeriums, ausrichtet. Bis 2015 soll jedes dritte Bodenfahrzeug der US-Streitkräfte ohne menschlichen Fahrer auskommen, hat das Pentagon angeordnet. Deshalb interessiert sich das Militärforschungsinstitut für das Know-how von Universitätsprofessoren, Studenten, Autoherstellern und Tüftlern. Als Preisgeld hat die Darpa insgesamt 3,5 Millionen Dollar ausgesetzt.

Die ersten beiden Rennen waren noch reine Wüstenrallyes gewesen. Am vergangenen Samstag mussten sich die Gefährte erstmals in einem städtischen Umfeld bewähren. Auf einer aufgelassenen Militärbasis in der Mojave-Wüste, in der die US-Armee für den Häuserkampf im Irak trainierte, simulierten elf kühne Stuntfahrer in verstärkten Fahrzeugen und mit Sturzhelmen den »Stadtverkehr«. Sonst durfte kein Mensch auf die Straße. Den Autorobotern kann man noch nicht über den Weg trauen.

Als alle Wagen den Parkplatz verlassen haben, eilen die Zuschauer in ein Zelt, in dem das Rennen auf drei großen Videoleinwänden übertragen wird. Nur an wenigen Stellen kann man die Rennstrecke einsehen und einen Blick auf die automatischen Gefährte erhaschen, die mit Ortsgeschwindigkeit und fiepender Warnlampe durch den Parcours navigieren. Auch Sebastian Thrun, der Teamleiter der Stanford University, hat sich in das Zelt seiner Mannschaft zurückgezogen. Ein Mitarbeiter informiert ihn per Funk über das Fahrverhalten ihres Vehikels. »Der Wagen läuft. Was soll ich da noch tun?«, sagt der aus Deutschland stammende Informatik-Professor.

In der Wüstenrallye vor zwei Jahren schlug Junior, der Tuareg-Geländewagen von Stanford Racing, knapp den roten Boliden der Carnegie Mellon University. Der tritt nun zur Revanche an. Beide Teams werden von finanzkräftigen Sponsoren unterstützt – Autos ohne Fahrer kosten viel Geld. Der amerikanische Nutzfahrzeughersteller Oshkosh ist ebenfalls mit einem Truck dabei und einige kleine, von Enthusiasten finanzierte Teams wie Axion Racing. Dessen Leiter Bill Kehaly investiert aus eigener Tasche über 400000 Dollar. Aus Deutschland sind vier Teams angereist, als einzige Wettbewerber aus Europa.

Thrun, der Direktor des Stanford-Labors für Künstliche Intelligenz, hockt neben dem Ersatzwagen seines Teams. Für ihn stehe der zivile Nutzen der fahrerlosen Autos im Vordergrund, sagt er: »Es geht um Verkehrssicherheit. In Deutschland gibt es jedes Jahr 6000 Verkehrstote, in den Staaten 42000. Die Technik, die wir für Junior entwickelt haben, ist für Fahrerassistenzsysteme nützlich.« Tempomat, Abstandswarner und Spurhaltesysteme können Autofahrer zwar schon heute unterstützen. Doch erst selbstfahrende Vehikel würden auf Autobahnen den Platz besser nutzen. Und wären sicherer. »Viele Auffahrunfälle ließen sich vermeiden«, sagt Thrun. Und eines Tages könne man sich mit solch einem Gefährt sogar von der Kneipe heimkutschieren lassen.

Damit die Fahrautomaten selbstständig navigieren können, sind sie mit Elektronik vollgepackt. Ein GPS-System ortet die Position des Fahrzeugs auf wenige Zentimeter genau. Eine digitale Straßenkarte hilft bei der Streckenplanung. Sensoren, vor allem Laserscanner, messen den Abstand zu Gartenzäunen, Ampeln und entgegenkommenden Fahrzeugen. Bis zu 70 Meter können sie überblicken. An der Reflexion erkennen sie zudem, ob sich der Wagen einer Staubwolke nähert oder einer massiven Betonwand. Viele Teams haben einen rotierenden Rundumlaser aufs Dach ihres Vehikels gesetzt. Der allein kostet 75000 Dollar.

Doch letztlich entscheiden Algorithmen den Wettbewerb. »Das hier ist ein Software-Rennen«, sagt Thrun. Die Rechner im Kofferraum sammeln die Daten aller Sensoren und entwerfen daraus ein Modell der Welt. Hochleistungsprogramme senden dann zigmal pro Sekunde Steuerbefehle an das Fahrzeug. Dabei rechnen verschiedene Zentren parallel, ohne klare Hierarchie. »Das funktioniert wie ein Gehirn, in dem verschiedene Areale miteinander vernetzt sind«, erklärt der Informatik-Professor.

In Thruns Funkgerät knistert es, sein Mitarbeiter meldet sich: Junior steckt seit einigen Minuten in einem Roboterstau. Keiner der Wagen bewegt sich. Thrun spekuliert: »Wenn vier Autos an eine Kreuzung fahren, hat in Kalifornien derjenige Vorfahrt, der zuerst da war. Aber was passiert, wenn alle vier autonomen Fahrzeuge denken, sie seien als Zweite oder Dritte angekommen? Wir wissen es nicht – und das ist das Spannende.«

Zwei Drittel der 35 angereisten Teams flogen schon in den Tagen vor dem Finale aus dem Wettbewerb. Das Vehikel von Axion Racing krachte einem blauen Ford Taurus in die Hintertür, als es versuchte, in eine von Autos befahrene Rundstrecke einzubiegen. »Ein historischer Augenblick. Der erste Blechschaden, den ein Roboterfahrzeug beim Zusammenstoß mit einem menschengesteuerten Auto verursacht hat«, scherzte Teamleiter Kehaly. Auch zwei deutsche Wettbewerber schafften es nicht ins Finale. Der Wagen von der Freien Universität Berlin orientierte sich an einem GPS-Koordinatensystem, das gegenüber dem der Darpa leicht verschoben war. Das Auto fuhr zu weit rechts und bretterte auf den Bordstein. »Ein dummer Fehler«, sagte Teamleiter Raul Rojas, der im Robotorfußball schon mehr Erfolg hatte. »Wir hatten nicht genügend Zeit, das zu korrigieren.« Das Gefährt von Team Lux aus Hamburg kehrte auf der Teststrecke unerwartet um – und steuerte schnurstracks in einen Begleitwagen, in dem Darpa-Direktor Tony Tether saß.

Im Finale müssen die übrig gebliebenen Fahrzeuge nun drei Missionen erfüllen: Auf einem verzweigten Straßenkurs sollen sie bestimmte Wegmarken erreichen; auf welcher Route sie diese ansteuern, sollen sie selbst entscheiden. Die Reihen lichten sich rasch. Der tonnenschwere Oshkosh-Laster rumpelt gegen den Pfeiler eines Hauses, dem Vehikel AnnieWay aus Karlsruhe stürzt auf offener Strecke der Computer ab, Carolo von der TU Braunschweig kommt zweimal anderen Fahrautomaten gefährlich nah und wird aus dem Verkehr gezogen. Der Land Rover des Massachusetts Institute of Technology kurvt wie ein jugendlicher Rowdy über den Parcours und gerät mit dem Cornell-Wagen aneinander.

Als Erster überquert Junior von der Stanford University die Ziellinie. Doch Teamleiter Thrun kann sich nicht freuen. Es zählt die gefahrene Zeit, und die läuft erst, wenn sich ein Gefährt in Bewegung setzt. Der aggressive Geländewagen Boss der Carnegie Mellon University kommt nur wenige Minuten später ins Ziel, dabei war er viel später als Junior losgefahren. Die beste Zeit, keine nennenswerten Verkehrsvergehen – Revanche gelungen.

Als die Darpa vor drei Jahren das erste Rennen für rollende Roboter ausrichtete, wollte sie zeigen, dass es technisch möglich ist, selbstfahrende Wagen zu bauen. Das ist gelungen. Damals schickten Garagentüftler, einzelne Ingenieure und sogar eine High-School-Mannschaft ihre Konstruktionen ins Rennen. Heute sind Teams mit einem Millionen-Budget am Start. Das fahrerlose Auto ist zum Geschäft geworden. Wettbewerbe wie der in Victorville sind deshalb in Zukunft vielleicht nicht mehr nötig, sagte Darpa-Direktor Tether nach der Siegerehrung: »Die Darpa bringt Steine ins Rollen. Es mag an der Zeit sein, weiterzuziehen.«