V Liberci vyvíjí autonomní elektrická užitková vozidla

Původní rozhovor Ing. Barbory Huškové s doc. Michalem Petrů najdete zde.

Praha, 16. prosince 2021 – Pro poslední měsíc tohoto roku jsme vybrali jedno z aktuálních témat současnosti: autonomní elektrická vozidla. Vývojem těchto vozidel pro užitkový transport se zabývá také Technická univerzita v Liberci. O projektu, který je řešen multi-profesním přístupem propojující týmy z několika fakult TUL, umožňující řešit širokou škálu aspektů sahajících od modulární architektury podvozkové části využívající tzv. lehké konstrukce, pohony a akumulátory pro autonomní užitková elektro-vozidla či výzkum v oblasti systémů řízení využívající smíšenou realitu, internet věcí nebo big data pro součinnost s dalšími subjekty, si pohovoříme s hlavním řešitelem projektu doc. Ing. Michalem Petrů, Ph.D.

„Není pochyb o tom, že autonomní vozidla změní svět logistiky. Vedle internetu věcí a robotiky jsou to právě autonomní vozidla, která patří mezi tři nejvýznamnější inovační trendy v logistice po roce 2022. Autonomní vozidla, resp. autonomní logistika proto v posledních letech vyvolaly velký výzkumný, odborný i obchodní zájem, který se projevil zejména v aplikacích orientovaných na dopravu osob a nákladu po komunikacích nebo v uzavřených zónách. V rámci multiprofesního přístupu řešíme společně s vedoucími výzkumných záměrů dr. Tomášem Martincem, dr. Robertem Voženílkem, dr. Pavlem Jandurou a Ing. Janem Kočí vývoj a výzkum modulárních platforem autonomních užitkových vozidel,“ říká vedoucí projektu doc. Ing. Michal Petrů, Ph.D..

Cílem projektu je vývoj autonomního elektrického užitkového vozidla pro použití v dopravě a logistice, rozveďte, prosím, co si může veřejnost pod tímto pojmem představit?

Hlavním cílem tohoto projektu je vyvinout a experimentálně ověřit konkurenceschopné autonomní akumulátorové užitkové vozidlo pro transport nákladu střední a vyšší hmotnosti v obecném terénu, tedy nejenom na standardních komunikacích a zpevněných površích. Dílčími cíli projektu jsou řešení vědecko-výzkumných problémů spojených s oblastmi jako např. modulární architektura podvozkové části využívající tzv. lehké konstrukce, pohony a akumulátory pro autonomní užitková elektro-vozidla či výzkum v oblasti systémů řízení autonomních užitkových elektro-vozidel využívající sdílenou realitu nebo internet věcí pro součinnost s dalšími subjekty. Důležitým doprovodným cílem projektu je spolupráce mezi výzkumnými týmy a potenciálními uživateli z oblastí realizující logistické operace v obecném terénu (stavebnictví, těžba, zemědělství, průmyslové podniky, speciální složky). Inovativní řešení založené na využití současných i budoucích vědeckých poznatků přispěje k vyšší produktivitě při transportu nákladů, k vyšší úrovni bezpečnosti a v neposlední řadě i k nižším dopadům na životní prostředí. Realizací projektu budou získány a experimentálně ověřeny nové vědecké poznatky potřebné pro budoucí výrobu autonomních užitkových vozidel určených pro transport nákladu střední a vyšší hmotnosti. Teoretické poznatky i experimentování s prototypem modulární platformy rozšíří know-how tuzemských výzkumných institucí a potenciálních uživatelů ve směru budoucí dostupnosti užitkových vozidel, které poskytnou uživatelům značné zvýšení produktivity, vyšší bezpečnost, úsporu paliva a snížení znečištění, maximalizaci využití vozového parku a dalších aktiv. Inteligentní autonomní užitková vozidla rovněž zvýší transparentnost, efektivnost a integritu transportu nákladů díky realizovaným inovacím ve smyslu Logistiky 4.0, které budou mít univerzální využití i v případě jiných typů vozidel či transportních prostředků. Z hlediska národního hospodářství lze očekávat posun ČR na čelní místo v této oblasti s výrazným inovačním a obchodním potenciálem.

Můžete popsat motivaci, která stojí za realizací tohoto projektu? Jaké problémy v oblasti transportu výzkum řeší?

Technická univerzita má v oblasti vývoje strojů a zařízení téměř 70-ti letou tradici. V posledních deseti letech se na tom výrazně podílejí vedle fakult také výzkumníci z ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace. Ti všichni vnímají aktuální trendy a potřeby společnosti nebo průmyslových partnerů z různých oborů, které se posouvají k více chytrým, spolupracujícím, autonomním modulárním systémům, elektromobilitě, masivnímu využití ICT a získání flexibilních, samooptimalizovaným řídicích systémů nebo také k rozvoji edge a cloud computingu či využití smíšené reality a umělé inteligence jednak v procesu návrhu, nebo pak i v samotném provozu systému. Proto bylo logickým vyústěním navázat na tyto tradice, zkušenosti a předchozí úspěšné projekty na TUL a rozvinout tyto zkušenosti vývojem autonomní modulární platformy s důrazem na průmyslové použití v uzavřených nebo venkovních ztížených podmínkách. Naším cílem není autonomní vozidlo pro silniční provoz, zaměřujeme se na „užitkovou elektromobilitu“, která bude pomáhat lidem a zvyšovat jejich efektivitu a bezpečnost na různých pracovištích. Dokončili jsme vývoj funkčního prototypu s autonomními prvky pod označením Generace 0, která je určena pro velké budovy, haly či skladiště a dá se využít i pro inspekci v kontaminovaných oblastech. Nyní dalším cílem je vyvinutí Generace 1, která bude jezdit v náročném venkovním terénu, například na stavbách, v dolech nebo na nezpevněných plochách. Naše vyvíjená autonomní elektrická užitková vozidla by se dále mohly uplatnit i v domácnostech, ale také jako pomocné systémy pro handicapované lidi.

Projekt je momentálně v plné fyzické realizaci. V jaké fázi výzkumu se nacházíte – máte již nějaké výsledky a co vás ještě čeká?

Aktuální fáze testování a optimalizace koncepčních řešení na vozidle generace 0, již z velké části ukazuje na reálné projektové výstupy i přes některé nedořešené dílčí problémy. Existuje kompletní cloudová aplikace pro dohled a plánování možných tras, vozidlo je schopné autonomní jízdy a pro navrženou trasu samo hledat optimální trajektorii pro transport z bodu A do bodu B v uzavřeném i otevřeném prostoru, reagovat na nenadálé překážky vyhnutím se nebo dokonce couváním, přenáší telemetrická data po CAN sběrnici mezi edge zařízeními přímo na vozidle nebo data odesílá do cloudového uložiště, kde jsou zpracována za účelem návrhu prediktivních zásahů. Bavíme se o autonomním vozidle, které je schopné se samo rozhodovat a samo se řídit. Na druhou stranu je stále velkou výzvou pro celý projektový tým přesnost detekce polohy vozidla v neznámém prostoru nebo rychlost přenosu a zpracování dat. Výzkumné aktivity dále pokračují v inovativní integraci rozšířené reality (AR – augmented reality) technologie Microsfot HoloLens do řízení celé modulární platformy generace 0 a nyní vyvíjené generace 1. To umožňuje využít potenciál nejen pro vlastní řízení a sledování polohy vozidla, ale také využít vestavěné funkce platformy HoloLens pro vzdálený dohled včetně přenosu obrazu a zvuku. V neposlední řadě díky projektu bude možné i tuto problematiku posunout, a to díky uzavřené spolupráci s T-Mobile ČR a plánovanému vybudování průmyslové 5G sítě v prostorech Technické univerzity v Liberci, kde se modulární platforma pohybuje a testuje.

Jak budou výstupy projektu využity v praxi, pro koho jsou určeny? Spolupracujete s potenciálními uživateli již při realizaci výzkumu?

V souladu s plánovanými cíli projektu se počítá s možným průmyslovým využitím modulární autonomní platformy všude tam, kde provoz nynější generace AGV není myslitelný – pro plně autonomní budovy, haly, sklady a logistiku, nebo například doly, kamenolomy, stavby, pole a farmy. Úzká spolupráce s průmyslem je integrální součástí projektových aktivit a probíhá průběžně včetně přímé aplikace zpětné vazby do řešení. Například se ŠKODA AUTO proběhla řada pracovních schůzek, ale i workshopů na úrovni vedení oblasti výroby a logistiky. O některé dílčí výstupy projevili zájem další zákazníci, jako v poslední době Česká Pošta a její vize na asistovaný balíkový kontejner nebo asistovanou donáškovou platformu, téma řešené v rámci projektu vhodně doplňuje a rozšiřuje.

Setkali jste se při realizaci s nějakými problémy plynoucími z pandemické situace či rizik projektu? Nebo probíhají aktivity v souladu s plánem?

Pandemická situace přinesla řadu úskalí, omezení a zpoždění ve výzkumu a vývoji neboť stavba konstrukce nebo reálné testování modulární platformy nelze řešit online a na „home office“. Stejně tak se významným problémem pandemické situace staly výrazné výpadky na trhu se součástkami a komponentami potřebnými pro řešení jednotlivých výzkumných záměrů a to, jak pro výzkumné aktivity související z lehkými materiály, pohony a řízením, komponenty pro baterie, až v neposlední řadě nedostatek senzorů a jiných elektronických komponent. Na druhou stranu pandemie umožnila větší rozšíření digitálních technologií do jednotlivých pracovních aktivit výzkumného týmu a i přes všechny tyto problémy se daří plnit projektové milníky, i když je pravdou, že případné prodloužení trvání projektu by významně pomohlo k dosažení ještě kvalitnějších výstupů.

Chtěl byste dodat ještě něco, co v rozhovoru nezaznělo?

Ukázalo se, že projekt výrazným způsobem přispívá k rozvoji know-how a zkušeností multioborových týmů v rámci řešení jednotlivých výzkumných záměrů, přispívá k získávání „kritického myšlení“ při vývoji modulárních autonomních systémů, přesahující rámec Libereckého kraje i České republiky. Technická univerzita v Liberci získala v rámci tohoto vývoje řadu českých i zahraničních partnerů z akademické půdy, z vědeckých institucí i z průmyslu. Kontaktovali nás kolegové z Německa, Finska i USA, spolupracovat s námi chce Čína a Indie a dostáváme nabídky spolupráce i s Jižní Koreou nebo Malajsií. Světovým výzkumem hýbají taková zásadní témata, jako jsou autonomnost a inteligentní systémy, které by časem mohly přejít do vývoje systémů a konstrukcí s umělou inteligencí. Světová pracoviště i světové firmy se chtějí k těmto tématům co nejvíce přiblížit. Neznamená to, že převezmou zrovna naše vyvíjené autonomní modulární platformy, ale náš tým postupně získává skutečně rozsáhlé znalosti a má co nabídnout i renomovaným mezinárodním partnerům.

Děkujeme za rozhovor.

Autor: Ing. Barobora Hušková, MŠMT

Oficiální název projektu: Modulární platforma pro autonomní podvozky specializovaných elektrovozidel pro dopravu nákladu a zařízení!
Realizátor: Technická univerzita v Liberci
Doba realizace: 1. 9. 2018 - 31. 12. 2022
Projekt byl podpořen celkovou dotací ve výši 88 650 115,00 Kč, z toho příspěvek EU činil 75 352 597,81 Kč.
Podrobnější informace o projektu naleznete ZDE.