Mobiles Laden Autonomer Laderoboter statt E-Tankstelle

Redakteur: Alina Hailer

Ein neu entwickelter Prototyp eines Laderoboters soll zum flächendeckenden Einsatz der E-Mobilität beitragen. Der autonome Roboter versorgt geparkte E-Autos mit Energie.

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Selbstständig laden: Der autonome mobile Laderoboter soll der E-Mobilität zu mehr Fläche verhelfen und Sorgen um Reichweite und Lademöglichkeiten ausräumen.
Selbstständig laden: Der autonome mobile Laderoboter soll der E-Mobilität zu mehr Fläche verhelfen und Sorgen um Reichweite und Lademöglichkeiten ausräumen.
(Bild: Robert Frankl - TU Graz)

Ein Roboter, der das E-Fahrzeug autonom ohne menschliches Zutun mit Energie versorgt und die Suche nach einer E-Tankstelle überflüssig macht. Ganz so weit ist der von TU Graz und den Firmen Alveri und Arti-Robots entwickelte Prototyp eines solchen Laderoboters zwar noch nicht, eine erste Demonstration kommt dem aber schon nahe.

Komfortables Laden als Boost für die E-Mobilität

Im E-Laderoboter verschmelzen zwei Komponenten zu einer Einheit: eine mobile Plattform, die sich autonom im Raum bewegen kann und ein automatisierter Roboterarm, der das Ladekabel am Auto ansteckt. Die Plattform orientiert sich selbstständig im Raum und bewegt sich mit bis zu 20 km/h auf das Fahrzeug zu. Der auf dem Torso montierte Roboterarm führt das Ladekabel zum Tankdeckel und dockt dort an. Nach dem (Schnell-)Ladevorgang steckt sich der Roboter wieder ab und entfernt sich vom Fahrzeug.

Für Menschen sei dieser Ladevorgang keine Herausforderung, für ein automatisiertes System hingegen eine sehr komplexe, millimetergenaue Angelegenheit, so Bernhard Walzel vom Institut für Fahrzeugtechnik der TU Graz. Walzel und sein Institutskollege Helmut Brunner haben bereits 2018 mit einem stationären Laderoboter aufhorchen lassen. Nun haben die beiden Techniker mit den beiden Partnerfirmen Alveri und Arti-Robots intensiv am Demonstrator einer autonomen, mobilen Version gearbeitet.

Hinter den Bemühungen steckt die Motivation, der E-Mobilität zu mehr Aufschwung zu verhelfen. In Österreich gibt es derzeit rund 8.000 öffentlich verfügbare Ladestationen. Das ist laut Walzel eine Blockade für die Verbreitung von E-Mobilität. „Wer ständig überlegen muss, wie weit die nächste E-Tankstelle entfernt ist, fährt eher unentspannt. Wir müssen daher mit der Ladeinfrastruktur nachziehen. Ein mobiler Laderoboter kann dazu einen entscheidenden Beitrag leisten und die empfundene Sorge um Reichweite und Lademöglichkeiten nehmen“, sagt Walzel.

Laderoboter muss noch opitmiert werden

Das Ziel des Start-ups Alveri ist die Serienproduktion der E-Laderoboter. Vor der Serienreife des Laderoboters stehen noch Optimierungen an. Derzeit hängt der Roboter noch am Stromkabel, die Integration einer Antriebsbatterie ist aus Gewichts- und Kostengründen, aber vor allem auch aus ökologischer Sichtweise nicht sinnvoll. Die Projektpartner arbeiten daher an einer Stromversorgung über Bodenkontakte.

Auch die Software für die Steuerung des Roboters soll integriert werden. Noch läuft sie auf einem separaten PC. Einsparungspotential gibt es zudem beim Roboterarm. Derzeit gebe es laut Helmut Brunner am Markt keinen Roboterarm für speziell diese Anwendung. Es wurde daher einen herkömmlicher kollaborativer Industrieroboterarm verwendet, der Bewegungsmöglichkeiten in einem großen Radius ermöglicht.

So viel Bewegungsfreiheit braucht der Roboter für den Ladevorgang aber gar nicht. Hier ist also noch Potential für weniger Gewicht und weniger Kosten. Der Einsatz eines solchen Systems rechnet sich laut Brunner vor allem dann, wenn ein einziger Roboter für mehrere Autos zuständig ist und zum Beispiel einen definierten Bereich in einer Parkgarage abdeckt.

Sicherheit beim menschlichen Kontakt

Der automatisierte Roboterarm führt das Ladekabel millimetergenau zur Ladebuchse des Fahrzeugs und ist auf eine autonom navigierende mobile Plattform montiert.
Der automatisierte Roboterarm führt das Ladekabel millimetergenau zur Ladebuchse des Fahrzeugs und ist auf eine autonom navigierende mobile Plattform montiert.
(Bild: Robert Frankl - TU Graz)

In Parkhäusern, auf halböffentlichen Parkflächen etwa an Universitäten oder auf Kundenparkplätzen könnte es künftig einen ausgewiesenen Parkbereich für E-Fahrzeuge geben, in dem Laderoboter arbeiten und die dort abgestellten Fahrzeuge versorgen. Adaptierungen in der Parkplatzarchitektur könnten dafür notwendig sein. Geklärt werden müssen auch rechtliche und sicherheitsrelevante Fragen.

Der Roboter wird sich in einem Bereich bewegen, in dem Menschen unterwegs sind. Das Vertrauen in die Systemsicherheit ist daher Grundvoraussetzung. „Im gesamten Laderoboter sind mehrere Sicherheitsmechanismen implementiert. Die mobile Plattform tastet mit Laserscannern permanent die Umgebung nach möglichen Hindernissen ab und erkennt, wenn ein Objekt zu nahe kommt. Dann bleibt die Plattform sofort stehen“, berichtet Konstantin Mautner-Lassnig von Arti-Robots. Auch für den sehr hypothetischen Fall, dass jemand die Hand zwischen Ladestecker und Ladeöffnung hält, wurde mit einem Sicherheitsstopp vorgesorgt.

Kommunikation zwischen Auto und Ladeinfrastruktur

Ein offenes Thema der E-Mobilität insgesamt sind Schnittstellen, etwa zwischen autonomen Systemen, digitalen Technologien und innovativen Antriebskonzepten. Laut Walzel hat sich in den vergangenen Jahren viel bewegt in der Entwicklung von E-Fahrzeugen, der notwendigen Infrastruktur, Lademöglichkeiten und automatisierten Systemen. Wichtig sei nun, dass die einzelnen Systeme auch miteinander kommunizieren können.

Momentan muss dem Roboter noch durch den geöffneten „Tankdeckel“ signalisiert werden, welches Auto er laden soll. Das Ziel ist, dass das Fahrzeug seinen Ladebedarf eigenständig dem Roboter meldet. Oder, dass der Fahrer per App einen Roboter aktiviert.

Video: Der Laderoboter im Einsatz

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal elektronikpraxis.vogel.de

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