Die Menschen und Roboter arbeiten so eng zusammen, weil die Maschinen sensitiv sind. Sensitiv bedeutet, dass der Roboter sich ganz vorsichtig bewegt und mit Sensoren spüren kann, wenn ein Widerstand auftaucht. Darum fährt er nicht gegen ein Werkstück und stoppt seine Bewegung, falls jemand seine Hand dagegen hält. Wie wir auch wir Menschen bemerkt er, dass es nicht weitergeht. Es ist nämlich sehr wichtig, dass sich kein Arbeiter durch die Roboter verletzt. Wie sicher das ist, haben auch die beiden Genius-Kinderreporter Emma und Nick auf der IAA erfahren.

Marc-Oliver Füger, Sprecher der TecFabrik der Daimler AG, erklärt den Genius-Kinderreportern die neue Generation Roboter in der Automobilproduktion.
Die Genius Kinderreporter Emma und Nick haben auf der IAA erlebt, wie sicher die Roboter sind

Die Arbeiter können ihre Roboter-Kollegen ganz leicht steuern: Einfach den Gelenkarm an den Startpunkt der Aufgabe bewegen und schon legt der Roboter mit der Arbeit los. Für die Mitarbeiter ist das eine tolle Entlastung: Die kleinen Helfer nehmen ihnen schwere, körperliche oder eintönige Arbeiten ab.

Schwere Batterien für Elektrofahrzeuge einbauen – für Roboter kein Problem

Die Roboter werden auch beim Einbau von Batterien in Hybridfahrzeuge eingesetzt. Die Batterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge ist nämlich groß und schwer, um möglichst lange Fahrten zu ermöglichen. Das macht es für Menschen sehr anstrengend und kompliziert, sie ins Fahrzeug zu montieren.  Bisher musste man dafür ein Gerät ähnlich einem Kran steuern. Das war gar nicht so leicht, denn schnell stößt man an und beschädigt den Kofferraum mit dem Hebearm.

Jetzt haben es die Arbeiter aber leichter, denn ein moderner Roboter hilft ihnen beim Einbauen. Da der Roboter ganz genau arbeitet, beschädigt man den Kofferraum nicht mehr aus Versehen. Die Zusammenarbeit ist gut abgestimmt: Der Roboter reagiert ganz schnell, wenn sein Bediener die Hand von der Steuerung nimmt. Außerdem bekommt der Arbeiter auf einem Programmiergerät, genannt SmartPad, alles angezeigt, was er wissen muss. Er bekommt Informationen über den Ablauf und ob auch alles richtig funktioniert. Auf diese Weise passieren weniger Fehler und es kann viel mehr Arbeit in derselben Zeit erledigt werden.

TecFabrik, Robotik, Genius
Der Roboterarm setzt die schwere Batterie ganz leicht ins Auto ein

Fahrerlose Transportfahrzeuge flitzen durch die TecFabrik

Die Roboter helfen auch dabei, die schweren Bauteile zu den Montage-Robotern zu transportieren. Wer ganz genau hinsieht, erkennt auf dem Hallenboden der Technologie Fabrik bei Daimler, der sogenannten TecFabrik, nämlich ein ganz besonderes Muster: Überall sind Magnetstreifen eingebaut, die den Robotern ihre Fahrstrecke vorgeben. Das Leitsystem wird per WLAN gesteuert und die Transport-Fahrzeuge können ganz ohne Fahrer die Magnet-Wege nachfahren. Wie von Geisterhand bewegen sie sich dann zwischen den Stationen und helfen dabei, dass immer die richtigen Bauteile vorhanden sind – ganz ohne mühselige Schlepperei!

Auch die beiden Genius-Kinderreporter Nick und Emma haben die Roboter schon erleben können. Bei der Internationalen Automobil-Ausstellung IAA erklärt ihnen der Daimler-Experte Marc-Oliver Füger, warum die neuen Roboter so sicher sind. Im Video könnt ihr euch den Besuch der Kinderreporter bei der Automobil-Messe anschauen und Spannendes über 3D-Druck und mitdenkende Autos erfahren.

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Alle Fotos: Daimler AG

Ursprünglich wurden Algorithmen schon genutzt, lange bevor es Computer gab, denn das Prinzip war bereits in der Antike bekannt. Rechenwege sind zum Beispiel eine Art Algorithmus. Wenn du auf deinem Taschenrechner die Wurzel-Taste drückst, brauchst du selber nichts zu rechnen, das Ergebnis wird dir einfach angezeigt. Bevor es Taschenrechner gab, wurden Wurzeln mit einem Algorithmus berechnet.

Heutzutage ist der Begriff vor allem im Zusammenhang mit Computersystemen geläufig. Damit ein Computer etwas machen kann, muss er zunächst einmal wissen, was wir von ihm wollen. Wir müssen ihn also programmieren. Das machen die IT-Spezialisten mit sogenannten Quellcodes: Darin erklären sie dem Computer, was sie von ihm wünschen, und geben Anweisungen, was das System machen soll – und zwar möglichst genau. 

Der Quellcode sieht für das ungeübte Auge erstmal wie ein wirres Durcheinander an Zahlen und Buchstaben aus, doch der Computer kann damit etwas anfangen. In diesem Code verbergen sich auch die Algorithmen. Ein Algorithmus ist nichts anderes als eine Folge von Anweisungen, die ein bestimmtes Problem lösen sollen.

Algorithmen und Quellcodes wirken auf den ersten Blick ziemlich kompliziert.

Wie funktioniert das?

Jede Entscheidung hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab oder wird davon beeinflusst. Das ist auch bei den einfachsten Entscheidungen so, die gar nichts mit komplizierten Berechnungen zu tun haben.

Wenn du dich zum Beispiel fragst, was du heute essen möchtest, dann musst du ein paar Dinge in diese Entscheidung miteinbeziehen: Was hast du noch zu Hause? Hast du Zeit, noch etwas anderes einkaufen zu gehen – und wie viel Geld hast du dafür zur Verfügung? Was schmeckt dir, was nicht? Lohnt es sich noch, an den Süßigkeitenschrank zu gehen oder rufen dich deine Eltern in einer halben Stunde sowieso zum Abendessen?

Würde ein Algorithmus diese Entscheidung treffen, würde er alle Faktoren zusammennehmen und in jeder möglichen Variante miteinander verknüpfen. Jede Kombinationsmöglichkeit und die Folgen daraus vergleicht er dann mit den programmierten Vorgaben. Daraus berechnet er, welche Antwort am wahrscheinlichsten die beste für dich ist.

Algorithmen treffen Entscheidungen.

Algorithmen sind überall

Das klingt jetzt ziemlich kompliziert? Im Alltag sind an vielen Stellen Algorithmen im Spiel, ohne dass du es bemerkst. Sie können den Alltag erleichtern und uns einiges an Arbeit abnehmen.

Ampeln koordinieren mit Hilfe von Algorithmen an einer Kreuzung, wann welche Ampel umschaltet. Das ist eine wichtige Funktion von Algorithmen, denn es hilft, Unfälle zu vermeiden. Im Textverarbeitungsprogramm am Computer sorgt ein Algorithmus dafür, dass dir Rechtschreibfehler angezeigt werden.

Im Internet sind Algorithmen quasi allgegenwärtig. Bei einer Suchmaschine berechnet ein Algorithmus das Ergebnis, das dir angezeigt wird – je nachdem, wo du dich befindest oder was du besonders oft suchst. Wenn zwei Menschen dasselbe Wort in die Suchmaschine eingeben, können also trotzdem ganz unterschiedliche Ergebnisse herauskommen. Der genaue Algorithmus ist aber geheim, um Manipulationen zu vermeiden.

Firmen und Unternehmen nutzen Algorithmen, um Daten auszuwerten und somit zum Beispiel Werbung im Internet an die jeweiligen Interessen des Nutzers anzupassen. So sollst du beim Surfen nur Werbung angezeigt bekommen, die dich auch wirklich interessiert. 

Ampeln werden durch Algorithmen gesteuert. — Bild: Daimler AG

Auch in der Automobilindustrie sind Algorithmen im Spiel

Das Navigationssystem nutzt beispielsweise Algorithmen, um die kürzeste Strecke zu berechnen: Es kann einen Stau erkennen und die Route dann umplanen.

Auch im Auto selber arbeiten viele Assistenzsysteme mit Algorithmen. Oft ist hierbei von „Intelligenz im Fahrzeug“ die Rede. Fahrzeuge können so zum Beispiel Hindernisse umfahren: Das Fahrzeug erkennt den Straßenrand oder wenn ein Hindernis im Weg ist, der Algorithmus sagt dem Fahrzeug, dass es nicht weiterfahren darf, weil da etwas im Weg ist.

Auch wenn es um autonomes Fahren geht, sind Algorithmen unverzichtbar.

Das Navigationssystem berechnet mit einem Algorithmus den richtigen Weg. — Bild: Daimler AG

Wenn du deine Hand erst senkrecht und dann waagrecht unter einen Wasserstrahl hältst, verstehst du, was Aerodynamik ist. Das Wasser fließt um deine Hand jedes Mal auf eine andere Art und Weise. Und jetzt stell dir vor, das Wasser wäre Luft. Das „Umfließen“ deiner Hand wird als Aerodynamik bezeichnet. In der Aerodynamik geht es nämlich hauptsächlich um das Umströmen von Körpern durch Luft. Je nachdem, wie groß der Körper ist, welche Form er hat oder wie die Oberfläche beschaffen ist, kann die Aerodynamik anders sein. Das zu untersuchen, kann hilfreich sein, wenn es um Schnelligkeit bei der Fortbewegung eines Körpers geht.

Aerodynamik ist spritsparend

Um spritsparende Autos zu bauen, ist die Aerodynamik für Automobilhersteller sehr wichtig. Im besten Fall haben Fahrzeuge eine liegende Regentropfenform. Kannst du dir das vorstellen? So könnten die Autos nämlich am effizientesten genutzt werden und würden am wenigsten CO2 ausstoßen. Dass so ein Auto nicht gerade praktisch wäre, kannst du dir vielleicht denken. Der Kofferraum wäre nämlich ganz spitz.

Die Aufgabe der Konstrukteure bei Daimler ist es, einen Kompromiss zwischen der Effektivität, dem Design und der Nutzbarkeit der Autos zu finden. Dafür ist eine Menge Forschung notwendig.

Hier geht’s stürmisch zu

Daimler testet die Aerodynamik seiner Autos in sogenannten Windkanälen. Dort kann der Luftwiderstand und der Strömungsverlauf optimal dargestellt werden. Zwischen einer leichten Brise und einem richtigen Orkan liegen im Daimler Windkanal nur wenige Augenblicke und Knopfdrücke. Cool, oder?

Das hat seine Vorteile: Ingenieure können neue Fahrzeuge mithilfe des Windkanals bereits in der Entwicklungsphase testen und optimieren. Hier wird schon früh geprüft, welche Kräfte auf den umströmten Körper wirken. Außerdem wird getestet, wie man die Kräfte durch kleine Änderungen an der Oberfläche der Autos optimieren kann.

Klassiker auf dem Prüfstand

Daimler testet in seinem Windkanal vor allem Autos, die noch entwickelt werden. Das macht auch Sinn, denn so kann auf die Entwicklung noch Einfluss genommen werden.

Messung im Windkanal.
Windkanalmessungen von Mercedes-Benz Klassikern

Historische Automobile sind eher seltene Gäste in Daimlers Klima-Windkanal, denn ihre Entwicklung ist schon lange abgeschlossen. Daimler hat interessehalber dennoch zwei alte Modelle im werkseigenen Kanal in Stuttgart Untertürkheim testen lassen. Die Aerodynamik von zwei Sportwagen aus dem Jahr 1952 und 1954 wurde verglichen mit der des sportlich-luxuriösen Reisewagen 300 S aus dem Jahr 1951. Die Testergebnisse zeigen, dass sich Ingenieure bereits vor über 70 Jahren Gedanken um Aerodynamik gemacht haben. Schon damals bemühten sie sich die sportlichen Autos möglichst windschnittig zu konstruieren.

Windschnittig ist cool

Viele Ingenieure haben sich in den vergangenen Jahren den Kopf darüber zerbrochen, wie Autos möglichst spritsparend gebaut werden können. Dabei gilt es stets drei wesentliche Punkte zu optimieren: Das Gewicht – denn je leichter das Fahrzeug, desto energiesparender und emissionsfreier fährt es. Der Rollwiderstand. Und der Luftwiderstand. Nachdem sich die Autobauer vor allem auf die ersten beiden Aspekte konzentriert haben, rückt nun die Aerodynamik wieder mehr in den Vordergrund.

Der Mercedes-Benz C250 AMG.
Ein besonders windschnittiges Auto von Daimler: Der C250 AMG

Gut für die Umwelt

Dass man sich überhaupt immer wieder bemüht den Luftwiderstand am Fahrzeug zu verringern, hat seine Gründe: Je windschnittiger das Auto, desto weniger Kraft muss der Motor zum Fahren aufbringen und desto geringer ist der Verbrauch und die CO2-Emission des Autos. Die Umwelt bedankt sich!

Bilder: Daimler AG

Die Schlechten ins Kröpfchen

Erinnert ihr euch noch an das Märchen von Aschenputtel? Dabei musste Aschenputtel Linsen lesen. Die schlechten wurden von ihr aussortiert und die guten ins Töpfchen geworfen. Genau dasselbe passiert auch bei der Energieversorgung. Anstatt Linsen sollen nach und nach umweltschädigende Energiequellen aussortiert werden. Die meiste Energie wird heute noch aus fossilen Brennstoffen, wie Erdöl, Kohle oder Gas gewonnen, aber das soll sich ändern. Fossile Brennstoffe sind zwar nicht so gefährlich, wie beispielsweise die Kernenergie aus den Atomkraftwerken. Aber sie schaden trotzdem unserer Umwelt. Durch ihre Verbrennung wird  Kohlenstoffdioxid – kurz CO2 – ausgestoßen. Das ist ein unsichtbares Gas, das schlecht für unsere Erde ist und die Klimaerwärmung fördert.

Die Guten ins Töpfchen

Um den CO2-Ausstoß zu verringern, geht der Trend heute zu erneuerbaren Energien. Sie sind umweltschonend und stehen uns nahezu unbegrenzt zur Verfügung. Die alte Form der Energiegewinnung soll durch die neue Form immer mehr ausgelesen werden. Man spricht dabei von der Energiewende. Die fünf Superhelden, die die Wende möglich machen, heißen: Sonne, Wasser, Wind, Umweltwärme und Bioenergie. Damit die Energiewende gelingt, sind alle fünf Helden gleichermaßen wichtig.

Energie von Superhelden

Du findest es schön, wenn draußen die Sonne scheint? Meistens ist es dann auch warm und hell. Die Sonnenstrahlen machen aber nicht nur dich glücklich, sondern auch die Umwelt. Mit ihrer Energie kann die Sonne Wasser erwärmen und über Photovoltaikanlagen Strom erzeugen.

Photovoltaikanlage
Gut für die Umwelt: Sonnenenergie

Dass Wasser sehr viel Wucht hat, merkst du, wenn du im Fluss stehst und die Strömung sehr stark ist. Mit dieser Kraft können auch Kraftwerke betrieben und so Strom erzeugt werden.

Staudamm Wasserkraftwerk
Durch Staudämme wird Wasserkraft in Energie umgewandelt

Wenn draußen der Wind pfeift, ist das oft nicht so angenehm. Vielleicht musst du dann gegen ihn ankämpfen, wenn du auf dem Weg zur Schule bist. Aber er hat auch seine guten Seiten: Durch Windkraftanlagen kann Energie erzeugt werden. Und das ist klasse für die Umwelt.

Windenergie
An stürmischen Tagen haben sie viel Arbeit: Windräder

Kannst du dir vorstellen, dass in dem Boden unserer Erde enorm viel Energie steckt? Die Erde hat in ihrem Inneren eine Temperatur von über 1.000 Grad. Wir müssen sie nur nutzen. Die Eigenwärme der Erde wird in Geothermiekraftwerken gewonnen.

Erdwärme, Geothermie
Kaum zu glauben: Im Boden ist ganz schön viel Energie versteckt

Auch die Bioenergie ist eine von fünf Superhelden. Pflanzliche und tierische Abfälle werden dafür in Biogasanlagen verbrannt und dadurch in Energie umgewandelt.

Biogasanlage
Die Biogasanlage produziert Strom aus pflanzlichen und tierischen Abfällen

Danke Sonnenenergie

Auch die Daimler AG nutzt einen Superhelden um Strom zu gewinnen: Die Sonne. Auf dem Dach der neuen Logistikhalle in Germersheim wurde im Sommer 2016 eine riesige Photovoltaikanlage in Betrieb genommen. Mit einer Größe von 15.000 Quadratmetern ist die Anlage so groß wie etwa zwei Fußballfelder. Damit spart Daimler jährlich 755 Kilogramm CO2 ein.

Erneuerbare Energien am Mercedes-Benz After-Sales Standort
So groß wie zwei Fußballfelder: die Photovoltaikanlage der Daimler-Logistikhalle / Foto: Daimler

In der Autoproduktion werden erneuerbare Energien zurzeit gründlich erforscht und immer wichtiger. Denn Autos, die mit Strom statt Benzin fahren, werden in Zukunft immer wichtiger.

Energiesparen ist für die Umwelt wichtig – du kannst helfen:

Um Energie zu sparen kannst auch du deinen Beitrag leisten. Hier ein paar Tipps, die du sofort umsetzen kannst:

  • Akkus nutzen, die du immer wieder aufladen kannst, anstelle von Batterien.
  • Deine elektronischen Geräte ganz ausschalten, denn im Standby-Modus verbrauchen sie Strom.
  • Kurz duschen gehen, anstatt zu lange zu baden. Dadurch sparst du viel Wasser.
  • Deine Brötchen lieber auf dem Toaster aufwärmen, anstatt im Backofen.
  • Das Licht in deinem Zimmer ausschalten, wenn niemand drin ist.

 

Stell dir vor du bist mit deinen Eltern unterwegs in den Urlaub. Dein Vater sitzt am Steuer und ist gestresst vom Verkehr auf der Straße. Plötzlich zieht sich das Lenkrad ins Armaturenbrett zurück und die Pedalen klappen ein. Der Fahrerstuhl dreht sich in deine Richtung und Dein Vater fängt an, mit dir zu plaudern. Und wer lenkt das Auto? Niemand, denn das Auto hat die Steuerung selbst übernommen! Ein Auto ohne Fahrer, das ohne gelenkt zu werden auf der Straße unterwegs ist? So stellt sich Mercedes Benz die Autos der Zukunft vor. Aber auch im Jahr 2015 gibt es schon ein Auto, dass das alles kann: das Forschungsfahrzeug F015 von Mercedes. Im Frühjahr 2015 wurde F015 in San Francisco vorgestellt und durfte schon die erste Testfahrt hinter sich bringen.

Ein Auto ohne Fahrer?

Der F015 fährt komplett autonom, das bedeutet, dass keiner der Insassen das Auto lenken oder den Motor bedienen muss. Das funktioniert, weil die Autoentwickler das Forschungsprojekt mit vielen Sensoren ausgestattet haben. Die Sensoren können die Umgebung von F015 wahrnehmen und wissen daher immer, wo sich das Auto gerade befindet. Auch die Position der anderen Verkehrsteilnehmer wird bestimmt, damit ein Zusammenstoß verhindert werden kann. Weil F015 mit einer Navigationssoftware ausgestattet ist, weiß es immer den Weg und kennt sein Ziel. Trotzdem kann der Fahrer auch mal selbst das Steuer übernehmen: Lenkrad und Pedale gibt es noch in dem Hightech-Auto. Die Leute auf der Straße können ebenfalls erkennen, ob gerade ein Mensch das Fahrzeug lenkt oder ob das Auto selbst das Steuer übernommen hat. Dort, wo normalerweise die Scheinwerfer strahlen, hat der F015 LED-Lampen. Die Lampen können in blauem oder in weißem Licht leuchten. Weiß bedeutet: Mensch am Steuer. Blau heißt: Auto lenkt sich selbst. Und es gibt noch mehr Besonderheiten. Fährt das Zukunftsauto im Straßenverkehr auf einen Fußgänger zu und erkennt ihn, projiziert das Auto einen Zebrastreifen auf die Straße, um dem Fußgänger zu vermitteln, dass er die Straße bedenkenlos überqueren kann. Will der Fahrer sein Auto in Zukunft aus der Garage holen, muss er eigentlich nichts weiter tun, als auf sein Handy zu tippen. Das Auto erhält ein Signal und fährt dann eigenständig aus der Garage. Praktisch, oder?

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Wie sieht das Zukunftsauto aus?

Das 5,22 Meter lange Forschungsfahrzeug F015 sieht aus, als wären wir schon in der Zukunft angekommen. Die Form des Autos ist geschwungen und glänzt in Silber. Es gibt im Innenraum vier Sitze, die ein bisschen an bequeme Sofasessel erinnern. Die vorderen Sitze können sich zusätzlich drehen, sodass sich alle vier Insassen anschauen und miteinander reden können. Schließlich muss ja niemand mehr auf die Fahrbahn achten. In Zukunft können so auch Konferenzen und Geschäftstermine  während der Autofahrt abgehalten werden. Der ganze Innenraum ist mit Touchscreens und modernen Computersystemen ausgestattet. Im Internet surfen, Musik hören oder Emails empfangen – alles ist im F015 möglich.

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Was hat der F015 unter der Haube?

Natürlich ist auch der Antrieb von F015 modern und umweltbewusst: Das Auto muss nicht mit Benzin oder Diesel betankt werden, denn es fährt mit Elektromotoren. Hier wird dir erklärt, wie ein Elektromotor funktioniert (Verlinkung zu altem Artikel). Die Motoren haben zusammen 272 PS. Damit benötigt der F015 nur 6,7 Sekunden, um auf Tempo 100 zu kommen. Insgesamt erreicht das Zukunftsauto eine Höchstgeschwindigkeit von rund 200 Kilometern pro Stunde. In Zukunft soll man sogar bis zu 900 Kilometer fahren können, ohne das Auto einmal „aufladen“ zu müssen.

 

Autofahren in 15 Jahren

Im Jahr 2050 wird es schätzungsweise doppelt so viele Autos geben wie heute. Deshalb müssen Autos in Zukunft noch intelligenter werden, um Unfälle zu verringern und vorzubeugen. Gas geben, bremsen, Abstand halten, überholen – alles Dinge, die Autos künftig ohne Kommando des Fahrers können sollen. Auch wenn das zwei Millionen Euro teure Testprojekt F015 erst mal nur eine Forschungsstudie ist und noch nicht im normalen Alltagsverkehr eingesetzt wird, zeigt das Projekt eindrucksvoll, wie die Zukunft der Autos aussehen kann. Und wer weiß, vielleicht fährst du ja wirklich schon bald mit so einem Zukunftsauto in den Urlaub.

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