AI Race Director: Wenn die künstliche Intelligenz ans Steuer geht

Studentische Projektleitung:

• Benedikt Beumker, Medieninformatik (B.Sc.)

Projektmitglieder:

• Klaas Knüppe, Elektrotechnik (B.Sc.)
• Sebastian Wolters, Elektrotechnik (B.Sc.)
• Jakob Backhaus, Elektrotechnik (B.Sc.)
• Julian Germer, Medieninformatik (B.Sc.)
• Rolf Rübsamen-von Döhren, Medieninformatik (B.Sc.)
• Julian Rotter, Elektrotechnik (B.Sc.)
• Kay Schindler, Medieninformatik (B.Sc.)

Betreuer:

• Prof. Dr.-Ing. Christian Meltebrink
• Robin Hilker

Autonomes Fahren verbindet man normalerweise mit großen Autoherstellern und teuren Testfahrzeugen. Wir haben es in kleinem Maßstab auf eine Carrerabahn gebracht. Bei uns bedient niemand den Handregler, stattdessen steuert eine künstliche Intelligenz das Auto ganz allein über die Strecke.

Als Strecke dient eine moderne Carrerabahn, ein aktuelles Modell der Reihe Carrera Hybrid. Über der Bahn hängt eine einzelne Kamera und filmt alles von oben. Aus diesem Bild erkennt unsere Software in Echtzeit den Verlauf der Strecke und die genaue Position des Autos, die Grundlage für jede Entscheidung der künstlichen Intelligenz.

Damit das Auto ohne Handregler fährt, lassen wir einen Computer mit dem Carrera-System kommunizieren. Ein Mikrocontroller, ESP32, übersetzt die Fahrbefehle so, dass das System sie versteht, ohne dass wir die originale Hardware verändern.

Der Kern des Projekts ist die künstliche Intelligenz, die das Auto fährt. Damit sie das überhaupt lernen konnte, brauchte sie zuerst Beispieldaten. Also sind wir die Strecke am Anfang von Hand gefahren und haben dabei jede Bewegung an Lenkung und Gas mitgeschnitten. Zusätzlich haben wir ein Fahrprogramm nach festen Regeln geschrieben, einen sogenannten Regler, der das Auto selbst über die Bahn steuert. So konnten wir auch darüber Fahrdaten aufnehmen. Aus all diesen Runden hat ein neuronales Netz gelernt, wo es Gas geben und wo es rechtzeitig vom Gas gehen muss. Inzwischen fährt es den Wagen eigenständig.

Bedient und beobachtet wird alles über eine schlichte Weboberfläche im Browser. Dort lässt sich die Bahn einmessen, die Kamera einstellen und live mitverfolgen, was das System sieht und wie die künstliche Intelligenz darauf reagiert.

Am Ende steht ein Modellauto, das sich das Fahren von uns abgeschaut hat, statt stur programmiert zu sein. Bis zur ersten sauberen Runde haben wir viel ausprobiert und immer wieder nachgebessert.