Hochindividualisiertes HMI für preisgekröntes Drive-by-wire-System

Dass jeder Hersteller mobiler Maschinen an einer individuellen Lösung für die Anforderungen an die Automatisierung und den autonomen Betrieb seiner Fahrzeuge arbeitet, ist wenig zielführend. Arnold NextG hat deshalb ein plattformunabhängiges Drive-by-wire-System entwickelt. Die Schnittstelle zum Maschinenführer bildet ein hochindividualisiertes HMI von Graf Syteco. Welche Gründe sprachen für die Zusammenarbeit der beiden agilen Unternehmen aus Süddeutschland?

Der Fachkräftemangel ist in der Landwirtschaft und Bauindustrie eine der größten Herausforderungen. Ein Weg, diesem zu begegnen, ist die Integration neuer Technologien, welche die Steuerung von komplexen Maschinen vereinfachen oder automatisieren. Bislang konzentrieren sich die Bemühungen führender Maschinenhersteller vorrangig auf die Entwicklung autonomer Kleinmaschinen wie Farmroboter, Rüttelplatten oder Walzen. Zudem handelt es sich häufig um Silo-Entwicklungen: Jedes Unternehmen sucht seinen eigenen Weg, dieser Herausforderung Herr zu werden. Technologien, welche die ganzheitliche Automatisierung von Off-Highway-Equipment maschinenklassenunabhängig ermöglichen, gab es bislang kaum.

Flexibel anpassbare Drive-by-Wire-Plattform

Genau diesen Weg geht Arnold NextG mit Sitz in Pfronstetten-Aichelau im Landkreis Reutlingen. Ihre volldigitale Hochleistungsplattform NX NextMotion verbindet Drive-by-Wire, Steer-by-Wire und Brake-by-Wire in einem System und hebt damit Sicherheit, Autonomie und Performance auf ein neues Niveau. Als plattformunabhängige Lösung kann sie in jeder Industrie eingesetzt werden – in der Agrartechnik, der Bauindustrie, Logistik, Defense- und Sonderfahrzeugen, aber auch in der Mobilität für Menschen mit Handicap. Dank des modularen Ansatzes lässt sich NX NextMotion flexibel an die Anforderungen der jeweiligen Applikation anpassen. Firmengründer und CEO Kevin Arnold erklärt: „Unser Ziel ist es Mobilität sicherer und intelligenter zu gestalten – durch den Ersatz klassischer Mechanik durch hochverfügbare Elektronik. So entsteht die Grundlage für echte autonome Mobilität, flexibel steuerbare Maschinen und neue Fahrzeugkonzepte – und das aus einer Hand. Steuerungshardware- und Softwareentwicklung übernehmen wir vollständig selbst.“

Arnold NextG hat mit NX NextMotion die Grundlage für vollständig autonome Prozesse von Off-Highway-Equipment entwickelt. Das Drive-by-Wire System automatisiert den gesamten Fahrprozess mobiler Arbeitsmaschinen, unabhängig von der Maschinenklasse. Selbst Großmaschinen wie Traktoren lassen sich mit NX Next Motion automatisiert bewegen, und das auch auf der Straße. Die Technologieplattform verfügt über die Straßenzulassung sowie – dank vierfacher Redundanz – über die höchsten Safety-Zertifzierungen wie ASIL D und SIL 3.  

NX NextMotion Drive-by-Wire System

Qualität ohne Kompromisse

Das Zentralsteuersystem NX NextMotion ermöglicht eine ausfallsichere und individuelle Implementierung. Mit dem System können autonome Fahrzeugkonzepte wie Remote-, Teleoperation- oder Platooning- Lösungen realisiert werden – aber auch der klassische Betrieb mit einem Maschinenführer ist weiterhin möglich.

Für letzteren benötigt das System eine digitale Mensch-Maschine-Schnittstelle, die alle relevanten Informationen zur richtigen Zeit anzeigt und die Steuerung zentraler Funktionen in einem Gerät erlaubt. Kevin Arnold erläutert die Herausforderungen bei der Suche nach einem geeigneten Partner: „Wir stehen für kompromisslose Qualität. Diesen Ansatz verfolgen wir auch bei der Wahl unserer Partner. Bei der Suche nach unserem HMI-Zulieferer kamen daher nur Premium-Anbieter in Frage, von deren Produkten wir vollends überzeugt waren. Schnell stellte sich heraus, dass die Produkte von Graf Syteco unseren Ansprüchen entsprachen.“

Auf dem HMI rechts oben im Bild läuft in diesem Anwendungsfall das Mapping

 

Graf Syteco entwickelt und fertigt am Standort Tuningen im Schwarzwald seit mehr als 40 Jahren Human Machine Interfaces für die anspruchsvollsten Anwendungen. Die Produkte stehen für maximale Robustheit, leistungsstarke integrierte Steuerungsfunktionalitäten, anwenderfreundliche Softwareintegration sowie perfekte Ablesbarkeit unter allen Umgebungsbedingungen.

Nach den ersten Gesprächen ging es zügig in die Realisierung, wie sich Kevin Arnold erinnert: „„Es ist generell unser Anspruch, schnell zu sein und Entscheidungen zu treffen. Vom ersten Kontakt bis zur unterschriebenen Bestellung in weniger als zwei Monaten, das hat gepasst. Das Team von Graf Syteco hat uns mit der hohen Produkt- und Beratungsqualität, Agilität und Flexibilität begeistert. Wir stehen selbst für maximale Dynamik, so dass wir in Sachen Company Spirit direkt auf einer Wellenlänge lagen. Ebenfalls von großer Wichtigkeit war der Faktor ‚made in Germany‘. Auf Basis des gemeinsamen Verständnisses für Qualität und Zuverlässigkeit – und nicht zuletzt hinsichtlich des Rechtsverständnisses – lässt sich reibungslos und gewinnbringend zusammenarbeiten.“  

Hochindividuelle Produktentwicklung

Die Anpassungen des zugrundeliegenden 7-Zoll-HMI aus der GSt-A-07C-Serie von Graf Syteco gingen weit über den Standard hinaus. Das für Arnold NextG produzierte HMI hat äußerlich keine Gemeinsamkeiten mehr mit dem Standardprodukt von Graf Syteco. Eine eigene Gehäuseform mit sehr schlanken Gehäuserändern (Bezels) und einer zusätzlichen Ausbuchtung für Informations-LEDs wurde entwickelt. Auch die rückseitige Gehäuseausbuchtung für die Elektronikbauteile wurde stark angepasst, um Platz für optionale Bauteile zu schaffen, etwa zusätzliche Schnittstellen und erweiterbaren RAM-Speicher. Ein Buzzer wurde zusätzlich integriert, der den Maschinenführer akustisch bei potenziell gefährlichen Betriebszuständen warnt. Der standardmäßig verbaute i.MX6 Prozessor wurde durch einen leistungsstarken i.MX8 QuadXPlus Prozessor ersetzt. Mit diesen umfassenden Hardware-Anpassungen ist das HMI für die Visualisierung der Betriebszustände, die Ansteuerung aller relevanten Subsysteme sowie die Integration von zusätzlichen Kamerasystemen bestens gerüstet. 

Das als Hardware-Basis dienende GSt-A-07C HMI bietet standardmäßig eine Bildschirmauflösung von 1024x600 px und eine Display Helligkeit von 1000 nits. Für die Integration in das volldigitale Drive-by-wire-System ist die Ethernet-Schnittstelle des 7-Zoll-HMIs entscheidend. „Unser System benötigt leistungsstarke Hardware und eine zeitgemäße Optik, die zum Look-and-Feel des NX NextMotion passt. Graf Syteco hat unsere Wünsche passgenau und schnell umgesetzt, so dass wir mit der Weiterentwicklung des Gesamtsystems zügig voranschreiten konnten. Das hat unsere Entwicklungszeit reduziert und die nötigen internen Ressourcen geschont“, betont Kevin Arnold.

Doch nicht nur die Hardware muss bei einem HMI überzeugen. Das Linux-basierte Graf-Syteco-eigene Betriebssystem GSe-OS bietet bereits out-of-the-box alle notwendigen Software-Features, die zur Applikationsentwicklung nötig. Die GSe-Software Suite ermöglicht die Programmierung von Visualisierungen, Icons, Schaltflächen, etc. mithilfe grafischer Tools wie GSe-VISU. Aufwändiges textbasiertes Coding ist nicht notwendig.  Sollten zu einem späteren Zeitpunkt komplexere Softwarebausteine integriert werden, ist dies über die optionale Qt-Integration via Software Development Kit möglich. Arnold NextG profitierte vom offenen Ansatz der Graf Syteco Hardware und nutzte zur Applikationsentwickung Flutter. Auch die mit diesem Tool erstellten Widgets und Designs lassen sich via SDK auf den Graf Syteco HMIs nutzen. 

Somit konnte Graf Syteco das optimale Rundumpaket für das revolutionäre NX NextMotion System von Arnold NextG liefern: hochindividuell anpassbar, robust, mit smarter Hard- und Software und qualitativ einwandfrei.