Die Fahrzeugplattform bildet die Basis aller UrbANT-Mikromobile. In ihr ist die gesamte für den autonomen Fahrbetrieb erforderliche Hardware integriert. Dies beinhaltet neben Antrieb, Fahrwerk und Fahrzeugstruktur, die Energieversorgung, Sensorik sowie Fahrzeugintelligenz. Die Integration aller Komponenten in die Plattform bedeutet, dass diese alleine fahrfähig ist. Dies bietet den Vorteil, dass die unterschiedlichen Aufbauten variabler und äußerst kostengünstig gestaltet werden können.

Wesentliche Gestaltungsgrundlagen für die Fahrplattform sind die kompakten Außenabmessungen von unter 90 x 60 cm, die in Kombination mit dem Einzelradantrieb eine hohe Wendigkeit auf engem Raum ermöglicht, sowie eine gute Hindernisüberwindung, die durch große Böschungswinkel den Einsatz in nicht-barrierefreien Umgebungen erlaubt. Dies ermöglicht ein sicheres Überwinden von Bordsteinkanten und das Befahren von unebenen und unbefestigten Strecken, wie Kopfsteinpflaster oder Wegen in Parks.

Die durch das Institut für Kraftfahrzeuge entwickelte Paketstation dient dem Transport von Kurier-, Express- und Paketsendungen auf der letzten Meile und im innerstädtischen Direktversand. Je nach Anwendungsfall kann die Paketstation für den Paketversand in innerstädtischen Mikrodepots bzw. an einem Übergabepunkte von einem Lieferwagen beladen werden oder als Ergänzung zu Fahrradkurieren Kurier- und Expresssendungen innerstädtisch von A nach B transportieren. Damit werden auch same day Lieferungen für den lokalen Einzelhandel möglich, der somit eine Alternative zum Onlineshopping bieten kann.

Trotz der geringen Grundfläche von weniger als 90 x 60 cm kann die Paketstation zehn Pakete in der Größe eines Aktenordners transportierten. Um flexibel auch größere Pakete zu transportieren, können mehrere übereinanderliegende Fächer miteinander kombiniert werden.

Neben der Lieferung von Päckchen und Paketen an die Haustür – jeweils zur vom Kundinnen und Kunden gewünschten Tag- und Nachtzeit – kann der UrbANT Paketstationsaufbau auch genutzt werden, um Retouren aufzugeben. Die Aufgabe der Päckchen erfolgt ebenso wie die Entnahme über das Fahrzeugseitige HMI oder die neu speziell gestaltete Smartphone-App.

Die DITF entwickeln verschiedene Strategien für die Herstellung einzelner Komponenten des Aufbaus. Um die Leichtbauanforderungen zur Erhöhung der Nutzlast des Fahrzeugs zu erfüllen, wurde ein teleskopierbarer Aufbau in Faserverbund-Sandwich-Bauweise konzipiert. Die Stabilität des Aufbaus ist durch die Verwendung eines relativ hochfesten GFK-Bodenmoduls, das im „Vacuum Assisted Resin Infusion“ (VARI) Verfahren hergestellt, gewährleistet. Das Bodenmodul integriert die Datenverarbeitung- und Steuerelektronikmodule, die für die Nutzerkommunikation erforderlich sind.

Darüber hinaus wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Textil- und Fasertechnologien (ITFT) der Universität Stuttgart ein innovatives Herstellungskonzept basierend auf dem Tapelegeverfahren für ein carbonfaserverstärktes thermoplastisches biegsames Rolltor als Beladungsöffnung des UrbANT entwickelt. Das Rolltor gewährleistet das ergonomische Be- und Entladen des Gepäcks in den UrbANT. Das Deckmodul, das ebenso mittels VARI-Verfahren hergestellt wurde, integriert die Kameras, die das autonome Fahren unterstützen, sowie die Komponenten zur Benutzerinteraktion wie Display, Mikrofon und Lautsprecher.

Zudem ermöglicht die im Projekt entwickelten, neuartigen Scherentischmechanismus stufenlose Höhenverstellung des Aufbaus. Dadurch kann das Nutzvolumen des UrbANT entsprechend der Größe der Nutzlast variiert werden.

Die easy2cool GmbH ist aufgrund ihrer Expertise im Bereich der Passivkühlung und des Lebensmitteltransports für die Konzeption und Ausgestaltung des Einkaufsaufbaus verantwortlich. Ziel ist es, einen gängigen Wareneinkaufskorb innerhalb eines Zeitfensters von 4 bis 6 Stunden lebensmittelgerecht vom Ort des Einkaufs bzw. der Lagerung zur Wohnung des Endnutzers zu befördern. Durch zwei von einander abgetrennte Fächer können schwere Getränkekisten von frischen und tiefgekühlten Lebensmitteln separiert werden.

Isoliersysteme für den Kühlversand bestanden in der Regel aus aufgeschäumtem Polystyrol (EPS) und Kunststoff. Auf Grund des hohen Energiebedarfs bei der Herstellung und der enorm problematischen Entsorgung entsteht eine immense Belastung für Klima, Wasser und Böden. Die Lösung: ein neuartiges, nachhaltiges Isolationsmaterial, welches gemeinsam mit der TU Dresden (Institut für Naturstofftechnik) im Rahmen eines ZIM FuE-Kooperationsprojektes entwickelt wurde. Dieses nachhaltige Isolationsmaterial aus Zellulose wird zerfasert, anschließend in Mattenform gebracht wird in den Aufbau integriert. Unterstützend werden hier in Klimakammern diverse Testszenarien simuliert, um eine möglichst effektive und effiziente Kühllösung zu entwickeln. Die Entwicklung geschieht unter Berücksichtigng äußerer Parameter wie der festgelegten Größe des UrbANT-Fahrzeugs sowie der anderen unterzubringenden Komponenten wie Mensch-Maschine Schnittstellen.

Mit der Vorstellung des Exterieur-Designs erhält UrbANT erstmals sein Gesicht. Die Transportation Designer des ika haben zusammen mit den Projektpartnerinnen und partnern seit dem Sommer 2019 das Design der Plattform sowie der Einkaufs-, Falt- und Paketstationsaufbauten entwickelt, das kontinuierlich über den Formenbau zum fertigen Fahrzeug weiter wächst.

Der Designprozess begann mit einem weißen Blatt Papier. In der Konzeptphase entstanden Skizzen, um verschiedene Ideen zu visualisieren und ausgewogene Proportionen zu finden.

In Abstimmung mit dem Konstruktionsprozess entwickelte sich eine detailliertere Formensprache, basierend auf den vorgegebenen Grundabmessungen des Fahrzeuges. Erste 2D-Renderings entstanden zunächst am PC, um einen realistischen Eindruck des Mikromobils zu erhalten und Design-Tendenzen herauszuarbeiten. Der Grad der Detailtiefe wuchs in Abstimmung mit den Konsortiumspartnerinnen und -partnern für alle drei Aufbauten und unter Berücksichtigung von HMI, Package, Struktur und Sensorik.

Durch den Design Freeze im Herbst 2020 wurde die Festlegung der weiteren Designausrichtung definiert und mit der detaillierten Exterieur-Flächengestaltung begonnen. In dieser Phase entstand die komplette optische Außenhaut des UrbANT. Die gestalteten Exterieurflächen werden aktuell in das Gesamtfahrzeugmodell eingearbeitet. Parallel entsteht ein erster 1:1 Musteraufbau zur Beurteilung optischer Flächen und ausgewählter Exterieur-Farben. In mehreren Iterationsschleifen wird das Exterieur Design in den nächsten Monaten finalisiert, um anschließend an den fahrbaren UrbANT-Prototypen sichtbar zu werden.

Innerhalb des Vorhabens erfolgt die Entwicklung und Integration einer Folgefunktion, sowie der autonomen Fahrt des Mikromobils in urbanen Umgebungen. Mittels der zu entwickelnden Folgefunktion soll das Mikromobil in die Lage versetzt werden, Nutzenden zu folgen (z.B. Einkäufe nach Hause fahren) und dabei Umgebungsverkehr aktiv auszuweichen. Mit der Funktion zur autonomen Fahrt wird das Mikromobil in der Lage sein, Strecken alleine zu zurückzulegen. Hierbei erfasst es durch die eingesetzte Sensorik vollständig seine Umgebung, kann somit z.B. Hindernisse wie Personen wahrnehmen und diesen ausweichen.

Die Nutzendenfolgefunktion umfasst hierbei Subkomponenten bestehend aus einer Detektionsfunktion zur Erkennung der Nutzerinnen und Nutzer, einer Trackingfunktion zur Verfolgung der Nutzenden und deren eindeutiger Wiedererkennung im Personenverkehr, sowie die Integration in die Bewegungsbahnplanung mit Kollisionsvermeidung.

Zur Herstellung der Fahrzeugautonomie erfolgt die Implementierung von Funktionen zur Umgebungskartierung und Lokalisierung unter Einbezug heterogener Sensordaten. Weiterhin erfolgt mittels Verfahren der semantischen Segmentierung die Klassifikation von u.a. befahrbaren Bereichen. Die Routen- und Bewegungsbahnplanung des Roboters erfolgt innerhalb einer globalen Routenfindung (u.a. wird hier auf OSM-Daten zurückgegriffen) und der lokalen Trajektorienplanung, welche auch die Kollisionsvermeidung integriert. Eine Zustandsmaschine kombiniert diese Komponenten zur Ausführung von Fahraufträgen.

Die in die Fahrplattform integrierten Sensorsysteme setzten sich hierbei u.a. aus Mono-Kameras, Stereo-Visionsystemen, Inertiale Messeinheiten (IMUs), 3D-Lidarsensoren und Ultraschallsensoren.