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Materialhandling im All braucht autonome Systeme

Autnome Robotsysteme, wie sie für die Arbeit auf fremden Himmelskörpern nötig sind, werden unter anderem auf Teneriffa getestet.
DFKI

Die Raumfahrt braucht autonom arbeitende Roboter: Maschinen und Greifarme auf fremden Himmelskörpern wurden bislang weitgehend von der Erde aus gesteuert. Schon bald aber sollen sie über lange Zeiträume hinweg eigenständig operieren.

In künftigen Weltraummissionen werden Roboter für komplexe Aufgaben benötigt: Auf fremden Planeten sollen sie in schwer zugängliche Gebiete wie Höhlen und Krater vordringen oder Infrastruktur für zukünftige Basislager aufbauen, im Orbit Wartungs- und Reparaturarbeiten an Satelliten vornehmen oder Weltraumschrott aus der Erdumlaufbahn entfernen. Dabei ist die Fernsteuerung der Systeme von der Erde aus aufgrund der verzögerten Kommunikation zu weit entfernten Himmelskörpern nicht praktikabel. Künftige Systeme müssen deshalb zu selbstständig handelnden Akteuren werden.

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI entwickelt zurzeit autonome Robotertechnologien für den Weltraumeinsatz. Für die Umgebungserfassung, Lokalisierung und Bewegungsplanung der Systeme setzen die Bremer Forscherinnen und Forscher auf Algorithmen der Künstlichen Intelligenz und maschinelle Lernverfahren.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind dabei, hochkomplexe und biologisch inspirierte Mobilitäts- und Morphologie-Konzepte, von vielgliedrigen Laufrobotern über hybride Systeme mit schreitfähigen Rovern und aktivem Fahrwerk bis hin zu aufrecht gehenden und kletternden Systemen zu entwerfen. Die Robots sollen im Bedarfsfall auch von der Erde oder dem Raumschiff aus fernsteuerbar sein. Die DFKI-Forscher entwickeln dafür neuartige Teleoperationstechnologien, die sich durch intuitive Bedienung auszeichnen. So kann die Fernsteuerung auch über einen Leitstand mithilfe eines tragbaren Exoskeletts erfolgen, das Kraftrückkopplung ermöglicht. Auf diese Weise spürt der menschliche Operator, wenn das System auf ein Hindernis trifft, und wird somit zum aktiv handelnden Teil des Geschehens.

Um sicherzustellen, dass die neuen Technologien auf Mars oder Mond wie geplant funktionieren, wurden sie bislang bereits in sogenannten Analogmissionen getestet. So begaben sich Wissenschaftler des DFKI und der Universität Bremen Ende 2016 in die marsähnliche Wüste des US-Bundestaats Utah, um eine komplette Missions zu simulieren und die Fähigkeiten der Rover SherpaTT und Coyote III auf die Probe zu stellen.

Im November 2017 führte eine zweiwöchige Feldtestkampagne DFKI-Forscher auf die Kanareninsel Teneriffa. Dort testeten sie neu entwickelte Algorithmen zur (teil-)autonomen Exploration von schwer zugänglichem Gelände in den Lavahöhlen der Insel. Als Testplattform diente erneut der hybride Schreit- und Fahrrover SherpaTT des DFKI, der dank der neuen Software eine Strecke von über 1,3 Kilometern durch weite Ebenen, steile Hänge und Schluchten zurücklegte. Robotsysteme haben allemal den Vorteil, dass sie auf komplizierte lebenserhaltende Systeme verzichten können, wie sie für den Einsatz von Menschen unabdingbar wären.Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DFKI Robotics Innovation Center präsentieren ihre Forschungsarbeit vom 1. bis 5. April 2019 am DFKI-Stand in Halle 2 (Stand C59) der Hannover Messe.

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