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Höhlen auf anderen Welten erkunden
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des DFKI
astronews.com
21. November 2017
Lavahöhlen könnten auf dem Mond oder auf anderen
Himmelskörpern ideale Orte für die Einrichtung eines Basislagers sein, wären die
Astronauten doch hier vor einem Großteil der äußeren Einflüsse geschützt.
Erkundet werden könnten solche Höhlen mithilfe von Robotern. Auf Teneriffa wurde
jetzt eine zu diesem Zweck entwickelte Software getestet.
Der sechsbeinige Laufroboter CREX erkundet
autonom eine Lavahöhle auf Teneriffa.
Foto: DFKI GmbH [Großansicht] |
Vom 5. bis zum 19. November 2017 führte eine zweiwöchige Feldtestkampagne
Forscher vom Robotics Innovation Center des Deutschen
Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) auf die Kanareninsel
Teneriffa. Dort testeten sie die im Projekt Entern entwickelten
Algorithmen zur autonomen Exploration von Lavahöhlen auf den Robotern CREX und
Asguard IV. Die Kampagne bildete den Abschluss des Projektes, in welchem der
DFKI-Forschungsbereich gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Robotik der Universität
Bremen – beide unter Leitung von Prof. Dr. Dr. h. c. Frank Kirchner – die
Einsatzmöglichkeiten von Robotersystemen zur Erkundung planetarer Krater und
Höhlen erforschte.
Lavahöhlen, die auf der Erde etwa auf den Kanaren vorkommen, sind in der
Raumfahrt von großem Interesse. Durch ihre geschützte Lage stellen sie auf dem
Mond oder anderen Himmelskörpern potentielle Standorte für zukünftige Basislager
dar. Um diese auszukundschaften, bieten Roboter ideale Voraussetzungen, da sie
ohne aufwendige Infrastruktur langfristig auf fremden Planeten operieren können.
Allerdings besitzen bisherige Systeme nicht die Fähigkeiten, die sie
bräuchten, um solch unwegsame Gebiete autonom erkunden zu können. Im Projekt
Entern entwickelten die Wissenschaftler des DFKI und der Universität Bremen
daher innovative Softwaretools, die den teil- und vollautonomen Betrieb von
Robotern in schwer zugänglichen Umgebungen ermöglichen. Als Testplattformen
dienten der sechsbeinige Laufroboter CREX sowie der Sternrad-Rover Asguard IV,
die ihre Fähigkeiten im Rahmen der Feldtestkampagne auf Teneriffa erfolgreich
unter Beweis stellten.
Die Erkundung von Höhlen im Weltraum stellt dabei besondere Anforderungen an
die Methoden der Navigation und die mobilen Fähigkeiten eines Roboters. Zur
Orientierung kann er lediglich auf Satellitenbilder und Höhenkarten, die aus dem
Orbit aufgenommen wurden, zurückgreifen. Bei dieser komplexen Aufgabe wird der
Roboter durch einen menschlichen Operator überwacht und unterstützt. Dafür
entwickelten die Wissenschaftler in Entern eine weltraumtaugliche
Kommunikationslösung, die eine sichere Datenübertragung zwischen dem
Robotersystem und der Bodenstation über eine Satellitenverbindung ermöglicht.
Wird die Kommunikation zeitweilig unterbrochen, z.B. wenn der Roboter in eine
Höhle fährt oder bei anderweitiger Abschattung der Kommunikationsbedingungen,
hat der Operator die Möglichkeit, eine bestimmte Kommandosequenz für einen
längeren Zeitraum zu bestimmen oder den Roboter autonom agieren zu lassen. Ein
interaktives Wegplanungstool stellt ihm dabei eine Vorhersage über das Verhalten
des Roboters während der Ausführung der Kommandosequenz bereit, so dass er
diesen bei der Wegfindung unterstützen kann.
In besonders schwierigen Situationen, wie z.B. bei der Überwindung eines
Grabens oder dem Erklimmen einer Steigung, setzen die Wissenschaftler auf eine
sogenannte "In the loop-Simulation". Hierbei wird die Ausführung der erstellten
Bewegungspläne zunächst simuliert, bevor sie der Roboter tatsächlich ausführt.
Dafür erstellt das System eigenständig genaue physikalische Simulationen seiner
Umwelt. Die Repräsentation des Umweltmodells in der Simulation und für den
Roboter ist dabei identisch, so dass dieser im Falle eines Hindernisses
interaktiv mit Hilfe eines Operators aus verschiedenen Szenarien eine Lösung zur
Überwindung des Hindernisses finden kann.
Das Projekt Entern wurde von Oktober 2014 bis Dezember 2017 vom
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) durch das
Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)
gefördert.
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