Ein Fall für zwei: Roboterteam fit für Suche nach Wasser in Mondkratern

Bremer DFKI-Wissenschaftler haben ein intelligentes Roboterteam entwickelt, das am Südpol des Mondes in tiefen Kratern nach gefrorenem Wasser suchen soll. Der vierrädrige Mondrover „Sherpa“ trägt den sechsbeinigen Kletterroboter „CREX“ über kilometerlange Strecken zum Kraterrand. Dort dockt sich der ameisenähnliche CREX ab und untersucht das Innere der Felsspalten. Das in seiner Mobilität einzigartige System wurde bereits in der 288 Quadratmeter großen Weltraum-Explorationshalle des DFKI Robotics Innovation Center getestet.




Die Forschergruppe um Prof. Dr. Frank Kirchner konstruierte und programmierte das Roboterteam über dreieinhalb Jahre im Projekt RIMRES (Rekonfigurierbares Integriertes Mehr-Roboter Explorations-System). Den Auftrag für das 3,7 Mio. Euro schwere Vorhaben gab die Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, finanziert mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi). Projektziel war es in einer Übungsmission auf der künstlichen Kraterlandschaft zu zeigen, dass heterogene Roboter gemeinsam komplexe Aufgaben autonom oder teilautonom bewältigen können. „Mit der Einführung von sich selbstständig rekonfigurierenden Systemen beschreitet die Raumfahrtrobotik neue Wege. Diese führen zu größeren Missionszielen, langfristigen Operationen und kostengünstigeren Einsätzen“, sagt Kirchner, wissenschaftlicher Verantwortlicher des Projekts: „Die in dieser Forschung entstehenden Basistechnologien dienen auch irdischen Einsätzen. Tiefsee-Explorationssysteme könnten zum Beispiel nach diesem Vorbild entwickelt werden.“

Robuster Rover transportiert wendigen Scout 
Das RIMRES-System zeichnet sich durch eine intelligente elektromechanische Schnittstelle zwischen Rover und Kletterroboter aus. Über diese teilen die Roboter Energie und Informationen. Das ermöglicht eine reibungslose Teamarbeit. “Sherpa und CREX können wie ein einziges System agieren, arbeiten aber im getrennten Zustand völlig unabhängig voneinander“, sagt Projektleiter Florian Cordes. So kann der rund 160 Kilogramm schwere Sherpa seinen 27 Kilogramm leichten Begleiter am Kraterrand absetzen und ihm den Befehl geben, den Abhang herabzusteigen. CREX kehrt mit Gesteinsproben aus dem Krater zurück. Der robuste Rover ist ein Multitalent: Dank eines Navigationsmoduls findet er sich im Gelände zurecht, kann weite Strecken energieeffizient fahren und einzelne Räder heben, um Hindernisse zu überwinden. Mit seinem zwei Meter langen Greifarm stützt er sich ab, falls er in sandigem Boden stecken bleibt oder lädt Nutzlasten wie Akkus und wissenschaftliche Messgeräte ab. Durch integrierte Kameras lässt sich die Mission von der Erde aus beobachten. Das Team kann durch weitere Roboter ergänzt werden.

Wasser auf dem Mond bedeutend für bemannte Raumfahrt
Die Existenz gefrorenen Wassers auf dem Mond eröffnet der bemannten Raumfahrt neue Perspektiven. Wasser lässt sich in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen – daraus kann Atemgas für Astronauten und Treibstoff für Raketen gewonnen werden. Hinweise auf Wasser in Kratern am Südpol des Erdtrabanten wurden im Jahr 2009 anhand von Spektrometer-Daten festgestellt. Nun gilt es herauszufinden, in welcher Tiefe, Konzentration und Verteilung das Wassereis in den Kratern schlummert. Im vergangenen Dezember jährte sich die letzte bemannte Mondmission zum 40. Mal.

Projektpartner war das Zentrum für angewandte Raumfahrttechnik und Mikrogravitation (ZARM). Beteiligt waren außerdem die Astrium GmbH, das Bremer Raumfahrtunternehmen OHB-System AG und das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme.

RIMRES wurde gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Förderkennzeichen: 50RA0904

Bildmaterial
Eine Fotostrecke mit Bildunterschriften finden Sie hier.

Unter ftp://ftp.dfki.de/OUTGOING/20130114_DFKI_Fotostrecke_RIMRES.zip stehen die Bilder zum Download bereit. Diese können Sie mit Nennung der Quelle „DFKI GmbH/Florian Cordes“ gerne verwenden.

Videos und Informationen zu RIMRES finden Sie auf der Projektseite.

RIMRES

Rover "Sherpa" und Scout "CREX" in der Bremer Weltraum-Explorationshalle. Zur Fotostrecke

Über das DFKI Robotics Innovation Center
Das Robotics Innovation Center zählt zum Bremer Standort des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH. Hier und in der Außenstelle an der Universität Osnabrück entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Dr. Frank Kirchner mobile Robotersysteme, die an Land, zu Wasser, in der Luft und im Weltraum für komplexe Aufgaben eingesetzt werden. Das erfordert sowohl ein Design nach neuesten Erkenntnissen der Mechatronik als auch eine Programmierung auf Basis komplexer, massiv-paralleler eingebetteter Systemlösungen. Das DFKI mit Sitz in Kaiserslautern, Saarbrücken und Bremen sowie dem Projektbüro in Berlin ist das weltweit größte Forschungszentrum auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz.
Weitere Informationen unter www.dfki.de/robotik

Kontakt:
Prof. Dr. Frank Kirchner
Direktor DFKI Robotics Innovation Center
E-Mail: frank.kirchner@dfki.de
Tel.: 0421 178 45 4100

Dipl.-Ing. Florian Cordes
Projektleiter RIMRES
E-Mail: florian.cordes@dfki.de  
Tel. 0421 178 45 4117

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