Projekt

PULSAR (OG8)

Prototype of an Ultra Large Structure Assembly Robot

Prototype of an Ultra Large Structure Assembly Robot

  • Laufzeit:
  • Anwendungsfelder
    Sonstige

PULSAR erforscht die autonome Montage großer Strukturen im Weltraum. Der Montageprozess erfolgt, ähnlich wie in der Industrie, durch den Einsatz robotischer Systeme, die modulare Bauteile zu einer Gesamtstruktur zusammenfügen. Allerdings bringt die Anwendung im Weltall außergewöhnliche Herausforderungen mit sich und erfordert Innovationen in vielen Bereichen. So zum Beispiel bei der Manipulation in Schwerelosigkeit mit freischwebender Basis sowie bei der hochpräzisen Interaktion unter Einfluss von Unsicherheiten und Störeinflüssen. Die notwendigen Technologien sollen in PULSAR bis zu einem Reifegrad (TRL) von 5-6 entwickelt werden.

Die autonome Montage im Weltraum spielt eine kritische Rolle in zukünftigen Missionen, in denen Strukturen notwendig sind, die aufgrund ihrer Größe nicht in einem Stück im All ausgesetzt werden können. Das James Webb Weltraumteleskop mit einem Spiegel von 6,5 Meter Durchmesser hat dieses Limit erreicht. Zukünftige Teleskope mit deutlich größeren Spiegeln, wie das Konzept des High-Definition Space Telescope, erfordern somit neue Montagetechnologien, beispielsweise auf Basis autonomer Roboter. Die Notwendigkeit großer Strukturen im Weltraum geht dabei weit über den Einsatz von Teleskopen hinaus und betrifft ebenso Photovoltaikanlagen zur Energiegewinnung, Hitzeschilde zur Landung auf dem Mars, sowie Sonnensegel, mit denen die äußeren Regionen unseres Sonnensystems erforscht werden können.

Das Hauptziel von PULSAR ist die Entwicklung und Demonstration der Technologien, die eine solche Montage im Erd-Orbit durch ein autonomes robotisches System ermöglichen. Als Anwedungsszenario dient dabei die Montage eines Teleskopspiegels mit 12 Metern Durchmesser. In diesem Zusammenhang werden drei Demonstratoren gebaut, welche die verschiedenen Herausforderungen in diesem Unterfangen angehen:

  • dPAMT: Demonstrator für hohe Präzision während der Montage
  • dLSAFFE: Demonstrator für die Montage in Schwerelosigkeit (unter Wasser)
  • dISAS: Physikalischer Simulator für die Montage im Erd-Orbit.

Das DFKI Robotics Innovation Center entwickelt den Demonstrator dLSAFFE (demonstrator of Large Structure Assembly in Free Floating Environment), mit dem die autonome Montage im freischwebenden Zustand gezeigt werden soll. Um diesen Zustand zu simulieren, insbesondere den Einfluss der Mikrogravitation, wird die Demonstration unter Wasser in der Maritimen Explorationshalle des DFKI in Bremen stattfinden. Hierfür wird ein unterseetaugliches Mock-up des Raumfahrzeuges mit Manipulator gebaut welches die autonome Montage des Teleskopspiegels demonstriert. Von besonderer Bedeutung sind dabei die folgenden Herausforderungen:

  • Freischwebende autonome Manipulation;
  • Limitierte Reichweite; Um den Arbeitsraum des Manipulators zu erweitern, soll sich das Fahrzeug an der Struktur entlang hangeln können;
  • Optimale Positions- und Lageregelung (AOCS).

Die Entwicklungen in PULSAR sind von enormer Bedeutung für Weltraummissionen, welche von den Einsatzmöglichkeiten großer Strukturen abhängen. Zudem sind die Technologien auch für andere Anwendunsgfelder von großer Relevanz, insbesondere für die Unterwasserrobotik und Industrie 4.0.

PULSAR ist ein Projekt im Rahmen des EU-Förderprogramms “Horizon 2020”. Das Vorhaben ist aus dem “Space Robotics Technologies”-Aufruf hervorgegangen und läuft unter “Operational Grand 8” (OG8). Die in PULSAR entwickelten Demonstratoren benutzen Bausteine, die in Projekten des vorangegangen Aufrufs entwickelt wurden, insbesondere ESROCOS (OG1), InFuse (OG3) und SIROM (OG5).

Partner

Magellium SAS, Graal Tech SRL, CSEM, DLR, Space Application Services NV, ONERA, Thales Alenia Space

Fördergeber

Europäische Union

H2020-Space-2018. Projekt-ID: 821858

Europäische Union

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Ansprechpartner
Christian Koch, M.Sc.

Keyfacts

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
German Research Center for Artificial Intelligence