Verstärkung für den Roboterschwarm: Vierbeiniger DFKI-Laufroboter soll Marserkundung unterstützen

Die Entwicklung eines heterogenen, autonomen Roboterschwarms zur Erforschung des Valles Marineris auf dem Mars – des größten Grabenbruchsystems unseres Sonnensystems – steht im Mittelpunkt der Forschungsinitiative VaMEx (Valles Marineris Explorer) des DLR Raumfahrtmanagement. In dem nun als Teilprojekt dieser Initiative gestarteten Vorhaben VIPE entwickelt das Robotics Innovation Center (RIC) des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) unter der Leitung von Prof. Dr. Frank Kirchner eine den Schwarm ergänzende hominide Roboterplattform, die sich kletternd über Felsen und steile Hänge hinweg bewegen kann. Die Kooperationspartner vom Lehrstuhl für Medientechnik der TU München (LMT) und der NavVis GmbH erforschen in diesem Kontext einen innovativen Positionierungs- und Kartierungsansatz.




Der bis zu 7 km tiefe Grabenbruch des Valles Marineris ist für die Wissenschaft besonders spannend. Aufgrund von Hinweisen auf Wasservorkommen, früherer vulkanischer Aktivität und der Abschattung von UV-Strahlung erfüllt er die Voraussetzung für die Existenz außerirdischen Lebens. Berge, Schluchten und Höhlen machen das Gebiet jedoch zu einem für die Exploration extrem komplexen Terrain. In der ersten Projektphase von VaMEx wurden Rover und flugfähige Vehikel als sich komplementär ergänzende Schwarmteilnehmer entwickelt, die durch eine autonome Navigation eine effiziente Wegfindung sowie den Aufbau von Übersichtskarten ermöglichen. Für eine umfangreiche Erforschung des Valles Marineris fehlt es jedoch bisher an einer Roboterplattform, die sich auch innerhalb der zerklüfteten Felsformationen fortbewegen sowie in Höhlen und Felsspalten vordringen und navigieren kann. Diese verbleibende Lücke im Schwarm soll der vom DFKI entwickelte hominide Roboter mit einem neuartigen visuellen Positionierungsansatz des LMT und der NavVis GmbH schließen.

Für eine effiziente und kostengünstige Umsetzung dieses Vorhabens greifen die Wissenschaftler auf die Expertise und Hardware aus vorrangegangenen Vorhaben zurück. So bauen sie für die Entwicklung der Roboterplattform auf den im DFKI-Projekt iStruct entwickelten vierbeinigen,  affenähnlichen Laufroboter Charlie auf. Durch seine leichte und hochintegrierte Bauweise, seine Agilität und taktile Sensorik ist er ideal geeignet, schwieriges Gelände zu überwinden.

Das anspruchsvolle Terrain erfordert zudem innovative Ansätze der vollautonomen Positionierung und Kartierung. Der Einsatz einer 360° Panoramakamera soll eine sehr driftarme Positionsbestimmung auch unter komplexen Bedingungen ermöglichen. Dafür soll auf visuelle Navigationsansätze des LMT und der NavVis GmbH aufgebaut werden. Taktile Sensoren erfassen zusätzlich die Bodenbedingungen und erlauben eine Erweiterung der erzeugten Karten um weitere Informationen. Diese Daten dienen als Basis für die Bewegungsplanung und die reaktive Bewegungsteuerung, die den Roboter Hindernisse überwinden lassen. Durch den Austausch mit einer übergeordneten Netzwerkintelligenz soll eine vollautonome Navigation selbst in schwierigem Gelände realisierbar werden.

Auch auf der Erde können die innerhalb von VIPE gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten Technologien von großem Nutzen sein. Diese für terrestrische Anwendungen nutzbar zu machen, ist ein weiteres Ziel des Vorhabens. Die Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) fördert das am 1. Mai 2015 gestartete Projekt mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) für drei Jahre mit rund 1,5 Millionen Euro.


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Tel.: 089 289 25813

 

Projektdaten VIPE

Konsortialführer: Lehrstuhl für Medientechnik der TU München (LMT)
Projektpartner: DFKI Robotics Innovation Center (RIC), NavVis GmbH
Förderzeitraum: 01.05.2015 bis 30.04.2018
Fördervolumen:  1.531.046, 11 €
Fördergeber: Gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages