Panorama

Mondroboter für Lava-Höhlen

26.03.2021 - EU-Projekt für KI-gesteuerte Rover gestartet.

Während aktuelle Weltraum­missionen noch auf Einzelgänger wie den Nasa-Rover Perse­verance setzen, sollen zukünftig Teams aus autonomen Robotern die Oberflächen von Mond und Mars erkunden und auch in den Untergrund vordringen. Denn gerade extreme Umgebungen wie die Krater oder Lava-Höhlen des Mondes sind für langfristige Missionen von Interesse. Sie können beispielsweise vor Strahlung, Meteoriten und Temperatur­schwankungen schützen und Wassereis als Ressource bieten. Bevor sich jedoch eine bemannte Mission in die Tiefen des Trabanten lohnt, sollen diese vielver­sprechenden Orte durch autonome Roboter untersucht werden. Die Frage lautet nur: Wie kommen die Systeme in solche Lava-Höhlen hinein, und wie wieder hinaus?

Die Lösung bietet ein Bereich der künst­lichen Intelligenz, der zu einem immer wichtigeren Bestandteil in der Planung zukünftiger Raumfahrt­missionen wird: Die kolla­borative autonome Robotik. Die Exploration durch intelligente Roboter spart im Vergleich zu bemannten Flügen nicht nur Aufwand und Kosten, sondern ebenso Risiken für den Menschen. Die Fähigkeit zur Kooperation und zur Entscheidungs­findung ist dabei der entscheidende Vorteil, um auch komplexe Missions­szenarien wie die Erkundung von Höhlen umzusetzen. Aus diesem Grund finanziert die Euro­päische Kommission im Rahmen des Förder­programms Horizon 2020 die Erforschung kooperativer Roboter für extreme Umgebungen. Das Projekt „CoRob-X“, koordiniert vom Deutschen Forschungs­zentrum für Künstliche Intelligenz DFKI, zielt darauf ab, ein solches Szenario in einer analogen Mission auf der Erde umzusetzen, und wird hierfür über zwei Jahre hinweg mit rund drei Millionen Euro gefördert.

Hinter dem Langtitel „Cooperative Robots for Extreme Environments” verbirgt sich eines der Abschluss­vorhaben des Strategic Research Clusters (SRC) „Space Robotics Techno­logies“, das mehrere Forschungs­projekte für die europäische Raumfahrt umfasst, die im Rahmen des Horizon 2020-Programms finanziert wurden. Der Fokus des Projekts „CoRob-X“, das nun offiziell gestartet ist, liegt entsprechend auf dem Testen und Validieren der Technologien, die bei europäischen Raumfahrt­missionen zum Einsatz kommen sollen. Die Erkundung von Lava-Höhlen ist dabei ein realitätsnahes Szenario, da diese Höhlen auf dem Mond einen Schlüssel für lang­fristige Missionen oder gar menschliche Habitate darstellen. Aus diesem Grund zielt „CoRob-X“ darauf ab, in einem Feldtest auf den Kanaren eine solche Erkundung durch drei autonome Roboter­systeme durch­zuführen und ihre Machbarkeit mithilfe der SRC-Technologien zu beweisen.

Zum Einsatz kommen dabei zwei Systeme des Robotics Innovation Center (RIC) vom DFKI in Bremen sowie ein Roboter des belgischen Unternehmens Space Applications Services NV/SA. Anders als jene Rover, die bereits im Weltall zum Einsatz kommen, können diese Systeme dank künstlicher Intelli­genz eigene Entschei­dungen treffen, was gegenüber der Fernsteuerung durch den Menschen auf der Erde viele Vorteile bringt: Autonome Weltraum­roboter können unmittelbar auf ihre Umwelt reagieren, neue Daten in ihre Missions­planung aufnehmen und Fehler schneller ausgleichen. Die Arbeit im Team ist schließlich entscheidend, um auch eine extreme Umgebung wie eine Lava-Höhle untersuchen zu können – ob auf dem Mond oder den vulkanisch geprägten Kanaren.

Hierzu soll ein autonomer Explorationsroboter in solch eine Höhle hinabgelassen und wieder herauf­befördert werden. Das Szenario sieht vor, dass die drei autonomen Rover – SherpaTT und Coyote vom DFKI sowie Roboter LUVMI von Space Appli­cations Services aus Belgien – gemeinsam den Eingang einer Höhle untersuchen und durch einen Sensor­würfel erste Informationen sammeln und austauschen. Mithilfe dieser Daten ermitteln die Systeme eine geeignete Stelle, an der der robuste Rover SherpaTT mithilfe eines Seilzugs den kompakten Coyote hinab­lassen kann. Am Boden angekommen, entkoppelt sich der wendige Roboter vom Seil- und Docking­mechanismus, erkundet die Höhle und kehrt anschließend zur Dockingstation zurück, um die Daten zu übermitteln und von SherpaTT hinauf­befördert zu werden.

Der Feldtest für die Vali­dierung der SRC-Technologien ist für Anfang 2023 geplant. Bis dahin gilt es, die Missions­details und -anfor­derungen zu definieren, die Technologien auf den Systemen zu imple­mentieren und etwaige Sicherheits­fragen zu berück­sichtigen. Parallel führen das Unternehmen GMV Aerospace and Defence SA und die Stiftung Santa Bárbara einen weiteren Feldtest in einem Bergwerk in Nordspanien durch, bei dem dieselben Technol­ogien zum Erkunden von Schächten erprobt werden. Hierzu werden ein Rover und eine Drohne des spanischen GMV eingesetzt. 

DFKI / JOL

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