Panorama

Virtuelle Roboter in virtueller Mars-Landschaft

07.04.2020 - Realistische Simulation von Robotermissionen in der virtuellen Realität.

Die umfassende Erforschung des Planeten Mars zählt zu den wichtigsten Zielen der inter­natio­nalen Raum­fahrt in den kommenden Jahr­zehnten. Um Menschen dabei nicht in Gefahr zu bringen, sollen Roboter eine Vielzahl von Aufgaben über­nehmen. Damit deren Einsatz in der fremden Umgebung getestet und das Zusammen­spiel von weit­gehend autonomen Roboter­schwärmen realistisch simuliert werden kann, haben Wissen­schaftler des Techno­logie-Zentrums Informatik und Informations­technik an der Uni Bremen unter Leitung von Gabriel Zachmann jetzt ein virtuelles Test­umfeld entwickelt: Etwa vierzig Quadrat­kilometer des Canyon-Systems Valles Marineris stehen damit für die Vorbereitung künftiger Missionen in der virtuellen Realität zur Verfügung.

Im Rahmen des Projekts „Valles Marineris Explorer - Virtual Testbed“ hat das Team das Canyon-System auf der Basis von Scans der NASA nach­gebildet. „Die Region wurde ausgewählt, weil dort Rohstoffe vermutet werden, die für spätere bemannte Missionen und mensch­liche Siedlungen auf dem Planeten nützlich wären“, sagt Zachmann. Darüber hinaus bestehe die Möglich­keit, Hinweise auf extra­terres­trisches Leben zu finden, denn die Bedingungen für die Entstehung von Mikro­organismen könnten zumindest in der Vergangen­heit – als der Mars klimatisch noch weniger lebens­feind­lich war – gut gewesen sein.

Weil das Terrain in den Canyons sehr viel­fältig ist, werden für die Erkundung auch Roboter mit unter­schied­lichen Stärken benötigt – einige können beispiels­weise klettern, andere fliegen oder Nutz­lasten trans­portieren. Zusätzlich muss ein Netzwerk aus kleinen, funk­basierten Baken errichtet werden, damit die Roboter jeder­zeit ihre Position bestimmen können.

Die TZI-Software ermöglicht es, das komplexe Zusammen­spiel zwischen den Robotern unter Berück­sich­tigung aller Besonder­heiten des Planeten – beispiel­sweise Schwerkraft, Boden­beschaffen­heit und extreme Temperaturen – zu simulieren. „Dafür mussten zunächst enorme Daten­mengen verarbeitet werden, damit eine realistische, drei­dimen­sionale Darstellung der Landschaft entsteht“, so Zachmann. Eine Heraus­forderung lag auch in der Anbindung der unter­schied­lichen Roboter-Software­systeme, damit der Austausch von Informa­tionen möglich wird.

Das System hat sich bereits bei ersten Tests bewährt. Die Forscher haben bemerkt, dass Roboter auf dem Mars andere Algorithmen benötigen als auf der Erde, um ihre Position bestimmen zu können. Das liegt unter anderem an den sehr eintönigen Farben des Geländes, die es schwierig machen, land­schaft­liche Wieder­erkennungs­merkmale zu identi­fizieren. Genau in derartigen Erkennt­nissen liegt der größte Nutzen der Simulation: Fehler können behoben werden, bevor die Roboter eines Tages ihre acht­monatige Reise zum Mars antreten. Die Chance, dass vor Ort dann alles funktio­niert wie geplant, steigt erheblich.

U. Bremen / RK

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