Entern

Umgebungsmodellierung und Navigation für robotische Weltraum-Exploration

Das Projekt Entern befasst sich mit Technologien für den autonomen Betrieb von Robotern in lunaren und planetaren Explorationsmissionen. Es werden dabei die Themen Operation & Kontrolle, Umweltmodellierung und Navigation behandelt. Ziel ist es die autonomen Fähigkeiten von einzeln agierenden Robotersystemen in besonders schwierigen Bereichen wie Kratern und Höhlen zu verbessern. In der Umsetzung wird dafür unter anderem auf On-board-Simulation gesetzt. Dies ermöglicht dem Roboter kritische Situationen besser selbständig bewerten zu können.

Laufzeit: 01.10.2014 bis 31.12.2017
Zuwendungsempfänger: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH & Universität Bremen
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Förderkennzeichen: Gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen 50RA1406 (DFKI) und 50RA1407 (Universität Bremen).
Partner:

Universität Bremen

Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: iMoby
Intelligent Mobility (04.2009- 06.2012)
LIMES
Lernen intelligenter Bewegungen kinematisch komplexer Laufroboter für die Exploration im Weltraum (05.2012- 04.2016)
VirGo4
Vorhersagesysteme in reaktiven Gruppen autonomer Roboter (04.2011- 06.2014)
Verwandte Robotersysteme: CREX
Crater Explorer
ASGUARD IV
Advanced Security Guard V4
CREX
Crater Explorer
Verwandte Software: MARS
Machina Arte Robotum Simulans
Rock
Robot Construction Kit

Projektdetails

Übersicht der Teilaspekte die im Entern Projekt behandelt werden. (Quelle: Jakob Schwendner, DFKI)

Das Projekt Entern befasst sich mit robotischen Systemen für lunare und planetare Explorationsmissionen. Insbesondere werden dabei Technologien zur robusten autonomen Erkundung von Kratern und Höhlen im Kontext von Raumfahrtmissionen entwickelt. Derartige Umgebungen sind von besonderem wissenschaftlichen Interesse und stellen durch ihre geschützte Lage potentielle Standorte für zukünftige Infrastrukturen und Habitate dar.

Die Navigation in den genannten Umgebungen stellt besondere
Anforderungen an die Methoden der Navigation und die mobilen Fähigkeiten
robotischer Systeme. Inhalt des Projekts Entern ist die Entwicklung von Software- und Hardwarelösungen um existierende hochagile Explorationssysteme in diesen Umgebungen teil- und vollautonom betreiben zu können. Dabei werden die Themen Umweltmodellierung, Navigation sowie Operation und Kontrolle behandelt.

Das Anwendungsszenario befasst sich mit der Navigation zu interessanten
geographischen Stellen wie Höhlen oder Kratern mit Hilfe von Luftbildern
oder Aufnahmen eines Orbiters. Um das komplexe und steile Gelände an diesen Orten zu überwinden, werden genaue physikalische Simulationen des Systems in Umweltrepräsentationen eingesetzt, die auf dem System erzeugt wurden. Durch eine einheitliche Repräsentation des Umweltmodells für Simulation und Robotersystem kann eine Lösung der Situation sowohl in einer interaktiven Weise mit Hilfe eines Operators als auch durch autonome Durchführung der Simulation auf dem Robotersystem selbst erzeugt werden.

Die Entwicklung einer Umgebungsrepräsentation und benötigter Softwaretools sowie die Einbindung der Simulation zur On-board-Ausführung sind wesentlicher Kernbestandteil der Arbeiten. Weiterhin werden die Einbindung einer Kontrollstation und die relevanten Aspekte wie Überwachung der Kommunikation und asynchrones Missionsmanagement in Bezug auf das Zielszenario betrachtet. Der Navigationsaspekt spielt dabei eine weitere wichtige Rolle. So wird in dem Projekt speziell auf die Schwierigkeiten bei der Navigation von Kratern und Höhlen eingegangen. Die Kartierung wird durch die Nutzung von künstlichen Landmarken gestützt und die erzeugten Daten können in existierenden Geoinformationssystemen referenziert werden.

Die im Projekt entwickelten Verfahren werden an den existierenden Systemen Asguard sowie CREX evaluiert. Die Systeme werden den Aufgaben entsprechend in Hard- und Software angepasst.

Videos

Feldtests während des Projekts ENTERN

Die neueste Version von ASGUARD mit autonomen Navigationsfunktionen.

Publikationen

2018

Internal Simulation for Autonomous Robot Exploration of Lava Tubes
Raúl Domínguez, Sascha Arnold, Christoph Hertzberg, Arne Böckmann
Editors: Automation and Robotics Proceedings of the 15th International Conference on Informatics in Control
In ICINCO 2018, (ICINCO-2018), 29.7.-31.7.2018, Porto, SCITEPRESS, volume 2, pages 144-155, Jul/2018. ISBN: 978-989-758-321-6.
Adaptive Localization and Mapping for Planetary Rovers
Javier Hidalgo Carrió
2018. Universität Bremen.

2017

Climbing Steep Inclines with a Six-Legged Robot using Locomotion Planning
Janosch Machowinski, Arne Böckmann, Sascha Arnold, Christoph Hertzberg, Steffen Planthaber
In International Conference on Robotics and Automation, (ICRA), 29.5.2017, Singapore, IEEE, May/2017.
Gaussian Process Estimation of Odometry Errors for Localization and Mapping
Javier Hidalgo Carrió, Daniel Hennes, Jakob Schwendner, Frank Kirchner
In IEEE International Conference on Robotics and Automation, (ICRA), 29.5.-03.6.2017, Singapore, IEEE, 2017.

2016

On the Design of Attitude-Heading Reference Systems Using the Allan Variance
Javier Hidalgo Carrió, Sascha Arnold, Pantelis Poulakis
In IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, o.A., volume 63, pages 656-665, Apr/2016.
EnviRe - Environment Representation for Long-term Autonomy
Javier Hidalgo Carrió, Sascha Arnold, Arne Böckmann, Anna Born, Raúl Domínguez, Daniel Hennes, Christoph Hertzberg, Janosch Machowinski, Jakob Schwendner, Yong-Ho Yoo, Frank Kirchner
In AI for Long-term Autonomy Workshop on the International Conference on Robotics and Automation (ICRA), (ICRA-16), 16.5.-20.5.2016, Stockholm, o.A., 2016.

2015

Environment Representation: Antecedents and Directions
Javier Hidalgo Carrió, Sascha Arnold, Raúl Domínguez, Yong-Ho Yoo, Arne Böckmann, Anna Born, Behnam Asadi
series DFKI Documents, volume 15-03, Sep/2015. DFKI GmbH.
On-Board Simulator for Autonomy Enhancement in Robotic Space Missions
Raúl Domínguez, Jakob Schwendner, Frank Kirchner
In Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA), (ASTRA), 11.5.-13.5.2015, Noordwijk, inproceedings ASTRA, 2015.
Entern -- Environment Modelling and Navigation for Robotic Space-Exploration
Jakob Schwendner, Javier Hidalgo Carrió, Raúl Domínguez, Steffen Planthaber, Yong-Ho Yoo, Behnam Asadi, Janosch Machowinski, Christian Rauch, Frank Kirchner
In Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA), (ASTRA), 11.5.-13.5.2015, Noordwijk, inproceedings ASTRA, 2015.
First Experimental Investigations on Wheel-Walking for Improving Triple-Bogie Rover Locomotion Performances
Martin Azkarate, Martin Zwick, Javier Hidalgo Carrió, Robin Nelen, Tim Wiese, Pantelis Poulakis, Luc Joudrier, Gianfranco Visentin
In Advanced Space Technologies for Robotics and Automation, (ASTRA), 11.5.-13.5.2013, Noordwijk, inproceedings ASTRA, 2015.

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zuletzt geändert am 04.01.2024