VIPE

Exploration in schwer zugänglichem Terrain anhand visueller und propriozeptiver Daten im Valles Marineris

Ziel der vom DLR Raumfahrtmanagement ins Leben gerufenen Initiative „VaMEx - Valles Marineris Explorer“ ist die vollautonome Exploration eines bis zu 7 km tiefen Grabenbruchs auf dem Mars durch einen heterogenen Roboterschwarm. Diese Umgebung erscheint u.a. aufgrund der früheren vulkanischen Aktivität sowie den Hinweisen auf Wasservorkommen äußerst vielversprechend für eine Vielzahl von wissenschaftlichen Fragestellungen. Um ein umfassendes Bild des Valles Marineris und somit potentieller Nischen für außerirdisches Leben zu gewinnen, müssen gerade auch schwer zugängliche Bereiche in die Exploration einbezogen werden. Dies soll mittels einer hominiden Roboterplattform und neuartigen Ansätzen der vollautonomen Positionierung, Kartierung und Navigation gelingen, die den Umgebungsbedingungen gerecht werden.

Laufzeit: 01.05.2015 bis 30.06.2018
Zuwendungsempfänger: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH
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 Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Förderkennzeichen: 50NA1516.
Webseite: http://www.vamex-vipe.de/
Partner: Technische Universität München (TUM) NavVis GmbH
Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: iStruct
Intelligente Strukturen für mobile Robotersysteme (05.2010- 08.2013)
iMoby
Intelligent Mobility (04.2009- 06.2012)
Verwandte Robotersysteme: Charlie
iStruct Demonstrator
Charlie
iStruct Demonstrator
Verwandte Software: Bagel
Biologically inspired Graph-Based Language
Bagel
Biologically inspired Graph-Based Language

Projektdetails

Detailaufnahme der beweglichen Wirbelsäulenstruktur. (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)

Der Valles Marineris, ein zerklüfteter Grabenbruch, stellt hohe Anforderungen an eine Explorationsmission, die mittels eines Schwarms heterogener Roboter durchgeführt werden soll. Während die im Vorhaben VaMEx I erforschte Kombination aus Rovern und Fluggeräten bereits eine wesentliche Erweiterung des Einsatzbereichs für eine Explorationsmission ermöglicht,
stellt die Erkundung von Höhlen, steilen Hängen und zerklüfteten Felsformationen weiterhin eine große Herausforderung für eine autonome Navigation dar. Ziel des Vorhabens VIPE ist es, diese verbleibende Lücke im Roboterschwarm zu schließen. Um dies effizient und kostengünstig zu erreichen, soll dabei auf Expertise und Hardware aus vorangegangenen Vorhaben  zurückgegriffen sowie Synergien mit parallel laufenden Vorhaben ausgenutzt werden. So soll für die Entwicklung der hominiden Roboterplattform auf dem im Vorhaben „iStruct“ entwickelten vierbeinigen Laufroboter „Charlie“ aufgebaut werden. Dieser ist aufgrund seiner leichten und hochintegrierten Bauweise, seiner Agilität und taktilen Sensorik ideal geeignet um schwieriges Gelände zu überwinden. Weiterhin soll ein neuartiger visueller Positionierungs- und Kartierungsansatz erforscht werden, der durch den Einsatz einer 360° Panoramakamera eine sehr driftarme Positionsbestimmung auch unter den erwähnten, anspruchsvollen Bedingungen ermöglicht. Diese visuelle Positionierung soll durch einen komplementären propriozeptiven Ansatz ergänzt werden, der anhand von taktilen Sensoren die Körperlage und -bewegung im Raum wahrnimmt und in Positionsinformationen umsetzt. Dies ist Voraussetzung für eine Bewegungsplanung und reaktive Bewegungssteuerung, die den Roboter  autonom Hindernisse überwinden lassen. Durch Austausch der Kartendaten mit einer übergeordneten Netzwerkintelligenz ist eine vollautonome Navigation selbst in schwierigem Gelände möglich. Die in diesem Vorhaben zu erforschenden Technologien sind auch auf der Erde in zahlreichen Anwendungen wie der Personennavigation, Servicerobotik, Höhlenexploration, beim Katastrophenschutz (Fukushima, Erdbebengebiete, etc.) von großem Nutzen. Dabei sind jedoch zusätzliche Anforderungen zu berücksichtigen. Ziel dieses Vorhabens ist es daher außerdem, die für zentrale Transferanwendungen notwendigen Erweiterungen dieser Schlüsseltechnologien zu erforschen, um diese für terrestrische Anwendungen nutzbar zu machen.

Publikationen

2021

Experience-Based Behavior Adaptation of Kinematically-Complex Robots
Alexander Dettmann
In n.n., Feb/2021. Universität Bremen.

2020

Design and Evaluation of an Active Artificial Spine in a Hominid Robot
Daniel Kuehn, Alexander Dettmann, Frank Kirchner
In International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, IJMERR, volume 9, pages 387-394, Mar/2020.
Control of Active Multi-Point-Contact Feet for Quadrupedal Locomotion
Alexander Dettmann, Daniel Kuehn, Frank Kirchner
In International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, IJMERR, volume 9, pages 481-488, Mar/2020.

2019

MARS / EUROPA INPPS Flagship High Power Space Transportation
Frank Jansen, Benedikt Bergmann, Tim Brandt, Friedrich Damme, Emmanouil Detsis, Simona Ferraris, James AP Findlay, Ikkoh Funaki, Oliver Funke, Jan Thimo Grundmann, Lamartine Nogueira Frutuoso Guimaraes, Martin Hillebrandt, Anatoly S. Koroteev, Daniel Kühn, Jim C. Kuijper, Frederic Masson, Volker Maiwald, Jürgen Oberst, Stephane Oriol, Stanislav Pospisil, Martin Richter, Lars Schanz, Alexander V. Semenkin, Alexander E. Solodukhin, Ivan Stekl, Tim Tinsley, Maria Cristina Tosi, Ch. Waldmann, Jean-Claude Worms
In Proceedings of the 70th International Astronautical Congress, (IAC-2019), 21.10.-25.10.2019, Washington, D.C., o.A., Oct/2019.
Virtual Validation and Verification of the VaMEx Initative
Joern Teuber, Rene Weller, Luisa Buinhas, Daniel Kuehn, Philipp Dittmann, Abhishek Srinivas, Frank Kirchner, Roger Foerstner, Oliver Funke, Gabriel Zachmann
In Proceedings of the 16th International Planetary Probe Workshop, (IPPW-2019), 08.7.-12.7.2019, Oxford, o.A., 2019.
VaMEx-VTB – A Modular Virtual Tesbed for Multimodal Autonomous Planetary Missions
Joern Teuber, Rene Weller, Luisa Buinhas, Daniel Kuehn, Philipp Dittmann, Abhishek Srinivas, Frank Kirchner, Roger Foerstner, Oliver Funke, Gabriel Zachmann
In Proceeding of the 70th International Astronautical Congress, (IAC-2019), 21.10.-25.10.2019, Washington DC, DC, o.A., 2019.

2018

Exploration in Inaccessible Terrain Using Visual and Proprioceptive Data
Alexander Dettmann, Daniel Kuehn, Dominik Van Opdenbosch, Tobias Stark, Heiner Peters, Sankaranarayanan Natarajan, Sebastian Kasperski, Arne Böckmann, Adrian Garcea, Eckehard Steinbach, Frank Kirchner
In Proceedings of the 14th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space, (iSAIRAS-2018), 04.6.-06.6.2018, Madrid, o.A., Jun/2018.
Binary software packaging for the Robot Construction Kit
Thomas M. Roehr, Pierre Willenbrock
In Proceedings of the 14th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space, (iSAIRAS-2018), 04.6.-06.6.2018, Madrid, ESA, Jun/2018.
Analysis of Using an Active Artificial Spine in a Quadruped Robot
Daniel Kuehn, Alexander Dettmann, Frank Kirchner
In 2018 4th International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR), (ICCAR-2018), 20.4.-23.4.2018, Auckland, IEEE Xplore online, Apr/2018.
Improved Locomotion Capabilities for Quadrupeds Through Active Multi-Point-Contact Feet
Alexander Dettmann, Daniel Kuehn, Frank Kirchner
In 2018 4th International Conference on Control, Automation and Robotics (ICCAR), (ICCAR-2018), 20.4.-23.4.2018, Auckland, IEEE, Apr/2018.
Modular Payload-Items for Payload-assembly and System Enhancement for Future Planetary Missions
Wiebke Brinkmann, Florian Cordes, Thomas M. Roehr, Leif Christensen, Tobias Stark, Roland Sonsalla, Roman Szczuka, Niklas Alexander Mulsow, Felix Bernhard, Daniel Kuehn
In Proceedings of the 2018 IEEE Aerospace Conference, 03.3.-10.3.2018, Big Sky, Montana, IEEE, Mar/2018.

2016

Multi-Funktionalität am Beispiel des hominiden Roboters Charlie
Daniel Kuehn
In Proceedings of the VDI-Zukunftskonferenz "Humanoide Roboter" 2016, 13.12.-14.12.2016, Munich, o.A., Dec/2016.
Design and development of a hominid robot with local control in its adaptable feet to enhance locomotion capabilities
Daniel Kuehn
pages 223, Robotics Innovation Center Robert-Hooke-Straße 1 28359 Bremen, Germany, Dec/2016. DFKI GmbH RIC.

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zuletzt geändert am 04.01.2024