VIPE

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

Der im iStruct Projekt entwickelte hominide Roboter Charlie wird im Verlauf des Vorhabens um bildgebende Sensoren und somit um eine Autonomiekomponente erweitert. (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
Der im iStruct Projekt entwickelte hominide Roboter Charlie wird im Verlauf des Vorhabens um bildgebende Sensoren und somit um eine Autonomiekomponente erweitert. (Foto: Daniel Kühn, DFKI GmbH)
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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: DFKI GmbH
Fördergeber:
Förderkennzeichen: Gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) mit Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Förderkennzeichen: 50NA1516.
Webseite:
Partner: Technische Universität München (TUM) NavVis GmbH
Team: Team I - Systemdesign
Team V - Verhaltenssteuerung und Simulation
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
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

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

2018


2016


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zuletzt geändert am 12.04.2018
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