Virtual Crater

Entwicklung einer virtuellen Simulations- und Demonstrationsumgebung zur planetarischen Exploration mit Fokus auf extraterrestrische Krater

Virtuelles Testbed (Quelle: DFKI GmbH)
Virtuelles Testbed (Quelle: DFKI GmbH)
Wissenschaftliche/r Leiter/in:
 
Projektleiter/in:
Dr. rer. nat. Jan Paul
Dr.-Ing. Yong-Ho Yoo
 
Ansprechpartner/in:

Das Ziel des Projekts „Virtual Crater“ ist die Entwicklung einer virtuellen Testumgebung, die es ermöglicht, Robotersysteme kostengünstig in einer realitätsnah simulierten, lunaren Kraterlandschaft zu programmieren, zu testen und zu optimieren. Eine Besonderheit dieses Projektvorschlages ist der Abgleich der geplanten virtuellen Testumgebung mit einer im DFKI im Rahmen des LUNARES Projektes (DLR Fkz: 50 RA 0706) aufgebauten realen, lunaren Kratertestumgebung. In diesem Rahmen arbeiten das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI GmbH) und Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung (RIF) e.V. als Partner zusammen.

Laufzeit: 01.05.2009 bis 31.08.2012
Zuwendungsempfänger: DFKI GmbH
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Förderkennzeichen: Gefördert von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. (50 RA 0903)
Partner: RIF
Anwendungsfelder: Weltraumrobotik
Verwandte Projekte: Lunares
Rekonfigurierbare Robotersysteme für lunare Missionen (07.2007- 12.2009)
SpaceClimber
Ein semi-autonomer freikletternder Roboter zur Untersuchung von Kraterwänden und -böden (07.2007- 11.2010)
Verwandte Software: MARS
Machina Arte Robotum Simulans

Projektdetails

Abb. 1: Echte und virtuelle Testumgebungen (Quelle: DFKI GmbH)
Abb. 2: Tool-Chain (Quelle: DFKI GmbH)

Das Ziel des Projekts „Virtual Crater“ ist die Entwicklung einer virtuellen Testumgebung, die es ermöglicht, Robotersysteme kostengünstig in einer realitätsnah simulierten, lunaren Kraterlandschaft zu programmieren, zu testen und zu optimieren. Eine Besonderheit dieses Projektvorschlages ist der Abgleich der geplanten virtuellen Testumgebung mit einer im DFKI im Rahmen des LUNARES Projektes (DLR Fkz: 50 RA 0706) aufgebauten realen, lunaren Kratertestumgebung. In diesem Rahmen arbeiten das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI GmbH) und Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung (RIF) e.V. als Partner zusammen.

Virtual Crater ist eine umfassende Simulationsumgebung, die es ermöglicht, Missionen zur Erforschung der Mondoberfläche zu programmieren und zu testen sowie neue Konzepte vorzuführen. Damit sich diese Testumgebung so realitätsnah wie möglich verhält, müssen verschiedene Parameter und Prozesse präzise identifiziert werden, um vielseitige Simulationskomponenten daraus abzuleiten. Um dies zu erreichen, werden umfassende physikalische Experimente durchgeführt werden, um diese mit analogen simulierten Experimenten zu vergleichen. Diese Experimente werden Referenzexperimente genannt. Die Simulation wiederum kann - zusammen mit speziellen Optimierungswerkzeugen - verwendet werden, um Hardware zu optimieren, Explorations-Szenarien aufzubauen und entsprechende Missionen zu simulieren. Abbildung 1 zeigt die realen und virtuellen Testumgebungen. Insbesondere zeigt sie die Integration des Roboter-Kontrollers in die realen und virtuellen Testumgebungen. Hierbei ist es wichtig, die Robotersteuerung ohne Anpassungen, sowohl an das Simulationssystem als auch an das reale Testbed anbinden zu können, so dass der virtuelle Roboter wie der reale programmiert und insbesondere durch denselben Programmcode gesteuert wird.  Um eine Verbesserung des Eindrucks der „Immersion“ in die virtuelle Welt zu erreichen, wird das Simulationssystem auf einem stereoskopischen Mehrschirm-Rückprojektionssystem (CAVE) sowie auf einem normalen Arbeitsplatzrechner als autarke Entwicklungsumgebung eingesetzt.

Um dieses Ziel zu erreichen, setzen wir eine effektive Toolchain (Abbildung 2) ein, um Systemparameter zu optimieren, indem wir die gegebenen lunaren Szenarien nahe an Echtzeit präzise modellieren und simulieren. Wichtig sind hierbei Echtzeitfähigkeiten, um die Konstruktion der Systeme intuitiv zu unterstützen, ausgearbeitete Boden-Kontaktmodelle sowie die Identifikation der entsprechenden Parameter für Regolith. In der Praxis lässt sich zeigen, dass ein mathematisches Modell, das mit Hilfe von Adams/Matlab aus einem physischen Aktuator abgeleitet und dann zu einem numerischen Modell vereinfacht wurde, in der Echtzeitsimulation VEROSIM verwendet werden kann.

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zuletzt geändert am 16.10.2018
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