Montage modularer Bauteile zu einem Weltraumteleskop durch einen autonomen Roboterarm (Quelle: PULSAR Konsortium)
Montage modularer Bauteile zu einem Weltraumteleskop durch einen autonomen Roboterarm (Quelle: PULSAR Konsortium)
Weltraumrover bei der Durchführung von Experimenten im Rahmen einer Analogmission in der Wüste Utahs (Foto: Florian Cordes, DFKI GmbH)
Weltraumrover bei der Durchführung von Experimenten im Rahmen einer Analogmission in der Wüste Utahs (Foto: Florian Cordes, DFKI GmbH)
Szenario zur Teleoperation und Autonomie von Robotern für den kooperativen Aufbau und die Wartung eines Habitats auf dem Mond (Quelle: Meltem Yilmaz, DFKI GmbH)
Szenario zur Teleoperation und Autonomie von Robotern für den kooperativen Aufbau und die Wartung eines Habitats auf dem Mond (Quelle: Meltem Yilmaz, DFKI GmbH)

Applied AI - Space

Die Menschheit hat sowohl kommerzielles als auch wissenschaftliches Interesse an der Nutzung und Erkundung des Weltraums. Satelliten kreisen in Orbits um die Erde, um uns mit aktuellen Wetterdaten zu versorgen und uns Kommunikation in allen Winkeln der Welt zu ermöglichen. Auf der Internationalen Raumstation werden Experimente in Schwerelosigkeit durchgeführt. Durch die Untersuchung von Proben auf Planeten erhoffen wir uns Erkenntnisse über die Entstehung des Sonnensystems, des Universums und Hinweise auf außerirdisches Leben. Jedoch ist der Weltraum für Menschen nur schwer zugänglich und der Einsatz von Astronauten immer mit hohen Risiken und Kosten verbunden.

Roboter sind daher für die Durchführung der im Weltall anfallenden Aufgaben, wie den Aufbau und die Wartung von großen Strukturen und Satelliten auf Erdumlaufbahnen oder die Beprobung auf plantaren Oberflächen, unerlässlich. Gleichzeitig stellen diese Einsatzgebiete hohe Anforderungen an Systeme. Sie müssen mechatronisch dafür ausgelegt sein, den starken Belastungen, etwa durch den Transport von der Erde ins All oder der Landung auf einem anderen Planteten, Stand zu halten und im Vakuum unter Schwerelosigkeit und hoher Strahlung für den definierten Einsatzzeitraum fehlerfrei funktionieren. Je weiter die Roboter von der Erde entfernt sind, umso höher ist die Zeitverzögerung bei der Kommunikation. Während es für Roboter im Orbit noch möglich ist, sie via Teleoperation zu kommandieren, können sie ab einer großen Distanz nicht mehr ferngesteuert bedient werden. Daher ist es wichtig, dass die Systeme in der Lage sind, ihre Situation durch Sensoren und Methoden der Künstlichen Intelligenz selbstständig wahrnehmen und beurteilen zu können, um basierend darauf Entscheidungen zu treffen, Pläne zu erzeugen und diese kontrolliert in die Tat umzusetzen. 

Das anwendungsorientierte Team „Space“ konzentriert sich auf das Systemdesign und die KI-basierten Steuerungsmethoden der Weltraumroboter unter Berücksichtigung der Missionsanforderung sowie auf unterschiedliche Operationskonzepte für die Bedienung der Systeme von der Erde aus. Die Anwendungsfälle reichen von On-Orbit-Servicing bis zur Oberflächenexploration. Die technologischen Entwicklungen des Teams bieten vielfach auch einen Nutzen für irdische Anwendungen, wie beispielsweise beim Einsatz von Robotern in kontaminierten Umgebungen. Für den Transfer der benötigten Technologien kooperiert das Team „Space“ daher auch mit den anderen anwendungsbezogenen Teams, um einen möglichst großen Mehrwert der Forschungsarbeiten zu erzielen.  

Anwendungsschwerpunkte:

  • On-Orbit Operationen

    • Servicing von Satelliten
    • Aufbau großer Strukturen
    • Beseitigung von Weltraumschrott

  • Oberflächen-Exploration

    • Probennahme auf planetare Oberflächen
    • Probenrückführung

  • Aufbau, Betrieb und Wartung von Anlagen und Habitaten

    • Weltraumstationen (z.B. ISS)
    • Mondstation (z.B. Moon Village)

  • Teleoperation

Teamleitung:
Dipl.-Ing. Roland Sonsalla,
Alexander Dettmann, M.Sc.,
Dr.-Ing. Daniel Kühn

© DFKI GmbH
zuletzt geändert am 22.08.2019
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