Autonomer Roboterschwarm
Laufroboter erkundet Mars im Roboterschwarm
Laufroboter »Charlie« soll als Teil eines autonomen Roboterschwarms den bis zu sieben Kilometer tiefen Grabenbruch des Valles Marineris auf dem Mars erkunden. Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz entwickelte hierfür eine hominide Roboterplattform, die auch klettern kann.
Der auf dem Mars gelegene größte Grabenbruch des Sonnensystems ist für Wissenschaftler wegen möglicher Hinweise auf Wasservorkommen und frühere vulkanischer Aktivität von Interesse. Da die UV-Strahlung die Tiefen des Grabens nicht erreicht, wird sogar darüber spekuliert, dass die Voraussetzung für die Entwicklung außerirdischen Lebens vorliegen.
Die mit Schluchten, Bergen und Höhlen komplexe Topologie des Geländes macht die Erforschung jedoch extrem anspruchsvoll. In einem ersten Schritt im Rahmen der Forschungsinitiative VaMEx (Valles Marineris Explorer) des DLR Raumfahrmanagements wurden zunächst ein Rover und flugfähige Vehikel als Teilnehmer eines Roboterschwarmes entwickelt, die die Wegfindung und den Aufbau von Übersichtskarten für die Marsoberfläche ermöglichen sollen.
Für das Valles Marineris mit seinen zerklüfteten Felsformationen sind diese Plattformen jedoch ungeeignet. Um diese Lücke im Schwarm zu schließen, hat das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz unter Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. Frank Kirchner im Rahmen des Verbundvorhaben VIPE den vierbeinigen hominiden DFKI-Laufroboter »Charlie« entwickelt.
Es designte ferner eine übergeordnete Netzwerkintelligenz, die je nach Beschaffenheit des Terrains und Systemfähigkeiten entscheidet, welche Roboter zur Exploration eingesetzt werden. In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Medientechnik der TU München und der NavVis GmbH werden zudem Methoden der vollautonomen Positionierung und Kartierung entwickelt, die Charlie unter schwierigen Bedingungen eine driftarme Positionsbestimmung ermöglichen.
Die leichte, hochintegrierte Bauweise des Roboters macht in agil, was mit der taktilen Sensorik, die die Bodenbedingungen erfasst, eine Voraussetzung für den Einsatz in schwierigem Gelände ist. Im VIPE wurde die die Sensordaten verarbeitende Bewegungssteuerung um Verhaltensmodule erweitert, sodass auch unebene Untergründe und Hindernisse überwunden werden können.
Die Laufsteuerung verfügt über eine planende Ebene, die Wertänderungen in Echtzeit auf das jeweilige Laufmuster der einzelnen Beine schreibt, sodass vor Unebenheiten oder Hindernissen nicht zur »Planung« der weiteren Schritte angehalten werden muss. Selbst wenn sich der Untergrund nicht wie erwartet verhält, wenn er z.B. einsinkt, kann der Roboter dank der reaktiven Kontrollebene seine Bewegungen stabil fortsetzen.
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