Künstliche Intelligenz

Roboter erkunden Höhlen für planetare Erforschung

| Redakteur: Katharina Juschkat

Der sechsbeinige Laufroboter Crex auf autonomer Erkundungstour: Eines Tages sollen solche Roboter Höhlen auf fremden Planeten erkunden, um gute Standorte für eine Basis zu finden.
Der sechsbeinige Laufroboter Crex auf autonomer Erkundungstour: Eines Tages sollen solche Roboter Höhlen auf fremden Planeten erkunden, um gute Standorte für eine Basis zu finden. (Bild: DFKI GmbH)

Um auf fremden Planeten und Monden gute Standorte für eine mögliche Basis zu erkunden, haben Forscher des Forschungszentrums für künstliche Intelligenz neue Algorithmen getestet, damit Roboter autonom Höhlen erkunden können. Ein erster Test in Lavahöhlen auf den kanarischen Inseln verlief erfolgreich.

Höhlen auf dem Mond oder anderen Himmelskörpern sind in der Raumfahrt von großer Bedeutung, da ihre geschützte Lage eine gute Voraussetzung für ein zukünftiges Basislager ist. Um sie im Vorfeld auszukundschaften, bieten Roboter ideale Voraussetzungen, da sie ohne aufwendige Infrastruktur langfristig auf fremden Planeten operieren können. Bisherige Robotersysteme bieten allerdings noch nicht die nötigen Fähigkeiten, um solche unwegsame Gebiete autonom erkunden zu können.

Die Wissenschaftler des deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der Universität Bremen entwickelten dafür Softwaretools, die den teil- und vollautonomen Betrieb von Robotern in schwer zugänglichen Umgebungen ermöglichen. Der sechsbeinige Laufroboter Crex sowie der Sternrad-Rover Asguard IV dienten den Forschern als Testroboter für eine zweiwöchigen Feldtest auf den Kanarischen Inseln, die zahlreiche Lavahöhlen aufweisen.

Roboter muss autonom arbeiten können

Die Erkundung von Höhlen im Weltraum stellt besondere Anforderungen an die Methoden der Navigation und die mobilen Fähigkeiten eines Roboters. Zur Orientierung kann er lediglich auf Satellitenbilder und Höhenkarten, die aus dem Orbit aufgenommen wurden, zurückgreifen. Bei dieser komplexen Aufgabe wird der Roboter durch einen menschlichen Operator überwacht und unterstützt. Dafür entwickelten die Wissenschaftler eine weltraumtaugliche Kommunikationslösung, die eine sichere Datenübertragung zwischen dem Robotersystem und der Bodenstation über eine Satellitenverbindung ermöglicht.

Wird die Kommunikation zeitweilig unterbrochen, z.B. wenn der Roboter in eine Höhle fährt oder bei anderweitiger Abschattung der Kommunikationsbedingungen, hat der Operator die Möglichkeit, eine bestimmte Kommandosequenz für einen längeren Zeitraum zu bestimmen oder den Roboter autonom agieren zu lassen. Ein interaktives Wegplanungstool stellt ihm dabei eine Vorhersage über das Verhalten des Roboters während der Ausführung der Kommandosequenz bereit, so dass er diesen bei der Wegfindung unterstützen kann.

In besonders schwierigen Situationen, wie z.B. bei der Überwindung eines Grabens oder dem Erklimmen einer Steigung, setzen die Wissenschaftler auf eine sogenannte „In the loop-Simulation“. Hierbei wird die Ausführung der erstellten Bewegungspläne zunächst simuliert, bevor sie der Roboter tatsächlich ausführt. Dafür erstellt das System eigenständig genaue physikalische Simulationen seiner Umwelt. Die Repräsentation des Umweltmodells in der Simulation und für den Roboter ist dabei identisch, so dass dieser im Falle eines Hindernisses interaktiv mit Hilfe eines Operators aus verschiedenen Szenarien eine Lösung zur Überwindung des Hindernisses finden kann.

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