Autonome kollaborative Roboter Roboter-Team zur selbständigen Monderforschung bereit

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Im Projekt „CoRob-X“ wurde untersucht, wie sich potenzielle Orte für zukünftige Basislager auf dem Mond erreichen und erforschen lassen. Drei autonome kollaborative Roboter können jetzt als Team Lavahöhlen ganz allein erkunden. Sie legten ihre Prüfung auf Lanzarote ab.

Eine feste Station auf dem Mond, die als Ausgangspunkt für die weitere Erkundung unseres Sonnensystems dienen kann, ist ein Ziel der internationalen Raumfahrt. Optimale Bedingungen dafür könnten Krater oder Lavahöhlen bieten, die nicht nur Schutz vor Strahlung, Meteoriten und Temperaturschwanken gewähren. In letzteren werden auch wichtige Ressourcen wie gefrorenes Wasser vermutet. Bevor sich jedoch Menschen in die Tiefen des Erdtrabanten wagen, sollen diese vielversprechenden Orte durch autonome Roboter untersucht werden. Doch wie gelangen solche Rover in die Höhlen hinein?

Drei autonome kollaborative Roboter als Team

Während die heutige Rahmfahrt noch auf ferngesteuerte Einzelgänger setzt, untersuchen in dem vom DFKI Robotics Innovation Center koordinierten Projekt „CoRob-X“ (Cooperative Robots for Extreme Environments) neun europäische Partner seit März 2021 ein Explorationskonzept, das auf der Zusammenarbeit heterogener Robotersysteme basiert. Das Projekt ist eines der Abschlussvorhaben des Strategic Research Clusters (SRC) „Space Robotics Technologies“. Hier wurden grundlegende, für die robotische Erkundung benötige Technologien entwickelt, die in zukünftigen Raumfahrtmissionen zum Einsatz kommen sollen – dazu gehören u.a. ein adaptives Autonomiesystem für einzelne und kollaborative Roboter, ein allgemeines Software-Framework zur Sensordatenfusion sowie Umweltsensoren für die Lokalisierung und 3D-Kartenerstellung. Eine elektromechanische Schnittstelle ermöglicht zudem die Kupplung von Robotern mit anderen Systemen oder Werkzeugen bei gleichzeitiger Übertragung von elektrischer Energie, Daten und Wärme.

Missionstests auf Lanzarote

Im Mittelpunkt von „CoRob-X“ stand der Test und die Validierung der im SRC entwickelten Technologien, um den Robotern die Teamarbeit im Lavahöhlenszenario zu ermöglichen. Zum Team gehören die autonome Rover „SherpaTT“ und „Coyote III“ vom DFKI sowie der Rover „LUVMI-X“ des belgischen Unternehmens Space Applications Services NV/SA. Die Feldtests fanden auf Lanzarote statt, da die vulkanisch geprägte Kanareninsel mit ihren ausgedehnten Lavatunneln hierfür ideale Bedingungen bietet. In dieser realitätsnahen Umgebung wurden sowohl die Komponenten und Systeme als auch die vier Missionsphasen getestet.

In der ersten Phase nähert sich das Roboter-Team dem Höhleneingang – dem sogenannten Skylight – während es die Umgebung scannt und eine Karte davon erstellt. In der zweiten Phase befördert „LUVMI-X“ einen Sensorwürfel durch das Skylight ins Höhleninnere, um erste Informationen zu erhalten. Um die Fallgeschwindigkeiten auf dem Mond zu simulieren, wurden zum Hinablassen des Würfels eine elektrische Seilwinde mit Kabel verwendet. Die während dieses Vorgangs aufgenommen Daten liefern eine präzise 3D-Karte des Höhleneingangs. Ziel der dritten Missionsphase ist das Erreichen des Höhleninneren durch Hinablassen von „Coyote III“. Dafür dockt der Rover über eine Schnittstelle an ein von „SherpaTT“ bereitgestelltes Abseil- und Dockingsystem an. Ein daran befestigtes Kabel ermöglicht es ihm, sich langsam durch das Skylight hindurch abzuseilen und anschließend sicher am Höhlenboden zu landen. Unten angekommen startet die vierte und letzte Phase der Mission: „Coyote III“ erkundet das unbekannte Terrain und erstellt eine Karte der Höhlenumgebung.

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