Ein Teamplayer für den Mars

Einmal zum Mars, bitte! Mit Robotern können ferne Planeten erkundet werden, die der Mensch heute noch nicht einmal betreten kann. Für solche Missionsszenarien entwickelte das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) den hybriden Fahr-Schreitrover SherpaTT.

Ausgangslage // Mit Robotern in den Weltraum

Zur Erkundung unseres Sonnensystems werden Robotermissionen zunehmend wichtiger. Mit Robotern können aufwendige Experimente durchgeführt oder bemannte Missionen vorbereitet werden. Tausende Kilometer von der Erde entfernt, müssen die Roboter eigenständig entscheiden, ob zum Beispiel eine Gesteinsprobe entnommen werden sollte oder nicht.

Nach und nach soll eine logistische Kette aus Teams unterschiedlicher mobiler und stationäre Roboter aufgebaut werden. Ein potenzieller Kandidat für so ein Team ist der Rover SherpaTT. Das Robotics Innovation Center (RIC) des DFKI am Standort Bremen entwickelte den Roboter im Rahmen des Verbundprojekts TransTerrA, um ein derartiges Szenario auf der Erde zu erproben. Als rollender Rover kann er größere Geländebereiche erkunden und Boden- und Gesteinsproben sammeln, die er an stationäre Roboter übergibt. Im Schreitmodus kann er Hindernisse überwinden, die für „klassische“ Rover mit passivem Fahrwerk nicht zu bezwingen sind.

Lösung // Mit Arm, Kniegelenk und Lasersensoren zu mehr Interaktion

SherpaTT kann sowohl von Menschen ferngesteuert werden als auch autonom agieren. Er verfügt über ein aktives Fahrwerk, sodass er sich auch in schwierigem Gelände sicher fortbewegen kann. Im Gegensatz zu seinem Vorgänger aus dem Forschungsprojekt RIMRES, besitzt der SherpaTT nun ein Kniegelenk, mit dem er sich freier bewegen kann. Außerdem wurde die Beweglichkeit der Beine angepasst, sodass der nutzbare Arbeitsraum vergrößert werden konnte.

Der Rover ist mit Lidarsensor, Kamera und Laserscanner ausgerüstet. Damit ist er in der Lage, seine Position und Umgebung zu erfassen und sich zielgerichtet fortzubewegen.  Ähnlich wie selbstfahrende Autos erkennt SherpaTT mithilfe der Sensoren auch Objekte, wie zum Beispiel andere Roboter oder Hindernisse.

Darüber hinaus verfügt der Rover über einen Manipulatorarm. Ein Manipulatormodul erlaubt Robotern, mit ihrer Umgebung zu interagieren. Ein derartiges Modul ermöglicht ihm, Proben aufzunehmen und an seinen kleineren Teamkameraden, den Mikrorover Coyote-III, zu übergeben. Dank weiterer Schnittstellen kann der SherpaTT für unterschiedliche Aufgaben angepasst werden.

Ergebnis // Zuverlässig durch die Wüste

Bei Feldversuchen in Utah und Marokko beweist der Roboter mit einem Gewicht von 180 kg sein Können: Er bewegt sich zuverlässig in marsähnlichem Gelände fort. Dabei überwindet der Rover kleine und größere Unebenheiten ohne Probleme. Insgesamt konnte er eine Route von mehr als einem Kilometer zurücklegen. Diese Erkenntnisse werden innerhalb des Nachfolgeprojekts ADE – Autonomous Decision Making in Very Long Traverses vertieft und ausgebaut. Der Rover soll künftig autonom längere Distanzen von mehr als einem Kilometer in einer mond- oder marsähnlichen Umgebung zurücklegen. Es wird angestrebt, das SherpaTT auf diesen Fahrten dann auch selbstständig interessante Objekte untersucht und wissenschaftliche Daten aufnimmt.

Durch seine Sensorausstattung kann der Fahrrover seine Umgebung umfassend aufzeichnen und kartographieren. Auch die Interaktion mit dem Mikrorover Coyote-III konnte erfolgreich getestet werden.

Perspektive // Nicht nur für den Weltraum

Der Fahrrover SherpaTT wurde für die Erprobung von Erkundungsszenarien auf Planeten wie Mond und Mars entwickelt. Selbst wird er allerdings nicht zum Mars fliegen, dennoch lieferten die Experimente umfangreiche Erkenntnisse über potenzielle Einsätze auf erdfernen Planeten.

Der Rover kann aber auch auf der Erde genutzt werden: Der Roboter könnte in Katastrophengebieten oder sogar unter Wasser eingesetzt werden. Dafür muss nur der Zentralkörper gewechselt werden. Der sogenannte SherpaUW, die Unterwasserversion von SherpaTT, wird derzeit am DFKI RIC im Labor erprobt. Dank seines wasserdichten Fahrwerks eignet er sich zum Beispiel für die Erkundung von Manganknollenfeldern. Mangan ist ein wichtiger Bestandteil von Legierungen in der Stahlindustrie.

Im Rahmen des laufenden Forschungsprojekts ROBDEKON entwickelt das RIC den Rover weiter, um den Menschen in Rückbau- oder Dekontaminationsvorgängen zu unterstützen. Ein mögliches Szenario ist hier die Entsorgung von Giftmüllfässern in Deponien: Dort soll SherpaTT eingesetzt werden, um ein Bild des Räumbaggers zu generieren, damit ein Mensch den Bagger aus sicherer Entfernung fernsteuern kann.

Die Entwicklung des SherpaTT, das Projekt TransTerrA sowie das Vorgängerprojekt RIMRES wurden gefördert durch:
Das Projekt ROBDEKON wird gefördert durch:
ADE (OG10) wurde mit Mitteln aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 821988 finanziert:
KI Akteur
DFKI GmbH
Am Bremer Standort betreibt das DFKI das Robotics Innovation Center und die Cyber-Physical-Systems. Die Standortleitung liegt bei Herrn Prof. Dr. Frank Kirchner. zum KI Akteur