Mondmission: Kollaborierende mobile Roboter überzeugen im ESA-Wettbewerb
Roboter trotz instabiler Kommunikation und ohne Sichtkontakt erfolgreich auf Erkundungstour jenseits der Erde zu schicken, das gelang einem Team aus Karlsruhe und Zürich beim jüngsten Wettbewerb der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) am besten.
Foto: panthermedia.net/Michael Rosskothen
Innovative Lösungen für die Erkundung von Ressourcen auf der Mondoberfläche zu entwickeln, das ist Ziel des „Space Resources Challenge“ der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und des Europäischen Innovationszentrums für Weltraumressourcen (ESRIC). Der mehrstufige Wettbewerb beinhaltete verschiedene, zum Teil unbekannte Herausforderungen, die mittels mobiler Roboter aus der Ferne, wie später auch auf dem Mond, gelöst werden müssen.
384 000 km Distanz zum Mond: Roboter steuern mit Zeitverzögerung
Besonders herausfordernd ist dabei die zeitverzögerte und teilweise instabile Kommunikationsverbindung zwischen Mission Control und den Robotern. Im Wettbewerb wurde dazu eine Einschränkung simuliert, wie sie auch bei der Überbrückung der knapp 384 000 km Distanz zwischen Erde und Mond bestehen würde. Weitere Herausforderung: Es gab keinen Sichtkontakt oder Zugriff auf die Robotersysteme.
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Die Teams hatten die Aufgabe, eine zuvor unbekannte Mondlandschaft autonom zu explorieren, zu kartografieren und in ihr mit mobilen Robotern zu navigieren. Die Roboter sollten dabei potenzielle Ressourcen lokalisieren und genauer untersuchen.
Als Gewinner des Wettbewerbs wurde diese Woche das das vom FZI angeführte Konsortium ARISE ausgezeichnet. Es ist ein Zusammenschluss von Robotik-, Geologie- und Weltraumfachleuten des FZI Forschungszentrums Informatik aus Karlsruhe, der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, Universität Zürich, Universität Basel sowie der Universität Bern. Neben der Siegprämie von 500 000 € für die weitere Forschung wurde ihnen in Aussicht gestellt, Teil einer echten ESA-ESRIC-Mond-Mission zu werden.
Zwölf Teams nahmen an dem Wettbewerb teil, fünf erreichten das Finale
Bei der ersten Phase des Wettbewerbs traten zwölf Teams im Rahmen eines Feldtests in einer mondähnlichen Umgebung in den Niederlanden gegeneinander an. Anhand der dort gezeigten Fähigkeiten wurden fünf Teams ausgewählt, um im Finale erneut anzutreten: das FZI Forschungszentrum Informatik, die ETH Zürich mit der Universität Zürich; Lukasiewicz-PIAP aus Polen; Mission Control Space Services aus Kanada und die Space Application Services aus Belgien sowie ein Forschungsverbund der Université Du Luxembourg, Dynamic Imaging Analytics, dem La Palma Research Centre, der Université de Lorraine und der Open University.
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Mit einem Team aus drei mobilen Robotern ging das FZI ins Finale. Eingesetzt wurden die beiden Laufroboter Spot und ANYmal sowie der vierrädrige Roboter Husky mit instrumentiertem Roboterarm. Dafür hatte das FZI Software entwickelt, die es dem Dreiergespann ermöglichte, die Aufgaben größtenteils autonom und kooperativ im Team durchzuführen.
Drei Roboter teilen sich Aufgaben situationsgerecht auf
Die Aufgaben haben sich die drei Roboter nach ihren jeweiligen Fähigkeiten untereinander selbst aufgeteilt. Die zwei Laufroboter haben schnell das gesamte Gelände erkundet und Ziele für die detaillierte Ressourcenanalyse für Husky identifiziert. Anschließend kam der mobile Handhabungsroboter Husky zum Einsatz. Mittels mitgeführter Geräte führte er z. B. Röntgenfluoreszenzanalysen sowie detaillierte Nahaufnahmen durch. Und das klappte laut dem Projektleiter des FZI Teams,Tristan Schnell, sehr gut: „Mein persönliches Highlight war, dass ich mir während unseres Wettbewerbsdurchlaufs viel Zeit für Fragen der Jury nehmen konnte, weil unsere Roboter wie geplant keine Eingaben von uns brauchten, sondern autonom agieren konnten.“
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In einem letzten Schritt in Richtung Weltraum mussten die Teilnehmenden nach dem Feldtest ein Proposal zur weiteren Steigerung der Weltraumtauglichkeit bei der ESA einreichen. Auf Basis des Feldtests und des geplanten weiteren Vorgehens wurde das vom FZI angeführte Konsortium als Sieger gekürt.
