Vierbeiner und andere Roboter: ESA-Astronaut testet Avatar-Steuerung zwischen ISS und Erde
25. Januar 2024 | Telerobotik-Experimentreihe Surface Avatar
Vierbeiner und andere Roboter: ESA-Astronaut testet Avatar-Steuerung zwischen ISS und Erde
ESA-Astronaut Marcus Wandt steuert Roboter aus dem All
Für das Experiment „Surface Avatar“ kommandierte der schwedische ESA-Astronaut Marcus Wandt von der Internationalen Raumstation (ISS) aus verschiedene Roboter-Systeme.
Mensch und Roboter sind bereit: Neue Experimente für Surface Avatar
Die Telerobotik-Experimentreihe „Surface Avatar“ dient insbesondere der Weiterentwicklung von kollaborativen Roboter zur Unterstützung von Astronautinnen und Astronauten. Das Projekt wird vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik geleitet, in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum.
Robot Command Terminal: Steuerungsgerät an Bord der ISS
Im Columbus-Modul der Internationalen Raumstation ISS befindet sich das Robot Command Terminal für die Surface-Avatar-Experimente. Neben einem Laptop mit grafischer Benutzeroberfläche lassen sich die Roboter über zwei Eingabe-Stationen kommandieren: Über den Joystick sigma (links) kann ESA-Astronaut Marcus Wandt Kontrolle über die Bewegungs- und Blickrichtungen der verschiedenen Roboter auf intuitive Art steuern. Mit dem Interaktionsgerät (rechts) lassen sich die Arme der Roboter steuern als ob es der eigene wäre. Die Steuerung ist über sieben Freiheitsgrade geregelt, sodass sich die Bewegungen sehr natürlich anfühlen. Dank eingebauter Kraftrückkoppelung fühlt der Astronaut was der Roboter „fühlt“, indem er den entsprechenden Widerstand spürt, wenn der Roboter etwas berührt oder greift.
Der schwedische ESA-Astronaut Marcus Wandt steuerte für das Experiment „Surface Avatar“ von der ISS aus verschiedene Roboter-Systeme auf der Erde.
Mit dem Experiment wollen die Forschenden herausfinden, wie sich Zeitverzögerungen auf die Fernsteuerung von Robotern auswirken.
Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration, Mond, Mars, ISS
Im Marslabor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen herrscht konzentrierte Stille – die Verbindung zur Internationalen Raumstation ISS steht. Das Experiment „Surface Avatar“ hat grünes Licht und der schwedische ESA-Astronaut Marcus Wandt kommandiert vom Columbus-Modul aus den ersten von insgesamt drei Robotern im irdischen Marslabor. Ergänzend zu den Experimenten im Juli 2023 testeten die Entwickelnden, wie sich insbesondere die Zeitverzögerung auf das Steuern von Robotern bei Weltraummissionen auswirkt. Kollaborative, intelligente Roboter sollen Raumfahrende künftig bei Erkundungsmissionen zum Mond oder Mars unterstützen.
Das Forschungsteam entwickelt neuartige Technologien, die es einem Menschen erlauben, alleine mehrere Roboter feinfühlig zu steuern, sie teil- oder vollautonom agieren zu lassen sowie eine Aufgabe von unterschiedlichen Robotern gemeinsam ausführen zu lassen. Das Projekt Surface Avatar wird vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik geleitet und erfolgt in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum GSOC.
Weltpremiere und Herausforderung Teamwork
In dem neuen und komplexeren Experiment-Setup stieß erstmals der vierbeinige DLR-Roboter Bert dazu und eröffnete damit eine Weltpremiere in der Telerobotik. Bisher wurden ausschließlich radbetriebene Roboter von Astronauten aus dem Weltall ferngesteuert. Bert beherrscht mehrere Gangarten. Dank seiner beinbasierten Fortbewegung kann er unwegsames Terrain einschließlich kleiner Höhlen erkunden, die seine rollenden Teamkollegen nicht erreichen. ESA-Astronaut Marcus Wandt ließ den Vierbeiner daher die Umgebung auskundschaften und das Gelände mit seinen Kamera-Augen überwachen. Mit Berts „laufenden“ Informationen im Hintergrund, wandte sich Wandt den anderen Robotern zu: dem humanoiden Serviceroboter Rollin‘ Justin des DLR sowie dem Interact Rover der ESA.
Zusammenarbeit ist schon zwischen Menschen ein komplexe Angelegenheit. Absprachen müssen getroffen und gegenseitige Absichten verstanden werden. Wenn nun unterschiedliche Roboter ein Team bilden und eine Aufgabe gemeinsam erfolgreich erledigen sollen, ist dies eine besondere Herausforderung. Für den Aufbau eines Habitats etwa ist es sehr hilfreich, die unterschiedlichen Fähigkeiten von mehreren Robotern zu kombinieren. Im ersten Experiment dieser Art meisterten der humanoide DLR-Roboter Rollin‘ Justin und der Interact Rover der ESA ihre Aufgabe und installierten gemeinsam ein kurzes Rohr, das ein wissenschaftliches Messgerät abbildet. Unter dem Kommando von Astronaut Wandt nutzte Rollin‘ Justin seine geschickten Hände, um das Rohr sicher zu greifen und zur Messstelle zu manövrieren. Wandt nutzte anschließend die Fernsteuerung des Interact Rovers, um das durch Justin in Position gehaltene Rohr zu installieren.
Raumfahrt-Spitzenforschung
„Zukünftige Mond- und Marsstationen, einschließlich der Habitate für Astronautinnen und Astronauten, werden von Robotern aufgebaut und gewartet werden, die unter Anleitung der Raumfahrenden agieren. Unsere neuesten Regelungs- und KI-Algorithmen ermöglichen es einer einzigen Person, ein komplettes Team unterschiedlichster Roboter zu kommandieren. Mit dieser Technologie ist unser DLR-ESA Team weltweit führend“, sagt Prof. Alin Albu-Schäffer, Direktor des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik.
Damit sich die Forschenden während der zweieinhalb Stunden auf die wissenschaftlichen Aufgaben und Wartungsszenarien durch das Roboter-Team konzentrieren konnte, hatte das Columbus-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen die anderen Aktivitäten an Bord der ISS im Blick und sorgte für den zuverlässigen Betrieb. So gehört Surface Avatar zu insgesamt zehn deutschen Experimenten, die ESA-Astronaut Marcus Wandt im Rahmen seiner Axiom Space Mission Muninn durchführt.
