Ralf Dittmann, Technik für Raumfahrtsysteme DLR Raumfahrt-Agentur

Transkript

1 Raumfahrt-Robotik Ein Überblick Ralf Dittmann, Technik für Raumfahrtsysteme DLR Raumfahrt-Agentur Folie 1

2 Raumfahrt-Robotik Ein Überblick Raumfahrt-Robotik: was ist das? Raumfahrt-Robotik ist Realität; Beispiele Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Folie 2

3 Raumfahrt-Robotik: was ist das? Eine Definition Definition Robotik nach VDI-Richtlinie 2860 Industrieroboter sind universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d. h. ohne mechanischen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen. Vor diesem Hintergrund bedeutet Robotik in der Raumfahrt die Bereitstellung ebensolcher Maschinen für alle denkbaren Anwendungsszenarien. Nach unserem Verständnis wird der Begriff Robotik in der Raumfahrt in Ergänzung der vorangestellten Definitionen auch für solche Maschinen angewandt, die aufgrund ihrer Sensorausstattung und Intelligenz in der Lage sind, die eigene Bewegung und das eigene Verhalten abhängig von ihrer Umwelt selbst zu steuern und den Gegebenheiten anzupassen. Folie 4

4 Raumfahrt-Robotik: was ist das? Besonderheiten der Raumfahrt Extreme Umweltbedingungen. Vakuum Extreme Temperaturdifferenzen Strahlungsumgebung Große Entfernungen Keine Steckdosen.bestimmen die Auswahl der Materialien, Bauweisen, Technologien Folie 5

5 Raumfahrt-Robotik: was ist das? Das Verhältnis zur terrestrischen Robotik Die Raumfahrt-Robotik wird wertvolle Technologien für terrestrische Robotikanwendungen verfügbar machen und umgekehrt von der terrestrischen Robotik profitieren Folie 6

6 Raumfahrt-Robotik Ein Überblick Raumfahrt-Robotik: was ist das? Raumfahrt-Robotik ist Realität; Beispiele Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Folie 7

7 Raumfahrt-Robotik ist Realität; Beispiele Das sowjetische Luna Programm Luna 9: Erste weiche Landung auf dem Mond Luna 16: Erste Rückführung von Mondgestein mit einer automatischen Sonde (Start ) Lunochod 1: Erster Mondrover (Start am ); trug wissenschaftliche Instrumente (Röntgenfluoreszenzspektrometer; Penetrometer) Folie 8

8 Raumfahrt-Robotik ist Realität; Beispiele Amerikanische Projekte Mars Pathfinder / Sojourner Start im Dezember 1996; Landung im Juli 1997 Mars-Rover Missionen Phoenix Start 08/2007; Landung 05/2008 Folie 9

9 Raumfahrt-Robotik ist Realität; Beispiele Amerikanische Projekte Handling und Servicing Special Purpose Dexterous Manipulator SPDM (2008) Orbital Express (2007) Folie 10

10 Raumfahrt-Robotik Ein Überblick Raumfahrt-Robotik: was ist das? Raumfahrt-Robotik ist Realität; Beispiele Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Folie 11

11 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Die Anfänge TVSAT 1 Reparatur- Vorschlag (1988) Folie 12

12 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Motivation Aus einem Bericht zum Raumfahrtjahr 2009: Folie 13

13 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm On Orbit Servicing & Exploration Mechatronische Basistechnologien (Arme, Hände, Werkzeuge) Fernsteuerungs- und Autonomiekonzepte Hilfsmittel zur Bodenkontrolle Geschäftsfeldstudien ROKVISS 2004 GETEX / ETS VII 1999 CX-OLEV 2006 TECSAS 2005 DEOS 2009, ΦB MARCO 1997 ESS / ESST 1997 VITAL ROTEX 1993 Folie 14

14 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm DEUTSCHE ORBITALE SERVICING MISSION Primäre re Zielstellung Einfangen eines taumelnden, unkooperativen Satelliten und gezielte Entsorgung in einem Wiedereintrittskorridor (De-Orbiting) Mit DEOS soll die Basis für das operationelle On-Orbit Orbit Servicing Systeme zur unbemannten, robotergestützten Inspektion, Wartung und Montage von orbitalen Infrastrukturelementen, zum kontrollierten Bahnwechsel und der Rückführung zur Erde gelegt werden. Gleichzeitig demonstriert DEOS wesentliche Fähigkeiten, die auch in der Exploration benötigt werden. Folie 15

15 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Zielsetzungen der Politik und der Agentur Der Zugang zum Weltraum soll mit Hilfe der Robotik nachhaltig gesichert werden. Deutschland will eine Schlüsselposition bei zukünftigen internationalen Kooperationsprojekten, insbesondere in der robotischen Exploration des Sonnensystems, besetzen. Das Profil Deutschlands als Hochtechnologie-Land soll geschärft werden. Die Raumfahrt-Robotik soll als Innovationsmotor für die terrestrische Wirtschaft genutzt werden. Für diese Aufgaben stellt das BMWi im Zeitraum bis 2012 jährlich 20 M zur Verfügung Folie 16

16 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Nachhaltigkeit in der Raumfahrt, was heißt das? Folie 17

17 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Exkurs Space Debris Folie 18

18 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Exkurs Space Debris Folie 19

19 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Exkurs Space Debris Folie 20

20 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Exkurs Space Debris Einfluss von De-Orbiting Manövern Eingebautes De-Orbiting verzögert die Entwicklung; kann aber keine Trendwende einleiten! Folie 21

21 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Space Debris Beseitigung Eine Lösung Aktives Deorbiting Folie 22

22 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Exploration Folie 23

23 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Exploration Orbiter Kommunikation Wissenschaft Probenrückführung <- Probenrückführung <- Startfähigkeit Lander Präzisionslandung Wissenschaft Rover / Roboter Mobilität / Autonomie Montage Wissenschaft Energieversorgung Labor Wissenschaft In situ ressource utilization Folie 24

24 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Vorbereitung von internationalen Kooperationen in der Exploration Die DLR Raumfahrtagentur wird zu diesem Zweck Vorhaben aus Industrie und Forschung durch Zuwendungen fördern Kriterien bei der Auswahl der Fördervorhaben Schlüsseltechnologie Anwendungsbreite Transferpotential Folie 25

25 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Schlüsseltechnologein der Explorartion Welche Technologiebereiche erfüllen diese Anforderungen? Sensortechnik und Sensordatenverarbeitung Verfahren und Methoden zur (Relativ-)Navigation und Selbstlokalisation Verbesserte Mensch-Maschine Schnittstellen Fortschrittliche Robotersteuerungen. Folie 26

26 Raumfahrt-Robotik Ein Überblick Raumfahrt-Robotik: was ist das? Raumfahrt-Robotik ist Realität; Beispiele Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Folie 27

27 Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Ein Szenario Folie 28

28 Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Ein Szenario Folie 29

29 Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Ein Szenario Folie 30

30 Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Ein Szenario Folie 31

31 Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Wir könn(t)en sie gestalten Folie 32

32 Robotik; Schlüsseltechnologie der Zukunft denn Robotik. macht ferne Welten erreichbar kann den sicheren Zugang zum Orbit bewahren wird die Art und Weise, wie wir Raumfahrt betreiben, verändern Folie 33

33 Die Zukunft der Robotik in der Raumfahrt Folie 34

34 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Folie 35

35 Robotik im deutschen Raumfahrt-Programm Folie 36