Künstliche Intelligenz für die extraterrestrische Exploration Stand der Robotertechnik und alternative Konzepte für die Zukunft Prof. Dr. Frank Kirchner Universität Bremen, FB 3, AG-Robotik DFKI Robotik Labor Bremen Robert Hooke Str. 5 28359 Bremen
Planetarische Exploration Bild in Richtung der Twin Peaks, aufgenommen während der Pathfinder-Mission zum Ares Vales, Mars (1997) JPL 2 / 16
Planetarische Exploration mit Robotern Die Ziele von planetarischen Explorationen können in 2 Kategorien geteilt werden: Planetarische Charakterisierung: Geologie, Geochemie, Topographie, Klima, Atmosphärische Wissenschaften (z.b. Wetteruntersuchungen) Exobiologische Untersuchungen: Die Suche nach Spuren von Leben (noch vorhandenen oder ausgestorbenen) Zwei Klassen von Robotern: Lander mit Armen Viking Arm (1976) NASA Mobile Systeme Fahrende Rover Laufroboter Hüpfende Roboter Fliegende Roboter Vega-Mission (1975) Ballon CNES Micro-Rover Sojourner (1997) NASA 3 / 16
Microgravity Roboter : Zeitskala? Surveyor 1..7 Lunokhod 2 1966-68 1973 Sejourner MSR 2004 Today 1997 1970 Lunokhod 1 Spirit & Oportunity 2020 2013 ExoMars 4 / 16
Planetarische Exploration mit Rovern Exo-Mars (2011 oder 2013) Suche nach Spuren von Leben Geplant: ~120kg Gewicht (ursprünglich mehr / Kosten!) 180 SOLS geplant Pasteur Wissenschaftspayload Panoramakamera IR-Spektrometer Ground Penetrating Radar(GPR) Mössbauer >Spectrometer Bohrer bis 2m Teife Laser-Induced Breakdown Spectroskop (LIBS) Mikroskop X-Ray Diffractometer usw (noch offen) ESA 2006 ESA 2006 5 / 16
Zusammenfassung: Stand der Technik Bisher: Missionen mit 6-8 rädigen Rovern Missionen mit nur einem Roboter Keine Kooperationen / keine Infrastruktur komplexerer Art Rein wissenschaftliche Missionen mit Fokus auf Exobiologie Exogeologie Missionen in vorwiegend leichtem Gelände und möglichst unter Ausschluss von Autonomie Krater/Canyons können nur begrenzt untersucht werden Autonomie (dynamische Umgebung) Mobilität 6 / 16
Krater auf dem Mars Krater und Canyons sind von hohem wissenschaftlichen Interesse: Zugang zu verschiedenen Sedimentschichten Zugang zu vereisten Wasser (Mondpole) Mögliche Mikrohabitate in Spalten, Höhlen Anderes Klima als an der Oberfläche Kaum Strahleneinwirkung Möglicher Zufluchtsort für biologische Organismen Abb. Rover Opportunity am Cape Verde NASA Neue Mondprogrammplanungen Mona Lisa (OHB Systems) LIVE (EADS) sehen Kraterexploration als einen Schwerpunkt. Animation vom Victoria Krater NASA Krater mit Eis in der Vastitas Borealis-Ebenen (Mars Express) ESA/DLR 7 / 16
Laufroboter für schwieriges Terrain Projekte: Dante (NASA/CMU) Lemur(NASA/JPL) SCORPION (DFKI Labor Bremen, NASA) ARAMIES (DFKI Labor Bremen, ESA/DLR) Lemur IIa (NASA/JPL) Lemur IIb (NASA/JPL) SCORPION (DFKI Labor Bremen) ARAMIES (DFKI Labor Bremen) 8 / 16
Erklimmen von Kraterabhängen Eigenschaften laufender Roboter Trajektorien mit partiellen Bodenkontakt Hohe Traktion in steilen Gelände High Flexibilität Verschiedene Laufmuster/-haltungen Omnidirektionale Bewegung Multifunktionalität Video: DFKI Scorpion Roboter beim Abstieg in einen künstlichen Krater Animation: Abstieg in einem Krater 9 / 16
Ausblick 2 Hauptbereiche an zukünftigen Herausforderungen für planetarische Robotik: Eindringen in Krater, Spalten, Höhlen Neuartige Mobilität Autonomie Kooperative Ansätze Aufbau planetarischer Infrastruktur z.b. Habitate Teleskope Energieversorgung Mögliche Lösungen: Kooperative Roboter Flexible Roboter (Multi Purpose) 10 / 16
Vielen Dank für Ihre AufMerksamkeit www.dfki.de/ robotik 11 / 16