Seit mehreren Jahrzehnten werden Fahrzeuge auf dem Mars ausgesetzt, um den Planeten zu erkunden. Im Alleingang können sie es jedoch nicht schaffen, denn die interessanten Stellen, an denen beispielsweise Wasser oder Spuren von Leben zu finden sein könnten, sind sehr schwer zugänglich. Im Sommer 2020 entsandte die NASA daher den ersten Mars-Rover, der von einer Drohne begleitet wird. Wesentlich weiter geht jedoch das deutsche Forschungsprojekt VaMEx, das vom Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen koordiniert wird. Ein Schwarm autonomer Roboter soll in Zukunft die Täler und Höhlen des Planeten gemeinsam erforschen und dabei unterschiedliche Fähigkeiten zum Einsatz bringen. Das hochkomplexe Zusammenspiel der unterschiedlichen Technologien wurde jetzt erstmals in einem Steinbruch getestet – mit Erfolg.
Bei dem Feldtest setzten die beteiligten Forschungseinrichtungen insgesamt 14 Roboter ein, darunter sieben vierrädrige Rover, die sich für die schnelle Überwindung größerer Strecken eignen sowie der sechsrädrige „Artemis“ des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen, der besonders geländegängig ist und steile Abhänge bewältigen kann. Darüber hinaus waren ein spinnenartiger Krabbelroboter und Drohnen im Einsatz. Artemis und die Drohnen waren auch für das Aussetzen von Funkbaken verantwortlich, die eine präzise Navigation auf dem Mars ermöglichen – in Abwesenheit von Navigationssatelliten, die auf der Erde eine genaue Positionsbestimmung ermöglichen.
Digitaler Zwilling der Mars-Oberfläche ermöglicht virtuelle Tests
An VaMEx sind drei Arbeitsgruppen der Universität Bremen beteiligt. Die Arbeitsgruppe Computergrafik am Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen unter Leitung von Prof. Gabriel Zachmann hat unter anderem einen digitalen Zwilling von 40 Quadratkilometern Marsoberfläche auf der Basis von Scans der NASA erstellt. In diesem virtuellen Raum können die digitalen Zwillinge der Roboter das Zusammenspiel üben, wobei die reibungslose Interaktion der unterschiedlichen Softwaresysteme eine zentrale Herausforderung darstellt. Die Arbeitsgruppe Kognitive Neuroinformatik von Prof. Kerstin Schill leitet das Teilprojekt „Robust Ground Exploration“ (robuste Bodenerkundung). Ein wichtiges Ziel ist dabei die Entwicklung eines gemeinsamen Navigationsverfahrens. Die Arbeitsgruppe High-Performance Visualization (HPV) von Prof. Andreas Gerndt entwickelt ein Missionskontrolltool, das die Visualisierung des aktuellen Status der Mission und die Kommunikation der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem VaMEx-Schwarm ermöglicht.
VaMEx-Gesamtkoordinator Rene Weller vom TZI der Universität Bremen ist mit den Ergebnissen des Feldtests zufrieden. „Der Roboterschwarm hat letztlich alle Points of Interest erreicht und untersucht, obwohl es teilweise schwierig war und in den drei Wochen sehr viel geregnet hat“, berichtet er. Regen droht auf dem Mars nicht – die Roboter sind stattdessen auf Sandstürme sowie extreme Hitze und Kälte vorbereitet.
Anwendungsmöglichkeiten auch auf der Erde
Der erfolgreiche Praxistest bildete den Höhepunkt der dritten Projektphase, VaMEx-3. In einer vierten und letzten Phase soll der Schwarm für die Überwindung längerer Strecken fitgemacht werden. Ein weiteres Forschungsziel ist die Intensivierung der Kooperation zwischen den verschiedenen Robotersystemen. Bei erfolgreichem Abschluss ist der Schwarm bereit für die Weiterentwicklung zur Praxistauglichkeit durch kommerzielle Unternehmen. Die Technologien eignen sich auch für Anwendungen auf der Erde, beispielsweise in der Landwirtschaft und dem Katastrophenschutz.
Gefördert wird VaMEx-3 von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Neben der Universität Bremen sind auch folgende Partner an VaMEx-3 beteiligt: ANavS GmbH, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), DFKI Robotics Innovation Center, DSI Aerospace Technologie GmbH, INVENT GmbH, TU Braunschweig, TU München, Universität Erlangen-Nürnberg, Universität der Bundeswehr München und Universität Würzburg.
Kontakt:
Dr. Rene Weller
Tel. 0421 218-63992
weller@cs.uni-bremen.de
Weitere Informationen:
vamex.space
tzi.de
cgvr.cs.uni-bremen.de
cognitive-neuroinformatics.com
