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Künstliche Intelligenz: Autonomer Roboter auf den Kanaren erfolgreich getestet

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Was im Weltraum funktioniert, funktioniert erst Recht auf der Erde. Künftig werden mit Künstlicher Intelligenz ausgestattete Roboter selbständig das Weltall und fremde Planeten erkunden. Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) hat eine zweiwöchige Feldtestkampagne auf der Kanareninsel Teneriffa erfolgreich abgeschlossen. Dort testete sie Algorithmen zur autonomen Exploration von Lavahöhlen. (Foto: DFKI)

Lavahöhlen, wie sie auf der Erde zum Beispiel auf den Kanaren vorkommen, sind in der Raumfahrt von großem Interesse. Durch ihre geschützte Lage stellen sie auf dem Mond oder anderen Himmelskörpern potentielle Standorte für zukünftige Basislager dar. Um diese auszukundschaften, bieten Roboter ideale Voraussetzungen, da sie ohne aufwendige Infrastruktur langfristig auf fremden Planeten operieren können.

Allerdings besitzen bisherige Systeme nicht die Fähigkeiten, die sie bräuchten, um solch unwegsame Gebiete autonom erkunden zu können. Im Projekt ‘Entern’ entwickelten die Wissenschaftler des DFKI und der Universität Bremen daher innovative Softwaretools, die den teil- und vollautonomen Betrieb von Robotern in schwer zugänglichen Umgebungen ermöglichen. Als Testplattformen dienten der sechsbeinige Laufroboter CREX sowie der Sternrad-Rover Asguard IV, die ihre Fähigkeiten im Rahmen der Feldtestkampagne auf Teneriffa erfolgreich unter Beweis stellten.

Weltraumtaugliche Kommunikationslösung ermöglicht Einflussnahme des Operators

Die Exploration von Höhlen im Weltraum stellt dabei besondere Anforderungen an die Methoden der Navigation und die mobilen Fähigkeiten eines Roboters. Zur Orientierung kann er lediglich auf Satellitenbilder und Höhenkarten, die aus dem Orbit aufgenommen wurden, zurückgreifen. Bei dieser komplexen Aufgabe wird der Roboter durch einen menschlichen Operator überwacht und unterstützt.

Dafür entwickelten die Wissenschaftler in ‘Entern’ eine weltraumtaugliche Kommunikationslösung. Sie ermöglicht die sichere Datenübertragung zwischen dem Robotersystem und der Bodenstation über eine Satellitenverbindung. Wird die Kommunikation zeitweilig unterbrochen, hat der Operator die Möglichkeit, eine bestimmte Kommandosequenz für einen längeren Zeitraum zu bestimmen oder den Roboter autonom agieren zu lassen. Ein interaktives Wegplanungstool stellt ihm dabei eine Vorhersage über das Verhalten des Roboters während der Ausführung der Kommandosequenz zur Verfügung.

„In the loop-Simulation“ gewährleistet sichere Navigation in unwegsamem Gelände

In besonders schwierigen Situationen, wie zum Beispiel bei der Überwindung eines Grabens oder dem Erklimmen einer Steigung, setzen die Wissenschaftler auf eine sogenannte „In the loop-Simulation“. Hierbei wird die Ausführung der erstellten Bewegungspläne zunächst simuliert, bevor der Roboter sie tatsächlich ausführt. Dafür erstellt das System eigenständig genaue physikalische Simulationen seiner Umwelt. Die Repräsentation des Umweltmodells in der Simulation und für den Roboter ist dabei identisch, so dass dieser im Falle eines Hindernisses interaktiv mit Hilfe eines Operators aus verschiedenen Szenarien eine Lösung zur Überwindung des Hindernisses finden kann. (dfki/iovolution)

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