30. Juli 2015

DLR SpaceBot Cup – Ist Deutschlands Robotik bereit für die Neuauflage?

Der SpaceBot Cup des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt wird seit 2013 veranstaltet und richtet sich gezielt an Entwickler innovativer Robotiksysteme, die nicht nur der Raumfahrt technologische Fortschritte ermöglichen, sondern auch die grundsätzliche Entwicklung in diesem Bereich entscheidend vorantreiben sollen.

Deutschland soll langfristig in die Lage versetzt werden, sich an internationalen Missionen zu fernen Planeten mit Spitzentechnologie zu beteiligen. Robotik ist hierfür ein Schlüssel. Deshalb hat das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Herbst 2013 den ersten nationalen Raumfahrt-Robotik-Wettbewerb – den DLR SpaceBot Cup – veranstaltet.

Die Leistungsschau soll am 12. und 13. November 2015 in eine zweite Runde gehen. Welche Fähigkeiten sind in der Robotikforschung vorhanden, welche fehlen, welche Konzepte sind überhaupt geeignet, um eine schwierige Oberflächenmission durchzuführen? Das soll beim zweiten DLR SpaceBot Cup in Hürth bei Köln gezeigt werden.

Rückblick: Im März 2013 schickte der damalige Parlamentarische Staatssekretär im Bundeswirtschaftsministerium und Koordinator der Bundesregierung für die Luft- und Raumfahrt, Peter Hintze, zehn Forscherteams aus allen Regionen der Republik in einen spannenden Wettkampf. Bevor das Jahr zu Ende ging, sollten sie robotische Systeme entwickeln, die eine Erkundungsmission auf einem Planeten bewältigen können. Dies birgt einige Herausforderungen, die man auf der Erde meist mit Technik, Zeit und der direkten Begleitung durch den Menschen beherrschen kann. Ungünstige Lichtverhältnisse lassen der Maschine im Kamerabild vieles anders erscheinen als im Labor, die Kommunikation ist durch die großen Entfernungen verzögert oder fällt teilweise aus, das Gelände ist nur grob bekannt. All dies fordert in einem Weltraumszenario die Selbstständigkeit, die Autonomie, der robotischen Fahrzeuge und Fluggeräte heraus. Jeder Fehler kann das Ende der Mission bedeuten.

Roboter aus der Vogelperspektive Robotersysteme im DLR SpaceBot Cup 2013 © DLR CC-BY 3.0

Im November 2013 war es dann soweit. Eine Motorcross-Halle in Rheinbreitbach bei Bonn wurde kurzerhand in eine planetenähnliche Landschaft verwandelt mit Steigungen, Geröll und dem unwirtlichen Bild, das von verschiedenen Missionen zu Mond und Mars bekannt ist. Beim ersten deutschen Raumfahrtrobotik-Wettbewerb – dem DLR SpaceBot Cup – konnten die Zuschauer vor Ort und via Internet-Stream interessante und vielversprechende Fahrzeuge sehen.

Doch was verhältnismäßig einfach aussah, verlangte den Teams und auch der Jury viel Arbeit und vor allem Konzentration und spontane Problemlösungskompetenz ab. Warum blieben die im Labor so gut getesteten Roboter plötzlich stehen und reagierten nicht mehr auf die „Kommandos“ aus ihren Kontrollzentren? Was dem Beobachter teilweise wie „Nichtstun“ vorkam, war in Wahrheit ein kompliziertes Zusammenspiel aus Wahrnehmung, Verarbeitung von Bildern und Laserscans, Zurechtfinden in dem unbekannten Terrain und dem Treffen von Entscheidungen: Was mache ich als nächstes und wenn ja, „überlebe“ ich das? Die Bodenstation, die die Teams sich eingerichtet hatten, wurde dabei durch einen bewusst beeinträchtigten Funkverkehr in ihrer Reaktionsfähigkeit eingeschränkt. Die Roboter leisteten Erstaunliches: Landkarten der Umgebung wurden mit fliegenden Drohnen aufgenommen, um sich einen schnellen Überblick zu verschaffen; einige Systeme hatten schon den halben „Planeten“ erkundet, bevor die Kommunikation mit der Bodenstation aufgebaut werden konnte. Nichtsdestotrotz musste die unabhängige Jury auf die Festlegung einer Rangfolge verzichten. Zu unterschiedlich waren die einzelnen Bereiche, in denen die Systeme der Teams ihre Leistung demonstrierten.

Die Erfahrungen aus der Erstauflage des DLR SpaceBot Cups haben alle Beteiligten aktiv genutzt und auch das DLR war sich relativ schnell sicher: Fortsetzung folgt.

Urkundenübergabe an die Teilnehmer Urkundenübergabe an die Teilnehmer © DLR

Am 12. und 13. November 2015 soll nun die Neuauflage des nationalen Wettbewerbs für Raumfahrt-Robotik in Hürth bei Köln stattfinden. Neu ist, dass sich die wiederum zehn Teams, die sich qualifiziert haben, neben mehreren Meilensteinabfragen im September einem Qualifizierungslauf stellen müssen. Die Aufgabe beim Wettbewerb im November ist ähnlich wie bei der Premiere 2013. Zusätzlich zum Suchen von Objekten auf dem „fremden Planeten“, können sich die Teams einer typischen Disziplin bei der Weltraum-Exploration stellen: dem Entnehmen einer Bodenprobe.

Die vielen technischen Kniffe fordern eine gut abgestimmte Gesamtlösung: Erfassen der Umgebung, Kartierung, Selbstlokalisation, Beweglichkeit, selbstständige Planung der Aktionen, einsammeln der Objekte und Zusammenbau am Ziel. Niemand kann sich dabei auf eine oder zwei Kernkompetenzen zurückziehen. Maschinenbau, Elektrotechnik, Elektronik und Informatik gehen Hand in Hand. Dies macht diesen Test nicht nur für die Raumfahrt wertvoll, sondern zeigt auch Fähigkeiten, die in anderen Bereichen der Robotik – von Katastrophenhilfe und bis zur Erkundung von Vulkanen – wertvoll sein können.

Die Teams schließen in diesen Tagen den letzten Meilenstein vor dem Qualifikationslauf ab. Danach werden die Roboter härter getestet, als es der SpaceBot Cup zeigen kann. Der Wettbewerb fordert viel, reizt die Teilnehmer aber auch in kürzester Zeit, wertvolle Ergebnisse zu liefern. Soweit der „Vorgeschmack“ – weitere Informationen gibt’s hier: www.dlr.de und www.spacebotcup.de

Gastbeitrag von
Thilo Kaupisch (Organisation DLR SpaceBot Cup, Abt. Raumfahrttechnologie und Raumfahrtrobotik, DLR Raumfahrtmanagement)
Ausführliche Informationen: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, SpaceBotCup


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