Robotersteuerung aus dem Weltall

Das Roboterteam des Projekts Surface Avatar.
Das Roboterteam des Projekts Surface Avatar. – Bild: DLR Deutsches Zentrum f. Luft- u. Raumfahrt e.V.

Am 24. Juli führte das Surface-Avatar-Team am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen das letzte und laut DLR bisher anspruchsvollste Experiment der Mission Surface Avatar vor. NASA-Astronaut Jonny Kim hatte an Bord der ISS das Kommando über ein intelligentes Roboterteam – bestehend aus vier Robotern – am Boden, das ihm half, den Nachbau der Marsoberfläche zu erkunden und Proben zu sammeln. Dabei ließ er die verschiedenen Roboter nach Bedarf gemeinsam und teil- oder vollautonom agieren. Zeitgleich testeten die Beteiligten den KI-Chatbot-Assistent ‚Neal AI‘, der den Astronauten bei Fragen unterstützte.

„Das Surface Avatar Experiment ist ein Meilenstein in der Kollaboration von Menschen und Robotern im Weltall. Wir haben dadurch alle technischen Voraussetzungen erreicht, um komplexe robotische Missionen auf dem Mars zu steuern, auch in Richtung einer zukünftigen permanenten lunaren Forschungsstation“, erklärt Prof. Alin Albu-Schäffer, Direktor des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik.

Kern der Technologie-Demonstration ist es, eine Person ohne intensives Training zu befähigen, ein Team aus unterschiedlichen Robotern zu kommandieren und gezielt einzusetzen. Die 2022 gestartete Experimentreihe Surface Avatar wird vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik geleitet und erfolgt in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum GSOC.

„Durch die Experimente mit dem Astronauten in Mikrogravitation und der Verbindung über Relais-Satelliten haben wir die technischen Hürden bei der Fernsteuerung von Robotern gemeistert. Wir sind daher sicher, dass wir auch in zukünftigen Szenarien bewerkstelligen können, sei es Lunar Gateway, Mondhabitate oder Erde zu Roboter. Wir haben mit diesen Experimenten und Technologien einzigartige Expertise in Europa aufgebaut, die auch für Anwendungen auf der Erde nützlich ist“, sagt Dr. Thomas Krüger, Team Lead ESA Human-Robot Interaction Lab.

Schwierigere Aufgaben und zusätzlicher Roboter

Im Vergleich zum letzten Surface-Avatar-Experiment im Juli 2024 waren die Aufgaben im aktuellen Experiment schwieriger und die Roboter selbstständiger. Auch ist ein weiterer Roboter hinzugekommen: Neben dem humanoiden DLR-Roboter Rollin‘ Justin, ESA-Rover Interact und dem vierbeinigen DLR-Roboter Bert vervollständige der vierbeinige ESA-Roboter Spot das Roboterteam.

Spot ist größer als Bert und mit einem Greifarm ausgestattet. ISS-Astronaut Kim gab ihm die Aufgabe, ausliegende Probenbehälter selbstständig zu finden und zur Übergabestation zu bringen. Kim steuerte dann direkt den DLR-Roboter Rollin‘ Justin an und erteilte die Aufgabe, die eingetroffenen Behälter von der Übergabestation zum Lander zu bringen. So sammelten die beiden Roboter selbstständig mehrere Proben von der nachempfundenen Marsoberfläche für den Rücktransport zur Erde, während der Astronaut sich den nächsten Aufgaben widmen konnte.

Roboter-Roboter-Transport

Eine weitere Aufgabe lag in der Erkundung einer Höhle: Kim kommandierte dazu den Interact-Rover, der wiederum den DLR-Roboter Bert in seinem Transportkorb geladen hatte – laut DLR der weltweit erste Roboter-Roboter-Transport. Telekommandiert durch den Astronauten fuhr der Rover zur Höhle, hob mit seinem Greifarm DLR-Roboter heraus und setzte ihn auf dem Boden ab.

Da eines von Bernds Beinen klemmte, konnte er die Höhle zunächst nicht wie vorgesehen erkunden. Das Team auf der Erde hatte diese Fehlfunktion beabsichtigt, um ein unvorhergesehenes Problem zu simulieren. Dazu ist der DLR-Roboter Bert mit ‚bestärkendem Lernen‘ (englisch: reinforcement learning), einer Methode des maschinellen Lernens, ausgestattet. Um mit drei Beinen einen stabilen Gang für Bert zu finden, führte Kim ein Training durch: Er ließ den Roboter verschiedene Gangarten ausprobieren und bewertete diese, bis Bert eine funktionierende Strategie gefunden hatte. Nach der erfolgreichen Lerneinheit absolvierte der DLR-Roboter seine Höhlenerkundung. Hier entschied sich der Astronaut für die manuelle Steuerung – über eine Kamera konnte er sehen, was der Roboter sieht, und ihn über den Joystick des Robot-Command-Terminals fernsteuern.

KI-gestützte Vorbereitung

Den Beteiligten gelang es, im knappen Zeitfenster von zweieinhalb Stunden sämtliche Aufgaben einschließlich der Zusatzoptionen erfolgreich zu bewältigen. So steuerte Jonny Kim den Rover manuell, um einen Probenbehälter zu greifen und in der Übergabestation abzulegen. Der US-Amerikaner steuerte die Roboter, um herumzufahren, sich umzusehen und die Umgebung zu erkunden, zu berühren und zu fühlen. Sie dienten dabei als Avatare bzw. physische Verlängerung aus der Ferne.

Zur Vorbereitung nutzte der Astronaut den neuen KI-Chatbot-Assistenten ‚NealAI‘, der auf einem großen Sprachmodell (Large Language Model, kurz LLM) des europäischen Anbieters Mistral AI basiert. Das Entwicklungsteam des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik hatte den Chatbot speziell für die Surface-Avatar-Mission trainiert. Während der Trainingsphase beantwortet er Kim Fragen zu den Funktionalitäten der Roboter, zur Bedienung der Steuerungseinheit und der Benutzeroberfläche. Die Idee dahinter ist, Astronauten bei einer möglichen Mars-Mission umgehend Hilfestellung zu bieten, da die Signalverzögerung zwischen Mars und Erde bis zu 40 Minuten betragen kann.

Handschlag zum Abschluss

„Das letzte Experiment von Surface Avatar war der perfekte Abschluss der Mission. Sie zeigte, wie die Robotik unsere Astronautinnen und Astronauten bei der Erforschung des Weltraums unterstützen kann. Ich freue mich schon darauf, nach dieser fruchtbaren Zusammenarbeit mit der ESA, künftig auch weitere gemeinsame Erfolge zu feiern“, fasst Principal Investigator Dr. Neal Y. Lii vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik zusammen.

Zum Abschluss der Versuchs-Reihe reichten sich NASA-Astronaut Kim und DLR-Wissenschaftler Lii in Oberpfaffenhofen die Hand – mittels des DLR-Roboters Rollin‘ Justin. Durch Kraftrückkoppelung konnten beide Partner – auf der ISS und auf der Erde – die Kraft und Bewegung des Händeschüttelns spüren.



  • Europa mit vergleichsweise niedrigem KI-Reifegrad

    Europa mit vergleichsweise niedrigem KI-Reifegrad

    Data Analytics und KI sollen KMU helfen, Wettbewerbsvorteile zu sichern. Laut einer Studie von AWS liegt Europa beim Reifegrad künstlicher Intelligenz jedoch hinter anderen Regionen zurück.

    mehr lesen: Europa mit vergleichsweise niedrigem KI-Reifegrad

  • VDI will Deutschland fit für die Zukunft machen

    VDI will Deutschland fit für die Zukunft machen

    Die Aufgaben der Transformation sind gewaltig: Um ihren Herausforderungen zu begegnen, startet der VDI die Initiative ’Zukunft Deutschland 2050‘.

    mehr lesen: VDI will Deutschland fit für die Zukunft machen

  • Lena Weirauch von ai-omatic solutions über die Gründung eines Startups

    Lena Weirauch von ai-omatic solutions über die Gründung eines Startups

    Frauen sind im MINT-Bereich immer noch stark unterrepräsentiert, nur 11 Prozent aller Ingenieure sind weiblich und nur 17 Prozent beträgt der Frauenanteil im deutschen Maschinenbau allgemein. Doch woran liegt das?…

    mehr lesen: Lena Weirauch von ai-omatic solutions über die Gründung eines Startups

  • Wie Unternehmen Augmented und Virtual Reality nutzen

    Wie Unternehmen Augmented und Virtual Reality nutzen

    Je ein Fünftel der Unternehmen in Deutschland setzt bereits AR- oder VR-Technologie. Laut einer Bitkom-Befragung dominieren Schulung und Weiterbildung sowie Konstruktion und Planung die Anwendungen.

    mehr lesen: Wie Unternehmen Augmented und Virtual Reality nutzen

  • Stimmung in der Automobilindustrie kühlt ab

    Stimmung in der Automobilindustrie kühlt ab

    Nach zuletzt etwas besseren Werten im April bewegt sich der Ifo-Indikator für das Geschäftsklima in der Automobilindustrie im Mai wieder in die andere Richtung.

    mehr lesen: Stimmung in der Automobilindustrie kühlt ab

  • Petra Boss wird Co-CFO bei Xitaso

    Petra Boss wird Co-CFO bei Xitaso

    Mit Petra Boss hat Xitaso eine neue Geschäftsführerin. Als Co-CFO verantwortet die 55-Jährige gemeinsam mit Martin Huggenberger den Finance- und Legal-Bereich des Unternehmens.

    mehr lesen: Petra Boss wird Co-CFO bei Xitaso

  • Dämpfer für das IAB-Arbeitsmarktbarometer

    Dämpfer für das IAB-Arbeitsmarktbarometer

    Im Vergleich zum Vormonat sinkt das IAB-Arbeitsmarktbarometer im Mai 2024 um 0,8 Punkte. Der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) befindet sich nun mit 99,8 Punkten unter dem…

    mehr lesen: Dämpfer für das IAB-Arbeitsmarktbarometer

  • Wago und Radiflow bündeln ihre Kräfte zur Stärkung der OT-Sicherheit

    Wago und Radiflow bündeln ihre Kräfte zur Stärkung der OT-Sicherheit

    Wago und Radiflow gehen eine Partnerschaft ein und bündeln künftig ihre Kompetenzen: Wago zählt zu den international führenden Anbietern von elektrischer Verbindungs- und Automatisierungstechnik.

    mehr lesen: Wago und Radiflow bündeln ihre Kräfte zur Stärkung der OT-Sicherheit

  • AI’d Forge hilft beim Transfer von KI-Technologien

    AI’d Forge hilft beim Transfer von KI-Technologien

    Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der finnische KI-Spezialist Emblica mit Sitz in Helsinki wollen Unternehmen künftig bei der digitalen Transformation unterstützen.

    mehr lesen: AI’d Forge hilft beim Transfer von KI-Technologien

  • Bechtle führt belgische Einzelgesellschaften zusammen

    Bechtle führt belgische Einzelgesellschaften zusammen

    Der IT-Dienstleister Bechtle bündelt die belgischen Gesellschaften Bechtle Group BE Public, Bechtle Direct NV und Bechtle NV in der Bechtle NV.

    mehr lesen: Bechtle führt belgische Einzelgesellschaften zusammen

  • T-Systems hat einen neuen Marketing-Chef

    T-Systems hat einen neuen Marketing-Chef

    Zum 1. September übernimmt Christian Loefert das Marketing von T-Systems. Der promovierte Wirtschaftswissenschaftler ist bereits seit 2008 für den Telekom-Konzern tätig.

    mehr lesen: T-Systems hat einen neuen Marketing-Chef

  • Bestellungen im Maschinenbau wachsen um 10 Prozent

    Bestellungen im Maschinenbau wachsen um 10 Prozent

    Die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer melden im April ein Auftragsplus von 10 Prozent. Die Talsohle sei erreicht, kommentiert VDMA-Chefvolkswirt Dr. Ralph Wiechers.

    mehr lesen: Bestellungen im Maschinenbau wachsen um 10 Prozent