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Towards Autonomous Planetary Exploration: The Lightweight Rover Unit (LRU), its Success in the SpaceBotCamp Challenge, and Beyond

Schuster, Martin J. und Brunner, Sebastian Georg und Bussmann, Kristin und Büttner, Stefan und Dömel, Andreas und Hellerer, Matthias und Lehner, Hannah und Lehner, Peter und Porges, Oliver und Reill, Josef und Riedel, Sebastian und Vayugundla, Mallikarjuna und Vodermayer, Bernhard und Bodenmüller, Tim und Brand, Christoph und Friedl, Werner und Grixa, Iris Lynne und Hirschmüller, Heiko und Kassecker, Michael und Marton, Zoltan-Csaba und Nissler, Christian und Felix, Ruess und Suppa, Michael und Wedler, Armin (2017) Towards Autonomous Planetary Exploration: The Lightweight Rover Unit (LRU), its Success in the SpaceBotCamp Challenge, and Beyond. Journal of Intelligent & Robotic Systems. Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/s10846-017-0680-9 ISSN 0921-0296

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21MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10846-017-0680-9

Kurzfassung

Planetary exploration poses many challenges for a robot system: From weight and size constraints to extraterrestrial environment conditions, which constrain the suitable sensors and actuators. As the distance to other planets introduces a significant communication delay, the efficient operation of a robot system requires a high level of autonomy. In this work, we present our Lightweight Rover Unit (LRU), a small and agile rover prototype that we designed for the challenges of planetary exploration. Its locomotion system with individually steered wheels allows for high maneuverability in rough terrain and stereo cameras as its main sensors ensure the applicability to space missions. We implemented software components for self-localization in GPS-denied environments, autonomous exploration and mapping as well as computer vision, planning and control modules for the autonomous localization, pickup and assembly of objects with its manipulator. Additional high-level mission control components facilitate both autonomous behavior and remote monitoring of the system state over a delayed communication link. We successfully demonstrated the autonomous capabilities of our LRU at the SpaceBotCamp challenge, a national robotics contest with focus on autonomous planetary exploration. A robot had to autonomously explore an unknown Moon-like rough terrain, locate and collect two objects and assemble them after transport to a third object - which the LRU did on its first try, in half of the time and fully autonomously. The next milestone for our ongoing LRU development is an upcoming planetary exploration analogue mission to perform scientific experiments at a Moon analogue site located on a volcano.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Video available at https://link.springer.com/article/10.1007/s10846-017-0680-9 and at https://www.youtube.com/watch?v=wCTkSxcna8o -- Open Access: This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made.
Titel:Towards Autonomous Planetary Exploration: The Lightweight Rover Unit (LRU), its Success in the SpaceBotCamp Challenge, and Beyond
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iD
Schuster, Martin J.martin.schuster@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6983-3719
Brunner, Sebastian Georgsebastian.brunner@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Bussmann, Kristinkristin.bussmann@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Büttner, Stefanstefan.buettner@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Dömel, Andreasandreas.doemel@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Hellerer, MatthiasMatthias.Hellerer@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Lehner, Hannahhannah.lehner@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5377-4155
Lehner, PeterPeter.Lehner@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3755-1186
Porges, OliverOliver.Porges@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2625-2364
Reill, JosefJosef.Reill@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4092-063X
Riedel, SebastianSebastian.Riedel@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3655-2486
Vayugundla, MallikarjunaMallikarjuna.Vayugundla@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9277-0461
Vodermayer, BernhardBernhard.Vodermayer@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Bodenmüller, TimTim.Bodenmueller@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0899-361X
Brand, ChristophChristoph.Brand@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5577-5952
Friedl, WernerWerner.Friedl@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Grixa, Iris LynneIris.Grixa@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Hirschmüller, Heikoheiko.hirschmueller@roboception.deNICHT SPEZIFIZIERT
Kassecker, Michaelmichael.kassecker@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Marton, Zoltan-CsabaZoltan.Marton@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3035-493X
Nissler, ChristianChristian.Nissler@dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4361-9041
Felix, Ruessfelix.ruess@roboception.deNICHT SPEZIFIZIERT
Suppa, MichaelMichael.Suppa@roboception.deNICHT SPEZIFIZIERT
Wedler, ArminArmin.Wedler@dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 November 2017
Erschienen in:Journal of Intelligent & Robotic Systems
Referierte Publikation:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI :https://doi.org/10.1007/s10846-017-0680-9
Verlag:Springer
ISSN:0921-0296
Status:veröffentlicht
Stichwörter:autonomous mobile robots; planetary exploration; robotic challenge; localization; navigation; exploration; mapping; SLAM; object detection; object pose estimation; manipulation; robot control; autonomous task execution; robotic system; robot locomotion; power distribution; robot simulation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Morex
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Raumfahrt-Systemdynamik
Hinterlegt von: Schuster, Martin
Hinterlegt am:08 Dez 2017 16:43
Letzte Änderung:08 Dez 2017 16:43

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