Schuster, Martin J. and Müller, Marcus G. and Brunner, Sebastian G. and Lehner, Hannah and Lehner, Peter and Sakagami, Ryo and Dömel, Andreas and Meyer, Lukas and Vodermayer, Bernhard and Giubilato, Riccardo and Vayugundla, Mallikarjuna and Reill, Josef and Steidle, Florian and von Bargen, Ingo and Bussmann, Kristin and Belder, Rico and Lutz, Philipp and Stürzl, Wolfgang and Smí\vsek, Michal and Maier, Moritz and Stoneman, Samantha and Fonseca Prince, Andre and Rebele, Bernhard and Durner, Maximilian and Staudinger, Emanuel and Zhang, Siwei and Pöhlmann, Robert and Bischoff, Esther and Braun, Christian and Schröder, Susanne and Dietz, Enrico and Frohmann, Sven and Börner, Anko and Hübers, Heinz-Wilhelm and Foing, Bernard and Triebel, Rudolph and Albu-Schäffer, Alin and Wedler, Armin (2020) The ARCHES Space-Analogue Demonstration Mission: Towards Heterogeneous Teams of Autonomous Robots for Collaborative Scientific Sampling in Planetary Exploration. IEEE Robotics and Automation Letters, 5 (4), pp. 5315-5322. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2020.3007468. ISSN 2377-3766.
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Official URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9134730
Abstract
Teams of mobile robots will play a crucial role in future missions to explore the surfaces of extraterrestrial bodies. Setting up infrastructure and taking scientific samples are expensive tasks when operating in distant, challenging, and unknown environments. In contrast to current single-robot space missions, future heterogeneous robotic teams will increase efficiency via enhanced autonomy and parallelization, improve robustness via functional redundancy, as well as benefit from complementary capabilities of the individual robots. In this letter, we present our heterogeneous robotic team, consisting of flying and driving robots that we plan to deploy on scientific sampling demonstration missions at a Moon-analogue site on Mt. Etna, Sicily, Italy in 2021 as part of the ARCHES project. We describe the robots' individual capabilities and their roles in two mission scenarios. We then present components and experiments on important tasks therein: automated task planning, high-level mission control, spectral rock analysis, radio-based localization, collaborative multi-robot 6D SLAM in Moon-analogue and Mars-like scenarios, and demonstrations of autonomous sample return.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/136354/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Additional Information: | A video accompanying the article shows two demonstrations of our rovers and drone operating autonomously in a Mars-like environment at the International Astronautical Congress (IAC) 2018 as well as our multi-robot 6D Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) experiment with three agents at a Moon-analogue site on the volcano Mt. Etna. Is is available at https://ieeexplore.ieee.org/document/9134730 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | The ARCHES Space-Analogue Demonstration Mission: Towards Heterogeneous Teams of Autonomous Robots for Collaborative Scientific Sampling in Planetary Exploration | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | October 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | IEEE Robotics and Automation Letters | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1109/LRA.2020.3007468 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | pp. 5315-5322 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Editors: |
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Publisher: | IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2377-3766 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Autonomous agents;multi-robot systems;space robotics and automation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Space System Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R SY - Space System Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Project MOREX [SY], R - Robotic Science Explorer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Perception and Cognition Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Autonomy and Teleoperation Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Cognitive Robotics Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Analysis and Control of Advanced Robotic Systems Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Mechatronic Systems Institute of Communication and Navigation Institute of Communication and Navigation > Communications Systems Institute of Optical Sensor Systems Institute of Optical Sensor Systems > Terahertz and Laser Spectroscopy Institute of Optical Sensor Systems > Real-Time Data Processing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Schuster, Martin | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 30 Sep 2020 09:16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 24 Oct 2023 12:48 |
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