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The ARCHES Space-Analogue Demonstration Mission: Towards Heterogeneous Teams of Autonomous Robots for Collaborative Scientific Sampling in Planetary Exploration

Schuster, Martin J. und Müller, Marcus G. und Brunner, Sebastian G. und Lehner, Hannah und Lehner, Peter und Sakagami, Ryo und Dömel, Andreas und Meyer, Lukas und Vodermayer, Bernhard und Giubilato, Riccardo und Vayugundla, Mallikarjuna und Reill, Josef und Steidle, Florian und von Bargen, Ingo und Bussmann, Kristin und Belder, Rico und Lutz, Philipp und Stürzl, Wolfgang und Smí\vsek, Michal und Maier, Moritz und Stoneman, Samantha und Fonseca Prince, Andre und Rebele, Bernhard und Durner, Maximilian und Staudinger, Emanuel und Zhang, Siwei und Pöhlmann, Robert und Bischoff, Esther und Braun, Christian und Schröder, Susanne und Dietz, Enrico und Frohmann, Sven und Börner, Anko und Hübers, Heinz-Wilhelm und Foing, Bernard und Triebel, Rudolph und Albu-Schäffer, Alin und 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), Seiten 5315-5322. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2020.3007468. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9134730

Kurzfassung

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.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136354/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen: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
Titel:The ARCHES Space-Analogue Demonstration Mission: Towards Heterogeneous Teams of Autonomous Robots for Collaborative Scientific Sampling in Planetary Exploration
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schuster, Martin J.Martin.Schuster (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6983-3719NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Marcus G.Marcus.Mueller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brunner, Sebastian G.Sebastian.Brunner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9359-3703NICHT SPEZIFIZIERT
Lehner, Hannahhannah.lehner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5377-4155NICHT SPEZIFIZIERT
Lehner, PeterPeter.Lehner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3755-1186NICHT SPEZIFIZIERT
Sakagami, RyoRyo.Sakagami (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0149-4378NICHT SPEZIFIZIERT
Dömel, Andreasandreas.doemel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3694-5201NICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, LukasLukas.Meyer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9514-8494NICHT SPEZIFIZIERT
Vodermayer, BernhardBernhard.Vodermayer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giubilato, RiccardoRiccardo.Giubilato (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3161-3171NICHT SPEZIFIZIERT
Vayugundla, MallikarjunaMallikarjuna.Vayugundla (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9277-0461NICHT SPEZIFIZIERT
Reill, JosefJosef.Reill (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4092-063XNICHT SPEZIFIZIERT
Steidle, FlorianFlorian.Steidle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6935-9810NICHT SPEZIFIZIERT
von Bargen, IngoIngo.Bargen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bussmann, KristinKristin.Bussmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3881-9639NICHT SPEZIFIZIERT
Belder, RicoRico.Belder (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lutz, Philippphilipp.lutz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4552-8509NICHT SPEZIFIZIERT
Stürzl, WolfgangWolfgang.Stuerzl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2440-5857NICHT SPEZIFIZIERT
Smí\vsek, MichalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maier, MoritzMoritz.Maier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3447-7611NICHT SPEZIFIZIERT
Stoneman, SamanthaSamantha.Stoneman (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3581-4330NICHT SPEZIFIZIERT
Fonseca Prince, AndreAndre.FonsecaPrince (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6820-3689NICHT SPEZIFIZIERT
Rebele, BernhardBernhard.Rebele (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5164-5595NICHT SPEZIFIZIERT
Durner, MaximilianMaximilian.Durner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8885-5334NICHT SPEZIFIZIERT
Staudinger, EmanuelEmanuel.Staudinger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9601-2887NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, Siweisiwei.zhang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4390-458XNICHT SPEZIFIZIERT
Pöhlmann, RobertRobert.Poehlmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7362-9406NICHT SPEZIFIZIERT
Bischoff, EstherEsther.bischoff (at) kit.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braun, Christianchristian.braun (at) kit.eduhttps://orcid.org/0000-0002-7827-439XNICHT SPEZIFIZIERT
Schröder, SusanneSusanne.Schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1870-3663NICHT SPEZIFIZIERT
Dietz, EnricoEnrico.Dietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frohmann, SvenSven.Frohmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Börner, Ankoanko.boerner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-WilhelmHeinz-Wilhelm.Huebers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Foing, BernardBernard.Foing (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Triebel, Rudolphrudolph.triebel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7975-036XNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alinalin.albu-schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115822
Wedler, Arminarmin.wedler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8641-0163NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2020
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1109/LRA.2020.3007468
Seitenbereich:Seiten 5315-5322
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Roberts, JonathanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Autonomous agents;multi-robot systems;space robotics and automation
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 [SY], R - Robotischer Wissenschafts-Explorer
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Kognitive Robotik
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
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Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Institut für Optische Sensorsysteme
Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Institut für Optische Sensorsysteme > Echtzeit-Datenprozessierung
Hinterlegt von: Schuster, Martin
Hinterlegt am:30 Sep 2020 09:16
Letzte Änderung:24 Okt 2023 12:48

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