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Exploring planet geology through force-feedback telemanipulation from orbit

Panzirsch, Michael und Pereira, Aaron und Singh, Harsimran und Weber, Bernhard und Ferreira, Edmundo und Gherghescu, Andrei und Hann, Lukas und den Exter, Emiel und van der Hulst, Frank P. J und Gerdes, Levin und Cencetti, Leonardo und Wormnes, Kjetil und Grenouilleau, Jessica und Carey, William und Balachandran, Ribin und Hulin, Thomas und Ott, Christian und Leidner, Daniel und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Lii, Neal Yi-Sheng und Krüger, Thomas (2022) Exploring planet geology through force-feedback telemanipulation from orbit. Science Robotics, 7 (65), Seiten 1-11. American Association for the Advancement of Science (AAAS). doi: 10.1126/scirobotics.abl6307. ISSN 2470-9476.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.science.org/stoken/author-tokens/ST-445/full

Kurzfassung

Current space exploration roadmaps envision exploring the surface geology of celestial bodies with robots, for both scientific research and in-situ resource utilization. In such unstructured, poorly lit, complex and remote environments, automation is not always possible, and some tasks, such as geological sampling, require direct tele-operation aided by force-feedback. The operator would be on an orbiting spacecraft, and poor bandwidth and high latency and packet loss from orbit to ground mean that safe, stable, and transparent interaction is a substantial technical challenge. For this scenario, a control method was developed which ensures stability at high delay without reduction in speed or loss of positioning accuracy. At the same time, a new level of safety is achieved not only through force-feedback itself but also through 1an intrinsic property of the approach preventing hard impacts. Based on this method, a tele-exploration scenario was simulated in the Analog-1 experiment with an astronaut on the International Space Station (ISS) using a 6-degreeof-freedom (DoF) force-feedback (F-F) capable haptic input device to control a mobile robot with manipulator on Earth to collect rock samples. The 6-DoF FF tele-manipulation from space was performed at a round-trip communication delay constantly between 770 and 850 milliseconds and an average packet loss of 1.27%. This experiment showcases the feasibility of a complete space exploration scenario via haptic tele-manipulation under space-flight conditions. The results underline the benefits of this control method for safe and accurate interactions, and of haptic feedback in general.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186200/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Exploring planet geology through force-feedback telemanipulation from orbit
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Panzirsch, MichaelMichael.Panzirsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0647-7147NICHT SPEZIFIZIERT
Pereira, AaronAaron.Pereira (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Singh, Harsimranharsimran.singh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weber, BernhardBernhard.Weber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7857-0201NICHT SPEZIFIZIERT
Ferreira, EdmundoEdmundo.Ferreira (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gherghescu, AndreiAndrei.Gherghescu (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hann, LukasLukas.Hann (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
den Exter, EmielEmiel.den.Exter (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
van der Hulst, Frank P. JFrank.van.der.Hulst (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerdes, LevinLevin.Gerdes (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cencetti, LeonardoLeonardo.Cencetti (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wormnes, Kjetilkjetil.wormnes (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grenouilleau, JessicaJessica.Grenouilleau (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carey, WilliamWilliam.Carey (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Balachandran, Ribinribin.balachandran (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7560-471XNICHT SPEZIFIZIERT
Hulin, ThomasThomas.Hulin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3814-075XNICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Leidner, DanielDaniel.Leidner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5091-7122NICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115899
Lii, Neal Yi-ShengNeal.Lii (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krüger, Thomasthomas.krueger (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 April 2022
Erschienen in:Science Robotics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1126/scirobotics.abl6307
Seitenbereich:Seiten 1-11
Verlag:American Association for the Advancement of Science (AAAS)
ISSN:2470-9476
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Teleoperation, ISS, force feedback
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Intuitive Mensch-Roboter Schnittstelle [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Panzirsch, Michael
Hinterlegt am:02 Mai 2022 11:17
Letzte Änderung:11 Sep 2023 13:25

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