Panzirsch, Michael and Pereira, Aaron and Singh, Harsimran and Weber, Bernhard and Ferreira, Edmundo and Gherghescu, Andrei and Hann, Lukas and den Exter, Emiel and van der Hulst, Frank P. J and Gerdes, Levin and Cencetti, Leonardo and Wormnes, Kjetil and Grenouilleau, Jessica and Carey, William and Balachandran, Ribin and Hulin, Thomas and Ott, Christian and Leidner, Daniel and Albu-Schäffer, Alin Olimpiu and Lii, Neal Yi-Sheng and Krüger, Thomas (2022) Exploring planet geology through force-feedback telemanipulation from orbit. Science Robotics, 7 (65), pp. 1-11. American Association for the Advancement of Science (AAAS). doi: 10.1126/scirobotics.abl6307. ISSN 2470-9476.
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Abstract
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.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/186200/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Exploring planet geology through force-feedback telemanipulation from orbit | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 20 April 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Science Robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1126/scirobotics.abl6307 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | pp. 1-11 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | American Association for the Advancement of Science (AAAS) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2470-9476 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Teleoperation, ISS, force feedback | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R RO - Robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Intuitive human-robot interface [RO] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Analysis and Control of Advanced Robotic Systems | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Panzirsch, Michael | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 02 May 2022 11:17 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 11 Sep 2023 13:25 |
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