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On Realizing Multi-Robot Command through Extending the Knowledge Driven Teleoperation Approach

Schmaus, Peter und Leidner, Daniel und Krueger, Thomas und Grenouilleau, Jessica und Pereira, Aaron und Bauer, Adrian Simon und Bechtel, Nicolai und Bustamante Gomez, Samuel und Köpken, Anne und Lay, Florian Samuel und Sewtz, Marco und Batti, Nesrine und Ferreira, Edmundo und den Exter, Emiel und Bayer, Ralph und Pleintinger, Benedikt und Holderried, Roman und Pavelski, Pedro Henrique und Lii, Neal Yi-Sheng (2022) On Realizing Multi-Robot Command through Extending the Knowledge Driven Teleoperation Approach. In: Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC, IAC-22. International Astronautical Federation, IAF. 73rd International Astronautical Congress (IAC), 18-22 Sep 2022, Paris, France. ISSN 0074-1795.

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Offizielle URL: https://iafastro.directory/iac/paper/id/73173/summary/

Kurzfassung

Future crewed planetary missions will strongly depend on the support of crew-assistance robots for setup and inspection of critical assets, such as return vehicles, before and after crew arrival. To efficiently accomplish a high variety of tasks, we envision the use of a heterogeneous team of robots to be commanded on various levels of autonomy. This work presents an intuitive and versatile command concept for such robot teams using a multi-modal Robot Command Terminal (RCT) on board a crewed vessel. We employ an object-centered prior knowledge management that stores the information on how to deal with objects around the robot. This includes knowledge on detecting, reasoning on, and interacting with the objects. The latter is organized in the form of Action Templates (ATs), which allow for hybrid planning of a task, i.e. reasoning on the symbolic and the geometric level to verify the feasibility and find a suitable parameterization of the involved actions. Furthermore, by also treating the robots as objects, robot-specific skillsets can easily be integrated by embedding the skills in ATs. A Multi-Robot World State Representation (MRWSR) is used to instantiate actual objects and their properties. The decentralized synchronization of the MRWSR of multiple robots supports task execution when communication between all participants cannot be guaranteed. To account for robot-specific perception properties, information is stored independently for each robot, and shared among all participants. This enables continuous robot- and command-specific decision on which information to use to accomplish a task. A Mission Control instance allows to tune the available command possibilities to account for specific users, robots, or scenarios. The operator uses an RCT to command robots based on the object-based knowledge representation, whereas the MRWSR serves as a robot-agnostic interface to the planetary assets. The selection of a robot to be commanded serves as top-level filter for the available commands. A second filter layer is applied by selecting an object instance. These filters reduce the multitude of available commands to an amount that is meaningful and handleable for the operator. Robot-specific direct teleoperation skills are accessible via their respective AT, and can be mapped dynamically to available input devices. Using AT-specific parameters provided by the robot for each input device allows a robot-agnostic usage, as well as different control modes e.g. velocity, model-mediated, or domain-based passivity control based on the current communication characteristics. The concept will be evaluated on board the ISS within the Surface Avatar experiments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189542/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:On Realizing Multi-Robot Command through Extending the Knowledge Driven Teleoperation Approach
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schmaus, PeterPeter.Schmaus (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6639-0967NICHT SPEZIFIZIERT
Leidner, DanielDaniel.Leidner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5091-7122NICHT SPEZIFIZIERT
Krueger, Thomasthomas.krueger (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grenouilleau, JessicaJessica.Grenouilleau (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pereira, AaronAaron.Pereira (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, Adrian Simonadrian.bauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1171-4709NICHT SPEZIFIZIERT
Bechtel, NicolaiNicolai.Bechtel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bustamante Gomez, SamuelSamuel.Bustamante (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7923-8307NICHT SPEZIFIZIERT
Köpken, Anneanne.koepken (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lay, Florian SamuelFlorian.Lay (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5706-3278NICHT SPEZIFIZIERT
Sewtz, MarcoMarco.Sewtz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1662-534XNICHT SPEZIFIZIERT
Batti, Nesrinenesrine.batti (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ferreira, EdmundoEdmundo.Ferreira (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
den Exter, EmielEmiel.den.Exter (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bayer, RalphRalph.Bayer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2561-7974NICHT SPEZIFIZIERT
Pleintinger, BenediktBenedikt.Pleintinger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holderried, RomanRoman.Holderried (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pavelski, Pedro Henriquepedro.pavelski (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lii, Neal Yi-ShengNeal.Lii (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2022
Erschienen in:Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:IAC-22
Verlag:International Astronautical Federation, IAF
ISSN:0074-1795
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Space Teleoperation, Robotic Team Collaboration, Scalable Autonomy, Multimodal User Interface, Supervised Autonomy, Telepresence
Veranstaltungstitel:73rd International Astronautical Congress (IAC)
Veranstaltungsort:Paris, France
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:18-22 Sep 2022
Veranstalter :International Astronautical Federation
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 - On-Orbit Servicing [RO], R - Interagierende Robotersteuerung [RO], R - Intuitive Mensch-Roboter Schnittstelle [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen: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) > Perzeption und Kognition
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
Hinterlegt von: Birkenkampf, Peter
Hinterlegt am:02 Nov 2022 13:34
Letzte Änderung:02 Nov 2022 13:34

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