Leutert, Florian und Bohlig, David und Kempf, Florian und Schilling, Klaus und Mühlbauer, Maximilian Sebastian und Ayan, Bengisu und Hulin, Thomas und Stulp, Freek und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Kutscher, Vladimir und Plesker, Christian und Dasbach, Thomas und Damm, Stephan und Anderl, Reiner und Schleich, Benjamin (2024) AI-enabled Cyber-Physical In-Orbit Factory - AI approaches based on digital twin technology for robotic small satellite production. Acta Astronautica, 217, Seiten 1-17. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2024.01.019. ISSN 0094-5765.
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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576524000195
Kurzfassung
With the ever increasing number of active satellites in space, the rising demand for larger formations of small satellites and the commercialization of the space industry (so-called New Space), the realization of manufacturing processes in orbit comes closer to reality. Reducing launch costs and risks, allowing for faster on-demand deployment of individually configured satellites as well as the prospect for possible on-orbit servicing for satellites makes the idea of realizing an in-orbit factory promising. In this paper, we present a novel approach to an in-orbit factory of small satellites covering a digital process twin, AI-based fault detection, and teleoperated robot-control, which are being researched as part of the "AI-enabled Cyber-Physical In-Orbit Factory" project. In addition to the integration of modern automation and Industry 4.0 production approaches, the question of how artificial intelligence (AI) and learning approaches can be used to make the production process more robust, fault-tolerant and autonomous is addressed. This lays the foundation for a later realization of satellite production in space in the form of an in-orbit factory. Central aspect is the development of a robotic AIT (Assembly, Integration and Testing) system where a small satellite could be assembled by a manipulator robot from modular subsystems. Approaches developed to improving this production process with AI include employing neural networks for optical and electrical fault detection of components. Force sensitive measuring and motion training helps to deal with uncertainties and tolerances during assembly. An AI-guided teleoperated control of the robot arm allows for human intervention while a Digital Process Twin represents process data and provides supervision during the whole production process. Approaches and results towards automated satellite production are presented in detail.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/202506/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | AI-enabled Cyber-Physical In-Orbit Factory - AI approaches based on digital twin technology for robotic small satellite production | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 18 Januar 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Acta Astronautica | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 217 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.actaastro.2024.01.019 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seiten 1-17 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0094-5765 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Satellite production, Robotic assembly, Automated production, Artificial intelligence, Machine learning, Teleoperation, Digital twin | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 - Telerobotik, R - Erklärbare Robotische KI | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Mühlbauer, Maximilian Sebastian | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 31 Jan 2024 13:50 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 31 Jan 2024 13:50 |
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