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Promises and Challenges of Robotic Quadrupeds for Space Exploration

Seidel, Daniel und Schmidt, Annika und Raffin, Antonin und Luo, Xiaozhou und Ehlert, Tristan Hagen und Hörndler, Linus und Powell, Dominik und Pleintinger, Benedikt und Mayershofer, Luisa und Calzolari, Davide und Tolson, Wesley Bear und Costa, Tiago und Gumpert, Thomas und Loeffl, Florian Christoph und Köpken, Anne und Batti, Nesrine und Lay, Florian Samuel und Manaparampil, Ajithkumar Narayanan und Bachmann, Timo und Knestel, Philipp Georg und Reichert, Anne Elisabeth und Schürmann, Lioba Elise und Arand, Stella und Brinkmann, Sant und Bustamante Gomez, Samuel und den Exter, Emiel und Roshardt, Nicole und Lee, Jinoh und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu und Leidner, Daniel und Bauer, Adrian Simon und Luz, Rute und Schmaus, Peter und Krüger, Thomas und Lii, Neal Yi-Sheng (2025) Promises and Challenges of Robotic Quadrupeds for Space Exploration. In: 76th International Astronautical Congress, IAC 2025. International Astronautical Congress, 2025-09-29 - 2025-10-03, Sydney, Australien.

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5MB

Offizielle URL: https://iafastro.directory/iac/paper/id/98355/summary/

Kurzfassung

After numerous successful space missions with wheeled rovers such as Curiosity or Perseverance to explore open areas and collect samples, space agencies and private ventures around the world are shifting their focus to also explore more challenging environments. These include lunar lava tubes and Martian caves, which hold great promises to scientific discoveries. In these scenarios, the accessibility for large and wheeled robots would be limited, such that (small) legged robots capable of climbing, jumping, and dynamically adapting their gaits to different environments become necessary. However, despite the recent advances and increased commercial availability of quadrupedal robots, the exact requirements that a quadruped has to fulfill in a space setting remains an open topic. To address this question, this paper reviews current solutions and capabilities of robotic quadrupeds to assess the specific benefits that this technology offers as part of a robotic team for operations on celestial surfaces such as the Moon and Mars. Additionally, the main open challenges are identified to adapt the state-of-the-art technology in terrestrial systems for in-space deployment and operations. For this analysis, we leverage findings from the ISS technology demonstration mission, Surface Avatar. In two space-to-ground experiment sessions, three astronauts in orbit teleoperated a small quadrupedal robot to survey its environment and retrieve small objects. These insights were extended in a follow-up mission in July 2025, in which multiple quadrupeds were included operated by the astronauts for different tasks. Additionally, this new session included a cave exploration scenario. The experiment findings and astronaut feedback were evaluated under consideration of preparatory work carried out for planned quadruped space missions such as ESA's LEAP project and NASA's NeBula-SPOT. By examining and analyzing the experimental results and astronaut feedback from our Surface Avatar mission with the current state of technology, this paper derives specific requirements to employ quadrupedal robots in space, either in a remote control setting or for autonomous tasks. Based on the identified requirements, we will propose design recommendations for both control strategies of robotic quadrupeds to be included for different tasks in human-robot teams for future space exploration.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216325/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Promises and Challenges of Robotic Quadrupeds for Space Exploration
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Seidel, DanielDaniel.Seidel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2240-3850198512463
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201198512466
Raffin, AntoninAntonin.Raffin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6036-6950NICHT SPEZIFIZIERT
Luo, XiaozhouXiaozhou.Luo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4315-366XNICHT SPEZIFIZIERT
Ehlert, Tristan Hagentristan.ehlert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-3626-6364198512471
Hörndler, Linuslinus.hoerndler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Powell, Dominikdominik.powell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pleintinger, BenediktBenedikt.Pleintinger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mayershofer, Luisaluisa.mayershofer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-2587-6973198512474
Calzolari, DavideDavide.Calzolari (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tolson, Wesley BearNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Tiagotiago.narcisocosta (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gumpert, ThomasThomas.Gumpert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Loeffl, Florian ChristophFlorian.Loeffl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6914-5414NICHT SPEZIFIZIERT
Köpken, Anneanne.koepken (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Batti, Nesrinenesrine.batti (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-2404-158X198512478
Lay, Florian SamuelFlorian.Lay (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manaparampil, Ajithkumar Narayananajithkumar.manaparampil (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bachmann, TimoTimo.Bachmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knestel, Philipp Georgphilipp.knestel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-8160-8111198512481
Reichert, Anne ElisabethAnne.Reichert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-3980-983X198512482
Schürmann, Lioba Eliselioba.schuermann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arand, StellaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brinkmann, SantNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bustamante Gomez, SamuelSamuel.Bustamante (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
den Exter, EmielEmiel.den.Exter (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roshardt, NicoleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lee, JinohJinoh.Lee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4901-7095198512483
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074198512485
Leidner, DanielDaniel.Leidner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5091-7122NICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, Adrian SimonAdrian.Bauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1171-4709198512486
Luz, RuteRute.Luz (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmaus, PeterPeter.Schmaus (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krüger, ThomasEuropean Space AgencyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lii, Neal Yi-ShengNeal.Lii (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2025
Erschienen in:76th International Astronautical Congress, IAC 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:use case definition, requirements, design recommendation
Veranstaltungstitel:International Astronautical Congress
Veranstaltungsort:Sydney, Australien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:29 September 2025
Veranstaltungsende:3 Oktober 2025
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 - Laufroboter/Lokomotion [RO], R - Telerobotik
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Schmidt, Annika
Hinterlegt am:02 Dez 2025 10:00
Letzte Änderung:02 Dez 2025 10:00

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