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An adaptive hierarchical control framework for quadrupedal robots in planetary exploration

Stark, Franek und Kumar, Rohit und Vyas, Shubham und Isermann, Hannah Lotta und Haack, Jonas und Popescu, Mihaela und Middelberg, Jakob und Mronga, Dennis und Kirchner, Frank (2025) An adaptive hierarchical control framework for quadrupedal robots in planetary exploration. In: Proceedings of the 18th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA-2025). 18th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation, 2025-10-07 - 2025-10-09, Leiden, Niederlande.

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9MB

Kurzfassung

Planetary exploration missions require robots capable of navigating extreme and unknown environments. While wheeled rovers have dominated past missions, their mobility is limited to traversable surfaces. Legged robots, especially quadrupeds, can overcome these limitations by handling uneven, obstacle-rich, and deformable terrains. However, deploying such robots in unknown conditions is challenging due to the need for environment-specific control, which is infeasible when terrain and robot parameters are uncertain. This work presents a modular control framework that combines model-based dynamic control with online model adaptation and adaptive footstep planning to address uncertainties in both robot and terrain properties. The framework includes state estimation for quadrupeds with and without contact sensing, supports runtime reconfiguration, and is integrated into ROS 2 with open-source availability. Its performance was validated on two quadruped platforms, multiple hardware architectures, and in a volcano field test, where the robot walked over 700 m.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216806/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:An adaptive hierarchical control framework for quadrupedal robots in planetary exploration
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stark, FranekDFKI GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kumar, RohitDFKI GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vyas, ShubhamDFKI GmbHhttps://orcid.org/0000-0001-8773-8435NICHT SPEZIFIZIERT
Isermann, Hannah Lottahannah.isermann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7975-7054202395529
Haack, JonasUniversity of BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Popescu, MihaelaUniversity of BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Middelberg, JakobDFKI GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mronga, DennisDFKI GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirchner, Frankfrank.kirchner (at) dfki.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Proceedings of the 18th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA-2025)
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:legged locomotion; adaptive gait sequencer; state estimation; model adaptation; planetary exploration
Veranstaltungstitel:18th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation
Veranstaltungsort:Leiden, Niederlande
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 Oktober 2025
Veranstaltungsende:9 Oktober 2025
Veranstalter :ESA
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Isermann, Hannah Lotta
Hinterlegt am:14 Jan 2026 12:38
Letzte Änderung:14 Jan 2026 12:38

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