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Enhancing Scalable Autonomy Space Teleoperation with User Intervention During Task Execution

Manaparampil, Ajithkumar Narayanan und Köpken, Anne und Mayershofer, Luisa und Batti, Nesrine und Wu, Xuwei und Singh, Harsimran und Panzirsch, Michael und Lay, Florian Samuel und Luo, Xiaozhou und Reichert, Anne Elisabeth und Bachmann, Timo und Knestel, Philipp Georg und Schürmann, Lioba Elise und Schmidt, Annika und Raffin, Antonin und Ehlert, Tristan Hagen und Seidel, Daniel und Brinkman, Sant und Roshardt, Nicole und Exter, Emiel den und Butterfass, Jörg und Schmidt, Florian und Werner, Friedl und Gumpert, Thomas und Bauer, Adrian Simon und Luz, Rute und Schmaus, Peter und Leidner, Daniel und Krüger, Thomas und Lii, Neal Yi-Sheng (2026) Enhancing Scalable Autonomy Space Teleoperation with User Intervention During Task Execution. In: 2026 IEEE Aerospace Conference, AERO 2026. IEEE. 2026 IEEE Aerospace Conference, 2026-03-07 - 2026-03-14, Big Sky, MT, USA. doi: 10.1109/AERO66936.2026.11519854. ISBN 979-8-3315-7360-7. ISSN 2996-2358.

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16MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11519854

Kurzfassung

With increasing task complexity in space robotic mission designs, advancement in the command technology and remote operation of the robotic team becomes a key challenge for providing an effective human-robotic team interface to help facilitate successful task execution. In the International Space Station (ISS)-to-ground telerobotic experiments, Surface Avatar led by DLR with partner ESA, a team of robots on the (Earth) surface is commanded by an astronaut in orbit to perform various tasks in a simulated space habitat. The ISS crew can select different input modalities to command the robots with direct teleoperation with the aid of force reflection in some instances, which provides great user immersion and interaction with the environment. At the other end of the Scalable Autonomy spectrum, the robot team can also be commanded at the task level, utilizing the robot's local intelligence to plan and execute at the crew's high-level direction. By scaling and mixing these telerobotic command capabilities, we can bring human and robot intelligence together to solve and execute more complex and unknown tasks. The teleoperator, whether an astronaut or ground-based expert, would be able to effectively command a surface robotic team in a wide variety of conditions. A concern raised for autonomously executed robotic task is the ability to cope with unexpected situations in a timely manner. To help enhance this command scalability, particularly for a more seamless transition between the command modes, the current research presented in this paper introduces a system that allows the crew to intervene with direct user input to provide course correction during autonomous task execution mid-task execution. This work explores different solutions to provide the human teleoperator with situational awareness of the robot's action, and approaches for user intervention. One approach we developed provides guidance forces based on the autonomous task and uses the movement of the haptic device as a comparison metric for interpreting the user intention. The user can observe the robot's action via the video stream, and let the robot complete the task autonomously. The robot executes the tasks autonomously as long as the robot's planned action (e.g. motion) concurs with user's intention. Should the need or desire arise, the user can take over with direct teleoperation at any moment using the haptic interface. The haptic cues provided by the haptic input device can take different forms such as pose, position, or velocity. In order to understand the effectiveness of these different approaches for allowing the teleoperator to take over the robot's autonomous task, particularly for space deployment, an implementation for user intervention is tested during the Surface Avatar ISS-Earth telerobotic experiment in 2025 where the ISS crew commanded a team of robots to perform various sample handling tasks with Scalable Autonomy teleoperation. Its outcome and astronaut feedback are discussed. Furthermore, a user study is carried out on-ground in the same simulated space habitat with the time-delay conditions experienced by the ISS crew to study the performance and usability of seamless switching of telecommand modalities in Scalable Autonomy teleoperation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224723/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Programmrede)
Titel:Enhancing Scalable Autonomy Space Teleoperation with User Intervention During Task Execution
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Manaparampil, Ajithkumar Narayananajithkumar.manaparampil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-1475-8184217066139
Köpken, Anneanne.koepken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-7136-7741217066140
Mayershofer, Luisaluisa.mayershofer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-2587-6973217066141
Batti, Nesrinenesrine.batti (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-2404-158X217066142
Wu, XuweiXuwei.Wu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2616-9149NICHT SPEZIFIZIERT
Singh, Harsimranharsimran.singh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Panzirsch, MichaelMichael.Panzirsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0647-7147NICHT SPEZIFIZIERT
Lay, Florian SamuelFlorian.Lay (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luo, XiaozhouXiaozhou.Luo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4315-366XNICHT SPEZIFIZIERT
Reichert, Anne ElisabethAnne.Reichert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-3980-983X217066143
Bachmann, TimoTimo.Bachmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-3451-0833217066144
Knestel, Philipp Georgphilipp.knestel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-8160-8111217066145
Schürmann, Lioba Eliselioba.schuermann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201217066146
Raffin, AntoninAntonin.Raffin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6036-6950NICHT SPEZIFIZIERT
Ehlert, Tristan Hagentristan.ehlert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-3626-6364217066147
Seidel, DanielDaniel.Seidel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2240-3850217066148
Brinkman, SantJankeSant.Brinkman (at) ext.esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roshardt, NicoleESANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Exter, Emiel denESANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Butterfass, JörgJoerg.Butterfass (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, FlorianFlorian.Schmidt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Werner, FriedlWerner.Friedl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3002-7274NICHT SPEZIFIZIERT
Gumpert, ThomasThomas.Gumpert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, Adrian SimonAdrian.Bauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1171-4709217066150
Luz, RuteRute.Luz (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmaus, PeterPeter.Schmaus (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leidner, DanielDaniel.Leidner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5091-7122NICHT SPEZIFIZIERT
Krüger, Thomasthomas.krueger (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lii, Neal Yi-ShengNeal.Lii (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 Mai 2026
Erschienen in:2026 IEEE Aerospace Conference, AERO 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/AERO66936.2026.11519854
Verlag:IEEE
ISSN:2996-2358
ISBN:979-8-3315-7360-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Teleoperation, Scalable Autonomy, User Intervention, Space
Veranstaltungstitel:2026 IEEE Aerospace Conference
Veranstaltungsort:Big Sky, MT, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 März 2026
Veranstaltungsende:14 März 2026
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 - Interagierende Robotersteuerung [RO], R - Interagierende Robotersteuerung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Manaparampil, Ajithkumar Narayanan
Hinterlegt am:08 Jun 2026 15:39
Letzte Änderung:09 Jun 2026 10:55

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