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Multi-Agent Mental Models for Cooperation of Heterogeneous Robots in a Space Scenario

Bauer, Adrian Simon und Brinkman, Sant und Köpken, Anne und Batti, Nesrine und Bachmann, Timo und Butterfass, Jörg und Ehlert, Tristan Hagen und den Exter, Emiel und Friedl, Werner und Gumpert, Thomas und Knestel, Philipp Georg und Lay, Florian Samuel und Luo, Xiaozhou und Manaparampil, Ajithkumar Narayanan und Mayershofer, Luisa und Raffin, Antonin und Reichert, Anne Elisabeth und Schmidt, Annika und Schmidt, Florian und Schürmann, Lioba Elise und Seidel, Daniel und Roshardt, Nicole und Beetz, Michael und Luz, Rute und Schmaus, Peter und Leidner, Daniel und Krüger, Thomas und Lii, Neal Yi-Sheng (2026) Multi-Agent Mental Models for Cooperation of Heterogeneous Robots in a Space Scenario. In: 2026 IEEE Aerospace Conference, AERO 2026. IEEE. 2026 IEEE Aerospace Conference, AERO 2026, 2026-03-07, Big Sky, MT, USA. doi: 10.1109/AERO66936.2026.11519927. ISBN 979-833157360-7. ISSN 1095-323X.

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9MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11519927

Kurzfassung

With each space robotic mission, a team of specialists on ground is usually required to support the robot throughout its mission. When scaling from single robots to fleets of robots, this will no longer be a viable way of conducting missions. Instead, in order to operate more autonomously in complex scenarios and adapt to dynamically changing environments without relying on a team of human experts, robots must be able to create a mental model of their surroundings. The relevance of this requirement becomes especially salient in the Surface Avatar ISS-to-ground telerobotic technology demonstration mission, where astronauts onboard the International Space Station command a team of heterogeneous robots in our lab. This work focuses on the final Surface Avatar session with NASA astronaut Jonny Kim where he was tasked with commanding the robots in a collaborative manner in order to complete simulated science and exploration tasks. To equip a complex robot such as DLR's Rollin' Justin with the ability to collaborate and coordinate with other robots, we deploy a combination of models and heuristics that allow it to create a mental model of its environment including its surrounding agents. Rollin' Justin also shares the estimated states generated in the mental model with the other robots. In this paper, we describe the application of this concept to our space experiment, present the models used to create the mental model, and evaluate it based on data collected in the final Surface Avatar experiment.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225098/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vorlesung)
Titel:Multi-Agent Mental Models for Cooperation of Heterogeneous Robots in a Space Scenario
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bauer, Adrian SimonAdrian.Bauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1171-4709219431510
Brinkman, SantJankeSant.Brinkman (at) ext.esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Köpken, Anneanne.koepken (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-7136-7741219431515
Batti, Nesrinenesrine.batti (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-2404-158X219431517
Bachmann, TimoTimo.Bachmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-3451-0833219431521
Butterfass, JörgJoerg.Butterfass (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehlert, Tristan Hagentristan.ehlert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-3626-6364219431525
den Exter, EmielEmiel.den.Exter (at) esa.intNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedl, WernerWerner.Friedl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3002-7274NICHT SPEZIFIZIERT
Gumpert, ThomasThomas.Gumpert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knestel, Philipp Georgphilipp.knestel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-8160-8111219431529
Lay, Florian SamuelFlorian.Lay (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luo, XiaozhouXiaozhou.Luo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4315-366XNICHT SPEZIFIZIERT
Manaparampil, Ajithkumar Narayananajithkumar.manaparampil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-1475-8184219431533
Mayershofer, Luisaluisa.mayershofer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-2587-6973219431536
Raffin, AntoninAntonin.Raffin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6036-6950NICHT SPEZIFIZIERT
Reichert, Anne ElisabethAnne.Reichert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-3980-983X219431537
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201219431539
Schmidt, FlorianFlorian.Schmidt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schürmann, Lioba Eliselioba.schuermann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seidel, DanielDaniel.Seidel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2240-3850219431540
Roshardt, NicoleESANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beetz, MichaelUniversität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
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:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/AERO66936.2026.11519927
Verlag:IEEE
ISSN:1095-323X
ISBN:979-833157360-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robotics, Mental Model, Space Assistance,
Veranstaltungstitel:2026 IEEE Aerospace Conference, AERO 2026
Veranstaltungsort:Big Sky, MT, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:7 März 2026
Veranstalter :IEEE
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 - On-Orbit Servicing [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Bauer, Adrian Simon
Hinterlegt am:02 Jul 2026 11:10
Letzte Änderung:02 Jul 2026 11:10

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