Virtueller Roboterschwarm auf dem Mars

Virtueller Roboterschwarm auf dem Mars

Physik-News vom 06.04.2020

Wissenschaftler des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen haben 40 Quadratkilometer Marslandschaft in der virtuellen Realität rekonstruiert. Das Testumfeld ermöglicht die realistische Simulation von Robotermissionen und Funknetzen unter den Umweltbedingungen des Mars. Eine besondere Herausforderung bestand darin, Schnittstellen zu den speziellen Softwaresystemen unterschiedlicher Roboter zu schaffen und diese als virtuellen Schwarm einzusetzen.

Die umfassende Erforschung des Mars zählt zu den wichtigsten Zielen der internationalen Raumfahrt in den kommenden Jahrzehnten. Um Menschen dabei nicht in Gefahr zu bringen, sollen Roboter eine Vielzahl von Aufgaben übernehmen. Damit deren Einsatz in der fremden Umgebung getestet und das Zusammenspiel von weitgehend autonomen Roboterschwärmen realistisch simuliert werden kann, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) an der Universität Bremen unter Leitung von Professor Gabriel Zachmann jetzt ein virtuelles Testumfeld entwickelt. Rund 40 Quadratkilometer des Canyon-Systems „Valles Marineris“ auf dem Mars stehen nun für die Vorbereitung künftiger Missionen in der virtuellen Realität (VR) zur Verfügung.


Die TZI-Software ermöglicht es, das komplexe Zusammenspiel zwischen den Robotern unter Berücksichtigung aller Besonderheiten des Mars zu simulieren.

Publikation:


Axel Kölling
Virtueller Roboterschwarm auf dem Mars
Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik

Suche nach Rohstoffen und extraterrestrischem Leben

Im Rahmen des Projekts VaMEx-VTB („Valles Marineris Explorer - Virtual TestBed“) hat die Arbeitsgruppe von Professor Zachmann die „Mariner-Täler“ auf der Basis von Scans der NASA nachgebildet. „Die Region wurde ausgewählt, weil dort Rohstoffe vermutet werden, die für spätere bemannte Missionen und menschliche Siedlungen auf dem Planeten nützlich wären“, sagt Professor Zachmann. Darüber hinaus bestehe die Möglichkeit, Hinweise auf extraterrestrisches Leben zu finden, denn die Bedingungen für die Entstehung von Mikroorganismen könnten zumindest in der Vergangenheit – als der Mars klimatisch noch weniger lebensfeindlich war – gut gewesen sein.

Weil das Terrain in den Canyons sehr vielfältig ist, werden für die Erkundung auch Roboter mit unterschiedlichen Stärken benötigt – einige können beispielsweise klettern, andere fliegen oder Nutzlasten transportieren. Zusätzlich muss ein Netzwerk aus kleinen, Funk-basierten „Leuchttürmen“ („Beacons“) errichtet werden, damit die Roboter jederzeit ihre Position bestimmen können.


Für die Erkundung werden Roboter mit unterschiedlichen Stärken benötigt – einige können beispielsweise klettern, andere fliegen oder Nutzlasten transportieren.

Hohe Anforderungen an die Software

Die TZI-Software ermöglicht es, das komplexe Zusammenspiel zwischen den Robotern unter Berücksichtigung aller Besonderheiten des Planeten – beispielsweise Schwerkraft, Bodenbeschaffenheit und extreme Temperaturen – zu simulieren. „Dafür mussten zunächst enorme Datenmengen verarbeitet werden, damit eine realistische, dreidimensionale Darstellung der Landschaft entsteht“, so Zachmann. Eine Herausforderung lag auch in der Anbindung der unterschiedlichen Roboter-Softwaresysteme, damit der Austausch von Informationen möglich wird.

Das System hat sich bereits bei den ersten Tests bewährt. Die Forschenden haben bemerkt, dass Roboter auf dem Mars andere Algorithmen benötigen als auf der Erde, um ihre Position bestimmen zu können. Dies liegt unter anderem an den sehr eintönigen Farben des Geländes, die es schwierig machen, landschaftliche Wiedererkennungsmerkmale zu identifizieren. Genau in derartigen Erkenntnissen liegt der größte Nutzen der Simulation: Fehler können behoben werden, bevor die Roboter eines Tages ihre achtmonatige Reise zum Mars antreten. Die Chance, dass vor Ort dann alles funktioniert wie geplant, steigt erheblich.




Info
Bundesweite Kooperation

Das Projekt VaMEx-VTB wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Als Auftragnehmer der Universität Bremen waren dabei: das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI GmbH, Bremen), Universität der Bundeswehr (München), TU München, TU Braunschweig, DLR Oberpfaffenhofen und Uni Würzburg.

Mehr erfahren

Diese Newsmeldung wurde mit Material des Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik via Informationsdienst Wissenschaft erstellt



   50 Meldungen
13.10.2020
Sonnensysteme - Planeten - Astrobiologie
Erdähnliche Planeten besitzen oft einen Bodyguard
Eine Gruppe von Astronomen hat ermittelt, dass die Anordnung von Gesteins-, Gas- und Eisplaneten in Planetensystemen offenbar nicht zufällig ist und von nur wenigen Anfangsbedingungen abhängt.
12.10.2020
Planeten - Satelliten
Neues Wasservorkommen auf dem Mars entdeckt
Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter Beteiligung der Jacobs University Bremen hat Hinweise auf die Existenz mehrerer Gewässer gefunden, die unter der Südpolkappe des Mars verborgen sind.
06.10.2020
Planeten - Sterne
Von heißem Staub umgeben
Internationales Forschungsteam unter CAU-Beteiligung beobachtet heiße Staubringe um Sterne in neuem Wellenlängenbereich.
02.10.2020
Exoplaneten
Messung von Masse und Helligkeit desselben Exoplaneten
Astronom*innen haben mit dem ESO-Instrument GRAVITY das erste Bild eines Exoplaneten aufgenommen, der zuvor nur indirekt über das Spektrum seines Sterns nachgewiesen werden konnte.
29.09.2020
Kometen_und_Asteroiden - Sonnensysteme - Planeten
Kosmische Diamanten entstehen bei gigantischen planetaren Kollisionen
Geowissenschaftler der Goethe-Universität haben in Meteoriten die größten extraterrestrischen Diamanten gefunden, die je entdeckt wurden – immerhin einige zehntel Millimeter groß.
28.09.2020
Exoplaneten
CHEOPS Weltraumteleskop: Einer der extremsten Planeten im Universum
CHEOPS hält, was es verspricht: Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop ermöglichen eine nähere Beschreibung des Exoplaneten WASP-189b – einer der extremsten bekannten Planeten.
10.08.2020
Kometen_und_Asteroiden - Planeten
Kryovulkan auf Ceres
Messdaten aus den letzten Monaten der NASA-Mission Dawn zeichnen ein einzigartiges Bild des Zwergplaneten Ceres.
04.08.2020
Sonnensysteme - Exoplaneten
Radioastronomie: extrasolares Planetensystem um einen Hauptreihenstern
Einem internationalen Team von Astronomen ist es gelungen, einen saturnähnlichen extrasolaren Planeten um einen massearmen kühlen Stern nachzuweisen, und zwar anhand der systematischen Bewegung („wobbling“) des Sterns, hervorgerufen durch die Gravitation des Planeten.
22.07.2020
Sonnensysteme - Exoplaneten
Erstes Bild eines Mehrplanetensystems um einen sonnenähnlichen Stern
Das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) hat das allererste Bild eines jungen, sonnenähnlichen Sterns aufgenommen, der von zwei riesigen Exoplaneten begleitet wird.
21.07.2020
Planeten
Der Feuerring der Venus
ETH-​Forschende klassifizierten mithilfe von Computersimulationen die heutigen Aktivitäten von Coronae-​Strukturen auf der Oberfläche der Venus – und finden zu ihrer Überraschung einen bis dato unentdeckten Feuergürtel auf unserem Nachbarplaneten.
06.07.2020
Galaxien - Planeten - Sterne
Kosmischer Stoßverkehr in der Stern- und Planetenentstehung
Das molekulare Gas in Galaxien ist in einer hierarchischen Struktur angeordnet.
25.06.2020
Exoplaneten - Biophysik
Mögliches Leben: Forscher finden Super-Erden um Gliese 887
Die uns am nächsten gelegenen Exoplaneten bieten die besten Möglichkeiten, um nach Beweisen für Leben außerhalb des Sonnensystems zu suchen.
11.06.2020
Sonnensysteme - Sterne - Exoplaneten
Vier neugeborene Exoplaneten von eigener Sonne gegrillt
Ein Team des Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) hat das Schicksal des jungen Sterns V1298 Tau und seiner vier Exoplaneten untersucht.
20.05.2020
Exoplaneten
ESO-Teleskop sieht Anzeichen für Geburt eines Planeten
Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (VLT) der ESO (European Southern Observatory) haben deutliche Anzeichen für die Entstehung eines Planetensystems ergeben.
06.04.2020
Planeten
Virtueller Roboterschwarm auf dem Mars
Wissenschaftler des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen haben 40 Quadratkilometer Marslandschaft in der virtuellen Realität rekonstruiert.
12.03.2020
Kometen_und_Asteroiden - Planeten - Astrobiologie
Rätsel um Stickstoff dank nachgebildeten Kometen gelöst
Einer der Grundbausteine des Lebens ist Stickstoff.
19.12.2018
Exoplaneten
Exotische Planeten aus Saphiren und Rubinen
Forschende der Universitäten Zürich und Cambridge haben eine neue, exotische Klasse von Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems entdeckt.
12.12.2018
Sterne - Exoplaneten
Tanz mit dem Feind
B
06.12.2018
Exoplaneten - Teilchenphysik
Universität Göttingen erforscht in internationalem Team Helium-Schweif eines Exoplaneten
Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Instituts für Astrophysik der Universität Göttingen hat entdeckt, dass der extrasolare Gasplanet WASP-69b einen kometenähnlichen Schweif aus Heliumpartikeln hinter sich herzieht.
15.11.2018
Kometen_und_Asteroiden - Exoplaneten
Kometen als Wasserträger für Exoplaneten
Erst 2016 haben WissenschafterInnen mit Proxima Centauri b den der Erde nächstgelegenen und potenziell bewohnbaren Exoplaneten entdeckt.
14.11.2018
Sterne - Exoplaneten
Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft
Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtahre entfernten Barnards Stern einen Planeten nachzuweisen, der gut drei Mal so viel Masse wie die Erde aufweist und ähnlich kalt wie der Saturn ist.
05.10.2018
Sonnensysteme - Planeten - Satelliten
Raumsonde Cassini beweist: Wassereis- und silikatreiche Partikel im Ringregen des Saturns
Die europäisch-amerikanische Mission Cassini-Huygens gehört zu den aufregendsten Weltraumflügen zur Erforschung unseres Sonnensystems.
27.08.2018
Planeten
Jupiter hatte Wachstumsstörungen
Aufgrund von Meteoritendaten zeigen Forschende der Universitäten Bern und Zürich sowie der ETH Zürich, wie der Jupiter entstanden ist.
02.08.2018
Planeten - Satelliten
Verbundprojekt VIPE: Vierbeiniger DFKI-Laufroboter unterstützt Marserkundung im Roboterschwarm
Die Entwicklung eines heterogenen, autonomen Roboterschwarms zur Erforschung des Valles Marineris auf dem Mars steht im Mittelpunkt der Forschungsinitiative VaMEx (Valles Marineris Explorer) des DLR Raumfahrtmanagements.
02.07.2018
Exoplaneten
Wie sich die Atmosphäre des heißesten bekannten Exoplaneten verflüchtigt
Astronomen haben beobachtet, wie sich die Atmosphäre des heißesten bekannten Exoplaneten, des heißen Jupiter-ähnlichen Planeten KELT-9b, allmählich verflüchtigt.
02.07.2018
Sonnensysteme - Exoplaneten
Astronomen werden Zeugen der Geburt eines Planeten
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und des Konsortiums des SPHERE-Instruments am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben einen extrem jungen Exoplaneten im Stadium seiner Entstehung entdeckt und charakterisiert.
28.06.2018
Planeten - Strömungsmechanik
Starke Regenfälle schufen Mars-Flusstäler
Verblüffende Ähnlichkeit: Geländestrukturen auf dem Mars gleichen denen von Trockengebieten auf der Erde. Das zeigen Forscher anhand der Winkel von Flusstal-Verzweigungen. Sie schliessen daraus auf ein urzeitliches Mars-Klima, in welchem sporadische Starkniederschläge Täler erodierten.
25.06.2018
Exoplaneten - Astrophysik
Wo sich Medizintechnik und Astrophysik treffen
An der Universität Bern haben Forschende aus der Astrophysik und der Medizintechnik gemeinsam eine neue Methode entwickelt, mit der sie Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems untersuchen.
13.06.2018
Sterne - Exoplaneten
ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern
Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296 befinden.
01.06.2018
Planeten
Geheimnis um Plutos Dünen enthüllt
Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Bereichen Geografie, Physik und Planetenwissenschaften beschreibt in „Science“ ihre Untersuchung von Bildern der Oberfläche des Zwergplaneten Pluto, die im Juli 2015 von der NASA-Sonde New Horizons aufgenommen worden waren.
21.05.2018
Monde - Planeten
Kosmische Ravioli und Spätzle
Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle.
26.04.2018
Planeten - Satelliten
Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars
Die Mars-Kamera CaSSIS auf der ExoMars-Sonde hat die ersten farbigen Bilder des roten Planeten aufgenommen. Damit ist das Berner Kamerasystem bereit für den Start seiner Hauptmission am 28. April 2018
21.03.2018
Planeten - Astrophysik
Auf der Suche nach dem Ursprung von Planetenatmosphären
Die Europäische Weltraumagentur ESA hat das Weltraumobservatorium ARIEL als neue Exoplanetenmission mit geplantem Start im Jahr 2028 ausgewählt.
27.02.2018
Planeten - Biophysik
TU Berlin: Leben ohne Wasser - Leben auf dem Mars
Forscher weisen bioaktive Zellverbände am trockensten Ort der Erde nach – Modell für Bedingungen auf dem Mars
15.11.2017
Sterne - Exoplaneten
Nächstgelegener Planet mit gemäßigten Temperaturen um ruhigen Stern entdeckt
In nur 11 Lichtjahren Entfernung von unserem Sonnensystem hat ein Forscherteam mit dem einzigartigen Planetenjäger-Instrument HARPS einen gemäßigten, erdähnlichen Planeten entdeckt.
23.10.2017
Exoplaneten
Bildung von Magma-Ozeanen auf Exoplaneten erforscht
Induktionserwärmung kann den Energiehaushalt eines Planeten so stark verändern, dass sein Inneres zum Schmelzen gebracht wird.
11.07.2017
Planeten - Sterne
Ungewöhnliches Planetensystem um schnell rotierenden Stern wirft Fragen zur Planetenentstehung auf
Astronomen haben einen seltenen warmen, massereichen jupiterartigen Planeten entdeckt, der einen extrem schnell rotierenden Stern umkreist.
30.06.2017
Monde - Kometen_und_Asteroiden - Planeten
Bayreuther Hochdruckforscher lösen Meteoriten-Rätsel
Eine Forschergruppe der Universität Bayreuth hat die langgesuchte Erklärung für den scheinbar widersprüchlichen Aufbau von Mond- und Mars-Meteoriten gefunden.
30.06.2017
Kometen_und_Asteroiden - Planeten
Zusammenhang zwischen Kometen und Erdatmosphäre aufgedeckt
Die schwierige, aber erfolgreiche Messung mehrerer Isotopen des Edelgases Xenon beim Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko durch das Berner Messinstrument ROSINA auf der Rosetta-Sonde zeigt, dass durch Einschläge von Kometen Material auf die Erde gelangte.
20.09.2016
Sonnensysteme - Planeten - Sterne
Geben Planeten der Sonne den Takt vor?
Die Sonnenaktivität wird vom Magnetfeld der Sonne bestimmt.
31.08.2016
Sterne - Exoplaneten
Planet in bewohnbarer Zone um nächstgelegenen Stern gefunden
Mit Teleskopen der ESO und anderen Einrichtungen ist es Astronomen gelungen, einen klaren Hinweis auf einen Planeten zu finden, der den nächsten Stern zur Erde, Proxima Centauri, umkreist.
07.06.2016
Monde - Planeten
Tauchfahrt in die Tiefen von Jupiters Eismond Europa
Unter einer mehrere Kilometer dicken Eisdecke wird auf dem Jupitermond Europa ein tiefer Ozean vermutet, der die Grundlage für extraterrestrisches Leben bieten könnte.
05.05.2016
Sterne - Exoplaneten
Drei potenziell bewohnbare Welten um benachbarten sehr kühlen Zwergstern
Astronomen haben mit dem TRAPPIST-Teleskop am La Silla-Observatorium der ESO drei Planeten entdeckt, die einen sehr kühlen Zwergstern umkreisen, der nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
01.05.2016
Sonnensysteme - Planeten
Relikt aus Zeit der Entstehung der Erde kehrt nach Milliarden Jahren tiefgekühlt
A
12.02.2016
Monde - Planeten
Extremer Frontalaufprall auf der Erde
Neue, in „Science“ veröffentlichte Isotopenanalysen sprechen für die These, dass vor rund 4,5 Milliarden Jahren ein planetenartiger Himmelskörper tief in die Erde eingedrungen und eine Materialmischung erzeugt hat, aus der auch der Mond entstanden ist.
24.04.2015
Exoplaneten
Direkte Abbildung eines ganzen (Exo-)Planetensystems
Ein internationales Astronomenteam, zu dem auch sechs Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astronomie gehören, hat das Exoplanetensystem um den Stern HR8799 direkt abgebildet. Das Team nutzte dabei das Large Binocular Telescope auf dem Mount Graham in Arizona, USA.
24.04.2015
Exoplaneten
Ein Exoplanet mit höllischer Atmosphäre
Im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS haben Astronomen der Universitäten Genf und Bern ein präziseres Temperaturprofil der Atmosphäre eines Exoplaneten erstellt, als dies bisher möglich war.
06.03.2015
Planeten
Mars: Der Planet, der einen ganzen Ozean voll Wasser verlor
Einst hat ein großer Ur-Ozean die Marsoberfläche bedeckt. Er beinhaltete mehr Wasser als das Nordpolarmeer
19.01.2015
Kometen_und_Asteroiden - Planeten
Wie der Stickstoff auf die Erde kam
Mineralogen der Universität Jena analysieren das chemische Erbe von Meteoriten
25.08.2013
Exoplaneten - Biophysik
Drei Planeten in der habitablen Zone eines nahen Sterns
Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (Garching).

News der letzten 7 Tage     0 Meldungen