Forschende der Universität Bremen in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) haben ein innovatives modulares Baukastensystem für die Raumfahrtrobotik entwickelt. Dieses System, genannt MODKOM („Modulare Komponenten als Building Blocks für anwendungsspezifisch konfigurierbare Weltraumroboter“), zielt darauf ab, den aktuell vorherrschenden Ansatz der spezialisierten und missionsspezifischen Roboter zu revolutionieren. Bisherige Roboter sind häufig auf eine einzige Mission zugeschnitten, was bedeutet, dass für neue Anforderungen ein hoher Entwicklungsaufwand erforderlich ist. Mit dem modularen Ansatz wird es möglich, Roboter flexibel anzupassen und schnell auf sich verändernde Missionsanforderungen zu reagieren. Das Projekt wird von der DLR-Raumfahrtagentur sowie dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) mit rund 3,2 Millionen Euro gefördert.
Das neuartige Baukastensystem kombiniert Hardware- und Softwarekomponenten, die es ermöglichen, mobile Roboter nach dem „Plug and Play“-Prinzip zu konfigurieren. Zu den Grundelementen gehören Gelenke, Strukturelemente und Elektronikbausteine, die durch standardisierte Schnittstellen miteinander verbunden sind. Diese Modularität erhöht nicht nur die Flexibilität, sondern auch die Ausfallsicherheit der Roboter, da defekte Einheiten schnell ausgetauscht werden können.
Flexibilität und Effizienz durch Modularität
Die modulare Architektur des Systems ermöglicht eine dynamische Einbindung der verschiedenen Bausteine. Die Subsysteme können als funktionale Einheiten in höherer Granularität integriert werden. So entstehen vollständige Systeme aus der Kombination von Plattformen, Sensoren, Nutzlastcontainern und Manipulatoren. Dies reduziert die Entwicklungs- und Qualifizierungszyklen erheblich und fördert eine ressourcensparende Herangehensweise an die Konstruktion neuer Roboter.
Ein zentrales Element des Projekts ist ein komplexes Manipulationssystem, das als Demonstration der entwickelten Systematik dient. Dieses System kombiniert einen modularen Manipulator mit der mobilen Plattform HUNTER SE sowie der Schnittstelle iSSI®. Zudem wurde das DFKI-X2D-Gelenk als hochdynamischer Motor speziell für den Einsatz im Weltraum entwickelt, wobei bereits das Technology Readiness Level (TRL) 5 durch umfangreiche Qualifizierungstests erreicht wurde.
Ausblick und zukünftige Entwicklungen
Ein ISO-konformer Reinraum wurde am DFKI in Bremen eingerichtet, um die Integration und Erprobung der Baukastenelemente zu ermöglichen. Die gesammelten Erkenntnisse und Technologien sollen in künftige Weltraummissionen einfließen und tragen dazu bei, die Konstruktion und Wartung von Raumstationen im Orbit zu optimieren. Diese Fortschritte in der Weltraumrobotik sind in den letzten Jahren durch Hightech-Produktionstechniken und die Integration von Künstlicher Intelligenz weiter beschleunigt worden.
Die Forschungslandschaft im Bereich Raumfahrtrobotik ist dynamisch und vielversprechend. Zukünftige Entwicklungen könnten Roboter hervorbringen, die in der Lage sind, komplexe Operationen wie Reparaturen und den Bau von Strukturen im Weltraum eigenständig durchzuführen. Diese Fortschritte werden durch steigendes Interesse und finanziellen Rückhalt sowohl von Regierungen als auch von privatwirtschaftlichen Einrichtungen gefördert. Herausforderungen wie Langzeitoperationen unter veränderten Schwerkraftbedingungen sowie ethische Fragen im Umgang mit autonomen Robotern stehen jedoch weiterhin im Fokus der Forschung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das von der Universität Bremen und dem DFKI entwickelte modulare Baukastensystem nicht nur die Flexibilität und Effizienz in der Weltraumrobotik steigert, sondern auch den Weg für neue Technologien und Anwendungen ebnet. Die vollumfängliche Nutzung dieser Fortschritte könnte die Raumfahrtforschung entscheidend vorantreiben Uni Bremen berichtet, Vogel berichtet, Robotergünstig berichtet.
