So fern und doch so nah: Alexander Gerst steuert einen Roboter auf der Erde - von der ISS aus

Alexander Gerst steuert einen Roboter auf der Erde - von der ISS aus. - Bild: DLR (CC-BY 3.0)

Rauch steigt aus der Satellitenempfangsanlage, die er mithilfe seines robotischen Avatars gerade auf dem Mars aufbaut. Jetzt heißt es schnell und richtig handeln, für Mensch und Maschine. Die Simulation eines Ernstfalls ist der kritischste Teil des neuesten Telerobotik-Experiments am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), bei dem ein Astronaut an Bord der Internationalen Raumstation ISS den humanoiden Roboter "Rollin‘ Justin" in Oberpfaffenhofen per Tablet fernsteuert.

Das letzte von insgesamt drei "METERON SUPVIS-Justin"-Experimenten fand am 17. August 2018 im Marslabor des DLR-Instituts für Robotik und Mechatronik statt, mit erfolgreicher Unterstützung des deutschen ESA-Astronauten Alexander Gerst im Rahmen seiner Mission "Horizons".

Warum intelligente Roboter zukünftig eine wichtige Rolle spielen

Die Neuerung und besondere Herausforderung dieses Experiments liegt in der hohen Eigenständigkeit des Astronauten und dem größeren Handlungsspektrum des robotischen Co-Workers. So musste Alexander Gerst nicht nur die bisher komplexesten Telerobotik-Aufgaben im Weltraum meistern, sondern auch auf unerwartete Situationen reagieren.

"In der astronautischen Raumfahrt spielen intelligente Roboter zukünftig eine wichtige Rolle, insbesondere bei Explorationsaufgaben. Sie können die Arbeit des Menschen im Orbit und auf der Erde unterstützen, schwer zugängliche sowie risikoreiche Regionen erkunden", sagt Prof. Hansjörg Dittus, Vorstandsmitglied des DLR für Raumfahrtforschung und –technologie.

"Darüber hinaus werden die Technologien und Ergebnisse des Experimentes METERON SUPVIS-Justin auch vielfältige Anwendungen auf der Erde ermöglichen. Das gilt insbesondere für Bereiche die eine zuverlässige und sichere Kooperation und Interaktion zwischen Mensch und Maschine verlangen, etwa in der Assistenz- und Pflegerobotik oder bei der industriellen Konstruktion und Wartung."

Erst im Mai stellte das DLR-Institut für Robotik und Mechatronik sein Projekt SMiLE vor, das  Roboter zur Pflegeunterstützung von Personen im Alter oder mit körperlichen Beeinträchtigungen entwickelt.

  • DLR Hug

    HUG ist die haptische Eingabestation für die telemanipulierte Steuerung des humanoiden Roboters Justin. HUG kann die Bewegungen des Menschen messen und ihm gleichzeitig Kräfte aus der entfernten Umgebung darstellen. - Bild: Pankow

  • DLR Edan

    In Zusammenarbeit mit der Caritas erprobt das DLR den Rollstuhlassistenten EDAN (EMG-controlled daily assistant), der sich mithilfe von Muskelsignalen oder mit anderen inuitiven Eingabegeräten auch aus der Ferne steuern lässt. - Bild: Pankow

  • DLR Mil

    Im Bereich Medizinrobotik ist das MIRO Innovation Lab (MIL) angesiedelt, das neue Anwendungsfelder in der Medzinrobotik erschließt. So lassen sich im MIL das Know-How des DLR mit der Expertise von Partnern verknüpfen. - Bild: Pankow

  • DLR Sara

    SARA (Safe Autonomous Robotic Assistant) ist die neue Generation der DLR-Leichtbauroboter. Der Roboterarm zeichnet sich durch neue mechatronische Funktionalitäten sowie seine intuitive Programmierbarkeit aus. - Bild: Pankow

  • DLR SCIL

    Das System Control and Innovation Lab (SCIL) des DLR-Instituts für Systemdynamik und Regelungstechnik ist eine Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie und widmet sich der virtuelle Produktenwicklung. - Bild: Pankow

  • DLR Soma

    Wie ein Online-Supermarkt aussehen kann, demonstriert das DLR im Rahmen des EU-Projekts SOMA (Soft-bodied intelligence for manipulation). Das Exponat ist mit einem Leichtbau-Roboterarm und einem nachgiebigen Greifer ausgestattet. So kann der Roboter Obst greifen und verpacken. - Bild: Pankow

  • DLR MRK

    Im Fokus steht die Entwicklung eines intelligenten Roboterassistenten mit intuitiver Programmierung. Eine Software ermöglicht hierbei eine automatische und intelligente Selbstprogrammierung des Roboters. - Bild: Pankow

Grundlage für kommende Weltraummissionen

Die Steuerung von "Rollin‘ Justin" erfolgt intuitiv, das heißt Gerst bestimmt über das Tablet welche Arbeitsschritte der Roboter durchführen soll, aber nicht wie diese genau auszuführen sind. Der humanoide Roboter erledigt kontextbezogene elementare Aufgaben und trifft mithilfe seiner künstlichen Intelligenz die dazu notwendigen Entscheidungen.

Im Rahmen der europäischen Experimentreihe METERON (Multi-Purpose End-to-End Robotic Operation Network) haben die Robotikexperten am DLR ihre Telerobotik-Technologien weiterentwickelt und realistische Szenarien zur Planetenexploration geschaffen. Damit ist laut DLR der Nachweis geführt, dass robotische Co-Worker eine wertvolle und teilweise sogar notwendige Unterstützung für den Menschen sind und für eine große Bandbreite an Erkundungs-, Aufbau- und Wartungsarbeiten eingesetzt werden können.

Astronaut interagiert mit seinem Roboterkollegen

"Unser Ziel ist es zu demonstrieren, dass robotische Co-Worker auf fernen Planeten oder dem Mond eingesetzt werden können. Sie können uns helfen, die erste Kolonie im Weltall aufzubauen. Die Bedienkonzepte und Technologien, die wir kontinuierlich dazu entwickeln, sollen die Grundlage für zukünftige robotische Welltraummissionen bilden", erklärt Projektleiter Dr. Neal Lii vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik.

Für ein möglichst realistisches Szenario waren Alexander Gerst und Rollin‘ Justin auf sich gestellt und führten ihren Auftrag weitgehend ohne Kontakt zur Bodencrew aus. Trotz der Einschränkungen konnte der deutsche ESA-Astronaut intuitiv mit seinem Roboterkollegen interagieren und selbst die komplexen Aufgaben erfolgreich steuern – von der Wartung einer Solaranlage bis zum Aufbau einer Empfangsstation.

Höhepunkt des zweistündigen Live-Experiments war der erfolgreiche Austausch des plötzlich brennenden Stationsmoduls. So konnte das Team von METERON SUPVIS-Justin demonstrieren, dass intelligente Roboter den Menschen auch in unerwarteten Situationen in der Ferne unterstützen – wie ein "Arbeitskollege" vor Ort.

Mit Material des DLR

Video: Angekommen - Alexander Gerst schwebt in die ISS