10/05/2021
Door Ad Spijkers
Een Europees consortium heeft een ontwikkelingsproject voltooid om robots op de maan in te kunnen zetten.
In 2025 wil het European Space Agency (ESA) de eerste demonstratiemissie voor In-Situ Resource Utilization (ISRU) op de maan starten. Met behulp van ISRU-technologieën kunnen grondstoffen die op buitenlandse planeten beschikbaar zijn, worden gebruikt om hulpbronnen te produceren zoals drinkwater, zuurstof of bouwmaterialen. Deze zouden anders tegen hoge kosten vanaf de aarde moeten worden meegenomen.
De technologieën zijn ook van groot belang als het gaat om duurzame ruimteverkenning. Robotsystemen zullen een doorslaggevende rol spelen bij hun constructie en montage.
Basistechnologieën
Om complexe taken zoals wetenschappelijk onderzoek of het opzetten van infrastructuur te kunnen uitvoeren, moeten robots autonoom in een team kunnen opereren. Het doel van het Pro-Act-project, dat in februari 2019 van start ging, was om de nodige basistechnologieën te ontwikkelen en hun functionaliteit te demonstreren in een maanmissiescenario. Het projectconsortium werd geleid door het Belgische bedrijf Space Applications Services en bestond uit negen Europese bedrijven en instellingen uit zes verschillende landen.
De focus van het project was de samenwerking van drie verschillende soorten robotsystemen: de zespotige lopende robot Mantis van het Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) het voertuig Veles van het Poolse bedrijf Piap Space en het mobiele portaal van het Spaanse bedrijf AVS. Het gemeenschappelijk doel is om een ISRU-systeem te creëren dat moet worden gebouwd met ondersteunende infrastructuur.
Dankzij zijn zes uiteinden, waarvan de twee voorste ook kunnen worden gebruikt voor manipulatie, kenmerkt de Mantis zich door een hoge mate van flexibiliteit en beheerst hij zelfs moeilijk terrein. De Veles kan lange afstanden afleggen en met behulp van zijn grijparm zware ladingen oppakken. Het mobiele portaal, dat met behulp van Mantis en Veles uit elkaar kan worden getrokken, heeft een geïntegreerde 3D-printer die kan worden verplaatst met behulp van een touwbesturing.
DFKI en Pro-Act
In Pro-Act werd het printen van componenten voor de montage van het ISRU-systeem gesimuleerd met behulp van de oppervlaktegesteente dat op de maan voorkomt. Om de autonome samenwerking van de drie robots mogelijk te maken, ontwikkelden de projectpartners software- en hardwaretechnologieën. Deze kwamen voort uit vorige projecten en werd aangepast aan specifieke missies.
Behalve het ontwikkelen van software en hardware en het aanpassen van Mantis aan het missiescenario, was het bieden van een simulatieomgeving een van de taken van het DFKI. Hierdoor konden de partners hun software testen op robotsimulaties vóór deze op de 'echte' systemen werd geïmplementeerd. Op deze manier konden programmafouten in een vroeg stadium worden opgespoord en gecorrigeerd. De onderzoekers ontwikkelden ook interfaces waarmee de software van partners op Mantis kon worden gebruikt.
Vertraging
In Bremen werd bij DFKI de samenwerking van de robots getest. Door de coronapandemie konden niet alle partners afreizen naar de eerste gezamenlijke tests in september 2020 en was ook het robotteam onvolledig. De laatste tests in maart 2021 moesten vervolgens volledig virtueel via een verbinding op afstand worden uitgevoerd. Dit bracht verdere uitdagingen met zich mee zoals onstabiele internetverbindingen en tijdvertragingen, vooral bij de samenwerking tussen de robots.
Desondanks slaagden werd met succes gedemonstreerd hoe Mantis en Veles samenwerken bij het maken van kaarten van de omgeving en het transport van componenten. Bovendien hebben ze uitgebreide ervaring opgedaan op het gebied van tele-operatie, wat van groot nut zal zijn voor toekomstige planetaire ruimtemissies.
Foto: DFKI, Annemarie Popp