Virtuelle Reality für On-Orbit Servicing (VR-OOS)



Projektbeschreibung

Mit zunehmender Verschmutzung der Erdorbits durch Weltraumschrott wird der Betrieb von Satelliten verstärkt gefährdet. Der Einsatz von Robotern zur Wartung von Satelliten im Orbit stellt eine wichtige Alternative zur kostspieligen und risikoreichen bemannten Raumfahrt dar und ist daher ein aktives Forschungsgebiet. Die Entwicklung von neuartigen Satelliten, sowie die Entwicklung und Steuerung von entsprechenden Servicerobotern kann dabei durch die Simulation der Funktionsweise dieser Systeme und deren physikalisches Verhalten in einer virtuellen Welt extrem vereinfacht werden. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Robotik und Mechatronik soll daher an der Einrichtung Simulations- und Softwaretechnik eine virtuelle Umgebung entwickelt werden, die von Satellitenentwicklern und Robotikexperten als Plattform für die Untersuchung von Satelliten im Hinblick auf Wartung und Service im Weltraum, Bewertung von Satellitendesigns, Analyse von neuartigen Robotiksystemen, sowie zur Planung und Durchführung von On-Orbit Service Missionen dienen.

Forschungsschwerpunkte

Aufgaben der DLR Simulations- und Softwaretechnik

Die wissenschaftliche Einrichtung Simulations- und Softwaretechnik ist für den Aufbau des Digitalen Mock-Up verantwortlich. Dies wird innerhalb eine immersiven VR-Umgebung realisiert, die eine hoch realistische visuelle Ausgabe bietet, sowie haptische/taktile Rückkopplungen anzeigt. Eine der Herausforderungen bestehen zum einen bei der Modellierung der dynamischen Eigenschaften des Satelliten und seiner Komponenten und des Roboters im Orbit. Die Berechnungen der kinematischen Eigenschaften und Auswirkungen auf die fliegenden Objekte müssen eine hohe Genauigkeit aufweisen und den realen Umständen entsprechen.

Die Anforderung die Ergebnisse der interaktiven Simulation in Echtzeit an zu zeigen, ist eine weitere Herausforderung in diesem Projekt. Dies beinhaltet nicht nur eine zeitgerechte Berechnung der dynamischen Vorgänge. Die komplexen geometrischen Modelle des Satelliten und Roboters sollen mit einer Bildwiederholungsrate von mindestens 30Hz hochauflösend fotorealistisch dargestellt werden. Die vorgesehene Einbindung von haptischen / taktilen Rückkopplungen des Serviceroboters auf Eingabegeräte, bei dem Updateraten von 1kHz üblich sind, stellt weiterhin sehr hohe Anforderungen an eine schnelle Berechnung. Um das Ziel der Echtzeit-Anforderungen zu erreichen, sollen verschiedene Verfahren zum parallelen und verteilten Rechnen erforscht werden, wobei moderne Software- und Hardware-Technologien, wie zum Beispiel Supercomputer, PC Cluster, Multi-Core und GPGPU Programmierung, zum Einsatz kommen.

Einen weiteren Forschungsschwerpunkt bildet die Mensch-Maschine Schnittstelle die ein effizientes und ergonomisches Arbeiten mit der Simulation erlauben soll. Es wird untersucht, wie vorhandene Arbeitsweisen und Interaktionsmethoden durch neuartige Methoden der Virtuellen Realität ergänzt oder ersetzt werden können. Mögliche Ansätze sind zum Beispiel, gestenbasierte Funktionen für die Navigation und Manipulation in der virtuellen Welt einzusetzen. Des Weiteren wird der Einsatz von wissenschaftlichen und informationsbasierten Visualisierung, zum Beispiel durch Überlagern von zusätzlichen Informationen, zur Verbesserung der Interaktion untersucht.

Projektpartner

Laufzeit

Seit 01.01.2010


Kontakt
Dr. rer.nat. Andreas Gerndt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Simulations- und Softwaretechnik
, Software für Raumfahrtsysteme und interaktive Visualisierung
Tel: +49 531 295-2782

Fax: +49 531 295-2767

E-Mail: Andreas.Gerndt@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/sc/desktopdefault.aspx/tabid-6353/10412_read-22817/