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Lightweight Rover Unit (LRU)

Die Lightweight Rover Unit (LRU) ist der Prototyp eines mobilen Roboters zur Exploration in unbekanntem, unwegsamem und schwer zugänglichem Gelände. Die Forschungsarbeiten zur Teilautonomie dienen als Vorbereitung für zukünftige planetare Explorationsmissionen und terrestrische Katastropheneinsätze.
Im Jahr 2014 wurde der LRU erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.

Technische Daten

Größe: 114cm × 74cm × 94cm
Gewicht: ca. 30kg
Freiheitsgrade: 12, unterteilt in
• 4 Rad-Aktoren
• 4 Lenk-Aktoren
• 2 seriell-elastische Gelenke
• 2 Gelenke in der Pan-Tilt-Einheit (Kamera)
Nominale Nutzlast: 5kg
Energieversorgung: Zwei Akku-Packs (28,8V / 5Ah), >60min Betriebsdauer pro Akku-Pack
Geschwindigkeit: 1,11m/s bzw. 4km/h
Benutzerschnittstellen: • Direkte Fernsteuerung via Gamepad und anderen Interfaces
• Autonome Wegpunkt-Navigation zu manuell eingegebenen Zielen
Besonderheiten: • Schwenk-Neige-Einheit mit einer S/W-Stereo-Kamera und einer Farb-Kamera
• Gleichgewichtssensor (IMU)
• FPGA-basierende Stereo-Vision mit 15Hz (SGM)
• 6D-Lageschätzung und 3D-Kartierung einer unbekannten Umgebung (Mapping)
• Automatische Pfadplanung, Hindernisvermeidung und Terrain-Klassifikation

 

Systembeschreibung

Der LRU kombiniert eine Vielzahl modernster Technologien, die am Institut für Robotik und Mechatronik entwickelt wurden, wie z. B. die Antriebs- und Lenkeinheiten, deren Motoren schon im ROKVISS-Experiment fünf Jahre lang auf der ISS ihre Weltraumtauglichkeit unter Beweis stellen konnten. Eine Stereokamera und das mehrfach ausgezeichnete Semi-Global-Matching-Stereoverfahren (SGM) verleihen dem Roboter die Fähigkeit, seine Umgebung in 3D wahrzunehmen. Hieraus berechnet der Rover Umgebungskarten und steuert dann autonom in unbekanntem und unebenem Gelände vordefinierte Ziele an. Diese selbstständige Navigation ist essentiell, da Signale von der Erde Sekunden oder Minuten benötigen und dadurch eine direkte Fernsteuerung erschwert wird. Die Erweiterung des LRU um einen auf dem System montierten Roboterarm erlaubt das Manipulieren von bekannten und unbekannten Objekten. Im Jahr 2015 hat der LRU beim SpaceBot Camp des DLR-Raumfahrtmanagements teilgenommen.

LRU - Bildergalerie

Während der ROBEX-Demo-Mission-Weltraum-Kampagne, die von Juni bis Juli 2017 auf dem Vulkan Ätna in Italien stattfand, wurden mit dem LRU einige Tests zur Langstrecken-Navigation durchgeführt.

Während der ROBEX-Demo-Mission-Weltraum-Kampagne, die von Juni bis Juli 2017 auf dem Vulkan Ätna in Italien stattfand, wurden mit dem LRU einige Tests zur Langstrecken-Navigation durchgeführt. 

Quelle: Esther Horvath.

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Lightweight Rover Unit (LRU)

Der LRU (Lightweight Rover Unit) ist der Prototyp eines teilautonomen Roboters zur Exploration von Mond oder Mars. Er kombiniert eine Vielzahl modernster Technologien, die am Institut für Robotik und Mechatronik entwickelt wurden, wie z.B. die Antriebs- und Lenkeinheiten, deren Motoren schon im ROKVISS-Experiment fünf Jahre lang auf der ISS ihre Weltraumtauglichkeit unter Beweis stellen konnten. 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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Lightweight Rover Unit (LRU)

LRU2 auf dem Ätna

LRU2 auf dem Ätna im Jahr 2017 im Rahmen von ROBEX 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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LRU2 auf dem Ätna

LRU2 und Lander

LRU2 und Lander auf Ätna im Jahr 2017 im Rahmen von ROBEX 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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LRU2 und Lander

LRU und Toro auf der ILA 2014

Auf der ILA 2014 präsentierte das Institut für Robotik und Mechatronik den Rover LRU und den Laufroboter Toro. 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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LRU und Toro auf der ILA 2014

LRU bei der Teilnahme am SpaceBot Camp 2015

LRU bei der Teilnahme am SpaceBot Camp 2015 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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LRU bei der Teilnahme am SpaceBot Camp 2015

Semi-autonome Navigation des LRU auf der ILA 2014

Semi-autonome Navigation des LRU auf der ILA 2014 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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Semi%2dautonome Navigation des LRU auf der ILA 2014

LRU ohne Verkleidung mit Roboterarm

LRU ohne Verkleidung mit Roboterarm 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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LRU ohne Verkleidung mit Roboterarm

Aufgreifen des Batterieobjektes durch LRU

Nach erfolgreicher Objektlokalisierung greift der LRU autonom die gelbe Batterie auf. 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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Aufgreifen des Batterieobjektes durch LRU

Rampenaufstieg des LRU

Der LRU fährt die Rampe zur roten Basisstation hinauf, um dort die gefundenen Objekte zu montieren. 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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Rampenaufstieg des LRU

Höhenkarte zur Navigation aus Eigenbewegung und Tiefenbild

Höhenkarte zur Navigation aus Eigenbewegung und Tiefenbild 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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Höhenkarte zur Navigation aus Eigenbewegung und Tiefenbild

Heterogenes Roboter-Team Ardea und LRU

Das heterogene Roboter-Team, bestehend aus dem Rover LRU und dem Multikopter Ardea, wird genutzt, um gemeinsam autonom unbekannte Gebiete zu explorieren. Der Rover ist als bodengebundene Einheit sehr energieeffizient bei der Fortbewegung und dient dem Multikopter mit der Landeplattform als mobile Basis. Durch die kompakte Größe und die Fähigkeit zu fliegen kommt der Multikopter in schwer zugänglichem Geländen oder auch in Höhlen zum Einsatz. Beide Roboter verfügen über die gleiche Fähigkeit, mit ihren optischen und intertialen Sensoren die Umgebung in 3D wahrzunehmen, um Kollisionen zu vermeiden und gleichzeitig 3D-Karten zu erstellen. Diese 3D-Karten können schließlich zwischen den Robotern ausgetauscht und zusammengefügt werden. 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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Heterogenes Roboter%2dTeam Ardea und LRU

Teamfoto RMExplores!

Das Team RMExplores! zusammen mit zwei LRUs auf dem Wettkampfgelände 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

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Teamfoto RMExplores!

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Veröffentlichungen

  • Wedler et al., "LRU - Lightweight Rover Unit", in Proc. of the Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA), Netherlands, May 2015.
  • Schuster et al., "The LRU Rover for Autonomous Planetary Exploration and its Success in the SpaceBotCamp Challenge", in Proc. of the 2016 IEEE International Conference on Autonomous Robot Systems and Competitions (ICARSC), Braganca, Portugal, May 2016.
Kontakt
Dr.-Ing. Armin Wedler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Robotik und Mechatronik
, Mechatronische Systeme
Oberpfaffenhofen-Weßling

Tel.: +49 8153 28-1849

Fax: +49 8153 28-1134

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