Das Cluster Robotik und Mechatronik Zentrum (RMC) ist das Kompetenzzentrum im DLR für Forschung und Entwicklung auf den Gebieten Robotik, Mechatronik und optische Systeme. Mechatronik ist die höchstmögliche Integration von Mechanik, Elektronik, Regelungstechnik und Informatik zur Realisierung von Sensoren, „intelligenten Mechanismen“ und Robotern, die ihre Umwelt wahrnehmen und mit ihr interagieren. Die fachliche Basis des RMC liegt dementsprechend im interdisziplinären Entwurf, der rechnergestützten Optimierung und Simulation, des Aufbaus komplexer, mechatronischer Systeme und Mensch-Maschine-Schnittstellen sowie deren Regelung und intelligenten Programmierung. In der Robotik gilt das Zentrum als eines der weltweit führenden.
FireBIRD ist eine Erdbeobachtungsmission mit dem primären Ziel der Überwachung von Waldbränden. Es geht um die Erkennung von Hochtemperatur- Ereignissen und die Bereitstellung von Fernerkundungsdaten für Wissenschaft und Forschung sowohl im DLR wie auch für externe Partner. Das Space-Segment besteht aus den beiden Satelliten TET-1(Launch 2012) und BIROS (Launch 2016) die als Haupt- Nutzlast jeweils ein im DLR entwickeltes Kamerasystem für den sichtbaren und infraroten Spektralbereich tragen.
Quelle: DLR (CC-BY 3.0).
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Die Flexibilität in der Produktion kann durch den Einsatz von kognitiver und lernender Robotersysteme deutlich verbessert werden. Derartige Systeme ermöglichen die Automatisierung individueller Einzelanfertigungen sowie die natürliche Interaktion mit Menschen in gemeinsamen Arbeitsbereichen. Das Bild zeigt ein System mit zwei Leichtbauroboterarmen für die automatische und flexible Montage von komplexen Aluminiumkonstruktionen, das innerhalb des EU-Projekts SMErobotics entwickelt wurde.
Der anthropomorphe Roboter David besitzt Gelenke mit variablen Steifigkeitsaktoren (VSA), welche eine mechanisch verstellbare Flexibilität im Antriebsstrang aufweisen. Mit diesem Roboter wollen wir den menschlichen Eigenschaften im Hinblick auf Größe, Gewicht und Leistungsfähigkeit nahekommen. Bei der mechatronischen Entwicklung wurde insbesondere Wert auf Robustheit, hohe Dynamik und Geschicklichkeit gelegt.
Der humanoide Roboter Rollin' Justin ist eine Forschungsplattform für autonome mobile Manipulation. In der Zukunft sollen solche Roboter für Haushaltsanwendungen sowie in der Raumfahrt eingesetzt werden.
Quelle: DLR (CC BY-NC-ND 3.0).
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.
Das Flugzeugobservatorium SOFIA bietet einen einzigartigen Zugang zum astronomisch bisher kaum erforschten THz-Spektralbereich. Mit den Spektrometern GREAT/upGREAT ist es erstmalig möglich, die astronomisch sehr bedeutsame atomare Sauerstofflinie bei 4.7 THz mit höchster spektraler Auflösung zu messen. Eine Schlüsselkomponente dafür ist ein vom DLR entwickeltes THz-Lasersystem.
Das ROMO ist ein vielseitiger Versuchsträger für die Erforschung von Regelungs- und Schätzalgorithmen auf dem Gebiet des Energiemanagements und der Fahrdynamik.
Das DESIS (DLR Earth Sensing Imaging Spectrometer) Instrument ist ein abbildendes Spektrometer, welches vom DLR entwickelt und an Bord der International Raumstation betrieben werden soll. Mit diesem Instrument sind Erdbeobachtungen mit einer räumlichen Auflösung von 30m und einer Schwadbreite von 30km im sichtbaren und nah-infraroten Spektralbereich (400–1000nm) möglich.
Mit Platz für insgesamt 300 Mitarbeiter und 80 Studenden soll das 2015 bezogene Gebäude eine enge Zusammenarbeit des Instituts für Robotik und Mechatronik und des Instituts für Systemdynamik und Regelungstechnik unter dem Verband des RMC ermöglichen.
Quelle: DLR CC-BY 3.0.
In großen Höhen operierende Flächenflugzeuge (engl. High-Altitude Platforms, HAPS) könnten in der nahen Zukunft Anwendungsfelder erschließen, die zur Zeit noch von Satelliten abgedeckt werden. Mögliche Anwendungen reichen von der Errichtung von Kommunikationsnetzen zur Langzeitaufzeichnung von Wetter- und Umweltdaten. Die DLR Flugroboter-Gruppe arbeitet in enger Kooperation mit der Elektra UAS GmbH und SolarXplorers SA (Solarstratos Projekt) an hocheffizienten Antrieben, Avionik-Komponenten, sowie Nutzlasten und Autonomiefunktionen für autonome und optional pilotierte Plattformen und Missionen.
Das DLR ist wissenschaftlicher Partner im Mountain Wave Project und hat für die Himalaya-Kampagne 2013/2014 eine angepasste Variante seines modularen Luftbildkamerasystems MACS zur Verfügung gestellt. Die entstandenen Luftbilder der Region Katmandu konnten nach dem schweren Erdbeben in Nepal (2014) durch das Zentrum für Kriseninformation (ZKI) des DLR als Kartenmaterial für Hilfsorganisationen bereitgestellt werden.
Das DLR entwickelt, verifiziert und erprobt neuartige Fernerkundungssysteme. Aus den Bilddaten werden automatisiert höchst lagegenaue True Orthophoto-Mosaike und Oberflächenmodelle prozessiert. Diese Bilddaten dienen als Grundlage für Anwendungen wie: Echtzeitextraktion von Objekten, automatisierten 3D-Rekonstruktion für geospezifische Simulationswelten oder semantische Geoinformationen für urbane Anwendungen.
Das DLR entwickelte für die koreanischen Kompsat-3 und Kompsat-3A Erdbeobachtungssatelliten die Kameraelektronik mit der Fokalebene, den Kameracontroller und die Stromversorgung. Die Fokalebenen ermöglichen hochauflösende Bilder der Erdoberfläche mit einer Bodenauflösung von bis zu 0,5m in den beiden panchromatischen Kanälen und 2m in den vier multispektralen Kanälen (Rot, Grün, Blau, nahes Infrarot).
Das Integrierte Positionierungssystem IPS ist ein vom DLR entwickeltes System zur Positions- und Lagemessung in unbekannter Umgebung (Innen- und Außenbereich). Das IPS benötigt keinerlei externen Information wie z.B. GPS Daten. Es basiert auf einem Multisensoransatz, der es gestattet, die sechs Freiheitsgrade der Eigenbewegung eines Objektes robust und zuverlässig zu erfassen und bereitzustellen (z.B. für Schiffsinventuren).
Das haptisches Interaktionsgerät HUG stellt auftretende Kräfte möglichst realistisch an den Menschen dar – eine Anforderung aus den Bereichen der Telemanipulation und der Interaktion mit komplexen virtuellen Welten, insbesondere bei der Telerobotik mit SpaceJustin, bei Montagesimulationen in der virtuellen Welt, bei der Rehabilitation und beim Training von Astronauten und Mechanikern.
Kraftreflektierender Joystick für den Einsatz in der Internationalen Raumstation ISS – entwickelt im Rahmen von Kontur-2. Astronauten können von der Raumstation aus Roboter auf der Erde fernsteuern und spüren dabei die resultierenden Interaktionskräfte des Roboters am Boden. Dies ermöglicht eine feinfühlige Manipulation trotz großer Entfernungen.
Quelle: DLR/Simon Schätzle (CC-BY 3.0).
Das Forschungsfeld Flugrobotik vereint mehrere Bereiche des DLR Robotik und Mechatronik Zentrums - Luftfahrt, Raumfahrt, Robotik und Optische Informations - und nutzt so Synergien in der Entwicklung robotischer Technologien für autonome, fliegende Plattformen. Das Spektrum unsere Arbeit reicht von Regelung und Sensordatenverarbeitung bis zur Missionsplanung und -ausführung.
MERTIS ist ein wissenschaftliches Instrument für die ESA-Tiefraummission BepiColombo. BepiColombo wird 2018 starten und ab 2024 den Merkur observieren. Das Instrument, entwickelt vom DLR in Berlin in Zusammenarbeit mit der Universität Münster, basiert auf einem neuartigen und hoch integrierten Infrarot-Spektrometer mit sehr geringer Masse von nur 3kg und geringem Leistungsverbrauch von max. 10W.
Die Mineralogie der Teilchen vom Asteroiden Itokawa, die im Jahre 2010 von der japanischen Hayabusa-Mission zur Erde gebracht wurden, ist von grundlegender Bedeutung z.B. für die Altersbestimmung der Asteroidenoberfläche - ein wichtiger Indikator für die Evolution des Asteroiden und unseres Sonnensystems. Untersuchungen mittels garantieren die zerstörungsfreie Bestimmung der Mineralogie dieser hochsensiblen und sehr kleinen (typische Länge 0,1mm) Teilchen.
Die Anwendung der im Cluster entwickelten Technologien und Systeme fokussieren sich primär auf die programmatischen Aufgaben in den Forschungsbereichen Raumfahrt, Luftfahrt und Verkehr. Die entwickelten Technologien haben aber unmittelbare Auswirkungen und Anwendungen auch in anderen gesellschaftlich relevanten Bereichen wie Medizintechnik, Fabrik der Zukunft bis hin zur persönlichen, robotischen Assistenz. Der Technologietransfer ist ein wesentliches Ziel des RMC.