Telepräsenz

Sonderforschungsbereich 453 „Wirkungsnahe Telepräsenz und Teleaktion“
Verlängerter Arm des Menschen im Weltraum
Gerd Hirzinger, DLR – Institut für Robotik und Mechatronik
Ulrich Walter, LRT – Lehrstuhl für Raumfahrttechnik

Telepresence Information Flow

Telepräsenz wird sich zu einer Schlüsseltechnologie der künftigen Raumfahrt und Planetenerkundung entwi-ckeln. Mit Telepräsenztechnologien werden die explorativen und manipulativen Möglichkeiten von Robotern in der Raumfahrt derart erweitert, dass der Roboter zum verlängerten Arm des Menschen am Boden wird. Am einfachsten ist die Vision realisierbar, wenn eine direkte Funkverbindung (“Sicht“) zum Roboter im Weltraum genutzt wird. Das sind allerdings bei niedrig fliegenden Systemen (typisch 300-800 km Höhe) nur wenige (6-8) Minuten an Sichtbarkeit. Soll bei niedrig fliegenden Systemen (z.B. Raumstation, Space Shut-tle) ein längerer Telepräsenzbetrieb (>30 min) stabil aufrechterhalten werden, besteht die optimale Konfiguration darin, einen einzelnen geostationären Satelliten einzusetzen, der die Telepräsenz-Verbindung zwischen dem Roboter und der Bodenstation aufrechterhält. Da diese plausible Infrastruktur, die eine automatische Antennennachführung im niedrigen Orbit impliziert, die bisher in der Raumfahrt nicht existiert, sollen mit diesem Teilprojekt die Telepräsenz-Strukturen für zukünftige Raumfahrtmissionen erarbeitet werden. Das Ziel ist
• die Bereitstellung einer zuverlässigen Telepräsenz-Verbindung mit hohen Gütemerkmalen (Quality of Service),
• und ein modulares Roboter Steuerungs- und Regelungskonzept, welches einen integrierten Telepräsenzbetrieb ermöglicht.
Mit dem vom DLR geplanten ROKVISS-Experiment auf der internationalen Raumstation soll erstmalig 2004 ein multimodaler Telepräsenzbetrieb (Haptik- und Videokanal, HV-Arbeitsraum) auf der Basis einer direkten Funkverbindung zu einem niedrig fliegenden Raumfahrzeug erprobt werden. Verschiedene regelungstechnische Strategien des Teilprojektes M6 sollen unter realen Bedingungen und mittels unterschiedlicher, simulierbarer Totzeiten im Rahmen von ROKVISS evaluiert werden. Aus den Erfahrungen und Experimenten sollen telepräsenzspezifische Systemanforderungen eines HVA-Arbeitsraumes an zukünftige Telepräsenz-Strukturen für Raumfahrtanwendungen abgeleitet werden. Darauf aufbauend soll ein integrierendes HVA-Referenzsystem für Raumfahrtanwendungen spezifiziert, entwickelt und evaluiert werden, das auf der Basis nachführbarer Antennen unabhängig von der Art, Position und Lage einer Satellitenplattform geeignete Telepräsenz-Verbindungen zur Bodenstation auf der Erde über einen (geostationären) Relaysatelliten bereitstellt. Neben den Telepräsenz-Verbindungen soll ein modulares Steuerungs- und Regelungskonzept spezifiziert werden, das klassische „Shared Control“ Konzept um die Telepräsenz-Ansätze erweitert.
Erforderlich ist die Demonstration der Machbarkeit in S/W-Simulation und Tests, die Untersuchung der Etablierungsdauer für die sog. High-Gain Verbindung, sowie eine Analyse der Signalstabilität in der Testumgebung.

	Zusatzmaterial Telepräsenz
	Poster Telepräsenz für Raumfahrtmissionen