ROSIO - Robotische System-Kontrolle für In-Orbit Fertigung und Montage-Operationen

Abstract

ROSIO ist ein DLR-Zuwendungsvorhaben das vom 1.1.2023 bis 31.12.2024 von Airbus Defence and Space durchgeführt wurde und die Entwicklung einer robotischen System-Kontrolle für In-Orbit-Fertigungs- und Montage-Operationen zum Inhalt hatte. Zukünftige robotische Weltraumoperationen werden komplexe und heterogene Robotiksysteme benötigen, deren Zusammenspiel eine detaillierte Steuerung der Aufgaben verteilt über die verschiedenen Robotikelemente beinhaltet. Hierzu wird eine robotische Systemsteuerung benötigt, die den Rahmen für diese Operationen bereitstellt. In ROSIO wurde dazu eine S/W entworfen, implementiert und getestet, die auf existierenden S/W-Rahmensystemen für On-Board-S/W und Robotik-S/W aufbaut und von dieser abstrahiert, so dass flexibel auf Kunden- und Projektanforderungen reagiert werden kann. In der aktuellen Umsetzung kann die ROSIO-S/W auf existierenden Middleware-Systemen wie z. B. ROS2, NASA-cFS oder ESA-TASTE-10 aufsetzen und eine vollständige Roboter-Systemsteuerung auf diesen Rahmensystemen definieren. Die eigentlichen S/W-Komponenten sind unabhängig vom darunterliegenden Rahmensystem und erlauben ein maximales Maß an Flexibilität. Zu den implementierten S/W Komponenten, die auf einer mehrschichtigen Referenzarchitektur wie NASREM und FRM basieren, gehören eine Missionskontrolle auf der Basis von Behaviour-Trees, eine mittlere Task-Ebene, die einzelne Aufgaben mit Hilfe von Skripten implementiert, sowie eine unterste funktionale Kontrollschicht, die alle Aktuatorkomponenten, Sensorkomponenten und intelligente Fähigkeiten des Robotik-Systems bevorratet. Daneben existieren S/W-Komponenten zur Speicherung und Verwaltung von statischen Daten (Weltmodell-Datenbank), sowie dynamischen Daten (Telemetrie-Daten der einzelnen Komponenten der funktionalen Schicht). Die Funktionalität des Systems wurde anhand eines Demonstratorsystems unter Laborbedingungen getestet und über eine prototypisch implementierte Bodenkontrollstation ferngewartet.