Automatic A Bro 2008

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AUTOMATICA 2008 Institut für Robotik und Mechatronik Institute of Robotics and Mechatronics

Transcript of Automatic A Bro 2008

AUTOMATICA 2008 Institut für Robotik und Mechatronik

Institute of Robotics and Mechatronics

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Modelica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Modelica

Raumfahrt als Anwendungsfeld . . . . 30 der Service-Robotik Space Flight, a Field of Applications for Service Robotics

ROKVISS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32ROKVISS

Kleinsatelliten und . . . . . . . . . . . . . . 34neue ZeilenkameraCompact Satellites and New Line Cameras

Der DLR-Krabbler . . . . . . . . . . . . . . . 36The DLR Crawler

ExoMars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38ExoMars

SENSODRIVE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40SENSODRIVE

RoboDrive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42RoboDrive

Das künstliche DLR-Herz . . . . . . . . . 44The Artificial DLR Heart

Fernüberwachung zu Hause . . . . . . . 46Teleobservation at Home

Octocopter „Falcon 8“ . . . . . . . . . . . 48Octocopter “Falcon 8“

Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Imprint

InhaltContents

Das DLR im Überblick . . . . . . . . . . . . . 4DLR at a Glance

DLR-Institut für Robotik . . . . . . . . . . . 6und MechatronikInstitute of Robotics and Mechatronics at the DLR

Mobiler humanoider . . . . . . . . . . . . . 8Oberkörper „JUSTIN“Mobile Humanoid “Justin“

Chirurgierobotik . . . . . . . . . . . . . . . . 10Medical Robotics

Multimodale Telepräsenz . . . . . . . . . 12Multimodal Telepresence

Bild- und kraftgestütztes Fügen . . . . 14Vision- and Force-Controlled Assembly

Sicherheit in der Mensch- . . . . . . . . . 16 Roboter-InteraktionSafety in Human-Robot Interaction

Multisensorieller 3-D-Modellierer . . . 18Multisensory 3D-Modeler

DLR-Hand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20DLR Hand

Multisensorielle 5-Finger-Hand . . . . . 22Multi-Sensor Five-Fingered Hand

Technologietransferprojekte . . . . . . 24ModoS und IPSTechnology Transfer Projects ModoS and IPS

Virtuelles Bayern . . . . . . . . . . . . . . . 26Virtual Bavaria

Das DLR im Überblick

DLR at a GlanceDas DLR ist das nationale Forschungs-zentrum der Bundesrepublik Deutschlandfür Luft- und Raumfahrt. Seine umfang-reichen Forschungs- und Entwicklungs-arbeiten in Luftfahrt, Raumfahrt, Verkehrund Energie sind in nationale und inter-nationale Kooperationen eingebunden.Über die eigene Forschung hinaus ist dasDLR als Raumfahrt-Agentur im Auftragder Bundesregierung für die Planung undUmsetzung der deutschen Raumfahrt-aktivitäten sowie für die internationaleInteressenswahrnehmung zuständig. DasDLR fungiert als Dachorganisation fürden national größten Projektträger.

In 28 Instituten und Einrichtungen anden dreizehn Standorten Köln (Sitz desVorstandes), Berlin, Bonn, Braunschweig,Bremen, Göttingen, Hamburg, Lampolds-hausen, Neustrelitz, Oberpfaffenhofen,Stuttgart, Trauen und Weilheim beschäf-tigt das DLR ca. 5.600 Mitarbeiterinnenund Mitarbeiter. Das DLR unterhält Bürosin Brüssel, Paris und Washington D.C.

DLR is Germany’s national research cen-ter for aeronautics and space. Its exten-sive research and development work inAeronautics, Space, Transportation andEnergy is integrated into national andinternational cooperative ventures. AsGermany’s space agency, DLR has beengiven responsibility for the forwardplanning and the implementation of theGerman space program by the GermanFederal Government as well as for theinternational representation of Germaninterests. Furthermore, Germany’s largestproject-management agency is also partof the DLR.

Approximately 5,600 people are em-ployed in DLR’s 28 institutes and facilitiesat thirteen locations in Germany: Koeln(headquarters), Berlin, Bonn, Braun-schweig, Bremen, Goettingen, Hamburg,Lampoldshausen, Neustrelitz, Oberpfaffen-hofen, Stuttgart, Trauen, and Weilheim.DLR also operates offices in Brussels,Paris, and Washington D.C.

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DLR Institute of Robotics and Mechatronics

Mechatronics is the highest possibleintegration of mechanics/optics, elec-tronics and computer science yielding“intelligent mechanisms” and robots,which interact with the environment.Accordingly the technical basis of DLR‘sinstitute of robotics and mechatronics is in the interdisciplinary (virtual) design,optimization and realistic simulation,but of course also in the realization ofcomplex mechatronic systems and man-machine-interfaces.

The institute is said to be a worldwideleading institution in applied roboticsresearch with focus on space roboticsand technology transfer into industrialand service robotics, surgery and pros-thetics. In addition, the institute is active-ly involved in airplane design and flightcontrol as well as vehicle control andmechatronic design. In the Berlin sub-division small satellites (e.g. BIRD) aredeveloped as well as high performanceairborne stereoline cameras, which support the institute’s efforts in the fieldof photorealistic 3D-world modeling.

Institut für Robotik und MechatronikInstitute of Robotics and Mechatronics

Prof. Gerhard Hirzinger Telephone + 49 (0) 8153 28-2401

DLR OberpfaffenhofenMünchener Straße 20Germany, 82234 Wessling

www.robotic.dlr.de

DLR-Institut für Robotik und Mechatronik

Mechatronik ist die höchstmögliche Inte-gration von Mechanik/Optik, Elektronikund Informatik bis hin zu „intelligentenMechanismen“ und Robotern, die mitihrer Umwelt interagieren. Dement-sprechend liegt die fachliche Basis desOberpfaffenhofener DLR-Instituts fürRobotik und Mechatronik im interdiszip-linären (virtuellen) Entwurf, der Optimie-rung und realitätsnahen Simulation, abernatürlich auch der Realisierung komplexermechatronischer Systeme und Mensch-Maschine-Interfaces.

Das Institut gilt als eines der weltweitführenden Einrichtungen in der ange-wandten Roboter-Forschung mit Schwer-punkt in der Raumfahrt und zahlreichenTechnologietransfer-Ergebnissen in derIndustrie- und Service-Robotik, der Chi-rurgie und Prothetik. Es arbeitet darüberhinaus intensiv an der Modellbildung,Simulation und Entwicklung mechatro-nischer Komponenten für die Flugzeug-und Fahrzeugtechnik sowie im BerlinerInstitutsteil an der Entwicklung von Klein-satelliten. Dort werden auch die Arbei-ten des Instituts auf dem Gebiet derfotorealistischen 3-D-Weltmodellierungdurch die Entwicklung innovativer, flug-zeuggetragener Kameratechnologienunterstützt.

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Kontakt/Contact

Christoph BorstTelephone + 49 (0) 8153 28-2426E-mail [email protected]

Mobiler humanoiderOberkörper „JUSTIN“

Mobile Humanoid “Justin“Eine grundlegende Voraussetzung fürden zukünftigen Einsatz von Roboter-systemen im Haushalt oder als Unter-stützung von Astronauten im Weltraumist die Beherrschung von komplexenManipulationsaufgaben. Die internatio-nale Robotikforschung beschäftigt sichdaher zunehmend mit der Entwicklungvon robusten Regelungsstrategien undintelligenten Handlungsplanungen fürdie beidhändige Manipulation.

Der mobile Justin mit seinen beiden nach-giebig regelbaren Leichtbauroboterarmenund den beiden Vier-Fingerhänden stelltfür diese Forschungen eine ideale Ex-perimentierplattform dar. Die neu ent-wickelte mobile Plattform ermöglichtden weiträumigen, autonomen Betriebdes Systems. Die ein- und ausfahrbarengefederten Räder sind speziell auf dieAnforderungen des Oberkörpers ange-passt. PMD-Sensoren und Kameras er-fassen die Roboterumgebung in 3-D underlauben Justin so, selbstständig vorge-gebene Aufgaben zu erfüllen.

In the future humanoid robots are envi-sioned in household applications as wellas in space environments. The capabilityto perform complex manipulation tasksis a key issue. For its achievement thedevelopment of robust control strate-gies and intelligent manipulation plan-ners for dual handed manipulation iscurrently a matter of active research inthe robotics community.

The mobile robotic system Justin withits compliant controlled lightweightarms and its two four-finger hands is an ideal experimental platform for theseresearch issues. The newly developedmobile platform allows the long-rangeautonomous operation of the system.The individually movable, spring-mountedwheels match the special requirementsof Justin’s upper body during manipula-tion tasks. PMD sensors and camerasallow the 3D reconstruction of the robot’senvironment and therefore enable Justinto perform given tasks autonomously.

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Medical Robotics with Lightweight Systems

DLR has developed the lightweight robotMIRO for the application in various sur-gical procedures. Its low weight andcompact dimensions simplify the inte-gration of one or more robot arms intothe operating room where space issparse. MIRO’s features and performanceallow applications in open surgery aswell as minimally invasive surgical pro-cedures like endoscopic heart surgery.DLR integrates three MIRO robots in thepresented MIROSURGE project: tworobots guide sensor-integrated, proprie-tary forceps for bimanual manipulationwith force feedback, while a third onecontrols a stereo endoscope for 3D-Vision.

Photo: MIRO, a versatile robot arm forsurgical applications

Kontakt/Contact

Ulrich HagnTelephone + 49 (0) 8153 28-1075E-mail [email protected]

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Chirurgierobotik mit Leichtbausystemen

Für den Einsatz in unterschiedlichen chi-rurgischen Aufgabenstellungen hat dasDLR den Leichtbauroboter MIRO entwi-ckelt. Sein geringes Gewicht und diekompakten Abmessungen erleichtern dieIntegration eines oder mehrerer Arme indie eingeschränkten Platzverhältnisse ineinem Operationssaal. Auf Grund seinesFunktionsumfangs und seiner Leistungs-daten eignet sich dieser Roboterarmsowohl für die offene Chirurgie als auchfür minimal invasive Operationstechnikenwie die endoskopische Herzchirurgie. ImProjekt MIROSURGE integriert das DLRdrei MIRO-Roboter: Zwei tragen speziellentwickelte Sensorzangen für beidhän-dige Manipulation mit Kraftrückkopplung,der dritte ein Stereo-Endoskop für 3-D-Bildgebung.

Bild: MIRO, ein vielseitiger Roboter fürchirurgische Applikationen

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Multimodal Telepresence in Remote and Virtual Environments

The DLR lightweight robot is applicableas a haptic device within a multimodalhuman system interface. Due to its highdynamic performance, its workspace,and its extreme lightweight design it isvery suitable to feed back realisticallyforces from a remote or virtual world.Through this interface the operator canact intuitively in remote or virtual envi-ronments, while perceiving stereo-visu-al, acoustic and bi-manual haptic feed-back.

A typical application for telerobotic sys-tems is the maintenance of technicalsystems at hard-to-reach and/or danger-ous places (e.g. space or nuclear plants).This remote maintenance is demonstrat-ed using the mobile humanoid JUSTIN.

Acting intuitively in virtual worlds is pre-sented by an assembly verification simu-lation. Verifying the assembly process isessential, especially for designing com-plex technical systems like cars or air-planes. An immersive multimodal humansystem interface allows the operator toimprove mountability and maintainabili-ty by using digital prototypes instead of real ones, which shortens the timerequired for development and savesmoney.

Kontakt/Contact

Carsten PreuscheTelephone + 49 (0) 8153 28-3036E-mail [email protected]

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Multimodale Telepräsenz in entferntenund virtuellen Umgebungen

Der DLR-Leichtbauroboter eignet sichauf Grund seiner hohen Dynamik, seinerArbeitsraumgröße und der extremenLeichtbauweise besonders gut als hapti-sches Eingabegerät. So ist er in der Lage,dem Menschen realitätsnah Kräfte ausentfernten Umgebungen und virtuellenWelten darzustellen. Der gleichzeitigeEinsatz von Stereovisualisierung, akusti-schem und bimanuellem haptischemFeedback ermöglicht es dem Bediener,intuitiv in entfernten oder virtuellenUmgebungen zu arbeiten.

Ein typisches Anwendungsgebiet für dieTelerobotik ist die Wartung von techni-schen Anlagen an schwer zugänglichenund/oder gefährlichen Orten (z. B. Welt-raum oder kerntechnische Anlagen).Diese Fernwartung wird exemplarischim Zusammenspiel mit dem mobilenHumanoiden JUSTIN gezeigt.

Das Arbeiten in der virtuellen Welt wirdanhand einer Einbaumontagesimulationpräsentiert. Durch den Einsatz der im-

mersiven Mensch-System-Schnittstelle können Mon-tagen in digitalen Modellenverifiziert werden, noch bevorerste Prototypen gebaut sind.Bei komplexen Systemen, wiebeispielsweise bei Automobi-len oder Flugzeugen, werdendadurch Entwicklungszyklenstark verkürzt, Kosten redu-ziert und die Wart- undMontierbarkeit verbessert.

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Bild- und kraftgestütztes Fügen

Vision- and Force- Controlled Assembly

Automatisierte Fügeprozesse erforderngewöhnlich eine hohe Präzision bei derTeilezuführung und eine gute Positionier-genauigkeit der Roboter. Der DLR-Leicht-bauroboter erlaubt eine völlig neueHerangehensweise für anspruchsvolleAufgaben in der industriellen Fertigung.Jedes Gelenk ist zusätzlich zu den Posi-tionssensoren mit Momentensensorenausgestattet und erlaubt somit einenpositions-, geschwindigkeits- und kraft-geregelten Betrieb. Dadurch kann nach-giebiges Verhalten, d. h. der Zusammen-hang zwischen Positionsabweichungund externer Kraft, für jeden Abschnittder Trajektorie beliebig definiert werden.

Durch Kombination dieser Nachgiebigkeitmit einem Bildverarbeitungssystem undeiner optimierten Fügeplanung könnenMontageaufgaben effizient gelöst wer-den. Die Bildverarbeitung erkennt dieObjekte und bewegt den Roboter zueiner vordefinierten relativen Position,während die Gelenk-Momentensensorenlokale Informationen über den Kontaktliefern. Robuste Fügetrajektorien wer-den offline anhand der Geometrie derzusammenzufügenden Teile erstellt. DiePlanung optimiert dabei die Trajektorienund Nachgiebigkeitsparameter so, dassdie Robustheit des Fügeprozesses maxi-miert wird.

Automated assembly processes tradition-ally rely on a high level of accuracy inthe feeding of parts and the robot posi-tioning. The DLR lightweight robot pro-vides a fundamentally new solution tothe advanced part assembly in industrialmanufacturing. All robot joints areequipped with not only motor positionsensing but also with joint torque sen-sors, thus allowing position, velocityand torque control. Compliant behaviorcan be arbitrarily defined, i.e., a relationbetween the position deviation andexternal force can be given for everysection of the trajectory.

A combination of these compliance prop-erties with an image processing systemand an optimal assembly trajectoryplanning is used to solve an assemblytask. The vision system identifies theobjects and controls the robot motionto predefined relative positions, whereasthe joint torque sensors provide localfeedback about the parts in contact.Robust assembly trajectories are gener-ated offline based on the geometry ofthe parts involved. The planning opti-mizes trajectories as well as complianceparameters in order to maximize therobustness of the insertion.

Kontakt/Contact

Andreas StemmerTelephone + 49 (0) 8153 28-3821E-mail [email protected]

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Safety in Human-RobotInteraction

The DLR is highly committed in theevaluation of “Safety in Human-RobotInteraction” within several Europeanprojects (SME, PHRIENDS).

Scenario: The new KUKA Lightweightrobot is the result of a technology trans-fer from the DLR to the robot manu-facturer KUKA Roboter GmbH. In orderto present our overall concept for “Safetyin Human-Robot Interaction”, a Co-Worker scenario was developed andevaluated.Crash Tests: Based on standardizedcrash tests we developed a foundationfor classification, standardization, andevaluation of injuries in human-robotinteraction.Collision Detection and Reaction: Theintegrated position and torque sensorsof the robot allow fast and sensitive collision detection and reaction. “Feel the safety”: User interaction isan integral part of this exhibit, givingthe visitor a hands-on experience of the collision detection and reaction mecha-nisms.

Photo: Standardized crash tests for theevaluation of “Safety in Human-RobotInteraction”.

Kontakt/Contact

Sami Haddadin Telephone + 49 (0) 8153 28-1047E-mail [email protected]

Dr. Alin Albu-SchäfferTelephone + 49 (0) 8153 28-3689E-mail [email protected]

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Sicherheit in der Mensch-Roboter-Interaktion

Das DLR befasst sich im Rahmen mehre-rer EU-Projekte (SME, PHRIENDS) mitdem Thema „Sicherheit in der Mensch-Roboter-Interaktion“.

Szenario: Der neue, mit feinfühligerDrehmomentensensorik ausgestatteteKUKA-Leichtbauroboter ist das direkteResultat eines engen Technologietrans-fers des DLR-Leichtbauroboters III zumRoboterhersteller KUKA Roboter GmbH.Um unser Gesamtkonzept im Hinblickauf direkte Mensch-Roboter-Interaktionvorzustellen, wurde ein Co-WorkerSzenario entwickelt und untersucht.Crashtests: Mit Hilfe von standardisier-ten Crashtests wollen wir eine Basis fürdie Klassifikation, Standardisierung undEvaluierung von Verletzungsrisiken in derMensch-Roboter-Interaktion erarbeiten. Kollisionsdetektion und -reaktion: DerLeichtbauroboter ist mit einer schnellenund zuverlässigen Kollisionsdetektionund -reaktion ausgestattet, mit der ersogar in der Lage ist, Verletzungen durchscharfe Werkzeuge zu verhindern. „Sicherheit fühlen“: Benutzerinteraktionist ein integraler Bestandteil dieses Ex-ponats, das dem Besucher die Möglich-keit gibt, zu erfahren wie der RoboterKollisionen erkennt und adäquat aufdiese reagiert.

Bild: Standardisierte Crash-tests für die Evaluierung von„Sicherheit in der Mensch-Roboter-Interaktion”.

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Kontakt/Contact

Dr. Michael SuppaTelephone + 49 (0) 8153 28-3976E-mail [email protected]

Multisensorieller 3-D-Modellierer

Multisensory3D-Modeler

Der 3-D-Modellierer ist ein universell ein-setzbares Sensorsystem für Vermessungs-und Erkennungsaufgaben mittels Stereo-sensorik, Laserlichtschnitt und Laser-scanner. Das modulare Mechanik- undElektronikkonzept ermöglicht die Anbin-dung an Robotersysteme sowie einenhandgeführten Einsatz. Ohne Robotererfolgt die Lagebestimmung über dasintegrierte Stereokamerasystem, desseneine Kamera auch zur Lichtschnittmes-sung herangezogen wird. Dadurch wirdnicht nur das System robuster, da Lage-und Messfehler korrelieren; der Sensorwird zudem unabhängig von externenReferenzsystemen, wie z. B. optischemTracking, da alle notwendigen Sensorendirekt im System integriert sind. EinInertialsystem komplettiert die Sensor-ausstattung. Die modulare Software-suite ermöglicht schritthaltendesModellieren mit visuellem Feedback,Objekterkennung und Objektregistrie-rung. Demonstriert werden zwei Anwen-dungen: Zum einen eine frei geführteVermessungsapplikation ohne externeLagereferenzen, zum anderen eine Ob-jekterkennungs- und Fügeapplikation mitBenutzerinteraktion, welche die Anwend-barkeit des Systems für flexible Arbeits-zellen zeigt.

Bild: Multisensorieller 3-D-Modellierer –die universelle Lösung für die 3-D-Bildverarbeitung

The 3D-Modeler is a multiple-use sensorsystem for measurement and recogni-tion tasks using stereo vision, light stripeprofiling, and laser-range scanning. Themodular concept for electronics andmechanics allows for robotic and manualuse. The position estimation without arobot is performed by the stereo system;its camera is also used for the laser-stripesensor. Consequently, the system is morerobust due to correlating pose and rangeerror. Furthermore, the sensor can beused independently of external posesensors, e.g. optical tracking, as all requir-ed sensors are integrated. An inertialmeasurement unit completes the system.The modular software suite allows forstreaming modelling with visual feed-back, object recognition, and objectregistration. Two applications are de-monstrated: First, a manually guidedmeasurement application without ex-ternal pose reference, secondly, a re-cognition and assembly task with userinteraction, showing the applicability for flexible work cells.

Photo: Multisensory 3D-Modeler – theuniversal solution for 3D-vision

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DLR Hand

The DLR Hand is a multisensory robothand with an extraordinary performance.It serves as a platform for the develop-ment of new strategies and algorithmsfor grasping and manipulation withanthropomorphic robot systems.

A major step towards a universallyapplicable system was the integration of all motors, sensors, as well as powerand communication electronics into thehand. Consequently, it can be mountedon any robotic arm or even be used stand-alone. Due to its extensive sensory equip-ment it enables the application of variousnew control strategies. Together withDLR’s light-weight robot a unique andflexible platform is obtained applicableto any service task.

In spite of its very high complexity, overthe last years the DLR Hand has provento be a robust robotic tool which is sen-sitive as well as powerful and fast.

Kontakt/Contact

Dr. Jörg ButterfaßTelephone + 49 (0) 8153 28-1491E-mail [email protected]

Markus GrebensteinTelephone + 49 (0) 8153 28-1064E-mail [email protected]

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DLR-Hand

Die DLR-Hand ist eine multisensorielleRoboterhand mit einer außergewöhn-lichen Leistungsfähigkeit. Sie dient alsPlattform für die Entwicklung neuartigerAlgorithmen zum Greifen und Manipu-lieren mit anthropomorphen Roboter-systemen.

Ein herausragendes Merkmal des Systemsist die vollständige Integration aller Moto-ren und Sensoren sowie der Leistungs-und Kommunikationselektronik in dieHand selbst. Dadurch besitzt die DLR-Hand maximale Flexibilität, weil sie kei-nen speziellen Roboter für ihre Anwen-dung erfordert. Durch ihre umfangrei-che Sensorausstattung ermöglicht dieDLR-Hand den Einsatz unterschiedlichs-ter Regelungsverfahren. Zusammen mitdem DLR-Leichtbauroboter stellt sie eineideale Grundlage für die Servicerobotikdar.

Trotz ihrer hohen Komplexität hat sichdie DLR-Hand als äußerst robustes Werk-zeug erwiesen, das sowohl feinfühlig alsauch leistungsfähig und schnell ist.

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Multi-Sensor Five-Fingered Handwith Fifteen Degrees of Freedom

On the technological basis of the DLRHand the German Aerospace Center(DLR) and the Harbin Institute ofTechnology (HIT) have jointly developeda new robot hand. Compared to theformer hands, the new hand, DLR-HIT-Hand II, has five modular fingers, eachfinger has four joints and three degreesof freedom. Nevertheless the new handis even smaller and lighter.

Altogether there are 15 motors insidethe finger body and palm. The hand isactuated by commercially available flatbrushless DC motors commutated viadigital hall sensors. There is an absoluteangle sensor and a strain-gauge basedjoint torque sensor associated to eachjoint. The high-speed real-time commu-nication bus is implemented by use ofFPGAs.

The DLR-HIT-Hand I, which is success-fully used in research institutes in Europe,USA, and China, won the first prize of EURON Technology Transfer Award2007 for the successful cooperationbetween research and industry and wasawarded the IF-Design Award 2007.

Kontakt/Contact

Dr. Liu HongTelephone + 49 (0) 8153 28-1128E-mail [email protected]

Peter MeuselTelephone + 49 (0) 8153 28-1300E-mail [email protected]

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Multisensorielle 5-Finger-Handmit fünfzehn Freiheitsgraden

Auf der Basis der DLR-Hand haben dasDLR-Institut für Robotik und Mechatronikund das HIT (Harbin Institute of Techno-logy) eine neue Roboterhand entwickelt.Im Gegensatz zu den bisherigen Händenbesteht die neue DLR-HIT-Hand II jetztaus fünf modular aufgebauten Fingernmit jeweils vier Gelenken und drei Frei-heitsgraden und ist dennoch kleiner undleichter.

Insgesamt 15 Motoren sind in die Fingerund in die Handwurzel integriert. DieAntriebe sind flache, kommerziell ver-fügbare, bürstenlose Gleichstrommo-toren mit digitalen Hall-Sensoren alsKommutierungssensoren. Jedes Gelenkist mit einem absoluten Winkelsensorund einem DMS-basierten Drehmoment-sensor ausgestattet. Ein echtzeitfähigerHochgeschwindigkeitsbus wurde mitHilfe von FPGAs implementiert.

Die DLR-HIT-Hand I, welche derzeit inForschungsinstituten in Europa, denUSA und China eingesetzt wird, ge-wann den EURON Technology TransferAward 2007 für die erfolgreiche inter-nationale Zusammenarbeit zwischenForschung und Industrie und wurde mit dem iF-Design-Award 2007 ausge-zeichnet.

Technology Transfer ProjectsModoS and IPS

The technology transfer project ModoS –Multisensory Modeling using opticalSensors – develops hardware compo-nents and software for a photorealisticmeasurement of cultural heritage, in-stallations, and buildings. A camera sys-tem, usable in terrestrial and aerialapplications, was developed. In combi-nation with laser scanners and a model-ing software applying generic 3D-datainterfaces, a semi-automatic generationof 3D-models is enabled.

The technology transfer project IPS –Integral Positioning Systems – aims toestimate the egomotion of a sensor(e.g. video camera) which moves rela-tively to a scene, using the support ofinertial measurement units withoutexternal sensors. The result is a positionmeasuring device, which is scalablew.r.t. accuracy and price by a targetedselection of components (camera, inerti-al measurement system). An externalreference using GPS/Galileo provides atransformation into absolute coordi-nates of the pose measurement device.

Photo: Photorealistic 3D-model of thethrone room of Neuschwanstein castle

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Dr. Michael SuppaTelephone + 49 (0) 8153 28-3976E-mail [email protected]

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TechnologietransferprojekteModoS und IPS

Im Technologietransferprojekt ModoS –Multisensorielle Modellierung mittelsoptischer Sensoren – werden Hardware-komponenten und Softwaremodule zur photorealistischen Vermessung vonKulturgütern, Anlagen und Gebäudenentwickelt. Ein neuartiges Zeilenkamera-system erlaubt sowohl terrestrische alsauch Fluganwendungen. Die Kombina-tion mit einem Laserscannersystem undder Modellierungssoftware mit generi-schen 3-D-Datenschnittstellen ermög-licht die semi-automatische Erstellungvon 3-D-Modellen.

Ziel des Technologietransferprojekts IPS –Integral Positioning Systems – ist es, dieEigenbewegung eines Sensors (z. B. Video-kamera), der sich relativ zu Objekten inder betrachteten Szene bewegt, ohnezusätzliche externe Sensorik absolut zubestimmen. Das Ergebnis ist eine Lage-messbox (IPS-Box), die über eine geziel-te Auswahl der Systemkomponenten(Kamera, Inertialsystem) in der Genauig-keit und damit im Preis skaliert werden

kann. Eine externeStützung über GPS/Galileo liefert die Trans-formation der Lage-daten in ein globalesReferenzsystem.

Bild: Photorealistisches3-D-Modell des Thron-saals des SchlossesNeuschwanstein

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Virtual Bavaria

DLR‘s Institute of Robotics and Mecha-tronics develops technologies for thephotorealistic 3D-object reconstructionand 3D-representation in scientific andnonscientific applications.

High-resolution images of the surfacesof Mars and Earth were captured withthe HRSC, a camera specially developedfor planetary exploration. In a subsequentstep, the images were processed withnovel “robotic” stereo reconstructionmethods (Semi-Global-Matching SGM),generating fully textured 3D-surfacemodels at a resolution down to 15 cm.Thus 3D-city models are visualizable inthe same way as do hiking or mountain-bike tours (virtual tourism). With laser-scanners, combined with line or areal-chip cameras, we generate via highlyefficient sensor fusion algorithms themost precise 3D-models of famous build-ings and interiors, where one may walkthrough interactively (digital culturalheritage).

3D-representations of this type, whichmay include destroyed buildings or thosewhich were planned but never realized,are shown on autostereoscopic displays(SpatialView Inc. Dresden). A video-opticeyetracker developed at the DLR preciselycontrols the focus of the display thusgenerating 3D-impressions for varyingviewing positions.

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Prof. Gerhard HirzingerTelephone + 49 (0) 8153 28-2401E-mail [email protected]

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Virtuelles Bayern

Die DLR-Robotik entwickelt Technolo-gien zur dreidimensionalen Erfassungrealer Objekte und ihrer räumlichenDarstellung für wissenschaftliche undnichtwissenschaftliche Anwendungen.

So wurden mit der für die planetareErkundung entwickelten Kamera HRSChochauflösende Bilder sowohl von derMars- als auch von der Erdoberflächegewonnen, die mit neuartigen Algo-rithmen aus dem Bereich „robot vision“zu hochgenauen und fotorealistischen3-D-Oberflächenmodellen in einer Auf-lösung von 15 cm verarbeitet werden.Damit lassen sich 3-D-Stadtmodelle, aberauch Wanderwege oder Mountainbike-Touren in den Alpen hervorragend visu-alisieren (virtueller Tourismus). Mit Laser-scannern, kombiniert mit Zeilen- oderFlächenchipkameras, werden anderer-seits durch hocheffiziente Sensorfusions-algorithmen genaueste fotorealistische3-D-Modelle von berühmten Gebäudenund Innenräumen erstellt, die man eben-falls interaktiv „durchwandern“ kann(digitales Erbe).

Räumliche Darstellungendieser Art, die auch ge-plante, aber nie realisierteBauten und Technologie-projekte einschließen, wer-den auch mit autostereo-skopischen Displays (derFa. SpatialView, Dresden)erzeugt. Hierbei erlaubtein im DLR neu entwi-ckelter, videooptischerEyetracker schritthaltendeine präzise Nachführung

der stereoskopischen Darstellung für diekontinuierliche räumliche Wahrnehmungbei veränderlicher Betrachterposition.

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Dr. Gertjan Looye Telephone + 49 (0) 8153 28-1068E-mail [email protected]

Modelica

ModelicaModelica ist eine objekt-orientierte Pro-grammiersprache zur Implementierungmultiphysikalischer Systemmodelle.Basierend auf Modelica ist eine stetigwachsende Zahl an fachspezifischenBibliotheken verfügbar, z. B. für Mehr-körpermechanik, Elektronik, Flugdynamikund Thermodynamik. Modellkomponen-ten dieser Bibliotheken können sehr einfach zu multidisziplinären Modellenintegriert und als Gesamtsystem simu-liert werden.

Das Exponat zeigt die interaktive Simu-lation und Visualisierung zweier kom-plexer multidisziplinärer Modelle, einflexibles Flugzeug und ein roboter-basierter Bewegungssimulator, die mitHilfe von Modelica implementiert wur-den. Das Flugzeugdynamikmodell wurdemit Hilfe der vom DLR entwickeltenModelica Flugdynamikbibliothek aufge-baut. Die im Cockpit aufgezeichnetenBeschleunigungen (eine Überlagerungvon Flug- und Strukturdynamik) werdenin Echtzeit vom Bewegungssimulatorumgesetzt. Das Dynamikmodell hinterder Bewegungssimulation wurde ausModelica Mehrkörper-, Regelungstech-nik- und Robotikbibliotheken erstellt.

Modelica is an object-oriented com-puter language for implementation ofmulti-physics system models. Based onModelica a steadily growing number ofdiscipline-specific libraries are available,for example for multi-body systems,electronics, flight dynamics, and ther-modynamics. The power of Modelica isbased on the fact that model compo-nents from these libraries may be veryeasily combined into multi-disciplinarymodels for integrated system simulation.

This exhibit shows the interactive simu-lation and visualisation of two complexmulti-disciplinary models, a flexible air-craft and a robot-based motion simula-tor, which have been designed usingModelica. The aircraft flight dynamicsmodel has been constructed using theModelica Flight Dynamics Library, devel-oped at DLR. The local accelerations inthe cockpit (a combination of flight andstructural dynamics) are realized by themotion simulator in real time. The modelbehind this simulation has been con-structed using the Modelica multi-bodysystems, controlengineering, androbotics libraries.

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Space flight, a Field of Applications for Service Robotics

Worldwide automation and robotics inspace wins recognition in being the keytechnology for maintenance and repairof orbital systems as well as explorationof our solar system. Initial applicationsinclude the periphery of the Interna-tional Space Station (ISS) and geostation-ary satellite systems. It is wise to useintelligent automatic machines – as muchas technically realizable – for future ser-vice missions and planetary explorations.Novel planetary “automatic explorationmachines“ will autonomously investiga-te planets and conduct scientific experi-ments. The autonomous explorationand navigation will be one of the keyfeatures.

This is the reason why the DLR Instituteof Robotics and Mechatronics is involvedin the following space projects: ROKVISS, BIRD, EXOMARS, SMART-OLEV,DEXHAND and DEOS.

Photo: ROKVISS Experiment on the ISS[Source NASA]

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Klaus LandzettelTelephone + 49 (0) 8153 28-2403E-mail [email protected]

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Raumfahrt als Anwendungsfeldder Service-Robotik

Weltweit setzt sich auch in der Raum-fahrt immer mehr die Erkenntnis durch,dass Automation und Robotik (A&R)eine Schlüsseltechnologie zur Wartungund Reparatur orbitaler Systeme sowiezur Exploration unseres Sonnensystemsdarstellt. Erste Einsatzgebiete sind dasUmfeld der Raumstation (ISS) und dieSatellitensysteme im geostationärenOrbit. Für zukünftige On-Orbit-Servicing-Missionen und planetare Erkundungenwerden sinnvoller Weise alle Aufgaben,die nach dem aktuellen Stand der Tech-nik automatisierbar sind, von Automa-ten ausgeführt werden. Neue planetareErkundungsmaschinen werden Planetenuntersuchen und wissenschaftliche Ex-perimente selbstständig ausführen kön-nen. Die autonome Exploration undNavigation wird hierbei eine entscheiden-de Rolle einnehmen.

Aus diesem Grund ist das DLR-Institutfür Robotik und Mechatronik derzeit in folgenden Weltraumprojekten aktivvertreten: ROKVISS, BIRD, EXOMARS,SMART-OLEV, DEXHAND und DEOS.

Bild: ROKVISS Experiment auf der ISS[Quelle NASA]

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Klaus LandzettelTelephone + 49 (0) 8153 28-2403E-mail [email protected]

ROKVISS – Roboter-KomponentenVerifikation auf der ISS

ROKVISS – Robotics ComponentVerification on the ISS

Mit ROKVISS ist Ende 2004 auf derInternationalen Raumstation (ISS) eindeutsches Technologie-Experiment fürdas robotergestützte On-Orbit-Servicing(OOS) in Betrieb genommen worden.Das Ziel von ROKVISS ist die Verifikationmechatronischer Leichtbau-Roboterge-lenkeinheiten für den Einsatz im OOS.Zudem wird weltweit zum ersten Malein haptisch-visueller Telepräsenz-Betriebauf der Basis einer direkten Funkverbin-dung zwischen der Raumstation undder Bodenstation durchgeführt und fürdas OOS qualifiziert.

Mit ROKVISS wird erstmalig eine multi-modale Teleexploration auf der Basiseiner direkten Funkverbindung zur ISSerprobt. Der Roboter im Weltraum emp-fängt seine Bewegungskommandos vomBediener am Boden. Ein kraftreflektie-render DLR-Joystick dient dem Operateurals haptisches Eingabegerät. Die Kontakt-kräfte, die während der Interaktion desRoboters mit seiner Umgebung auftre-ten, werden auf den Joystick am Bodenübertragen. Gleichzeitig werden auchdie Bilder der Stereo-Kamera an derBodenstation dargestellt, der Bedienerbeobachtet und spürt die Interaktion: Er fühlt sich telepräsent.

Bild: ROKVISS, ein Technologie-Experi-ment für das robotergestützte On-Orbit-Servicing

With ROKVISS, a German technologyexperiment for the robot ON-Orbit Ser-vicing (OOS) has been put into operationat the end of 2004. The goal of ROKVISSis the verification of mechatronic light-weight robot joint units for use in theOOS. In addition, for the first time ahaptic-visual telepresence operating onthe basis of a direct radio link betweenthe space station and the ground stationhas been tested and finally established.

With ROKVISS, the first multimodal teleexploration on the basis of a directradio link to the ISS has been success-fully tested. During tele-presence con-trol the ROKVISS robot is commandedvia a direct radio link by an operator onground using a DLR force-feedback joy-stick. Contact forces measured by therobot during the experiment are trans-ferred to the joystick. At the same time,video images of the onboard camerasare displayed to the operator on ground.The operator sees and feels the inter-action as being remotely present.

Photo: ROKVISS, a technological experi-ment for robot-assisted On-Orbit Servicing

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Dr. Anko BörnerTelephone + 49 (0) 30 670 55-509E-mail [email protected]

Kleinsatelliten und neue Zeilenkamera

Compact Satellites and New Line Cameras

Der am DLR entwickelte Kamerakopf ist ein zeilenbasiertes System zur hoch-auflösenden optischen Fernerkundung.Es setzt sich je nach Anwendung ausein bis fünf Zeilen zusammen. Mit einemFünf-Zeilen-System, welches an einemFlugzeug montiert ist, werden Luftbilderaufgenommen, die dann zu 3-D-Höhen-modellen umgerechnet werden. Durchihre modulare Bauweise können je nachAnwendung verschiedene Kameramodulekombiniert werden. Die Grundlage derTechnologie wurde bereits bei der Mars-96-Mission in Form eines Weitwinkel-Stereokamerasystems eingesetzt.

Der Kleinsatellit BIRD (Bi-spectral InfraredDetection) wurde vom DLR in Koopera-tion mit Partnern aus Wissenschaft undIndustrie gebaut und getestet. BIRDwurde am 22. Oktober 2001 erfolgreichgestartet und wird für die wissenschaft-liche Fernerkundung von Vegetations-bränden, Vulkanausbrüchen, Kohleflöz-feuern und anderen Hochtemperatur-Ereignissen genutzt. Die Gruppe amStandort in Berlin-Adlershof beschäftigtsich mit der Hardware, den Optiken undder Missionsplanung. Die Prozessierungder Daten in 3-D-Modelle wird am Stand-ort Oberpfaffenhofen durchgeführt.

Bild: BIRD Satellit

The camera head developed by the DLRis a linear pushbroom system for thehigh resolution optical remote sensing.It is composed by 1 to 5 linear lines. Afive-line camera system, mounted on an aircraft, is used to take aerial photo-graphs which are computed into 3Ddigital terrain models. Its modularstructure allows for different camerasettings depending on the application.The basis of this technology has beendeveloped for the Mars 96 mission, inwhich a wide-angle stereo camera sys-tem has been used.

The DLR small-scale satellite BIRD (Bi-spectral Infrared Detection) was builtand tested in cooperation with partnersfrom science and industry. BIRD wassuccessfully launched on October 22,2001 and is currently used for scientificremote sensing of vegetation fires, volcanic eruptions and other high-tem-perature events. The group at DLR-Berlin-Adlershof focuses on optical technolo-gies, i.e. hardware, optics, and missionplanning. The data processing into 3D-models is performed and developed atthe DLR in Oberpfaffenhofen.

Photo: BIRD Satellite

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Martin GörnerTelephone + 49 (0) 8153 28-1089E-mail [email protected]

Der DLR-Krabbler – ein SechsbeinigerAktiv Nachgiebiger Laufroboter

The DLR Crawler – a Six-LeggedActively Compliant Walking Robot

Der DLR-Krabbler ist ein sechsbeinigerLaufroboter, der auf Basis der Finger derDLR-Hand II entwickelt wurde. Er dientals Testplattform für die Entwicklungund Beurteilung verschiedener Lauf-und Regelstrategien sowie als Vorstufezukünftiger laufender Explorationsroboter.Die Finger der DLR-Hand sind auf Grundihrer Modularität sowie der Ausstattungmit Gelenk-Moment-Sensoren und Kraft-Momenten-Sensoren mit sechs Freiheits-graden in den Fingerspitzen sehr gut fürdiesen ersten Prototyp geeignet. Dieumfangreiche Sensorik gestattet denEinsatz von kartesischen Impedanz-reglern und Gelenkreglern mit aktiverNachgiebigkeit.

Der Krabbler wird automatisch in Echt-zeit über komplexe Explorations- undNavigationsalgorithmen gesteuert. Dieseberuhen auf einer stereokamerabasier-ten 3-D-Eigenbewegungsbestimmungsowie einem Verfahren zur simultanenLokalisation und Kartenerstellung (SLAM). Zusätzlich ermöglichen die Daten eine3-D-Modellierung der Umgebung.

The DLR Crawler is a six-legged walkingrobot that is based on the fingers of theDLR Hand II. It is a preliminary versionof future exploration robots that is usedas a test bed for the development andevaluation of different force- and kine-matics-based gait and control algorithms.Due to their modularity and compre-hensive sensor equipment the fingers ofthe DLR Hand are very well suited aslegs for this first prototype. The avail-ability of joint torque sensors and sixDOF force-torque sensors integrated inthe finger tips allows the use of activecompliance control as well as Cartesianimpedance control.

The crawler is automatically controlledin real time by sophisticated explorationand navigation techniques. These employstereo vision based 3D ego motion cal-culation and simultaneous localizationand mapping (SLAM) methods. Furthermore, the data can be used for3D modelling of the environment.

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Dr. Bernd SchäferTelephone + 49 (0) 8153 28-1191E-mail [email protected]

ExoMars – Explorationstechnologiein unserem Sonnensystem

ExoMars – Exploration Technology in Our Solar System

Die Suche nach Leben und lebenermög-lichenden Bedingungen auf dem Marsund erdähnlichen Planeten ist momentaneine der herausragenden wissenschaftli-chen Aufgaben in der Raumfahrt, auchim Hinblick auf zukünftige bemannteExplorationsmissionen. Hierzu startet dieESA voraussichtlich im Jahre 2013 dieunbemannte Mars-Mission ExoMars. An Bord wird auch ein 6-rädriger Roversein, der wissenschaftliche Instrumentezu interessanten Geländepunkten trans-portieren kann. DLR-RM ist Partner ineinem internationalen Konsortium, dasden Rover entwickelt. Unsere Haupt-aufgaben sind darin: (1) Ausrüstung derRad- und Lenkantriebe am Testrover mitinnovativen DLR-Motoren. (2) Simulationder Fahrdynamik: Für zuverlässige Vor-hersagen zum Fahrverhalten auf plane-taren Oberflächen führen wir umfang-reiche Simulationen durch, die auf kom-plexen Terramechanik-Modellen basie-ren. (3) Darüber hinaus unterstützen wirdie autonome Navigation mit effizientenMethoden der 3-D-Bilddatenverarbei-tung. Sie erlauben es, die Umgebung

des Rovers dreidi-mensional zu kar-tieren, den Roverdarin zu lokalisierenund sichere Fahr-strategien zu ent-wickeln.

Bild: ExoMars RoverModell, Quelle: ESA

Establishing whether life ever existed oris still active on Mars or similar earth-like planets is one of the principal out-standing scientific tasks of our time. It isalso a necessary prerequisite to preparefor future human exploration endeav-ors. To achieve this important objective,ESA intends to launch the ExoMars mis-sion in 2013, the primary element ofwhich is a 6-wheeled rover that trans-ports scientific payloads to interestingsurface locations. DLR-RM is a partnerin the consortium that is responsible fordeveloping the rover chassis and loco-motion system. Our major contributionsare: Firstly, design and realization of in-house developed lightweight andpowerful new motor drives for wheeldriving and steering of a test rover.Secondly, DLR-RM is fully responsible forthe modeling and simulation part of therover motion dynamics, where the inter-action between the wheels and the un-even planetary terrain is a great challenge.Thirdly, for autonomous navigation wewill apply our efficient 3D image recon-struction methods for localization andenvironmental mapping, and hence fordeveloping safe driving strategies.

Photo: ExoMars rover model, courtesyESA.

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Norbert SporerTelephone + 49 (0) 8153 28-3900E-mail [email protected]

SENSODRIVE – Mechatronische Lösungen

SENSODRIVE – Mechatronic Solutions

Die SENSODRIVE GmbH ist ein High-tech-Spinoff aus dem DeutschenZentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.

SENSODRIVE versteht sich als Enginee-ring-Dienstleister und Systemlieferantund hat eigene Produkte bis zur Serien-reife entwickelt.

Aus den Technologien des Leichtbau-roboters leitet sich das Leistungsspek-trum ab. SENSODRIVE hat sich zum Zielgesetzt, mechatronische Komponentenzu vermarkten und die Innovationen desLeichtbauroboters in bestehende Pro-dukte einfließen zu lassen.

Zu den Referenzkunden gehören nam-hafte deutsche und internationale Firmenaus der Raumfahrt, der Fahrzeugtechniksowie der Medizin- und Automatisie-rungstechnik.

Das Know-how der SENSODRIVE-Mit-arbeiter liegt in den Bereichen Elektro-technik, Maschinenbau, Regelungs-technik und Sensorik. Das zielgerichtete Projektmanagement führt zu konkur-renzfähigen Produkten bei kurzen Ent-wicklungszeiträumen.

Bild: SENSO-Wheel

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SENSODRIVE GmbH is a spin-off com-pany of the German Aerospace Center(DLR).

Inspired by the DLR lightweight robot,SENSODRIVE´s goal is to bring the latestdrive, sensor, and control technologyinto industry.

The special mechatronic know-howenables the SENSODRIVE engineers to develop customer specific-productsas well as own products with uniquefeatures. All products are designed with the latest concurrent engineeringmethods.

The integration of mechanics, electronics,sensor technology, and advanced con-trollers is one of the core competences.

Photo: SENSO-Wheel

RoboDrive – Innovations inDrive Technology

RoboDrive is a spin-off company of theDLR Institute of Robotics and Mecha-tronics, located in Seefeld, Bavaria, nearMunich.

RoboDrive develops and produces elec-tric servo motors for highly demandingapplications, such as medical devices,aerospace equipment and robotics. Thisyear RoboDrive presents its latest devel-opment in light-weight, high-powerservo drives. The new motors extendthe product line from the sizes 115 mm,85 mm, 70 mm and 50 mm outer dia-meter to even smaller sizes. Still the unique features of these brushless servomotors are available with the new“minis”: extremely compact hollow-shaftdrive kits with unequalled torque andpower capability. With the ILM38 andthe ILM25 motors with 100 mNm re-spectively 24 mNm continuous torqueare presented. The smallest motor offersa nominal speed of 22.000 rpm at 24 VDC link voltage. Both are suitable fordynamic and powerful applications. Theproduct range of RoboDrive now coversunits with a nominal power of 1 kWdown to 50W at motor weights from2.5 kg to less than 15 g.

These new ultra-compact drive-unitsdirectly contribute to the precision anddynamics shown with DLRs lightweight-robots or the medical robot system MIRO.

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Manfred SchedlTelephone + 49 (0) 8153 28-2435E-mail [email protected]

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RoboDrive – Innovationen inder Motorentechnik

RoboDrive ist ein Spin-Off des Institutsfür Robotik und Mechatronik am DLRmit Sitz in Seefeld bei München.

RoboDrive entwickelt und fertigt elektri-sche Servomotoren für Applikationenmit äußerst hohen Anforderungen, wiebeispielsweise medizinische Geräte,Raumfahrt-Projekte und Robotik. In die-sem Jahr präsentiert RoboDrive die neu-este Entwicklung im Bereich der Leicht-bau-Servo-Torque-Motoren. Die einzig-artigen Motoren setzen die bislang be-stehenden Baureihen mit den Außen-durchmessern 115 mm, 85 mm, 70 mmund 50 mm hin zu noch kleineren Hohl-wellenantrieben fort. Mit dem ILM38und dem ILM25 steht bei RoboDrive einMotorkonzept zur Verfügung, das aufkleinstem Bauraum mit extremer Leis-tungsdichte besticht. Bei nur 24 VoltBetriebspannung ist der ILM25 mit einemNennmoment von 24 mNm und einerDrehzahl von 22.000 U/min die Lösungfür höchste Ansprüche in der Motoren-technologie.

Die neuen hochkompakten Antriebsein-heiten verhelfen dem Leichtbauroboterwie auch den Medizinrobotern MIROdes DLR zu unerreichter Dynamik undPräzision.

The Artificial DLR Heart

The innovative technique of the implan-table DLR ventricular assist device pro-vides, for the first time, a true alternativefor heart transplant patients. Despitestringent guidelines for organ donations,the overall number of transplants is stilldeclining. Waiting for a new heart maytake up to two years and about a quarterof the patients die while still on thewaiting list. The only alternative to trans-plant is to stabilize the circulation withthe help of an artificial blood pump. TheDLR Heart was developed as a responseto the problems associated with the assistdevices currently on the market. It over-comes these problems and facilitates along-term therapy.

The Institute of Robotics and Mecha-tronics transfers its extensive knowledgeof robotic systems, acquired duringyears of successfully developing innova-tive systems for aerospace, to the ven-tricular assist device and thus expandsinto medical technology. As in aeronau-tics, highest standards regarding quality,reliability and durability have to be ful-filled. The project has received numerousnational and international awards.

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Dr. Thomas SchmidTelephone + 49 (0) 8153 28-2458E-mail [email protected]

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Das DLR-Kunstherz

Durch die neuartige Technik des implan-tierbaren DLR-Herzunterstützungssystemssteht erstmalig für Patienten und Medi-ziner eine echte Alternative zur Herz-transplantation zur Verfügung. Etwa einViertel der Patienten sterben währendder Wartezeit auf ein Spenderorgan,welche momentan bis zu zwei Jahre be-tragen kann. Alternativ verbleibt nur derEinsatz einer künstlichen Blutpumpe, dieden Kreislauf stabilisieren kann. Problememit bisher eingesetzten Unterstützungs-systemen gaben Anlass zur Entwicklungdes DLR-Systems, mit dem bisherige Kom-plikationen überwunden sind und einelangfristige Therapie möglich sein wird.

Auf Basis der langjährigen und erfolgrei-chen Entwicklung innovativer Roboter-systeme für die Raumfahrt transferiertdas Institut für Robotik und Mechatro-nik mit dem DLR-Herzunterstützungs-system seine Erfahrung in die Medizin-technik. Wie in der Raumfahrt müssendort höchste Ansprüche an Qualität,Zuverlässigkeit und Dauerbelastbarkeit

erfüllt werden. DasProjekt „DLR-Herz“wurde mit zahlreichennationalen und interna-tionalen Auszeich-nungen gewürdigt.

Teleobservation at Home

The dream of many people is to observetheir home while being on vacation. Ahumanoid robot, which is controlledover the Internet, is suited at home forthis task. Only a conventional webbrowser is needed, or a mobile phone,capable to access the Internet. Besidethe fact, that the robot is controllableover the Internet, the user also seesimages from the head-mounted cameraof the robot.

The humanoid robot is based on theRB1000 distributed by Graupner andhas predefined motion sequences towalk, turn around and get up from thefloor again. The robot is equipped witha radio module to be controlled via aserver from the Internet and a head-mounted camera. The user commandsthe robot with the arrow/navigationkeys of the PC/mobile phone and getsimages captured by the robot’s camera.

Kontakt/Contact

Carsten PreuscheTelephone + 49 (0) 8153 28-3036E-mail [email protected]

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Fernüberwachung zu Hause

Wer hat sich nicht schon einmal ge-wünscht, vom entfernten Urlaubsort auszu Hause nach dem Rechten zu sehen.Hierfür befindet sich in der Wohnungein humanoider Roboter, der über dasInternet gesteuert werden kann. Manbenötigt für die Überwachung lediglicheinen normalen Webbrowser oder eininternetfähiges Handy. Neben der inter-aktiven Steuerung des Humanoidenwird im Browser ein Bild aus der Roboter-kamera angezeigt.

Der verwendete Roboter ist ein modifi-zierter RB1000 der Firma Graupner, wel-cher die Grundfunktionen wie Laufen,Drehen und Aufstehen bereits beherrscht.Dieser ist mit einem Funkmodul undeinem Kamerakopf ausgestattet undüber einen Server mit dem Internet ver-bunden. Der Benutzer steuert über diePfeiltasten auf dem PC oder dem Handyden Roboter und sieht das, was derRoboter im Kamerabild einfängt.

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Daniel GurdanTelephone + 49 (0) 8153 28-1200E-mail [email protected]

Octocopter „Falcon 8“

Octocopter “Falcon 8“Der Falcon 8 ist ein fernlenkbares Heli-koptersystem mit acht Rotoren. Durcheine Vielzahl von Inertialsensoren, einenGPS-Empfänger und aufwändige On-Board-Software zur Flugregelung ist dasSystem in der Lage, autonom Wegpunkteanzusteuern oder ganze Gebiete abzu-fliegen.

Mit dem Falcon 8 können Nutzlasten wieFoto-, Video- oder Wärmebildkamerasbis zu einem Gewicht von 500 g trans-portiert werden. Eine neigungskompen-sierte Kameraaufhängung sorgt für einruhiges Bild in allen Situationen. Das Bildder Kamera wird live an einen Vorschau-monitor übertragen und die Kamerakann vom Boden aus gesteuert werden.

Bei voller Nutzlast beträgt die maximaleFlugzeit pro Akkuladung gut 20 Minuten.Es können Höhen von mehreren hun-dert Metern erreicht werden und dabeiDistanzen von bis zu 10 Kilometernzurückgelegt werden. Der Octocopterwird am DLR z. B. zur 3-D-Modellierungvon Bauwerken eingesetzt.

The Falcon 8 is a remote controlled heli-copter, which gains its lift from a totalof 8 rotors. A variety of inertial sensors,a GPS receiver and sophisticated on-boardcontrol software enable the system to doautonomous waypoint navigation andtrajectory following.

The Falcon 8 can carry payloads likephoto, video and thermal cameras up toa weight of 500 g. An actively tilt-com-pensated camera mount garanteessmooth movements and clear images inany situation. The camera image istransmitted to a video screen in realtime. This helps the pilot to remotely seta desired camera orientation.

The maximum flight-time with 500 g ofpayload is about 20 minutes. The systemcan reach heights of several hundredmeters and it can fly distances of up to10 km. For example, the DLR uses theOctocopter for 3D-modeling of buildingsand structures.

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ImpressumImprint

HerausgeberPublished by Deutsches Zentrum für Luft-

und Raumfahrt e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft

German Aerospace Center

AnschriftAddress Linder Höhe

51147 Köln

Redaktion Institut für Robotik und MechatronikEditor Institute of Robotics and Mechatronics

GestaltungDesign CD Werbeagentur GmbH,

Troisdorf

DruckPrinting Druckerei Thierbach KG,

Mülheim/Ruhr

DrucklegungPress date Cologne, June 2008

Abdruck (auch von Teilen) oder sonstigeVerwendung nur nach vorherigerAbsprache mit dem DLR gestattet.

Reproduction in whole or in part or any other use is subject to prior permission from the German Aerospace Center (DLR).

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