Magnetsensoren für Marsroboter

Industrielle Messtechnik
26 April 2013

Ohne High-Tech Magnetsensoren wären Rover nicht in der Lage, sich auf dem Mars fortzubewegen.

In naher Zukunft werden diese Sensoren auch terrestrische Fortbewegungsmittel revolutionieren, indem sie für die Verbesserung der Maschinen eingesetzt werden, die hier am Boden zum Beispiel für das Schmelzen von Teilen für die Automobil- und Flugzeugindustrie verantwortlich sind.

Die Sensoren werden Teile bis ins kleinste Detail „erfühlen“ und beispielsweise Merkmale wie die Weite und Tiefe gebohrter Löcher ertasten können. Diese Fähigkeit wird dazu beitragen, perfekte 3D-Bilder jedes einzelnen hochkomplexen Stücks erstellen zu können.

Das Übermitteln von Informationen vom Mars zur Erde dauert bis zu 20 Minuten – für einen Rover, der von einem Menschen am Boden ferngesteuert wird, wäre das mehr als genug Zeit, um sich mit fatalen Folgen festzufahren.

Um dieses Problem zu vermeiden, haben Ingenieure auf einen „magneto-resistiven“ Sensor zurückgegriffen, welcher magnetische Impulse in elektrische Signale umwandelt. Dieser wird an der Motorwelle befestigt und registriert dort die Anzahl der Radrotationen, wodurch er dem Rover ermöglicht, eigenständig zu navigieren.

Sensoren sind wichtige Technologie für größere Mars-Rover

Der NASA-Rover Spirit

„Unsere Technologie war eine äußerst wichtige Grundvoraussetzung für die größeren Mars-Rover“, sagt Dr. Rolf Slatter, Geschäftsführer von Sensitec, dem deutschen Hersteller des Sensors, mit Sitz in Lahnau bei Gießen und in Mainz.

An Bord der NASA-Rover Spirit, Opportunity und Curiosity messen diese Sensoren bereits die Motorpositionen für die Räder und die robotischen Arme.

„Für die ESA-Technologie-Programme zweier laufender Roboter verwenden wir einen leicht abweichenden Sensitec-Winkelsensor“, sagt Gianfranco Visentin, Leiter der ESA-Abteilung Automation and Robotics. „Sie sind in die Beine der vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz in Bremen entwickelten Roboter Aramies und SpaceClimber integriert, um sie beim Laufen zu unterstützen.“

„Wirklich ernstzunehmende Rover-Modelle sind nicht ohne diese Technologie zu finden“, fügt Dr. Slatter hinzu, dessen Unternehmen bereits im Jahr 2004 seine ersten Sensoren zum Mars schickte. „Rover hat es auch schon vorher gegeben, doch der Großteil funktionierte mit anderen Technologien, die entweder viel größer oder weniger robust waren.“

Rover-Technologie kann bei der Entwicklung von Produktionsmaschinen helfen

SpaceClimber

Auf einem vom ESA-Büro für Technologietransfer und dem deutschen Unternehmen MST Aerospace organisierten Workshop wurde die Carl Zeiss Industrielle Messtechnik auf diese spezielle Magnetsensoren-Weltraumtechnologie aufmerksam. 

„Ich halte stets Ausschau nach möglichen Verbesserungen und diese Sache hat mein Interesse geweckt“, sagt Thomas Engel, Entwicklungsleiter von Sensorsystemen und Leiter Innovationsmanagement bei Carl Zeiss.

„Durch die Gespräche mit Carl Zeiss wurde uns bewusst, dass diese speziell für Rovermissionen auf dem Mars entwickelte Technologie dem Unternehmen bei seiner Entwicklung von anforderungsspezifischen, robusten und präzisen Produktionsmaschinen behilflich sein könnte”, sagt Dr. Werner Dupont von MST.

Weltraumsensor ermöglicht 3D-Bilder

Dentalimplantate

Die Sensoren werden bei Carl Zeiss eine vollkommen neue Aufgabe übernehmen. Anstatt die auf der Marsoberfläche zurückgelegten Distanzen aufzuzeichnen, werden sie sehr kleine, sehr komplexe mechanische Teile vermessen, die das Unternehmen in seinen Maschinerien verbaut.

Aramies

„Wir möchten die Genauigkeit verbessern“, sagt Engel. Aktuell werden Sensoren getestet, die Seiten eines Teils abtasten und dabei Merkmale erkennen wie die Größe, Weite und Tiefe von verschiedenen Bohrlöchern. Das Ziel ist es, perfekte 3D-Bilder von jedem einzelnen hochkomplexen Stück zu erstellen.

Zusätzlich zu ihrer enormen Präzision „macht diese Sensortechnologie nicht sehr viele Geräusche, was Genauigkeitsmessungen durchaus zugute kommt.“

Der gesamte Entwicklungsprozess dieser Sensoren für Mars-Rover war für das Unternehmen von großer Bedeutung, um die Präzision und die Robustheit dieser Technologie zu verifizieren.

Artist’s view of ESA's BepiColombo at Mercury
BepiColumbo

„Für den Weltraum werden äußerst extreme, äußerst umfassende und kostspielige Tests durchgeführt, die Aufschluss über die Robustheit dieser Technologie im All geben. Das ist ein sehr großer Vorteil für uns“, betont Dr. Slatter. „Wenn ein Sensor es schafft, im All zu überleben, dann ist die Anwendung am Boden in 99 von 100 Fällen ein Kinderspiel.”

Seine nächste Reise ins Weltall könnte der Sensitec-Sensor bereits im Zuge der ESA-Mission BepiColombo zum Planeten Merkur im Jahr 2015 antreten.

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