Der Weltraumroboter Caesar auf dem Space Symposium in Colorado Springs, USA

Bild: ETG

Kommunikation in der Raumfahrt Wie Weltraumroboter von EtherCAT profitieren

31.05.2022

Für Anwendungen im Orbit gilt: Zuverlässigkeit ist die wichtigste Eigenschaft. Was bei Roboterarmen auf der Erde funktioniert, kann aber auch im All zum Einsatz kommen. Das zeigen jetzt führende Hersteller von Raumfahrtrobotern gemeinsam mit Beckhoff und der EtherCAT Technology Group.

Die Raumfahrtindustrie greift für ihre hohen Anforderungen bislang vorwiegend auf speziell für sie entwickelte Technologien zurück. Das bedeutet allerdings auch hohe Entwicklungskosten sowie, nicht zuletzt wegen der überschaubaren Anzahl an Anbietern, hohe Kosten für die Komponenten selbst und deren Betrieb.

Deshalb geht die Raumfahrtindustrie vermehrt auch den umgekehrten Weg: Was sich auf der Erde bewährt hat, funktioniert potenziell im Weltall. Anbieter von Raumfahrtrobotik sind so auf EtherCAT gekommen. Die bei Motion-Control-Anwendungen auf der Erde eingesetzte Kommunikationstechnologie eignet sich auch für entsprechende Einsätze im Weltall. Anlässlich des Space Symposium in Colorado Springs, das als der wichtigste Branchentreff der Raumfahrtindustrie gilt, haben mehrere Anbieter von Raumfahrtrobotern jetzt gemeinsam mit Beckhoff und der EtherCAT Technology Group ein Whitepaper zum Thema „Wie die Weltraumrobotik vom Weltstandard für Antriebskommunikation profitiert“ veröffentlicht.

Erfüllt EtherCAT die Voraussetzungen?

Im Whitepaper werden zunächst die allgemeinen und speziellen Anforderungen der Raumfahrtroboter an ein Bussystem diskutiert. Hierzu gehören neben kurzer Zykluszeit und genauer Synchronisation die Verfügbarkeit von strahlungsfesten Chips, die Möglichkeit, defekte Knoten durch Rekonfiguration des Netzwerks ersetzen zu können, sowie das breite Angebot an unterschiedlichen Geräten für den einfachen Aufbau von Testumgebungen und Prototypen. Im Anschluss wird erläutert und diskutiert, wie EtherCAT diese Anforderungen erfüllt.

Prominente Unternehmen als Co-Autoren

Zu den mit Co-Autoren beteiligten Unternehmen des Whitepapers gehört MDA, das kanadische Raumfahrtunternehmen, das zurzeit die Canadarm3-Roboterarme für das Lunar Gateway der NASA entwickelt. Auch Canadarm im Space Shuttle und der Canadarm2-Roboterarm stammen von MDA. Letzterer spielt bei den Raumfahrtspaziergängen auf der ISS eine zentrale Rolle.

Motiv Space aus Kalifornien entwickelte den Roboterarm des NASA-Mars-Rovers „Perseverance“, ein über 2 m langer Arm mit fünf Gelenken, der einige der wichtigsten wissenschaftlichen Instrumente des Rovers für die Suche nach Anzeichen von Leben auf dem Mars trägt. Tethers Unlimited ist der Hersteller des Kraken-Roboterarms, mit dem der Raumfahrtindustrie ein kompakter Manipulator mit sieben Freiheitsgraden zur Verfügung steht, der es kleinen Raumfahrzeugen ermöglicht, Montage-, Fertigungs- und Wartungsarbeiten im Weltraum durchzuführen.

Das Institut für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) setzt EtherCAT bereits seit vielen Jahren in verschiedenen Anwendungen ein und hatte bereits EtherCAT-basierte Systeme auf der ISS im Einsatz. Der EtherCAT-Roboter Caesar (Compliant Assistance and Exploration Space Robot) wurde für diverse Aufgaben im Weltraum entwickelt, beispielsweise den Zusammenbau von Strukturen, die Wartung und Reparatur von Satelliten oder das Entfernen von Weltraumschrott.

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