Quelle: DLR.

Bei der Steuerung von Satelliten oder dem Betrieb des Columbus-Labors auf der Internationalen Raumstation ISS dürfen keine Fehler passieren. Jeder Arbeitsschritt und jeder Befehl folgt einer festgelegten Prozedur und wird dokumentiert. Um den Sprechfunk des Kontrollraums automatisiert in Textprotokolle zu überführen und Schlüsselinhalte gleichzeitig zu verlinken, entwickelt das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) des DLR „openvocs“ – eine Software zur Sprachübertragung. Die Technologie könnte künftig auch Astronauten zur Kommandierung von Mondrovern oder anderen Robotersystemen dienen. Dazu untersucht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zusammenarbeit mit der Mozilla Corporation, ob die offene Spracherkennungsplattform „DeepSpeech“ für eine sprachbasierte Robotersteuerung verwendet werden kann. Ziel ist es, eine offene Softwarelösung zu entwickeln, die zur freien Nutzung auf Smartphones und anderen gängigen Eingabegeräten geeignet ist. Ein erster Prototyp soll bis zum Herbst erarbeitet werden.

Die Sprachübertragung in openvocs basiert auf der Web-Echtzeitkommunikation WebRTC und stellt die Verbindungen zwischen Spracheingabegerät und Roboter her. Dieser offene Übertragungsstandard wird von allen großen Browsern unterstützt, sodass eine Vielzahl von Endgeräten als Sprachterminal genutzt werden können. So ist die Basistechnologie WebRTC auch bei Datentransfers von Videokonferenzen, Chats oder Desktop-Sharing üblich.

Die DLR-Wissenschaftler verfolgen den Ansatz, zuerst die Spracheingabe mittels der DeepSpeech-Plattform in Text umzuwandeln. Die künstliche Intelligenz von openvocs soll diesen Text dann analysieren und festgelegte Kommandos erkennen. Für das Testszenario nutzen die Entwickler eine Roversteuerung mit einfachen Befehlssätzen wie „nach links“, „nach rechts“, „vorwärts“ oder „rückwärts“. Im letzten Schritt aktiviert die Texterkennung die entsprechende Motorsteuerung des Roboters – der Sprachbefehl wird ausgeführt.

Die Sprachkommandos können individuell programmiert werden. Dazu nutzen die Experten des GSOC maschinelles Lernen und testen, wie gut das neue Sprachmodell die gelernten Befehle erkennt. Hier gilt es unter anderem Mehrfachbedeutungen von Worten und andere semantische Überlagerungen, sowie Verneinungen korrekt zuzuordnen. So muss die Software beispielsweise lernen, dass der Ausdruck „niemanden zurücklassen“ kein Bewegungsbefehl ist, und dass die Kommandos „zurück“ und „rückwärts“ dieselbe Wortbedeutung haben.

Darüber hinaus arbeiten die Experten aus Berlin und Oberpfaffenhofen an einer möglichst intuitiven Bedienung. Um die Sprachsteuerung zu aktivieren soll kein Triggerbefehl notwendig sein. Stattdessen sollen die vordefinierten Kommandos automatisch im Sprachstrom erkannt werden. Ferner benötigt Mozillas DeepSpeech-Plattform keine Cloud-Lösung zur Datenverarbeitung und lässt sich als Software herunterladen und individuell trainieren. Nutzer können das “speech-to-text“-Model direkt auf den Roboter laden und verfügen damit über eine lokale Spracherkennung. Dank der Opensource Lizenz von „DeepSpeech“ ist künftig auch die freie Nutzung der DLR-Technologieentwicklung möglich.

„Wir haben das openvocs-Projekt im DLR mit dem Ziel zur Bereitstellung einer offenen und flexiblen Plattform für Kontrollraumkommunikation gestartet. Die Spracherkennungslösung von Mozilla fügt sich hier nahtlos ein. Ich freue mich sehr über die Kombination beider Arbeiten, da dies ganz neue und spannende Möglichkeiten für die Kommunikation im Raumfahrtbereich bietet“, sagt openvocs-Systemingenieur Markus Töpfer vom DLR-Raumflugbetrieb und Astronautentraining.

Kelly Davis, Manager Machine Learning Group von Mozilla, ergänzt: „Das Interesse des DLR an unserer STT-Technologie bestätigt insbesondere unsere Arbeit an Leistungsoptimierungen für Embedded-Systeme und kleine Geräteplattformen. Auch wenn wir noch in der Testphase sind: Ehrlicherweise ist das Kind in mir auch begeistert von der Idee vielleicht eines Tages in den Himmel schauen zu können und zu wissen, dass wir eine kleine Rolle bei dem gespielt haben, was sich so viele Kilometer über uns abspielt.

In den kommenden Monaten baut das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum die Schnittstelle „Sprache-zu-Text“ für die neue Kommunikationslösung auf und bindet diese in die openvocs-Plattform des DLR ein. Gemeinsam mit Mozilla erforscht das Entwicklerteam gezielt die Grundlagentechnologien, sodass Astronauten und Nutzer auf der Erde ihre Hände in Zukunft frei bewegen können, wenn sie einen Roboter steuern.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: AviationNow.com.

Die NASA erbittet Meinungen aus der Raumfahrt-Industrie zu ihren Konzept-Anforderungen zu dem aufwändigen Videokamera-System für die unbemannte Hubble-Wartungs- und De-Orbit-Mission (HRSDM, Hubble Robotic Servicing and De-Orbiting Mission).

Lieferfähig sein soll das Videosystem im Juli 2006, während der Start von HRSDM im Dezember 2007 sein soll. Das Videokamera-System soll an der Außenseite des Roboterfahrzeugs angebracht werden. Es soll es den Operateuren am Boden ermöglichen, das Orbit-Rendezvous mit Hubble zu überwachen und den zweiarmigen Roboter zu steuern, der das Teleskop mit neuen Akkumulatoren, Gyroskopen und Instrumenten ausstatten soll. Die Bilder von den Kameras könnten natürlich auch den Medien zur Verfügung gestellt werden, sagte NASA-Sprecherin Susan Hendrix.

In einem Konzeptentwurf vom 14. Oktober fordert die NASA von ihrem zukünftigen Vertragsparter, dass das Videosystem etwa 30 weltraumtaugliche Kameras mit niedriger Auflösung, fünf Kameras mit hoher Auflösung und ein Kompressions- und Multiplexer-System mit vier Hochauflösungs-Video- und Standbild-Kanälen umfassen soll. Der Vertragspartner hat darüber hinaus eine adäquate Beleuchtungsanlage bereit zu stellen.

Das HRSDM-Fahrzeug soll aus drei Hauptkomponenten bestehen: Ein De-Orbit-Modul, ein Austauscher-Modul, das vom Goddard-Raumfahrtzentrum gebaut wird und die Austauschteile mit sich führt, und der zweiarmige Präzisionsroboter. Lockheed Martin erhielt bereits letzten Monat den Hauptvertrag über ein Volumen von 330 Millionen Dollar. Die kanadische Firma MD Robotics wird den Roboter bauen und einen gut 6 Meter langen Greifarm, mit dem die Wartungssonde Hubble greifen und so lange fixieren soll, wie die beiden Raumfahrzeuge in einem gemeinsamen Orbit um die Erde kreisen.

Wenn die Wartung abgeschlossen ist, wird sich das Austauscher-Modul von Hubble lösen und in der Erdatmosphäre verglühen. Das De-Orbit-Modul wird hingegen an Hubble angedockt bleiben. Sein Einsatz kommt erst Jahre später, wenn Hubble nicht mehr einsatzfähig ist. Dann wird es dazu dienen, das Weltraumteleskop kontrolliert zum Absturz zu bringen, ähnlich wie im März 2001 die Russen ihre legendäre Raumstation MIR mit einer letzten Progress-Kapsel vom Himmel holten. Hubble, das immerhin die Ausmaße eines großen Schulbusses hat, überfliegt in seinem Orbit viele bewohnte Gebiete und verfügt bisher über kein eigenes Antriebssystem, so dass die NASA im Fall eines unkontrollierten Absturzes Gefahr für Leib und Leben von Menschen befürchtet.

Hubble ist per Space Shuttle bisher viermal gewartet worden. Eine fünfte derartige Wartungsmission war ursprünglich für Anfang 2004 geplant. Unter dem Eindruck des Columbia-Absturzes favorisiert die NASA aber nun eine unbemannte Lösung, da ihr das Risiko für die Astronauten zu hoch ist. Hendrix sagte, dass man mit einer endgültigen Entscheidung über die unbemannte Robotmission während der kritischen Entwurfsprüfung im nächsten August oder September rechnet.

Erschwert wird eine unbemannte Wartung dadurch, dass Hubble ursprünglich für Wartung durch Astronauten, also Menschen konzipiert und gebaut wurde, so dass der zukünftige Roboter zu solch unscheinbaren und doch diffizilen Dingen in der Lage sein müsste, wie Schrauben zu lösen und wieder festzudrehen, Kabellaschen aufzubiegen und wieder zusammen zu drücken – alles Dinge, die jeder Kfz-Mechaniker in einer Hinterhofwerkstatt „mit links“ erledigt, ohne auch nur darüber nachdenken zu müssen, während sie die Konstrukteure des Roboters mit Sicherheit allerhand Gehirnschmalz kosten wird. Allerdings soll es in den letzten Jahren soviel Fortschritt in der Robotik gegeben haben, dass die NASA und ihre Auftragnehmer es sich offensichtlich tatsächlich zutrauen, das Wagnis einzugehen.

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