Modelagem dinâmica de plataforma robótica de captura de nanossatélites na órbita terrestre

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: RIBEIRO, Vitor Domingues Marques
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
dARK ID: ark:/64986/001300000n0t8
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/55583
Resumo: No presente trabalho é apresentado o estudo dos fenômenos dinâmicos de uma plataforma robótica em ambiente espacial na órbita do planeta Terra ao executar a atividade de captura de detritos espaciais com dimensões semelhantes às de um nanossatélite. O estudo se desenvolve considerando perturbações causadas pelos torques gerados pelas juntas do braço robótico durante o movimento de captura e a aplicação de uma técnica de controle que compense tais perturbações utilizando sensores de visão acoplados à ferramenta de captura instalada na extremidade do braço robótico. O braço robótico se descreve por um manipulador de seis juntas rotativas e, portanto, seis graus de liberdade, sendo três para posição e três para orientação do conjunto ferramenta-sensores. O estudo sugere desde a modelagem estrutural até os valores limites de torque e aceleração do braço robótico durante sua operação, simulado em ambiente de software. A avaliação do desempenho da plataforma robótica sugere que o robô deve ter sua base o máximo massiva possível a fim de reduzir os efeitos da inércia, responsável por reduzir o alcance do manipulador robótico durante a tarefa de captura. O algoritmo de controle aplicado fez uso de controle híbrido, combinando controles reativo e deliberativo, de forma a utilizar controle Proporcional Integral-Derivativo (PID) na porção reativa do algoritmo. O robô estudado mostrou capacidade de executar a tarefa de captura em 43,3 segundos em uma das configurações iniciais avaliadas. A configuração de melhor desempenho foi apontada como condição ótima de captura.
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O estudo se desenvolve considerando perturbações causadas pelos torques gerados pelas juntas do braço robótico durante o movimento de captura e a aplicação de uma técnica de controle que compense tais perturbações utilizando sensores de visão acoplados à ferramenta de captura instalada na extremidade do braço robótico. O braço robótico se descreve por um manipulador de seis juntas rotativas e, portanto, seis graus de liberdade, sendo três para posição e três para orientação do conjunto ferramenta-sensores. O estudo sugere desde a modelagem estrutural até os valores limites de torque e aceleração do braço robótico durante sua operação, simulado em ambiente de software. A avaliação do desempenho da plataforma robótica sugere que o robô deve ter sua base o máximo massiva possível a fim de reduzir os efeitos da inércia, responsável por reduzir o alcance do manipulador robótico durante a tarefa de captura. O algoritmo de controle aplicado fez uso de controle híbrido, combinando controles reativo e deliberativo, de forma a utilizar controle Proporcional Integral-Derivativo (PID) na porção reativa do algoritmo. O robô estudado mostrou capacidade de executar a tarefa de captura em 43,3 segundos em uma das configurações iniciais avaliadas. A configuração de melhor desempenho foi apontada como condição ótima de captura.The present work presents a study of the dynamic phenomena of a robotic platform in a space environment in Earth orbit while performing the task of capturing space debris with dimensions similar to those of a nanosatellite. The study is developed considering disturbances caused by torques generated by the joints of the robotic arm during the capture motion and the application of a control technique that compensates for such disturbances using vision sensors coupled to the capture tool installed at the end of the robotic arm. The robotic arm is described as a manipulator with six revolute joints and, therefore, six degrees of freedom, three for position and three for orientation of the tool-sensor assembly. The study encompasses structural modeling and determination of torque and acceleration limits for the robotic arm during its operation, simulated in a software environment. The evaluation of the performance of the robotic platform suggests that the robot's base should be as massive as possible in order to reduce the effects of inertia, which is responsible for reducing the reach of the robotic manipulator during the capture task. The applied control algorithm makes use of hybrid control, combining reactive and deliberative controls, employing Proportional Integral- Derivative (PID) control in the reactive portion of the algorithm. The studied robot demonstrated the capability to perform the capture task in 43.3 seconds in one of the evaluated initial configurations, with the configuration yielding the best performance identified as the optimal capture condition.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AeroespacialUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia aeroespacialDetritos espaciaisRobóticaNanossatélitesServocontrole visualModelagem dinâmica de plataforma robótica de captura de nanossatélites na órbita terrestreinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Vitor Domingues Marques Ribeiro.pdfDISSERTAÇÃO Vitor Domingues Marques Ribeiro.pdfapplication/pdf3265120https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55583/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Vitor%20Domingues%20Marques%20Ribeiro.pdf87d380672eee373db3d8db7bdb19f097MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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