Naziemna weryfikacja manewrów realizowanych przez robota kosmicznego

• Autorzy: Basmadji F. L. , Biedrzycka A. , Pawlus M. , Seweryn K. , Sąsiadek J.

Warianty tytułu

EN

Ground verification of space robot maneuvers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Serwisowanie satelitów na orbicie, w tym wymiana uszkodzonych podsystemów, instalowanie nowych urządzeń, uzupełnianie paliwa, jak również budowanie dużych struktur na orbicie są to tylko niektóre zadania, które mogą być realizowane przez roboty kosmiczne. Z tego powodu opracowywane są modele symulacyjne robotów kosmicznych, które następnie są używane do opracowania różnych algorytmów i układów sterowania. Ze względu na redukcję wpływu grawitacji przez siłę odśrodkową wynikającą z ruchu orbitalnego, walidacja robotów kosmicznych na Ziemi jest skomplikowana. Istnieje kilka sposobów umożliwiających przeprowadzenie potrzebnych testów w warunkach zbliżonych do warunków panujących na orbicie. W niniejszym artykule przedstawiono możliwość weryfikacji działania robota kosmicznego, przy użyciu stanowiska testowego znajdującego się w CBK PAN. Omówiono przy tym przejście z modelu robota znajdującego się w przestrzeni kosmicznej do modelu robota znajdującego się na stanowisku testowym. Następnie omówiono identyfikację parametrów robota kosmicznego na stanowisku planarnym oferującym minimalizację wpływu grawitacji przy jednoczesnej redukcji wymiaru układu. W niniejszej pracy przedstawiono również wyniki przeprowadzonych symulacji oraz eksperymentów dla wybranego manewru robota kosmicznego.

EN

On-orbit servicing including the replacement of damaged subsystems, installation of new devices, refueling as well as on-orbit assembly of large structures are only some of the tasks that can be accomplished by space robots. For this reason, space robots simulation models are being developed in order to develop different algorithms and control systems. Due to the centrifugal force resulting from the orbital motion, the influence of gravity is reduced, thus, the validation of space robots on Earth is complicated. There are several ways to carry out the necessary tests in conditions similar to those on orbit. In this paper, the ability to verify the operation of the space robot using a 2D microgravity test bed at CBK PAN is presented. This paper also discusses the transition of the space robot model from the case where the space robot is operating in space to the case where the robot is similar to that working on the presented test bed. Next, the identification of the space robot parameters on a flat test bed that offers the minimization of the gravitational influence with the reduction of system dimension is discussed. Finally, the results of the conducted simulations and experiments for a chosen maneuver are presented.

Słowa kluczowe

PL

robotyka kosmiczna; robot kosmiczny; weryfikacja; weryfikacja manewrów; model dynamiki

EN

space robotics; space robot; verification of maneuvers; dynamics model

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 196
• Strony: 35--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Basmadji F. L.

• Centrum Badań Kosmicznych (CBK PAN), ul. Bartycka 18A, Warszawa

autor

Biedrzycka A.

• Centrum Badań Kosmicznych (CBK PAN), ul. Bartycka 18A, Warszawa

autor

Pawlus M.

• Centrum Badań Kosmicznych (CBK PAN), ul. Bartycka 18A, Warszawa

autor

Seweryn K.

• Centrum Badań Kosmicznych (CBK PAN), ul. Bartycka 18A, Warszawa

autor

Sąsiadek J.

• Centrum Badań Kosmicznych (CBK PAN), ul. Bartycka 18A, Warszawa
• Carleton University, Ottawa, Canada

Bibliografia

• [1] F.L. Basmadji, T. Rybus, J. Sasiadek, K. Seweryn. On-orbit assembly of large structures using space robots. Proceedings of the 14th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation, Leiden, the Netherlands, 2017.
• [2] P. Colmenarejo, M. Graziano, G. Novelli, D. Mora, P. Serra, A. Tomassini, K. Seweryn, G. Prisco, J. Gil Femandez. On ground validation of debris removal technologies. Acta Astronautica, 2018. doi: 10.1016/j.actaastro.2018.01.026.
• [3] K. Dexter. Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Corporation. Wiley. 1998.
• [4] A. Drożyner. Ewolucja orbit i czas życia sztucznych satelitów ziemi (SSZ), Urania, Miesięcznik Polskiego Towarzystwa Miłośników astronomii, nr 10, 1972.
• [5] J.P. Gardner, J.C. Mather, M. Clampin, et al. The James Webb Space Telescope. Space Science Reviews, 2006. 123(4), s. 485-606.
• [6] P.E. Glaser. An overview of the solar power satellite option. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1992. 40(6), s. 1230-1238.
• [7] M.S. Lake. Launching a 25-meter space telescope. Are astronauts a key to the next technically logical step after NGST? In: Proc. IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Montana, USA, 2001.
• [8] S. Mohan, D.W. Miller. Dynamic Control Model Calculation: A Model Generation Architecture for Autonomous On-Orbit Assembly. Journal of Spacecraft and Rockets, 2014. 51(5), s. 1430-1453.
• [9] J. Oleś, J. Kindracki, T. Rybus, Ł. Mężyk, P. Paszkiewicz, R. Moczydłowski, T. Barciński, K. Seweryn, P. Wolański. A 2D Microgravity Test Bed for the Validation of Space Robot Control Algorithms. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, vol. 11(2), 2017.
• [10] J. Oleś, J. Kindracki, T. Rybus, K. Seweryn, P. Wolański. Stanowisko testowe do walidacji algorytmów sterowania robotem kosmicznym. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika. 2016, z. 195, t. 1.
• [11] H. Schaub, J.L. Junkins. Analytical Mechanics of Space Systems. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2003.
• [12] S. Schuler, V. Kaufmann, P. Houghton, G.S. Szekly. Design and development of a joint for the Dextrouns Robot Arm. In: Proceedings of the 9th ESA Workshop on Advanced Space Technologies for Robotics and Automation 'ASTRA 2006' ESTEC, Noordwijk, The Netherlands, November 28-30, 2006.
• [13] K. Seweryn, T. Rybus, P. Colmenarejo, G. Novelli, J. Oles, M. Pietras, J. Sasiadek, M. Scheper, K. Tarenko. Validation of the robot rendezvous and grasping manoeuvre using microgravity simulators, IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA 2018
• [14] S.K. Stephens, H.J. Willenberg. Metrics for in-space telescope assembly techniques. In: Proc. IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Montana, USA, 2003.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).