On the dynamic modelling, planning and control of a space robot emulator

Χριστοφή, Νικολένα; Christofi, Nikolena

dc.contributor.author	Χριστοφή, Νικολένα	el
dc.contributor.author	Christofi, Nikolena	en
dc.date.accessioned	2017-07-20T09:41:53Z
dc.date.available	2017-07-20T09:41:53Z
dc.date.issued	2017-07-20
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45293
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14138
dc.rights	Default License
dc.subject	Model-based controller	en
dc.subject	Dynamic modelling	en
dc.subject	Trajectory planning	en
dc.subject	Space robotics	en
dc.subject	Space robot emulator	en
dc.title	On the dynamic modelling, planning and control of a space robot emulator	en
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Δυναμική μοντελοποίηση, σχεδιασμός τροχιάς και έλεγχος εξομοιωτή διαστημικού ρομπότ	el
heal.generalDescription	΄Ενα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που αντιμετωπίζει η ρομποτική στο διάστημα είναι η πλήρης προσομοίωση της συμπεριφοράς των σωμάτων στη γη, ειδικά σε περιπτώσεις που αφορούν τη συνεργασία δύο και περισσότερων σωμάτων που βρίσκονται σε τροχιά. Με το πρόβλημα των διαστημικών αποβλήτων συνεχώς να αυξάνεται, καθώς και τον αυξημένο αριθμό των σωμάτων σε τροχιά γύρω από τη γη, η αναγκαιότητα της επίτευξης επιτυχούς συνεργασίας μεταξύ ενεργών και παθητικών σωμάτων είναι επίκαιρη και επιτακτική. Στην εργασία αυτή έγινε η προσπάθεια πλήρους δυναμικής μοντελοποίησης ενός εξομοιωτή διαστημικού ρομπότ 7 βαθμών ελευθερίας και ο έλεγχός του ούτως ώστε να μπορεί να διεκτελέσει εργασίες με άλλα σώματα στο διάστημα, που βρίσκονται σε τροχιά -αφότου το διαστημικό ρομπότ έχει προσεγγίσει την τροχιά του παθητικού σώματος. Ο στόχος του ελέγχου είναι η επιτυχής συλλογή του παθητικού σώματος από το διαστημικό ρομπότ. Η μοντελοποίηση έγινε στο διδιάστατο επίπεδο και ο έλεγχος είναι τύπου Model Based. Ο έλεγχος της θέσης και προσανατολισμού του διαστημικού εξομοιωτή επιτυγχάνεται με τον έλεγχο των επενεργητών του συστήματος 3 (2 διευθύνσεις) thrusters & 1 reaction wheel. Μετά την παρουσίαση της θεωρητικής ανάλυσης που ακολουθήθηκε, η οποία χρησιμοποιεί τη μέθοδο Euler-Lagrange για τη δυναμική μοντελοποίηση, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσής των στο προγραμματιστικό περιβάλλον του Matlab, Simulink. Η εργασία αυτή αποτελεί αποτέλεσμα της διπλωματικής εργασίας που εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου, υπό την επίβλεψη του κύριου Ευάγελου Παπαδόπουλου, καθηγητή στη σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ, κατά τη διάρκεια του Ιανουαρίου 2016 - Φεβρουαρίου 2017.	el
heal.classification	Space robotics	en
heal.classification	Control	en
heal.classification	Trajectory planning	en
heal.classification	Dynamics	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-03-01
heal.abstract	In an attempt to construct a full dynamic model that suﬃciently describes the dynamiccharacteristicsofaspacerobotanditsbehaviourwhileexecutingcertain on-board servicing tasks, a research was made, which resulted in a model-based controller, considering all the 7 degrees of freedom of the robot. Based on the mission scenario, the controller analyses the desired outcome to commands sent straight to the robot’s actuators, the operation of which achieves the predeﬁned objectives. Using an optimisation method, the torques and forces needed to act on the robot’s state variables, are translated into the forces and torques which shall act on the system’ actuators, which are the three thrusters sets and servo motors mounted on the two manipulators’ links, in each arm. The robot emulator is capable of performing a planar movement, within the air bearing testbed of the Space Robotics Lab of the csl and shall conduct trajectory planning to reach, grasp and move along a predeﬁned space moving target. This paper tackles the analysis of the approach followed for the controller and planner composition, taken under consideration the physical constraints imposed on the system, by the actuators of the actual robot, and its mechanical components. The modelling of the latter was included in both the dynamic modelling of the system as well as in the control module. The dynamic analysis and control are simulated in Matlab 2016b and Simulink; the results are presented in Chapter 6. Further investigation on the simulation capabilities of Gazebo and ROS are being explored, in an eﬀort to achieve a realistic simulation of the behavior of space robots in virtual environments.	en
heal.advisorName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνιάδης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	190 σ.
heal.fullTextAvailability	true