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

Abstract

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.