Εύρεση βέλτιστων τροχιών αναγνώρισης δυναμικών παραμέτρων διαστημικού ρομποτικού συστήματος και πειραματικά αποτελέσματα - Ντίνος, Χρήστος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων, 2017)
Η επιτυχία στην προσπάθεια του ανθρώπου να εξερευνήσει το σύμπαν εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη δυνατότητα του να κατασκευάσει και να συντηρήσει δομές σε τροχιά γύρω από τη Γη. Οι κατασκευές αυτές χρησιμοποιούνται στα πλαίσια επιστημονικής έρευνας και αναμένεται να αποτελέσουν το σημείο αναφοράς για την επανδρωμένη εξερεύνηση του ηλιακού μας συστήματος. Παράλληλα, πληθώρα καθημερινών δραστηριοτήτων στη Γη, όπως η πρόβλεψη του καιρού και οι τηλεπικοινωνίες συνδέονται αναπόσπαστα με την αποτελεσματική λειτουργία των δορυφόρων σε τροχιά. Γίνεται, λοιπόν, εμφανές ότι η επιτυχής εξερεύνηση του διαστήματος συνδέεται όλο και εντονότερα με την εφαρμογή αποστολών που περιλαμβάνουν εργασίες σε τροχιά (On-Orbit Servicing). Οι αποστολές αυτές περιλαμβάνουν εργασίες όπως η τοποθέτηση δορυφόρων σε τροχιά, η απομάκρυση διαστημικών ‘απορριμάτων’, η συντήρηση και η επισκευή δορυφόρων σε τροχιά κ.α. Ένας οικονομικά βιώσιμος τρόπος να εκτελεστούν αυτές οι εργασίες είναι με τη χρήση ρομποτικών διαστημικών συστημάτων, καθώς το περιβάλλον του διαστήματος είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο για την ανθρώπινη ζωή. Για να μπορέσει ένα διαστημικό ρομποτικό σύστημα να εκτελέσει τις απαραίτητες εργασίες αποτελεσματικά και με ακρίβεια, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν εξελιγμένοι νόμοι ελέγχου βασισμένοι στο δυναμικό μοντέλο. Η προσέγγιση αυτή προϋποθέτει την ακριβή γνώση των δυναμικών παραμέτρων του συστήματος, των οποίων οι τιμές είναι συνήθως άγνωστες και μεταβάλλονται καθώς ο δορυφόρος βρίσκεται σε τροχιά για πολλούς λόγους, όπως η κατανάλωση καυσίμου, η σύνδεση με άλλο διαστημόπλοιο ή η σύλληψη κάποιου αντικειμένου-στόχου. Βασικός σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η εφαρμογή προτεινόμενης από τη βιβλιογραφία μεθόδου αναγνώρισης δυναμικών παραμέτρων ενός ρομποτικού διαστημικού συστήματος βασιζόμενη στην αρχή διατήρησης της στροφορμής. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικά είδη βέλτιστων τροχιών αναγνώρισης (exciting trajectories): μία πρωτότυπη και μία ευρέως χρησιμοποιούμενη στη βιβλιογραφία. Στη συνέχεια εφαρμόζεται η διαδικασία βελτιστοποίησης τροχιάς για ένα τριδιάστατο ρομποτικό σύστημα με ένα βραχίονα και τρεις συνδέσμους και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την προσομοίωση της αναγνώρισης παραμέτρων. Ακολουθεί η μοντελοποίηση του θορύβου του encoder, που προστίθεται στο σήμα κατά τη μέτρηση, και η παρουσίαση των αναγνωρισμένων παραμέτρων όπως προκύπτουν μετά την προσθήκη θορύβου στο σήμα. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται για ένα διδιάστατο ρομποτικό σύστημα με ένα βραχίονα και δύο συνδέσμους. Οι παράμετροι του συστήματος επιλέγονται έτσι ώστε οι τιμές τους να ισούνται με με τις αντίστοιχες παραμέτρους του ρομπότ “Cepheus” του Εργαστηρίου Αυτομάτου Ελέγχου, όπως αυτές προκύπτουν από το CAD μοντέλο του ρομπότ. Τέλος, γίνεται εκτενής περιγραφή του επίπεδου διαστημικού εξομοιωτή του Εργαστηρίου Αυτομάτου Ελέγχου και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πειραματικής αναγνώρισης των δυναμικών παραμέτρων του ρομπότ “Cepheus”. Μέρος της παρούσας εργασίας παρουσιάστηκε στο 14th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation ASTRA 2017, 20-22 Ιουνίου, στην Ολλανδία.