Mobilność nieholonomicznych robotów kosmicznych w obecności przestrzennie rozległych przeszkód posiadających moment pędu

"Mobilność nieholonomicznych robotów kosmicznych w obecności przestrzennie rozległych przeszkód posiadających moment pędu" to temat nowego projektu realizowanego w LMRS, w ramach konkursu OPUS Narodowego Centrum Nauki.

Przechwytywanie i usuwanie kosmicznych śmieci, współpraca pojazdów na orbicie, oraz budowanie struktur na orbicie to przykłady zadań w których co najmniej dwa obiekty, obiekt chwytany i przechwytujący go robot kosmiczny, wchodzą w interakcje ze sobą. Takie manewry są wykonywane na orbicie przy względnej odległości pomiędzy obiektami rzędu kilku metrów. Ostatnim etapem takiego manewru jest dokowanie, które ze względu na konieczność wykonania precyzyjnych ruchów odbywa się z wykorzystaniem manipulatora. 

Pewne aspekty tego typu operacji są obecnie przedmiotem badań rozwojowych i przemysłowych (np. misja edeorbit Europejskiej Agencji Kosmicznej). Niemniej pełna realizacja przyszłościowych zadań związanych z np. przechwytywaniem obiektów na orbicie, autonomicznym montażem struktur orbitalnych wymaga prac teoretycznych związanych z robotyką, teorią sterowania i mechaniką teoretyczną w szczególności w dwóch aspektach:

  • Śledzenia ruchu ciał poruszających się po orbicie i sterowanie robotem kosmicznym oraz planowanie ruchu w obecności przeszkód. Manewry robota kosmicznego w małej odległości od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) oraz budowanie struktur na orbicie jest bardziej skomplikowane ze względu na obecność topologicznie rozległych przeszkód. Przeszkody wpływają zarówno na trajektorię poruszania robota kosmicznego (jako całego obiektu) jak również ramienia manipulatora;
  • Uwzględnienia dryfu. Zarówno obiekt chwytany, jak również robot kosmiczny są obiektami posiadającymi niezerowy moment pędu. Wynika to z faktu, że satelity są kontrolowane z wykorzystaniem kół momentowych, które pracują w zakresie niezerowych prędkości.

Celem niniejszego projektu jest stworzenie nowej klasy algorytmów planowania i sterowania kosmicznych układów robotycznych w obecności dużej ilości poruszających się obiektów.