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Autonomous Rendezvous with an Uncertain, Uncooperative Tumbling Target: the TumbleDock Flight Experiments

Albee, Keenan und Specht, Caroline und Mishra, Hrishik und Oestreich, Charles und Brunner, Bernhard und Lampariello, Roberto und Linares, Richard (2022) Autonomous Rendezvous with an Uncertain, Uncooperative Tumbling Target: the TumbleDock Flight Experiments. In: 16th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA 2022). ASTRA 2022, 1-2 Jun 2022, ESA-ESTEC, Noordwijk, the Netherlands.

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Offizielle URL: https://atpi.eventsair.com/astra2022/programme

Kurzfassung

As the amount of orbital debris grows so too does the need for on-orbit repair and deorbit solutions to avoid cascading Kessler syndrome. While a number of options have been proposed for capturing defunct satellites and other high-value debris, methods for performing close-proximity rendezvous with these objects are also necessary. However, a significant portion of these objects are tumbling with unknown angular orientation and rate; the rendezvous procedure for these tumbling objects is complex and must be performed in real-time, precluding human teleoperation or offline, on-the-ground solutions. Therefore, autonomous rendezvous for these tumbling targets is highly desirable. A fully autonomous rendezvous pipeline was recently proposed by the authors, and has been extended in this paper to a working demonstration in microgravity on resource-constrained hardware. Utilizing factor graph-based SLAM to identify a target object’s rotation, nonlinear programming-based motion planning, and robust control for safe online-updateable reference trajectory tracking, this work overviews the TRACE (Tumbling Rendezvous via Autonomous Characterization and Execution) algorithmic pipeline in its entirety. The pipeline is shown in practice on a sample rendezvous case with a tri-axially tumbling target. The centerpiece of this work is on-orbit results following a two-year hardware implementation and microgravity testing campaign using NASA’s Astrobee robots. A number of implementation considerations are discussed, including augmentations to the Astrobees’ localization system. This work represents the first autonomous on-orbit rendezvous with an uncharacterized, uncooperative tumbling target, to the authors’ knowledge.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189550/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:This work was completed under NASA Space Technology Re- search Fellowship support, grant number 80NSSC17K0077. This work was also supported by the Institute of Robotics and Mechatronics, DLR.
Titel:Autonomous Rendezvous with an Uncertain, Uncooperative Tumbling Target: the TumbleDock Flight Experiments
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Albee, Keenanalbee (at) mit.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Specht, CarolineCaroline.Specht (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6070-8620NICHT SPEZIFIZIERT
Mishra, Hrishikhrishik.mishra (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oestreich, CharlesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brunner, BernhardBernhard.Brunner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-8459-7934NICHT SPEZIFIZIERT
Lampariello, RobertoRoberto.Lampariello (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Linares, RichardNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:16th Symposium on Advanced Space Technologies in Robotics and Automation (ASTRA 2022)
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:on-orbit servicing, active debris removal, space robotics, SLAM, model predictive control, trajectory optimization, state estimation
Veranstaltungstitel:ASTRA 2022
Veranstaltungsort:ESA-ESTEC, Noordwijk, the Netherlands
Veranstaltungsart:Andere
Veranstaltungsdatum:1-2 Jun 2022
Veranstalter :ESA Conference Bureau / ATPI Corporate Events
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - On-Orbit Servicing [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Hinterlegt von: Specht, Caroline
Hinterlegt am:02 Nov 2022 12:10
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:52

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