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Design and Validation of Orbital Robotic Missions

De Stefano, Marco und Roa Garzon, Máximo Alejandro und Balachandran, Ribin und Giordano, Alessandro Massimo und Mishra, Hrishik und Oumer, Nassir und Brunner, Bernhard und Lingenauber, Martin und Stelzer, Martin und Lampariello, Roberto (2024) Design and Validation of Orbital Robotic Missions. In: Space Robotics Springer, Cham. Seiten 281-304. doi: 10.1007/978-3-031-39214-6_13. ISBN 978-3-031-39213-9.

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Offizielle URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-39214-6_13

Kurzfassung

A servicer spacecraft equipped with robotic manipulators is a key technology for space debris removal and on-orbit servicing missions. The servicer is a composite system consisting of robotic manipulators, on-board cameras, proprioceptive and exteroceptive sensors, and the spacecraft actuation system. This hybrid nature of sensing and actuation on the spacecraft and manipulator subsystems poses several challenges to achieve the task of the robotic mission. This chapter outlines the challenges in such robotic missions and provides hardware design and control strategies, with a key focus on on-ground validation. Firstly, the mission aspects of the robotic capture of a satellite are introduced while considering the e.Deorbit mission study. The on-ground verification and validation of the control algorithms under micro-gravity condition is a necessity before the space mission commissioning. To this end, a state-of-art on-ground robotic facility, namely OOS-SIM, is described and used later for validation. From a control perspective, strategies for the orbital robot including vision-based semi-autonomy, shared control and teleoperation are reviewed. In particular, these controllers are designed to accomplish the mission task while considering the dynamic interaction between the spacecraft and the manipulator, the heterogeneity of the actuators available for control, and the lack of direct measurements of the complete state. In this context, the combined impedance control of the robotic manipulator and the satellite is specifically designed to be compliant against interaction with space targets. Finally, an end-to-end validation of a space-mission for on-orbit servicing is presented involving both on-board and on-ground segments, with realistic space communication characteristics.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210792/
Dokumentart:Beitrag in einem Lehr- oder Fachbuch
Titel:Design and Validation of Orbital Robotic Missions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
De Stefano, Marcomarco.destefano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3777-9487NICHT SPEZIFIZIERT
Roa Garzon, Máximo AlejandroMaximo.Roa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1708-4223NICHT SPEZIFIZIERT
Balachandran, Ribinribin.balachandran (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7560-471XNICHT SPEZIFIZIERT
Giordano, Alessandro MassimoAlessandro.Giordano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-7525NICHT SPEZIFIZIERT
Mishra, Hrishikhrishik.mishra (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5025-2447NICHT SPEZIFIZIERT
Oumer, NassirNassir.Oumer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brunner, BernhardBernhard.Brunner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-8459-7934NICHT SPEZIFIZIERT
Lingenauber, MartinMartin.Lingenauber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9610-727XNICHT SPEZIFIZIERT
Stelzer, MartinMartin.Stelzer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lampariello, RobertoRoberto.Lampariello (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8479-2900NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 Dezember 2024
Erschienen in:Space Robotics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/978-3-031-39214-6_13
Seitenbereich:Seiten 281-304
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Yan, Xiu TianThe University of Strathclyde, Glasgow, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Visentin, GianfrancoESAESA-ESTEC, Keplerlaan 1, 2200 Noordwijk, The NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer, Cham
ISBN:978-3-031-39213-9
Status:veröffentlicht
Stichwörter:space robotics, on-ground validation, control, oos-sim, control, autonomy, telepresence,
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 - Roboterdynamik & Simulation [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: De Stefano, Dr. Marco
Hinterlegt am:13 Dez 2024 15:52
Letzte Änderung:13 Dez 2024 15:54

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