Modelo matemático e computacional para robôs espaciais de base livre e múltiplos braços com momento não-conservado

dc.contributor.advisor1Pazelli, Tatiana de Figueiredo Pereira Alves Taveira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2574900514697052
dc.contributor.authorRodrigues, Gabriel da Silva
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/9268113350374242
dc.contributor.refereeSiqueira, Adriano Almeida Gonçalves
dc.contributor.refereeMalavolta, Alexandre Tácito
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2935052598064187
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8477313173581967
dc.date.accessioned2026-06-11T13:18:39Z
dc.date.issued2025-03-27
dc.description.abstractThe development of orbital space robotics in recent decades is aimed at meeting the demand for extra-vehicular missions, such as supply, maintenance, inspection, rescue and transport of materials. A space manipulator can be defined by one or more arms attached to a floating base (satellite) designed for operation in orbit. The distinguishing characteristic of these systems is the dynamic coupling between the base and the manipulators. In this work, a mathematical model is proposed for a space robot with multiple arms and a floating base, capable of dealing with external forces and non-zero linear and angular momentum, especially to maximize the fidelity between the model and the robot in detumbling applications. The main objective is to present a mathematical model that is sufficiently detailed in the constructions of vectors and matrices necessary for its implementation, maintaining its functional generality and consistency with the real operation of the manipulator in terms of obedience to the laws of classical mechanics. The work in question addresses gaps in the literature regarding the dynamic model in Cartesian space and the behavior of the robotic system in conditions of interaction with non-cooperative targets, such as inconsistencies in the calculations of non-inertial terms and angular momentum, mapping of forces between joint and task domains through the Generalized Jacobian Matrix and cancellation of momentum in post-impact situations. From simulations, it is clear that the presented formulations are internally consistent in joint and inertial domains. The application of multiple target stabilization tasks, whose formulation is based on the generalization of the spatial Jacobian for multiple arms, presented satisfactory performance, thus assuming a relevant role in future applications involving multiple target detumbling.eng
dc.description.resumoO desenvolvimento da robótica espacial orbital nas últimas décadas é direcionado ao atendimento da demanda por missões extra-veiculares, tais como abastecimento, manutenção, inspeção, resgate e transporte de materiais. Um manipulador espacial pode ser definido por um ou mais braços acoplados a uma base flutuante (satélite) desenvolvido para operação em órbita. A característica diferencial desses sistemas é o acoplamento dinâmico existente entre a base e os manipuladores. Neste trabalho, é proposto um modelo matemático para um robô espacial de múltiplos braços e base flutuante, capaz de lidar com forças externas e momentos linear e angular não-nulos, especialmente para maximizar a fidelidade entre o modelo e o robô em aplicações de detumbling. O objetivo principal é apresentar um modelo matemático que seja suficientemente detalhado nas construções de vetores e matrizes necessárias para sua implementação, mantendo sua generalidade funcional e consistência com a operação real do manipulador em termos de obediência às leis de mecânica clássica. O trabalho em questão aborda lacunas existentes em literatura acerca do modelo dinâmico em espaço cartesiano e o comportamento do sistema robótico em condições de interação com alvos não-cooperativos, como inconsistências nos cálculos de termos não-inerciais e de momento angular, mapeamento de forças entre domínios de junta e tarefa através da Matriz Jacobiana Generalizada Estendida e anulação de momentos em situações de pós-impacto. A partir de simulações computacionais, conclui-se que as formulações apresentadas são internamente consistentes em domínios de junta e inercial. A aplicação de tarefas de estabilização de múltiplos alvos, cuja formulação é pautada na generalização da jacobiana espacial para múltiplos braços, apresentou desempenho satisfatório, assim assumindo papel relevante em aplicações futuras envolvendo detumbling de múltiplos alvos.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationRODRIGUES, Gabriel da Silva. Modelo matemático e computacional para robôs espaciais de base livre e múltiplos braços com momento não-conservado. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24225.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24225
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE
dc.relation.urihttps://ieeexplore.ieee.org/document/9605469
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectRobótica espacialpor
dc.subjectModelagem dinâmicapor
dc.subjectDetumblingeng
dc.subjectSpace roboticseng
dc.subjectDynamic modelingeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleModelo matemático e computacional para robôs espaciais de base livre e múltiplos braços com momento não-conservadopor
dc.title.alternativeMathematical and computational model for free-floating, multi-arm space robots with non-conserved momentumeng
dc.typeDissertação

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