Inspection and control system for experiments in space robotics

Sistema de inspección y control de experimentos en robótica espacial

Authors

  • Glaydson Luiz B Lima
  • Osamu Saotome
  • Ijar M. da Fonseca

DOI:

https://doi.org/10.46932/sfjdv2n3-023

Keywords:

Computer Vision, Robotics, Space, Microgravity, RGB-D, System of Communication, Aero Platforms, Network, Sensors

Abstract

The communication subsystem is one among the various subsystems of a telerobotic space system. It is responsible for coordinating the commands received from the teleoperator control subsystem to the robotic arm, for reading signals from the sensors, and for stating the communication of the telerobot  with the ground station. The telerobotic experiment under development by the ITA space robotics research group was developed with the purpose of investigating a robotic space system dynamics and control, including  the study of the  working and integration of all subsystems involved in the teleoperation control. The lab experiment consists of two identical units of robot manipulators, each of them mounted on its own floating air-supported  platform. The objective is to simulate computationally the operations of rendezvous and capture in the microgravity' orbital environment, emulated by the floating manipulators' dynamics. The closed circuit for this system involves the in time position detection, transmission and data processing by using a position-tracking (X, Y, and Z) computer system combined with a Kinect sensor (RGB-D). The computer system comprises two computers  capable of processing the positional images with greater accuracy. One of them receive and send the sensor data to a second computer which performs the data processing by proper algorithms in Matlab® and Simulink and sends commands to the robotic arm via WIFI (UDP protocol) network. The robot receives and executes the control signals moving the robotic arms whose position is again detected by the kinect sensor and informed back to the computer system, closing the  control mesh and allowing the safe capture of the target. This work deals with the communication subsystem of the space robot experiment and its ability to set an integrated and efficient communication satisfying the telerobot control requirements

 

El subsistema de comunicación es uno de los diversos subsistemas de un sistema espacial telerrobótico. Se encarga de coordinar las órdenes recibidas del subsistema de control del teleoperador al brazo robótico, de leer las señales de los sensores y de establecer la comunicación del telerrobot con la estación de tierra. El experimento de telerrobótica que está desarrollando el grupo de investigación de robótica espacial del ITA se desarrolló con el propósito de investigar la dinámica y el control de un sistema robótico espacial, incluyendo el estudio del funcionamiento y la integración de todos los subsistemas que intervienen en el control de la teleoperación. El experimento de laboratorio consiste en dos unidades idénticas de manipuladores robóticos, cada una de ellas montada en su propia plataforma flotante soportada por aire. El objetivo es simular computacionalmente las operaciones de encuentro y captura en el entorno orbital de la microgravedad, emulado por la dinámica de los manipuladores flotantes. El circuito cerrado de este sistema incluye la detección de la posición en tiempo, la transmisión y el procesamiento de datos mediante un sistema informático de seguimiento de la posición (X, Y y Z) combinado con un sensor Kinect (RGB-D). El sistema informático consta de dos ordenadores capaces de procesar las imágenes posicionales con mayor precisión. Uno de ellos recibe y envía los datos del sensor a un segundo ordenador que realiza el procesamiento de los datos mediante algoritmos adecuados en Matlab® y Simulink y envía las órdenes al brazo robótico a través de la red WIFI (protocolo UDP). El robot recibe y ejecuta las señales de control moviendo los brazos robóticos cuya posición es nuevamente detectada por el sensor kinect e informada de nuevo al sistema informático, cerrando la malla de control y permitiendo la captura segura del objetivo. Este trabajo aborda el subsistema de comunicación del experimento del robot espacial y su capacidad para establecer una comunicación integrada y eficiente que satisfaga los requisitos de control del telerrobot

Published

2021-07-11