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Neste estudo e analisada a aplicacao de um sistema robotico em ambiente espacial, levando em consideracao as perturbacoes causadas a atitude, em virtude do acionamento dos mecanismos roboticos durante a realizacao de servicos em orbita. O trabalho realizado sugere ganhos consideraveis ao empregar-se modelos que contemplem a correcao dinâmica dos erros de posicionamento do referencial do braco robotico, que por sua vez, atua simultaneamente ao controle de atitude do satelite. Atividades roboticas de servicos em orbita tem se tornado comuns devido ao surgimento de novas tecnologias na area de rendezvous, docking e berthing. O braco robotico que serve de objeto de estudo neste trabalho consiste de um manipulador revoluto com tres juntas rotativas e tres graus de liberdade em configuracao Torcional-Rotacional-Rotacional (TRR) movendo-se no espaco. Configuracao tal que o confere aplicabilidade diversificada e notoria utilidade em atividades de servico em orbita. A analise dos erros de posicionamento ocasionados pelos movimentos de extensao e rotacao do aparato nos possibilita uma visao mais clara sobre as estrategias necessarias para o uso futuro deste tipo de tecnologia. Neste trabalho proponho o uso de um manipulador robotico servindo como ferramenta a contribuir com a efetivacao de servicos em ambiente espacial e sanando problemas de controle encontrados quando do uso de outros atuadores para tal finalidade. E, portanto, fundamental que se tenha boa ideia das perturbacoes causadas a atitude do satelite em decorrencia da atuacao do braco robotico acoplado. Neste sentido nos concentraremos na analise dos torques perturbadores visto que a base do robo nao pode ser considerada, para fins de posicionamento preciso, como sendo de um sistema inercial. A perda da missao pode ser ocasionada por falha prematura de equipamentos do satelite, por isso as agencias espaciais tem investido no desenvolvimento de servicos em orbita (OOS – On Orbit Service). OOS inclui diversas atividades de um veiculo espacial [1] como montagem, reparo, resgate, aprimoramento, reabastecimento, recuperacao e manutencao. Esses servicos podem estender a vida util dos satelites, melhorar a capacidade dos sistemas espaciais, reduzir custos de operacao, e ate mesmo contribuir para a mitigacao dos detritos espaciais. E imprescindivel o dominio das tecnicas de rendezvous e docking, bem como, do controle de atitude para executar servicos em orbita em missoes do tipo montagem de grandes unidades, reabastecimento de estacoes, troca de tripulacao entre veiculos, reparo de satelites, entre outras. Primeiramente, obtemos um modelo que represente, por meio de um algoritmo implementado, a forma como responde um manipulador robotico durante simulacao com parâmetros controlados. A configuracao de robo articulado (antropomorfico) ou revoluto assemelha-se a um braco humano. Observa-se que e possivel calcular a posicao cartesiana no espaco, bem como a orientacao do punho, com base no conhecimento dos ângulos das juntas. Este equacionamento e conhecido como cinematica direta. O calculo das posicoes angulares das juntas a partir da posicao no espaco do orgao terminal consiste, portanto, na cinematica inversa. O calculo da cinematica, tanto direta quanto inversa, requer o conhecimento do comprimento dos elos com precisao adequada, bem como os ângulos de torcao entre juntas, ou seja, necessitamos definir tais constantes em nosso modelo computacional e para tanto a chamada notacao de Denavit-Hartenberg permite obter o conjunto de equacoes que descreve a cinematica de uma junta com relacao a junta seguinte vide [2]. Assim podemos ter uma visao matematizada da estrutura do robo para inserirmos no algoritmo. A Fig. 1 e a Fig. 3 mostram o mecanismo do qual obtivemos as equacoes para solucao da cinematica inversa, ou seja, dada a posicao desejada para o orgao terminal encontram-se os ângulos das juntas capazes de levar a extremidade do robo a tal posicao. A modelagem do comportamento do satelite e obtida por meio do Satellite Attitude Simulator (SAS) desenvolvido em [3] e [4], onde o movimento de atitude e calculado a cada passo da simulacao. Na arquitetura do simulador Fig. 2, a atitude de referencia e comparada continuamente com a posicao angular atual do veiculo espacial. Um sinal de erro e gerado por meio da diferenca entre os estados atual e de referencia. O sinal de erro e entao enviado a um controlador proporcional integral derivativo (PID) cuja lei de controle e definida pela Eq. (1), onde Kp e o ganho proporcional, Ki o ganho integral, Kd o ganho derivativo e er(t) e o sinal de erro [...]

Estudo da execução de serviços em órbita de satélites usando um braço robótico cooperativo com o controle de atitude