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Servocommande visuelle prédictive pour la saisie et la stabilisation robotique d'objets spatiaux non coopératifs en culbutage

Contexte

Plusieurs organismes nationaux et internationaux, ainsi que des entreprises commerciales ont proposé l'entretien en orbite au moyen d'un télémanipulateur spatial pour réparer, rescaper, ravitailler et éliminer des satellites rendus inutilisables. On envisage un concept similaire pour toutes les missions d'entretien robotique et cela exige un bras robotique capable de saisir un satellite de façon sûre et sécuritaire, compte tenu de plusieurs contraintes opérationnelles et environnementales. Les satellites visés sont souvent en culbutage, ce qui complique davantage l'opération de capture robotique. On n'a encore jamais essayé de faire la capture robotique d'une cible en culbutage, malgré le fait que plusieurs missions ont déjà démontré qu'il est possible de capturer en orbite un engin spatial en vol libre à l'aide d'un bras robotique.

Figure 1

Avantages

La technologie

L'invention de l'ASC est un algorithme qui offre un contrôle optimal et une théorie de l'estimation permettant de planifier les mouvements d'un télémanipulateur robotique pour intercepter un satellite cible non coopératif en culbutage dont la dynamique est inconnue. On obtient la dynamique inconnue à l'aide d'un système de caméra au laser qui permet au robot d'intercepter la cible à un point de rendez-vous optimal. Un rendez-vous optimal assure un alignement optimal pour la capture robotique, de façon à ce que le grappin du robot et le préhenseur-connecteur de la cible arrivent au point de rendez-vous en même temps, à la même vitesse et avec le bon angle respectif. De plus, une fois que les paramètres ont été établis, la préhension peut être effectuée « à l'aveugle », ce qui signifie qu'il est possible de mener l'opération sans autre aide du système de caméra au laser. Une fois la cible saisie, le robot immobilise cette dernière le plus vite possible, en s'assurant que les contraintes des interactions de force/moment entre le robot et l'objet ne dépassent pas les limites de ces derniers.

Potentiel commercial

Occasion d'affaires

L'invention de l'ASC pourrait donner l'occasion de faire l'entretien d'un grand nombre de cibles possibles (p. ex. grâce à la capture d'objets en vol libre ou en culbutage). Cette invention s'ajoute aux technologies d'entretien actuelles et, vu sa démonstration réussie, il est plus probable qu'elle favorise le financement d'autres travaux de développement de la part de parties intéressées (p. ex. la NASA et la DARPA). L'invention pourrait être adaptée immédiatement au projet Phoenix développé par la DARPA, tout particulièrement pour permettre la capture par le système d'entretien du système PODS (Payload Orbital Delivery System), ainsi qu'à la mission ARM (Asteroid Redirect Mission) de la NASA, le système d'amarrage automatique AR&D (Automated Rendezvous & Docking) dans l'espace, l'élimination des débris orbitaux, l'entretien/le sauvetage de satellites en panne ou le soutien continu pour un « parc » d'antennes.

État du développement

Les essais au sol ont été effectués et enregistrés avec succès. On peut aussi voir les résultats en personne en visitant l'ASC.

État de la commercialisation

L'Agence spatiale canadienne cherche des partenaires privilégiés canadiens du secteur privé qui souhaitent obtenir une licence pour utiliser cette propriété intellectuelle ou collaborer pour explorer davantage d'autres applications de cette technologie.

Détails sur le transfert de la technologie

Une licence de commercialisation est disponible pour cette technologie.

Numéro de dossier de l'ASC pour cette occasion d'affaires : 51107

Publication(s)

Brevets

États-Unis

Inventeur(s)

Date de modification :