Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph

Desde tiempos remotos, los humanos se han sentido atraídos por los objetos brillantes que pueblan el cielo. A pesar de lo mucho que sabemos actualmente sobre ellos, quedan por desentrañar varios misterios que aún esconde la Vía Láctea. ¿Cómo se formó? ¿Cómo ha cambiado a través del tiempo? Estas son...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Sabater Morros, Josep
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2019
País:España
Institución:Universidad de La Laguna (ULL)
Repositorio:RIULL. Repositorio Institucional de la Universidad de La Laguna
OAI Identifier:oai:riull.ull.es:915/24502
Acceso en línea:http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/24502
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Telescopios
Ingeniería de control
Robótica
Inteligencia artificial
id ES_e76b40cc5a645ece345eac2fb7dd3bda
oai_identifier_str oai:riull.ull.es:915/24502
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
title Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
spellingShingle Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
Sabater Morros, Josep
Telescopios
Ingeniería de control
Robótica
Inteligencia artificial
title_short Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
title_full Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
title_fullStr Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
title_full_unstemmed Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
title_sort Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrograph
dc.creator.none.fl_str_mv Sabater Morros, Josep
author Sabater Morros, Josep
author_facet Sabater Morros, Josep
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Torres Álvarez, Santiago
Garzón López, Francisco
dc.subject.none.fl_str_mv Telescopios
Ingeniería de control
Robótica
Inteligencia artificial
topic Telescopios
Ingeniería de control
Robótica
Inteligencia artificial
description Desde tiempos remotos, los humanos se han sentido atraídos por los objetos brillantes que pueblan el cielo. A pesar de lo mucho que sabemos actualmente sobre ellos, quedan por desentrañar varios misterios que aún esconde la Vía Láctea. ¿Cómo se formó? ¿Cómo ha cambiado a través del tiempo? Estas son sólo dos de las múltiples preguntas para las que la astrofísica moderna no tiene respuesta. Los científicos han estado construyendo diferentes modelos que intentan simular la evolución de nuestra galaxia. Sin embargo, muchas más observaciones son necesarias para poder dar valores razonables a las diversas variables presentes en esos modelos. Fruto de esta búsqueda, en las últimas décadas se han destinado muchos esfuerzos al desarrollo de nuevas instalaciones de espectroscopía multi-objeto. El Mid-resolution InfRAreD Astronomical Spectrograph (MIRADAS) es un espectrógrafo Echelle multi-objeto en el infrarrojo cercano para el Gran Telescopio Canarias (GTC) diseñado por un consorcio internacional. Gracias a su potente resolución y a su capacidad de multiplexación, este instrumento será clave para abordar algunos de los principales desafíos científicos de las siguientes décadas. MIRADAS, con la ayuda de sus 12 unidades autónomas de campo integral, observará simultáneamente hasta 12 objetivos celestes ubicados en distintos puntos del cielo. Cada una de estas unidades opto-mecánicos tiene la forma de un brazo robótico. Las estructuras de estos dispositivos han estado especialmente concebidas para: (i) asegurar la simplicidad del camino óptico (ii) ofrecer un gran grado de estabilidad cuando el brazo trabaje invertido. Pero, desafortunadamente, el costo de este diseño se traduce en un comportamiento del brazo complejo y nada intuitivo. En esta tesis, incluimos un estudio exhaustivo del brazo robótico de MIRADAS. En concreto, se presenta un modelo matemático, así como soluciones para los problemas de cinemática directa e inversa. Además, también se analizan las particularidades que limitan su movimiento. Primero, se estudia su espacio de articular y las regiones prohibidas del mismo debido a la naturaleza del brazo. En segundo lugar, se aborda como la incapacidad de interpolación de los controladores que gobiernan los actuadores afecta a la generación de trayectorias. Finalmente, se discuten varias estrategias de patrullaje, prestando especial atención a sus ventajas y puntos débiles. Por otro lado, los brazos de MIRADAS están distribuidos alrededor de una plataforma circular en la que no hay mucho espacio. Así pues, con el fin adquirir los objetivos requeridos por el usuario, los brazos del sistema deben moverse extremo cuidado. En MIRADAS, el cómputo de trayectorias se ha dividido en tres procesos diferentes, tratados todos en detalle en este trabajo. El primero de ellos, la segmentación de campo, organiza los distintos objetivos presentes en un campo disperso de estrellas de tal manera que estos puedan ser observados adecuadamente. Específicamente, esta fase calcula varios grupos, los integrantes de los cuales se emplean posteriormente en la etapa de asignación de brazos. Adicionalmente, también se determina el centro geométrico de cada uno de estos grupos, información requerida para apuntar correctamente el telescopio.Con respecto a la asignación de brazos, etapa responsable de determinar la asociación más adecuada <objetivo-brazo>. La primera se basa en programación lineal y, como demuestran las pruebas, es la que obtiene mejores resultados en términos de las diferentes métricas utilizadas. Sin embargo, este método deja de ser práctico cuando se tiene enfrente campos grandes. En estos escenarios, la segunda solución, estructurada entorno a una metaheurística, obtiene buenos resultados en un tiempo de ejecución asumible. Finalmente, los planes de asignación resultantes se pasan a un planificador de trayectorias. El planificador de trayectorias es el tercer y último paso del proceso. Este analiza individualmente cada plan de asignación, devolviendo movimientos coordinados para todos los brazos involucrados. Estos movimientos, una vez traducidos a instrucciones de bajo nivel y ejecutados por el software que controla los correspondientes actuadores, colocarán el espejo de cada brazo en en la ubicación del cielo correspondiente. Las pruebas experimentales muestran que el planificador es capaz de calcular movimientos exitosos. Esto es así tanto en un escenario típico en el que se producen varias instancies de los dos tipos de conflictos que puede surgir en MIRADAS como en una serie de escenarios con objetivos científicos reales.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019
2021
2021
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/24502
url http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/24502
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:RIULL. Repositorio Institucional de la Universidad de La Laguna
instname:Universidad de La Laguna (ULL)
instname_str Universidad de La Laguna (ULL)
reponame_str RIULL. Repositorio Institucional de la Universidad de La Laguna
collection RIULL. Repositorio Institucional de la Universidad de La Laguna
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869422853114298368
spelling Probe arm motion techniques for miradas multi-object spectrographSabater Morros, JosepTelescopiosIngeniería de controlRobóticaInteligencia artificialDesde tiempos remotos, los humanos se han sentido atraídos por los objetos brillantes que pueblan el cielo. A pesar de lo mucho que sabemos actualmente sobre ellos, quedan por desentrañar varios misterios que aún esconde la Vía Láctea. ¿Cómo se formó? ¿Cómo ha cambiado a través del tiempo? Estas son sólo dos de las múltiples preguntas para las que la astrofísica moderna no tiene respuesta. Los científicos han estado construyendo diferentes modelos que intentan simular la evolución de nuestra galaxia. Sin embargo, muchas más observaciones son necesarias para poder dar valores razonables a las diversas variables presentes en esos modelos. Fruto de esta búsqueda, en las últimas décadas se han destinado muchos esfuerzos al desarrollo de nuevas instalaciones de espectroscopía multi-objeto. El Mid-resolution InfRAreD Astronomical Spectrograph (MIRADAS) es un espectrógrafo Echelle multi-objeto en el infrarrojo cercano para el Gran Telescopio Canarias (GTC) diseñado por un consorcio internacional. Gracias a su potente resolución y a su capacidad de multiplexación, este instrumento será clave para abordar algunos de los principales desafíos científicos de las siguientes décadas. MIRADAS, con la ayuda de sus 12 unidades autónomas de campo integral, observará simultáneamente hasta 12 objetivos celestes ubicados en distintos puntos del cielo. Cada una de estas unidades opto-mecánicos tiene la forma de un brazo robótico. Las estructuras de estos dispositivos han estado especialmente concebidas para: (i) asegurar la simplicidad del camino óptico (ii) ofrecer un gran grado de estabilidad cuando el brazo trabaje invertido. Pero, desafortunadamente, el costo de este diseño se traduce en un comportamiento del brazo complejo y nada intuitivo. En esta tesis, incluimos un estudio exhaustivo del brazo robótico de MIRADAS. En concreto, se presenta un modelo matemático, así como soluciones para los problemas de cinemática directa e inversa. Además, también se analizan las particularidades que limitan su movimiento. Primero, se estudia su espacio de articular y las regiones prohibidas del mismo debido a la naturaleza del brazo. En segundo lugar, se aborda como la incapacidad de interpolación de los controladores que gobiernan los actuadores afecta a la generación de trayectorias. Finalmente, se discuten varias estrategias de patrullaje, prestando especial atención a sus ventajas y puntos débiles. Por otro lado, los brazos de MIRADAS están distribuidos alrededor de una plataforma circular en la que no hay mucho espacio. Así pues, con el fin adquirir los objetivos requeridos por el usuario, los brazos del sistema deben moverse extremo cuidado. En MIRADAS, el cómputo de trayectorias se ha dividido en tres procesos diferentes, tratados todos en detalle en este trabajo. El primero de ellos, la segmentación de campo, organiza los distintos objetivos presentes en un campo disperso de estrellas de tal manera que estos puedan ser observados adecuadamente. Específicamente, esta fase calcula varios grupos, los integrantes de los cuales se emplean posteriormente en la etapa de asignación de brazos. Adicionalmente, también se determina el centro geométrico de cada uno de estos grupos, información requerida para apuntar correctamente el telescopio.Con respecto a la asignación de brazos, etapa responsable de determinar la asociación más adecuada <objetivo-brazo>. La primera se basa en programación lineal y, como demuestran las pruebas, es la que obtiene mejores resultados en términos de las diferentes métricas utilizadas. Sin embargo, este método deja de ser práctico cuando se tiene enfrente campos grandes. En estos escenarios, la segunda solución, estructurada entorno a una metaheurística, obtiene buenos resultados en un tiempo de ejecución asumible. Finalmente, los planes de asignación resultantes se pasan a un planificador de trayectorias. El planificador de trayectorias es el tercer y último paso del proceso. Este analiza individualmente cada plan de asignación, devolviendo movimientos coordinados para todos los brazos involucrados. Estos movimientos, una vez traducidos a instrucciones de bajo nivel y ejecutados por el software que controla los correspondientes actuadores, colocarán el espejo de cada brazo en en la ubicación del cielo correspondiente. Las pruebas experimentales muestran que el planificador es capaz de calcular movimientos exitosos. Esto es así tanto en un escenario típico en el que se producen varias instancies de los dos tipos de conflictos que puede surgir en MIRADAS como en una serie de escenarios con objetivos científicos reales.Torres Álvarez, SantiagoGarzón López, Francisco202120212019info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://riull.ull.es/xmlui/handle/915/24502reponame:RIULL. Repositorio Institucional de la Universidad de La Lagunainstname:Universidad de La Laguna (ULL)InglésAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:riull.ull.es:915/245022026-06-22T13:13:57Z
score 15,301603

Similares en LA Referencia