- Tytuł:
-
Application of Impedance Control of the Free Floating Space Manipulator for Removal of Space Debris
Zastosowanie sterowania impedancyjnego robotem kosmicznym typu free-floating w kontekście usuwania śmieci kosmicznych - Autorzy:
-
Palma, Piotr
Rybus, Tomasz
Seweryn, Karol - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/27312449.pdf
- Data publikacji:
- 2023
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów
- Tematy:
-
space manipulator
impedance control
nonholonomic
in-orbit servicing
debris removal
robotics
robot kosmiczny
manipulator orbitalny
sterowanie impedancyjne
naprawa urządzeń na orbicie
usuwanie śmieci kosmicznych
robotyka - Opis:
-
A broad and significant class of space debris can be mitigated by means of a satellite, capable of capturing a large non-cooperating object by using a robotized arm with a gripper. The capture operation typically comprises of an approach, a close-on manoeuvre, establishing contact between the robotic grappler arm and a suitable feature on the target satellite, and finally it is concluded when a positive mechanical connection is achieved by the gripper closed on that feature. The phase of establishing contact poses a critical challenge in this scenario, since the target typically will be tumbling with respect to the chaser satellite causing high forces on the gripper and the robotic arm. A family of control methods known collectively as impedance control is typically employed in terrestrial robots for tasks involving an interaction with an environment, especially the dynamic contact. In this work, we present the model-based impedance control applied to a robotic manipulator on a free floating base. The derivation of impedance control law for a robotic manipulator on a free floating satellite, involving Generalized Jacobian Matrix (GJM), is presented, followed by simulation results comparing the loads in the manipulator joints against a classical GJM-based Cartesian controller. The simulation results show that the impedance controlled free floating robotic manipulator completes the task of trajectory following amid contact with unknown target with lower torques in the robot joints.
Wiele obiektów orbitujących Ziemię stanowią wyeksploatowane lub nieczynne satelity i inne urządzenia kosmiczne oraz ich fragmenty. Poruszając się w sposób niekontrolowany po orbitach aktywnie wykorzystywanych stanowią zagrożenie dla czynnych satelitów, stacji kosmicznej, astronautów jak i również rakiet wynoszących w przestrzeń kosmiczną nowe satelity. Obiekty te uznawane są za śmieci kosmiczne. Zdolność chwycenia i manipulowania niewspółpracującym obiektem na orbicie Ziemi przez robota satelitarnego pozwoliła by na zmniejszenie liczby śmieci kosmicznych i zagrożeń z nimi związanych w dwojaki sposób: po pierwsze umożliwiła by chwycenie i usunięcie śmieci kosmicznych znacznej wielkości z orbity, po drugie dała by możliwość serwisowania i tym samym przedłużenia okresu eksploatacyjnego satelitów będących blisko końca swojej nominalnej misji, zapobiegając by stały się one śmieciami kosmicznymi. Oba te zastosowania wymagają fizycznego wejścia w kontakt pojazdu kosmicznego chwytającego oraz obiektu chwytanego. W naziemnych zastosowaniach robotów, w których dochodzi do kontaktu manipulatora robota z otoczeniem, powszechnie stosowane są metody sterowania impedancyjnego. W niniejszym tekście autorzy proponują wykorzystanie sterowania impedancyjnego w oparciu o model (model-based impedance control) do realizacji manewru wejścia w kontakt końcówki manipulatora robota satelitarnego z niewspółpracującym obiektem w stanie nieważkości. W pracy przedstawiono wyprowadzenie prawa sterowania impedancyjnego manipulatorem o swobodnej bazie w oparciu o model, z wykorzystaniem jakobianu uogólnionego (Generalized Jacobian Matrix, GJM), oraz rezultaty symulacji manewru wejścia końcówki roboczej manipulatora kosmicznego w kontakt z nieważkim obiektem. Wyniki symulacji pokazują, że zaproponowane prawo sterowania pozwala realizować zadanie śledzenia trajektorii zachowując momenty i obciążenia w przegubach robota na niskim poziomie. - Źródło:
-
Pomiary Automatyka Robotyka; 2023, 27, 3; 95--106
1427-9126 - Pojawia się w:
- Pomiary Automatyka Robotyka
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł