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Coordination of thrusters, reaction wheels, and arm in orbital robots

Giordano, Alessandro Massimo und Dietrich, Alexander und Ott, Christian und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2020) Coordination of thrusters, reaction wheels, and arm in orbital robots. Robotics and Autonomous Systems, 131. Elsevier. doi: 10.1016/j.robot.2020.103564. ISSN 0921-8890.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921889020304048?via%3Dihub

Kurzfassung

A fuel-efficient control strategy for a manipulator-equipped spacecraft is presented. The strategy uses the thrusters, the reaction wheels, and the arm drives in a coordinated way to limit the use of the thrusters and achieve ideally zero fuel consumption in contact-free maneuvering. The thrusters are activated automatically only after contact, to stabilize the inertial motion of the system. The controller regulates the translation of the center-of-mass (CoM) of the whole space robot, the rotation of the spacecraft, and the pose of the end-effector (EE) in a decoupled way, utilizing the thrusters to control the CoM translation only and the remaining actuators to control the rotation and end-effector coordinately. The method is validated experimentally using a hardware-in-the-loop simulator composed of a seven degrees-of-freedom (DOF) arm mounted on a 6DOF simulated spacecraft. Numerical simulations with discrete thrusters assess the fuel efficiency of the proposed strategy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137974/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Coordination of thrusters, reaction wheels, and arm in orbital robots
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Giordano, Alessandro MassimoAlessandro.Giordano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-7525NICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, AlexanderAlexander.Dietrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3463-5074NICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115838
Datum:2020
Erschienen in:Robotics and Autonomous Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:131
DOI:10.1016/j.robot.2020.103564
Verlag:Elsevier
ISSN:0921-8890
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Space robotics Thrusters Reaction wheels Stability analysis Nonlinear control Hardware-in-the-loop
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - On-Orbit Servicing [SY]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Giordano, Alessandro Massimo
Hinterlegt am:24 Nov 2020 17:21
Letzte Änderung:23 Okt 2023 14:26

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