Shu, Anton Leonhard and Bertleff, Wieland and Elhardt, Ferdinand and Iskandar, Maged Samuel Zakri and Beck, Fabian and Rebele, Bernhard and Stemmer, Andreas and Beyer, Alexander and Schedl, Manfred and Albu-Schäffer, Alin Olimpiu and Roa Garzon, Máximo Alejandro (2025) Friction in Space - Analysis of Robotic Joint Friction in Space Conditions. In: 2025 IEEE Aerospace Conference, AERO 2025. 2025 IEEE Aerospace Conference, 2025-03-01 - 2025-03-08, Big Sky, MT, USA. doi: 10.1109/AERO63441.2025.11068560. ISBN 979-8-3503-5597-0. ISSN 2996-2358.
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Official URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11068560
Abstract
Robotic joints in space behave in a different way as they do on ground. Although ground testing in thermal and vacuum chambers offers an insight into the behavior of the joints under simulated space conditions, long-term experiments under real conditions provide a more valuable insight into the expected behavior. The German Aerospace Center (DLR) carried out the Robotics Component Verification on the ISS (ROKVISS) experiment from 2005 until 2011, where a two joint robotic arm was mounted outside the International Space Station (ISS) exposed to temperatures between -20°C to +40°C. In this work, we retrieve the original experimental data and use viscous-Coulomb friction models for both joints in order to quantify the temperature dependence of each parameter. Our new analysis shows that for the evaluated data most of the friction can be modeled with static and viscous friction, which are both proportional to temperature. For load-dependent Coulomb friction both the temperature influence and the contribution to the total friction are small. We further present estimated friction model parameters over temperature with confidence bounds, quantifying the differences in joint friction for both joints.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/213092/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Conference or Workshop Item (Speech) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Friction in Space - Analysis of Robotic Joint Friction in Space Conditions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 14 July 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | 2025 IEEE Aerospace Conference, AERO 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1109/AERO63441.2025.11068560 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2996-2358 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISBN: | 979-8-3503-5597-0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | friction, in-orbit, robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Title: | 2025 IEEE Aerospace Conference | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Location: | Big Sky, MT, USA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Type: | international Conference | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Start Date: | 1 March 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event End Date: | 8 March 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Organizer: | IEEE | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R RO - Robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - On-Orbit Servicing [RO] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) > Mechatronic Systems | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Shu, Anton Leonhard | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 16 Jun 2025 15:37 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 28 Aug 2025 13:21 |
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