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Center-of-Mass and Attitude Control of an Orbital Manipulator: A Novel Control Strategy

Sena, Francesco und Vijayan, Ria und Mishra, Hrishik und De Stefano, Marco (2026) Center-of-Mass and Attitude Control of an Orbital Manipulator: A Novel Control Strategy. IEEE Robotics and Automation Letters, 11 (6), Seiten 6871-6878. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2026.3682621. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11478322

Kurzfassung

In this work, we propose a novel control strategy for the displacement of an orbital manipulator equipped with a thruster module at its end-effector. In contrast to the use of base-mounted thrusters, which often leads to allocation problems and fuel inefficiencies, the proposed approach achieves center-of-mass (CoM) maneuvers using only the end-effector thruster. The main challenge is to translate the CoM while maintaining the satellite base attitude fixed and avoiding angular momentum generation. The strategy consists of two phases: first, the manipulator orients the thruster while maintaining the base orientation via reaction wheels; second, the thruster generates an external force required to relocate the CoM while conserving attitude. This coordinated use of manipulator motion and end-effector actuation enables effective CoM control under attitude constraints. The proposed controller is validated with multi-body dynamic simulations and an Hardware-in-the-Loop robotic facility.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224028/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Center-of-Mass and Attitude Control of an Orbital Manipulator: A Novel Control Strategy
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sena, Francescofrancesco.sena (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-1707-120X212546184
Vijayan, RiaRia.Vijayan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mishra, Hrishikhrishik.mishra (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5025-2447212546185
De Stefano, MarcoMarco.deStefano (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 April 2026
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.1109/LRA.2026.3682621
Seitenbereich:Seiten 6871-6878
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Chung, Soon-Josjchung (at) caltech.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zinage, Vrushabhvrushabh.zinage (at) caltech.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
Name der Reihe:IEEE Robotics and Automation Letters
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Space robotics and automation, dynamics, control, hardware-in-the-loop, on-orbit servicing
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Roboterdynamik & Simulation [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Sena, Francesco
Hinterlegt am:22 Apr 2026 14:31
Letzte Änderung:24 Apr 2026 11:49

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