Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Lập kế hoạch chuyển động cho các bộ điều khiển khớp trượt dư thừa trong chế độ không trọng lực
Tóm tắt
Bài báo này nghiên cứu lập kế hoạch chuyển động của các bộ điều khiển trượt dư thừa trong điều kiện không trọng lực với bảy khớp trượt. Trên Trái Đất, các bộ điều khiển khớp trượt chỉ có thể định vị các đầu cuối của chúng theo cách mong muốn. Tuy nhiên, trong không gian, các đầu cuối của các bộ điều khiển không trọng lực có thể đạt được cả định hướng và vị trí mong muốn do sự liên kết động học giữa chuyển động của bộ điều khiển và vệ tinh, điều này được thể hiện một cách chính thức bởi các định luật bảo toàn động lượng tuyến tính và góc. Trong nghiên cứu này, một thuật toán có thể giải quyết vấn đề lập kế hoạch chuyển động cho các bộ điều khiển khớp trượt dư thừa được cung cấp, đó là tối ưu bầy đàn kết hợp với tiến hóa vi phân (PSODE), nhằm tránh việc tính toán ma trận giả nghịch đảo Jacobian. Các hàm đa thức, như là tham số trong các hàm sin, được sử dụng để xác định các con đường khớp. Các hệ số của các hàm đa thức được tối ưu hóa nhằm đạt được định hướng và vị trí đầu cuối mong muốn, đồng thời tối thiểu hóa năng lượng động học đơn vị khối lượng bằng cách sử dụng tính dư thừa. Các mô phỏng liên quan chứng minh rằng phương pháp này cung cấp các con đường mượt mà đáng hài lòng cho các bộ điều khiển khớp trượt dư thừa không trọng lực. Nghiên cứu này có thể giúp nhận ra những lợi thế của các bộ điều khiển không gian khớp trượt dư thừa.
Từ khóa
#chuyển động #lập kế hoạch chuyển động #bộ điều khiển khớp trượt #không trọng lực #tối ưu hóa bầy đàn #tiến hóa vi phân #năng lượng động họcTài liệu tham khảo
King, D.: Space servicing: Past, present and future. In: Proceeding of the 6th International Symposium on Artificial Intelligence and Robotics & Automation in Space, St-Hubert, Quebec, Canada (2001)
Nakamura, Y., Mukherjee, R.: Nonholonomic path planning of space robots via a bidirectional approach. IEEE Trans. Robot. Autom. 7, 500–514 (1991)
Dubowsky, S., Torres, M.A.: Path planning for space manipulator to minimize spacecraft attitude disturbances. In: Proceedings of 1991 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Sacramento, California, 3, 2522–2528 (1991)
Agrawal, O. P., Xu, Y.S.: On the global optimum path planning for redundant space Manipulator. IEEE Trans. Syst. Man. Cy. 24, 1306–1316 (1994)
Boumans, R., Heemskerk, C.: The European robotic arm for the International Space Station. Robot. Auton. Syst. 23, 17–27 (1998)
Watanabe, Y.: Acceleration-level control of a kinematically redundant manipulator on a free-flying space robot. AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, Montreal, Canada, AIAA 2001–4226 (2001)
Nenchev, D. N., Yoshida, K.: Singularity-consistent teleoperation techniques for redundant free-flying robots. Revista Ciencias Exatas. 5–8, 7–20 (1999–2002)
Yoshida, K., Hashizume. K., Abiko, S.: Zero reaction maneuver: Flight validation with ETS-VII space robot and extension to kinematically redundant arm. In: Proceeding of the 2001 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Seoul, Korea, May 2001, 1, 441–446
Gibbs, G., Sachdev, S.: Canada and the International Space Station program: overview and status. Acta Astronaut. 51, 591–600 (2002)
Papadopoulos, E., Tortopidis, I., Nanos, K.: Smooth planning for free-floating space robots using polynomials. In: Proceeding of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Barcelona, Spain, Apr. 2005, 4272–4277
Huang, P., Chen, K., Xu, Y.: Optimal path planning for minimizing disturbance of space robot. In: Proceedings of the IEEE, 9th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision, Singapore, Dec. 2006, 1–6
Tortopidis, I., Papadopoulos, E.: On point-to-point motion planning for underactuated space manipulator systems. Robot. Auton. Syst. 55, 122–131 (2007)
Pandey, S., Agrawal, S.: Path planning of free-floating prismatic-jointed manipulators. Multibody Syst. Dyn. 1, 127–140 (1997)
Denavit, J., Hartenberg, R.S.: A kinematic notation for lower-pair mechanisms based on matrices. J. Appl. Mech-T. ASME. 77, 215–221 (1955)
Craig, J. J.: Introduction to Robotics: Mechanics and Control. Addison-Wesley, Boston (1986)
Roberson, R. E., Wittenburg, J.: A dynamical formalism for an arbitrary number of interconnected rigid bodies, with reference to the problem of satellite attitude control. In: Proceedings of 3rd Congress, the International Federation Automatic Control, London, England (1966)
Wittenburg, J.: Dynamics of Systems of Rigid Bodies. B. G. Teubner Stuttgart (1977)
Papadopoulos, E., Dubowsky, S.: Dynamic singularities in free-floating space manipulators. J. Dyn. Syst. Meas. Control-Trans. ASME. 115, 44–52 (1993)
Niu, B., Li, L.: A novel PSO-DE-based hybrid algorithm for global optimization. Lecture Notes in Computer Science, 5227, 156–163 (2008)
Niu, B., Li, L.: Design of T-S fuzzy model based on PSODE algorithm. Lecture Notes in Computer Science, 5227, 384–390 (2008)
Zhu, K., Li, J., Baoyin, H.: Multi-swingby optimization of mission to Saturn using global optimization algorithms. Acta Mech. Sinica 25, 839–845 (2009)
Liu, X., Baoyin, H., Ma, X.: Five special types of orbits around Mars. J. Guid. Control Dyn. 33, 1294–1301 (2010)