Control de Cumplimiento Coordinado de Fuerza-Posición en el Proceso de Adhesión/Desprendimiento de un Robot Escalador Espacial
Autores: Wen, Changtai; Zheng, Pengfei; Jing, Zhenhao; Guo, Chongbin; Chen, Chao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de Cumplimiento Coordinado de Fuerza-Posición en el Proceso de Adhesión/Desprendimiento de un Robot Escalador Espacial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Adhesión
Robots de escalada espacial
Método de control de cumplimiento
Establecimiento de adhesión
Desprendimiento rotacional
Entornos de microgravedad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Los robots de escalada espacial basados en adhesión, con su flexibilidad y capacidades multifuncionales, se consideran un candidato prometedor para el mantenimiento en órbita. Sin embargo, persisten desafíos como el establecimiento de adhesión incierto, el despegue inesperado y la inestabilidad del movimiento del cuerpo en entornos de microgravedad. Para abordar estos problemas, este documento propone un método de control de cumplimiento de fuerza-posicionamiento coordinado que integra estrategias novedosas de establecimiento de adhesión y despegue rotacional, integradas en el programa de marcha de un robot de escalada espacial. Al monitorear las fuerzas de reacción en el extremo del pie en tiempo real, el método propuesto establece la adhesión sin arriesgar dañar el exterior de la nave espacial, y se logra un despegue suave al rotar la articulación del pie en lugar de tirar directamente. Estas estrategias están dedicadas a reducir acciones de control innecesarias y, en consecuencia, las fuerzas de adhesión requeridas en todos los pies, reduciendo la posibilidad de despegue inesperado. Se han realizado experimentos de escalada en un sistema de compensación de gravedad basado en suspensión para examinar los méritos del método propuesto. Los resultados experimentales demuestran que el método de despegue rotacional propuesto disminuye la fuerza de tracción requerida en un 65.5% en comparación con el tirón directo, reduciendo así en gran medida la perturbación introducida al cuerpo del robot y a las otras patas de soporte. Al pisar un obstáculo, se muestra que el método de control compliant reduce acciones de control innecesariamente agresivas y resulta en una reducción de las fuerzas de adhesión normales y de corte relevantes en las patas de soporte del 44.8% y 35.1%, respectivamente, en comparación con un controlador PID.
Descripción
Los robots de escalada espacial basados en adhesión, con su flexibilidad y capacidades multifuncionales, se consideran un candidato prometedor para el mantenimiento en órbita. Sin embargo, persisten desafíos como el establecimiento de adhesión incierto, el despegue inesperado y la inestabilidad del movimiento del cuerpo en entornos de microgravedad. Para abordar estos problemas, este documento propone un método de control de cumplimiento de fuerza-posicionamiento coordinado que integra estrategias novedosas de establecimiento de adhesión y despegue rotacional, integradas en el programa de marcha de un robot de escalada espacial. Al monitorear las fuerzas de reacción en el extremo del pie en tiempo real, el método propuesto establece la adhesión sin arriesgar dañar el exterior de la nave espacial, y se logra un despegue suave al rotar la articulación del pie en lugar de tirar directamente. Estas estrategias están dedicadas a reducir acciones de control innecesarias y, en consecuencia, las fuerzas de adhesión requeridas en todos los pies, reduciendo la posibilidad de despegue inesperado. Se han realizado experimentos de escalada en un sistema de compensación de gravedad basado en suspensión para examinar los méritos del método propuesto. Los resultados experimentales demuestran que el método de despegue rotacional propuesto disminuye la fuerza de tracción requerida en un 65.5% en comparación con el tirón directo, reduciendo así en gran medida la perturbación introducida al cuerpo del robot y a las otras patas de soporte. Al pisar un obstáculo, se muestra que el método de control compliant reduce acciones de control innecesariamente agresivas y resulta en una reducción de las fuerzas de adhesión normales y de corte relevantes en las patas de soporte del 44.8% y 35.1%, respectivamente, en comparación con un controlador PID.