Locomoción Eficiente para Robots Espaciales Inspirada en la Serpiente Voladora
Autores: Yang, Zhiyuan; Zhao, Sikai; Zhou, Nanlin; Qi, Jian; Zhao, Ning; Fan, Jizhuang; Zhao, Jie; Zhu, Yanhe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Locomoción Eficiente para Robots Espaciales Inspirada en la Serpiente Voladora
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Robots
Construcción de instalaciones espaciales
Brazos robóticos
Locomoción eficiente
Movimiento de serpiente voladora
Ingravidez
Entorno espacial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Los robots se están convirtiendo en una parte integral de la construcción y mantenimiento de instalaciones espaciales, y pueden necesitar moverse hacia y desde diferentes lugares de trabajo. Los brazos robóticos que se emplean ampliamente, que están montados en bases fijas, tienen dificultades para hacer frente a misiones cada vez más complejas. El desafío discutido en este documento es el problema de la locomoción eficiente de los sistemas robóticos. Inspirados en el movimiento deslizante de una serpiente voladora lanzada desde un árbol y combinados con la ingravidez del entorno espacial, diseñamos movimientos similares para el robot, que incluyen los siguientes tres pasos. Primero, el robot pliega su cuerpo como una serpiente e inicia el vuelo acelerando el centro de masa global (CM), enfocándose en la dirección del movimiento y generando un impulso adecuado. Luego, durante la fase de vuelo (flotación libre), se planifican los movimientos de las articulaciones utilizando una técnica de optimización no lineal, considerando las restricciones no holonómicas introducidas por la conservación del momento y los estados del sistema en los estados inicial y final de la flotación. Mientras tanto, se abordan las dificultades causadas por vuelos de larga distancia para reducir el costo computacional del movimiento y el consumo de energía mediante la introducción del método de análisis del plano de fase. Finalmente, se diseña el movimiento de aterrizaje para evitar colisiones rígidas y vuelcos en el plano radial. Las simulaciones numéricas ilustran que las tres fases de maniobras son suaves y continuas, lo que puede ayudar a los robots espaciales a atravesar el entorno de manera eficiente.
Descripción
Los robots se están convirtiendo en una parte integral de la construcción y mantenimiento de instalaciones espaciales, y pueden necesitar moverse hacia y desde diferentes lugares de trabajo. Los brazos robóticos que se emplean ampliamente, que están montados en bases fijas, tienen dificultades para hacer frente a misiones cada vez más complejas. El desafío discutido en este documento es el problema de la locomoción eficiente de los sistemas robóticos. Inspirados en el movimiento deslizante de una serpiente voladora lanzada desde un árbol y combinados con la ingravidez del entorno espacial, diseñamos movimientos similares para el robot, que incluyen los siguientes tres pasos. Primero, el robot pliega su cuerpo como una serpiente e inicia el vuelo acelerando el centro de masa global (CM), enfocándose en la dirección del movimiento y generando un impulso adecuado. Luego, durante la fase de vuelo (flotación libre), se planifican los movimientos de las articulaciones utilizando una técnica de optimización no lineal, considerando las restricciones no holonómicas introducidas por la conservación del momento y los estados del sistema en los estados inicial y final de la flotación. Mientras tanto, se abordan las dificultades causadas por vuelos de larga distancia para reducir el costo computacional del movimiento y el consumo de energía mediante la introducción del método de análisis del plano de fase. Finalmente, se diseña el movimiento de aterrizaje para evitar colisiones rígidas y vuelcos en el plano radial. Las simulaciones numéricas ilustran que las tres fases de maniobras son suaves y continuas, lo que puede ayudar a los robots espaciales a atravesar el entorno de manera eficiente.