Un Método Analítico de Cinemática Inversa en Forma Cerrada para un Manipulador Espacial de Siete Grados de Libertad con Estructura de Muñeca Asférica
Autores: Zhao, Guojun; Tao, Bo; Jiang, Du; Yun, Juntong; Fan, Hanwen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un Método Analítico de Cinemática Inversa en Forma Cerrada para un Manipulador Espacial de Siete Grados de Libertad con Estructura de Muñeca Asférica
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Manipulador espacial
Cinemática inversa
Estructura de muñeca
Articulación redundante
Método analítico en forma cerrada
ángulo de articulación paramétrico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
El manipulador espacial de siete grados de libertad, caracterizado por su estructura de muñeca redundante y asférica, se utiliza ampliamente en misiones espaciales debido a su excepcional destreza y capacidades multijoint. Sin embargo, la estructura de muñeca no esférica presenta desafíos en la resolución de la cinemática inversa, ya que no se pueden desacoplar las articulaciones utilizando el criterio de Pieper, a diferencia de las estructuras de muñeca esférica. Para abordar este problema, este documento presenta un método analítico en forma cerrada para resolver la cinemática inversa de manipuladores espaciales de muñeca asférica de siete grados de libertad. El método comienza identificando la articulación redundante al comparar los volúmenes del espacio de trabajo con diferentes articulaciones fijas. El ángulo de la articulación redundante se trata entonces como un ángulo de articulación paramétrico, lo que permite la derivación de expresiones en forma cerrada para los ángulos de articulación no paramétricos utilizando la teoría de tornillos. La rama de solución óptima se identifica a través de un análisis comparativo de varias ramas de variedades de auto-movimiento. Además, se propone un enfoque híbrido, combinando métodos analíticos y numéricos, para optimizar el ángulo de articulación paramétrico para una tarea de seguimiento de trayectoria. Los resultados de la simulación confirman la efectividad del método propuesto.
Descripción
El manipulador espacial de siete grados de libertad, caracterizado por su estructura de muñeca redundante y asférica, se utiliza ampliamente en misiones espaciales debido a su excepcional destreza y capacidades multijoint. Sin embargo, la estructura de muñeca no esférica presenta desafíos en la resolución de la cinemática inversa, ya que no se pueden desacoplar las articulaciones utilizando el criterio de Pieper, a diferencia de las estructuras de muñeca esférica. Para abordar este problema, este documento presenta un método analítico en forma cerrada para resolver la cinemática inversa de manipuladores espaciales de muñeca asférica de siete grados de libertad. El método comienza identificando la articulación redundante al comparar los volúmenes del espacio de trabajo con diferentes articulaciones fijas. El ángulo de la articulación redundante se trata entonces como un ángulo de articulación paramétrico, lo que permite la derivación de expresiones en forma cerrada para los ángulos de articulación no paramétricos utilizando la teoría de tornillos. La rama de solución óptima se identifica a través de un análisis comparativo de varias ramas de variedades de auto-movimiento. Además, se propone un enfoque híbrido, combinando métodos analíticos y numéricos, para optimizar el ángulo de articulación paramétrico para una tarea de seguimiento de trayectoria. Los resultados de la simulación confirman la efectividad del método propuesto.