Estrategia de escalada de robots espaciales de topología variable considerando optimización de configuración
Autores: Liu, Xiaomeng; You, Bindi; Wang, Rui; Wen, Jianmin; An, Dexiao; Wen, Xiaolei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estrategia de escalada de robots espaciales de topología variable considerando optimización de configuración
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Consumo de energía
Robot espacial celular
Escalada
Planificación de trayectorias
Algoritmo de optimización
Configuración
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Al optimizar el consumo de energía de un robot espacial celular (CSR) que asciende en órbita, los métodos tradicionales de planificación de trayectorias no incluyen la configuración como variable de decisión; por lo tanto, es difícil obtener una estrategia efectiva de escalada energéticamente óptima para los CSRs. Para resolver este tipo de problema, primero consideramos el efecto de la configuración en los parámetros cinéticos del robot y establecimos las ecuaciones cinéticas de un robot espacial celular de tamaño variable combinando el volumen de giro y las ecuaciones de Lagrange. En segundo lugar, construimos una trayectoria conjunta continua de orden superior utilizando una curva de spline cúbico y la combinamos con un modelo de dinámica de robot para establecer un modelo de consumo de energía de escalada de robot. Finalmente, para el problema de consumo de energía de escalada en robots espaciales celulares, propusimos un algoritmo de optimización integral que considera la configuración y el tiempo de escalada. En comparación con otro algoritmo en la literatura, el algoritmo propuesto en este documento tiene una capacidad de optimización global y convergencia más fuertes. Los resultados de la simulación tienen una importancia teórica y un valor práctico de ingeniería importantes para el estudio de estrategias de optimización de trayectorias de escalada en órbita de robots espaciales.
Descripción
Al optimizar el consumo de energía de un robot espacial celular (CSR) que asciende en órbita, los métodos tradicionales de planificación de trayectorias no incluyen la configuración como variable de decisión; por lo tanto, es difícil obtener una estrategia efectiva de escalada energéticamente óptima para los CSRs. Para resolver este tipo de problema, primero consideramos el efecto de la configuración en los parámetros cinéticos del robot y establecimos las ecuaciones cinéticas de un robot espacial celular de tamaño variable combinando el volumen de giro y las ecuaciones de Lagrange. En segundo lugar, construimos una trayectoria conjunta continua de orden superior utilizando una curva de spline cúbico y la combinamos con un modelo de dinámica de robot para establecer un modelo de consumo de energía de escalada de robot. Finalmente, para el problema de consumo de energía de escalada en robots espaciales celulares, propusimos un algoritmo de optimización integral que considera la configuración y el tiempo de escalada. En comparación con otro algoritmo en la literatura, el algoritmo propuesto en este documento tiene una capacidad de optimización global y convergencia más fuertes. Los resultados de la simulación tienen una importancia teórica y un valor práctico de ingeniería importantes para el estudio de estrategias de optimización de trayectorias de escalada en órbita de robots espaciales.