Planificación de Movimiento Constrenido de un Manipulador Espacial de 7 Grados de Libertad a través de Aprendizaje por Refuerzo Profundo Combinado con Campo Potencial Artificial
Autores: Li, Yinkang; Li, Danyi; Zhu, Wenshan; Sun, Jun; Zhang, Xiaolong; Li, Shuang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Planificación de Movimiento Constrenido de un Manipulador Espacial de 7 Grados de Libertad a través de Aprendizaje por Refuerzo Profundo Combinado con Campo Potencial Artificial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Manipulador espacial
Enfoque de planificación de movimiento
7-DOF
Algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo
Modelo cinemático
Restricción de evitación de auto-colisiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Durante la tarea de operación en órbita del manipulador espacial, algunos escenarios específicos requieren restricciones estrictas tanto en la posición como en la orientación del efector final, como el reabastecimiento de combustible y el acoplamiento auxiliar. Con este fin, se propone en este documento un nuevo enfoque de planificación de movimientos para un manipulador espacial. En primer lugar, se establece un modelo cinemático del manipulador espacial libre flotante de 7 grados de libertad mediante la introducción de la matriz jacobiana generalizada. Sobre esta base, se propone un enfoque de planificación para realizar la planificación de movimientos del manipulador espacial libre flotante de 7 grados de libertad. Considerando que el entorno en órbita es dinámico, se requiere la robustez del enfoque de planificación de movimientos, por lo que se introduce un algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo para diseñar el enfoque de planificación de movimientos. Mientras tanto, el algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo se combina con un campo potencial artificial para mejorar la convergencia. Además, se considera la restricción de evitación de auto-colisiones durante la planificación para garantizar la seguridad operativa. Finalmente, se realizan simulaciones comparativas para demostrar el rendimiento del método de planificación propuesto.
Descripción
Durante la tarea de operación en órbita del manipulador espacial, algunos escenarios específicos requieren restricciones estrictas tanto en la posición como en la orientación del efector final, como el reabastecimiento de combustible y el acoplamiento auxiliar. Con este fin, se propone en este documento un nuevo enfoque de planificación de movimientos para un manipulador espacial. En primer lugar, se establece un modelo cinemático del manipulador espacial libre flotante de 7 grados de libertad mediante la introducción de la matriz jacobiana generalizada. Sobre esta base, se propone un enfoque de planificación para realizar la planificación de movimientos del manipulador espacial libre flotante de 7 grados de libertad. Considerando que el entorno en órbita es dinámico, se requiere la robustez del enfoque de planificación de movimientos, por lo que se introduce un algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo para diseñar el enfoque de planificación de movimientos. Mientras tanto, el algoritmo de aprendizaje por refuerzo profundo se combina con un campo potencial artificial para mejorar la convergencia. Además, se considera la restricción de evitación de auto-colisiones durante la planificación para garantizar la seguridad operativa. Finalmente, se realizan simulaciones comparativas para demostrar el rendimiento del método de planificación propuesto.