كنترل امپدانس چندگانه توسعه‌يافته براي يك ربات فضانورد با اجزا انعطاف‌پذير

Extended Multiple Impedance Control of a Space Robot with Flexible Members

در اين مقاله، ديناميك و كنترل يك سامانه رباتيك فضايي با اجزا انعطاف‌پذير طي يك عمليات جابه‌جايي جسم بررسي مي‌گردد. اجزا انعطاف‌پذير شامل صفحات خورشيدي در يك سامانه رباتيك فضايي و همچنين مفاصل انعطاف‌پذير آن طي يك مانور مي‌تواند تحريك شده و شروع به ارتعاش نمايند. بنابراين، اين ارتعاشات منجر به يك‌سري نيروهاي اغتشاشي ارتعاشي مي‌شوند كه به پايه متحرك و جسم جابه‌جا شده اعمال گشته و در نتيجه خطا در رده موقعيت و سرعت در مجري‌هاي نهايي و جسم را رقم مي‌زنند. در اين مقاله، با درنظر گرفتن يك ربات فضايي داراي چند بازو با مفاصل انعطاف‌پذير و نيز صفحات خورشيدي غيرصلب، ديناميك سامانه به دو بخش حركت اجزا صلب و انعطاف‌پذير تقسيم شده و يك مدل كاربردي براي پياده‌سازي‌هاي كنترلي در سامانه‌هاي چندجسمي مركّب از اجزا صلب و انعطاف‌پذير توسعه داده مي‌شود. سپس، بر پايه مسير طراحي شده براي سامانه ربات فضانورد، كنترل امپدانس چندگانه توسعه‌يافته براي انجام جابه‌جايي جسم توسط اين سامانه چندجسمي صلب انعطاف‌پذير ارايه مي‌شود. در پايان، يك سامانه ربات فضانورد كه شامل دو بازو با مفاصل انعطاف‌پذير و دوربين و آنتن به‌عنوان بازوي سوم و چهارم كه با دو صفحه خورشيدي غيرصلب مجهز گرديده است، شبيه‌سازي رايانه‌اي مي‌شود. نتايج به دست آمده مزيت‌هاي روش كنترلي پيشنهاد شده براي انجام يك عمليات جابه‌جايي جسم موفق و همچنين كاهش اثرات ارتعاشات عناصر انعطاف‌پذير را نشان مي‌دهند.

Dynamics and control of a space robotic system with flexible members during an object manipulation task is studied here. Flexible members such as solar panels of space free flying robotic systems and their flexible joints during a manoeuvre may get stimulated and vibrate. Therefore, such vibrations will cause some oscillatory disturbance forces on the moving base and manipulated object, which in turn produces error in the position and speed of the manipulating end-effectors. In this paper, considering a multiple arm space robotic system with flexible joints and flexible solar panels, the system dynamics is partitioned into two rigid and flexible bodies’ motion, and a concise model for control implementations of compounded rigid-flexible multi-body systems is developed. Then, based on a designated path/trajectory for a space robotic system, the multiple impedance control is extended to perform an object manipulation task by such complicated rigid-flexible multi-body systems. Finally, a space free flying robotic system is simulated which contains two manipulators with flexible joints, and a rotating antenna and a camera as its third and fourth arms, appended with two flexible solar panels. Obtained results reveal the merits of the proposed controller to successfully perform the manipulation task and effectively suppress the vibration of flexible elements.