Dynamika ultralekkiego manipulatora - symulacje numeryczne i wyniki prac eksperymentalnych

• Autorzy: Seweryn, K. , Sidz, M. , Rybus, T. , Dobrowolski, M. , Grygorczuk, J. , Kędziora, B. , Tokarz, M.

Warianty tytułu

EN

The dynamics of Ultra-Light Planetary Manipulator (ULM) - numerical simulations and experimental results

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Inherentną cechą procesu projektowania manipulatora przeznaczonego do pracy w warunkach kosmicznych jest konieczność minimalizacji jego masy, zużycia energii jak również rozmiarów startowych przy jednoczesnej maksymalizacji parametrów operacyjnych np. przestrzeni roboczej. Powoduje to konieczność wykorzystywania specyficznych rozwiązań konstrukcyjnych charakteryzujących się relatywnie niską sztywnością. W niniejszym artykule przedstawiono model numeryczny ultra lekkiego manipulatora planetarnego (ULM) oraz porównano wyniki symulacji z danymi uzyskanymi z eksperymentów przeprowadzonych na opracowanym manipulatorze. W modelu numerycznym założono, że ramię manipulatora jest elastyczne, do którego opisu wykorzystano teorię Eulera-Bernoulliego. Dynamika układu opisana jest przez układ równań różniczkowych cząstkowych i zwyczajnych. Do rozwiązania równania wykorzystano aproksymacje metodą AMM (Assumed Mode Method).

EN

The design process of manipulators for space operations is required minimizing its weight, power consumption and its starting size with simultaneous maximizing its operational parameters such as the workspace. This paper presents a numerical model of Ultra-Light Planetary Manipulalor (ULM) and compares simulation results with data obtained from experiments performed on the developed manipulator. The numerical model assumes that the manipulator's arm is flexible, which uses the description of the Euler-Bernoulli theory. The system dynamics are described by coupled, ordinary and partial differential equations. To solve the equations we used the Assumed Mode Method (AMM) approximation.

Słowa kluczowe

PL

robotyka; robot specjalny; manipulator planetarny; ULM; misje kosmiczne; symulacje numeryczne; prace eksperymentalne

EN

robotics; special robot; space exploration mission; planetary manipulator; Ultra-Light Planetary Manipulator; ULM; numerical simulations; experimental works

• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2012
• Tom: z. 182, t. 2
• Strony: 537--548
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Seweryn, K.

• Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Bartycka 18a, 00-716 Warszawa

autor

Sidz, M.

• Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Bartycka 18a, 00-716 Warszawa

autor

Rybus, T.

• Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Bartycka 18a, 00-716 Warszawa

autor

Dobrowolski, M.

• Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Bartycka 18a, 00-716 Warszawa

autor

Grygorczuk, J.

• Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Bartycka 18a, 00-716 Warszawa

autor

Kędziora, B.

• Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Bartycka 18a, 00-716 Warszawa

autor

Tokarz, M.

• Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Bartycka 18a, 00-716 Warszawa

Bibliografia

• [1] P. Coste, et al. 2010. 'MOONBIT - Seismic While Drilling (SWD) laboratory testing with Lunarregoilth simulant, Earth and Space 2010: Engineering, Sciene Construction, and Operations in Challenging Environments. 2010 ASCE, s. 1258-1272.
• [2] J. Grygorczuk et al. MUPUS Insertion device for the Rosetta mission. In: Journal of Telecomunications and Information Technology (1/2007), s. 50-53.
• [3] P. C. Hughes, G. B. Sincarsin, Dynamics of elastic Multi-body Chain: pt. B – Global Dynamics, Dynamics and Stability of Systems, 1989, vol. 4 nos. 3 and 4, s. 227-244.
• [4] J. Junkins, Y. Kim. Introduction to Dynamics and Control of Flexible Structures, Washinghton, AIAA 1993, s. 139-234.
• [5] S. Kumar, P. Eberhard. Dynamic analysis of flexible manipulators, a literature review, Mechanism and Machine Theory 41, 2006, s. 749-777.
• [6] A. Morecki, J. Knapczyk. Podstawy robotyki. WNT, Warszawa, 1999.
• [7] J. C. Piedbauf, E. Dupuis. Recent Canadian Activities in Space Automation & Robotics - An Overview. 7th ESA Workshop on Advanced Space Technologies for Robotics and Automation 'ASTRA 2002': ESTEC, Noordwijk, The Netherlands, 2002.
• [8] D. Reintsema, et. al. DEOS - The German Robotics Approach to Secure and De-Orbit Malfunctioned Satellites from Low Earth Orbits : i-SAIRAS 2010, Sapporo, Japan, August 29-September 1, 2010.
• [9] K. Seweryn et al. Thermal model of MUPUS penetrator. In: International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 48, s. 3713-3721, 2005.
• [10] T. Spohn et al. MUPUS - a thermal and mechanical properties probe for the Rosetta lander PHILAE. Space Sci. Rev. 2007