Software for the SpaceDREAM Robotic Arm

要約

インピーダンス制御ロボットは、インタラクションが豊富なタスクを実行するために地球上で広く使用されており、宇宙でのサービス、組立、製造 (ISAM) 活動の重要な実現要因となります。
この文書では、ドイツ航空宇宙センター (DLR) が KINETIK Space GmbH と協力して実施した地球低軌道 (LEO) でのロボット アームの検証を目的とした、計画されている SpaceDREAM ミッション用のオンボード コンピューター (OBC) で使用されるソフトウェア アーキテクチャを紹介します。
ミュンヘン工科大学（TUM）。
ミッション中、関節レベルでの位置およびインピーダンス制御およびデカルト制御におけるロボットの適切な機能を検証するために、いくつかの自由運動および接触タスクが実行されます。
タスクは、後続の整備ミッションを代表するように選択されます。
インターフェースのドッキングや正確な操作が必要です。
OBC 上のソフトウェアは、SpaceWire を介してロボットの関節にこれらのミッション タスクを実行するよう命令し、追加のセンサーからカメラ画像とデータを読み取り、イーサネット リンクを介して宇宙船経由でテレメトリ データを地球に送信します。
宇宙船からの開始信号を受信した後、事前に定義されたミッションを実行するように設定されていますが、その後のミッションのために地球からコマンドを受信できるように拡張可能である必要があります。
設計の中心原則は、既存のソフトウェアをできる限り再利用し、DLR の既存のロボット ソフトウェア スタックにできる限り近づけることでした。
これにより、すべてのロボット ソフトウェアのカスタム開発と比較して、ロボット アームの迅速な完全な運用開始が可能になり、ソフトウェア開発者の参入障壁が低くなり、既存のライブラリを再利用できるようになりました。
この設計ではコードのすべての行をテストできるわけではありませんが、ほとんどのソフトウェアは、複数のロボット システムでの毎日の実行を通じてその機能がすでに証明されています。

要約(オリジナル)

Impedance-controlled robots are widely used on Earth to perform interaction-rich tasks and will be a key enabler for In-Space Servicing, Assembly and Manufacturing (ISAM) activities. This paper introduces the software architecture used on the On-Board Computer (OBC) for the planned SpaceDREAM mission aiming to validate such robotic arm in Lower Earth Orbit (LEO) conducted by the German Aerospace Center (DLR) in cooperation with KINETIK Space GmbH and the Technical University of Munich (TUM). During the mission several free motion as well as contact tasks are to be performed in order to verify proper functionality of the robot in position and impedance control on joint level as well as in cartesian control. The tasks are selected to be representative for subsequent servicing missions e.g. requiring interface docking or precise manipulation. The software on the OBC commands the robot’s joints via SpaceWire to perform those mission tasks, reads camera images and data from additional sensors and sends telemetry data through an Ethernet link via the spacecraft down to Earth. It is set up to execute a predefined mission after receiving a start signal from the spacecraft while it should be extendable to receive commands from Earth for later missions. Core design principle was to reuse as much existing software and to stay as close as possible to existing robot software stacks at DLR. This allowed for a quick full operational start of the robot arm compared to a custom development of all robot software, a lower entry barrier for software developers as well as a reuse of existing libraries. While not every line of code can be tested with this design, most of the software has already proven its functionality through daily execution on multiple robot systems.

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