Design and control of a robotic payload stabilization mechanism for rocket flights

要約

航空宇宙工学におけるパラレル マニピュレータの使用は、安定性と精度が向上するため、大きな注目を集めています。
この論文は、thrustMIT ロケットチームのメンバーによって、観測ロケットのペイロード安定化機構として開発された 3 自由度 (DoF) パラレルマニピュレーター ロボットである「STEWIE」の設計、制御、および解析について紹介します。
「アルタイル」。
ロボットの目標は、ロケットが飛行中に経験する方向の継続的な変化に対する平行板の姿勢制御を実証し、ペイロードを安定させることでした。
同時に、観測ロケットが受ける高い重力 (G 力) と振動が軽減されます。
標準的なスチュワートプラットフォームに触発された機構の斬新な設計が提案されており、スペースの制約内で 4U CubeSat 内に収まるように縮小されました。
このロボットは 3 つのマイクロ サーボ モーターを使用して、平行プレートの位置合わせを制御するリンクを作動させます。
作動機構に加えて、その操作のための堅牢な制御システムもロボット用に開発されました。
このロボットは、航空宇宙産業における大きなペイロードの標準フォームファクターである CubeSat などの狭い限られた空間での複雑なロボット機構の実装の成功を実証することにより、航空宇宙産業における宇宙ロボット工学の分野における大きな進歩を示しています。

要約(オリジナル)

The use of parallel manipulators in aerospace engineering has gained significant attention due to their ability to provide improved stability and precision. This paper presents the design, control, and analysis of ‘STEWIE’, which is a three-degree-of-freedom (DoF) parallel manipulator robot developed by members of the thrustMIT rocketry team, as a payload stabilization mechanism for their sounding rocket, ‘Altair’. The goal of the robot was to demonstrate the attitude control of the parallel plate against the continuous change in orientation experienced by the rocket during its flight, stabilizing the payloads. At the same time, the high gravitational forces (G-forces) and vibrations experienced by the sounding rocket are counteracted. A novel design of the mechanism, inspired by a standard Stewart platform, is proposed which was down-scaled to fit inside a 4U CubeSat within its space constraints. The robot uses three micro servo motors to actuate the links that control the alignment of the parallel plate. In addition to the actuation mechanism, a robust control system for its manipulation was developed for the robot. The robot represents a significant advancement in the field of space robotics in the aerospace industry by demonstrating the successful implementation of complex robotic mechanisms in small, confined spaces such as CubeSats, which are standard form factors for large payloads in the aerospace industry.

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