Hitchhiker: A Quadrotor Aggressively Perching on a Moving Inclined Surface Using Compliant Suction Cup Gripper

要約

車両などの移動物体の{表面}にとまると、飛行{時間}とクアッドローターの範囲が広がる可能性があります。
{面貼り付け}には、耐久性と粘着力の高さから吸盤が採用されることが多いです。
{a 面} をシールするには、吸盤を {面} および {適切な相対接線速度を保持している} に合わせて配置する必要があります。
{しかし、クワッドローターの姿勢と相対速度の誤差は、物体の表面が移動して傾斜している場合に顕著になります。
この問題に対処するために、リアルタイム軌道計画アルゴリズムを提案しました。
動的な時間領域でのマルチモーダル検索により、時間に最適な積極的な軌道が効率的に生成されます。
移動面に対する速度誤差が緩和されます。} 残留誤差にさらに適応するために、セルフシール カップを使用したコンプライアント グリッパーを設計します。
さまざまな方向の複数のカップがホイールのようなメカニズムに統合されており、姿勢エラーに対する耐性が向上しています。
また、ホイール機構により、姿勢と接線速度を一致させる必要がなくなります。
{さまざまな傾斜角の静的および移動面にとまるために広範なテストが実施されています。} 結果は、提案されたシステムがクワッドローターが移動する傾斜面 (最大 $1.07m/s$ および $90^\circ$) に確実にとまることができることを示しています。
$70\%$ 以上の成功率。
{軌道プランナーの有効性も検証されています。
当社のグリッパーは、従来のサクション カップ グリッパーよりも、姿勢エラーと接線速度に対する適応性が優れています。} ダイナミック パーチでの成功率は 45\% 増加します。

要約(オリジナル)

Perching on {the surface} of moving objects, like vehicles, could extend the flight {time} and range of quadrotors. Suction cups are usually adopted for {surface attachment} due to their durability and large adhesive force. To seal on {a surfaces}, suction cups {must} be aligned with {the surface} and {possess proper relative tangential velocity}. {However, quadrotors’ attitude and relative velocity errors would become significant when the object surface is moving and inclined. To address this problem, we proposed a real-time trajectory planning algorithm. The time-optimal aggressive trajectory is efficiently generated through multimodal search in a dynamic time-domain. The velocity errors relative to the moving surface are alleviated.} To further adapt to the residual errors, we design a compliant gripper using self-sealing cups. Multiple cups in different directions are integrated into a wheel-like mechanism to increase the tolerance to attitude errors. The wheel mechanism also eliminates the requirement of matching the attitude and tangential velocity. {Extensive tests are conducted to perch on static and moving surfaces at various inclinations.} Results demonstrate that our proposed system enables a quadrotor to reliably perch on moving inclined surfaces (up to $1.07m/s$ and $90^\circ$) with a success rate of $70\%$ or higher. {The efficacy of the trajectory planner is also validated. Our gripper has larger adaptability to attitude errors and tangential velocities than conventional suction cup grippers.} The success rate increases by 45\% in dynamic perches.

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