AutoCharge: Autonomous Charging for Perpetual Quadrotor Missions

要約

バッテリーの耐久性は、特に航空機ロボットの場合、長期的な自律性と長距離運用にとって重要な課題となります。
この論文では、ポータブル地上局と柔軟で軽量な充電テザーを組み合わせ、普遍的で高効率かつ堅牢な充電が可能なクアッドローター用の自律充電ソリューションである AutoCharge を提案します。
当社は、地上局と充電テザーの間で方向に依存しない正確な電気接続を確保するために、一対の円形磁気コネクタを設計および製造しています。
さらに、当社は地上局に電磁石を供給し、ドッキング操作中の位置特定と制御エラーに対する耐性を大幅に高め、同時に充電プロセス完了後のスムーズなドッキング解除を保証します。
私たちは、10 時間のクワッドローター飛行実験で AutoCharge を実証し、ドッキングとドッキング解除のパフォーマンスが確実に再現可能であり、永久クワッドローター飛行ミッションを可能にすることを示しました。

要約(オリジナル)

Battery endurance represents a key challenge for long-term autonomy and long-range operations, especially in the case of aerial robots. In this paper, we propose AutoCharge, an autonomous charging solution for quadrotors that combines a portable ground station with a flexible, lightweight charging tether and is capable of universal, highly efficient, and robust charging. We design and manufacture a pair of circular magnetic connectors to ensure a precise orientation-agnostic electrical connection between the ground station and the charging tether. Moreover, we supply the ground station with an electromagnet that largely increases the tolerance to localization and control errors during the docking maneuver, while still guaranteeing smooth un-docking once the charging process is completed. We demonstrate AutoCharge on a perpetual 10 hours quadrotor flight experiment and show that the docking and un-docking performance is solidly repeatable, enabling perpetual quadrotor flight missions.

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