Static-Equilibrium Oriented Interaction Force Modeling and Control of Aerial Manipulation with Uni-Directional Thrust Multirotors

要約

この論文では、さまざまに定義された環境と相互作用する一方向推力 (UDT) マルチローターを使用した空中操作の静的平衡指向の相互作用力モデリングと制御アプローチを紹介します。
まず、仮定の下でパラメータ化された作業面を考慮して、クアッドローターベースの空中マニピュレーターの簡略化されたシステム モデルが導入され、次に、一連の有意義な操作タスクを利用して、準静的平衡状態におけるシステム プロパティが調査されます。
空中マニピュレータの姿勢設定と環境パラメータに関連する明示的な相互作用力モデルは、特異点が指摘されることに基づいて静的平衡解析から導出されます。
次に、ハイブリッド姿勢/力相互作用制御戦略を提示して、提案された相互作用力モデルを検証します。これには、高ゲイン姿勢制御とフィードフォワードおよびフィードバック力制御が含まれます。
この文書は暫定的な結果を示しています。
私たちは、特定のタスクを通じてUDTベースの空中マニピュレーターの特性を研究し、空中操作目的のUDTプラットフォームの商業的価値を最大化することを目的とした相互作用力のモデリングと制御のための新しいフレームワークを提案します。

要約(オリジナル)

This paper presents a static-equilibrium oriented interaction force modeling and control approach of aerial manipulation employing uni-directional thrust (UDT) multirotors interacting with variously defined environments. First, a simplified system model for a quadrotor-based aerial manipulator is introduced considering parameterized work surfaces under assumptions, and then a range of meaningful manipulation tasks are utilized to explore the system properties in a quasi-static equilibrium state. An explicit interaction force model in relation with the aerial manipulator pose configuration and the environment parameter is derived from the static equilibrium analysis, based on which singularity is pointed out. Then a hybrid attitude/force interaction control strategy is presented to verify the proposed interaction force model, which involves high gain attitude control and feedforward plus feedback force control. This paper represents preliminary results. We study the properties of UDT-based aerial manipulators via specific tasks, and propose a novel framework for interaction force modeling and control aiming at maximizing the commercial values of UDT platforms for aerial manipulation purpose.

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