Aerial Manipulator Force Control Using Control Barrier Functions

要約

この記事では、器用なロボット アームを備えた非作動状態の航空機を使用して、表面に垂直力を加える問題を研究します。
力運動の高レベル コントローラーは、アライメントと加えられた力の誤差を含むリアプノフ関数に基づいて設計されています。
このコントローラーは、二次計画法を使用した最適化スキームの下でコントロール バリア関数制約と結合されます。
これは、エンドエフェクタの接近動作と表面との位置合わせとの間に規定の関係を強制し、安全な操作を確保することを目的としています。
適応性のある低レベル コントローラーが航空機用に考案され、高レベル コントローラーによって生成された速度コマンドを追跡できます。
シミュレーションと実験は、大きな外乱が発生した場合におけるコントローラの力​​の作用の安定性と安全性を実証するために提示されます。

要約(オリジナル)

This article studies the problem of applying normal forces on a surface, using an underactuated aerial vehicle equipped with a dexterous robotic arm. A force-motion high-level controller is designed based on a Lyapunov function encompassing alignment and exerted force errors. This controller is coupled with a Control Barrier Function constraint under an optimization scheme using Quadratic Programming. This aims to enforce a prescribed relationship between the approaching motion for the end-effector and its alignment with the surface, thus ensuring safe operation. An adaptive low-level controller is devised for the aerial vehicle, capable of tracking velocity commands generated by the high-level controller. Simulations and experiments are presented to demonstrate the force exertion stability and safety of the controller in cases of large disturbances.

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