On the Existence of Static Equilibria of a Cable-Suspended Load with Non-stopping Flying Carriers

要約

ケーブルで吊り下げられた物体の空中協調ロボット操作は、大きくて重い物体の取り扱いを可能にし、ケーブルには軽量性やコスト効率などの複数の利点があるため、広く研究されています。
通常はマルチローターが検討されてきましたが、耐久性が乏しいため、長時間にわたる操作作業には適さない可能性があります。
したがって、この研究では、ケーブルで吊り下げられた物体の姿勢を一定に維持するための無着陸飛行が可能かどうかを調査します。
まず、1 機または 2 機の空母だけでは、吊り下げられた物体の姿勢を一定に保ちながら無停止飛行を行うことはできないことを示します。
その代わりに、平衡点における荷重の向きが、外力 (通常は重力) と釣り合うケーブルの力の成分が飛行機に属さないようなものであれば、\emph{3} 個の飛行運搬船がこの任務を達成できることを実証します。
負荷上のケーブル固定点の位置。
分析結果を裏付けるために数値テストが示されています。

要約(オリジナル)

Aerial cooperative robotic manipulation of cable-suspended objects has been largely studied as it allows handling large and heavy objects, and cables offer multiple advantages, such as their low weight and cost efficiency. Multirotors have been typically considered, which, however, can be unsuitable for long-lasting manipulation tasks due to their scarce endurance. Hence, this work investigates whether non-stop flights are possible for maintaining constant the pose of cable-suspended objects. First, we show that one or two flying carriers alone cannot perform non-stop flights while maintaining a constant pose of the suspended object. Instead, we demonstrate that \emph{three} flying carriers can achieve this task provided that the orientation of the load at the equilibrium is such that the components of the cable forces that balance the external force (typically gravity) do not belong to the plane of the cable anchoring points on the load. Numerical tests are presented in support of the analytical results.

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