Haptic-Based Bilateral Teleoperation of Aerial Manipulator for Extracting Wedged Object with Compensation of Human Reaction Time

要約

空中マニピュレーターの双方向遠隔操作は、空中プラットフォームの機動性と人間の監督下で複雑なタスクを実行する能力の組み合わせのおかげで、産業ミッションの実行を容易にします。
これまで、このような操作に関する研究は、物理的な相互作用を伴わない飛行、または相互作用力の急激な変化を伴わない接触面に押す力を及ぼすことに焦点を当ててきました。
この論文では、空中マニピュレータが静的構造からくさび状の物体を抽出する（つまり、プラグを引く）ための、人間の反応時間を補償する触覚ベースの双方向遠隔操作戦略を提案します。これは、相互作用力の急激な減少を招き、さらなる困難を引き起こします。
高所作業車用。
4自由度のロボットアームとグリッパからなる触覚デバイスを空中のくさび状物体抽出タスクの遠隔操作のために作成し、触覚デバイスによって空中マニピュレータを実行する触覚ベースの遠隔操作方法を紹介する。
空中マニピュレータに加わる外力の推定により物体の抽出を検出し、抽出後の空中マニピュレータと力覚デバイス双方の基準軌道を生成する。
くさび状の物体の抽出の例として、クワッドローターベースの空中マニピュレーターを使用してプラグ抜きの比較実験を行います。
結果は、提案された両側遠隔操作方法が空中マニピュレーターの位置のオーバーシュートを軽減し、くさび状の物体を抽出した後に初期位置への迅速な回復を確実にすることを検証します。

要約(オリジナル)

Bilateral teleoperation of an aerial manipulator facilitates the execution of industrial missions thanks to the combination of the aerial platform’s maneuverability and the ability to conduct complex tasks with human supervision. Heretofore, research on such operations has focused on flying without any physical interaction or exerting a pushing force on a contact surface that does not involve abrupt changes in the interaction force. In this paper, we propose a human reaction time compensating haptic-based bilateral teleoperation strategy for an aerial manipulator extracting a wedged object from a static structure (i.e., plug-pulling), which incurs an abrupt decrease in the interaction force and causes additional difficulty for an aerial platform. A haptic device composed of a 4-degree-of-freedom robotic arm and a gripper is made for the teleoperation of aerial wedged object-extracting tasks, and a haptic-based teleoperation method to execute the aerial manipulator by the haptic device is introduced. We detect the extraction of the object by the estimation of the external force exerted on the aerial manipulator and generate reference trajectories for both the aerial manipulator and the haptic device after the extraction. As an example of the extraction of a wedged object, we conduct comparative plug-pulling experiments with a quadrotor-based aerial manipulator. The results validate that the proposed bilateral teleoperation method reduces the overshoot in the aerial manipulator’s position and ensures fast recovery to its initial position after extracting the wedged object.

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