Multi-Wheeled Passive Sliding with Fully-Actuated Aerial Robots: Tip-Over Recovery and Avoidance

要約

完全に作動する空中ロボットによって実行されるプッシュ アンド スライド タスクは、非破壊検査や塗装など、高所での検査や簡単なメンテナンス作業に使用できます。
多くの場合、複数の非作動接触ホイールをベースとしたエンドエフェクターが表面と接触するために使用されます。
このアプローチには、センサーのエイリアシングやドリフトにより正確な向きや位置が不確実な可能性がある表面とホイールを一貫して接触させるという課題が伴います。
不正確な表面の位置と向きに依存する標準のフルポーズ コントローラを使用すると、滑走中に車輪の接触が失われて、ロボットの転倒につながる可能性があります。
転倒の問題に対処するために、(1) ハードウェア設計の転倒回避ガイドライン、(2) 転倒の回復と回避の制御という 2 つのアプローチを提示します。
完全に作動した航空機を使用した物理実験は、平らな面でのプッシュ アンド スライド タスクに対して実行されました。
得られたデータは、転倒回避ガイドラインの導出と、現実世界の状況を厳密に捉えるシミュレーターの設計に使用されます。
次に、シミュレータを使用して、不確実性に対してリスクのあるシナリオにおける提案されたアプローチの有効性と堅牢性をテストします。

要約(オリジナル)

Push-and-slide tasks carried out by fully-actuated aerial robots can be used for inspection and simple maintenance tasks at height, such as non-destructive testing and painting. Often, an end-effector based on multiple non-actuated contact wheels is used to contact the surface. This approach entails challenges in ensuring consistent wheel contact with a surface whose exact orientation and location might be uncertain due to sensor aliasing and drift. Using a standard full-pose controller dependent on the inaccurate surface position and orientation may cause wheels to lose contact during sliding, and subsequently lead to robot tip-over. To address the tip-over issue, we present two approaches: (1) tip-over avoidance guidelines for hardware design, and (2) control for tip-over recovery and avoidance. Physical experiments with a fully-actuated aerial vehicle were executed for a push-and-slide task on a flat surface. The resulting data is used in deriving tip-over avoidance guidelines and designing a simulator that closely captures real-world conditions. We then use the simulator to test the effectiveness and robustness of the proposed approaches in risky scenarios against uncertainties.

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