Collaborative Object Manipulation on the Water Surface by a UAV-USV Team Using Tethers

要約

この論文では、テザーで物体に接続された無人航空機 (UAV) と無人水上飛行体 (USV) の連携を通じて、水面上で物体を操作するための革新的な方法論を紹介します。
我々は、UAV、USV、および繋留された浮遊物体を組み合わせたロボットシステムの新しい数学モデルを提案します。
新しいモデル予測制御 (MPC) フレームワークは、このモデルを使用してこの協調ロボット システムの正確な制御と誘導を実現するために設計されています。
現実的なロボット シミュレーター Gazebo での広範なシミュレーションは、システムが現実世界に展開できる状態にあることを実証し、その多用途性と有効性を強調しています。
当社のマルチロボット システムは、最先端の単一ロボット アプローチを克服し、浮遊物体の基準を追跡する際の制御エラーが小さくなります。
さらに、当社のマルチロボット システムは、単一ロボットのアプローチと比較して、外乱からの回復時間が短いことを示しています。

要約(オリジナル)

This paper introduces an innovative methodology for object manipulation on the surface of water through the collaboration of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and an Unmanned Surface Vehicle (USV) connected to the object by tethers. We propose a novel mathematical model of a robotic system that combines the UAV, USV, and the tethered floating object. A novel Model Predictive Control (MPC) framework is designed for using this model to achieve precise control and guidance for this collaborative robotic system. Extensive simulations in the realistic robotic simulator Gazebo demonstrate the system’s readiness for real-world deployment, highlighting its versatility and effectiveness. Our multi-robot system overcomes the state-of-the-art single-robot approach, exhibiting smaller control errors during the tracking of the floating object’s reference. Additionally, our multi-robot system demonstrates a shorter recovery time from a disturbance compared to the single-robot approach.

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