Semi-autonomous Teleoperation using Differential Flatness of a Crane Robot for Aircraft In-Wing Inspection

要約

航空機の翼などの限られたスペースの目視検査は、整備士にとって人間工学的に困難です。
この作品では、航空機の翼の全幅を移動できる新しいクレーン ロボットを紹介し、整備士が限られた空間の外側から検査を行うことを可能にします。
ただし、クレーン ロボットの遠隔操作は、作業スペース内の障害物やカメラのペイロードの潜在的な振動を回避する必要があるため、依然として課題となる可能性があります。
この研究の主な貢献は、クレーンとロボットのダイナミクスの平坦度の差を利用して、遠隔操作で使用するためのカメラ ペイロードの振動が低減され、衝突のない時間軌道を設計することです。
自律実験により、不要な振動を 89% 除去する効果が検証されています。
さらに、遠隔操作実験では、12 人の参加者が提案された軌道選択を使用して検査タスクを実行した場合、それを使用しない場合と比較して、コントローラーが衝突を排除した (33% から 0%) ことを実証しました。
さらに、衝突による失敗を差し引いても、提案されたアプローチは、それがなかった場合と比較して、タスク効率を 18.7% 向上させました。

要約(オリジナル)

Visual inspection of confined spaces such as aircraft wings is ergonomically challenging for human mechanics. This work presents a novel crane robot that can travel the entire span of the aircraft wing, enabling mechanics to perform inspection from outside of the confined space. However, teleoperation of the crane robot can still be a challenge due to the need to avoid obstacles in the workspace and potential oscillations of the camera payload. The main contribution of this work is to exploit the differential flatness of the crane-robot dynamics for designing reduced-oscillation, collision-free time trajectories of the camera payload for use in teleoperation. Autonomous experiments verify the efficacy of removing undesired oscillations by 89%. Furthermore, teleoperation experiments demonstrate that the controller eliminated collisions (from 33% to 0%) when 12 participants performed an inspection task with the use of proposed trajectory selection when compared to the case without it. Moreover, even discounting the failures due to collisions, the proposed approach improved task efficiency by 18.7% when compared to the case without it.

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