Allocation for Omnidirectional Aerial Robots: Incorporating Power Dynamics

要約

ティルトローター航空機ロボットは、推力ベクトルと機体の向きが分離されているため、固定ローター航空機ロボットよりも動的で多用途です。
ただし、サーボモーターとプロペラの調整 (割り当て問題) は、特に過作動とアクチュエーターのダイナミクスを考慮すると、簡単ではありません。
私たちは、ティルトロータープラットフォームのアクチュエーター割り当てのさまざまな方法を提示して比較し、動的軌道を実行する実際の航空機ロボットでそれらを評価します。
私たちは、最先端の幾何学的割り当てを差分割り当てに拡張します。これは、プラットフォームの冗長性を使用し、幾何学的ソリューションに特有の特異点の影響を受けません。
アクチュエータのダイナミクスを組み込み、プロペラの限界曲線を導入することで、それを拡張します。
これらにより、プロペラ制限のモデリングが改善され、プロペラの使用量のバランスが自動的に調整され、プラットフォームが飛行中にプロペラを選択的にアクティブ化および非アクティブ化できるようになります。
アクチュエータのダイナミクスと制限により、割り当ての調整が容易になるだけでなく、幾何学的手法の 2.8 rad/s と比較して、角速度が 4 rad/s までのより動的な振動軌道を追跡できることを示します。

要約(オリジナル)

Tilt-rotor aerial robots are more dynamic and versatile than their fixed-rotor counterparts, since the thrust vector and body orientation are decoupled. However, the coordination of servomotors and propellers (the allocation problem) is not trivial, especially accounting for overactuation and actuator dynamics. We present and compare different methods of actuator allocation for tilt-rotor platforms, evaluating them on a real aerial robot performing dynamic trajectories. We extend the state-of-the-art geometric allocation into a differential allocation, which uses the platform’s redundancy and does not suffer from singularities typical of the geometric solution. We expand it by incorporating actuator dynamics and introducing propeller limit curves. These improve the modeling of propeller limits, automatically balancing their usage and allowing the platform to selectively activate and deactivate propellers during flight. We show that actuator dynamics and limits make the tuning of the allocation not only easier, but also allow it to track more dynamic oscillating trajectories with angular velocities up to 4 rad/s, compared to 2.8 rad/s of geometric methods.

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