NDOB-Based Control of a UAV with Delta-Arm Considering Manipulator Dynamics

要約

エアリアル マニピュレーター (AM) は、3D プリンティング、建築、空中把握ミッションなど、さまざまなアプリケーションに多用途のプラットフォームを提供します。
ただし、精度を維持するために動作速度が犠牲になることがよくあります。
AM の既存の制御戦略は、多くの場合、マニピュレーターを外乱とみなし、その影響を軽減するために堅牢な制御手法を採用しています。
この研究は、エンドエフェクターの精度の向上と空中マニピュレーターの動きの機敏性の向上に焦点を当てています。
これらの課題に対処するための複合制御スキームを提案します。
最初に、非線形外乱オブザーバー (NDOB) を利用して、内部結合効果と外部外乱を補償します。
その後、マニピュレーターのダイナミクスがハイパス フィルターを通じて処理され、機敏な動きが促進されます。
提案した制御方法を完全自律型デルタアームベースの AM システムに統合することで、広範な実世界実験を通じてコン​​トローラーの有効性を実証します。
この結果は、エンドエフェクターがミリメートルレベルの精度を達成できることを示しています。

要約(オリジナル)

Aerial Manipulators (AMs) provide a versatile platform for various applications, including 3D printing, architecture, and aerial grasping missions. However, their operational speed is often sacrificed to uphold precision. Existing control strategies for AMs often regard the manipulator as a disturbance and employ robust control methods to mitigate its influence. This research focuses on elevating the precision of the end-effector and enhancing the agility of aerial manipulator movements. We present a composite control scheme to address these challenges. Initially, a Nonlinear Disturbance Observer (NDOB) is utilized to compensate for internal coupling effects and external disturbances. Subsequently, manipulator dynamics are processed through a high pass filter to facilitate agile movements. By integrating the proposed control method into a fully autonomous delta-arm-based AM system, we substantiate the controller’s efficacy through extensive real-world experiments. The outcomes illustrate that the end-effector can achieve accuracy at the millimeter level.

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