SPIBOT: A Drone-Tethered Mobile Gripper for Robust Aerial Object Retrieval in Dynamic Environments

要約

現実世界のフィールドオペレーションでは、空中把握システムは、強い風、表面の変化、重い負荷を処理する必要性のために、動的環境で大きな課題に直面しています。
特に重い物体を扱うとき、ドローンの強力なプロペラは、ターゲットオブジェクトが近づくと不注意に吹き飛ばされ、タスクをさらに困難にすることができます。
これらの課題に対処するために、堅牢で安定した自律ターゲット検索のために設計された新しいドローンテザー付きモバイルグリッパーシステムであるSpibotを紹介します。
Spibotは、クモのようにテザーを介して動作し、ドローンがターゲットから安全な距離を維持できるようにします。
安定した機動性と安全な把握能力の両方を確保するために、Spibotにはロボットとミッションの状態を推定するために、6本の脚とセンサーが装備されています。
他のヘキサポッドロボットと比較して体積と重量を減らして設計されているため、ドローンの下に簡単に収納され、必要に応じて巻き込まれます。
2024 MBZIRC Maritime Grand Challenge向けに設計されたSpibotは、船の移動デッキの非常に動的な条件で1kgのターゲットオブジェクトを取得するために構築されています。
このシステムは、ミッションの目標と環境条件に近いことに基づいてロボットのアクションを動的に調整するリアルタイムアクション選択アルゴリズムを統合し、迅速かつ堅牢なミッション実行を可能にします。
湖のポンツーン、草原、沿岸砂のゴムマットなど、さまざまな地形の実験結果は、ターゲットを効率的かつ確実に回収するSpibotの能力を示しています。
Spibotは、不規則な初期状態やドローンによって導入された騒々しい情報を扱っている場合でも、ターゲットに迅速に収束し、そのミッションを完了します。

要約(オリジナル)

In real-world field operations, aerial grasping systems face significant challenges in dynamic environments due to strong winds, shifting surfaces, and the need to handle heavy loads. Particularly when dealing with heavy objects, the powerful propellers of the drone can inadvertently blow the target object away as it approaches, making the task even more difficult. To address these challenges, we introduce SPIBOT, a novel drone-tethered mobile gripper system designed for robust and stable autonomous target retrieval. SPIBOT operates via a tether, much like a spider, allowing the drone to maintain a safe distance from the target. To ensure both stable mobility and secure grasping capabilities, SPIBOT is equipped with six legs and sensors to estimate the robot’s and mission’s states. It is designed with a reduced volume and weight compared to other hexapod robots, allowing it to be easily stowed under the drone and reeled in as needed. Designed for the 2024 MBZIRC Maritime Grand Challenge, SPIBOT is built to retrieve a 1kg target object in the highly dynamic conditions of the moving deck of a ship. This system integrates a real-time action selection algorithm that dynamically adjusts the robot’s actions based on proximity to the mission goal and environmental conditions, enabling rapid and robust mission execution. Experimental results across various terrains, including a pontoon on a lake, a grass field, and rubber mats on coastal sand, demonstrate SPIBOT’s ability to efficiently and reliably retrieve targets. SPIBOT swiftly converges on the target and completes its mission, even when dealing with irregular initial states and noisy information introduced by the drone.

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