A Cooperative Aerial System of A Payload Drone Equipped with Dexterous Rappelling End Droid for Cluttered Space Pickup

要約

森林などの散らかったスペースでは、ドローンがアブセイルの爪を介してペイロードを拾うことはオープンな挑戦です。
このような課題に対処するために、この作業では、ペイロードドローンと器用なrappellingエンドドロイドで構成される協同航空システムが提案されています。
両端は、ケブラーテザーケーブルを介してリンクされます。
エンドドロイドは4人のプロペラによって作動します。これにより、爪の角の角の角の角の調整とケーブルの動きのガイダンスが可能になります。
もつれや懸垂下降の障害を避けるために、ケーブルの長さの制約と動的な実現可能性を統合する軌道最適化方法が開発され、安全なピックアップが保証されます。
テザーケーブルの動的モデルが確立されており、緊張状態と垂れ下がった条件の両方を考慮して、リアルタイムケーブルステータスを評価します。
シミュレーションと現実世界の実験は、提案されたシステムが乱雑なスペースでペイロードを拾うことができることを実証するために実施されます。
その結果、エンドドロイドは、ケーブルの制約の下でターゲットポイントに正常に到達し、推進せずにリフティングフェーズ中に受動的な検索を達成することができます。これにより、効果的で効率的な空中操作が可能になります。

要約(オリジナル)

In cluttered spaces, such as forests, drone picking up a payload via an abseil claw is an open challenge, as the cable is likely tangled and blocked by the branches and obstacles. To address such a challenge, in this work, a cooperative aerial system is proposed, which consists of a payload drone and a dexterous rappelling end droid. The two ends are linked via a Kevlar tether cable. The end droid is actuated by four propellers, which enable mid-air dexterous adjustment of clawing angle and guidance of cable movement. To avoid tanglement and rappelling obstacles, a trajectory optimization method that integrates cable length constraints and dynamic feasibility is developed, which guarantees safe pickup. A tether cable dynamic model is established to evaluate real-time cable status, considering both taut and sagging conditions. Simulation and real-world experiments are conducted to demonstrate that the proposed system is capable of picking up payload in cluttered spaces. As a result, the end droid can reach the target point successfully under cable constraints and achieve passive retrieval during the lifting phase without propulsion, which enables effective and efficient aerial manipulation.

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