Advancing Manipulation Capabilities of a UAV Featuring Dynamic Center-of-Mass Displacement

要約

航空ロボットが産業用途で牽引力を獲得するにつれて、物理的な相互作用能力を高めることに関心が高まっています。
空中マニピュレーターによって実行されるプッシュタスクは、接触ベースの検査で正常に実証されています。
ただし、より複雑な産業用アプリケーションでは、これらのシステムがより高度な（自由度）マニピュレーターをサポートし、プッシュ中に大きな力を生成する必要があります（掘削、研削など）。
このペーパーは、以前の作業に基づいて構築されており、相互作用中の力の運動を改善するために、COM（Center of Mass）の位置を動的に変化させることができる航空車両を導入しました。
相互作用中にCOMの位置を最適化することにより、このシステムの力の生成をさらに強化するための新しいアプローチを提案します。
さらに、ツールベースのタスクでのシステムの機能を拡張するために、2ドーフの操作アームを備えたこの空中車両のケースを研究します。
提案された方法の有効性は、シミュレーションを通じて検証され、実際の設定での高度な空中操作のためのこのシステムの可能性を示しています。

要約(オリジナル)

As aerial robots gain traction in industrial applications, there is growing interest in enhancing their physical interaction capabilities. Pushing tasks performed by aerial manipulators have been successfully demonstrated in contact-based inspections. However, more complex industrial applications require these systems to support higher-DoF (Degree of Freedom) manipulators and generate larger forces while pushing (e.g., drilling, grinding). This paper builds on our previous work, where we introduced an aerial vehicle that can dynamically vary its CoM (Center of Mass) location to improve force exertion during interactions. We propose a novel approach to further enhance this system’s force generation by optimizing its CoM location during interactions. Additionally, we study the case of this aerial vehicle equipped with a 2-DoF manipulation arm to extend the system’s functionality in tool-based tasks. The effectiveness of the proposed methods is validated through simulations, demonstrating the potential of this system for advanced aerial manipulation in practical settings.

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