BogieCopter: A Multi-Modal Aerial-Ground Vehicle for Long-Endurance Inspection Applications

要約

検査や監視のための超小型航空機（MAV）の利用は非常に有用であることが証明されているが、その有用性は、大きな電力要件と限られた動作時間によって否定的な影響を受けるものである。本研究では、マルチモーダルな移動と長時間の運用を可能にし、長時間の検査・監視用途に適した、新しい空中・地上ハイブリッド車両の設計と開発について説明する。設計は、2つの傾斜可能な車軸と4つの独立した受動車輪を持つMAVで構成され、すべての運動モードに同じアクチュエータセットを使用しながら、飛行、接近、着陸、平坦および傾斜面上の移動を可能にするものである。パッシブホイールを備えた既存のマルチモーダルデザインと比較して、提案するデザインは、高い地上運動効率、高い積載量を実現し、地上作動メカニズムによる質量増加が最も少ないものの1つであることを示す。また、飛行、地上移動、壁登りの各モードにおけるエネルギー消費量も評価した。

要約(オリジナル)

The use of Micro Aerial Vehicles (MAVs) for inspection and surveillance missions has proved to be extremely useful, however, their usability is negatively impacted by the large power requirements and the limited operating time. This work describes the design and development of a novel hybrid aerial-ground vehicle, enabling multi-modal mobility and long operating time, suitable for long-endurance inspection and monitoring applications. The design consists of a MAV with two tiltable axles and four independent passive wheels, allowing it to fly, approach, land and move on flat and inclined surfaces, while using the same set of actuators for all modes of locomotion. In comparison to existing multi-modal designs with passive wheels, the proposed design enables a higher ground locomotion efficiency, provides a higher payload capacity, and presents one of the lowest mass increases due to the ground actuation mechanism. The vehicle’s performance is evaluated through a series of real experiments, demonstrating its flying, ground locomotion and wall-climbing capabilities, and the energy consumption for all modes of locomotion is evaluated.

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arxiv.jp, DeepL