Hierarchical Whole-body Control of the cable-Suspended Aerial Manipulator endowed with Winch-based Actuation

要約

空中操作システムは動作中、さまざまな外乱の影響を受けます。
その中には、ロボット アームの重量によって生じる重力トルクも含まれます。
一般的なプロペラベースの作動は、過熱の可能性と電力消費量が大きいため、このような外乱に対しては効果がありません。
この問題を克服するために、この論文では、クレーンに設置されたケーブル吊り下げ式空中マニピュレータ用のウインチベースの作動を提案します。
ウインチで制御される 3 本のサスペンション リギング ケーブルは、望ましいケーブル張力分布を生成し、重力トルクの影響を軽減するレンチを生成します。
ロボットアームとウインチベースの作動を調整するために、モデルベースの階層型全身コントローラーが採用されています。
これは、ロボット アームのエンドエフェクターを目的の姿勢に維持することと、重力トルクがゼロの場所でシステムの重心を移動することという 2 つのタスクを解決します。
導入された作動システムの性能と制御戦略は、実験研究を通じて検証されています。

要約(オリジナル)

During operation, aerial manipulation systems are affected by various disturbances. Among them is a gravitational torque caused by the weight of the robotic arm. Common propeller-based actuation is ineffective against such disturbances because of possible overheating and high power consumption. To overcome this issue, in this paper we propose a winchbased actuation for the crane-stationed cable-suspended aerial manipulator. Three winch-controlled suspension rigging cables produce a desired cable tension distribution to generate a wrench that reduces the effect of gravitational torque. In order to coordinate the robotic arm and the winch-based actuation, a model-based hierarchical whole-body controller is adapted. It resolves two tasks: keeping the robotic arm end-effector at the desired pose and shifting the system center of mass in the location with zero gravitational torque. The performance of the introduced actuation system as well as control strategy is validated through experimental studies.

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