Finding Optimal Modular Robots for Aerial Tasks

要約

従来の航空機には、モーターの飽和などのアクチュエーターの制約により、その能力に制限がありました。
ハードウェア コンポーネントとその配置は、特定の要件を満たすように設計されており、運用中に変更するのは困難です。
この問題に対処するために、再構成によって機能を変更できる多用途のモジュラー マルチローター ビークルを導入します。
当社のモジュール式ロボットは均質な直方体モジュールで構成され、傾斜したローターを備えたクワローターによって推進されます。
モジュールの数とその構成に応じて、ロボットの作動能力を拡張できます。
この論文では、モジュール式マルチロータービークルの作動能力の数学的モデルを構築し、ビークルがタスク要件を満たすことができるかどうかを判断する方法を開発します。
この結果に基づいて、特定のタスクに最適な構成を見つけます。
私たちのアプローチは現実的な 3D シミュレーションで検証され、モジュール式システムがさまざまな要件のタスクに適応できることが示されています。

要約(オリジナル)

Traditional aerial vehicles have limitations in their capabilities due to actuator constraints, such as motor saturation. The hardware components and their arrangement are designed to satisfy specific requirements and are difficult to modify during operation. To address this problem, we introduce a versatile modular multi-rotor vehicle that can change its capabilities by reconfiguration. Our modular robot consists of homogeneous cuboid modules, propelled by quadrotors with tilted rotors. Depending on the number of modules and their configuration, the robot can expand its actuation capabilities. In this paper, we build a mathematical model for the actuation capability of a modular multi-rotor vehicle and develop methods to determine if a vehicle is capable of satisfying a task requirement. Based on this result, we find the optimal configurations for a given task. Our approach is validated in realistic 3D simulations, showing that our modular system can adapt to tasks with varying requirements.

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