Modelling, Analysis and Control of OmniMorph: an Omnidirectional Morphing Multi-rotor UAV

要約

この論文では、OmniMorph と呼ばれる新しいモーフィング マルチローター無人航空機 (UAV) の設計、モデリング、および制御を初めて紹介します。
モーフィング機能により、必要なタスクに必要な操作性を確保しながら、エネルギー消費を最適化する構成を選択できます。
最もエネルギー効率の高い一方向推力 (UDT) 構成は、標準的なポイントツーポイント変位中に使用できます。
代わりに、完全作動 (FA) および全方向 (OD) 構成を、一定の姿勢での水平運動やその場での完全な回転などの完全な姿勢追跡や、フルレンチ 6D インタラクション制御および 6D 外乱除去に使用できます。
モーフィングは単一のサーボモーターを使用して行われるため、重量、コスト、メンテナンスの複雑さを最小限に抑えることができます。
作動特性が研究され、性能と制御労力の間で妥協する最適なコントローラーが提案され、現実的なシミュレーションで検証されます。

要約(オリジナル)

This paper introduces for the first time the design, modelling, and control of a novel morphing multi-rotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) that we call the OmniMorph. The morphing ability allows the selection of the configuration that optimizes energy consumption while ensuring the needed maneuverability for the required task. The most energy-efficient uni-directional thrust (UDT) configuration can be used, e.g., during standard point-to-point displacements. Fully-actuated (FA) and omnidirectional (OD) configurations can be instead used for full pose tracking, such as, e.g., constant attitude horizontal motions and full rotations on the spot, and for full wrench 6D interaction control and 6D disturbance rejection. Morphing is obtained using a single servomotor, allowing possible minimization of weight, costs, and maintenance complexity. The actuation properties are studied, and an optimal controller that compromises between performance and control effort is proposed and validated in realistic simulations.

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