Chat-PM: A Class of Composite Hybrid Aerial/Terrestrial Precise Manipulator

要約

この論文は、複合構成設計、力学モデリング、運動制御、および力推定に関連する、複合ハイブリッド空中/地上マニピュレータのクラスである Chat-PM の開発に焦点を当てています。
既存の航空または地上の移動式マニピュレータと比較して、Chat-PM は到達可能性、エネルギー効率、および操作精度の点で利点を示します。
地上モードでの正確な操作を実現するために、面接触を考慮したダイナミクス解析に基づいて、アームからの干渉力とトルクを補償するカスケード コントローラーが設計されています。
面接触による運動学的制約の恩恵を受けて、位置偏差と車両振動が効果的に低減され、エンドグリッパーの制御精度が向上します。
未知の傾斜角を持つ表面を操作する場合、移動地平線推定 (MHE) を利用して力と傾斜角の正確な推定値を取得します。これらの推定値は、未知の表面の影響を補償するために制御ループで使用されます。
開発したマニピュレータと提案したコントローラの優位性を評価するために実環境実験が行われます。

要約(オリジナル)

This paper concentrates on the development of Chat-PM, a class of composite hybrid aerial/terrestrial manipulator, in concern with composite configuration design, dynamics modeling, motion control and force estimation. Compared with existing aerial or terrestrial mobile manipulators, Chat-PM demonstrates advantages in terms of reachability, energy efficiency and manipulation precision. To achieve precise manipulation in terrestrial mode, the dynamics is analyzed with consideration of surface contact, based on which a cascaded controller is designed with compensation for the interference force and torque from the arm. Benefiting from the kinematic constraints caused by the surface contact, the position deviation and the vehicle vibration are effectively decreased, resulting in higher control precision of the end gripper. For manipulation on surfaces with unknown inclination angles, the moving horizon estimation (MHE) is exploited to obtain the precise estimations of force and inclination angle, which are used in the control loop to compensate for the effect of the unknown surface. Real-world experiments are performed to evaluate the superiority of the developed manipulator and the proposed controllers.

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