Versatile Airborne Ultrasonic NDT Technologies via Active Omni-Sliding with Over-Actuated Aerial Vehicles

要約

この論文では、有意義な産業用途に取り組み、空中ロボットを使用した汎用性の高い超音波非破壊検査 (NDT) 技術を開発するための、空中操作における高度な方法論の利用について説明します。
この研究の主な目的は、作業面に再接近することなくスライドによる多点測定を可能にし、任意の方向（つまり全方向）の動的スキャンによる B および C スキャンによる材料の厚さの表現を容易にすることです。
これらの目的を達成するために、全方向にスライドできるペイロード (ここでは全方向スライド ペイロードと呼びます) が過作動状態の航空機用に設計されており、平らな作業面と接触して一貫した力を発揮しながら、真の全方向へのスライド移動性を確保します。
オムニスライディング ペイロードには、オムニホイール ベースのアクティブ エンド エフェクターと電気磁気音響トランスデューサー (EMAT) が装備されています。
さらに、設計されたペイロードの開発と航空機との統合を確実に成功させるために、アクティブスライド中の接触条件とシステムダイナミクスに関する包括的な研究が提示され、導出されたシステム制約は、後でハードウェア開発と制御設定のガイドラインとして使用されます。
提案された方法は、空中プラットフォーム Voliro T を使用した、壁滑りタスクと超音波試験 (UT) の動的スキャンの両方を含む実験を通じて検証されます。

要約(オリジナル)

This paper presents the utilization of advanced methodologies in aerial manipulation to address meaningful industrial applications and develop versatile ultrasonic Non-Destructive Testing (NDT) technologies with aerial robots. The primary objectives of this work are to enable multi-point measurements through sliding without re-approaching the work surface, and facilitate the representation of material thickness with B and C scans via dynamic scanning in arbitrary directions (i.e. omnidirections). To accomplish these objectives, a payload that can slide in omnidirections (here we call the omni-sliding payload) is designed for an over-actuated aerial vehicle, ensuring truly omnidirectional sliding mobility while exerting consistent forces in contact with a flat work surface. The omni-sliding payload is equipped with an omniwheel-based active end-effector and an Electro Magnetic Acoustic Transducer (EMAT). Furthermore, to ensure successful development of the designed payload and integration with the aerial vehicle, a comprehensive studying on contact conditions and system dynamics during active sliding is presented, and the derived system constraints are later used as guidelines for the hardware development and control setting. The proposed methods are validated through experiments, encompassing both the wall-sliding task and dynamic scanning for Ultrasonic Testing (UT), employing the aerial platform – Voliro T.

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