The Coupling Effect: Experimental Validation of the Fusion of Fossen and Featherstone to Simulate UVMS Dynamics in Julia

要約

水中車両マニピュレータ システム (UVMS) はここ数年で小型化、軽量化が進んでおり、システムを計画および制御する際にマニピュレータと車両の間の結合力を考慮することがますます重要になっています。
多数の異なるモデルが提案されており、それぞれが異なる剛体力学アルゴリズムまたは流体力学アルゴリズムを使用するか、システムに対する異なる動的効果を考慮することを目的としていますが、そのほとんどは完全なモデル、特にモデル間の結合効果の実験的検証を行っていません。
2つのシステム。
この作業では、Julia パッケージ RigidBodyDynamics.jl を使用して、Featherstone の剛体ダイナミクス アルゴリズムとフォッセンの水中ダイナミクス方程式を組み合わせたモデルに戻ります。
シミュレーションの出力を、Reach Alpha マニピュレーターと BlueROV2 を統合した 10 自由度 UVMS を使用したプール トライアルの実験結果と比較します。
動的結合効果を研究する際に、モデルの有用性を検証し、その長所と短所を特定します。

要約(オリジナル)

As Underwater Vehicle Manipulator Systems (UVMSs) have gotten smaller and lighter over the past years, it is becoming increasingly important to consider the coupling forces between the manipulator and the vehicle when planning and controlling the system. A number of different models have been proposed, each using different rigid body dynamics or hydrodynamics algorithms, or purporting to consider different dynamic effects on the system, but most go without experimental validation of the full model, and in particular, of the coupling effect between the two systems. In this work, we return to a model combining Featherstone’s rigid body dynamics algorithms with Fossen’s equations for underwater dynamics by using the Julia package RigidBodyDynamics.jl. We compare the simulation’s output with experimental results from pool trials with a ten degree of freedom UVMS that integrates a Reach Alpha manipulator with a BlueROV2. We validate the model’s usefulness and identify its strengths and weaknesses in studying the dynamic coupling effect.

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