On the Existence of Static Equilibria of a Cable-Suspended Load with Non-stopping Flying Carriers

要約

この研究は、ケーブルで吊るされた物体の姿勢を一定に保つために、無停止飛行が可能かどうかという疑問に積極的に答えるものである。このような直感に反する答えは、精密な協力的ケーブル吊り下げ空中操作において、これまで使用されてきた非効率的なマルチローターキャリアに代わって、エネルギー効率の高い固定翼フライングキャリアが使用できるパラダイムシフトへの道を開くものである。 まず、1機または2機のフライングキャリアだけでは、吊り下げられた物体の姿勢を一定に保ちながらノンストップ飛行を行うことができないことを示す。その代わりに、外力（典型的には重力）と釣り合うケーブル力の成分が、荷重上のケーブル固定点の平面に属さないような平衡状態での荷重の向きであれば、3機のフライングキャリアでこのタスクを達成できることを証明する。解析結果の裏付けとして、数値実験を行った。

要約(オリジナル)

This work answers positively the question whether non-stop flights are possible for maintaining constant the pose of cable-suspended objects. Such a counterintuitive answer paves the way for a paradigm shift where energetically efficient fixed-wing flying carriers can replace the inefficient multirotor carriers that have been used so far in precise cooperative cable-suspended aerial manipulation. First, we show that one or two flying carriers alone cannot perform non-stop flights while maintaining a constant pose of the suspended object. Instead, we prove that three flying carriers can achieve this task provided that the orientation of the load at the equilibrium is such that the components of the cable forces that balance the external force (typically gravity) do not belong to the plane of the cable anchoring points on the load. Numerical tests are presented in support of the analytical results.

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