要約
さまざまな産業分野で、UAV (無人航空機) を使用した検査およびメンテナンス作業では、効果的な付着と安定した接触を確保するためにかなりの力を加える必要があり、既存のソリューションに大きな課題をもたらしています。
この論文では、非水平面に高い押し力を発揮するように設計された新しい軽量高所作業台 (3.12kg) を紹介することで、これらの産業ニーズに対応しています。
操縦性を高めるために、提案されたプラットフォームには 5-DoF (自由度) で作動する傾斜可能なローターが組み込まれています。
さらに、接触ベースのタスク実行中にシステムの CoM (質量中心) を動的に調整する革新的な質量移動メカニズムを備えています。
準拠した EE (エンドエフェクター) が適用され、作業面とのスムーズな相互作用が保証されます。
UAV の全体的なシステム設計、開発された物理プロトタイプのハードウェア統合、および提案された制御アルゴリズムのソフトウェア アーキテクチャの詳細な研究を提供します。
物理実験は、制御設計を検証し、押しタスクを介して設計されたプラットフォームの力生成能力を調査するために実施されました。
総質量 3.12kg の UAV は、重力とほぼ等しい 28N 以上の最大押す力を発揮しました。
さらに、実験では、固定 CoM 構成でベンチマークを行うことにより、CoM を置き換えることの利点が示されました。
要約(オリジナル)
In various industrial sectors, inspection and maintenance tasks using UAV (Unmanned Aerial Vehicle) require substantial force application to ensure effective adherence and stable contact, posing significant challenges to existing solutions. This paper addresses these industrial needs by introducing a novel lightweight aerial platform (3.12kg) designed to exert high pushing forces on non-horizontal surfaces. To increase maneuverability, the proposed platform incorporates tiltable rotors with 5-DoF (Degree of Freedom) actuation. Moreover, it has an innovative shifting-mass mechanism that dynamically adjusts the system’s CoM (Center of Mass) during contact-based task execution. A compliant EE (End-Effector) is applied to ensure a smooth interaction with the work surface. We provide a detailed study of the UAV’s overall system design, hardware integration of the developed physical prototype, and software architecture of the proposed control algorithm. Physical experiments were conducted to validate the control design and explore the force generation capability of the designed platform via a pushing task. With a total mass of 3.12kg, the UAV exerted a maximum pushing force of above 28N being almost equal to its gravity force. Furthermore, the experiments illustrated the benefits of having displaced CoM by benchmarking with a fixed CoM configuration.
arxiv情報
| 著者 | Tong Hui,Esteban Zamora,Simone D’Angelo,Stefan Rucareanu,Matteo Fumagalli |
| 発行日 | 2024-08-27 12:44:05+00:00 |
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