CapsuleBot: A Novel Hybrid Aerial-Ground Bi-Copter Robot With Two Actuated-Wheel-Rotors

要約

この論文では、長時間の耐久性と低騒音動作を目的に設計された新しい空中-地上ハイブリッド バイコプター ロボットである CapsuleBot の設計、モデリング、および実験的検証について説明します。
CapsuleBot は、空中のバイコプターの機動性と、地上の二輪自己バランスロボットの低消費電力および低騒音を組み合わせています。
これを達成するために、私たちは作動ホイールローターと呼ばれる革新的な機械構造を設計しました。このローターはサーボモーターとブラシレスモーターを使用して、空中では傾斜ローターとして機能し、地上では作動ホイールとして機能します。
CapsuleBot には 2 つの作動ホイール ローターが装備されており、バイコプターと比較して追加のモーターを必要とせず、たった 4 つのモーターを使用して空中と地上のハイブリッド推進を実現できます。
さらに、バイコプター モデルと二輪自己平衡ロボット モデルに基づいて、エア モードとホイール モードの両方の包括的なダイナミクスおよび制御システムを開発します。
CapsuleBotのプロトタイプを構築し、実験により低消費電力、低ノイズの性能を検証します。
挑戦的なタスクは、CapsuleBot が急な坂を登り、崖を飛び越え、起伏の多い地形を横断する能力を実証します。

要約(オリジナル)

This paper presents the design, modeling, and experimental validation of CapsuleBot, a novel hybrid aerial-ground bi-copter robot designed for long-endurance and low-noise operations. CapsuleBot combines the maneuverability of a bi-copter in the air with the low power consumption and low noise of a two-wheel self-balancing robot on the ground. To achieve this, we design an innovative mechanical structure named the actuated-wheel-rotor, which uses a servo motor and a brushless motor to function as both a tilting rotor in the air and an actuated wheel on the ground. CapsuleBot is equipped with two actuated-wheel-rotors, enabling it to achieve hybrid aerial-ground propulsion using only four motors, with no additional motors required compared to a bi-copter. Additionally, we develop comprehensive dynamics and control systems for both air and wheel mode, based on the bi-copter model and the two-wheel self-balancing robot model. A prototype of CapsuleBot is constructed, and its performance in terms of low power consumption and low noise is validated through experiments. Challenging tasks demonstrate CapsuleBot’s capability to climb steep, fly over cliffs, and traverse rough terrains.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google