空中マニピュレータのハイブリッドモデリング手法
A Hybrid Modelling Approach for Aerial Manipulators
クォータニオンとラグランジュ力学を組み合わせ、特異点がなく計算も容易な空中マニピュレータの動力学モデルを提案し、物理エンジンとの比較とトルク制御への応用で有効性を示した。
著者: Paul Kremer, Jose Luis Sanchez-Lopez, Holger Voos
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Aerial manipulators (AM) exhibit particularly challenging, non-linear dynamics; the UAV and the manipulator it is carrying form a tightly coupled dynamic system, mutually impacting each other. The mathematical model describing these dynamics forms the core of many solutions in non-linear control and deep reinforcement learning. Traditionally, the formulation of the dynamics involves Euler angle parametrization in the Lagrangian framework or quaternion parametrization in the Newton-Euler framework. The former has the disadvantage of giving birth to singularities and the latter of being algorithmically complex. This work presents a hybrid solution, combining the benefits of both, namely a quaternion approach leveraging the Lagrangian framework, connecting the singularity-free parameterization with the algorithmic simplicity of the Lagrangian approach. We do so by offering detailed insights into the kinematic modeling process and the formulation of the dynamics of a general aerial manipulator. The obtained dynamics model is validated experimentally against a real-time physics engine. A practical application of the obtained dynamics model is shown in the context of a computed torque feedback controller (feedback linearization), where we analyze its real-time capability with increasingly complex models.
関連論文
- CAPTURER:多様な環境で動的かつ精密な把持を実現する器用な空中マニピュレータ空中マニピュレーション
- 空中マニピュレータの非線形制御空中マニピュレーション
- LLM支援による能動的タスク生成を用いた適応型空中移動マニピュレーションポリシー学習空中マニピュレーション
- 異種環境を横断する対話型空中移動のベンチマーク空中マニピュレーション
- コード飛行:能動的な視覚・物理フィードバックによる空中マニピュレーションのための身体性コーディングエージェント空中マニピュレーション
- HexaGripper: 単一アクチュエータ・ウインチ展開型グリッパによる自律空中荷物回収空中マニピュレーション
