折り紙デルタマニピュレータを搭載した過剰駆動型小型飛行ロボットの設計と制御
Design and Control of a Micro Overactuated Aerial Robot with an Origami Delta Manipulator
折り紙構造のデルタアームを備えた2.0kgの軽量飛行マニピュレータを開発し、8自由度の独立制御と柔軟な空中インタラクションを実現した。
著者: Eugenio Cuniato, Christian Geckeler, Maximilian Brunner, Dario Strübin, Elia Bähler, Fabian Ospelt, Marco Tognon, Stefano Mintchev, Roland Siegwart
分類: cs.RO
原文アブストラクト
This work presents the mechanical design and control of a novel small-size and lightweight Micro Aerial Vehicle (MAV) for aerial manipulation. To our knowledge, with a total take-off mass of only 2.0 kg, the proposed system is the most lightweight Aerial Manipulator (AM) that has 8-DOF independently controllable: 5 for the aerial platform and 3 for the articulated arm. We designed the robot to be fully-actuated in the body forward direction. This allows independent pitching and instantaneous force generation, improving the platform's performance during physical interaction. The robotic arm is an origami delta manipulator driven by three servomotors, enabling active motion compensation at the end-effector. Its composite multimaterial links help reduce the weight, while their flexibility allow for compliant aerial interaction with the environment. In particular, the arm's stiffness can be changed according to its configuration. We provide an in depth discussion of the system design and characterize the stiffness of the delta arm. A control architecture to deal with the platform's overactuation while exploiting the delta arm is presented. Its capabilities are experimentally illustrated both in free flight and physical interaction, highlighting advantages and disadvantages of the origami's folding mechanism.
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