空中マニピュレーションにおける動的重心移動:革新的プラットフォーム設計
Dynamic Center-of-Mass Displacement in Aerial Manipulation: An Innovative Platform Design
重心位置を動的に移動させ後部ローターを傾けることで、自由飛行と高力接触作業を滑らかに切り替えられる空中マニピュレータを提案し、3.12kgの機体で自重に匹敵する28N超の押し力を実現した。
著者: Tong Hui, Stefan Rucareanu, Esteban Zamora, Simone D'Angelo, Haotian Liu, Matteo Fumagalli
分類: cs.RO, cs.SY, eess.SY
原文アブストラクト
Aerial manipulators are increasingly used in contact-based industrial applications, where tasks like drilling and pushing require platforms to exert significant forces in multiple directions. To enhance force generation capabilities, various approaches, such as thrust vectoring and perching, have been explored. In this article, we introduce a novel approach by investigating the impact of varied CoM (Center of Mass) locations on an aerial manipulation system's force exertion. Our proposed platform features a design with a dynamically displacing CoM, enabling a smooth transition between free flight and high-force interactions supported by tilting back rotors. We provide detailed modeling and control strategies for this design and validate its feasibility through a series of physical experiments. In a pushing task, the proposed system, weighing 3.12kg, was able to stably exert over 28N of force on a work surface-nearly equivalent to its gravitational force-achieved solely through the tilting of its back rotors. Additionally, we introduce a new factor to evaluate the force generation capabilities of aerial platforms, allowing for a quantitative comparison with state-of-the-art systems, which demonstrates the advantages of our proposed approach.
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