空飛ぶ書道家:空中マニピュレーションのための接触を考慮した運動・力の計画と制御
Flying Calligrapher: Contact-Aware Motion and Force Planning and Control for Aerial Manipulation
空中ロボットが筆を用いて、接触力に応じて線の太さが変わる書道を行うため、接触を考慮した軌道計画と運動・力のハイブリッド制御を提案した。
著者: Xiaofeng Guo, Guanqi He, Jiahe Xu, Mohammadreza Mousaei, Junyi Geng, Sebastian Scherer, Guanya Shi
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Aerial manipulation has gained interest in completing high-altitude tasks that are challenging for human workers, such as contact inspection and defect detection, etc. Previous research has focused on maintaining static contact points or forces. This letter addresses a more general and dynamic task: simultaneously tracking time-varying contact force in the surface normal direction and motion trajectories on tangential surfaces. We propose a pipeline that includes a contact-aware trajectory planner to generate dynamically feasible trajectories, and a hybrid motion-force controller to track such trajectories. We demonstrate the approach in an aerial calligraphy task using a novel sponge pen design as the end-effector, whose stroke width is positively related to the contact force. Additionally, we develop a touchscreen interface for flexible user input. Experiments show our method can effectively draw diverse letters, achieving an IoU of 0.59 and an end-effector position (force) tracking RMSE of 2.9 cm (0.7 N). Website: https://xiaofeng-guo.github.io/flying-calligrapher/
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