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一种增强空中机器人物理互动的技术

2021年08月18日 长春机械设备网

一种增强空中机器人物理互动的技术

近年来,空中机器人已变得越来越流行,在各种领域中都有潜在的应用。这些机器人中有许多主要是为了在周围环境中飞行并收集视觉数据而设计的,但有些机器人也能够抓握,携带甚至组装物体。

为空中机器人配备先进的物理交互功能可能会非常有用,因为这将使它们能够完成更复杂的任务中国机械网okmao.com。然而,由于空气动力学的复杂性,这通常被证明是非常具有挑战性的,特别是当车辆靠近地面时。

卡西诺大学和南拉齐奥大学,图卢兹大学和巴西利卡塔大学的研究人员最近推出了一种新的范例,该范例可以在航空机器人中进行6D交互控制。他们的方法,在发表于SAGE的《国际机器人研究杂志》可能为开发更有效的空中系统铺平了道路,该系统在空中操纵和物理交互任务方面的性能要优于现有机器人。

研究人员提出的被称为6D飞行末端执行器的新范例可以应用于大多数(如果不是全部)能够通过末端执行器跟踪全姿态轨迹的全驱动系统。在这项研究中,它专门用于新型的空中机器人Tilt-Hex,可以对其线性和角加速度进行独立控制。最终,这使机器人可以立即抵消与环境互动时遇到的任何扳手。

研究人员解释说:“通过利用倾斜的螺旋桨致动,该机器人能够控制完整的6维姿态(独立于位置和方向),并通过刚性连接的末端执行器施加完整的扳手(独立于力和扭矩),”在他们的论文中。“相互作用是通过导纳控制方案实现的,其中外环控制了所需的导纳行为(即相互作用顺应性/刚度,阻尼和质量),内环基于逆动力学确保了完整的6-D姿态跟踪。 ”

研究人员开发的范例使用惯性测量单位(IMU)增强的基于动量的观测器来估计相互作用力。与已知的机器人算法集成后,即可实现扳手估计以及运动和交互控制。有趣的是,这种“集成系统”在其基本配置中不需要力传感器,即使使用最少的传感器套件也可以使用。

研究人员通过一系列实验评估了6D飞行末端执行器范例的有效性,重点是四个案例研究:硬接触并在木质表面上滑动(即,滑动表面任务),倾斜的钉入孔任务,导纳整形实验以及存在时变相互作用力的任务。这些评估产生了非常有希望的结果,证明了该方法的多功能性和鲁棒性,即使在存在环境不确定性的情况下也是如此。

此外,发现新范例在功能,可靠性,复杂性和成本方面都优于其他空中操纵技术。因此,它可以帮助开发在操纵和物理交互任务中表现更好的更先进的航空系统。

研究人员在论文中写道:“将来,我们将通过将运动捕捉系统替换为完整的机载状态估计来寻求系统的完全自治。” “此外,我们将致力于区分工具尖端上的接触力和平台上的干扰(例如阵风)。”