В последние годы воздушные роботы становятся все более популярными и могут применяться в самых разных областях. Многие из этих роботов в первую очередь предназначены для полетов и сбора визуальных данных из окружающей их среды, однако некоторые также могут захватывать, переносить или даже собирать объекты.
Оснащение воздушных роботов передовыми возможностями физического взаимодействия может быть невероятно полезным, поскольку это позволит им выполнять более сложные задачи . Однако из-за сложного характера аэродинамики это часто оказывалось очень сложным, особенно когда транспортное средство находилось близко к поверхности.
Исследователи из Университета Кассино и Южного Лацио, Университета де Тулуза и Университета Базиликаты недавно представили новую парадигму, которая обеспечивает управление взаимодействием 6-D в воздушных роботах . Их подход, изложенный в статье, опубликованной в Международном журнале исследований робототехники SAGE , может проложить путь к разработке более эффективных авиационных систем, которые работают лучше, чем существующие роботы, в задачах по манипуляции с воздухом и физическому взаимодействию.
Новая парадигма, предложенная исследователями, называемая 6-D эффектором летающего конца, может быть применена к большинству, если не ко всем, полностью приводимым в действие системам, способным отслеживать траекторию полного положения с помощью концевого эффектора. В исследовании он был специально применен к Tilt-Hex, новому воздушному роботу, позволяющему независимо контролировать его линейное и угловое ускорение. Это в конечном итоге позволило роботу мгновенно противодействовать любому гаечному ключу, с которым он столкнулся при взаимодействии с окружающей средой.
«Используя механизм управления наклонным винтом, робот способен контролировать полную позу 6-D (независимо от положения и ориентации) и использовать полный гаечный ключ (независимо от силы и крутящего момента) с жестко прикрепленным концевым эффектором», — объясняют исследователи. в их газете. «Взаимодействие достигается посредством схемы управления допуском, в которой управление внешним контуром определяет желаемое поведение допуска (т. Е. Соответствие взаимодействия / жесткость, демпфирование и масса) и внутренний цикл, основанный на обратной динамике, обеспечивает полное 6-D отслеживание позы. «
Разработанная исследователями парадигма оценивает силы взаимодействия с помощью наблюдателя на основе импульса с инерциальной единицей измерения (IMU). При интеграции с известными роботизированными алгоритмами он может достигать оценки ключа, а также управления движением и взаимодействием. Интересно, что эта «интегрированная система» не требует датчика силы в своей базовой конфигурации и работает даже с минимальным набором датчиков.
Исследователи оценили эффективность парадигмы эффектора 6-D на летающем конце в серии экспериментов, сосредоточив внимание на четырех тематических исследованиях: жесткое касание и скольжение по деревянной поверхности (то есть задание на скользящую поверхность), наклонная опора одно задание, эксперимент по формированию допуска и задание в присутствии изменяющихся во времени сил взаимодействия. Эти оценки дали очень многообещающие результаты, демонстрируя универсальность и надежность подхода даже в условиях неопределенности окружающей среды.
Более того, было обнаружено, что новая парадигма превосходит другие методы воздушного манипулирования по своим возможностям, а также по надежности, сложности и стоимости. Таким образом, он может помочь в разработке более совершенных систем антенн, которые лучше справляются с задачами манипуляции и физического взаимодействия.
«В будущем мы будем стремиться к полной автономности системы, заменив систему захвата движения полной оценкой состояния на борту», - пишут исследователи в своей статье. «Кроме того, мы будем работать над дифференцированием контактных сил на кончике инструмента и помех на платформе (например, порывы ветра)».