一种用于垂直墙面精确且通用电动工具作业的栖息与倾斜式空中机器人

在垂直墙面上钻孔、打磨和设置锚固件是日常施工中的基础工序。人工进行这些作业易出错、存在潜在危险且在高处操作繁琐。如今，重型移动地面机器人可执行自动电动工具作业。然而，空中飞行器可部署于难以通行的环境并抵达不可及位置。现有无人机设计无法提供使用电动工具所需的大推力、负载能力与高精度。本工作提出首个可在垂直混凝土墙面上以高达 150 N 连续力执行通用操作任务的空中机器人设计。该平台将四旋翼与用于墙面栖息的主动吸盘，以及轻量可倾斜线性工具台相结合。这一组合利用推进系统实现飞行、表面对齐与操作过程中的进给，从而最小化重量，并允许电动工具的精确定位。我们在混凝土钻孔应用中评估我们的设计——这是一项需要高力、准确与精度的具挑战性施工过程。在 30 次试验中，尽管栖息存在不精确，我们的设计仍能准确锁定目标位置。九次视觉引导钻孔实验展示了在无进一步自动化下 6 mm 的钻孔精度。除钻孔外，我们还通过将锚固件置入混凝土展示了该设计的通用性。