用于非结构化环境中物理交互的悬吊式空中操纵替身

本文提出了一种能够在非结构化环境中、在人类监督下以类人灵巧性执行物理交互任务的空中平台。该空中平台由附着于六旋翼的人形 torso 组成。具有两自由度头部和两只五自由度手臂（配备 softhands）提供了使人类操作员执行各种任务所需的灵巧性。手臂特意设计为鲁棒的腱驱动结构，大幅降低了臂惯性对浮动基座运动的影响。此外，腱为关节提供柔性，增强了手臂的鲁棒性，防止与环境交互时受损。为增加空中系统的有效载荷与电池续航，我们采用悬吊式空中操纵（Suspended Aerial Manipulation）概念，即飞行人形可通过系绳连接至某一结构，例如更大的空中载体或支撑起重机。重要的是，为最大化可携性与适用性，我们采用模块化方法，利用商用组件作为空中基座硬件与自动驾驶仪，同时开发外环稳定控制回路以维持姿态，补偿系绳力以及人形头部与手臂运动。人形可由远程操作员控制，从而有效实现悬吊式空中操纵替身（Suspended Aerial Manipulation Avatar）。所提系统通过在复现灾后任务的室内场景实验得到验证。