基于触觉反馈的高速碰撞后路径恢复方法 for 具备碰撞韧性无人机
机器人学
2025-11-03 v3
摘要
空中机器人因其卓越的机动性和灵活性，已成为探索、监测和检查领域的成熟解决方案。然而，在许多环境中，它们风险较大，碰撞后可能导致损坏。传统方法侧重于完全避免障碍物，但这些方法在杂乱环境中或重量和计算受限的平台（如无人机）上可能受到限制。本文提出了一种新颖的方法，通过开发一种面向具备轻量化分布式触觉传感器的高速碰撞韧性航空机器人的数据驱动路径恢复和调整方法，以增强无人机的韧性和自主性。该方法显式地使用碰撞前的速度、 rates 和触觉反馈来预测碰撞后的动力学，从而提高状态估计的准确性。此外，我们引入一种计算效率高的向量场基于路径表示，保证收敛到用户指定的路径，同时自然地避免已知障碍物。在碰撞后，将接触点位置作为排斥势能纳入向量场，从而使无人机能够在避免障碍物的同时，自然地返回其路径。通过蒙特卡洛模拟和物理原型机的验证，结果表明该方法能够在最高达3.7 m/s的速度下成功实现路径跟随、碰撞恢复和路径调整。
引用
@article{arxiv.2410.14249,
title = {A Tactile Feedback Approach to Path Recovery after High-Speed Impacts for Collision-Resilient Drones},
author = {Anton Bredenbeck and Teaya Yang and Salua Hamaza and Mark W. Mueller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.14249},
year = {2025}
}