使用基于扰动观测器的模型预测控制的软式飞行器空中抓取
机器人学
2024-09-24 v1
摘要
空中抓取，特别是软式空中抓取，在无人机交付和采摘任务中具有巨大潜力。然而，在空中抓取过程中控制无人机动力学面临巨大挑战。有效载荷抓取过程中增加的质量会对推力预测产生不利影响，而不可预测的环境扰动进一步增加了控制难度。在本研究中，我们的目标是通过将扰动观测器纳入非线性模型预测控制 SAV 控制器，来增强软式飞行器在空中抓取过程中的控制。通过将扰动观测器集成到 NMPC SAV 控制器中，我们旨在补偿由额外有效载荷和不可预测扰动引起的动态模型理想化和不确定性。我们的方法将基于扰动观测器的 NMPC 与 SAV 控制器相结合，有效减少了跟踪误差，并实现了沿所有三个轴的精确空中抓取。所提出的配备基于扰动观测器的非线性模型预测控制的 SAV 在处理静态和非静态有效载荷方面展现出卓越能力，从而成功抓取各种物体。值得注意的是，我们的 SAV 实现了令人瞩目的载荷重量比，超越了先前在软抓取领域的研究。使用所提出的重 1.002 kg 的软式飞行器，我们通过抓取实现了 337 g 的最大有效载荷。
引用
@article{arxiv.2409.14115,
title = {Aerial Grasping with Soft Aerial Vehicle Using Disturbance Observer-Based Model Predictive Control},
author = {Hiu Ching Cheung and Bailun Jiang and Yang Hu and Henry K. Chu and Chih-Yung Wen and Ching-Wei Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.14115},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 10 figures, submitted to IEEE Robotics Automation Letters