空中抓取的一种集成方法：结合双稳态夹爪与自适应控制

使用空中机器人进行抓取在基础设施巡检与维护以及精准农业等领域有着广泛的应用。然而，空中抓取是一项具有挑战性的任务，因为机器人在应对各种形式的不确定性（例如来自物体的接触力）的同时，必须保持相对于抓取物体的精确位置和姿态。为了应对这些挑战，本文将一种新颖的被动夹爪设计与先进自适应控制方法相结合，以实现鲁棒的空中抓取。该夹爪由具有两个稳定状态（平坦形状和卷曲形状）的预应力带驱动。在此情况下，它可以在与物体接触时自动启动抓取过程。该夹爪还配备了一个由单个直流电机驱动的线缆系统，无需使用繁琐的气动装置即可打开夹爪。由于该夹爪是被动触发的且初始呈笔直形状，它可以在无需与物体精确对准的情况下工作（容差在 $80$ mm 以内）。我们的自适应控制方案消除了对不确定性的任何先验知识（标称值或上限）的需求。通过基于 Lyapunov 的方法分析了系统的闭环稳定性。结合夹爪和自适应控制，我们开展了对比实时实验，结果证明了所提出的集成系统在抓取方面的有效性。我们的集成方法可为增强不同应用场景下的空中抓取铺平道路。