一种可变缆索长度空中拖曳系统的设计与控制
机器人学
2020-01-13 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
空中缆索拖曳系统(ACTS)由若干通过缆索连接至载荷的无人 aerial 飞行器(UAV)组成。与由单个飞行器拖曳物体相比，ACTS 具有显著优势，如更大的载荷能力、模块化以及载荷位姿的完全控制。然而它们通常体积较大，在满足几何约束的同时避免 UAV 间碰撞的能力有限。本文提出了一种具有可变缆索长度新型 ACTS 的建模、性能分析、设计与所提控制器，命名为可变空中缆索拖曳系统(VACTS)。绞盘嵌入 UAV 中以驱动缆索长度，类似于缆索驱动并联机器人，以增加 ACTS 的通用性。推导了 VACTS 的一般几何、运动学与动力学模型，随后开发了集中式反馈线性化控制器。该设计基于 VACTS 的力旋量分析，而不像现有工作那样将缆索约束为穿过 UAV 质心。此外，对比了 VACTS 与 ACTS 的性能，表明所增加的通用性是以载荷与构型灵活性为代价的。一个原型验证了系统的可行性。
引用
@article{arxiv.2001.03435,
title = {Design and Control of a Variable Aerial Cable Towed System},
author = {Zhen Li and Julian Erskine and Stéphane Caro and Abdelhamid Chriette},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.03435},
year = {2020}
}
备注
IEEE Robotics and Automation Letters, IEEE In press