一种根部栖息式旋翼分布式机械臂的设计、控制与运动规划

操作性能的提升对空中机器人至关重要。对于空中机械臂，基座连杆的位置和姿态误差直接影响末端执行器的精度。为了解决这一稳定性问题，固定机体方法（如利用旋翼吸力在环境上栖息）是有用的。此外，传统的配备臂的多旋翼（称为旋翼集中式机械臂，RCM）由于关节扭矩限制，难以在末端执行器产生大扭矩。通过将旋翼分布到每个连杆，推力可以支撑每个连杆的重量，从而减小臂关节的扭矩。基于这种方法，旋翼分布式机械臂（RDM）可以增加末端执行器的可行扭矩和可达性。本文介绍了一种最小配置的旋翼分布式机械臂，它可以使用身体的一部分栖息在表面（尤其是天花板）上。首先，我们设计了考虑飞行和末端执行器性能的最小旋翼分布式臂。其次，针对这种最小RDM提出了一种飞行控制器，以及一种适用于各种类型空中机器人的栖息控制器。第三，我们提出了一种基于逆运动学（IK）的运动规划方法，考虑了所提出的RDM的特定约束，如栖息力。最后，我们评估了飞行和栖息运动，并确认所提出的机械臂可以显著提升操作性能。