用于基于栖息的人机交互的具有充气式结构的柔性变形飞行机器人
机器人学
2025-09-10 v1
摘要
自然界中的鸟类进行栖息不仅是为了休息，也是为了与人类互动，例如与驯鹰者的关系。最近，研究人员实现了具备栖息能力的飞行机器人以作为一种节省能源的方式，并且可变形结构在栖息效率和构型紧凑性方面展现出显著优势。然而，由于控制柔性臂的困难，确保飞行稳定性对于可变形飞行机器人仍然具有挑战性。此外，用于人机交互的栖息需要高顺应性以及安全性。因此，本研究旨在开发一种能够高灵活性地栖息于人体并具备抓取能力的可变形飞行机器人。为了克服飞行和栖息两者的稳定性挑战，我们提出了一种结合单侧柔性臂和气动充气执行器的混合变形结构。该设计允许机器人的臂在飞行期间保持刚性，并在栖息时变软以实现更有效的抓取。我们还开发了一种气动控制系统，在集成减震和可调抓取力的同时优化压力调节，增强了交互能力和能源效率。此外，我们关注单侧柔性臂的结构特性，并确定了标准四旋翼建模与控制在飞行稳定性方面保持有效的充分条件。最后，开发的原型机展示了在人体上进行顺应性栖息机动的可行性，以及在飞行过程中由推力减小引起的臂变形后仍能稳健恢复的能力。据我们所知，本工作是首个实现能够栖息于人体进行交互的飞行机器人的研究。
引用
@article{arxiv.2509.07496,
title = {Flexible Morphing Aerial Robot with Inflatable Structure for Perching-based Human-Robot Interaction},
author = {Ayano Miyamichi and Moju Zhao and Kazuki Sugihara and Junichiro Sugihara and Masanori Konishi and Kunio Kojima and Kei Okada and Masayuki Inaba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.07496},
year = {2025}
}