从椭球体到动态挂钩的空中控制
机器人学
2026-03-16 v2
摘要
使用空中无人机操控和交叉电缆的能力 can greatly improve aerial transportation tasks. 这种交叉电缆通过将两条或多条电缆缠绕在一起来创建挂钩，这些挂钩可以包围有效载荷，或进一步发展为结。动态建模和控制此类挂钩是掌握电缆-悬挂空中操控中电缆相互作用的关键。本文引入基于椭球体的运动学模型，将由两条电缆创建的挂钩的几何本质与由四个空中无人机驱动的挂钩动力学相联系，这揭示了系统的控制仿射形式。由于维持电缆张力的约束也是仿射形式的，我们设计了基于二次规划的控制器，将控制 Lyapunov 函数和高阶控制屏障函数(CLF-HOCBF-QP)组合起来，精确跟踪期望挂钩位置和系统形状，同时强制执行安全约束，如电缆张紧。我们将 desired几何参考配置转换为目标机器人位置，并引入复合误差到Lyapunov函数中，以确保输入相对于误差的相对阶数为1。数值仿真验证了我们的方案，展示了对动态参考的稳定、高速跟踪。
关键词
引用
@article{arxiv.2602.08116,
title = {From Ellipsoids to Midair Control of Dynamic Hitches},
author = {Jiawei Xu and Subhrajit Bhattacharya and David Saldaña},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.08116},
year = {2026}
}