用于栖息和法向力施加的最小驱动倾转旋翼

本研究提出了一种最小驱动、具有 5 个控制自由度（CDoF）的基于四旋翼的倾转旋翼的新硬件设计与控制。所提倾转旋翼具有区别于现有工作的若干特性，包括：1）实现 5 CDoF 的执行器数量最少，2）在飞行物理交互（APhI）中生成交互力的余量大，3）推力方向旋转无机械阻碍。得益于这些特性，所提倾转旋翼适用于支持栖息的 APhI，因为它可平行于任意朝向的表面悬停并自由调节推力方向。为完全控制所设计倾转旋翼的 5 个 CDoF，我们构建了带稳定性分析的渐近稳定控制器。所提倾转旋翼设计与控制器在实验中得到验证，其中前两个关于 $x,y$ 位置跟踪和俯仰跟踪的实验显示了相较传统四旋翼所增加 CDoF 的可控性。最后，栖息与推车实验展示了所提倾转旋翼在支持栖息的 APhI 上的适用性。