全驱动飞行器执行推送任务的被动对齐物理交互

近年来，利用空中机械臂在非破坏性检测 (NDT) 应用中执行推送任务的现象显著增长。此类操作涉及空中机器人系统与环境之间的物理交互。通常使用具有多个接触点的末端执行器将 NDT 传感器放置在与待检测表面接触的位置。在保持接触的同时对齐 NDT 传感器和工作表面，要求末端执行器尖端的所有可用接触点均与工作表面接触。使用标准的全位姿控制器时，由于建模不确定性、传感器噪声和环境不确定性引起的扰动，经常会出现姿态误差。即使是微小的姿态误差也可能导致末端执行器尖端与工作表面之间的接触点丢失。为了在这些不确定性中保持完全对齐，我们提出了一种控制策略，该策略选择性地停用角运动控制，并在特定方向上启用直接力控制。具体而言，我们推导了两个必须满足的基本条件，使得机器人能够通过沿非主动控制轴的旋转，被动地与平面工作表面对齐从而实现完全对齐。此外，这些条件可作为硬件设计和控制指南，以有效地将所提出的控制方法集成到实际应用中。我们进行了现实世界实验，以验证控制设计和指南的有效性。