不确定环境下空中物理相互作用的安全关键控制

空中操作对于与环境进行安全物理相互作用正在成为机器人领域的研究热点。本文我们提出了一种基于扰动观察器的安全关键控制方法，用于全向空中操作器与静态和动态结构进行相互作用。我们的方法的核心是安全滤波器，动态调整车辆姿态的期望轨迹，同时考虑空中操作器的动力学、扰动观察器的结构以及电机推力限制。我们提供了严格的证明，表明所提出的安全滤波器确保了安全集合（代表电机推力限制）的前向不变性，即使存在扰动估计误差亦然。为演示我们方法相对于现有控制策略的优越性，我们进行了涉及复杂任务的比较实验，包括对静态结构的推力和对固定在电源插座上的插头的拉力。此外，为突出其在突发动态变化情景下的可重复性，我们进行了推动可移动小车和从插座中取出插头的重复测试。这些实验确认，我们的方法不仅超过了现有方法，而且在处理快速动态变化的任务方面也表现出色。