Tombo 螺旋桨：面向无人机碰撞自适应变形的仿生可变形结构
机器人学
2022-02-16 v1
摘要
包括无人机在内的垂直起降飞行器日益需要安全使用并能适应碰撞。碰撞对人类、环境中障碍物以及无人机自身造成损坏的风险十分显著。这促使人们向自然界寻找一种高韧性结构，以启发螺旋桨的设计，从而降低这些风险并提升安全性。受蜻蜓翅膀的柔韧与韧性启发，我们提出了一种称为 Tombo 螺旋桨的仿生无人机螺旋桨新设计。在此，我们报告了这一能够适应碰撞并快速恢复、同时保持足够悬停与飞行推力的仿生螺旋桨的设计与制造过程。我们描述了空气动力学模型的开发，以及为研究不同螺旋桨形态配置下的性能特征和相关属性（如产生推力、推力偏差、碰撞力、恢复时间、升阻比和噪声）所进行的实验。最后，我们设计并展示了一架装备 Tombo 螺旋桨的无人机的控制策略，该无人机在半空中与障碍物碰撞并从碰撞中恢复继续飞行。结果表明，所提 Tombo 螺旋桨产生的最大碰撞力小于传统刚性螺旋桨的三分之二，这暗示了在杂乱环境中飞行的无人机采用可变形螺旋桨的具体可能性。本研究可有助于飞行器的形态设计以实现敏捷且具韧性的性能。
引用
@article{arxiv.2202.07177,
title = {Tombo Propeller: Bio-Inspired Deformable Structure toward Collision-Accommodated Control for Drones},
author = {Son Tien Bui and Quan Khanh Luu and Dinh Quang Nguyen and Nhat Dinh Minh Le and Giuseppe Loianno and Van Anh Ho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.07177},
year = {2022}
}