Generalized Design, Modeling and Control Methodology for a Snake-like Aerial Robot.
Generalized Design, Modeling and Control Methodology for a Snake-like Aerial Robot.
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DOI：
10.3390/s23041882
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发表时间：
2023-02-07
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Nishio T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhao M;Nishio T
蛇形机器人在近几十年来得到了发展，各种生物启发的想法被部署在机械和运动方面。近年来，一些研究提出了最先进的蛇形空中机器人，这超出了生物灵感。蛇形空中机器人的实现有利于空中机动和操作，因此在工业监控和灾难救援等各个领域具有重要意义。在这项工作中，我们介绍了我们的模块化空中机器人，可以被认为是一个蛇形机器人在飞行中具有高机动性的发展。为了实现这种飞行，我们首先提出了一种独特的推力矢量装置，配备了双转子，使三维推力。然后，提出了一种基于动力学近似的广义建模方法，将重心（CoG）框架中的扳手分配给推力和矢量角。我们进一步开发了一个通用的控制框架，可以处理欠驱动和完全驱动的模型。最后，我们展示了两个不同平台的实验结果，以评估所提出的蛇形空中机器人的飞行稳定性。我们相信，所提出的广义方法可以提供一个坚实的基础，蛇形空中机器人及其应用有关机动和操纵在空中。
Snake-like robots have been developing in recent decades, and various bio-inspired ideas are deployed in both the mechanical and locomotion aspects. In recent years, several studies have proposed state-of-the-art snake-like aerial robots, which are beyond bio-inspiration. The achievement of snake-like aerial robots benefits both aerial maneuvering and manipulation, thereby having importance in various fields, such as industry surveillance and disaster rescue. In this work, we introduce our development of the modular aerial robot which can be considered a snake-like robot with high maneuverability in flight. To achieve such flight, we first proposed a unique thrust vectoring apparatus equipped with dual rotors to enable three-dimensional thrust force. Then, a generalized modeling method based on dynamics approximation is proposed to allocate the wrench in the center-of-gravity (CoG) frame to thrust forces and vectoring angles. We further developed a generalized control framework that can handle both under-actuated and fully actuated models. Finally, we show the experimental results with two different platforms to evaluate the flight stability of the proposed snake-like aerial robot. We believe that the proposed generalized methods can provide a solid foundation for the snake-like aerial robot and its applications regarding maneuvering and manipulation in midair.
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影响因子：
64.8
作者：
Socha, JJ
通讯作者：
Socha, JJ
DOI：
10.3390/s22249867
发表时间：
2022-12-15
期刊：
Sensors (Basel, Switzerland)
影响因子：
--
作者：
Liu L;Guo X;Fang Y
通讯作者：
Fang Y
影响因子：
4.3
作者：
Chang, Alexander H.;Vela, Patricio A.
通讯作者：
Vela, Patricio A.
影响因子：
4.3
作者：
Crespi, A;Badertscher, A;Ijspeert, AJ
通讯作者：
Ijspeert, AJ
影响因子：
5.2
作者：
Maki, Toshiya;Zhao, Moju;Inaba, Masayuki
通讯作者：
Inaba, Masayuki