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协同形态与反馈控制用于空中机器人穿越未知的柔性障碍物 | 2024 苏黎世联邦理工学院
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https://www.nature.com/articles/s41467-024-46967-5 动物通过直接的物理互动来穿越植被,利用整个身体推开或滑过柔性障碍物。而目前的无人机缺乏这种源于身体形态与反馈控制相互配合的互动多样性。受自然启发,我们展示了一种以任务为导向的设计,使得无人机可以在采用简约控制器的情况下,穿越具有未知弹性响应的障碍物。一个配备传感器的圆盘形外壳能够在外壳的任意位置建立并感知接触,从而促进无人机沿障碍物滑动。这简化了控制策略的形式化,无需建立与环境互动的模型,也无需设定在推动和滑动之间切换的高级条件。我们采用基于优化的控制器,确保在与环境互动时满足机器人状态的安全约束,并抑制环境振动,即使弹性响应未知且可变。实验评估使用一个铰接表面,具有从18到155.5 N·mm/rad的三种不同刚度值,验证了所提出的具身空中物理互动策略。通过展示穿越独立树枝的能力,这项研究为实现无人机在杂乱植被中飞行奠定了基础,具有潜在的环境监测、精细农业和搜救等应用。 Aucone, E., Geckeler, C., Morra, D. et al. Synergistic morphology and feedback control for traversal of unknown compliant obstacles with aerial robots. Nat Commun 15, 2646 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46967-5
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