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Stabilizing Aerodynamic Dampers for Cooperative Transport of a Suspended Payload
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文章链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aisy.202300112 当前的论文解决了通过空气力学方法稳定多无人机协同运输绳系载荷的问题。 该方法不依赖CNSS、视觉或边队内的通信来主动估计和控制多体动力学状态,而是利用了气动阻尼器保证了整个系统的被动稳定性,安全地完成编队运输任务,而无需额外的传感器、状态估计或主动校正。 我们将编队分为了一个leader和多个followers,其中leader用于确定编队的速度、高度和方向,而followers只配备了IMU,用以保持所需要的推力矢量。我们在数学上证明了该方法的一致稳定性,并通过仿真和室内外实验验证了该方法的效能。 轻型机械阻尼器(7 克以下)被证明可以有效地衰减震动并克服干扰。 同时,我们演示了由四台无人机组成的编队在开放空间中协作运输200g的载荷超过20米,以及三台机器人在户外安全地运输有效载荷超过 45 米的距离。 该结果凸显了被动策略的好处——需要最少的硬件组件和计算来实现复杂的空中运输任务。 The current paper addresses the problem of stabilizing multiple aerial robots cooperatively transporting a cable-suspended payload by an aeromechanic method. Instead of relying on global navigation satellite systems (GNSS) or vision and communication for agents to actively estimate and control the state of the multibody dynamics, lightweight air dampers to make the multiagent system inherently stable at its equilibrium state, permitting the robots to safely carry a load at a constant velocity are employed. This is achieved without additional state estimation or active correction. The proposed framework is proven stable and verified by simulations and extensive flight experiments. Lightweight mechanical dampers (under 7 g) are shown to be effective in attenuating undesired oscillations and overcoming disturbances. To this end, a team of four robots cooperatively transporting a payload over 20 m in open space is demonstrated, and three robots safely transporting a point-mass payload over a distance of 45 m outdoors. The promising outcomes highlight the benefits of the passive strategy, which demands minimal hardware components and computation to realize the sophisticated aerial transport task.
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Cooperative Transport of a Suspended Payload via Two Aerial Robots
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