論文の概要: FLOAT Drone: A Fully-actuated Coaxial Aerial Robot for Close-Proximity Operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.00785v1
• Date: Sun, 02 Mar 2025 08:30:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 18:50:37.605272
• Title: FLOAT Drone: A Fully-actuated Coaxial Aerial Robot for Close-Proximity Operations
• Title（参考訳）: FLOAT Drone: 近接飛行のためのフルアクティベート同軸空中ロボット
• Abstract要約: 本稿では,FLOAT Drone (FuLly-actuated cO Aerial roboT)について述べる。 制御面を完全に作動するシステムに初めて統合することにより,操作時の横方向の気流障害を著しく抑制する。 さらに、同軸二回転子構成は、ホバリング効率を高く保ちながらコンパクトなサイズを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.5231181198147485
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: How to endow aerial robots with the ability to operate in close proximity remains an open problem. The core challenges lie in the propulsion system's dual-task requirement: generating manipulation forces while simultaneously counteracting gravity. These competing demands create dynamic coupling effects during physical interactions. Furthermore, rotor-induced airflow disturbances critically undermine operational reliability. Although fully-actuated unmanned aerial vehicles (UAVs) alleviate dynamic coupling effects via six-degree-of-freedom (6-DoF) force-torque decoupling, existing implementations fail to address the aerodynamic interference between drones and environments. They also suffer from oversized designs, which compromise maneuverability and limit their applications in various operational scenarios. To address these limitations, we present FLOAT Drone (FuLly-actuated cOaxial Aerial roboT), a novel fully-actuated UAV featuring two key structural innovations. By integrating control surfaces into fully-actuated systems for the first time, we significantly suppress lateral airflow disturbances during operations. Furthermore, a coaxial dual-rotor configuration enables a compact size while maintaining high hovering efficiency. Through dynamic modeling, we have developed hierarchical position and attitude controllers that support both fully-actuated and underactuated modes. Experimental validation through comprehensive real-world experiments confirms the system's functional capabilities in close-proximity operations.
• Abstract（参考訳）: 空飛ぶロボットに近距離で操作する能力を与える方法は、まだ未解決の問題だ。 核となる課題は推進システムの二重タスクの要件であり、同時に重力に対抗しながら操作力を発生させることである。 これらの競合する要求は、物理的相互作用中に動的カップリング効果を生み出す。 さらに、ローターが引き起こした気流障害は、運用上の信頼性を著しく損なう。 無人無人航空機(UAV)は6自由度(6-DoF)力トルクデカップリングによって動的結合効果を緩和するが、既存の実装ではドローンと環境の間の空気力学的干渉に対処できない。 彼らはまた、オペレータビリティを妥協し、様々な運用シナリオにおけるアプリケーションを制限する、過大な設計に悩まされている。 これらの制限に対処するため、FLOAT Drone (FuLly-actuated coaxial Aerial roboT) という、2つの重要な構造革新を特徴とする新しいUAVを提案する。 制御面を完全に作動するシステムに初めて統合することにより,操作時の横方向の気流障害を著しく抑制する。 さらに、同軸二回転子構成は、ホバリング効率を高く保ちながらコンパクトなサイズを実現する。 動的モデリングにより,全動作モードと非動作モードの両方をサポートする階層的位置制御と姿勢制御系を開発した。 実世界の包括的実験による実験的検証は、近近距離演算におけるシステムの機能的機能を確認する。

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