論文の概要: Strain-Parameterized Coupled Dynamics and Dual-Camera Visual Servoing for Aerial Continuum Manipulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.23333v1
- Date: Tue, 24 Mar 2026 15:33:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-25 19:53:37.562857
- Title: Strain-Parameterized Coupled Dynamics and Dual-Camera Visual Servoing for Aerial Continuum Manipulators
- Title（参考訳）: 空中連続マニピュレータのためのひずみパラメータ結合ダイナミクスとデュアルカメラビジュアルサーボ
- Authors: Niloufar Amiri, Farrokh Janabi-Sharifi,
- Abstract要約: テンドン駆動連続型空中マニピュレータ(TD-ACM)は、無人航空機(UAV)の操縦性と軽量ロボット(CR)のコンプライアンスを組み合わせる
TD-ACMに対する既存の連続結合動的モデリング手法は計算コストが高い。
本稿では,不活性化基底を持つ結合型TD-ACMの一般化された動的定式化について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8594140167290097
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Tendon-driven aerial continuum manipulators (TD-ACMs) combine the maneuverability of uncrewed aerial vehicles (UAVs) with the compliance of lightweight continuum robots (CRs). Existing coupled dynamic modeling approaches for TD-ACMs incur high computational costs and do not explicitly account for aerial platform underactuation. To address these limitations, this paper presents a generalized dynamic formulation of a coupled TD-ACM with an underactuated base. The proposed approach integrates a strain-parameterized Cosserat rod model with a rigid-body model of the UAV into a unified Lagrangian ordinary differential equation (ODE) framework on $\mathrm{SE}(3)$, thereby eliminating computationally intensive symbolic derivations. Building upon the developed model, a robust dual-camera image-based visual servoing (IBVS) scheme is introduced. The proposed controller mitigates the field-of-view (FoV) limitations of conventional IBVS, compensates for attitude-induced image motion caused by UAV lateral dynamics, and incorporates a low-level adaptive controller to address modeling uncertainties with formal stability guarantees. Extensive simulations and experimental validation on a compact custom-built prototype demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed framework in real-world scenarios.
- Abstract（参考訳）: テンドン駆動型空中連続マニピュレータ(TD-ACM)は、無人航空機(UAV)の操縦性と軽量連続ロボット(CR)の適合性を組み合わせたものである。
TD-ACMの既存の動的モデリング手法は計算コストが高く、空のプラットフォーム不活性化を明示的に考慮していない。
これらの制約に対処するため、本論文では、不活性化基底を持つ結合されたTD-ACMの一般化された動的定式化を提案する。
提案手法は,UAVの剛体モデルとひずみパラメータ化コッサートロッドモデルを,$\mathrm{SE}(3)$上の統一ラグランジアン常微分方程式(ODE)フレームワークに統合することにより,計算集約的な記号導出を除去する。
開発したモデルに基づいて、ロバストなデュアルカメラ画像ベースビジュアルサーボ方式(IBVS)を導入する。
提案したコントローラは、従来のIBVSの視野(FoV)制限を緩和し、UAV横方向ダイナミクスによる姿勢誘発画像の動きを補償し、フォーマルな安定性保証を伴うモデリングの不確実性に対処する低レベル適応制御器を組み込んだ。
コンパクトなカスタムビルドプロトタイプ上での大規模なシミュレーションと実験による検証は、実世界のシナリオにおける提案フレームワークの有効性とロバスト性を実証する。
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