論文の概要: FLOAT Drone for Physical Interaction: Lateral Airflow Reduction, Wrench Modeling, and Adaptive Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04260v1
- Date: Sun, 05 Jul 2026 12:14:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.878163
- Title: FLOAT Drone for Physical Interaction: Lateral Airflow Reduction, Wrench Modeling, and Adaptive Control
- Title（参考訳）: 物理的相互作用のためのFLOATドローン:横流低減、レンチモデリング、適応制御
- Authors: Junxiao Lin, Kehan Zhou, Shuhang Ji, Yimin Peng, Shen Wang, Jialiang Hou, Fei Gao,
- Abstract要約: 本稿は、サーボ駆動制御面を備えた完全作動型UAVであるFLOAT Droneについて述べる。
力マッチング型計算流体力学(CFD)と傾動翼式(傾動翼式)との比較により,目標対向気流の低減を定量化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.5429661185092085
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Aerial physical interaction represents a promising direction for next-generation unmanned aerial vehicles (UAVs), but it requires an aerial platform that can exert contact forces while maintaining stable flight. For close-proximity tasks, this translates into three coupled design requirements: multidimensional wrench generation for stable contact, compactness for maneuverability and safety in confined spaces, and reduced lateral airflow toward the target when generating horizontal force. This article presents FLOAT Drone, a fully actuated coaxial UAV with servo-driven control surfaces for close-proximity physical interaction. The coaxial dual-rotor layout provides a compact propulsion layout, while the control surfaces, immersed in the rotor downwash, generate lateral forces and moments for 6-DoF wrench generation. A force-matched computational fluid dynamics (CFD) comparison with a tilted-rotor alternative quantifies the reduction in target-facing lateral airflow. To account for nonlinear rotor--control-surface coupling in the rotor wake, a high-fidelity polynomial aerodynamic wrench model is identified from precision force measurements and embedded in a constrained nonlinear allocator for real-time wrench tracking. Comparative flight and interaction experiments show that the proposed framework improves control accuracy over linear allocation baselines, rejects ground-effect and payload disturbances, and enables close-proximity drawer push--pull manipulation through a $2~\mathrm{cm}$ handle clearance.
- Abstract（参考訳）: 航空機の物理的相互作用は、次世代無人航空機(UAV)にとって有望な方向を示すが、安定した飛行を維持しながら接触力を発揮できる飛行プラットフォームが必要である。
近接性タスクでは、安定接触のための多次元レンチ生成、密閉空間における操作性と安全性のコンパクト化、水平力発生時の目標への横方向の気流の低減という3つの複合設計要件に変換される。
本稿では,セルボ駆動型制御面を持つ完全作動型同軸UAVであるFLOAT Droneについて述べる。
同軸のデュアルローターレイアウトは、コンパクトな推進レイアウトを提供する一方、制御面はローターダウンウォッシュに浸漬され、6-DoFレンチ発生のための横力とモーメントを生成する。
力マッチング型計算流体力学(CFD)と傾動翼式(傾動翼式)との比較により,目標対向気流の低減を定量化する。
ロータウェイクにおける非線形回転子-制御面結合を考慮し、高精度力測定から高忠実度多項式空力レンチモデルを同定し、リアルタイムレンチトラッキングのための拘束された非線形アロケータに埋め込む。
比較飛行および相互作用実験により, 提案手法は線形配置ベースラインよりも制御精度を向上し, 地上効果やペイロードの乱れを低減し, 2〜\mathrm{cm}$ハンドクリアランスによる近似ドローダのプッシュプル操作を可能にした。
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