論文の概要: Contact-Persistent Full Actuation for Aerial Physical Interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.19708v1
- Date: Wed, 22 Jul 2026 03:21:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-23 18:51:37.959263
- Title: Contact-Persistent Full Actuation for Aerial Physical Interaction
- Title（参考訳）: 空気の物理的相互作用に対する接触持続的フルアクチュエーター
- Abstract要約: 本稿では,フルアクティベーションのための制御理論フレームワークを提案する。
アクチュエータリミットの下で実現可能なレンチ集合,タスクローディング下での残レンチ集合,残オーソリティマージンを定義する。
抽象傾斜ヘキサロータの数値評価により,全列ランクだけでは接触操作が不可能であることが示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Fully actuated unmanned aerial vehicles (UAVs) are usually certified through rank conditions on a control-allocation matrix or through free-flight tracking performance. For aerial physical interaction, this certification may be incomplete. During sustained contact, part of the available wrench is consumed by the interaction task, and only the residual wrench remains available for stabilization, disturbance rejection, and maneuvering. This paper introduces a control-theoretic framework for \emph{contact-persistent full actuation}. A rigid-body model on $\R^{3}\times\SO\left(3\right)$ is combined with a morphology-dependent wrench map that captures fixed-tilt, variable-tilt, coaxial, and overactuated multirotor architectures. We define feasible wrench sets under actuator limits, residual wrench sets under task loading, and residual authority margins that strengthen the usual rank-based notion of full actuation. The main result shows that contact-persistent full actuation is equivalent to interiority of the task wrench in the constrained feasible wrench polytope, and that the residual authority radius is exactly the distance to the polytope boundary. We further introduce a signed residual-margin certificate for infeasible and boundary cases, a slack-maximizing allocation certificate, and a robust implementability condition that can be used as a margin-aware safety filter. Numerical evaluation on an abstract tilted hexarotor shows that full row rank alone does not imply feasible contact operation. Intermediate tilt angles preserve residual authority during pushing, whereas small or excessive tilts fail because of lateral-force deficiency or hover-margin loss.
- Abstract（参考訳）: フルアクティベート無人航空機(UAV)は通常、制御配置行列のランク条件やフリーフライト追跡性能によって認定される。
航空力学的相互作用では、この認証は不完全である。
持続的な接触の間、使用可能なレンチの一部が相互作用タスクによって消費され、残留レンチのみが安定化、妨害拒絶、操作のために利用可能である。
本稿では,emph{contact-peristent full actuation}に対する制御理論フレームワークを提案する。
$\R^{3}\times\SO\left(3\right)$ 上の剛体モデルは、固定チルト、可変チルト、同軸およびオーバーアクチュレートされたマルチロータアーキテクチャをキャプチャするモルフォロジー依存のレンチ写像と組み合わせられる。
我々は、アクチュエータ制限の下で実現可能なレンチ集合、タスクローディング下での残留レンチ集合、および通常の階数に基づくフルアクティベーションの概念を強化する残余権威マージンを定義する。
主な結果は、接触持続フルアクチュエーターは、制約されたファジブルレンチポリトープにおけるタスクレンチの内部性と等価であり、残留権威半径は、正確にポリトープ境界までの距離であることを示している。
さらに,非実用性および境界条件に対する署名済み残差証明書,スラック最大化割当証明書,マージン・アウェア・セーフティ・フィルタとして使用可能な堅牢な実装性条件も導入する。
抽象傾斜ヘキサロータの数値評価により,全列ランクだけでは接触操作が不可能であることが示された。
中間の傾き角は押す間に残留的な権威を保ち、一方、横力不足やホバーマージンの損失のため、小さな傾きまたは過剰な傾きは失敗する。
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