一种用于接触作业的全驱动旋翼飞行机械臂设计与实现

来源：机器人杂志2023年第5期北京时间：

作者：顾玥, 宋光明, 郝爽, 毛巨正, 宋爱国

摘要：传统欠驱动旋翼无人机的动力单元推力方向平行, 无法在不改变姿态的情况下产生横向推力, 限制了飞行机械臂的交互能力与应用场景。针对此问题, 本文设计了一种全驱动旋翼飞行机械臂, 通过倾斜动力单元的安装角度改变推力的方向, 根据该结构设计了控制分配矩阵进而验证其全驱动特性, 并从控制结构上实现了位置与姿态的独立控制; 提出了用于接触作业的飞行机械臂的接触力控制方法, 将接触检测任务分为接近阶段与移动接触阶段, 采用力/运动混合控制器完成接触面法线方向上的力控制。户外实验结果表明, 所设计的全驱动旋翼飞行机械臂实现了稳定飞行和移动接触作业, 与欠驱动平台相比, 飞行过程中的位置移动不依赖于姿态改变, 姿态角稳定在±1.5° 以内, 且在移动接触过程中实现了接触面法线方向上的接触力控制。

关键词：飞行机械臂, 全驱动无人机, 接触作业, 力/运动混合控制