一种用于接触作业的全驱动旋翼飞行机械臂设计与实现

作者：顾玥; 宋光明^*; 郝爽; 毛巨正; 宋爱国

来源：机器人, 2023, 45(05): 523-545.

DOI：10.13973/j.cnki.robot.220398

• 飞行机械臂
• 全驱动无人机
• 接触作业
• 力/运动混合控制

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。

• 单位
  生物电子学国家重点实验室; 东南大学