Interacción Física 6D con un Robot Aéreo Omnidireccional
Autores: Veenstra, Ruben; Ali, Ahmed; Gabellieri, Chiara; Franchi, Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Interacción Física 6D con un Robot Aéreo Omnidireccional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Esquema de interacción física
Vehículos aéreos multirrotor omnidireccionales
Arquitectura de control de admisión
Observador de esfuerzo externo
Esfuerzo de interacción
Matriz de asignación nominal
Efectos aerodinámicos
Mapa de esfuerzo
Programación Cuadrática
Datos experimentales de vuelo libre
Contactos puntuales estáticos
Contacto deslizante
Tareas de encaje de clavijas en agujeros.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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En este artículo, presentamos un esquema de interacción física para vehículos aéreos multirrotor omnidireccionales (MRAV) equipados con hélices fijas inclinadas y no coplanares, basado en una arquitectura de control de admisión. Se emplea un observador de esfuerzo externo para estimar el esfuerzo de interacción en el efector final, eliminando así la necesidad de un sensor de fuerza/torque adicional. Mostramos que el uso de la matriz de asignación nominal en esta clase de controladores de admisión puede llevar a una pérdida de contacto durante escenarios de interacción complejos debido a efectos aerodinámicos no modelados y dependientes del estado. Para abordar este problema, proponemos un método para identificar el mapa de esfuerzo a través de diferentes regiones de la orientación del vehículo en SO(3) utilizando datos experimentales de vuelo libre. Esto se logra formulando una optimización de Programación Cuadrática (QP) cuya solución proporciona la mejor aproximación del mapa de esfuerzo para una orientación dada del MRAV. La efectividad de este enfoque se demuestra experimentalmente, incluyendo contactos puntuales estáticos en varias orientaciones, contacto deslizante y tareas de encaje de clavijas en agujeros.
Descripción
En este artículo, presentamos un esquema de interacción física para vehículos aéreos multirrotor omnidireccionales (MRAV) equipados con hélices fijas inclinadas y no coplanares, basado en una arquitectura de control de admisión. Se emplea un observador de esfuerzo externo para estimar el esfuerzo de interacción en el efector final, eliminando así la necesidad de un sensor de fuerza/torque adicional. Mostramos que el uso de la matriz de asignación nominal en esta clase de controladores de admisión puede llevar a una pérdida de contacto durante escenarios de interacción complejos debido a efectos aerodinámicos no modelados y dependientes del estado. Para abordar este problema, proponemos un método para identificar el mapa de esfuerzo a través de diferentes regiones de la orientación del vehículo en SO(3) utilizando datos experimentales de vuelo libre. Esto se logra formulando una optimización de Programación Cuadrática (QP) cuya solución proporciona la mejor aproximación del mapa de esfuerzo para una orientación dada del MRAV. La efectividad de este enfoque se demuestra experimentalmente, incluyendo contactos puntuales estáticos en varias orientaciones, contacto deslizante y tareas de encaje de clavijas en agujeros.