Анализ проблем разработки беспилотных летательных манипуляторов и физического взаимодействия БЛА с наземными объектами

Системный анализ, управление и обработка информации


Авторы

Ронжин А. Л. 1*, Нгуен В. В. 2**, Соленая О. Я. 2**

1. Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, Санкт-Петербург, 14 линия, 39, 199178, Россия
2. Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, ул. Большая Морская, 67, Санкт-Петербург, 190000, Россия

*e-mail: ronzhin@iias.spb.su
**e-mail: osolenaya@list.ru

Аннотация

Добавление бортовой системы манипулирования к беспилотному летательному аппарату (БЛА) существенно усложняет алгоритмы функционирования, конструкцию и ведет к увеличению габаритных размеров. Физическое взаимодействие манипулятора с объектами усложняет процесс стабилизации БЛА, что в свою очередь приводит к трудностям позиционирования БЛА и снижает точность наведения захвата. Кроме того, физическое взаимодействие манипулятора с объектами требует повышенных энергоресурсов БЛА. В статье проводится анализ современных исследований БЛА с манипулятором, в том числе проблем управления полетом, недопущения контакта с землей, окружающим пространством, а также манипуляций с захватываемым объектом. На основе проведенного анализа сформулирован перечень новых задач, возникающих при физическом взаимодействии БЛА с объектами посредством встроенного манипулятора.

Ключевые слова:

беспилотные летательные манипуляторы, БЛМ, беспилотные летательные аппараты, БЛА, мультикоптеры, физическое взаимодействие, коллаборативные роботы

Библиографический список

  1. Барбасов В.К., Орлов П.Ю., Фёдорова Е.А. Применение беспилотных летательных аппаратов для обследования линий электропередачи // Электрические станции. 2016. № 10 (1023). С. 31 – 35.

  2. Коротеев А.Ю., Ялпаев А.А., Фимушин Е.С. Конструкция винтокрылого высокоманевренного летательного аппарата // Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Новые технологии, материалы и оборудование российской авиакосмической отрасли», Казань, 10-12 августа 2016: сборник докладов в 2-х томах. – Казань: Академия наук Республики Татарстан, 2016. Т. 1. С. 80 – 85.

  3. Минин Н.В. Применение комбинированного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя в качестве двигательной установки для малоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=83960

  4. Залесский Б.А., Шувалов В.Б. Навигация БЛА с помощью бортовой видеокамеры: алгоритм и компьютерная модель // Научная визуализация. 2017. Т. 9. № 2. С. 13 – 25.

  5. Кулапин В.И., Князьков А.В., Егорихин А.С., Шевцов П.В. Автоматическая система управления прецизионной посадкой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) на наземную платформу беспроводной зарядки // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». – Пенза, Пензенский государственный университет, 2015. Т. 1. С. 244 – 246.

  6. Аксенов А.Ю., Зайцева А.А., Кулешов С.В., Ненаусников К.В. Варианты обеспечения посадки при автономном управлении беспилотными мультироторными летательными аппаратами // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=85880

  7. Данилов И.Ю., Афанасьев И.М., Магид Е.А. Автоматизированные системы для увеличения длительности полета электрических мультикоптеров // Материалы VII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Робототехника и искусственный интеллект», Красноярск, 11 декабря 2015: сборник трудов. – Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2016. С. 19 – 24.

  8. Гайдук А.Р., Капустян С.Г., Дьяченко А.А., Плаксиенко Е.А. Автономное осуществление миссий БЛА // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 1 (186). С. 87 – 96.

  9. Нго К.Т., Соленая О.Я., Ронжин А.Л. Анализ подвижных роботизированных платформ для обслуживания аккумуляторов беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=84444

  10. Иванов А.А., Шмаков О.А. Алгоритм определения внутренней геометрии манипулятора змеевидного типа при движении лидирующего звена по наращиваемой траектории // Труды СПИИРАН. 2016. Вып. 49. C. 190 – 207.

  11. Мотиенко А.И., Ронжин А.Л., Алтунин А.А., Крючков Б.И., Усов В.М. Эвакуация космонавта в скафандре во время внекорабельной деятельности на поверхности луны с участием аварийно-спасательных роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18. № 11. С. 734 – 739.

  12. Korpela C.M., Danko T.W., Oh P.Y. MM-UAV: Mobile Manipulating Unmanned Aerial Vehicle // Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2012, no. 65, pp. 93 – 101.

  13. Danko T.W., Oh P.Y. Design and Control of a Hyper-Redundant Manipulator for Mobile Manipulating Unmanned Aerial Vehicles // Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2014, no. 73, pp. 709 – 723.

  14. Gardecki S., Kasiński A., Bondyra A., Ga̧sior P. Multirotor Aerial Platform with Manipulation System – Static Disturbances // ICA 2017: Automation, 2017, pp. 357 – 366.

  15. Suarez A., Heredia G., Ollero A. Compliant and Lightweight Anthropomorphic Finger Module for Aerial Manipulation and Grasping. Robot 2015 // Second Iberian Robotics Conference, 02 December 2015, pp. 543 – 555.

  16. Orsag M., Korpela C., Oh P. Modeling and Control of MM-UAV: Mobile Manipulating Unmanned Aerial Vehicle // Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2013, no. 69, pp. 227 – 240.

  17. Khalifa A., Fanni M. A New Quadrotor Manipulation System: Modeling and Point-to-point Task Space Control // International Journal of Control, Automation and Systems, 2017, no. 15(3), pp. 1434 – 1446.

  18. Kobilarov M. Nonlinear Trajectory Control of Multi-body Aerial Manipulators // Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2014, no. 73, pp. 679 – 692.

  19. Chmaj G., Buratowski T., Uhl T., Seweryn K., Banaszkiewicz M. The Dynamics Influence of the Attached Manipulator on Unmanned Aerial Vehicle // Aerospace Robotics, 19 March 2013, pp. 109 – 119.

  20. Кодяков А.С., Павлюк Н.А., Будков В.Ю. Исследование устойчивости конструкции антропоморфного робота Антарес при воздействии внешней нагрузки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18. № 5. С. 321 – 327.

  21. Шляхов Н.Е., Ватаманюк И.В., Ронжин А.Л. Обзор методов и алгоритмов агрегации роя роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18. № 1. С. 22 – 29.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход