Autonomous missions of small unmanned aerial vehicles (UAVs) are prone to collisions owing to environmental disturbances and localization errors. Consequently, a UAV that can endure collisions and perform recovery control in critical aerial missions is desirable to prevent loss of the vehicle and/or payload. We address this problem by proposing a novel foldable quadrotor system which can sustain collisions and recover safely. The quadrotor is designed with integrated mechanical compliance using a torsional spring such that the impact time is increased and the net impact force on the main body is decreased. The post-collision dynamics is analysed and a recovery controller is proposed which stabilizes the system to a hovering location without additional collisions. Flight test results on the proposed and a conventional quadrotor demonstrate that for the former, integrated spring-damper characteristics reduce the rebound velocity and lead to simple recovery control algorithms in the event of unintended collisions as compared to a rigid quadrotor of the same dimension.


翻译:小型无人驾驶飞行器(无人驾驶飞行器)的自主飞行任务容易因环境扰动和定位错误而发生碰撞,因此,为了防止车辆和(或)有效载荷损失,宜在关键的航空飞行任务中进行能够承受碰撞和进行回收控制的无人驾驶飞行器(无人驾驶飞行器),为防止车辆和(或)有效载荷损失,我们建议采用新的可折叠的夸德罗系统来解决这个问题,这种系统可以维持碰撞和安全恢复。在设计夸德罗时采用综合机械合规方法,使用脉冲弹簧,这样可以增加撞击时间,减少对主体的净冲击力。对爆炸后动力进行了分析,并提议设立一个回收控制器,使系统稳定在不发生更多碰撞的情况下徘徊到悬浮的位置。拟议中的飞行测试结果和常规的夸德罗地表明,对于前者而言,综合春季采样器特性会降低反弹速度,并在发生意外碰撞时导致简单的恢复控制算法,与同一层面的僵硬夸德罗相对。

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