The Modboat is a low-cost, underactuated, modular robot capable of surface swimming, docking to other modules, and undocking from them using only a single motor and two passive flippers. Undocking is achieved by causing intentional self-collision between the tails of neighboring modules in certain configurations; this becomes a challenge, however, when collective swimming as one connected component is desirable. In this work, we develop a centralized control strategy to allow \textit{arbitrary} configurations of Modboats to swim as a single steerable vehicle and guarantee no accidental undocking. We also present a simplified model for hydrodynamic interactions between boats in a configuration that is tractable for real-time control. We experimentally demonstrate that our controller performs well, is consistent for configurations of various sizes and shapes, and can control both surge velocity and yaw angle simultaneously. Controllability is maintained while swimming, but pure yaw control causes lateral movement that cannot be counteracted by the presented framework.


翻译:摩托船是一个低成本、 低活性、 模块化的机器人,能够进行地表游泳, 与其他模块对接, 并用单一的发动机和两只被动的拖动器脱离它们。 通过在某些配置中引起相邻模块尾部之间故意自相残差, 解剖成为了挑战。 但是, 当集体游泳作为一个连接组件是可取的时, 这成为了挑战 。 在这项工作中, 我们开发了一个集中的控制策略, 允许摩托船的配置作为单一的可控车辆游泳, 并且保证不发生意外脱落 。 我们还提出了一个简化的船舶之间流体动力互动模式, 其配置可以实时控制。 我们实验性地证明, 我们的控制器运行良好, 在不同大小和形状的配置上保持一致, 并且可以同时控制快速快速和 斜角 。 在游泳时, 控制能力得到了维护, 但纯亚乌控制导致横向移动, 且无法被当前框架抵消 。

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