Geometry-morphing Micro Aerial Vehicles (MAVs) are gaining more and more attention lately, since their ability to modify their geometric morphology in-flight increases their versatility, while expanding their application range. In this novel research field, most of the works focus on the platform design and on the low-level control part for maintaining stability after the deformation. Nevertheless, another aspect of geometry morphing MAVs is the association of the deformation with respect to the shape and structure of the environment. In this article, we propose a novel Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) structure that modifies the morphology of a quadrotor based on the environmental entrances geometrical shape. The proposed method considers restricted entrances as a constraint in the NMPC and modifies the arm configuration of the MAV to provide a collision free path from the initial position to the desired goal, while passing through the entrance. To the authors' best knowledge, this work is the first to connect the in-flight morphology with the characteristics of environmental shapes. Multiple simulation results depict the performance and efficiency of the proposed scheme in scenarios where the quadrotor is commanded to pass through restricted areas.


翻译:最近,几何变形微型航空飞行器(MAV)越来越受到越来越多的关注,因为它们在飞行中改变其几何形态形态的能力增加了其多功能性,同时扩大了应用范围。在这个新颖的研究领域,大多数工程侧重于平台设计和在变形后维持稳定的低水平控制部分。然而,几何变形微型航空飞行器的另一个方面是变形与环境形状和结构的变形相关联。在本条中,我们提议了一个新的非线性模型预测控制结构,以改变以环境入口几何形状为基础的二次钻探器的形态。拟议方法将限制入口视为NMPC的制约因素,并修改MAV的手臂配置,以提供从最初位置到预期目标的无碰撞路径,同时穿过入口。据作者所知,这项工作首先将飞行形态与环境形状的特性联系起来。多位模拟结果描述了在受限制的通过地面控制地区,拟议图案的性能和效率。

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