Inverted landing is a challenging feat to perform in aerial robots, especially without external positioning. However, it is routinely performed by biological fliers such as bees, flies, and bats. Our previous observations of landing behaviors in flies suggest an open-loop causal relationship between their putative visual cues and the kinematics of the aerial maneuvers executed. For example, the degree of rotational maneuver (therefore the body inversion prior to touchdown) and the amount of leg-assisted body swing both depend on the flies' initial body states while approaching the ceiling. In this work, by using a physics-based simulation with experimental validation, we systematically investigated how optimized inverted landing maneuvers depend on the initial approach velocities with varied magnitude and direction. This was done by analyzing the putative visual cues (that can be derived from onboard measurements) during optimal maneuvering trajectories. We identified a three-dimensional policy region, from which a mapping to a global inverted landing policy can be developed without the use of external positioning data. In addition, we also investigated the effects of an array of landing gear designs on the optimized landing performance and identified their advantages and disadvantages. The above results have been partially validated using limited experimental testing and will continue to inform and guide our future experiments, for example by applying the calculated global policy.


翻译:在空中机器人中,特别是没有外部定位,反向着陆是一项具有挑战性的壮举。然而,它通常由蜂、苍蝇和蝙蝠等生物飞行者进行。我们以前对飞蝇中着陆行为的观察表明,在飞行动作的表面信号和动力学之间,存在着开放环形的因果关系。例如,旋转式动作的程度(因此在触碰前身体会倒转)和腿辅助机体的摆动量都取决于苍蝇最初的身体状态,同时接近天花板。在这项工作中,通过以物理为基础的模拟进行实验性验证,我们系统地调查了如何优化反向着陆动作取决于最初的方法速度和不同尺寸和方向。这是通过分析在最佳操纵轨迹时(从机上测量得出的)的表面信号来完成的。我们确定了一个三维政策区域,从那里可以进行测绘到全球反向倾斜着陆政策,而无需使用外部定位数据。此外,我们还利用物理模拟模拟模拟的着陆定位模型,将部分地试验结果用于测试。

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