Multimodal UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) are rarely capable of more than two modalities, i.e., flying and walking or flying and perching. However, being able to fly, perch, and walk could further improve their usefulness by expanding their operating envelope. For instance, an aerial robot could fly a long distance, perch in a high place to survey the surroundings, then walk to avoid obstacles that could potentially inhibit flight. Birds are capable of these three tasks, and so offer a practical example of how a robot might be developed to do the same. In this paper, we present a specialized avian-inspired claw design to enable UAVs to passively perch and walk. The key innovation is the combination of a Hoberman linkage leg with Fin Ray claw that uses the weight of the UAV to wrap the claw around a perch, or hyperextend it in the opposite direction to form a ball shape for stable terrestrial locomotion. Because the design uses the weight of the vehicle, the underactuated design is lightweight and low power. With the inclusion of talons, the 45g claws are capable of holding a 700g UAV to an almost 20-degree angle on a perch. In scenarios where cluttered environments impede flight and long mission times are required, such a combination of flying, perching, and walking is critical.


翻译:多模式无人机(Unmanned Aerial Vehicles)很少有能够实现两种以上的模式,即飞行和行走,或飞行和停泊。然而,能够飞行、停泊和行走可以通过扩大操作范围进一步提高其实用价值。例如,空中机器人可以飞行长距离,停泊在高处以调查周围环境,然后行走以避开可能影响飞行的障碍物。鸟类能够完成这三个任务,因此它们是如何开发机器人实现这些任务的实际例子。在本文中,我们提出了一种专门的仿鸟爪设计,以实现UAV的被动式停泊和行走。关键的创新在于将Hoberman连杆腿与Fin Ray爪的结合,它利用了UAV的重量将爪环绕在停歇物上,或在相反方向上超宽地形成一个球形以实现稳定的陆地移动。由于设计使用了车体的重量,所以这个欠驱动的设计重量轻,功率低。加上猛禽类爪,这个45克的爪能够将700克的UAV保持在一个几乎20度的停歇角度上。在障碍物密集的环境中阻碍飞行,并需要长时间完成任务的场景中,这种飞行、停泊和行走的组合至关重要。

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