Roller-Quadrotor is a novel hybrid terrestrial and aerial quadrotor that combines the elevated maneuverability of the quadrotor with the lengthy endurance of the ground vehicle. This work presents the design, modeling, and experimental validation of Roller-Quadrotor. Flying is achieved through a quadrotor configuration, and four actuators providing thrust. Rolling is supported by unicycle-driven and rotor-assisted turning structure. During terrestrial locomotion, the vehicle needs to overcome rolling and turning resistance, thus saving energy compared to flight mode. This work overcomes the challenging problems of general rotorcraft, reduces energy consumption and allows to through special terrain, such as narrow gaps. It also solves the obstacle avoidance challenge faced by terrestrial robots by flying. We design the models and controllers for the vehicle. The experiment results show that it can switch between aerial and terrestrial locomotion, and be able to safely pass through a narrow gap half the size of its diameter. Besides, it is capable of rolling a distance approximately 3.8 times as much as flying or operating about 42.2 times as lengthy as flying. These results demonstrate the feasibility and effectiveness of the structure and control in rolling through special terrain and energy saving.


翻译:Roller-Quadrotor是一个新型的混合陆空陆空四重三角体,它把夸德罗的高度机动性与地面车辆的漫长耐力结合起来。 这项工作展示了滚动夸德罗的设计、 建模和实验性验证。 飞行是通过一个夸德罗配置实现的, 以及提供推力的4个驱动器。 滚动得到单循环驱动和旋转器辅助的旋转结构的支持。 在地面移动期间, 车辆需要克服滚动和转动阻力, 从而与飞行模式相比节省能源。 这项工作克服了一般转转动器的棘手问题, 减少了能源消耗, 并允许通过特殊地形( 如狭小的空隙) 。 它还通过飞行解决了陆地机器人面临的避免障碍的挑战。 我们设计了飞行器的模型和控制器。 实验结果显示, 它可以在空中和地面移动移动移动之间转换, 并且能够安全地穿过其直径的一半的狭小的距离。 此外, 它能够旋转大约3.8倍的距离, 飞行或操作大约42.2次的飞行和特殊地形的距离, 以滚动的方式展示了可行性和速度控制。</s>

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