图4 试验平台硬件设置

▌实验结果

本文设计的四个试验来验证本文提出的空中作业机器人的控制方法，分别为扰动抵抗试验、末端稳定试验、末端跟踪试验和空中编织试验。相关的实验视频如下：

▌总结

空中作业机器人的控制设计的挑战主要来源于飞行平台和机械臂之间的动力学耦合。针对这个挑战，我们提出了一种基于外部状态观测器（ESO）的空中作业机器人控制方法。该控制方法采用双层架构，最上层为协调控制，最下层为动力学控制。协调控制根据末端执行器的指令解算所需的飞行平台指令和机械臂指令，再将这些指令下发给下层动力学控制。动力学控制主要用于跟踪飞行平台和机械臂的指令，实现期望的控制目标。提出的算法具有四个特点，分别为：

1）使用ESO估计动力学耦合；

2）对机械臂的舵机要求低；

3）闭环动力学特性可设计且控制参数易于确定；

4）具有两种模式的协调规划算法，适应多场景应用需求。

本文提及的算法细节和硬件平台细节，请参见：H. Cao, Y. Li, C. Liu, and S. Zhao*, "ESO-Based Robust and High-Precision Tracking Control for Aerial Manipulation", IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, accepted, Mar 2023.

参考文献1.R. Fabre, Q. Rouxel, G. Passault, S. N’Guyen, and O. Ly, “Dynaban, an open-source alternative firmware for dynamixel servo-motors,” in Robot World Cup, pp. 169–177, Springer, 2016.

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