[1]王晓波,董二宝,金 虎,等.具有柔性抓手的四旋翼飞行器设计与实现[J].机械与电子,2018,(08):66-70.
 WANG Xiaobo,DONG Erbao,JIN Hu,et al.Design and implementation of a quadrotor with soft gripper[J].Machinery & Electronics,2018,(08):66-70.
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具有柔性抓手的四旋翼飞行器设计与实现
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《机械与电子》[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

卷:
期数:
2018年08期
页码:
66-70
栏目:
智能工程
出版日期:
2018-08-24

文章信息/Info

Title:
Design and implementation of a quadrotor with soft gripper
文章编号:
1001-2257(2018)08-0066-05
作者:
王晓波董二宝金 虎杨 杰许 旻
(中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系,安徽 合肥 230026)
Author(s):
WANG Xiaobo DONG ErbaoJIN HuYANG JieXU Min
(Department of Precision Mechanics and Instrument,School of Engineering Science,University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China)
关键词:
四旋翼飞行器 柔性抓手 姿态解算 串级PID
Keywords:
quadrotor soft gripper attitude solution cascade PID
分类号:
TP24
文献标志码:
A
摘要:
为了实现四旋翼飞行器与外界环境的交互,设计了一种具有柔性抓手的四旋翼飞行器系统,该系统主要由四旋翼飞行器和柔性抓手组成。首先对四旋翼飞行器的原理进行了阐述,然后对其进行了建模和姿态解算,并且采用串级PID算法实现了四旋翼飞行器稳定飞行; 其次,对柔性抓手的设计与制造过程进行了介绍,并且对柔性抓手进行了抓取测试; 最后,在室外环境对系统进行了测试。测试结果表明,设计的四旋翼飞行器及柔性抓手性能稳定可靠,两者结合可以实现空中的抓取和投放。
Abstract:
In order to achieve the interaction between the quadrotor and the external environment, this paper designs a quadrotor aircraft system with a soft gripper. The system is mainly composed of a quadrotor and a soft gripper. In this study, the principle of the quadrotor was described firstly, and then the modeling and attitude calculations were performed, and the cascaded PID algorithm was used to stabilize the quadrotor. Secondly, the design and manufacturing process of the soft gripper was introduced, and the soft gripper was tested in operation. Finally, the system was tested in an outdoor environment. The test results show that the designed quadrotor aircraft and the soft gripper have stable and reliable performance, and the combination of the two can realize aerial capture and deployment.

参考文献/References:

[1] 李选聪. 多旋翼无人机的机械臂抓取动力学分析和控制研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2016.
[2] 都业贵. 基于视觉伺服的飞行机械臂抓取控制[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2016.
[3] 杨庆华, 宋召青, 时磊. 四旋翼飞行器建模, 控制与仿真[J]. 海军航空工程学院学报, 2009, 24(5): 499-502.
[4] 赵继. 基于运动捕捉系统的四旋翼飞行器导航控制技术研究[D]. 南京:南京航空航天大学, 2015.
[5] 刘晓杰. 基于视觉的微小型四旋翼飞行器位姿估计研究与实现[D]. 长春: 吉林大学, 2009.
[6] 何瑜. 四轴飞行器控制系统设计及其姿态解算和控制算法研究[D]. 成都:电子科技大学, 2015.
[7] 丁君. 基于微惯性传感器的姿态算法研究[D]. 上海:上海交通大学, 2013.
[8] 李连仲, 王小虎, 蔡述江. 捷联惯性导航、制导系统中方向余弦矩阵的递推算法[J]. 宇航学报, 2006, 27(3):349-353.
[9] 吕印新, 肖前贵, 胡寿松. 基于四元数互补滤波的无人机姿态解算[J]. 燕山大学学报, 2014(2):175-180.
[10] EUSTON M, COOTE P, MAHONY R, et al. A complementary filter for attitude estimation of a fixed-wing UAV[C]// IESS/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems,2008:340-345.
[11] 李俊, 李运堂. 四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制[J]. 辽宁工程技术大学学报, 2012, 31(1):114-117.
[12] 姜成平. 一种四旋翼无人机控制系统的设计与实现研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2014.
[13] JIN H, DOPNG E, XU M, et al. Soft and smart modular structures actuated by shape memory alloy(SMA)wires as tentacles of soft robots[J]. Smart Material Structures, 2016, 25(8):085026.
[14] JIN H, DONG E, ALICI G, et al. A starfish robot based on soft and smart modular structure(SMS)actuated by SMA wires[J]. Bioinspiration & Biomimetics, 2016, 11(5):056012.
[15] JOSEPHINS S R SUNJAI N S,DHANALAKSHMI K. Differential resistance feedback control of a self-sensing shape memory alloy actuated system[J]. Isa Transactions, 2014, 53(2):289-297.

相似文献/References:

[1]唐舒放,王志胜,张 舵.基于光流定位的四旋翼飞行器技术研究[J].机械与电子,2019,(07):54.
 ,Research on Positioning Technology of Quadrotor UAV Based on Optical Flow[J].Machinery & Electronics,2019,(08):54.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2018-03-28
基金项目:国家自然科学基金面上项目(61773358); 国家自然科学基金面上项目(61375095)
作者简介:王晓波(1989-),男,河北邯郸人,硕士,研究方向为智能机器人; 董二宝(1982-),男,内蒙古呼和浩特人,博士,副教授,研究方向为仿生学与机器人、3D打印与生物医学工程、智能材料结构; 金 虎(1991-),男,安徽凤阳人,博士,研究方向为仿生机器人; 杨 杰(1946-),男,上海人,教授,博士研究生导师,研究方向为功能材料基础研究与
更新日期/Last Update: 2018-08-24