MorphoGear: Ein UAV mit mehrgliedrigem morphogenetischem Getriebe für die Fortbewegung auf rauhem Gelände

Основные понятия

Das MorphoGear-System ist eine neuartige Drohne mit vier Beinen, die zum Fliegen, Laufen und Greifen von Objekten in komplexen Umgebungen eingesetzt werden kann.

Аннотация

Das MorphoGear-System ist ein neuartiger Rotordrohnen-UAV mit morphogenetischem Getriebe. Es wird eine Beschreibung der Mechanik, Elektronik und Steuerungsarchitektur sowie des Laufverhaltens und der Analyse der Versuchsergebnisse gegeben.

Das MorphoGear kann fliegen, auf Oberflächen mit verschiedenen Gangarten laufen und Objekte mit vier kompatiblen Robotergliedmaßen greifen. Die Roboterbeine mit drei Freiheitsgraden (DoF) werden vom UAV als Pedipulatoren beim Laufen oder Fliegen und als Manipulatoren beim Agieren in der Umgebung verwendet.

Es wurden drei Arten von Robotergangarten entwickelt. Die experimentellen Ergebnisse zeigten einen geringen Querversatz des genauesten Gangs (Mittelwert von 1,9 cm und Maximum von 5,5 cm) und die Fähigkeit der Drohne, sich mit einer Schrittlänge von 210 mm fortzubewegen. Eine andere Art von Robotergang zeigte ebenfalls einen geringen Querversatz (Mittelwert von 2,3 cm und Maximum von 6,9 cm). Das vorgeschlagene MorphoGear-System kann potenziell eine Vielzahl von Aufgaben in der Umweltüberwachung, Lieferung und Hochgebirgsoperationen erfüllen.

Статистика

Die Entfernung zwischen den gegenüberliegenden Rotoren beträgt 800 mm, was den Einsatz von 13-Zoll-Rotorblättern an jedem Rotor ermöglicht.
Das Gewicht des gesamten Roboters beträgt 10,4 kg.

Цитаты

"MorphoGear ist in der Lage zu fliegen, auf Oberflächen mit mehreren Gangarten zu laufen und Objekte mit vier kompatiblen Robotergliedmaßen zu greifen."
"Die experimentellen Ergebnisse zeigten einen geringen Querversatz des genauesten Gangs (Mittelwert von 1,9 cm und Maximum von 5,5 cm) und die Fähigkeit der Drohne, sich mit einer Schrittlänge von 210 mm fortzubewegen."

Ключевые выводы из

MorphoGear

by Mikhail Mart... в arxiv.org 03-14-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.08340.pdf

Дополнительные вопросы

Wie könnte das MorphoGear-System in Zukunft für komplexere Manipulationsaufgaben auf dem Boden und in der Luft eingesetzt werden?

Das MorphoGear-System könnte in Zukunft für komplexere Manipulationsaufgaben durch die Implementierung von Deep Learning (DL)-Methoden genutzt werden. Diese Methoden könnten dem Roboter beibringen, welche Gliedmaßen für das Greifen und welche für die Stabilisierung in komplexen Manipulationsaufgaben verwendet werden sollen. Durch das Training des Systems mit verschiedenen Szenarien und Aufgaben könnte das MorphoGear-System autonom lernen, wie es seine Gliedmaßen effektiv einsetzen kann, um verschiedene Manipulationsaufgaben auf dem Boden und in der Luft zu bewältigen. Dies würde die Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit des Systems erheblich verbessern und es in der Lage machen, eine breite Palette von komplexen Aufgaben zu bewältigen.

Welche zusätzlichen Sensoren oder Funktionen könnten dem MorphoGear-System hinzugefügt werden, um seine Fähigkeiten in unwegsamen Umgebungen weiter zu verbessern?

Um die Fähigkeiten des MorphoGear-Systems in unwegsamen Umgebungen weiter zu verbessern, könnten zusätzliche Sensoren und Funktionen implementiert werden. Zum Beispiel könnten Tiefenkameras oder Lidar-Sensoren hinzugefügt werden, um dem System eine bessere Umgebungswahrnehmung zu ermöglichen und Hindernisse präziser zu erkennen. Inertiale Messeinheiten (IMUs) könnten zur Verbesserung der Stabilität und Orientierung des Roboters beitragen. Darüber hinaus könnten Drucksensoren an den Gliedmaßen angebracht werden, um die Interaktion mit Objekten und den Boden zu erfassen. Die Integration von Kollisionserkennungsalgorithmen und adaptiven Steuerungssystemen könnte dem MorphoGear-System helfen, sich besser an unvorhergesehene Situationen anzupassen und sicherer in schwierigen Umgebungen zu navigieren.

Wie könnte das Konzept des MorphoGear-Systems auf andere Anwendungsbereiche wie Rettungseinsätze oder Inspektionsaufgaben in schwer zugänglichen Gebieten übertragen werden?

Das Konzept des MorphoGear-Systems könnte auf andere Anwendungsbereiche wie Rettungseinsätze oder Inspektionsaufgaben in schwer zugänglichen Gebieten übertragen werden, indem es an die spezifischen Anforderungen dieser Bereiche angepasst wird. Zum Beispiel könnte das System mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet werden, um lebensrettende Ausrüstung zu transportieren oder um Umgebungen mit begrenzter Sicht zu erkunden. In Rettungsszenarien könnte das MorphoGear-System mit Wärmebildkameras oder Gasdetektoren ausgestattet werden, um nach Überlebenden zu suchen oder gefährliche Substanzen zu identifizieren. Für Inspektionsaufgaben in schwer zugänglichen Gebieten könnten spezielle Werkzeuge oder Sensoren integriert werden, um Strukturen zu überprüfen oder Umweltproben zu sammeln. Durch die Anpassung des Systems an die Anforderungen dieser Anwendungsbereiche könnte das MorphoGear-System einen bedeutenden Beitrag zur Verbesserung von Rettungs- und Inspektionsoperationen in schwierigen Umgebungen leisten.