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Landing of VTOL UAVs Using a Stationary Robot Manipulator: A New Approach for Coordinated Control

Maier, Moritz und Kondak, Konstantin (2015) Landing of VTOL UAVs Using a Stationary Robot Manipulator: A New Approach for Coordinated Control. In: IEEE Conference on Decision and Control, Seiten 1497-1502. IEEE Control Systems Society (CSS). IEEE Conference on Decision and Control (CDC), 2015-12-15 - 2015-12-18, Osaka, Japan. doi: 10.1109/CDC.2015.7402422. ISBN 978-1-4799-7885-4.

[img] PDF (CDC 2015 conference paper, Moritz Maier - Landing of VTOL UAVs Using a Stationary Robot Manipulator: A New Approach for Coordinated Control)
1MB

Kurzfassung

This paper deals with the landing of VTOL UAVs under severe conditions. We present a novel system based on a robot manipulator, which is used to support a UAV in the last, most challenging, landing phase. In this phase, the aerial vehicle is connected to the robot by means of a universal hinge. This allows to decouple the UAV’s orientation from the robot’s end-effector orientation. The main contribution of the paper is a new control approach for the whole system composed of a VTOL UAV and a manipulator. A combination of a backstepping controller accounting for the UAV’s dynamics with an impedance controller for the manipulator is used for co- ordinated control of the whole system. The proposed approach allows to independently control position and orientation of a VTOL UAV, whereby an arbitrary stable attitude controller can be used for the flying vehicle. The advantage of the presented approach is that the interaction forces between robot and UAV are taken into account explicitly and that a Lyapunov stability proof for the UAV subsystem can be derived directly. Robustness and performance of the control approach are investigated in simulation and experiments. The experimental results for an AR.Drone quadrotor and a DLR/KUKA light-weight robot with seven degrees-of-freedom are presented in the paper.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/100639/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vorlesung)
Titel:Landing of VTOL UAVs Using a Stationary Robot Manipulator: A New Approach for Coordinated Control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Maier, Moritzmoritz.maier (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kondak, Konstantinkonstantin.kondak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2015
Erschienen in:IEEE Conference on Decision and Control
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/CDC.2015.7402422
Seitenbereich:Seiten 1497-1502
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Astolfi, Alessandroa.astolfi (at) imperial.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE Control Systems Society (CSS)
Name der Reihe:IEEE Conference on Decision and Control (CDC)
ISBN:978-1-4799-7885-4
Status:veröffentlicht
Stichwörter:robotics, UAVs, nonlinear control, rigid-body dynamics
Veranstaltungstitel:IEEE Conference on Decision and Control (CDC)
Veranstaltungsort:Osaka, Japan
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:15 Dezember 2015
Veranstaltungsende:18 Dezember 2015
Veranstalter :IEEE Control Systems Society (CSS)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Terrestrische Assistenz-Robotik (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Maier, Moritz
Hinterlegt am:04 Jan 2016 11:07
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:06

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