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Robot-assisted Landing of VTOL UAVs: Design and Comparison of Coupled and Decoupling Linear State-space Control Approaches

Maier, Moritz und Oeschger, André und Kondak, Konstantin (2016) Robot-assisted Landing of VTOL UAVs: Design and Comparison of Coupled and Decoupling Linear State-space Control Approaches. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation ICRA. IEEE Robotics and Automation Society. International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 16-21 May 2016, Stockholm, Sweden.

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5MB

Kurzfassung

This paper addresses the problem of landing a VTOL UAV using a serial robotic manipulator fixed to the landing surface, which assists the UAV during the last, most challenging, landing phase. In this phase, UAV and manipulator are connected via a universal hinge, which decouples the flying vehicle’s and the robot’s end-effector orientation. The main contribution of the paper is the design of a linear state-space controller for position and orientation of the UAV while it is fixed to the manipulator. Furthermore, we compare a coupled and a decoupling realization of the model-based controller with a model-free controller. Both model-based controllers consider the dynamics of an attitude-controlled aerial vehicle and use the acceleration of the robot’s end-effector as control input. All three controllers are validated and compared in experiments using a KUKA/DLR light-weight robot on a nonmoving base and an AR.Drone 2.0 quadrotor. The experimental results show that decoupling is superior to the coupled and the model-free approach, since the orientation of the UAV rotorcraft is controlled more precisely.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/105302/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Robot-assisted Landing of VTOL UAVs: Design and Comparison of Coupled and Decoupling Linear State-space Control Approaches
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Maier, MoritzMoritz.Maier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3447-7611NICHT SPEZIFIZIERT
Oeschger, Andréandre.oeschger (at) googlemail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kondak, KonstantinKonstantin.Kondak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Mai 2016
Erschienen in:IEEE International Conference on Robotics and Automation ICRA
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Okamura, Allisonaokamura (at) stanford.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hutchinson, Sethseth (at) illinois.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE Robotics and Automation Society
Status:veröffentlicht
Stichwörter:VTOL UAVs, quadrotors, robot manipulators, linear control
Veranstaltungstitel:International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
Veranstaltungsort:Stockholm, Sweden
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:16-21 May 2016
Veranstalter :IEEE Robotics and Automation Society
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:19 Jul 2016 09:22
Letzte Änderung:03 Aug 2023 15:02

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