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Whole-Body Stabilization of a Cable-Suspended Multirotor Platform Carrying a Slung Load

Das, Hemjyoti und Zambella, Grazia und Ott, Christian (2025) Whole-Body Stabilization of a Cable-Suspended Multirotor Platform Carrying a Slung Load. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 22, Seiten 22337-22355. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TASE.2025.3588767. ISSN 1545-5955.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11082553

Kurzfassung

Suspended multirotor platforms are fascinating systems that can be employed in construction applications to provide safe transportation of heavy loads. Such a system comprising a cable-suspended platform with attached load features seven degrees of freedom (DoF) motion for the whole system. In this paper, we propose a composite whole-body control framework for the stabilization of the suspended multirotor platform system, leveraging singular perturbation theory to exploit the inherent three time-scale dynamics of the system. The control strategy computes the underactuated 3-DoF wrench space generated by the platform's actuation units for the stabilization of the complete system. Building upon this, we develop a superposition-based shared control approach and then compare the two controllers. Moreover, to address specific cases where the time-scale separation between two dynamics of the triple-spherical pendulum becomes negligible, we design an operational space controller. The control approaches are validated using both extensive numerical simulations and experiments in different scenarios. We also carried out numerical robustness and stability analysis of the whole system. Note that our system relies on only onboard sensors for state estimation, which makes it effective for real-life outdoor applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221899/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Whole-Body Stabilization of a Cable-Suspended Multirotor Platform Carrying a Slung Load
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Das, HemjyotiTU WienNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zambella, GraziaTU WienNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Juli 2025
Erschienen in:IEEE Transactions on Automation Science and Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:22
DOI:10.1109/TASE.2025.3588767
Seitenbereich:Seiten 22337-22355
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1545-5955
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Composite control, shared control, whole-body control, aerial robots, crane-load stabilization
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
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DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt MUltiSEnsor-ROboter für die Erkundung in Krisenszenarien [RO], R - Roboterdynamik & Simulation [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Klauer, Monika
Hinterlegt am:13 Jan 2026 12:35
Letzte Änderung:13 Jan 2026 12:35

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