Design, fabrication, and soft impact modeling and simulation of a collision-resilient foldable micro quadcopter

Çok sayıda sensör ve sensör birleştirme yöntemi kullanan mobil robot navigasyonu ve engellerden kaçınma algoritmalarındaki kayda değer gelişmelere rağmen, hareketli robotların kapalı ve dağınık alanlarda navigasyonu hala büyük bir zorluktur. Bu robotların etrafındaki objelere çarpması ve bu nesneler ile fiziksel etkileşimde bulunması kaçınılmazdır. Bu durum dikey iniş-kalkış yapabilen insansız hava araçları gibi doğal olarak dengesiz olan araçlarda daha da önemli hale gelmekte ve ufak hatalar ve bozunumlar sistemde ciddi kazalara sebep olmaktadır. Bu tezde çarpışmaya dayanıklı, mikro ve dört pervaneli helikopter robotun origamiden esinlenen tasarım ve üretiminden bahsedilmiştir. Oldukça hafif (en fazla 200 gram) olan bu robot dış mekanların denetleme ve gözetlenmesi amacıyla tasarlanmıştır. Bu etkilere dayanıklı hava aracı dış etkilere bağlı olarak 5 – 10 dakika arasında kararlı bir uçuş gerçekleştirebilmektedir. Bu özel insansız hava aracı için tasarlanmış gerçekçi özellikleri temsil etmek için bir dinamik model türetilmiştir. Buna ek olarak, yumuşak gövdenin çevredeki nesneler ile çarpışması viskoelastik temas kuvveti olarak modellenmiş ve robotun dinamik modeline eklenmiştir. Ayrıca, yumuşak tamponlar ile yüzey arasındaki temas dinamik sürtünme kuvveti modellenmiştir. Geliştirilen dinamik model çarpışmaya dayanıklı robotun etkisini simüle etmek için iki farklı ortamda kullanılmıştır. Bunlar MATLAB Simulink ve ROS Gazebo ortamlarıdır. Basamaklı yapıya sahip PID kontrolcü hem düşük-seviye (yönelim) hem de yüksek-seviye (global posizyon) kontrolde simülasyonlar ve deneyler için kullanılmıştır. Bu yumuşak darbe simülasyonlarının sonuçları deneyler ile uyumlu sonuçlar vermiştir. Bu uyumlu hava aracı için eski haline gelme katsayısı (CoR) hem deneylerde hem de simülasyonda [0.5 0.6] aralığında kalmıştır. Bu insansız hava aracının çarpışmaları sönümleyebildiğini ortaya koymaktadır.