Propiedades Fundamentales de Actuación de Multirotores: Desacoplamiento de Fuerza-Momento y Robustez de Seguridad ante Fallos

En este artículo, arrojar luz sobre dos capacidades fundamentales de actuación de los multirotores. La primera es el grado de acoplamiento entre la fuerza total y el momento total generados por los hélices. La segunda es la capacidad de volar de manera robusta completamente en su lugar después de la pérdida de una o más hélices, en el caso de hélices monodireccionales. Estas se formalizan a través de la definición de algunas condiciones algebraicas sobre las matrices de asignación de control. La teoría es válida para cualquier multirotor, con un número, posición y orientación arbitrarios de las hélices. Como una demostración de la teoría general, mostramos que los hexarrotor estándar en forma de estrella con hélices colineales no son capaces de volar de manera robusta completamente en un lugar constante utilizando solo cinco de sus seis hélices. Para entender profundamente este resultado contraintuitivo, basta con aplicar nuestra teoría, que aclara el papel de los ángulos de inclinación y las ubicaciones de las hélices. La teoría también es capaz de explicar por qué, por el contrario, tanto los hexarrotor en forma de estrella inclinada como los hexarrotor en forma de Y pueden volar solo con cinco de seis hélices. El análisis es validado tanto con simulaciones como con resultados experimentales extensos que muestran el control de recuperación después de la pérdida de rotores.