Manipulação aérea ágil e cooperativa de uma carga suspensa por cabo

Os quadricópteros podem transportar cargas suspensas para locais de difícil acesso em alta velocidade. Dado que um único quadricóptero tem capacidades de carga limitadas, usar uma equipe de quadricópteros para manipular colaborativamente a pose inteira de um objeto pesado é uma solução escalável e promissora. No entanto, os algoritmos de controle existentes para sistemas de levantamento múltiplo permitem apenas operações de baixa velocidade e baixa aceleração devido ao acoplamento dinâmico complexo entre os quadricópteros e a carga, limitando seu uso em missões críticas em termos de tempo, como busca e resgate. Neste trabalho, apresentamos uma solução para aumentar substancialmente a agilidade dos sistemas de levantamento múltiplo suspensos por cabo. Ao contrário das soluções em cascata tradicionais, introduzimos uma estrutura baseada em trajetória que resolve o problema de planejamento de movimento cinodinâmico de corpo inteiro online, levando em conta os efeitos de acoplamento dinâmico e as restrições entre os quadricópteros e a carga. A trajetória planejada é fornecida aos quadricópteros como uma referência em um formato de horizonte móvel e é rastreada por um controlador a bordo que observa e compensa a tensão do cabo. Experimentos no mundo real demonstram que nossa estrutura pode alcançar pelo menos oito vezes mais aceleração do que métodos de ponta para seguir trajetórias ágeis. Nosso método pode até realizar manobras complexas, como voar por passagens estreitas em alta velocidade. Além disso, demonstra alta robustez contra incertezas de carga e perturbações do vento e não requer a adição de sensores à carga, demonstrando forte praticidade.