面向接触作业的飞行机械臂技术.pdf

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1、面向接触作业的飞行机械臂技术 宋光明 2023年06月29日 机器人传感与控制技术研究所 江苏省远程测控技术重点实验室 东南大学 第六届全国电力机器人技术应用与创新发展论坛 汇报提纲 2 一、研究背景 二、研究现状 三、研究内容 面向接触作业的飞行机械臂技术 一、研究背景 3 多旋翼无人机技术近年来逐渐成熟 传统无人机的主动物理交互作业能力亟待提高 航拍测绘 安防巡检 农林植保 高处环境物理交互作业 高风险 高成本 低效率 人工方式为主 一、研究背景 4 飞行机械臂是由旋翼无人机和机械臂组成的新型飞行机器人系统 无人机 灵活机动 机械臂 交互作业 高风险 高成本 低效率 解决 机械与运载工程领

2、域 TOP10工程研究前沿 机器人与自动化领域近十年研究热点 传统人工高处作业方式三大痛点 一、研究背景 5 运输作业 接触作业 吊挂 抓持 定点 滑动 干预 作业对象没有环境约束 相关技术开展研究早 逐渐成熟并推广应用 作业对象受到环境约束 接触交互效应持续存在 交互控制难度高 飞行机械臂的交互作业模式主要分为运输作业和接触作业两类 二、国内外研究现状-运输作业 9 无人机采用线绳或吊舱带载快递、电力施工、消防、军事 吊挂作业 无人机加装抓持器或机械臂提升主动作业能力 抓持作业 直升机下方安装夹爪 美国耶鲁大学，2010 旋翼机上方安装夹爪 日本立命馆大学，2015 旋翼机下方安装机械臂 美

3、国Energid公司，2016 二、国内外研究现状-运输作业-抓持作业 10 常规旋翼无人机+单机械臂/夹爪 常规旋翼无人机+多机械臂/夹爪 异构双机械臂 日本立命馆大学，2018 二自由度机械臂 韩国首尔国立大学，2013 七自由度机械臂 德国宇航中心，2016 折叠伸缩臂 韩国首尔国立大学，2018 同构双机械臂 西班牙塞维利亚大学，2017 三自由度并联臂 法国国家科研中心，2017 仿鸟双腿爪设计 美国斯坦福大学，2021 同构三机械臂 日本立命馆大学，2020 二、国内外研究现状-运输作业-抓持作业 11 全驱动旋翼无人机+机械臂/夹爪 三自由度并联臂 瑞士苏黎世联邦理工学院，202

4、1 六自由度并联臂 美国丹佛大学，2013 单自由度机械臂 法国国家科研中心，2018 四自由度机械臂 中国东北电力大学，2018 四轴组合体+夹爪 韩国首尔国立大学，2018 三自由度机械臂 美国内华达大学，2018 三自由度机械臂 中国东南大学，2023 七自由度机械臂 德国宇航中心，2019 机身固连的侧向支撑臂 德国卡尔斯鲁厄理工学院，2010 二、国内外研究现状-接触作业 12 常规旋翼无人机+机械臂/末端执行器 三自由度并联臂+三自由度末端执行器 荷兰屯特大学，2012 机身固连的侧向边框 瑞士苏黎世联邦理工学院，2014 双机械臂 克罗地亚萨格勒布大学，2014 单自由度机械臂

5、德国马普生物控制论研究所，2015 四自由度机械臂 西班牙塞维利亚大学，2017 单自由度直线伸缩机构 英国布里斯托大学，2018 三自由度并联臂 英国伦敦帝国理工学院，2019 机身固连的延长杆臂 瑞士苏黎世联邦理工学院，2018 Voliro T 瑞士Voliro AG公司，2019 六自由度机械臂 西班牙先进航空航天技术中心，2018 二、国内外研究现状-接触作业 13 全驱动旋翼无人机+机械臂/末端执行器 Skygauge 加拿大Skygauge Robotics公司，2019 两自由度机械臂 法国国家科研中心，2019 机身固连的单杆臂 荷兰屯特大学，2020 机身固连的双杆臂 美国

6、普渡大学，2020 单自由度机械臂 美国新泽西理工学院，2021 二、国内外研究现状-接触作业-电力行业应用 14 树障切割清理 日本立命馆大学，2017 树障切割清理 南京航空航天大学，2019 喷水清洗 澳大利亚Techno Clean公司，2022 线路清障 喷火清障 南方电网广州供电局，2015 光伏清洗 HELIOS系统（无人机+机器人）比利时ART robotics公司，2022 Drone Robot 韩国成均馆大学，2020-2025 二、国内外研究现状-接触作业-电力行业应用 15 Voliro T：电力铁塔涂层测厚 瑞士Voliro