Dynamic model of an aerial manipulator with one actuated joint

Rotary winged aircrafts are suitable platforms for the creation of Unmanned Aerial Manipulators (UAMs), appropriate for missions void of human intervention, if not for the imposition of external commands. UAMs can physically interact with their surroundings, through grasping and manipulation, and are particularly suited for operations that could be too difficult or dangerous for human operators. The model of a hexacopter, with rigidly fixed parallel and non-inclined propellers, and its control system was recreated in a Co-Simulation environment, utilizing the Adams Multibody Dynamics (MBD) and the MATLAB Simulink Softwares. The implemented flight controller recreates the PX4 open source flight control software for drones and other unmanned vehicles. The behaviour of said system, disturbed by a one link manipulator, attached to its base, was studied. Such a single link manipulator can be interpreted as a representation for a more complex system or can be utilized as a counter balancing system, generating opposite forces and torques to an additional manipulator destabilizing its base.

Gli UAV (Unmanned aerial vehicles) sono aeromobili a pilotaggio remoto (APR), idonei per la creazione di manipolatori aerei, UAMs (Unmanned Aerial Manipulators), adatti a missioni prive di intervento umano, se non per l'imposizione di comandi esterni. Gli UAM possono interagire fisicamente con l'ambiente circostante, attraverso la presa e la manipolazione di oggetti, e sono particolarmente adatti per operazioni che potrebbero essere difficili o pericolose per operatori umani. Il modello di un esacottero con eliche parallele, rigidamente fisse e non inclinate e del suo sistema di controllo è stato ricreato in un ambiente di Co-Simulazione, utilizzando i software Adams, di simulazione MBD (Multibody Dynamics, dinamica multicorpo), e MATLAB Simulink. Il controllore di volo implementato ricrea l’autopilota del software di controllo di volo open source PX4, per droni e altri veicoli a pilotaggio remoto. È stato studiato il comportamento di tale sistema, disturbato da un manipolatore ad un singolo braccio, fissato alla sua base. Tale manipolatore può rappresentare un sistema più complesso, oppure può essere utilizzato per controbilanciare coppie generate da un ulteriore manipolatore apportato allo UAV.