پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 9 |
| تعداد شمارهها | 447 |
| تعداد مقالات | 5,734 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,047,191 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,547,388 |
طراحی مسیر کوادروتورهای همکار بهوسیله آرایش رهبر-پیرو بر مبنای کمترین انرژی مصرفی به منظور حمل بار | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 1، دوره 52، شماره 12، اسفند 1399، صفحه 3327-3340 اصل مقاله (2.28 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2019.15994.6245 | ||
| نویسندگان | ||
| حسین کیائی1؛ حمیدرضا حیدری* 2 | ||
| 1مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ملایر، ملایر | ||
| 2دانشگاه ملایر | ||
| چکیده | ||
| امروزه وسایل هوایی بدون سرنشین به دلیل هزینه پایین، قدرت مانور بالا، بقای خوب در هر دو زمینه نظامی و تجاری مورد توجه بسیار قرار گرفته اند. هنگام تعیین یک مأموریت برای چنین سیستمهایی، طراحی مسیر، عنصر حیاتی کل سیستم است. در میان وسایل هوایی بدون سرنشین، کوادروتورها از اهمیت بیشتری برخوردارند. توانایی های این وسیله در حمل و نقل بار هوایی توجه بسیاری از گروههای تحقیقاتی در سراسر جهان را به خود جلب کرده است. در این پژوهش طراحی مسیر بر مبنای کمترین انرژی مصرفی به منظور حمل بار مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر تابع هدف پیشنهادی به منظور طراحی مسیر بهینه برای حمل بار بر مبنای کاهش انرژی مصرف شده کوادروتورها می باشد. نتایج بیانگر کاهش ۳۵/۲۹% میانگین انرژی مصرفی یک کوادروتور در حالت همکار نسبت به یک کوادروتور در حالت انفرادی بود. همچنین این موضوع نشانگر افزایش ظرفیت حمل بار در حالت گروهی می باشد. از سوی دیگر آرایش رهبر پیرو مورد نظر نیز با توجه به روابط تعریف شده ایجاد، و تا انتهای مسیر حفظ شده است. نتایج شبیه سازی قدرت روش و توانایی آن برای حل مسائل پیچیده نظیر طراحی مسیر حرکت کوادروتورهای همکار به منظور حمل بار را نشان می دهد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| طراحی مسیر؛ رباتهای همکار؛ کوادروتور؛ کنترل بهینه؛ انتقال بار | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Cooperative path planning for leader – follower formation of Multi UAV based on the minimum energy consumption for load transportation | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hossein Kiaee1؛ Hamidreza Heidari2 | ||
| 1Mechanical Engineering, Malayer University,Malayer | ||
| 2Mechanical Engineering, Assistant Professor, Malayer,Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Today, unmanned aerial vehicles are highly considered for both military and commercial fields due to low cost, high maneuverability, and good survival. One of the most important design challenges of multi-unmanned aerial vehicle systems is mission planning. In the broad class of unmanned aerial vehicles, Quadrotor is an important member. The capabilities of this vehicle in load transportation has attracted the attention of many research groups around the world. In this paper, path planning based on the minimum energy consumption is studied for load transportation. The purpose of the present study is to investigate the effect of proposed cost function in order to obtain optimal path for transporting loads based on reducing the energy consumption of quadrotors. The results indicate the 35.29% energy consumption of multi unmanned aerial vehicle compared to the energy consumption of an individual quadrotor. This also leads to an increase in load carrying capacity. On the other hand, the leader- follower formation is preserved until the end of the path based on the defined relationships. The simulation results illustrate the power and efficiency of the method to overcome the high nonlinearity nature of the problem such as path optimization of multi-rotor helicopters. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Path planning, cooperative robots, Quadrotor, Optimal control, Load transportation | ||
| مراجع | ||
|
[1]L. Yang, J. Qi, J. Xiao, X. Yong, A literature review of UAV 3D path planning, in Proceeding of 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, Shenyang, China: IEEE, (2014) 2376-2381. [2] Atyabi, D. M. Powers, Review of classical and heuristic-based navigation and path planning approaches, International Journal of Advancements in Computing Technology, 5(14) (2013) 1-14. [3] Ghazbi, Y. Aghli, M. Alimohammadi, and A. Akbari, Quadrotors unmanned aerial vehicles: a review, International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems, 9(1) (2016) 309-333. [4] Hehn, R. Ritz and R. D’Andrea, Performance benchmarking of quadrotor systems using time-optimal control, Autonomous Robots, 33(1) (2012) 69-88. [5] Cetin, G. Yilmaz, Real-time autonomous uav formation flight with collision and obstacle avoidance in unknown environment, Journal of Intelligent and Robotic Systems, 84(4) (2016) 415-433. [6] Jeauneau, A. Kotenkoff, Path planner methods for UAVs in real environment, 12th IFAC Symposium on Robot Control, Budapest, Hungary, 51(22) (2018) 292-297. [7] Fu, J. Yu and Y. Mao, A heuristic evolutionary algorithm of UAV path planning, Wireless Communications and Mobile Computing, 28(5) (2018) 1-11. [8]Cai, J. Jia and J. Lei, Research on path optimization with PSO for unmanned vehicle, International Journal of Online and Biomedical Engineering, 11(8) (2015) 21-24. [9] Kahina, P. Spiteri and F. Demim, Application optimal control for a problem aircraft flight, Journal of Engineering Science and Technology, 11(1) (2016) 156-164. [10] K. Das, R. Fierro, V. Kumar, J.P. Ostrowski, J. Spletzer, C.J. Taylor, A vision-based formation control framework, IEEE transactions on robotics and automation, 18(5) (2002) 813-825. [11] Guanghua, L. Deyi, G. Wenyan, J. Peng, Study on formation control of multi-robot systems, in Proceeding of Intelligent System Design and Engineering Applications (ISDEA), IEEE, (2013) 1335-1339. [12] Fredslund, M.J. Mataric, A general algorithm for robot formations using local sensing and minimal communication, IEEE transactions on robotics and automation, 18(5) (2002) 837-846. [13] H. Pizetta, A.S. Brandão, M. Sarcinelli-Filho, Modelling and control of a pvtol quadrotor carrying a suspended load, in Proceeding of International Conference on Unmanned Aircraft Systems, Denver, CO, USA: IEEE, (2015) 444-450. [14] Palunko, P. Cruz, R. Fierro, Agile load transportation: safe and efficient load manipulation with aerial robots, IEEE robotics & automation magazine, 19(3) (2012) 69-79. [15] Faust, I. Palunko, P. Cruz, R. Fierro, L. Tapia, Automated aerial suspended cargo delivery through reinforcement learning, Artificial Intelligence, 247(1) (2017) 381-398. [16] Sreenath, N. Michael, V. Kumar, Trajectory generation and control of a quadrotor with a cable suspended load a differentially flat hybrid system, in Proceeding of International Conference on Robotics and Automation, Karlsruhe, Germany: IEEE, (2013) 4888-4895. [17] Tang, V. Kumar, Mixed integer quadratic program trajectory generation for a quadrotor with a cable-suspended payload, in Proceeding of International Conference on Robotics and Automation, Seattle, Washington, D.C: IEEE, (2015) 2216-2222. [18] A. Goodarzi, T. Lee, Dynamics and control ofquadrotor UAVs transporting a rigid body connected via flexible cables, in Proceeding of American Control Conference, IEEE, (2015) 4677-4682. [19] Lee, K. Sreenath, V. Kumar, Geometric control of cooperating multiple quadrotor UAVs with a suspended payload, in Proceeding of 52nd Annual Conference on Decision and Control, Florence, Italy: IEEE, (2013) 5510-5515. [20] H. Pizetta, A.S. Brandão, M. Sarcinelli-Filho, Cooperative quadrotors carrying a suspended load, in Proceeding of International Conference on Unmanned Aircraft Systems, Arlington, VA, USA: IEEE, (2016) 1049-1055. [21] Sreenath, V. Kumar, Dynamics, control and planning for cooperative manipulation of payloads suspended by cables from multiple quadrotor robots, in Proceeding of International Conference on Robotics: Sience and systems, Berlin, Germany: IEEE, (2013) 1-8. [22] K. Dhiman, A. Abhishek, M. Kothari, Cooperative load control and transportation, in: AIAA Information Systems, Aerospace, Eds., (2018) 0895. [23] Morbidi, R. Cano, D. Lara, Minimum-energy path generation for a quadrotor UAV, in Proceeding of International Conference on Robotics and Automation, Stockholm, Sweden: IEEE, (2016) 1492-1498. [24] Shirani, N. Majdeddin, I. Izadi, Cooperative load transport using multiple quadrotors, Distributed Autonomous Robotic Systems, Series Springer Tracts in Advanced Robotics, (2013). [25] Motors, Speed controls, Servo systems: an engineering handbook, Electro-Craft Corporation, (1977). [26] F. Gieras, Permanent magnet motor technology: design and applications: CRC press, (2002). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,657 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 4,002 |
||