Lighter than Air Robots: Guidance and Control of Autonomous Airships

روبات هوایی سیستمی است که قادر به پرواز پایدار بدون کنترل مستقیم انسان و قادر به انجام یک کار خاص است. ربات سبک تر از هوا، یک ربات هوایی است که برای متعادل کردن وزن خود به بالابر استاتیک متکی است. همچنین می توان آن را به عنوان یک هواپیمای بدون سرنشین سبک تر از هوا یا یک کشتی هوایی بدون سرنشین با استقلال کافی تعریف کرد. سیستم‌های سبک‌تر از هوا به‌ویژه جذاب هستند، زیرا انرژی لازم برای نگه‌داشتن آنها در هوا کم است. آنها به طور فزاینده ای برای وظایف مختلفی مانند نظارت، نظارت، تبلیغات، حامل بار، حمل و نقل در نظر گرفته می شوند.

این کتاب خوانندگان را با یک استراتژی برنامه ریزی و کنترل سلسله مراتبی جدا شده آشنا می کند که کارآمدی آن از طریق تحقیقات ثابت شده است. این از سلسله مراتبی از ماژول ها با توابع به خوبی تعریف شده تشکیل شده است که با نرخ های مختلف کار می کنند و از بالا به پایین به هم مرتبط هستند. حلقه بیرونی که به صورت دوره‌ای بسته می‌شود، شامل یک جستجوی گسسته است که مجموعه‌ای از نقاط راه منتهی به هدف را ایجاد می‌کند و در عین حال از موانع و مناطق وزن‌دار اجتناب می‌کند. سطح دوم این مجموعه را هموار می کند تا مسیرهای ایجاد شده با توجه به محدودیت های سرعت و شتاب خودرو امکان پذیر باشد. سطح سوم مسیرهای قابل پرواز و زمان‌بندی شده را تولید می‌کند و آخرین سطح، کنترل‌کننده ردیابی است که تلاش می‌کند تا خطا بین مسیر اندازه‌گیری شده ربات و مسیر مرجع را به حداقل برساند.

این سلسله مراتب در ساختار و محتوای کتاب منعکس شده است. موضوعات مورد بررسی عبارتند از: مدل سازی، برنامه ریزی پرواز، طراحی مسیر و کنترل. در نهایت، برخی از پروژه های واقعی در پیوست توضیح داده شده است. این جلد برای محققان و متخصصان شاغل در رباتیک و اتوماسیون، فناوری هوافضا، کنترل و هوش مصنوعی مفید خواهد بود.

An aerial robot is a system capable of sustained flight with no direct human control and able to perform a specific task. A lighter than air robot is an aerial robot that relies on the static lift to balance its own weight. It can also be defined as a lighter than air unmanned aerial vehicle or an unmanned airship with sufficient autonomy. Lighter than air systems are particularly appealing since the energy to keep them airborne is small. They are increasingly considered for various tasks such as monitoring, surveillance, advertising, freight carrier, transportation.

This book familiarizes readers with a hierarchical decoupled planning and control strategy that has been proven efficient through research. It is made up of a hierarchy of modules with well defined functions operating at a variety of rates, linked together from top to bottom. The outer loop, closed periodically, consists of a discrete search that produces a set of waypoints leading to the goal while avoiding obstacles and weighed regions. The second level smoothes this set so that the generated paths are feasible given the vehicle's velocity and accelerations limits. The third level generates flyable, timed trajectories and the last one is the tracking controller that attempts to minimize the error between the robot measured trajectory and the reference trajectory.

This hierarchy is reflected in the structure and content of the book. Topics treated are: Modelling, Flight Planning, Trajectory Design and Control. Finally, some actual projects are described in the appendix. This volume will prove useful for researchers and practitioners working in Robotics and Automation, Aerospace Technology, Control and Artificial Intelligence.