7、仿生机器鸟着陆的机器人传感仿真方案

仿生机器鸟着陆的机器人传感仿真方案

1. 相关工作

现有的扑翼机模拟器主要聚焦于动力学和飞行控制的研究。例如，有研究分析飞行器的稳定性和可控性，以此控制扑翼机器人的非线性飞行；还有研究考虑流固耦合和飞行动力学行为，模拟扑翼机的柔性多体动力学，以设计能够平稳飞行的机器人模型。另外，像“Flappy hummingbird”这样的开源动态模拟器，旨在方便扑翼机器人飞行控制架构的设计和验证。

不过，目前还没有专门用于在扑翼机飞行过程中获取传感器信息的仿真工具。机器人仿真工具在将算法应用于真实平台之前，可用于测试和评估机器人算法。常见的机器人模拟器有Gazebo和V - REP，游戏引擎如Airsim和CARLA也被用于开发机器人模拟器。

本文提出的多传感器仿真架构，通过并行集成Gazebo和虚幻引擎4（UE4），在扑翼机器人飞行过程中获取传感器测量值。Gazebo可模拟基于帧的相机、激光、力和距离传感器等；UE4则是事件相机模拟器的一部分。这两个模拟器都集成在机器人操作系统（ROS）中。

2. 设计要求

本工作旨在获取扑翼机着陆过程中用于机器人感知的模拟多传感器测量值。为实现这一目标，设计的工具需满足以下要求：
- 模拟仿生轨迹 ：平台要能够模拟仿生轨迹，以模仿鸟类飞行时的动作。Tau理论描述了动物和人类利用与物体或表面的接触时间来引导运动的原理，该理论已应用于空中机器人，用于引导和控制多旋翼平台的对接和着陆。
- 包含常用感知传感器 ：模拟器需包含机器人感知中最常用的传感器类型。硬件传感器的选择要考虑定位、建图、避障和物体识别所需的信息。由于扑翼