Design et développement d'un quadrirotor joueur de tennis de table avec des hélices inclinables

Les bras manipulateurs joueurs de tennis de table les plus avancés sont chers et leur configuration requière beaucoup d'espace. On pourrait considérer l'utilisation de robots aériens pour exécuter cette tâche, mais la plupart des avions à décollage et atterrissage verticales (ADAV) ne sont pas suffisamment rapides pour reproduire des mouvements de frappes. L'objectif de la recherche présentée dans ce mémoire est de développer un nouveau type de robot aérien joueur de tennis de table. Un prototype de quadrirotor ayant des hélices inclinables est d'abord considéré pour permettre de suivre des trajectoires agressives. Le robot a besoin d'atteindre des vitesses de 3.5 m/s au point d'impact et de rester suffisamment léger pour être agile. Ensuite, pour obtenir de hautes performances sur ce requis, un contrôleur Itérative Linéaire Quadratique Régulateur (iLQR) qui suit des trajectoires ayant un snap minimum est implémenté. Le contrôle de la boucle interne est délégué à un microcontrôleur PX4 pour le tangage, le lacet et le roulis pour assurer une bonne robustesse et une haute fréquence. Cette approche est testée dans une simulation réaliste et ensuite le framework complet pour cette application est développer sur un ordinateur embarqué. Des résultats expérimentaux ont été obtenus avec des caméras de capture de mouvements donnant la position et le temps d'impact. Cette information est envoyée au quadrirotor par communication sans-fil et la trajectoire est exécutée immédiatement. Au meilleur de nos connaissances, il s'agit du premier robot aérien étant capable de retourner des balles de tennis de table lancées par un humain. Un taux de succès de 40% est obtenu sur les frappes avec le modèle réel du quadrirotor, significativement supérieur à ce qui était possible d'atteindre auparavant avec un quadrirotor.