Unmanned Aerial Vehicles (UAV) have continually proven their effectiveness in inspecting massive structures, difficult for humans to reach. However, maintenance, such as fixing or cleaning, is an area that is yet to be conquered by UAVs. This paper proposes a novel design of a coaxial hexarotor (Y6) with a tilt-rotor mechanism that can morph mid-air while hover, changing the flight stage from a horizontal to a vertical orientation and vice versa, thus allowing wall interaction maneuvers. Tilting rotors are located at a certain distance from the tilting axle. This configuration reduces the required distance between the wall and the drone. Thus, the entire system is more balanced since the heavy end effector is located closer to the drone’s center. Additionally, since GNSS is denied near the massive structure, a proper localization system is also required. In this paper, a visual-inertial localization method performed on the glass wall's surface is proposed and validated. To the best of our knowledge, this is the first work that shows a drone that utilizes a rotor offset that enables close contact interactions with any surface, which enhances the overall flight stability, thus broadening its application areas.
멀티로터는 사람이 접근하기 어려운 거대한 구조물을 검사하는 데 지속적으로 효용성을 입증해 왔다. 그러나 외벽의 수리나 청소 등의 분야는 아직 멀티로터가 정복하지 못한 지역이다. 본 논문은 공중에서 자세 전환이 가능한 틸트로터 메커니즘을 갖춘 동축 헥사로터(Y6)의 새로운 설계를 제안하며, 벽에서 자유로운 기동이 가능한 플랫폼을 제시한다. 기울여지는 로터는 회전 축에서 일정한 거리에 위치한다. 이러한 구성은 벽과 멀티로터 사이에 필요한 거리를 감소시킨다. 따라서 말단장치가 멀티로터 중심과 더 가까이 위치하기 때문에 전체 시스템의 안정성이 증대된다. 또 대형 구조물 근처에서 GNSS를 사용할 수 없기 때문에 적절한 위치 추정 시스템도 필요하다. 본 논문에서는 유리 외벽에서도 위치를 추정할 수 있는 영상-관성 위치 추정 알고리즘을 제안하고 효용성을 검증한다. 우리가 아는 바로는, 어떤 표면과도 밀접하게 접촉할 수 있는 로터 오프셋을 활용한 멀티로터를 최초로 제안하였으며, 이 플랫폼은 무거운 말단장치를 포함하였음에도 전체적인 비행 안정성이 보장되어 멀티로터의 투입 가능한 분야를 확장한다.
