Dynamic and vibration analysis of a quadrotor type with a payload: insights for aerial medical product transportation

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dc.contributor.advisorBueno, Douglas Domingues [UNESP]
dc.contributor.authorGeronel, Renan Sanches
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.date.accessioned2023-02-23T12:39:02Z
dc.date.available2023-02-23T12:39:02Z
dc.date.issued2023-02-13
dc.description.abstractUnmanned Aerial Vehicles (UAVs) have gained rapid attention as a potential solution to overcome geographical and logistic challenges in different areas. In particular for medical and hospital products transportation, UAVs are used to assist health care services in the delivery of medical goods, including organs, vaccines and blood samples. However, some of these products are sensitive to vibration, which can decrease the therapeutic efficacy of the transported payload. Then, this thesis investigates the vibration characteristics of a payload carried by a quadrotor. A commercial UAV is used to evaluate the effect of the payload dynamics on the flight, by considering different attachment configurations. The results have shown an amplification of the quadrotor acceleration, highlighting the importance of controlling these vibrating effects. Regarding the dynamic models, a vertical vibrating payload is initially investigated, by assessing two different control strategies (quasi-open and closed loops). The combination of elastic attachment and suspended payload have been assessed. The Adaptive Sliding Mode Control have been designed to compensate the payload effects on the UAV dynamics. Therefore, oscillations caused by an attached mass, external disturbances and different dynamic configurations have become and important topic in UAV medical transportation. Low payload oscillations may guarantee a rapid spread and use of commercial UAVs for medical products delivery, with a high transportation reliability.pt
dc.description.abstractVeículos Aéreos não Tripulados (VANTs) tem ganhado rápida atenção como uma solução promissora para superar desafios logísticos e geográficos em diferentes aplicações. Em particular, para o transporte de produtos da área médica e hospitalar, VANTs são utilizados para auxiliar os serviços de saúde na entrega de produtos médicos, incluindo órgãos, vacinas e amostras de sangue. Entretanto, alguns desses produtos são sensíveis a vibração ou mudanças de temperatura, o que pode acarretar na diminuição no efeito terapêutico da carga transportada. Com isso, esta tese investiga as características de vibração de uma carga sendo transportada por um VANT. Um VANT comercial é usado para investigar o impacto da dinâmica da carga útil, usando diferentes configurações de anexos. Os resultados mostraram uma amplificação da aceleração do quadcóptero, destacando a importância de controlar esses efeitos. Com relação aos modelos dinâmicos, uma carga com vibração vertical é inicialmente investigada, pela utilização de duas abordagens de controles diferentes (circuitos quase-aberto e fechado). A combinação de fixação elástica e carga útil suspensa foi avaliada. O controle de modo deslizante adaptativo foi projetado para compensar os efeitos da carga útil na dinâmica do VANT. Portanto, oscilações causadas pela carga acoplada, distúrbios externos e diferentes configurações dinâmicas tem se tornado um importante tópico no transporte de produtos médicos por VANTs. Baixas oscilações de carga útil podem garantir uma rápida disseminação e uso desses veículos aéreos comerciais para entrega de produtos médicos, com alta confiabilidade de transporte.en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipIdCAPES: 001
dc.identifier.capes33004099082P2
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11449/239666
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.rights.accessRightsAcesso aberto
dc.subjectUnmanned Aerial Vehicleen
dc.subjectMedical and hospital products transportationen
dc.subjectPayload vibrationen
dc.subjectAdaptive sliding mode controlen
dc.subjectVeículos aéreos não tripuladospt
dc.subjectTransporte de produtos médicos e hospitalarespt
dc.subjectVibração da cargapt
dc.subjectControle de modo deslizante adaptativopt
dc.titleDynamic and vibration analysis of a quadrotor type with a payload: insights for aerial medical product transportationen
dc.title.alternativeDinâmica e análise de vibração de um quadricóptero com carga paga: percepções para o transporte aéreo de produtos médicospt
dc.typeTese de doutorado
unesp.campusUniversidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Engenharia, Ilha Solteirapt
unesp.embargoOnlinept
unesp.examinationboard.typeBanca públicapt
unesp.graduateProgramEngenharia Mecânica - FEISpt
unesp.knowledgeAreaMecânica dos sólidospt
unesp.researchAreaDinâmica e Controlept

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