Analysis and development of a decoupling system for a collision resilient multicopter

The study describes how a mechanical decoupling system works on a multicopter in order to make it robust to collisions. This technology, initially developed at the École polytechnique fédérale de Lausanne by A. Briod, has been implemented in a product, Elios, commercialised by Flyability and used as reference throughout this work. The main goal is to develop and validate a multibody model in MBDyn of the quadcopter to assess the performance of this system and its dependence on several design parameters. In order to do that, each component of the decoupling system is validated through static experiments, together with impact models to represent realistically load transmission during collisions. The importance of the protective frame is also analysed and its nonlinear behaviour is implemented in the complete model. Results of parametric studies on the effect of flexibility, friction and center of mass unbalance are described, highlighting design guidelines to improve the overall performance of this system.

Questo lavoro descrive i principi di funzionamento di un sistema di disaccoppiamento meccanico per un quadricottero, al fine di renderlo resistente ad impatti. Questa tecnologia, inizialmente sviluppata all'École polytechnique fédérale de Lausanne da A. Briod, è stata implementata in un prodotto, Elios, commercializzato da Flyability e usato come riferimento per questo lavoro. L'obiettivo principale è sviluppare e validare un modello multicorpo in MBDyn del quadricottero per determinare le prestazioni di questo sistema e come queste siano influenzate da diversi parametri. A tal scopo, ogni componente del sistema di disaccoppiamento è validata tramite prove statiche. Modelli utilizzati per simulare impatti sono anche validati per rappresentare realisticamente la trasmissione di carichi durante collisioni. L'importanza della gabbia esterna è anche analizzata e il comportamento nonlineare è stato implementato nel modello completo. Risultati di studi parametrici su effetti di flessibilità, attrito e sbilanciamento del centro di massa sono descritti, indicando linee guida per migliorare le prestazioni complessive di questo sistema.