要約
この研究では、車載の外受容センサーや高価な計算ユニットを必要としない動的着陸ソリューションを提案します。このソリューションでは、すべての位置特定および制御モジュールが地上の非慣性フレームで実行されます。
私たちのシステムは、着陸プラットフォームの視点から見た空中ロボットの相対状態推定器から始まります。UAV の状態追跡は、一連の搭載 LED マーカーと地上カメラを通じて行われます。
状態は多様体上で幾何学的に表現され、反復拡張カルマン フィルター (IEKF) アルゴリズムによって返されます。
続いて、着地プロセスをガイドする動作計画モジュールが開発され、微分平坦性特性を適用することで最小ジャーク軌道として定式化されます。
可視性と動的制約を考慮して、問題は二次計画法を使用して解決され、最終的なモーション プリミティブは区分的多項式によって表現されます。
一連の実験を通じて、18 cm x 18 cm のクアローターを 43 cm x 43 cm のプラットフォームに着陸させることに成功し、従来の方法と同等の性能を示すことで、このアプローチの適用可能性が検証されました。
最後に、将来の参考のために研究コミュニティに包括的なハードウェアとソフトウェアの詳細を提供します。
要約(オリジナル)
In this work, we propose a dynamic landing solution without the need for onboard exteroceptive sensors and an expensive computation unit, where all localization and control modules are carried out on the ground in a non-inertial frame. Our system starts with a relative state estimator of the aerial robot from the perspective of the landing platform, where the state tracking of the UAV is done through a set of onboard LED markers and an on-ground camera; the state is expressed geometrically on manifold, and is returned by Iterated Extended Kalman filter (IEKF) algorithm. Subsequently, a motion planning module is developed to guide the landing process, formulating it as a minimum jerk trajectory by applying the differential flatness property. Considering visibility and dynamic constraints, the problem is solved using quadratic programming, and the final motion primitive is expressed through piecewise polynomials. Through a series of experiments, the applicability of this approach is validated by successfully landing 18 cm x 18 cm quadrotor on a 43 cm x 43 cm platform, exhibiting performance comparable to conventional methods. Finally, we provide comprehensive hardware and software details to the research community for future reference.
arxiv情報
| 著者 | Li-Yu Lo,Boyang Li,Chih-Yung Wen,Ching-Wei Chang |
| 発行日 | 2024-01-21 09:53:59+00:00 |
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