面向未知环境中空中与静止目标拦截的自主协作多飞行器系统
机器人学
2021-09-02 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文介绍了 IISc-TCS 团队为 2020 年穆罕默德·本·扎耶德国际机器人挑战赛（Mohammed Bin Zayed International Robotics Challenge 2020）挑战 1 所设计的硬件-软件系统的开发与原型测试。挑战 1 的目标是使用合适的机械臂抓取悬停在机动飞行 UAV（无人机）上的球并戳破锚定在地面上的气球。为应对该挑战所完成的重要任务包括：在体积与载荷受限条件下设计开发具有高效抓取与戳破机构的硬件系统；设计适用于室外环境的基于视觉信息的精确目标拦截算法；以及开发用于执行复杂动态任务的多智能体空中动态系统的软件架构。本文设计了一种带末端执行器的单自由度机械臂用于抓取与戳破，并开发了用于在不确定环境中拦截目标的鲁棒算法。基于追踪交战与人工势函数的思想，提出了基于视觉的制导与跟踪律。本文提出的软件架构引入了一种任务管理系统（Operation Management System, OMS）架构，可在多架 UAV 之间协作分配静态与动态任务以执行给定任务。本工作的一个重要方面是所开发的所有系统均设计为完全自主模式运行。本文还给出了架构的详细描述，以及在 Gazebo 环境中完整挑战的仿真与现场实验结果。所提出的硬件-软件系统特别适用于反无人机系统，也可经修改以服务于若干其他应用。
引用
@article{arxiv.2109.00481,
title = {Autonomous Cooperative Multi-Vehicle System for Interception of Aerial and Stationary Targets in Unknown Environments},
author = {Lima Agnel Tony and Shuvrangshu Jana and Varun V. P. and Aashay Anil Bhise and Aruul Mozhi Varman S. and Vidyadhara B. V. and Mohitvishnu S. Gadde and Raghu Krishnapuram and Debasish Ghose},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.00481},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication at Springer Field Robotics journal