多四旋翼协同控制运输缆绳悬挂载荷:障碍物感知规划与基于事件的非线性模型预测控制
机器人学
2025-03-26 v1 多智能体系统
摘要
本文介绍了一种用于协同控制多架四旋翼运输缆绳悬挂载荷的新方法,强调障碍物感知规划和基于事件的非线性模型预测控制(NMPC)。我们的方法通过结合用于全局路径规划的A*算法和用于局部控制的NMPC,将轨迹规划与实时控制集成在一起,增强了轨迹适应性和障碍物规避能力。我们提出了一种先进的事件触发控制系统,该系统根据通过动态生成的环境地图识别的事件进行更新。这些地图使用双摄像头设置构建,其中包括用于静态障碍物检测的多摄像头系统和用于高分辨率、低延迟动态障碍物检测的事件摄像头。这种设计对于处理传统摄像头可能忽略的快速移动和瞬态障碍物至关重要,特别是在具有快速运动和可变光照条件的环境中。当检测到新障碍物时,A*算法根据更新的地图重新计算航路点,确保安全高效的导航。这种实时障碍物检测和地图更新集成使系统能够自适应地响应环境变化,显著提高安全性和导航效率。该系统采用SLAM和目标检测技术,利用来自多摄像头、事件摄像头和IMU的数据进行精确定位和全面的环境映射。NMPC框架熟练地管理多架四旋翼和悬挂载荷的复杂动力学,结合安全约束以保持动态可行性和稳定性。广泛的仿真验证了所提出的方法,证明了在能源效率、计算资源管理和响应性方面的显著增强。
引用
@article{arxiv.2503.19135,
title = {Cooperative Control of Multi-Quadrotors for Transporting Cable-Suspended Payloads: Obstacle-Aware Planning and Event-Based Nonlinear Model Predictive Control},
author = {Tohid Kargar Tasooji and Sakineh Khodadadi and Guangjun Liu and Richard Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.19135},
year = {2025}
}