PCVPC：面向敏捷四旋翼的感知约束视觉预测控制
机器人学
2021-09-24 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
我们提出了一种面向四旋翼的感知约束视觉预测控制（PCVPC）算法，使四旋翼能够在无任何位置信息的情况下进行激进飞行。我们的框架利用非线性模型预测控制（NMPC）来构建一个带约束的基于图像的视觉伺服（IBVS）问题。该框架综合考虑了四旋翼动力学、图像动力学、驱动约束与可见性约束，以处理高敏捷性的四旋翼机动。将IBVS应用于敏捷无人机面临两个主要挑战：（i）深度对剧烈姿态变化高度敏感；（ii）由于欠驱动特性，视觉伺服目标与动作目标之间存在冲突。针对第一个挑战，我们通过方位向量和距离对视觉特征进行参数化，从而使深度不再出现在图像动力学中。同时，我们利用四旋翼的预测姿态对未来视觉伺服代价中的旋转进行补偿，从而解决冲突问题。我们的仿真方法表明：（i）它可以在无任何位置信息下工作；（ii）在轨迹跟踪中可实现9 m/s的最大参考速度且不丢失目标；（iii）它可以从不同的初始构型到达一个路标，例如无人机竞速中的闸门。
引用
@article{arxiv.2109.11063,
title = {PCVPC: Perception Constrained Visual Predictive Control For Agile Quadrotors},
author = {Chao Qin and Hugh H. T. Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.11063},
year = {2021}
}
备注
7 pages, 7 figures