動的環境におけるUAVの視覚ナビゲーション・制御・障害物回避の統合
Joint Vision-Based Navigation, Control and Obstacle Avoidance for UAVs in Dynamic Environments
視覚ナビゲーションと楕円体反発領域による障害物回避を最適制御問題として統合し、数ミリ秒で解くことで動的環境でも安全に目標へ到達するUAV軌道生成手法を提案した。
著者: Ciro Potena, Daniele Nardi, Alberto Pretto
分類: cs.RO
原文アブストラクト
This work addresses the problem of coupling vision-based navigation systems for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) with robust obstacle avoidance capabilities. The former problem is solved by maximizing the visibility of the points of interest, while the latter is modeled by means of ellipsoidal repulsive areas. The whole problem is transcribed into an Optimal Control Problem (OCP), and solved in a few milliseconds by leveraging state-of-the-art numerical optimization. The resulting trajectories are well suited for reaching the specified goal location while avoiding obstacles with a safety margin and minimizing the probability of losing the route with the target of interest. Combining this technique with a proper ellipsoid shaping (i.e., by augmenting the shape proportionally with the obstacle velocity or with the obstacle detection uncertainties) results in a robust obstacle avoidance behavior. We validate our approach within extensive simulated experiments that show effective capabilities to satisfy all the constraints even in challenging conditions. We release with this paper the open source implementation.
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