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Theses

Contributions to optimal and reactive vision-based trajectory generation for a quadrotor UAV

Bryan Penin 1, 2
2 RAINBOW - Sensor-based and interactive robotics
Inria Rennes – Bretagne Atlantique , IRISA-D5 - SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE
Résumé : La vision représente un des plus importants signaux en robotique. Une caméra monoculaire peut fournir de riches informations visuelles à une fréquence raisonnable pouvant être utilisées pour la commande, l’estimation d’état ou la navigation dans des environnements inconnus par exemple. Il est cependant nécessaire de respecter des contraintes visuelles spécifiques telles que la visibilité de mesures images et les occultations durant le mouvement afin de garder certaines cibles visuelles dans le champ de vision. Les quadrirotors sont dotés de capacités de mouvement très réactives du fait de leur structure compacte et de la configuration des moteurs. De plus, la vision par une caméra embarquée (fixe) va subir des rotations dues au sous-actionnement du système. Dans cette thèsenous voulons bénéficier de l’agilité du quadrirotor pour réaliser plusieurs tâches de navigation basées vision. Nous supposons que l’estimation d’état repose uniquement sur la fusion capteurs d’une centrale inertielle (IMU) et d’une caméra monoculaire qui fournit des estimations de pose précises. Les contraintes visuelles sont donc critiques et difficiles dans un tel contexte. Dans cette thèse nous exploitons l’optimisation numérique pour générer des trajectoires faisables satisfaisant un certain nombre de contraintes d’état, d’entrées et visuelles non linéaires. A l’aide la platitude différentielle et de la paramétrisation par des B-splines nous proposons une stratégie de replanification performante inspirée de la commande prédictive pour générer des trajectoires lisses et agiles. Enfin, nous présentons un algorithme de planification en temps minimum qui supporte des pertes de visibilité intermittentes afin de naviguer dans des environnements encombrés plus vastes. Cette contribution porte l’incertitude de l’estimation d’état au niveau de la planification pour produire des trajectoires robustes et sûres. Les développements théoriques discutés dans cette thèse sont corroborés par des simulations et expériences en utilisant un quadrirotor. Les résultats reportés montrent l’efficacité des techniques proposées.
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Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01972349
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Tuesday, July 9, 2019 - 5:20:23 PM
Last modification on : Friday, July 10, 2020 - 4:01:52 PM

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PENIN_Bryan.pdf
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  • HAL Id : tel-01972349, version 2

Citation

Bryan Penin. Contributions to optimal and reactive vision-based trajectory generation for a quadrotor UAV. Robotics [cs.RO]. Université Rennes 1, 2018. English. ⟨NNT : 2018REN1S101⟩. ⟨tel-01972349v2⟩

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