Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Real-time Planning of Minimum-time Trajectories for Agile UAV Flight

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21230%2F24%3A00377225" target="_blank" >RIV/68407700:21230/24:00377225 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://doi.org/10.1109/LRA.2024.3471388" target="_blank" >https://doi.org/10.1109/LRA.2024.3471388</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1109/LRA.2024.3471388" target="_blank" >10.1109/LRA.2024.3471388</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Real-time Planning of Minimum-time Trajectories for Agile UAV Flight

  • Popis výsledku v původním jazyce

    We address the challenge of real-time planning of minimum-time trajectories over multiple waypoints, onboard multirotor UAVs. Previous works demonstrated that achieving a truly time-optimal trajectory is computationally too demanding to enable frequent replanning during agile flight, especially on less powerful flight computers. Our approach overcomes this stumbling block by utilizing a point-mass model with a novel iterative thrust decomposition algorithm, enabling the UAV to use all of its collective thrust, something previous point-mass approaches could not achieve. The approach enables gravity and drag modeling integration, significantly reducing tracking errors in high-speed trajectories, which is proven through an ablation study. When combined with a new multi-waypoint optimization algorithm, which uses a gradient-based method to converge to optimal velocities in waypoints, the proposed method generates minimum-time multi-waypoint trajectories within milliseconds. The proposed approach, which we provide as open-source package, is validated both in simulation and in real-world, using Nonlinear Model Predictive Control. With accelerations of up to 3.5g and speeds over 100 km/h, trajectories generated by the proposed method yield similar or even smaller tracking errors than the trajectories generated for a full multirotor model.

  • Název v anglickém jazyce

    Real-time Planning of Minimum-time Trajectories for Agile UAV Flight

  • Popis výsledku anglicky

    We address the challenge of real-time planning of minimum-time trajectories over multiple waypoints, onboard multirotor UAVs. Previous works demonstrated that achieving a truly time-optimal trajectory is computationally too demanding to enable frequent replanning during agile flight, especially on less powerful flight computers. Our approach overcomes this stumbling block by utilizing a point-mass model with a novel iterative thrust decomposition algorithm, enabling the UAV to use all of its collective thrust, something previous point-mass approaches could not achieve. The approach enables gravity and drag modeling integration, significantly reducing tracking errors in high-speed trajectories, which is proven through an ablation study. When combined with a new multi-waypoint optimization algorithm, which uses a gradient-based method to converge to optimal velocities in waypoints, the proposed method generates minimum-time multi-waypoint trajectories within milliseconds. The proposed approach, which we provide as open-source package, is validated both in simulation and in real-world, using Nonlinear Model Predictive Control. With accelerations of up to 3.5g and speeds over 100 km/h, trajectories generated by the proposed method yield similar or even smaller tracking errors than the trajectories generated for a full multirotor model.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    20204 - Robotics and automatic control

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2024

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    IEEE Robotics and Automation Letters

  • ISSN

    2377-3766

  • e-ISSN

    2377-3766

  • Svazek periodika

    9

  • Číslo periodika v rámci svazku

    11

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    8

  • Strana od-do

    10351-10358

  • Kód UT WoS článku

    001336242500011

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-85205927015