Using Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) to perform high-altitude manipulation tasks beyond just passive visual application can reduce the time, cost, and risk of human workers. Prior research on aerial manipulation has relied on either ground truth state estimate or GPS/total station with some Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) algorithms, which may not be practical for many applications close to infrastructure with degraded GPS signal or featureless environments. Visual servo can avoid the need to estimate robot pose. Existing works on visual servo for aerial manipulation either address solely end-effector position control or rely on precise velocity measurement and pre-defined visual visual marker with known pattern. Furthermore, most of previous work used under-actuated UAVs, resulting in complicated mechanical and hence control design for the end-effector. This paper develops an image-based visual servo control strategy for bridge maintenance using a fully-actuated UAV. The main components are (1) a visual line detection and tracking system, (2) a hybrid impedance force and motion control system. Our approach does not rely on either robot pose/velocity estimation from an external localization system or pre-defined visual markers. The complexity of the mechanical system and controller architecture is also minimized due to the fully-actuated nature. Experiments show that the system can effectively execute motion tracking and force holding using only the visual guidance for the bridge painting. To the best of our knowledge, this is one of the first studies on aerial manipulation using visual servo that is capable of achieving both motion and force control without the need of external pose/velocity information or pre-defined visual guidance.


翻译:使用无人机执行高空操控任务(超越单纯被动视觉应用)可降低人力作业的时间、成本与风险。先前空中操控研究依赖地面真值状态估计或全球定位系统/全站仪结合同时定位与建图算法,但此类方法在靠近基础设施时GPS信号退化或特征缺失环境下实用性不足。视觉伺服可避免估计机器人位姿的需求。现有空中操控视觉伺服研究仅实现末端执行器位置控制,或依赖精确速度测量与预设图案的视觉标记。此外,多数研究采用欠驱动无人机,导致末端执行器机械结构与控制设计复杂。本文提出基于图像的全驱动无人机桥梁维护视觉伺服控制策略,主要包含:(1) 视觉直线检测与跟踪系统,(2) 混合阻抗力与运动控制系统。本方法无需外部定位系统的位姿/速度估计或预设视觉标记,且全驱动特性简化了机械系统与控制器架构。实验表明,该系统仅凭视觉引导即可有效执行桥梁喷涂的运动跟踪与力保持。据我们所知,这是首个无需外部位姿/速度信息或预设视觉引导,即可同时实现运动与力控制的空中操控视觉伺服研究。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
2+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员