Optimización de trayectorias y estabilización LQR para robot aéreo omnidireccional

• del Río Berasategui, Josu ^[1] ; Iriarte Arrese , Imanol ^[1] ; Vilchez Hipolito, Litzia Carla ^[1] ; Lasa Aguirrebengoa, Joseba ^[1] ; Lazkano Ortega, Elena ^[2] ; Rodriguez Rodriguez, Igor ^[2]
  1. [1] Tecnalia, Basque Research and Technology Alliance (BRTA)
  2. [2] Universidad del Pa´ıs Vasco (UPV-EHU)
• Localización: Jornadas de Automática, ISSN-e 3045-4093, Nº. 45, 2024
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Trajectory optimization and LQR-based stabilization for an omnidirectional aerial robot
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  • español

    En este trabajo, se aborda el desarrollo de la planificación de trayectorias para un robot aéreo omnidireccional. La arquitectura del dron consiste en 4 quadrotores unidos con juntas omnidireccionales a un cuerpo central, permitiendo al sistema rotar 360º en los tres ejes mientras los quadrotores mantienen el sistema estable. Al tratarse de un sistema sobreactuado puede llegar de una posición o estado A a uno B por múltiples vı́as. Por ello, de las varias rutas posibles, es importante generar las que se ajusten a criterios de optimalidad, y ası́ reducir el consumo del sistema. En el presente artı́culo se presenta una solución para generar trayectorias que se ajusten a ciertos criterios de optimalidad y restricciones del sistema. El problema se resuelve mediante el método de optimización de trayectorias de colocación directa, y posteriormente se utiliza la trayectoria generada como entrada en un lazo de control con estabilización LQR de tiempo finito. El trabajo se ha validado en simulación.

  • English

    In this work, we address the path planning for an omnidirectional aerial robot. The drone’s architecture consists of 4 qua-drotors connected with omnidirectional joints to a central body, allowing the system to rotate 360º in all three axes while the quadrotors maintain stability. As an overactuated system, it can reach from position or state A to B through multiple rutes.Therefore, of the various possible routes, it is important to generate those that meet optimality criteria, thereby reducing system consumption. In this article, we propose a solution to generate trajectories that meet certain optimality criteria and satisfy system constraints. The problem is solved using the direct collocation optimization method, and the generated trajectory is subsequently used as input to a control loop that stabilizes along the trajectory using a finite-time LQR controller. The work was validated by simulations.