Modélisation et asservissement visuel d'un mini hélicoptère

par Hugo Romero-Trejo

Thèse de doctorat en Technologies de l'information et des systèmes

Sous la direction de Rogelio Lozano.

Soutenue en 2008

à Compiègne .


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte sur l'utilisation des stratégies de perception visuelle pour la commande de machines volantes. L'asservissement visuel a eu d'importants développements ces dernières années et a été appliqué aux robots volants. Dans ce contexte, nous avons développé un système de vision qui met en œuvre différentes techniques de la vision par ordinateur. Ce système de vision est capable de fournir l'information nécessaire pour la stabilisation et la navigation de l'engin volant, en utilisant une caméra ou une paire de caméras. La modélisation et la calibration de la caméra sont faites afin d'obtenir une parame��trisation du principal capteur utilisé dans ce travail. De plus, deux méthodes pour l'estimation de la pose de la caméra et par conséquent de l'hélicoptère sont étudiées et sont mises en œuvre dans la plate-forme pour leur validation pratique. Nous étudions et mettons en oeuvre une deuxième méthode de vision artificielle basée sur la vitesse d'image. Il s'agit du flux optique qui est fusionné avec l'information fournie par les capteurs inertiels pour stabiliser l'hélicoptère en vol stationnaire. Un modèle mathématique qui tient compte de la dynamique des moteurs pour l'hélicoptère à huit rotors a été obtenu. Ce modèle permet d'expliquer le fonctionnement de cette nouvelle configuration, en particulier comment le sous-système translationel a été découplé du sous-système rotationel et comment sont générées les forces et les couples qui agissent sur l'appareil. Finalement, la vision stéréoscopique a été étudiée et appliquée pour l'estimation de la position et de l'attitude de l'hélicoptère. Dans ce cas on travaille avec des amers naturels bien appariés dans les deux images.

  • Titre traduit

    Dynamical model and visual servoing for a mini helicopter


  • Résumé

    This report presents the use of visual perception strategies for the control of flying machines. Indeed, in the last years visual servoing control has had an important development in its application in flying robots. With this in mind, we have developed a vision system that implements different techniques of computer vision. This vision system is able to give sufficient information to achieve the stabilization and navigation of mini-helicopters using either only one camera or two of them. A camera model and its calibration are obtained to obtain a parametrization of the main sensor used in this work. Moreover, two methods for estimating the camera pose and consequently that of the helicopter are studied and implemented in the platform for practical validation. We study and implement a second method of artificial vision based on the image speed. It is based on optical flow, which is fused with the information provided by the inertial sensors to stabilize the helicopter at hovering. A mathematical model including the dynamics of the motors for a eight-rotor mini rotorcraft has been developed. This model enables us to explain how this type of new helicopter works and, in particular, how the translational system is decoupled from the rotational system and how the forces and torques applied on the aircraft are generated. Finally, the stereoscopic vision was studied and applied to estimate the position and attitude of the mini-helicopter. In this case we work with natural land-marks which are well correlated in the two images.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 83 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008 ROM 1753
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