In the last decade, a great effort has been employed in the study of Hybrid Unmanned Aerial Underwater Vehicles, robots that can easily fly and dive into the water with different levels of mechanical adaptation. However, most of this literature is concentrated on physical design, practical issues of construction, and, more recently, low-level control strategies. Little has been done in the context of high-level intelligence, such as motion planning and interactions with the real world. Therefore, we proposed in this paper a trajectory planning approach that allows collision avoidance against unknown obstacles and smooth transitions between aerial and aquatic media. Our method is based on a variant of the classic Rapidly-exploring Random Tree, whose main advantages are the capability to deal with obstacles, complex nonlinear dynamics, model uncertainties, and external disturbances. The approach uses the dynamic model of the \hydrone, a hybrid vehicle proposed with high underwater performance, but we believe it can be easily generalized to other types of aerial/aquatic platforms. In the experimental section, we present simulated results in environments filled with obstacles, where the robot is commanded to perform different media movements, demonstrating the applicability of our strategy.


翻译:过去十年来,在研究混合无人驾驶的空中水下潜水器方面作出了巨大努力,这些机器人很容易地飞翔和潜入水中,机械适应程度不同。然而,这些文献大多集中于物理设计、实际的建筑问题,以及最近的低级控制战略。在高层次的情报方面,例如运动规划和与现实世界的互动方面,没有做多少工作。因此,我们在本文件中提议了一种轨迹规划方法,以便避免碰撞未知的障碍和空中与水生介质之间的平稳过渡。我们的方法基于典型的快速勘探随机树的变种,其主要优势是有能力应对障碍、复杂的非线性动态、模型不确定性和外部扰动。这种方法使用hydroone的动态模型,这是一个提议水下性能高的混合车辆,但我们认为它很容易被推广到其他类型的空中/水上平台。在实验部分,我们模拟了装有障碍的环境的结果,机器人被命令进行不同的媒体运动,显示了我们的战略的可适用性。

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