Fast Optical Flow Estimation for End-Effector Stabilization
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2781006Utgivelsesdato
2020Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Målet med denne oppgaven var å undersøke og utvikle en høyhastighetstilstandsberegner med målet å stabilisere en mekansik arm montert under et omnidireksjonelt miniatyrisert luftfartøy. Rask (> 100hz) og nøyaktig (mm presisjon) plassering av armen avhenger sterkt av nøyaktigheten og hastigheten til algoritmen som brukes for å estimere den virkelige tilstanden til armen.Etter å ha analisert det gjeldende posisjoneringssystemet og bestemt at bruk av kinematikk fra basen ikke er tilstrekkelig, er det bestemt å bruke optisk flyr som den underliggende metoden for å beregne hastigheten til slutteffektorenUlike CPU-baserte optiske flyt metoder blir testet og metoden som anvendes i evalueringen opererer på en hastighet av 110Hz, og den resulterende målefeilen av hastighetenhar et standardavvik på 0,2 mm / s som viser at denne metoden er en mulig løsning på stabilisere slutteffektoren med høy presisjon og hastighet.Denne oppgaven ble skrevet i samarbeid med Autonomous Systems Lab(ASL) ved ETH i Zürich. The aim of this thesis was to research and develop a high speed state estimator with the goal of stabilizing an end-effector mounted underneath an omnidirectional miniaturized aerial vehicle. Fast(>100hz) and accurate (mm precision) positioning of an end-effector heavily depends on the accuracy and speed of the algorithm used to estimate the true state of the arm.After reviewing the current visual-inertial odometry method deployed on the system and determining that using forward kinematics from the main body is not sufficient it is determined to use optical flow as the underlying method of computing the velocity of the end-effectorVarious CPU based optical flow methods are tested and dense inverse search is used as the method of determining the flow which can be calculated at 110Hz and the resulting measured velocity error has a standard deviation of 0.2mm/s showing that this method is a viable solution to stabilize the end-effector at high precision and speed.This thesis was completed at the Autonomous Systems Lab at ETH Zürich.