外乱に対応した予測型ビジュアルサーボによる近接配管点検の自律UAVパイプライン
arXiv cs.RO / 2026/4/22
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要点
- この論文では、3Dシーンで動作する近接配管点検のためのクアッドロータ自律フレームワークを、画像ベースのビジュアルサーボイングとモデル予測制御（VMPC）で提案する。
- クアッドロータのダイナミクスと画像特徴量の運動学を統合し、制御ループ内で画像空間に直接予測を行えるようにして、閉ループでの追従性を高めている。
- 低フレームレートの視覚更新、計測ノイズ、環境不確実性に対処するため、特徴量予測付き拡張状態カルマンフィルタ（ESKF-PRE）を開発し、推定した外乱をVMPCの予測モデルに組み込む（ESKF-PRE-VMPC）。
- 事前の地形情報なしで未知の傾斜に対して垂直方向の速度参照を生成しつつ、所望の巡航速度を維持する地形適応型速度設計を導入する。
- 高忠実度Gazeboシミュレーションと実環境実験（改造したオープンソースのナノクアッドロータ）で検証し、精度の大幅な改善に加えて、基線手法が失敗する風外乱下や曲がり配管のタスクも成功させている。
