Venanzio Cichella

Mechanical Science and Engineering

University of Illinois at Urbana-Champaign

COOPERATIVE FLYING ROBOTS

Euraxess Science Slam  ::  Washington, DC  ::  24 September, 2013

“An Unmanned Aerial Vehicle (UAV), colloquially known as a drone, is an aircraft without ahuman pilot onboard...” - Wikipedia

“Flight by machines heavier than air is unpractical and unsignificant, if not utterly impossible”– Simon Newcomb (1835-1909)

Eduquad from Unmanned Dynamics

http://unmanned-dynamics.com/

L1 Autopilot

Student: Prof. Einstein, aren’t these the same questions as last year’s final exam?

Prof. Einstein: Yep! But this year the answers are different.

Quadrotor

«CONTROL ALGORITHMS ARE THE MAGIC THAT BRINGS THESE MACHINES TO LIFE»

General Framework

At bottom, robot is about us. It is the discipline of emulating our lives, of wondering how we work.

TRAJECTORY

GENERATION

PATHFOLLOWING

COORDINATION

GENERATE

TRAJECTORY

FOLLOW

TRAJECTORY

COOPERATE

A

A

B

B

“Aimless extension of knowledge, however, which is what I think you really mean by the term curiosity,is merely inefficiency. I am designed to avoid inefficiency” – Isaac Asimov, The Caves of Steel (1953)

Trajectory Generation

A

A

B

B

CONTROL INPUTS

Path Following

“He who becomes the slave of habit, who follows the same routes every day, who never changespace, who does not risk and change the color of his clothes, who does not speak and does notexperience, dies slowly...” – Martha Medeiros (1961)

TRAJECTORY

GENERATION

PATHFOLLOWING

COORDINATION

TRAJECTORY

GENERATION

PATHFOLLOWING

COORDINATION

Fleet of Quadrotors

COMMUNICATION LINK

“Language is the principal tool with which we communicate; but when words are used carelessly ormistakenly, what was intended to advance mutual understanding may in fact hinder it; our instrumentbecomes our burden” – Irving M. Copi (1917-2002)

Coordination

North

North

North

North

Est

Est

Est

Est

Coordination

“In the long history of humankind (and animal kind, too) those who learned to collaborateand improvise most effectively have prevailed.” - Charles Darwin (1809 – 1882)

Flights

More videos at:       http://naira.mechse.illinois.edu

“In theory there is no difference between theory and practice. In practice there is.”

– Yogi Berra (1925)

                                                                http://www.youtube.com/user/nhovakimgroup

North

Est

EXTERNALSIGNAL

Another point of view

“If we knew what it was we were doing, it would not be called research, would it?”

– Albert Einstein (1879 – 1955)

SONG’S WAVE

“You gotta be pretty desperate to make it with a robot” – Homer Simpson

Following the pace of a song

“The most exciting phrase to hear in science is not ‘Eureka!’, but ‘That's funny...’ ” – Isaac Asimov (1929 – 1992)

Dancing Tango

It takes 2 to Tango on a dance floor; it takes 5 to dance in Science

Graph Theory, Robust Control, Lyapunov Stability, Numerical Methods, Computer Simulations

“If I have seen further, it is by standing on the shoulders of Giants”

– Isaac Newton (1642 – 1727)

Acknowledgments

Naira Hovakimyan

Enric Xargay

Isaac Kaminer

Vladimir Dobrokhodov

Advanced Controls Research Laboratory

Mechanical Science and Engineering

University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL

Dept. of Mechanical and Aerospace Engineering

Naval Postgraduate School, Monterey, CA

http://naira.mechse.illinois.edu

http://unmanned-dynamics.com

http://www.youtube.com/user/nhovakimgroup

For additional information and material contact:

or visit:

cichell2@illinois.edu

“Creativity is intelligence having fun” - Albert Einstein (1879 – 1955)

More Information