Nous décrivons une méthode pour créer des impressions pointillées en utilisant un robot quadrirotor volant. À un niveau bas, nous utilisons la capture de mouvement pour mesurer la position du robot et la toile, et un algorithme de commande robuste pour com- mander le robot de voler à différentes positions pointillées pour prendre contact avec la toile à l'aide d'une éponge d'encre trempée. Nous décrivons une collection de détails im- portants et les défis qui doivent être relevés pour le contrôle avec succès dans notre mise en oeuvre, y compris le modèle de robot estimation, filtrage de Kalman pour l'estimation de l'état, la latence entre la capture de mouvement et de contrôle, des interférences de com- munication radio, et le paramètre de commande de réglage. Nous utilisons un diagramme de Voronoi centroïde pour générer des dessins pointillées, et calculer une approximation gourmande du problème du voyageur de commerce pour attirer autant de pointillés par vol que possible, tout en tenant compte de la taille de stipple souhaitée et en ajustant dy- namiquement pointillés futurs basés sur les erreurs du passé. Un des modèles de fonctions exponentielles la désintégration naturelle des tailles pointillées que l'encre est utilisée dans un vol. Pointillés par seconde et de la variance du placement de stipple sont présentés pour évaluer nos impressions physiques et les performances de contrôle du robot. Pour le vol entièrement Autonome en nous alimenter nos quadrirotor en utilisant une attache filaire. On compense pour l'ancrage dans la commande du robot, en supposant une courbe caté- naire statique de longueur fixe entre le robot et la source d'alimentation. Nous évaluons la précision de vol stationnaire et vol sur des chemins simples, et comparer les résultats à vol untethered.

We describe a method for creating stippled prints using a quadrotor flying robot. At a low level, we use motion capture to measure the position of the robot and the canvas, and a robust control algorithm to command the robot to fly to different stipple positions to make contact with the canvas using an ink soaked sponge. We describe a collection of important details and challenges that must be addressed for successful control in our implementation, including robot model estimation, Kalman filtering for state estimation, latency between motion capture and control, radio communication interference, and control parameter tuning. We use a centroidal Voronoi diagram to generate stipple drawings, and compute a greedy approximation of the traveling salesman problem to draw as many stipples per flight as possible, while accounting for desired stipple size and dynamically adjusting future stipples based on past errors. An exponential function models the natural decay of stipple sizes as ink is used in a flight. Stipples per second and variance of stipple placement are presented to evaluate our physical prints and robot control performance. For fully autonmous flight we power our quadrotor using a wired tether. We compensate for the tether in our control of the robot by assuming a static catenary curve of fixed length between the robot and the power source. We evaluate accuracy of hovering and flight on simple paths, and compare the results to untethered flight.

Kry, Paul (Internal/Supervisor)