論文の概要: Dual Quaternion Based Contact Modeling for Fast and Smooth Collision Recovery of Quadrotors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.14698v2
- Date: Tue, 17 Mar 2026 18:55:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-21 18:33:56.840643
- Title: Dual Quaternion Based Contact Modeling for Fast and Smooth Collision Recovery of Quadrotors
- Title（参考訳）: クアドロレータの高速・スムーズ衝突回収のための2元四元系接触モデリング
- Authors: Valentin Gaucher, Wenlong Zhang,
- Abstract要約: この手紙は、SE(3)多様体上の剛体衝突を直接解決する双対四元数リセット写像を提示する。
ハイブリッドリカバリコントローラは、直線運動量と角運動量とを結合して、衝撃に対する厳密なエネルギー散逸を保証するように設計されている。
高忠実なMuJoCoシミュレーションは、複雑な接触ダイナミクスに対するコントローラの応答を検証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.70412524968217
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Unmanned aerial vehicles (UAVs) operating in cluttered environments require accurate impact modeling to maintain stability post collisions. However, conventional contact models decouple linear and angular impulses, risking manifold inconsistency during rapid state transitions. This letter presents a dual quaternion reset map that resolves rigid-body impacts directly on the SE(3) manifold. By operating on the unified spatial twist (linear and angular velocities as a single dual entity), the proposed formulation is shown to be algebraically equivalent to the classical Newton impulse model while preserving manifold consistency during discrete state jumps. Building on this framework, a hybrid recovery controller is designed that couples linear and angular momentum to ensure strict energy dissipation across impacts. Hardware-in-the-loop benchmarks demonstrate a 24% reduction in execution latency compared to an optimized matrix-based implementation. High-fidelity MuJoCo simulations validate the controller's response to complex contact dynamics, with Monte Carlo trials showing a 56.3% reduction in post-impact root-mean-square error (RMSE) and a 61.1% decrease in peak kinetic energy compared to decoupled baseline controllers.
- Abstract（参考訳）: 乱雑な環境で運用される無人航空機(UAV)は、衝突後の安定性を維持するために正確な衝撃モデリングを必要とする。
しかし、従来の接触モデルは線形と角の衝動を分離し、急激な状態遷移の間に多様体の不整合を危険にさらす。
この手紙は、SE(3)多様体上の剛体衝突を直接解決する双対四元数リセット写像を提示する。
統一空間ツイスト(単双対体としての線形および角速度)を演算することにより、離散状態ジャンプ中の多様体の一貫性を維持しながら、提案された定式化は古典ニュートンインパルスモデルと代数的に等価であることが示される。
この枠組みに基づいて、ハイブリッドリカバリコントローラは、線形と角運動量とを結合して、衝撃に対する厳密なエネルギー散逸を保証するように設計されている。
ハードウェア・イン・ザ・ループのベンチマークでは、最適化された行列ベースの実装と比較して実行遅延が24%減少している。
モンテカルロ試験では、影響後のルート平均二乗誤差(RMSE)が56.3%減少し、分離されたベースラインコントローラと比較してピーク速度エネルギーが61.1%減少した。
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