IMU-Only Bump-Resilient Control System for Quadrotors Sistema di controllo resiliente agli urti per quadrotori basato esclusivamente su IMU

Questa tesi propone un framework di controllo per UAV multirotore capace di preservare assetto e posizione durante contatti imprevisti utilizzando esclusivamente sensori IMU a bordo. Viene sviluppato un estimatore di wrench esterno basato su IMU per rilevare e quantificare forze e momenti d’urto; tale stima alimenta un controllore in due fasi che (1) allinea il veicolo alla superficie di contatto e (2) esegue una modalità di scorrimento mantenendo la stabilità dell’assetto. La soluzione è validata in simulazione con il simulatore MRS e valutata su diverse intensità di urto e geometrie di contatto, mostrando una migliore reiezione delle perturbazioni e minori deviazioni d’assetto rispetto ai controllori di riferimento.

This thesis presents a control framework for multi-rotor UAVs that preserves orientation and position during unexpected contacts using only onboard IMU sensing. An IMU-based external wrench estimator is developed to detect and quantify collision forces and moments; this estimate is fed to a two-stage controller that (1) aligns the vehicle with the contact surface and (2) executes a sliding contact mode while maintaining attitude stability. The solution is validated in simulation using the MRS simulator and evaluated over a range of bump intensities and contact geometries, showing improved disturbance rejection and reduced attitude deviations compared to baseline controllers.