Design of quadcopter contol sytem with visual guidance

Tato práce pojednává o návrhu a implementaci systému řízení kvadrokoptéry s vizuálním naváděním k vytištěné značce. Systém se skládá výhradně z komerčně dostupného hardwaru a open source nebo uživatelského softwaru. Jednotkami jsou například mikropočítač Raspberry Pi 3 Model B, mikrokontrolér Arduino Nano, letový kontrolér Omnibus F3 atd. V první části je nastíněna struktura navrhnutého systému a popsány vlastnosti a funkce jednotlivých komponent. Následuje přehled použitých druhů komunikací a jejich verzí specifických pro létající platformy. Nakonec je popsána architektura uživatelského softwaru společně s fungováním jednotlivých částí a důvody pro jejich přítomnost v kódu. Druhá část se zaměřuje na použití knihovny pro augmentovanou realitu ArUco za účelem odhadování polohy, dále se zaměřuje na opatření zavedená pro kompenzaci nedostatků spjatých s použitím tohoto systému. Tato část také obsahuje popis vývoje řídícího algoritmu a následného testování implementovaného řešení. Na závěr jsou navženy možné další kroky ve vývoji.This thesis deals with the design and comprehensive implementation of a quadcopter control system with visual guidance towards a printed marker. The system consists exclusively of low-cost, commercially available hardware and open-source or custom software. The units used are, for example, microcomputer Raspberry Pi 3 Model B, microcontroller Arduino Nano, flight controller Omnibus F3, etc. In the first part, the structure of the system is outlined and the properties and functions of the components described. Following is an overview of the communications used and their versions specific to flying platforms. Finally, the architecture of the custom software is described together with the inner workings of the single parts and the reasons for their presence in the code. The second part details the use of the ArUco augmented reality library for pose estimation, including the measures introduced to compensate for the inherent flaws of this system. This part also contains a description of the control algorithm development and of the subsequent testing of the implemented solution, as well as suggested further steps.