新型算法讓自主無人機在復雜區域協同運輸重物

無人機不僅能吊運重物，還能精準控制其方位。

研究人員開發出一套新型算法，可使多架無人機協同控制并運輸重型載荷。由代爾夫特理工大學科學家研發的該算法，能在海上風力發電機等難以抵達的基礎設施場所執行任務。面對惡劣天氣、有限載荷容量及不可預測的環境接觸，現有無人機難以安全高效作業。

單架無人機運載能力有限

代爾夫特理工大學機器人研究員孫思浩（音譯）表示：“單架無人機僅能承載極小負荷，這導致其無法勝任向偏遠地區運輸重型建材、在山丘地帶運送大宗農作物或參與救援任務等工作。”

研究團隊宣稱已通過創新系統突破這些限制：多架無人機通過纜繩連接載荷，從而吊運更重物體。通過實時調整位置，無人機群不僅能抬升運輸重物，還可控制其方位，這對復雜環境下的精準安置至關重要。

“真正的挑戰在于協同控制，”孫思浩解釋說，“當無人機物理連接時，它們必須對彼此及載荷突發移動等外部干擾做出快速反應。傳統控制算法對此顯得過于遲緩僵化。”

新算法可自適應變化載荷

研究團隊聲稱新算法兼具快速、靈活與穩健性，能自適應變化載荷，并在載荷未安裝傳感器的情況下抵消外力影響，這在實際應用中是重要優勢。他們指出現有多重吊運系統的控制算法僅支持低速低速加速運行。

發表于《科學機器人》的這項研究提出了顯著提升纜繩懸掛式多重吊運系統靈活性的解決方案。與傳統級聯方案不同，該軌跡規劃框架能在線解算整體運動動力學問題，統籌考慮四旋翼無人機與負載間的動態耦合效應及約束條件。

研究人員表示：“以前進式視野方式將規劃軌跡作為參考標準傳遞給四旋翼無人機，由機載控制器通過監測纜繩張力進行追蹤補償。真實環境實驗表明，我們的框架在追蹤敏捷軌跡時加速度可達現有頂尖方法的八倍以上。”

目前該系統在室內測試中使用外部動作捕捉攝像頭，尚不適用于戶外環境。據新聞稿透露，團隊希望未來能將此技術投入實際應用，潛在領域包括搜救、農業及遠程施工。

研究團隊特別強調該系統通過全部測試。由于采用自主飛行模式，無人機僅需接收目的地指令即可自主導航，途中自動規避障礙應對干擾。

孫思浩補充道：“我們自建四旋翼無人機在受控實驗室進行測試，同時啟用最多四架無人機，設置障礙物，用風扇模擬風力，甚至采用籃球作為動態載荷檢驗系統反應能力。”

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