新型算法让自主无人机在复杂区域协同运输重物

无人机不仅能吊运重物，还能精准控制其方位。

研究人员开发出一套新型算法，可使多架无人机协同控制并运输重型载荷。由代尔夫特理工大学科学家研发的该算法，能在海上风力发电机等难以抵达的基础设施场所执行任务。面对恶劣天气、有限载荷容量及不可预测的环境接触，现有无人机难以安全高效作业。

单架无人机运载能力有限

代尔夫特理工大学机器人研究员孙思浩（音译）表示：“单架无人机仅能承载极小负荷，这导致其无法胜任向偏远地区运输重型建材、在山丘地带运送大宗农作物或参与救援任务等工作。”

研究团队宣称已通过创新系统突破这些限制：多架无人机通过缆绳连接载荷，从而吊运更重物体。通过实时调整位置，无人机群不仅能抬升运输重物，还可控制其方位，这对复杂环境下的精准安置至关重要。

“真正的挑战在于协同控制，”孙思浩解释说，“当无人机物理连接时，它们必须对彼此及载荷突发移动等外部干扰做出快速反应。传统控制算法对此显得过于迟缓僵化。”

新算法可自适应变化载荷

研究团队声称新算法兼具快速、灵活与稳健性，能自适应变化载荷，并在载荷未安装传感器的情况下抵消外力影响，这在实际应用中是重要优势。他们指出现有多重吊运系统的控制算法仅支持低速低速加速运行。

发表于《科学机器人》的这项研究提出了显著提升缆绳悬挂式多重吊运系统灵活性的解决方案。与传统级联方案不同，该轨迹规划框架能在线解算整体运动动力学问题，统筹考虑四旋翼无人机与负载间的动态耦合效应及约束条件。

研究人员表示：“以前进式视野方式将规划轨迹作为参考标准传递给四旋翼无人机，由机载控制器通过监测缆绳张力进行追踪补偿。真实环境实验表明，我们的框架在追踪敏捷轨迹时加速度可达现有顶尖方法的八倍以上。”

目前该系统在室内测试中使用外部动作捕捉摄像头，尚不适用于户外环境。据新闻稿透露，团队希望未来能将此技术投入实际应用，潜在领域包括搜救、农业及远程施工。

研究团队特别强调该系统通过全部测试。由于采用自主飞行模式，无人机仅需接收目的地指令即可自主导航，途中自动规避障碍应对干扰。

孙思浩补充道：“我们自建四旋翼无人机在受控实验室进行测试，同时启用最多四架无人机，设置障碍物，用风扇模拟风力，甚至采用篮球作为动态载荷检验系统反应能力。”

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