控制系统帮助无人机组队运送沉重的包裹
乔治亚理工学院的一个研究小组开发了一种模块化的解决方案，可以处理更大的包裹，而不需要一群不同大小的复杂无人机。看到视频。
一个研究小组佐治亚理工学院已经开发了一种模块化的解决方案，可以处理更大的包裹，而不需要各种尺寸的复杂无人机编队。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协作提升物体，该策略可以使用多种标准尺寸的车辆组合交付多种包裹。
除了简化无人机编队，这项工作还可以提供更强大的无人机操作，并减少在人口密集地区操作大型自主无人机时涉及的噪音和安全问题。除了商业包裹递送外，该系统还可被军事部门用于在战场上为小部队士兵提供补给。
“一辆运货卡车可以携带12个无人机,并取决于沉重的一个特定的包,它可以使用多达六个无人机携带包,”乔纳森·罗杰斯说,洛克希德·马丁公司航空电子设备集成在佐治亚理工学院的副教授Daniel古根海姆航空航天工程学院。“这将使可运送包裹的重量具有灵活性，并消除了制造和维护几种不同大小的快递无人机的需要。”
四架小型无人机一起抬起一个包裹。一种自适应控制算法可以使用多种标准尺寸的车辆组合交付多种包裹。礼貌:佐治亚理工学院
这项研究部分是由国家科学基金会研究生奖学金和乔治亚理工研究所的hive独立研究和发展项目。一篇关于这项研究的论文已经提交给了《飞机杂志》。
研究生凯文·韦伯(Kevin Webb)开发的一个中央计算机系统将监控每架举起包裹的无人机，共享它们的位置信息以及它们的发动机提供的推力。控制系统将协调导航命令的发布和包裹的交付。
罗杰斯说:“从用户的角度来看，我们的想法是让多架无人机合作飞行变得容易。”“我们利用机载智能系统解决了这些难题，而不是指望人工精确测量包裹的重量、重心和无人机的相对位置。我们想让这变得非常简单，这样快递司机就可以持续地操作系统。”
在许多方面，控制一组连接在一起的机器人举起包裹，比控制一群独立飞行的机器人要复杂得多。
研究生凯文·韦伯(Kevin Webb)调整了用于协调四架无人机抬起包裹活动的控制系统。Courtesy: John Toon, Georgia Tech
罗杰斯说:“大多数蜂群工作涉及的是没有连接的交通工具，而是编队飞行。”“在这种情况下，一辆特定车辆的个体动力不受其他车辆行为的限制。对我们来说，挑战在于，与包裹相连的其他车辆会将这些车辆拉向不同的方向。”
无人机团队将使用红外制导系统自动连接到一个连接在包裹上的对接结构上，无需人工安装车辆。这对无人机来说可能会派上用场，无人机可以用来提取客户退回的包裹。通过了解它们产生的推力和它们保持的高度，无人机小组甚至可以估计它们所拾取的包裹的重量。
韦伯和罗杰斯做了一个演示，四架小型四旋翼无人机一起举起一个2英尺× 2英尺× 2英尺、重12磅的盒子。罗杰斯表示，控制算法并不局限于四辆车，可以管理“尽可能多的车辆”。
对于军方来说，模块化货运系统可以让偏远地区的士兵分队获得补给，而无需操作大型自主直升机的成本或风险。一个军用无人机包裹检索队可以由每个士兵携带的单独车辆组成。
研究人员已经开发出了一种模块化的解决方案，可以处理更大的包裹，而不需要一群不同大小的复杂无人机。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协作提升物体，该策略可以使用多种标准尺寸的车辆组合交付多种包裹。Courtesy: John Toon, Georgia Tech
罗杰斯说:“这将把大的提升能力分散到更小的包裹中，相当于可以使用小型无人机进行团队合作。”“把小型无人机放在一起，可以让它们做比单独做更大的事情。”
将多辆车组合在一起会带来更大的控制挑战，但罗杰斯认为，这样做的好处是值得的。他说:“与每次有更大的任务时就建造更大的设备相比，让多台机器一起工作的想法提供了更好的可伸缩性。”“我们认为这是填补这一空白的正确方式。”
使用多架无人机来运送一个沉重的包裹，也会增加配送系统的冗余。如果其中一架无人机出现故障，其他的应该能够承担负载——这是由中央控制系统管理的问题。这部分控制策略还没有经过测试，但这是罗杰斯对该系统未来发展计划的一部分。
研究生凯文·韦伯(Kevin Webb)负责监控控制算法，该算法允许四架无人机联合起来取送包裹。Courtesy: John Toon, Georgia Tech
还需要对连接无人机和包裹的对接系统进行更多的研究。这些结构必须足够坚固，足以连接和提起包裹，同时又足够便宜，可以一次性使用。
罗杰斯说:“我认为主要的技术已经到位，只要有足够的投资，一个系统可以在五年内投入使用，用多架无人机投递包裹。”“与其说这是一个技术挑战，不如说是一个监管问题和社会接受的问题。”
- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．
