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控制系统可帮助多架无人机联合交付沉重的包裹
2021年03月26日    阅读量:1214    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

预计未来许多包裹运送无人机将处理重量不超过5磅的包裹,这一限制将使小型标准化无人机能够处理目前地面车辆完成的大部分交付。但是,这会减轻较重的包裹,从而减慢传统卡车和货车的运送速度吗?


控制系统可帮助多架无人机联合交付沉重的包裹 中国机械网,okmao.com



佐治亚理工学院的研究团队已经开发出了模块化的解决方案,用于处理较大的包裹,而无需复杂的,大小不同的无人机机队。


通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同举升物体,该策略可以允许使用几种标准尺寸车辆的组合来运送各种包裹中国机械网okmao.com


除了简化无人机机队外,这项工作还可以提供更强大的无人机操作,并减少在人口稠密地区操作大型自动驾驶无人机所涉及的噪音和安全隐患。


除了商业包装发货,系统也可能被军方用于补给的士兵三五成群在外地。


洛克希德·马丁公司航空电子集成副教授乔纳森·罗杰斯(Jonathan Rogers)表示:“送货卡车可以在后面携带十二架无人机,并且根据特定包裹的重量,它可能会使用多达六架无人机来携带包裹。”佐治亚理工学院的丹尼尔·古根海姆航空工程学院。“


这将使可以交付的包裹的重量具有灵活性,并消除了建造和维护几种不同尺寸的交付无人机的需要。”


该研究得到了美国国家科学基金会研究生奖学金和乔治亚理工学院的荨麻疹独立研究与开发计划的部分支持。有关该研究的论文已提交至《飞机杂志》。


佐治亚理工学院的研究团队已经开发出了一种模块化解决方案,可用于无人驾驶飞机运送大型包裹,而无需复杂的各种规模的无人机。


通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同举升物体,该策略可以允许使用几种标准尺寸车辆的组合来运送各种包裹。


由研究生凯文·韦伯(Kevin Webb)开发的集中式计算机系统将监视每架提起包裹的无人机,共享有关它们的位置和由电动机提供的推力的信息。控制系统将协调用于导航和递送包裹的命令的发布。


罗杰斯说:“从用户的角度出发,这种想法是使多无人机协作飞行变得容易。” “我们使用车载智能解决了难题,而不是期望人工精确测量包裹的重量,重心和无人机的相对位置。


我们希望使这一过程足够容易,以便包裹递送司机可以操作包裹系统一致。”

 

与控制独立飞行的一群机器人相比,控制一组连接在一起以抬起包裹的机器人的挑战在许多方面都更加复杂。


罗杰斯说:“大多数蜂群工作都涉及未连接但在编队中飞行的车辆。” “在那种情况下,特定车辆的个体动力不受其他车辆正在做什么的限制。对我们而言,挑战在于,与包装件相连的其他车辆正在做的事情将车辆拉向不同的方向。 ”


无人驾驶团队将使用红外制导系统自动连接到与包裹相连的对接结构,从而无需人工来固定车辆。对于发送来检索客户退回包裹的无人机,这可能会派上用场。通过了解他们产生的推力和维持的高度,无人机团队甚至可以估算他们要捡起的包裹的重量。


韦伯和罗杰斯进行了一次演示,其中四架小型四旋翼无人机协同工作,将一个2英尺x 2英尺x 2英尺的箱子举起,重12磅。罗杰斯说,该控制算法不仅限于四辆车,还可以管理“尽可能多的车”。


对于军方而言,模块化货运系统可以让边远地区的士兵队伍得到补给,而无需花费成本或有操作大型自动直升机的风险。军事无人机包裹检索小组可以由每名士兵携带的个别车辆组成。


罗杰斯说:“这将在较小的包裹中分配很大的起重能力,这相当于可以用来组队的小型无人机。” “将小型无人机放在一起可以使他们做比单独完成的事情更大的事情。”


将多辆车放在一起会带来更加困难的控制挑战,但罗杰斯认为,这样做的好处是值得的。他说:“比起每次执行更大的任务来构建更大的设备,将多台计算机协同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法。”


使用多架无人机来搬运沉重的包裹也可以使交付系统具有更多的冗余性。如果其中一架无人机出现故障,则其他无人机应该能够承担负载,这是由中央控制系统管理的问题。该控制策略的这一部分尚未经过测试,但这是罗杰斯对该系统的未来开发计划的一部分。


在将无人机连接到包裹的对接系统上,还需要更多的研究。这些结构必须足够坚固和坚固,以连接和提升包装,同时又要便宜到可以一次性使用。


罗杰斯说:“我认为主要技术已经存在,并且有了足够的投资,该系统可以在五年内投入使用,以交付具有多架无人机的包裹。” “这不是技术上的挑战,它既是监管问题,又是社会接受度的问题。”


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