机器人

控制系统有助于无用的团队才能提供重型包裹

乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的一个研究团队开发了一种模块化解决方案,可以处理更大的包裹,而不需要复杂的不同尺寸的无人机编队。看到视频。

由约翰·图恩 2021年3月30日
礼貌:约翰·图恩,乔治亚理工学院

一个研究团队格鲁吉亚理工学院已经开发出用于处理较大包装的模块化解决方案,而无需需要一个不同尺寸的无人机的复杂队列。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同提升物体,该策略可以让多个标准尺寸的车辆组合交付多种包裹。

除了简化无人机舰队之外,该工作可以提供更强大的无人机操作,并降低人口稠密地区运营大型自主无人机所涉及的噪音和安全问题。除了商业包裹交付之外,该系统还可以由军队使用,以重新调整该领域的小组士兵。

“送货卡车可以在背面携带十几种无人机,并根据特定包装的重度,它可能会使用多达六个无人机来携带包装,”洛克希德马丁副教授的航空电子集成教授乔纳森罗杰斯说Georgia Tech’s Daniel Guggenheim School of Aerospace Engineering. “That would allow flexibility in the weight of the packages that could be delivered and eliminate the need to build and maintain several different sizes of delivery drones.”

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几辆标准大小的车辆组合递送各种各样的包裹。礼貌:佐治亚理工学院

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几辆标准大小的车辆组合递送各种各样的包裹。礼貌:佐治亚理工学院

这项研究部分地得到了a国家科学基金会研究生奖学金以及佐治亚理工学院的蜂巢独立研究和发展项目。关于这项研究的一篇论文已提交给《飞机杂志》。

研究生凯文·韦伯(Kevin Webb)开发的中央计算机系统将监控每一架无人机举起一个包裹,分享它们的位置信息和由它们的发动机提供的推力。该控制系统将协调发出导航和交付包裹的命令。

“从用户的角度来看,这个想法是让多无人机合作飞行变得容易,”罗杰斯说。“我们使用机载智能来解决这些难题,而不是让人精确测量包裹的重量、重心和无人机的相对位置。我们希望让这个过程足够简单,这样包裹递送司机就可以始终如一地操作系统。”

在很多方面,控制一群连在一起抬行李的机器人比控制一群独立飞行的机器人要复杂得多。

研究生Kevin Webb调整用于协调四个无人机活动的控制系统来提升包装。礼貌:约翰·图恩,乔治亚理工学院

研究生Kevin Webb调整用于协调四个无人机活动的控制系统来提升包装。礼貌:约翰·图恩,乔治亚理工学院

“大多数群体工作都涉及没有连接的车辆,但在地层中飞行,”罗杰斯说。“在这种情况下,特定车辆的各个动态不受其他车辆正在做的限制。对我们来说,挑战是,车辆被其他车辆在连接到包装的情况下被拉动。“

无人机团队将使用红外导航系统,自动连接到一个连接在包裹上的对接结构上,无需人类来连接车辆。对于被派去取回客户返还包裹的无人机来说,这可能会派上用场。通过了解无人机产生的推力和保持的高度,无人机团队甚至可以估算出他们所搭载的包裹的重量。

韦伯和罗杰斯建立了一个演示,其中四个小型四轮压力机无人机一起工作,将一个箱子抬起2英尺2英尺2英尺的盒子,重12磅。Rogers说,控制算法不限于四个车辆,可以管理“尽可能多的车辆,”罗杰斯说。

对于军方来说,模块化货物系统可以让远程位置的士兵在没有经营大型自主直升机的成本或风险的情况下重新拍摄。军事无人机包检索团队可以由每个士兵承载的单个车辆组成。

研究人员已经开发了一种模块化的解决方案,可以处理更大的包裹,而不需要复杂的无人机舰队的不同大小。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同提升物体,该策略可以让多个标准尺寸的车辆组合交付多种包裹。礼貌:约翰·图恩,乔治亚理工学院

研究人员已经开发了一种模块化的解决方案,可以处理更大的包裹,而不需要复杂的无人机舰队的不同大小。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同提升物体,该策略可以让多个标准尺寸的车辆组合交付多种包裹。礼貌:约翰·图恩,乔治亚理工学院

罗杰斯说:“这将在较小的包裹中分配巨大的起重能力,这相当于小型无人机可以用于组队。”“将小型无人机放在一起,它们可以做比单独行动更大的事情。”

将多辆汽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:“让多台机器一起工作的想法,比每次有更大的任务时都构建一个更大的设备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。”

使用多架无人机来携带沉重的包裹还可以增加投递系统的冗余度。如果其中一架无人机出了故障,其他无人机应该能够接起负载——这个问题由中央控制系统管理。这部分控制策略还没有经过测试,但这是罗杰斯对系统未来发展计划的一部分。

凯文韦伯研究生监控控制算法,允许四个无人机组队拿起并提供包装。礼貌:约翰·图恩,乔治亚理工学院

凯文韦伯研究生监控控制算法,允许四个无人机组队拿起并提供包装。礼貌:约翰·图恩,乔治亚理工学院

将无人机与包裹连接起来的对接系统也需要更多的研究。这些结构必须足够坚固,能够连接并提起包裹,同时又要足够便宜,可以一次性使用。

罗杰斯说:“我认为主要技术已经具备,如果有足够的投资,一个系统可以在五年内部署,用多架无人机递送包裹。”“与其说这是一个技术挑战,不如说这是一个监管问题和社会接受的问题。”

-编辑克里斯瓦夫拉,网页内容管理器,控制工程, CFE媒体与技术,cvavra@cfemedia.com


约翰·图恩
作者生物:乔治亚理工大学