中國高校突破無人機新技術實現(xiàn)高精度空中對接

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2025-09-29 12:47:14 第一財經(jīng)

西湖大學趙世鈺教授團隊的一項突破性成果，實現(xiàn)了多架旋翼無人機在飛行過程中交換工具，解決了近距離飛行與高精度操作難以兼得的技術難題。這一研究成果發(fā)表于最新一期的《自然》雜志。

在趙世鈺團隊的實驗室里，“飛行工具箱”系統(tǒng)由一架工具箱無人機和幾架自帶機械臂的操作無人機組成。工具箱無人機攜帶多種工具，如爪子、剪刀等。操作無人機會飛到工具箱無人機上方，在“豎疊式”飛行狀態(tài)下用機械臂抓取所需工具，完成任務后將工具歸還或取新工具繼續(xù)作業(yè)。

“飛行工具箱”的協(xié)作過程中，上方無人機的機械臂末端與下方無人機的工具頂端之間的偏移不能超過1.5厘米。最大的挑戰(zhàn)來自下沖氣流，當一架無人機飛在另一架正上方時，它的螺旋槳會向下持續(xù)吹出強烈氣流，相當于無人機要在6級強風中實現(xiàn)高精度空中對接。這個過程很難通過人為控制實現(xiàn)，需要自主控制。

趙世鈺團隊通過柔性電磁對接機構和高精度對接與操作控制技術找到了解決方案。例如，當工具箱無人機收到操作無人機發(fā)出的對接信號時，其頂部的電磁芯片會通電產(chǎn)生磁力，與后者的錐形凹槽借由磁力吸附。團隊還創(chuàng)新性地使用了數(shù)條橡膠材質的彈性系繩作為柔性電磁對接裝置的連接，使對接裝置更具彈性，即使兩臺無人機對接時有稍許姿態(tài)偏移，也能保證對接成功。

《自然》審稿人表示，當無人機在近距離飛行時，可以達到厘米級的精度。實驗數(shù)據(jù)顯示，相較于先前類似的無人機懸掛系統(tǒng)，“飛行工具箱”的對接精度提升了近10倍。

趙世鈺認為，無人機將在物品抓取與放置、高空建筑清潔、空中增材制造等復雜的空中作業(yè)中發(fā)揮重要作用。這些任務通常需要多類型的工具或物資，但單個無人機載荷有限，難以實現(xiàn)。有了“飛行工具箱”，操作無人機在空中就可交換工具，就像手術過程中護士將工具傳遞給外科醫(yī)生一樣。

趙世鈺表示，空中作業(yè)機器人處于低空經(jīng)濟和具身智能兩大領域的交匯處，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。“飛行工具箱”像一個“空中樂高平臺”，未來通過對該平臺的模塊化、可擴展設計，將幫助人類在更高更遠的地方完成復雜危險的任務。

(責任編輯：zhangxiaohua)

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中國高校突破無人機新技術 實現(xiàn)高精度空中對接

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