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美大学用小型无人机团队 合力运送沉重包裹

美大学用小型无人机团队 合力运送沉重包裹

美国格鲁吉亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究团队开发的模块化解决方案,运用多部统一规格的标准小型无人机协作运送重型包裹,可提供更大的使用弹性与备援能力,单一无人机故障不致影响作业,适合商业包裹运送与战场重新补给。

根据The Robot Report报导,未来包裹运送可由载重不超过5磅的小型无人飞行载具(UAV)代劳,格鲁吉亚理工学院的模块化解决方案透过适应性控制(adaptive control)演算法协调规格一致的无人机队,较重的包裹可由多机合作运送,无需使用不同载重规格的无人机。这种系统预计5年内可实现,关键在于法规配合与社会接受度。

研究生Kevin Webb开发集中式电脑系统监督每部运送包裹的无人机,并分享无人机位置与马达输出推力的信息。个别无人机的导航与包裹运送指令由控制系统协调发布。适应性控制演算法管理一同协作的无人机时并无数量限制,端视包裹重量与包裹周围能容纳的无人机数量。

格鲁吉亚理工学院的模块化解决方案让每辆货车配备12部无人机,依个别包裹重量派遣1~6部无人机运送,能处理5~30公斤的包裹,无需配备与维护不同尺寸与载重的无人机,可简化无人机机队的组成与强化无人机运作,降低在人口稠密地区操作大型自主UAV的噪音与安全疑虑。

格鲁吉亚理工学院的模块化解决方案由无人机自主处理衡量包裹重量、重心、无人机相对位置等难题,因此包裹运送驾驶员在操作系统时能保持一致。此外多部无人机合力运送包裹时,每一部无人机都会受其它无人机与包裹不同方向的拉扯,因此比控制大量无人机编队飞行还困难。

协作的无人机透过红外线导引系统,即可自主连结附加在包裹上的对接结构,这个方式在派遣无人机到客户端回收包裹时特别方便,无人机能透过输出的推力与维持的高度来推算包裹重量。不过对接结构需进行更多研究,确保强度足以支撑包裹的重量以及连结无人机与包裹,且成本要够低、材质为可抛弃式。

军方应用此模块化解决方案运送补给到战场上的作战小队,没有动用大型自驾直昇机的成本与风险,军用UAV包裹回收团队可由多名士兵携带的个别无人机构成、兼顾弹性与载重,既可单独作业运送小型、轻量补给,也能结合分散于每一部无人机的负载提供可观的运送能力。

为这项解决方案的研究提供支持的包括美国国家科学基金会(National Science Foundation)的研究生奖学金,以及格鲁吉亚理工研究院(Georgia Tech Research Institute)的Hives独立研发计划,相关论文已投稿至Journal of Aircraft。

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