西班牙研究人员开发出新空中机器人 可独立控制自身位置和方向

盖世汽车讯 无人驾驶飞行器（UAV），通常称为无人机，现在用于在户外环境中捕捉图像并执行各种任务。虽然现在有几种具有不同优势和特点的无人机设计，但大多数传统的空中机器人都是欠驱动的，这意味着它们的独立执行器比其自由度（DoF）少。

欠驱动系统通常更具成本效益，并且可以使用比过度驱动系统（即机器人的独立执行器比DoF多）更简单的控制策略进行控制。尽管如此，它们通常不太可靠，并且不能精确控制其位置和方向。

图片来源：BRTA

据外媒报道，西班牙Tecnalia巴斯克研究与技术联盟（Basque Research and Technology Alliance，BRTA）的研究人员最近开发出新型过度驱动空中机器人，可以独立控制其主体的位置和方向。相关论文已发表于期刊《Robotics and Autonomous Systems》，介绍称该机器人具有四个四旋翼飞行器，可以协同携带其中央主体。

“我们最近的论文的灵感来自于将无人机的界限推向被动观察任务之外的需求，以帮助自动化目前危险或昂贵的任务，例如在高空或偏远地区工作，”该论文的合著者Imanol Iriarte表示。“我们寻求开发一种可以主动与环境互动的系统，执行诸如负载运输、合作建设、基于接触的检查或基础设施维护等任务。”

Iriarte及其同事最近研究的主要目标是设计一种空中机器人，该机器人带有多个执行器，有助于产生推力，可以独立控制其中央主体的位置和方向。该机器人由一个主体组成，而该主体通过被动万向节连接到四个四旋翼飞行器。“四旋翼飞行器协同携带主体，从而可以独立控制主体的六个自由度，使机器人能够执行复杂的动作并以更灵巧的方式与环境互动，”Iriarte解释说。“我们系统的主要优势是其高控制权限、在倾斜表面上起飞和降落的能力以及其推力矢量能力。”

除了空中机器人，研究人员还开发出临时控制算法，可将主体所需的位置和方向转换为机器人16个螺旋桨的角速度命令。该算法还能有效地抑制外部干扰，从而进一步增强机器人的控制能力。

“我们的空中机器人可以仅使用被动机制自主跟踪其主体的六个自由度，这对于传统的欠驱动多旋翼飞行器来说本质上是不可行的，”Iriarte表示。“该机器人的实际应用可能很多，包括负载运输、合作建设、基于接触的检查或基础设施维护。”

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到目前为止，Iriarte及其同事已经在仿真和真实户外环境中进行了一系列测试，以评估他们的机器人。结果发现，该机器人可以自主跟踪其中央主体的6个自由度，这是传统无人机无法实现的。

未来，研究人员的机器人可以进一步改进，并在更广泛的真实环境中进行测试。最终，它可以用于解决需要高精度控制和跟踪的各种复杂任务。

Iriarte补充道：“在接下来的研究中，我们计划提高机器人的自主性，提高系统的性能和稳健性，并研究更适合特定任务的架构变化。”