2025/10/07
圖文引用自：hk.news.yahoo.com
位於中國的西湖大學的研究人員近期發展出一種新系統，名為 FlyingToolbox，該系統使無人機能夠在飛行中交換工具。這一創新標誌著多旋翼無人機首次實現精確的空中對接和工具轉移。當一架無人機直接飛越另一架無人機時，其螺旋槳所產生的下向氣流會造成強烈的擾動，這種氣流被稱為下洗氣流，速度可達每秒 13 米以上，並且會影響下面無人機的穩定性。這一挑戰使得無人機在堆疊編隊飛行或協同執行精確操作變得幾乎不可能。
FlyingToolbox 系統通過結合兩種不同類型的無人機來解決下洗氣流的問題。位於下方的「工具箱無人機」攜帶多種工具，而上方的「操作無人機」則利用機械手臂在空中接取和返回工具。這一過程類似於外科手術中，外科醫生與護士之間的工具交換。為了保持穩定性，該系統運用了實時氣流預測技術、磁性對接機制以及機載視覺追蹤系統。神經網絡能夠估算下洗氣流的強度與方向，使得下方的無人機能夠自動調整其位置。即使在擾動的空氣中，無人機也能夠使用 QR 碼追蹤技術以亞厘米的精度進行對接。
在實驗中，無人機達到了平均對接精度低於 1 厘米的成果。測試包括 20 次連續對接，所有對接均成功完成，即使在強氣流的情況下，表現依然穩定。該設計還允許多架無人機在懸停時進行多階段的工具交換操作。對接機制是系統成功的關鍵所在，操作無人機的手臂設有一個內嵌金屬板的凹槽，而工具箱無人機則配備了安裝在彈性繩上的圓錐形磁性連接器。當兩者對齊時，磁鐵會自動鎖定到位，彈性繩則能夠吸收微小的對齊誤差。
這一成果顯示出相較於以往的空中對接系統，FlyingToolbox 系統在精度上有了顯著提升，後者通常僅能達到 6 到 8 厘米的精度。西湖團隊的這一方法提供了一種控制和重複性的水平，使得無人機未來能夠執行更為複雜的協同任務。FlyingToolbox 展示了無人機如何超越簡單的檢查或拍攝角色，進行真實的空中作業。這些飛行操作手可以在危險環境中派遣，例如災難現場、高層維修或工業檢查等場合。…
