稳准狠! 斯坦福无人机空中捕猎，12毫秒精准捕捉，猎鹰附身一抓一个准

发布时间：2023-05-05 13:35:54 所属栏目：外闻来源：

导读：前方一架小无人机正常飞行，突然身后冲出一架“猛禽”无人机，像被猎鹰附体般以迅雷不及掩耳之势，一把抓住小无人机，然后带着它迅速飞走……

还记得之前登上Science子刊封面的那个带爪子的

前方一架小无人机正常飞行，突然身后冲出一架“猛禽”无人机，像被猎鹰附体般以迅雷不及掩耳之势，一把抓住小无人机，然后带着它迅速飞走……

还记得之前登上Science子刊封面的那个带爪子的「仿生鸟」无人机吗？由斯坦福大学的科研团队研发，能栖息在许多不同的表面上，号称无人机中的“蜘蛛侠”。

而这次学会空中捕猎的无人机正是「仿生鸟」的延续版，斯坦福大学的研究人员将重心从“栖息”转移到“抓捕”上，设计了更轻快的爪子，虽然没有了“大长腿”，但空中抓捕的技术有了更大的突破！

首先要清楚的是，空中抓捕包括三个不同的阶段：碰撞前追逐目标、捕获然后成功飞行。其中，最大的挑战是最后一步——捕获后的成功飞行。

抓取静态物体对无人机产生的干扰较小，因此相对简单；相比之下，抓取动态物体就完全不同了，无人机非常容易被目标带“跑偏”，一不小心就会翻车。

为了尽可能地减少干扰，使无人机在抓捕目标后保持稳定，爪子的设计非常重要！关键词是「轻」和「快」：重量减轻可以使惯性最小化，而快速抓握能够避免目标逃跑！

除此之外，无人机的爪子还模仿了猎鹰的特点：在抓到猎物后向后摆腿。这个机制有两种功能：第一个是在撞击点降低无人机和猎物之间的相对速度；第二个是将猎物的重心从无人机的前方移动到无人机的正下方。这大大增加了成功捕获后的稳定性。

除了爪子外，无人机的控制方案也至关重要，包括三个关键元素：板载控制器、轨迹模块和PID控制器。

1.机载控制器用于命令电机速率，以保持所需的速度。它由一个自动驾驶版、一个配套的计算机和马达控制器组成。

2.轨迹模块计算起始位置、目标位置和结束位置之间的直线轨迹。为了在整个飞行过程中保持恒定的幅距，模块被特别地设计安装成在所述目标机器人的位置前后至少有一个不可调节的恒定的速度缓冲。

3.PID控制器模块命令抓取无人机跟随所需的轨迹。控制器获取无人机的位置和所需的位置来计算PX4自动驾驶仪跟踪的所需速度。PX4的低电平控制器计算以所命令的速度飞行所需的转子速率。

控制回路如图所示。轨迹模块（橙色）会将所需的位置发送给PID控制器模块，然后该模块会将该值与mo-cap系统所确定的位置（紫色）进行比较。

研究人员表示这项研究是对无人机空中捕猎的初步探索，未来还有很多进步的空间：比如可以对“无人机猎物”进行视觉跟踪，实现全面的空中追踪和捕获；再者，爪子的摆动机制还可以进一步开发和测试，达到更高的相对速度；

还有一种提升的方法是在夹持器的底部增加一个主动控制的关节，或包含更复杂的飞行动作，由此来解耦直升机的俯仰角和两个夹持器之间的机制。

（编辑：汽车网）

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