10、无人机的空中抓取与运输技术研究

无人机的空中抓取与运输技术研究

1. 引言

近年来，随着技术的飞速发展以及效率、有效载荷和飞行时间的提升，无人机在货物运输领域的应用愈发重要。目前，无人机已广泛用于城市和农村地区的血液、急救药品、包裹、食品等货物的配送。在工业领域，无人机因其能够规划直线路径、缩短配送时间，并且可作为现有物流解决方案的经济有效补充，也越来越受到关注。其应用场景不仅包括紧急备件和工具的运输，还涵盖了小型轻质零部件的周期性配送。

除了定期的货物运输，无人机在与物体交互和操作方面也具有显著优势，例如在搜索救援、建筑施工或维护等场景中。在工业应用中，配备合适抓手的无人机能够高效地从各种负载载体中提取单个零件。这些负载载体中的零件可以是包装整齐的（如纸板箱）、包装但无序的（如塑料袋），也可以是松散无序的。

为实现这些应用，关键在于无人机相对于交互对象的精确定位以及适用于特定任务的抓取装置。基于这些需求，我们开发了一种能够精确对不同物体进行定位和抓取的解决方案。该方案专注于物体交互和操作，确保无人机与交互对象之间的精确定位，适用于配备抓手或其他工具的应用场景。

为验证该方法的有效性，我们采用了一个工业用例，即无人机从小型负载载体（SLC）中拾取包装在纸板箱内的零件。评估内容包括货物对象的自动定位和拾取、后续运输以及货物的指定投放。

2. 相关工作

地面机器人使用的抓手与用于空中抓取的抓手工作原理基本相同，但成功的空中抓取操作比工业机器人处理物体更具挑战性。因为无人机即使在固定位置悬停时也处于不断运动状态，所以通过智能的抓手设计来补偿这些运动至关重要。目前，已经提出了多种实现货物空中抓取的方法，如冲击式、侵入式、吸附式和接触式抓手，以下是一些主要方