近期，西湖大学工学院赵世钰团队开发了一种新式空中作业机器人体系——飞翔东西箱（FlyingToolbox）。他们结合多旋翼无人机与高自由度机械臂，在国际上打破性地完结了竖叠飞翔条件下，亚厘米级精度的空中东西交流和操作使命

  此前，无人机范畴的大部分知道是：因为风扰等要素会形成安全风险风险，无人机近间隔竖叠飞翔是风险且应该防止的。可是，该作业反其道而行之，打破了人们的惯例知道，让“不或许”变成了“或许”。

  该技能有望解锁空中需求紧密配合作业的场景，例如无人机空中换电、资料补给、喷涂资料、高空修建清洁等。现在，该团队已将技能的相关代码和机械规划开源，期望协助更多科研人员在这项研讨基础上，开宣布更风趣、更杂乱的空中协同作业体系。

  当下，无人机多被用于空中拍照以及载物或载人。而空中作业机器人除了具有六个自由度的刚体机身之外，还具有高自由度机械臂等结构，可履行空中作业使命。

  但问题在于，单一机器人往往难以完结杂乱的空中作业使命。在归纳考虑本钱、快捷性和安全性等要素后，研讨团队决议运用多个小型的旋翼无人机，通过协作来完结杂乱作业使命，而不是运用单个“巨无霸”无人机。

  这项研讨源于赵世钰想入非非的一个主意。其时，他看到蜂鸟在空中对接花朵采蜜的行为：蜂鸟在空中飞翔，花朵也一直在动，但蜂鸟却能很好地把嘴伸到花蕊中。受此启示，他提出，是不是无人机也能够做相似的空中对接呢？

  基于此，研讨团队研制了一套 FlyingToolbox 体系，其中心模块包含操控算法、高自由度机械臂和东西箱。

  赵世钰对 DeepTech 解说说道：“这儿机械臂的效果是将东西‘拿’出来或许‘放’回去。咱们还能够引进更多无人机，这种东西箱的效果相似于空中航母或空中加油机。它可在空中悬停，然后不同的无人机可按序飞来选取不同的东西，来完结长序列、多场景的杂乱的使命。”

  该体系完结了亚厘米级的空中精度对接，这背面离不开研讨团队接连处理一系列技能和工程应战。

  首要，当两个无人机间隔很近（约 0.6 米-1 米）时，上方无人机会在下方发生 13.18 米/秒的气流搅扰，此刻想完结下方的无人机“文风不动”是非常困难的。

  为处理该问题，研讨人员规划了一种算法，通过多层感知机和高斯模型精确估量强风对下方无人机的扰动，并将这种扰动补偿到对其操控中，为对接的安稳性供给了保证。

  另一方面，为完结对接成功和精确，他们还规划了一种柔性电磁对接组织，让两架无人机在即使位姿不太共同状况下，也能安稳对接。

  赵世钰指出，这是一项全新的体系，咱们并没有太多的阅历可参阅，只能摸着石头过河。总体系也是咱们在不断探索中研宣布来的，团队在技能、工程方面做了很多作业。

  与此一起，研讨人员将对接精度与现有的体系来进行了比照，相较于现有体系，该体系在精度方面完结了明显提高。

  例如，在一个现有相似的作业中，上方无人机下部有吊环，下方无人机上部有钩子，它们的使命是让钩子精确地挂在环上。但因为其没有机械臂补偿，也不是对接的状况，它的精度仅在 6-8 厘米左右。

  该研讨中 20 次接连对接试验的效果为，FlyingToolbox 完结了均匀 0.80±0.33 厘米的高精度对接。“这相当于在六级强风下，咱们的空中作业机器人仍能完结安稳对接，精度比现有体系提高了约 1 个数量级。”赵世钰表明。

  西湖大学智能无人体系试验室（WINDY Lab）的首要研讨方向包含集体智能和空中作业机器人。集体智能首要聚集于机器人之间怎么和谐的问题；而空中作业机器人则横跨低空经济和具身智能两大范畴。

  “在咱们近三年的科研攻关过程中，咱们克服了太多的困难。在我看来这个研讨假如失利是很正常的，而获得成功是偶尔的。”赵世钰不由慨叹道。

  转机发生在 2023 年末，研讨团队在阅历无数次失利和重复调整后，第一次完结对接成功。其时，赵世钰在试验室的微信群中留言：“咱们总算把科幻的幻想变成了实际。”后来，又通过近一年的优化和打磨才完结了投稿，效果终究登上了 Nature。

  “虽然现在无人机的工业化已比较多，但空中作业机器人的工业化相对较少，咱们的研讨也为相关工业打了一针‘强心剂’。”赵世钰表明。据了解，该团队有工业化的方案，他们期望将空中作业机器人技能在工业界落地。

  在接下来的研讨阶段，该团队将一起推进“向上”和“向下”两个方面。详细而言，“向上”更倾向于科研，他们以打造更灵敏、更安稳、更高精度，履行更多样操作的机器人为方针；“向下”是推进技能落地，旨在以运用户得到满意需求为导向，完结更好的落地。