四架无人机组队搬运包裹研究人员开发了一种模块化解决方案，用于搬运更大的包裹，而不需要由不同尺寸的无人机组成的复杂车队。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同提升物体，该策略可以允许使用多种标准尺寸车辆的组合来交付各种包裹。(信贷:佐治亚理工学院约翰·图恩)许多未来的包裹递送无人机预计将处理5磅或更轻的包裹，这一限制将允许小型标准化无人机处理现在由地面车辆完成的大部分递送。但这是否会将较重的包裹降低到传统卡车和货车的较慢运送速度？佐治亚理工学院的一个研究小组开发了一种模块化解决方案，可以处理更大的包裹，而不需要复杂的各种尺寸的无人机。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同提升物体，该策略可以允许使用多种标准尺寸车辆的组合来交付各种包裹。
除了简化无人机机队，这项工作还可以提供更强大的无人机操作，并减少在人口密集地区操作大型自主无人机所涉及的噪音和安全问题。除了商业包裹运送之外，该系统还可能被军方用于在战场上为小规模的士兵提供补给。
佐治亚理工学院丹尼尔·古根海姆航空航天工程学院洛克希德·马丁航空电子集成副教授乔纳森·罗杰斯说:“一辆送货卡车可以在后面搭载十几架无人机，根据特定包裹的重量，它可能会使用多达六架无人机来搬运包裹。“这将允许可以交付的包裹重量的灵活性，并消除了制造和维护几种不同尺寸的交付无人机的需要。”
这项研究得到了美国国家科学基金会研究生奖学金和佐治亚理工学院独立研发项目的部分支持。一篇关于这项研究的论文已经提交给了《飞机杂志》。
佐治亚理工学院的一个研究小组开发了一种模块化解决方案，用于无人机运送更大的包裹，而不需要复杂的不同尺寸的无人机编队。通过允许小型无人机团队使用自适应控制算法协同提升物体，该策略可以允许使用多种标准尺寸车辆的组合来交付各种包裹。学分:佐治亚理工学院研究生凯文·韦伯开发的中央计算机系统将监控每一架提起包裹的无人机，分享它们的位置和发动机提供的推力信息。控制系统将协调导航命令的发布和包裹的交付。
罗杰斯说:“这个想法是从用户角度出发，让多无人机协同飞行变得容易。“我们利用机载智能解决了难题，而不是指望人类精确测量包裹重量、重心和无人机相对位置。我们希望让这变得足够简单，以便包裹递送驱动程序能够一致地操作系统。”
在许多方面，控制一组连接在一起的机器人来搬运包裹的挑战比控制一群独立飞行的机器人更复杂。
罗杰斯说:“大多数蜂群工作涉及的车辆不是相互连接的，而是编队飞行的。“在这种情况下，特定车辆的个体动态不受其他车辆所做工作的约束。对我们来说，挑战在于，与包裹相连的其他车辆正在做什么，从而导致车辆被拉向不同的方向。”
无人机小组将自动连接到附着在包裹上的对接结构，使用红外制导系统，消除了人类附着车辆的需要。这对于无人机来说可能会派上用场，无人机被用来取回顾客正在退回的包装。通过了解他们产生的推力和他们保持的高度，无人机小组甚至可以估计他们拾取的包裹的重量。
韦伯和罗杰斯建立了一个演示，四架小型四旋翼无人机一起工作，举起一个2英尺乘2英尺乘2英尺、重12磅的箱子。罗杰斯说，控制算法不限于四辆车，可以管理“包裹里尽可能多的车辆”。
对于军方来说，模块化货运系统可以让偏远地区的士兵小队得到补给，而无需运营大型自主直升机的成本或风险。一个军用无人机包裹回收小组可以由每个士兵携带的单个车辆组成。
罗杰斯说:“这将在较小的包装中分配较大的提升能力，相当于可以用来组队的小型无人机。“将小型无人机组装在一起，可以让它们做比单独做更大的事情。”
将多辆车放在一起会带来更困难的控制挑战，但罗杰斯认为，这种复杂性带来的好处是值得的。“让多台机器协同工作的想法比每次你有更大的任务时构建一个更大的设备提供了更好的可扩展性，”他说。“我们认为这是填补这一空白的正确方式。”
使用多架无人机来运送一个沉重的包裹也可以让运送系统有更多的冗余。如果其中一架无人机出现故障，其他无人机应该能够承担负载——这是一个由中央控制系统管理的问题。控制策略的这一部分还没有经过测试，但它是罗杰斯系统未来发展计划的一部分。
还需要对连接无人机和包裹的对接系统进行更多的研究。这些结构必须足够坚固和坚硬，以便连接和提升包装，同时又足够便宜，可以一次性使用。
罗杰斯说:“我认为主要技术已经在这里，如果有足够的投资，一个系统可以在五年内投入使用，用多架无人机交付包裹。“这不仅是一个技术挑战，更是一个监管问题和社会接受度的问题。”
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