狭窄隧道内的自主飞行
机器人学
2025-05-27 v1
摘要
在巡检、搜救等多种应用中，通常希望多旋翼飞行器能进入人类难以触及的狭窄受限隧道。该任务极具挑战性，因为几何特征与照明的缺乏连同有限的视野会导致感知问题；而受限空间与显著的自身气流扰动会引发控制问题。本文介绍了一种自主飞行系统，旨在导航穿过直径仅为 0.5 m 的隧道。该实时在线系统包含一个为该任务定制的虚拟全向感知模块，以及一个新颖的运动规划器，该规划器利用相机投影和计算流体动力学分析分别融合了感知与自身气流扰动因素。在定制设计的四旋翼飞行器上进行了大量飞行实验，在多个真实的狭窄隧道中验证了该系统的优越性能（甚至超越人类飞行员），证明了其在实际应用中的潜力。此外，本文还概述了在其他多旋翼平台上的部署流程，并提供了开源软件包以供未来开发使用。
引用
@article{arxiv.2505.19657,
title = {Autonomous Flights inside Narrow Tunnels},
author = {Luqi Wang and Yan Ning and Hongming Chen and Peize Liu and Yang Xu and Hao Xu and Ximin Lyu and Shaojie Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.19657},
year = {2025}
}
备注
21 pages, 27 figures, accepted by IEEE Transactions on Robotics (T-RO)