PolyFly：基于多顶点的最优碰撞自由 cable-悬空航空有效载荷运输规划
机器人学
2026-01-21 v2
摘要
使用悬挂电缆的航空运输机器人已成为灾害响应与救援操作的通用平台。为最大化这些系统的能力，机器人需要在密集森林和结构不安全建筑等受限环境中激进飞行，同时最小化飞行时间并避免障碍物。现有方法通过几何过度近似机器人与障碍物，导致保守机动和增加飞行时间。我们通过提出 PolyFly—an optimal global planner 来消除这些限制，将环境中的每个物理组件（包括机器人、电缆和有效载荷）均建模为独立多顶点 polytope，实现非保守的航空运输表示。进一步通过构建 orientation-aware polytopes incorporation of 物理组件的姿态，提高模型精度。最终的 optimal control problem 通过将 polytope 约束转化为光滑可微约束来高效求解。我们在八个类似迷宫的环境中与现有领先方法进行比较，结果表明 PolyFly 在每种情境下均产生更快的轨迹。我们还在实际四旋翼机上实现了悬挂有效载荷的实验验证，证明了该方法的实用可靠性和准确性。
引用
@article{arxiv.2510.15226,
title = {PolyFly: Polytopic Optimal Planning for Collision-Free Cable-Suspended Aerial Payload Transportation},
author = {Mrunal Sarvaiya and Guanrui Li and Giuseppe Loianno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.15226},
year = {2026}
}