多无人机运输系统中重载吊装有效载荷的安全与敏捷运输

使用多个无人机（MARs）运输重型有效载荷是一种高效的负载容量扩展单架无人机方式。然而，现有的多无人机运输系统（MARTS）仍缺乏在实时条件下生成无碰撞且动态可行轨迹的能力，尤其在缺乏用于测量有效载荷和电缆状态传感器时，更难以跟踪高敏捷轨迹。因此，这些系统局限于在简单环境下的低敏捷运输。为弥合这一差距，我们提出了完整的规划与控制方案，实现了在复杂环境中进行安全和敏捷的空中运输（SAAT）。推导了考虑完整运动约束和每个无人机与有效载荷之间动力耦合的平坦图。为提高在复杂环境中生成安全、动态可行且敏捷轨迹的响应性，提出了一种用于 MARTS 的实时时空轨迹规划方案。此外，我们摆脱了对有效载荷和电缆状态测量以及对有效载荷闭环控制的依赖，提出一种完全分布式的控制方案，用于跟踪抗不准有效载荷质量和非点质量有效载荷的敏捷轨迹。通过基准比较、消融研究和仿真进行了广泛验证。最后，在由三架集成式无人机（带 onboard 计算机和传感器）组成的 MARTS 上进行了大量现实世界实验。结果验证了我们方法在复杂环境中 SAAT 方案的高效性和鲁棒性。