基于增强型Tube-RRT*的多无人机刚性负载级联运输系统轨迹规划
机器人学
2026-04-17 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出了一种用于多无人机刚性负载级联运输系统的两阶段轨迹规划框架，旨在解决密集杂乱环境中的规划挑战。在第一阶段，通过集成主动混合采样和自适应扩展策略，开发了一种增强型Tube-RRT*算法，能够在密集障碍物环境中快速生成安全可行的虚拟管道。此外，轨迹平滑度成本被显式地纳入边成本中，以减少过度转弯，从而减轻由缆绳引起的振荡。仿真结果表明，与混合采样Tube-RRT*（STube-RRT*）和自适应扩展Tube-RRT*（AETube-RRT*）相比，所提出的增强型Tube-RRT*实现了更高的成功率和有效采样率，同时产生了更短的最优路径和更小的累积转弯角。在第二阶段，通过考虑负载的平动和转动动力学、缆绳张力约束以及碰撞安全约束，构建了一个凸二次规划问题，从而生成一条平滑、无碰撞的期望负载轨迹。最后，将集中式几何控制方案应用于该级联系统，以验证所提出规划框架的有效性和可行性，为密集杂乱环境中的负载姿态机动提供了一种实用的解决方案。
引用
@article{arxiv.2604.15074,
title = {Trajectory Planning for a Multi-UAV Rigid-Payload Cascaded Transportation System Based on Enhanced Tube-RRT*},
author = {Jianqiao Yu and Jia Li and Tianhua Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.15074},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 7 figures. Under review at IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems (TAES). This work has been submitted to the IEEE for possible publication