受枫树种子启发 SUTD新控制算法使机器人能够实现更精准飞行

盖世汽车讯 仅有一个活动部件的飞行机器人听起来似乎很简单，但要对其进行精确控制却绝非易事。大多数传统无人机依靠多个旋翼来控制升降、转向和移动；相比之下，对于仅配备单个致动器的机器人而言，当其偏离航向、遭遇干扰或达到电机性能极限时，可用于自我修正的手段要少得多。

据外媒报道，新加坡科技设计大学（SUTD）的研究人员开发出一种控制方法，使这种极简设计的飞行机器人能够预判后续动作，并更精确地沿复杂路径飞行。

图片来源：SUTD

这项发表于期刊《IEEE机器人学汇刊》（IEEE Transactions on Robotics）的研究题为《基于混合旋转动力学与INDI的单执行器单旋翼飞行器非线性模型预测控制》，其所提出的方法在SAM（即“受枫树种子启发的单执行器单旋翼飞行器”）上得到了验证。

SAM的设计灵感源自枫树种子下落时的自旋运动；它通过高速旋转产生升力以维持飞行，并仅利用单个执行器同时实现升力与方向控制。这种紧凑轻便的设计也带来了一项工程权衡：由于仅靠单个执行器控制运动，实现精确的轨迹跟踪变得尤为困难。

利用单个执行器预测运动

该方法的核心在于非线性模型预测控制（NMPC）。NMPC 不会等到 SAM 偏离预定路径后再进行修正，而是预测机器人接下来短时间内的运动趋势，并据此规划控制动作。