9 月 18 日消息，北京航空航天大學(xué)李道春教授、向錦武院士團(tuán)隊(duì)在《Engineering》期刊上發(fā)表了題為《Robot Pilot: A New Autonomous System Toward Flying Manned Aerial Vehicles（飛行器駕駛機(jī)器人 —— 一種面向有人飛行器的新型無(wú)人駕駛系統(tǒng)）》的論文，介紹了他們研發(fā)的新型直升機(jī)駕駛機(jī)器人。

該研究的核心是一種新型的機(jī)器人系統(tǒng)，能夠獨(dú)立駕駛有人直升機(jī)，從而形成一種新型的無(wú)人飛行系統(tǒng)。

研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)討論了飛行器駕駛機(jī)器人的概念及其優(yōu)勢(shì)，并提出了一種針對(duì)有人直升機(jī)的直升機(jī)駕駛機(jī)器人。該機(jī)器人根據(jù)直升機(jī)操縱機(jī)構(gòu)的操控特點(diǎn)設(shè)計(jì)了駕駛機(jī)器人伺服機(jī)構(gòu)，并基于機(jī)器人伺服機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了直接驅(qū)動(dòng)方法的機(jī)器人飛行控制器，以減少機(jī)器人伺服過(guò)程中的時(shí)間延遲和控制誤差。

研究團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了一個(gè)支持不同飛行模式和功能集成的地面站系統(tǒng)。最終，他們?cè)O(shè)計(jì)并制造了一個(gè)直升機(jī)駕駛機(jī)器人原型，并將其安裝在直升機(jī)上進(jìn)行了飛行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，該機(jī)器人能夠獨(dú)立完成前飛、后飛、側(cè)飛和轉(zhuǎn)彎飛行，驗(yàn)證了其有效性。

▲ 飛行器駕駛機(jī)器人應(yīng)用及其飛行模式

這項(xiàng)研究的創(chuàng)新之處在于，它采用了非入侵式的轉(zhuǎn)換方法，使得有人飛行器可以快速、可逆地轉(zhuǎn)換為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。這種方法不僅保留了原有飛行器的載荷能力和安全水平，而且避免了對(duì)原飛行器進(jìn)行復(fù)雜改裝的需求。此外，該駕駛機(jī)器人還可以作為副駕駛飛行員，提高現(xiàn)有飛行器的自動(dòng)化水平，為飛行員助手、智能駕駛艙等新興技術(shù)提供了研究平臺(tái)。

在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面，研究團(tuán)隊(duì)在 SVH-4 輕型教練直升機(jī)上安裝了駕駛機(jī)器人原型，并進(jìn)行了地面測(cè)試和飛行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，駕駛機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地控制直升機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)，并在懸停、前飛、后飛、側(cè)飛和轉(zhuǎn)彎等飛行任務(wù)中表現(xiàn)出色。

▲ 直升機(jī)駕駛機(jī)器人執(zhí)行不同飛行任務(wù)時(shí)的地面觀測(cè)和飛行姿態(tài)。（a）前飛；（b）后飛；（c）側(cè)飛；（d）轉(zhuǎn)彎飛行

盡管取得了顯著的成果，但研究團(tuán)隊(duì)指出，駕駛機(jī)器人在操控過(guò)程中存在明顯的姿態(tài)振蕩問(wèn)題。他們計(jì)劃在未來(lái)的工作中進(jìn)一步提高駕駛機(jī)器人的操控性能和適應(yīng)性，考慮部署基于模型的現(xiàn)代控制方法或智能控制方法，以優(yōu)化飛行性能。